GLUCOCALIX: CARATTERISTICHE E FUNZIONI - BIOLOGIA - 2025

Il glicocalice è uno strato arricchito di carboidrati che copre l'esterno di vari tipi di cellule, in particolare batteri e cellule umane. Questo rivestimento protettivo svolge diverse funzioni molto importanti per la cellula.

Fondamentalmente, il glicocalice è costituito da catene di polisaccaridi (zuccheri) attaccate a varie molecole proteiche e lipidiche, formando così associazioni chiamate rispettivamente glicoproteine ​​e glicolipidi. Il risultato è una rete appiccicosa e fibrosa con la capacità di idratarsi.

Nelle cellule eucariotiche, la composizione del glicocalice può essere un fattore utilizzato per il riconoscimento della cellula.

Da parte sua, nelle cellule batteriche, il glicocalice fornisce uno strato protettivo contro i fattori dell'ospite, infatti, il possesso di un glicocalice è associato alla capacità dei batteri di stabilire un'infezione.

Nell'uomo, il glicocalice si trova sulle membrane delle cellule endoteliali vascolari e delle cellule epiteliali del tratto digerente.

Da parte sua, il glicocalice batterico può circondare singole cellule o colonie, formando così i cosiddetti biofilm batterici.

Glucocalice nei batteri

Le caratteristiche strutturali e la composizione chimica del glicocalice batterico differiscono in base alla specie, ma in generale questo rivestimento aggiuntivo può presentarsi in due forme:

slime

Un glicocalice è considerato uno strato di melma quando le molecole di glicoproteina si associano vagamente alla parete cellulare.

Tuttavia, i batteri che sono rivestiti con questo tipo di glicocalice sono protetti dalla disidratazione e dalla perdita di nutrienti.

capsule

Il glicocalice è considerato una capsula quando i polisaccaridi sono attaccati più saldamente alla parete cellulare.

Le capsule hanno una consistenza appiccicosa che, oltre a proteggere, facilita anche l'adesione a superfici solide nell'ambiente.

I batteri che hanno capsule sono considerati incapsulati e generalmente hanno una maggiore patogenicità (capacità di causare malattie), perché le capsule proteggono i batteri, compresi i globuli bianchi fagocitici del sistema immunitario.

Glucocalice negli esseri umani

Nell'uomo, il glucocalice è molto importante per la funzione vascolare e per il sistema digerente.

Glucocalice nell'endotelio vascolare

I vasi sanguigni sono in realtà piccoli tubi fatti di cellule. Le cellule all'interno del tubo sono chiamate cellule endoteliali e devono resistere alla pressione del sangue che scorre costantemente su di esse.

Per resistere a ciò, le cellule endoteliali vascolari producono uno strato mucillaginoso. Questo glicocalice ha anche enzimi e proteine ​​che aiutano le cellule coinvolte nella coagulazione del sangue ad aderire ai vasi sanguigni quando necessario.

La funzione principale del glucocalice nel sistema vascolare è quella di mantenere l'omeostasi endoteliale.

L'alterazione della struttura del glicocalice nell'endotelio vascolare potrebbe causare la formazione di un coagulo di sangue all'interno di un vaso sanguigno, ostruendo il flusso del sangue attraverso il sistema circolatorio e quindi avere effetti dannosi sulla salute.

Glucocalice nel tratto digestivo

Il secondo esempio meglio descritto di glucocalice nell'uomo si trova nel sistema digerente. L'intestino tenue è responsabile dell'assorbimento di tutti i nutrienti che provengono dal cibo che mangiamo.

Le cellule dell'intestino tenue responsabili dell'assorbimento dei nutrienti hanno molte piccole pieghe chiamate microvilli.

Ciascuna delle cellule che compongono i microvilli è ricoperta di glicocalice, che è costituito da mucopolisaccaridi (lunghe catene di zuccheri complessi) e glicoproteine.

Pertanto, fornisce una superficie aggiuntiva per l'assorbimento e include anche enzimi secreti da queste cellule che sono essenziali per le fasi finali della digestione del cibo.

Ogni volta che mangiamo c'è il rischio di ingerire materiale nocivo che può attraversare il rivestimento intestinale.

Pertanto, oltre alla funzione di digestione e assorbimento dei nutrienti, il glucocalice dell'epitelio intestinale deve svolgere anche la funzione di barriera protettiva per filtrare i prodotti nocivi.

Altre funzioni del glicocalice

Il glicocalice svolge anche altre funzioni di difesa contro infezioni e cancro, adesione cellulare, regolazione dell'infiammazione, fecondazione e sviluppo embrionale.

Riferimenti:

1. Costerton, JW e Irvin, RT (1981). Il glicocalice batterico in natura e malattia. Revisione annuale di microbiologia, 35, 299–324.
2. Egberts, HJA, Koninkx, JFJG, Dijk, JE Van, Mouwen, JMVM, Koninkx, JFJG, Dijk, JE Van, & Mouwen, JMVM (1984). Aspetti biologici e patobiologici del glicocalice dell'epitelio intestinale tenue. Una recensione. Veterinary Quarterly, 6 (4), 186-199.
3. Johansson, M., Sjövall, H. e Hansson, G. (2013). Il sistema del muco gastrointestinale nella salute e nella malattia. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, 10 (6), 352–361.
4. Kapellos, GE e Alexiou, TS (2013). Modellazione della quantità di moto e del trasporto di massa in mezzi biologici cellulari: dalla scala molecolare a quella dei tessuti. In SM Becker & AV Kuznetsov (a cura di), Transport in Biological Media (p. 561). Academic Press (Elsevier).
5. Reitsma, S., Slaaf, DW e Vink, H. (2007). Il glicocalice endoteliale: composizione, funzioni e visualizzazione. Pflügers Archiv - European Journal of Physiology, 454, 345–359.
6. Robert, P., Limozin, L., Benoliel, A.-M., Pierres, A., & Bongrand, P. (2006). Regolazione del glicocalice dell'adesione cellulare. In Principles of Cellular Engineering. Academic Press.
7. Tarbell, JM e Cancel, LM (2016). Il glicocalice e il suo significato nella medicina umana (Review). Journal of Internal Medicine, 280, 97-113.
8. Weinbaum, S., Tarbell, JM e Damiano, ER (2007). La struttura e la funzione dello strato di glicocalice endoteliale. Revisione annuale di ingegneria biomedica, 9, 121–167.
9. Wilkie, M. (2014). Glicocalice: il rivestimento fuzzy ora regola la segnalazione cellulare. Peritoneal Dialysis International, 34 (6), 574-575.