Glicosamminoglicani e Proteoglicani | Funzioni e Benefici

Cosa Sono

I glicosaminoglicani (GAG) e i proteoglicani (PG) sono componenti strutturali della matrice extracellulare.

La matrice extracellulare è la sostanza in cui si trovano immerse le cellule dei tessuti. Rappresenta un’entità strutturale complessa che circonda e sostiene le cellule ed è formata da:

• grandi proteine strutturali insolubili, come il collagene e l’elastina:
  • il collagene fornisce forza strutturale e resistenza alla trazione;
  • l’elastina: fornisce elasticità;
• una sostanza gelatinosa chiamata sostanza fondamentale, composta da glicosaminoglicani e proteoglicani:
  • i glicosaminoglicani (o mucopolisaccaridi) sono importanti per l’idratazione cellulare;
  • i proteoglicani si formano dall’unione dei glicosaminoglicani con specifiche proteine e sono importanti per l’impalcatura strutturale.
Inoltre, nella sostanza fondamentale troviamo delle proteine multi-adesive (fibronectina, laminina, e tenascina) che legano le cellule ai diversi componenti della matrice.

Dal punto di vista funzionale, la matrice extracellulare determina le caratteristiche fisiche dei tessuti e molte delle proprietà biologiche delle cellule in essa incorporate.

Quali sono

Glicosaminoglicani

I glicosaminoglicani sono polisaccaridi lineari, costituiti da blocchi di disaccaridi ripetuti composti da:

• uno zucchero (da cui il prefisso glico-), come ad esempio il galattosio o uno zucchero uronico (acido glucuronico o acido iduronico);
• legato a un aminoglicano o aminozucchero (glucosamina N-acetilata o N-solfatata o N- acetilgalattosamina).

I GAG si differenziano l’uno dall’altro in base al tipo di unità monomerica, ai legami tra ciascuna unità monomerica, alla posizione dei gruppi solfato e al grado di solfatazione.

Sulla base di queste caratteristiche, i glicosaminoglicani possono essere classificati in quattro diverse classi ¹:

• eparina/eparan solfato,
• condroitin solfato/dermatan solfato,
• cheratan solfato,
• acido ialuronico.

Nell’immagine sottostante vediamo l’unità disaccaridica di base dell’acido ialuronico, formata da acido glucoronico legato a acetilglucosamina.

Nell’immagine sottostante vediamo l’unità disaccaridica di base della condroitina solfato, formata da acido glucoronico legato a N-Acetilgalattosamina.

Proteoglicani

I proteoglicani sono costituiti da una proteina centrale e da una o più catene di glicosaminoglicani che si legano ad essa in modo covalente.

Esistono molti proteoglicani, raggruppati in diverse classi in base alla loro distribuzione, omologia e funzioni. Esempi includono ²:

• aggrecano: presente in cartilagine e cervello; insieme all’acido ialuronico garantisce idratazione alla matrice per resistere alle forze di compressione;
• perlecano: partecipa all’assemblaggio della matrice, alla migrazione cellulare e al sequestro di fattori di crescita;
• sindecano: agisce come regolatore dell’adesione cellulare, della migrazione e organizzazione citoscheletrica dell’actina e della clearance del ligando dalla superficie cellulare;
• lumicano, cheratocano e fibromodulina: partecipano all’assemblaggio della matrice di collagene;
• osteoglicina/mimecano: partecipa all’assemblaggio della matrice di collagene e ha ruoli nella formazione ossea e nella trasparenza corneale;
• versicano: partecipa a interazioni multiple nella matrice extracellulare, alla regolazione dell’infiammazione e all’adesione e migrazione cellulare;
• neurocano: regola la crescita degli assoni;
• brevicano: regola la plasticità sinaptica.

A Cosa Servono

Fisiologia

I glicosaminoglicani sono coinvolti in una miriade di funzioni biologiche.

Innanzitutto, sono noti per la loro capacità di attrarre molecole d’acqua.

Ad esempio, la struttura polare dell’acido ialuronico lo rende in grado di legare 10.000 volte il proprio peso in acqua. Per questa sua capacità, l’acido ialuronico svolge un ruolo chiave nella lubrificazione delle articolazioni sinoviali e nei processi di guarigione delle ferite.

Storicamente, si pensava che la funzione dei GAG fosse limitata all’idratazione cellulare e all’impalcatura strutturale.

I proteoglicani, in effetti, interagiscono con altri componenti della matrice extracellulare per promuovere l’assemblaggio della matrice stessa e regolarne le proprietà fisiche.

Tuttavia, le prove suggeriscono che i GAG svolgono anche un ruolo chiave nella segnalazione cellulare, che serve a modulare una vasta quantità di processi biochimici ³.

Alcuni di questi processi includono:

• la regolazione della crescita e della proliferazione cellulare,
• la promozione dell’adesione cellulare,
• l’anticoagulazione,
• la riparazione delle ferite.

In effetti, i proteoglicani agiscono come ligandi per molti fattori di crescita proteica, citochine, chemochine e morfogeni che regolano lo sviluppo embrionale, le risposte infiammatorie ai patogeni e alle lesioni, e la comunicazione tra le cellule ^{4, 5}.

Usi Medici e Salutistici

Acido Ialuronico

L’acido ialuronico viene usato in vari campi della salute, ad esempio per ⁶:

• promuovere la rigenerazione dei tessuti e la riparazione della pelle nelle ferite;
• migliorare l’idratazione, il turgore e l’elasticità della pelle o il volume di specifiche aree come gli zigomi o le labbra, tramite l’iniezione di filler dermici; maggiori informazioni »
• attenuare il dolore e proteggere la cartilagine nei casi di artrosi delle grandi articolazioni, in particolare nel ginocchio, tramite infiltrazioni intra-articolari; maggiori informazioni »
• migliorare l’idratazione e la bellezza della pelle mediante applicazione topica di specifici cosmetici; maggiori informazioni »
• stimolare i fibroblasti dermici a produrre maggiori quantità di acido ialuronico e collagene, mediante assunzione orale di specifici integratori; maggiori informazioni »
• nel trattamento degli occhi secchi, tramite appositi colliri o gocce oculari; i colliri all’acido ialuronico vengono spesso usati anche durante la chirurgia oculare per ridurre l’infiammazione e accelerare la guarigione delle ferite;
• lenire il dolore vescicale nei casi di cistite interstiziale o sindrome della vescica dolorosa, applicando il glicosaminoglicano tramite catetere direttamente in vescica.

Eparan solfato/eparina

L’eparan solfato è di gran lunga il tipo di glicosaminoglicano più utilizzato e forse il carboidrato terapeutico più comune in tutto il mondo ⁷.

Viene infatti utilizzato come anticoagulante nel trattamento e nella profilassi dei disturbi tromboembolici ^{8, 9, 10}.

Diversi pesi molecolari dell’eparina sono stati studiati per ottenere varie intensità di anticoagulazione clinica ¹¹.

Condroitin solfato

Il solfato di condroitina è storicamente noto per il suo uso clinico come farmaco o integratore contro l’artrosi.

Gli studi clinici hanno documentato la sua potenziale capacità di dare sollievo dal dolore sintomatico e rallentare la progressione della malattia, fino a invertirla nei casi lievi e più fortunati ¹².

La condroitina solfato può anche essere usata in associazione all’acido ialuronico per ridurre i sintomi del reflusso gastroesofageo ¹³.

Cheratan solfato

Il cheratan solfato è stato studiato per il suo ruolo funzionale sia nella cornea che nel sistema nervoso.

È stato anche dimostrato che il cheratan solfato svolge un importante ruolo regolatore nello sviluppo del tessuto neurale.