Что такое сиаловые кислоты?
Сиаловые кислоты участвуют в формировании секрета слизистых
Сиаловые кислоты (СК) — полифункциональные соединения, ацилированные производные нейраминовой кислоты. Это бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде. Содержатся в слизистых оболочках и тканях внутренних органов, секретах слюнных желез, спинномозговой жидкости, плазме крови.
СК обнаруживаются преимущественно в связанном состоянии, входят в состав гликопротеинов, гликолипидов, олигосахаридов, придавая оболочкам клеток отрицательный заряд. Способствуют формированию вязкости в секретах слизистых ротовой полости, желудочно-кишечного тракта, половых и дыхательных органов. От СК зависят рецепторные и антигенные свойства клеток, также кислоты влияют на жизнеспособность ряда гормонов и белков — при отщеплении от них СК, гормоны и белки поглощаются клетками печени. Снижение концентрации СК в оболочках эритроцитов сопровождает процесс старения форменных элементов крови.
СК присутствуют в кровеносном русле в небольшом количестве, активно участвуя в биохимических процессах. Но их концентрация значительно возрастает во время воспалительного явления, так как кислоты входят в состав белковых и углеводных комплексов, подвергающихся распаду во время воспаления. Высвобождаясь в кровоток, СК деактивируют болезнетворные вирусы и бактерии. Анализ на уровень СК позволяет выявить воспаление при некоторых заболеваниях, однако является не специфичным и не всегда отражает остроту воспалительного процесса.
Функция [ править ]
Гликопротеины, содержащие сиаловую кислоту ( сиалогликопротеины ), связывают селектин у людей и других организмов. Метастатические раковые клетки часто экспрессируют высокую плотность гликопротеинов, богатых сиаловой кислотой. Эта сверхэкспрессия сиаловой кислоты на поверхностях создает отрицательный заряд на клеточных мембранах. Это создает отталкивание между клетками (противостояние клеток) [16] и помогает этим раковым клеткам поздней стадии попасть в кровоток. Недавние эксперименты продемонстрировали присутствие сиаловой кислоты во внеклеточном матриксе, секретируемом раком . [17]
Сиаловой кислоты богатых олигосахариды на гликоконъюгатами (гликолипиды, гликопротеины, протеогликаны) находится на поверхности мембраны помочь сохранить воду на поверхности клеток [ править
] . Области, богатые сиаловой кислотой, способствуют созданию отрицательного заряда на поверхности клеток. Поскольку вода является полярной молекулой с частичными положительными зарядами на обоих атомах водорода, она притягивается к поверхности клеток и мембранам. Это также способствует поглощению клеточной жидкости.
Сиаловая кислота может «скрывать» маннозные антигены на поверхности клеток-хозяев или бактерий от связывающего маннозу лектина. [ необходима цитата
] Это предотвращает активацию комплемента .
Сиаловая кислота в форме полисиаловой кислоты представляет собой необычную посттрансляционную модификацию, которая происходит в молекулах адгезии нервных клеток (NCAM). В синапсе сильный отрицательный заряд полисиаловой кислоты предотвращает сшивание клеток NCAM.
Введение эстрогена кастрированным мышам приводит к дозозависимому снижению содержания сиаловой кислоты во влагалище. И наоборот, содержание сиаловой кислоты во влагалище мыши является мерой активности эстрогена. Стандартными веществами являются эстрадиол для подкожного введения и этинилэстрадиол для перорального введения. [18]
Причины повышенного уровня
Уровень показателя растет при воспалении аппендикса
Уровень СК растёт по следующим причинам:
- ревматоидный артрит,
- опухоли мозга,
- лейкоз,
- лимфома Ходжкина,
- воспаление сердечной оболочки,
- интраторакальный туберкулёз,
- ангина,
- острый гастрит,
- острый аппендицит,
- паренхиматозная желтуха,
- инфаркт миокарда,
- сиалидоз.
Показания к проведению анализа
Скованность в суставах может стать показанием к анализу
Исследование на уровень СК назначается преимущественно при ревматоидном артрите для оценки развития заболевания. Показаниями для теста являются:
- снижение подвижности суставов;
- покраснение и припухлость тканей в области сочленений;
- скованность в суставах в утренние часы после пробуждения.
Повышение уровня СК ассоциируется и со злокачественным процессом, тест на концентрацию кислот относят к онкомаркерам.
Анализ служит показателем перехода болезни из хронической стадии в активную, поэтому его могут назначать в процессе развития различных заболеваний. Также показатели СК позволяют следить за течением болезни в динамике.
Заболевания [ править ]
Сиаловые кислоты связаны с несколькими различными заболеваниями, наблюдаемыми у людей.
Болезнь Саллы [ править ]
Болезнь Салла — чрезвычайно редкое заболевание, которое считается самой легкой формой нарушений накопления свободной сиаловой кислоты [24], хотя ее детская форма считается агрессивным вариантом, и люди, страдающие ею, имеют умственную отсталость. [25] Это аутосомно-рецессивное заболевание, вызванное мутацией 6-й хромосомы . [26] Это в основном влияет на нервную систему [24] и вызвано дисбалансом лизосомального накопления, который возникает из-за дефицита специфического носителя сиаловой кислоты, расположенного на лизосомной мембране. [27] В настоящее время нет лекарства от этого заболевания и лечение является поддерживающим, с упором на контроль симптомов.[24]
Атеросклероз [ править ]
Субфракции холестерина ЛПНП, которые участвуют в возникновении атеросклероза, имеют пониженные уровни сиаловой кислоты. [28] К ним относятся небольшие частицы ЛПНП высокой плотности и электроотрицательные ЛПНП. [28] Пониженный уровень сиаловой кислоты в небольших частицах ЛПНП высокой плотности увеличивает сродство этих частиц к протеогликанам в стенках артерий . [28]
Грипп [ править ]
Все штаммы вируса гриппа A нуждаются в сиаловой кислоте для соединения с клетками. Существуют различные формы сиаловых кислот, которые имеют разное сродство с разновидностью вируса гриппа А. Это разнообразие является важным фактом, определяющим, какие виды могут быть инфицированы. [29] Когда определенный вирус гриппа А распознается рецептором сиаловой кислоты, клетка имеет тенденцию к эндоцитозу вируса, так что клетка становится инфицированной.
Подготовка и особенности проведения анализа
Перед тестом не рекомендуется употреблять напитки
Перед проведением исследования необходимо подготовиться.
- За сутки до сдачи образца крови исключить жирные продукты и алкоголь.
- Последний приём пищи должен завершиться за 8 — 10 часов до анализа.
- В день сдачи анализа не следует употреблять кофе, чай либо другие напитки. Можно пить чистую воду в небольшом количестве.
- Физические и эмоциональные нагрузки необходимо свести к минимуму.
- Все иные исследования рекомендуется проводить после изъятия крови.
- Процедура забора крови назначается на утреннее время.
Для определения уровня СК используют преимущественно метод колориметрии Гесса. Кислоты выделяют при помощи гидролиза безбелковой части сыворотки. Затем поочерёдно добавляют серную и уксусную кислоты, подогревая смеси на водяной бане. В результате образуются соединения с окраской различных оттенков: от розоватого до фиолетового. Интенсивность цвета зависит от концентрации СК.
Метаболизм [ править ]
Синтез и разложение сиаловой кислоты распределяются в разных отделах клетки. Синтез начинается в цитозоле, где N-
ацетилманнозамин-6 фосфат и фосфоенолпируват дают сиаловую кислоту. Позже фосфат Neu5Ac 9 активируется в ядре остатком цитидинмонофосфата (CMP) через CMP-Neu5Ac-синтазу. Хотя связь между сиаловой кислотой и другими соединениями имеет тенденцию быть α-связыванием, эта специфическая связь является единственной, которая является β-связью. Затем CMP-Neu5Ac транспортируется в эндоплазматический ретикулум или в аппарат Гольджи, где он может переноситься на олигосахаридную цепь, становясь новым гликоконъюгатом. Эта связь может быть модифицирована O- ацетилированием или O- метилированием.. Когда гликоконъюгат созревает, он переносится на поверхность клетки.
Сиалидазы является одним из наиболее важных ферментов катаболизма кислоты сиаловой. Это может вызвать удаление остатков сиаловой кислоты с поверхности клетки или сиалогликоконъюгатов сыворотки. Обычно у высших животных гликоконъюгаты, склонные к деградации, захватываются эндоцитозом. После слияния поздней эндосомы с лизосомой лизосомальные сиалидазы удаляют остатки сиаловой кислоты. Активность этих сиалидаз основана на удалении O
-ацетильные группы. Свободные молекулы сиаловой кислоты транспортируются в цитозоль через мембрану лизосомы. Там они могут быть переработаны и снова активированы с образованием еще одной возникающей молекулы гликоконъюгата в аппарате Гольджи. Сиаловые кислоты также могут разлагаться до ацилманнозамина и пирувата с помощью цитозольного фермента ацилнейраминатлиазы.
Некоторые тяжелые заболевания могут зависеть от наличия или отсутствия некоторых ферментов, связанных с метаболизмом сиаловой кислоты. Сиалидоз может быть примером этого типа расстройства. [21]
Расшифровка результатов
Тест на сиаловые кислоты сменяют новые методы диагностики
Нормативными значениями являются показатели:
- 620 — 730 мг/л либо 2,0 — 2,33 ммоль/л.
Превышение значения свидетельствует о воспалительном процессе либо онкологическом заболевании. Снижение может быть показателем ряда врождённых патологий, связанных с нарушением обмена веществ. Также пониженный уровень сопровождает нарушение процесса синтеза белков печенью.
Тест на СК считается устаревшим, и часть современных лабораторий отказались от данного исследования. К недостаткам анализа относится приблизительность результатов, а также его низкая специфичность. Тест на СК может быть вспомогательным при ряде других исследований.
Иммунитет [ править ]
Сиаловые кислоты обнаружены на всех клеточных поверхностях позвоночных и некоторых беспозвоночных, а также у некоторых бактерий, которые взаимодействуют с позвоночными.
Многие вирусы, такие как аденовирусы серотипа Ad26 [19] ( Adenoviridae
), ротавирусы (
Reoviridae
) и вирусы гриппа (
Orthomyxoviridae
), могут использовать сиалированные структуры хозяина для связывания с их клеткой-мишенью. Сиаловые кислоты являются хорошей мишенью для этих вирусов, поскольку они очень консервативны и в большом количестве присутствуют практически во всех клетках. Неудивительно, что сиаловые кислоты также играют важную роль в некоторых вирусных инфекциях человека. Вирусы гриппа обладают гликопротеинами гемагглютининовой активности (НА) на своей поверхности, которые связываются с сиаловыми кислотами, обнаруженными на поверхности эритроцитов человека.и на клеточных мембранах верхних дыхательных путей. Это основа гемагглютинации, когда вирусы смешиваются с клетками крови, и попадание вируса в клетки верхних дыхательных путей. Широко используемые противогриппозные препараты ( осельтамивир и занамивир ) представляют собой аналоги сиаловой кислоты, которые препятствуют высвобождению вновь генерируемых вирусов из инфицированных клеток, ингибируя вирусный фермент нейраминидазу . [20]
Некоторые бактерии также используют сиалированные структуры хозяина для связывания и распознавания. Например, данные свидетельствуют о том, что свободные сиаловые кислоты могут действовать как сигнал для некоторых конкретных бактерий, таких как пневмококк
. Свободная сиаловая кислота, возможно, может помочь бактерии распознать, что она достигла среды позвоночных, подходящей для ее колонизации. Модификации Sias, такие как
N
-гликолильная группа в положении 5 или
O-
ацетильные группы в боковой цепи, могут снижать действие бактериальных сиалидаз. [20]
