جليكوكس

الغليكوكاليكس ( جمع : غليكوكاليس أو غليكوكاليس )، المعروف أيضًا باسم المصفوفة المحيطة بالخلية أو غلاف الخلية ، هو عُضَيّة خارجية تتكون من طبقة من الجزيئات الحيوية المُغلْكَزة تُسمى الغليكوكونجوجات ، مثل البروتينات السكرية والدهون السكرية . تتغلغل هذه الجزيئات في أغشية خلايا جميع الخلايا تقريبًا وتمتد منها إلى الخارج. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} بشكل عام، يُساعد الجزء الكربوهيدراتي من الغليكوليبيدات الموجودة على سطح أغشية البلازما هذه الجزيئات على المساهمة في التعرف بين الخلايا ، والتواصل، والالتصاق بينها . ^{[ 4 ]}

الغليكوكاليكس هو نوع من العلامات التي يستخدمها الجسم للتمييز بين خلاياه السليمة والأنسجة المزروعة والخلايا المريضة والكائنات الغازية. يحتوي الغليكوكاليكس على جزيئات التصاق خلوي تمكّن الخلايا من الالتصاق ببعضها البعض وتوجه حركتها أثناء التطور الجنيني. ^{[ 5 ]} يلعب الغليكوكاليكس دورًا رئيسيًا في تنظيم النسيج الوعائي البطاني ، بما في ذلك تنظيم حجم خلايا الدم الحمراء في الشعيرات الدموية . ^{[ 6 ]}

تم تطبيق المصطلح في البداية على مصفوفة عديد السكاريد التي تغطي الخلايا الظهارية، والمعروفة باسم الميوسينات ، ولكن تم اكتشاف أن وظائفها تتجاوز ذلك بكثير.

يقع الغشاء السكري على السطح القمي للخلايا البطانية الوعائية التي تبطن تجويف الوعاء ، ويُسمى الغشاء السكري البطاني . ^{[ 7 ]} عند تلوين الأوعية بأصباغ كاتيونية مثل صبغة ألسيان الزرقاء ، يُظهر المجهر الإلكتروني النافذ طبقة صغيرة غير منتظمة الشكل تمتد حوالي 50-100  نانومتر داخل تجويف الوعاء الدموي. استخدمت دراسة أخرى تلوين رباعي أكسيد الأوزميوم أثناء التجميد والاستبدال، وأظهرت أن سمك الغشاء السكري البطاني قد يصل إلى 11 ميكرومترًا. ^{[ 8 ]} وهو موجود في نطاق واسع من الأوعية الدموية الدقيقة (الشعيرات الدموية) والأوعية الدموية الكبيرة (الشرايين والأوردة). يتكون الغشاء السكري أيضًا من مجموعة واسعة من الإنزيمات والبروتينات التي تنظم التصاق الكريات البيضاء والصفائح الدموية ، حيث أن دوره الرئيسي في الجهاز الوعائي هو الحفاظ على توازن البلازما وجدار الوعاء. تشمل هذه الإنزيمات والبروتينات ما يلي:

• إنزيم أكسيد النيتريك البطاني (إنزيم أكسيد النيتريك البطاني )
• إنزيم ديسموتاز الفائق الأكسيد خارج الخلية ( SOD3 )
• إنزيم محول الأنجيوتنسين
• مضاد الثرومبين -III
• ليباز البروتين الدهني
• البروتينات الدهنية
• عوامل النمو
• الكيموكينات

تساهم الإنزيمات والبروتينات المذكورة أعلاه في تعزيز حاجز الغليكوكاليكس ضد أمراض الأوعية الدموية وغيرها. ومن الوظائف الرئيسية الأخرى للغليكوكاليكس في بطانة الأوعية الدموية حماية جدران الأوعية من التعرض المباشر لتدفق الدم، بالإضافة إلى دوره كحاجز نفاذية وعائية. ^{[ 9 ]} وتُعد وظائفه الوقائية عامة في جميع أنحاء الجهاز الوعائي، إلا أن أهميته النسبية تختلف باختلاف موقعه الدقيق في الأوعية الدموية. ففي الأنسجة الوعائية الدقيقة، يعمل الغليكوكاليكس كحاجز نفاذية وعائية عن طريق تثبيط التخثر والتصاق الكريات البيضاء. ويجب ألا تلتصق الكريات البيضاء بجدار الأوعية الدموية لأنها مكونات مهمة للجهاز المناعي، ويجب أن تكون قادرة على الانتقال إلى منطقة محددة من الجسم عند الحاجة. وفي الأنسجة الوعائية الشريانية، يثبط الغليكوكاليكس أيضًا التخثر والتصاق الكريات البيضاء، ولكن من خلال تنظيم إطلاق أكسيد النيتريك الناتج عن إجهاد القص . ومن الوظائف الوقائية الأخرى في جميع أنحاء الجهاز القلبي الوعائي قدرته على التأثير على ترشيح السائل الخلالي من الشعيرات الدموية إلى الفراغ الخلالي. ^{[ 10 ]}

يتكون الغشاء السكري، الموجود على السطح القمي للخلايا البطانية ، من شبكة سالبة الشحنة من البروتيوغليكانات والبروتينات السكرية والدهون السكرية. ^{[ 11 ]} وعلى طول السطح اللمعي للغشاء السكري الوعائي، توجد طبقة فارغة تمنع دخول خلايا الدم الحمراء. ^{[ 12 ]}

نظراً لأهمية طبقة الجليكوكس في جميع أنحاء الجهاز القلبي الوعائي، فإن أي خلل في بنيتها يُسبب آثاراً ضارة قد تؤدي إلى أمراض. بعض المحفزات التي تُسبب تصلب الشرايين قد تؤدي إلى زيادة حساسية الأوعية الدموية. قد ينجم الخلل الأولي في طبقة الجليكوكس عن ارتفاع مستوى السكر في الدم أو البروتينات الدهنية منخفضة الكثافة المؤكسدة ( LDL )، مما يُسبب بدوره تجلط الدم العصيدي . في الأوعية الدموية الدقيقة، يؤدي خلل طبقة الجليكوكس إلى اختلال توازن السوائل الداخلية، وربما إلى وذمة . في الأنسجة الوعائية الشريانية، يُسبب خلل طبقة الجليكوكس التهاباً وتجلطاً عصيدياً. ^{[ 13 ]}

أُجريت تجارب لاختبار كيفية تغير أو تلف الغشاء السكري (الغليكوكاليكس) بدقة. استخدمت إحدى الدراسات نموذج قلب معزول مروي مصمم لتسهيل رصد حالة الحاجز الوعائي، وسعت إلى إحداث تساقط للغليكوكاليكس نتيجةً لإصابة ما، وذلك لتحديد العلاقة السببية بين تساقط الغليكوكاليكس ونفاذية الأوعية الدموية. كان يُعتقد أن نقص الأكسجين في تروية الغليكوكاليكس كافٍ لبدء آلية تدهور الحاجز البطاني. ووجدت الدراسة أن تدفق الأكسجين عبر الأوعية الدموية لا يشترط أن يكون غائبًا تمامًا ( نقص الأكسجة الإقفاري )، بل يكفي وجود مستويات ضئيلة من الأكسجين لإحداث التدهور. يمكن أن يُحفز تساقط الغليكوكاليكس بواسطة محفزات التهابية، مثل عامل نخر الورم ألفا . ومهما كان المحفز، فإن تساقط الغليكوكاليكس يؤدي إلى زيادة حادة في نفاذية الأوعية الدموية. إن نفاذية جدران الأوعية الدموية أمر غير مرغوب فيه، لأن ذلك سيسمح بمرور بعض الجزيئات الكبيرة أو المستضدات الضارة الأخرى. ^{[ 14 ]}

وقد لوحظت مصادر أخرى لتلف الغشاء السكري البطاني في العديد من الحالات المرضية مثل الالتهاب، ^{[ 15 ]} وارتفاع نسبة السكر في الدم، ^{[ 16 ]} ونقص التروية وإعادة التروية، ^{[ 17 ]} والعدوى الفيروسية ^{، [ 18 ]} والإنتان. ^{[ 19 ]}

يمكن لبعض المكونات الرئيسية للغليكوكاليكس، مثل السنديكانات ، وكبريتات الهيباران ، وكبريتات الكوندرويتين ، وحمض الهيالورونيك، أن تنفصل عن الطبقة البطانية بواسطة الإنزيمات. ومن أمثلة هذه الإنزيمات: الهيالورونيداز ، والهيبارانز/الهيباريناز، والميتالوبروتيازات المصفوفية والغشائية، والثرومبين، والبلازمين، والإيلاستاز. وبالتالي، قد تُسهم هذه الإنزيمات في تحلل طبقة الغليكوكاليكس في العديد من الحالات المرضية. ^{[ 20 ]} تشير الأبحاث إلى انخفاض نشاط الهيالورونيداز في البلازما في حالات الصدمة الإنتانية التجريبية والسريرية، ولذلك لا يُعتبر إنزيمًا مُسببًا لانفصال الغليكوكاليكس في الإنتان. ^{[ 21 ]} في الوقت نفسه، يزداد تثبيط الهيالورونيداز الداخلي في البلازما، والذي قد يُشكل حماية ضد انفصال الغليكوكاليكس.

يُعدّ إجهاد القصّ السائل مشكلة محتملة في حال تدهور طبقة الجليكوكس لأي سبب. وينتج هذا النوع من الإجهاد الاحتكاكي عن حركة السائل اللزج (أي الدم) على طول حدود التجويف. أُجريت تجربة مماثلة لتحديد أنواع المحفزات التي تُسبب إجهاد القصّ السائل. أُجري القياس الأولي باستخدام المجهر الحيوي، والذي أظهر طبقة بلازما بطيئة الحركة، وهي طبقة الجليكوكس، بسماكة 1 ميكرومتر. ألحق الصبغ الضوئي ضررًا طفيفًا بالغليكوكاليكس، لكن هذا التغيير البسيط زاد من نسبة الهيماتوكريت في الشعيرات الدموية . لذا، لا يُنصح باستخدام مجهر التألق الضوئي لدراسة الجليكوكاس لأن هذه الطريقة تحديدًا تستخدم صبغة. كما يمكن أن تقل سماكة الجليكوكاس عند معالجتها ببروتين LDL المؤكسد. ^{[ 22 ]} هذه المحفزات، إلى جانب العديد من العوامل الأخرى، قد تُلحق الضرر بالغليكوكاليكس الرقيق. تُعد هذه الدراسات دليلاً على أن الغشاء السكري يلعب دورًا حاسمًا في صحة الجهاز القلبي الوعائي.

الغليكوكاليكس، وتعني حرفيًا "الغلاف السكري" ( غليكيس = حلو، كاليكس = قشرة)، هي شبكة من السكريات المتعددة تبرز من أسطح خلايا البكتيريا ، مما يصنفها كمكون سطحي أساسي للخلية البكتيرية، وتوجد مباشرةً خارج جدار الخلية. يُطلق على الغليكوكاليكس الهلامي المميز اسم الكبسولة ، بينما تُسمى الطبقة غير المنتظمة والمنتشرة بالطبقة المخاطية . هذا الغلاف شديد الترطيب ويتلون بصبغة الروثينيوم الأحمر .

تُحاط البكتيريا التي تنمو في النظم البيئية الطبيعية، مثل التربة أو أمعاء الأبقار أو المسالك البولية البشرية، بنوع من المستعمرات الدقيقة المحاطة بغشاء سكري . ^{[ 23 ]} يعمل هذا الغشاء على حماية البكتيريا من الخلايا البلعمية الضارة عن طريق تكوين كبسولات أو السماح للبكتيريا بالالتصاق بالأسطح الخاملة، مثل الأسنان أو الصخور، عبر الأغشية الحيوية (على سبيل المثال، تلتصق بكتيريا المكورات الرئوية إما بخلايا الرئة أو بدائيات النوى أو أنواع أخرى من البكتيريا التي يمكنها دمج أغشيتها السكرية لتغليف المستعمرة).

توجد طبقة من الغليكوكاليكس على الجزء القمي من الزغيبات المعوية في الجهاز الهضمي ، وخاصة في الأمعاء الدقيقة. تُشكل هذه الطبقة شبكة بسمك 0.3 ميكرومتر، وتتكون من عديدات السكاريد المخاطية الحمضية والبروتينات السكرية التي تبرز من الغشاء البلازمي القمي للخلايا الظهارية الماصة. توفر هذه الطبقة سطحًا إضافيًا للامتصاص ، وتحتوي على إنزيمات تفرزها الخلايا الماصة، وهي ضرورية للخطوات النهائية لهضم البروتينات والسكريات.

• الحماية: تعمل على تبطين الغشاء البلازمي وحمايته من التلف الكيميائي
• المناعة ضد العدوى: تمكّن الجهاز المناعي من التعرف على الكائنات الغريبة ومهاجمتها بشكل انتقائي.
• الدفاع ضد السرطان: التغيرات في الغشاء السكري للخلايا السرطانية تمكن الجهاز المناعي من التعرف عليها وتدميرها.
• التوافق في عمليات الزرع: يشكل الأساس لتوافق عمليات نقل الدم ، وزراعة الأنسجة ، وزراعة الأعضاء.
• الالتصاق الخلوي: يربط الخلايا ببعضها البعض حتى لا تتفكك الأنسجة
• تنظيم الالتهاب: يمنع غلاف الجليكوكس الموجود على جدران الخلايا البطانية في الأوعية الدموية الكريات البيضاء من التدحرج/الالتصاق في الحالات الصحية. ^{[ 24 ]}
• الإخصاب: يمكّن الحيوانات المنوية من التعرف على البويضات والارتباط بها ^{[ 25 ]}
• التطور الجنيني: يوجه الخلايا الجنينية إلى وجهاتها في الجسم

• الشبكة المحيطة بالخلايا العصبية

• كيمياء الكربوهيدرات الذكية كوسيلة لفهم بيولوجيا الغليكوكاليكس ( مؤرشف بتاريخ 10 يوليو 2016 على موقع Wayback Machine - فيديو من إنتاج مجموعة ليندهورست على قناة بيلشتاين تي في)