Kluczem do zdrowia i długowieczności może być coś, o czym prawdopodobnie nigdy wcześniej nie słyszałeś:glikokaliks. Zwariowana myśl, że coś, o czym tak niewielu z nas słyszało, może mieć tak głęboki wpływ na nasze zdrowie, więc przejdźmy do tego.
W tym artykule przyjrzymy się, czym jest glikokaliks, ostatnie badania ujawniają tę mikroskopijną strukturę i jak może to być najbardziej pomijany, ale krytyczny czynnik dobrego zdrowia.
Przez dziesięciolecia organizacja glikokaliksu i jego wzajemne oddziaływanie ze stanem komórkowym pozostawały zagadkowe. Zmieniło się to w ostatnich latach. Ostatnie badania wykazały, że glikokaliks jest organellą o istotnym znaczeniu, aktywnie zaangażowanym i funkcjonalnie istotnym dla różnych procesów komórkowych, które mogą być bezpośrednio ukierunkowane w kontekstach terapeutycznych. Niniejsza praca przeglądowa zawiera krótkie wprowadzenie do biologii glikokaliksu i opisuje specyficzne wyzwania, przed jakimi stoją badania nad glikocalyxem. Następnie omówiono tradycyjny pogląd na rolę glikokaliksu, a następnie przeanalizowano kilka ostatnich przełomów w badaniach nad glikokaliksem. Wyniki te ilustrują obecnie rozwijany szerszy obraz roli glikokaliksu jako podstawowej komórki
Co to jest glikokaliks?
Glikokaliks to gęsta warstwa cząsteczek cukru oraz białek i tłuszczów, do których się przyłączają, pokrywająca zewnętrzne błony wszystkich komórek w naszym ciele. Słowo glycocalyx dosłownie oznacza „płaszcz cukrowy” (glykys =słodki, kalyx =łuska), odnosząc się do jego składu węglowodanowego.
Pod mikroskopem elektronowym glikokaliks wygląda jak cienka, rozmyta powłoka.
Glikokaliks to substancja w kształcie włosów widoczna powyżej. Źródło:Biblioteka internetowa
Chociaż niektóre funkcje glikokaliksu były nieobecne od dziesięcioleci, wiele z jego ważnych funkcji zostało odkrytych dopiero niedawno.
Ale glikokaliks odpowiada za wiele innych krytycznych funkcji:
- Regulacja krążenia w celu zwiększenia lub zmniejszenia przepływu krwi
- Ochrona:amortyzuje błonę plazmatyczną komórek chroniąc przed urazami chemicznymi.
- Reguluje stan zapalny:Powłoka glikokaliksu na ścianach śródbłonka w naczyniach krwionośnych zapobiega wiązaniu leukocytów.
- Płodność:Umożliwia plemnikom rozpoznawanie i wiązanie się z komórkami jajowymi.
- Rozwój zarodka:Prowadzi komórki embrionalne do miejsc docelowych w ciele.
- Odporność na infekcje:Umożliwia systemowi odpornościowemu rozpoznanie i atakowanie. obce organizmy.
- Broni przed rakiem:Zmiany w glikokaliksie komórek rakowych pozwalają układowi odpornościowemu je rozpoznać i zniszczyć.
- Zgodność przeszczepów:stanowi podstawę zgodności przeszczepów tkanek, przeszczepów narządów i transfuzji krwi.
- Adhezja komórek:wiąże komórki razem, zapobiegając rozpadowi tkanek.
Dlaczego właśnie teraz o tym słyszę?
Koncepcja glikokaliksu sięga lat 40. XX wieku, choć jego struktura była wówczas niemożliwa do zaobserwowania. Dopiero dekady później mikroskopy elektronowe stały się wystarczająco silne, aby uchwycić glikokaliks w akcji.
Co bardziej skomplikowane, glikokaliks jest trudny do wybarwienia i wizualizacji i znika po pobraniu próbek tkanek do badań. W czasie szoku glikokaliks może się rozproszyć, co jeszcze bardziej utrudnia jego znalezienie.
W ciągu następnych kilku dekad naukowcy starali się dowiedzieć więcej o glikokaliksie i jego funkcjach. Niektórzy początkowo wysunęli teorię, że glikokaliks tworzy macierz o właściwościach przesiewania na ściankach naczyń włosowatych.
Od tego czasu mikroskopia elektronowa wykryła obecność glikokaliksu pokrywającego stronę światła (stronę wewnętrzną) ścian naczyń włosowatych, chociaż jego pełna funkcja jest nadal nieznana.
Glikokaliks służy jako „poduszka” dla czerwonych krwinek. Źródło:Sieć limfatyczna
Glikokaliks składa się głównie z węglowodanów, ale to nie wszystko, co zawiera. Zawiera również cząsteczki sygnałowe, takie jak cytokiny, chemokiny, receptory i czynniki wzrostu, a także różne enzymy, w tym dysmutazę ponadtlenkową (DARŃ). Wszystkie te interakcje są ważne dla funkcjonowania komórki, jej utrzymania i komunikacji.
Więc teraz wiemy trochę o tym, z czego zbudowany jest glikokaliks. Ale co to robi?
3 główne sposoby, w jakie glikokaliks utrzymuje Cię w zdrowiu
Pomyśl o glikokaliksie jako strażniku komórkowym. Tak jak strażnik chroni przed intruzami, glikokaliks chroni i chroni niektóre z najdelikatniejszych komórek w twoim ciele.
Jak? Częściowo poprzez pracę z układem odpornościowym w celu ochrony naczyń włosowatych przed najeźdźcami. Uszkodzonym lub toksycznym komórkom często usuwano glikokaliks – świadectwo ich zdolności ochronnych.
Korzyści płynące z glikokaliksu można podzielić na trzy główne kategorie:
- Ochrona układu krążenia
- Regulacja hormonalna
- Zwiększony przepływ krwi
Ochrona sercowo-naczyniowa
Glikokalyks chroni naczynia włosowate, które odżywiają każdą komórkę naszego ciała i stanowią 99% układu krążenia.
Kapilary to maleńkie naczynia krwionośne, które dostarczają składniki odżywcze i usuwają odpady z trudno dostępnych miejsc. Kapilary to nie tylko puste rurki, przez które przepływa krew — to żywe struktury wymieniające składniki odżywcze. Ciało przeciętnego dorosłego zawiera ich prawie 100 000 mil!
Z każdym uderzeniem serca naczynia włosowate przenoszą niezbędne składniki odżywcze i tlen do każdej komórki — a obecność glikokaliksu to wszystko ułatwia.
Oto kilka innych sposobów, w jakie ta struktura chroni funkcje sercowo-naczyniowe:
- Jego właściwości antyadhezyjne zapobiegają koagulacji płytek krwi i przywieraniu leukocytów do ścian naczyń. Zapobieganie adhezji leukocytów jest szczególnie ważne, ponieważ leukocyty w razie potrzeby przemieszczają się z miejsca na miejsce. Glikokaliks w zasadzie dodaje kolejną warstwę do tej bardzo ważnej funkcji odpornościowej.
- Jest zaangażowany w sygnalizację zewnątrzkomórkową (tj. komunikację komórka-komórka), która może zaburzać wzrost komórek rakowych w całym układzie sercowo-naczyniowym.
Regulacja hormonalna
Glikokaliks jest znaczącym mediatorem produkcji tlenku azotu (NO) z komórek śródbłonka.
Wydaje się, że glikokaliks poddaje komórki śródbłonka działaniu ciśnienia wystarczającego do wywołania produkcji NO. NIE, z kolei „„informuje” komórki mięśniowe wokół naczynia krwionośnego, aby kurczyły się lub rozluźniały, w ten sposób zwężając lub poszerzając naczynie, aby regulować przepływ krwi”.
Tlenek azotu bierze również udział w regulacji przepływu składników odżywczych i tlenu. Bez zdrowego glikokaliksu ta regulacja jest zagrożona.
Wpływ glikokaliksu na tlenek azotu oznacza, że ma on wpływ na inne hormony, w tym dwutlenek węgla, który współpracuje z tlenem, aby zoptymalizować poziom natlenienia organizmu.
Zwiększony przepływ krwi
Glikokaliks może również zwiększać przepływ krwi, częściowo dzięki swojej zdolności do pośredniczenia w tlenku azotu. Są też inne korzyści pro-krążeniowe:
- Pozwala organizmowi zaangażować więcej naczyń włosowatych, dostarczając więcej składników odżywczych do i/lub usuwając odpady z narządów w razie potrzeby.
- Chroni komórki śródbłonka przed bezpośrednim naciskiem spowodowanym przepływem krwi, pomagając regulować ich kształt.
- Reguluje przepuszczalność naczyń krwionośnych, zapobiegając zwiększonemu napływowi białek, wody i innych elementów krwiopochodnych, takich jak lipoproteina o niskiej gęstości („zły” cholesterol).
Dlaczego zdrowie glikokaliksu jest tak ważne
Mówiąc najprościej, glikokaliks jest niezbędny do ochrony zdrowia układu krążenia.
Z kolei zdrowie układu krążenia ma wiele dalszych korzyści.
Istnieje jednak potencjalny problem:glikokaliks jest delikatny. I chociaż ulega on naturalnej degradacji z upływem czasu lub podczas niektórych stresujących wydarzeń, proces ten może nasilać inne czynniki, w tym:
- Dieta wysokowęglowodanowa
- Brak ćwiczeń
- Czynniki genetyczne
- Przewlekłe zapalenie
- Wysokie ciśnienie krwi
- Palenie
- Trauma
- ARDS
- COVID-19
Uszkodzenie glikokaliksu może również powodować zrzucanie enzymu antyoksydacyjnego SOD, który przekształca reaktywne formy tlenu (ROS) w nadtlenek wodoru. Bez SOD równowaga śródbłonka zostaje przesunięta do stanu prooksydacyjnego, hiperzapalnego.
Ponadto uszkodzenie glikokaliksu może prowadzić do dalszego urazu śródbłonka naczyniowego, co prowadzi do nieszczelnych naczyń włosowatych, które mogą utracić funkcję i/lub obumrzeć.
Jakie choroby są powiązane z uszkodzeniem glikokaliksu?
Bez ważnych składników odżywczych i tlenu dostarczanego przez naczynia włosowate, tkanki i narządy życiowe głodują. Wielokrotnie wykazano, że upośledzona perfuzja tkanek jest główną przyczyną poważnych chorób i powikłań zdrowotnych, w tym między innymi:
- Sepsa
- Cukrzyca (typ 1 i typ 2)
- Niewydolność serca
- Choroba płuc
- choroba nerek
- Udar
- Demencja
- Wczesny stan przedrzucawkowy
- Zaburzenia zapalne
- Progresja raka
Niestety, naukowcy medyczni szacują, że duży procent światowej populacji jest dotknięty rozpadem glikokaliksu.
Miażdżyca
Jak omówiliśmy wcześniej, stan zapalny może spowodować rozproszenie glikokaliksu śródbłonka, co tylko sprzyja dalszemu zapaleniu.
To rozproszenie może pozwolić „złemu” cholesterolu dostać się do krwioobiegu, utlenić się i utworzyć warstwę lipidową. To dodatkowo promuje zrzucanie glikokaliksu. W końcu leukocyty i inne typy białych krwinek zwane monocytami i limfocytami zaczynają naciekać intima lub najbardziej wewnętrzna powłoka śródbłonka.
Gdy monocyty dostaną się do błony wewnętrznej, stają się makrofagami, które zużywają utleniony cholesterol LDL, tworząc włóknistą czapeczkę, stabilizując w ten sposób płytkę nazębną. Jeśli ta włóknista czapeczka zostanie naruszona, może prowadzić do zdarzeń sercowo-naczyniowych, takich jak zawały serca i udary mózgu.
Opisane powyżej kroki są bardzo uproszczonymi wersjami złożonego procesu jakim jest miażdżyca. Oczywiste jest jednak, że glikokaliks odgrywa kluczową rolę w przeciwdziałaniu gromadzeniu się płytek i utrzymywaniu zdrowych naczyń krwionośnych.
Dlaczego dieta bogata w węglowodany uszkadza glikokaliks
Spożywanie diety bogatej w węglowodany może oznaczać kłopoty, powodując skoki poziomu cukru we krwi.
W jednym z badań, tylko 6 godzin ekspozycji na wysoki poziom cukru we krwi zmniejszyło objętość glikokaliksu aż o 50%. Zespół badawczy przypisał niszczące działanie wysokiego poziomu cukru we krwi na zwiększone utlenianie i stany zapalne. Zostało to potwierdzone, gdy podali glukozę silnym przeciwutleniaczem, a objętość glikokaliksu pozostała niezmieniona.
Biorąc pod uwagę, że uszkodzenie glikokaliksu jest uważane za „pierwszy krok” w kierunku wszelkiego rodzaju problemów miażdżycowych, szybkość, z jaką wysoki poziom glukozy może zmniejszyć objętość glikokaliksu, otwiera oczy.
Wysoki poziom cukru we krwi może również powodować, że mitochondria (fabryki energii w każdej komórce) nadprodukują zbyt wiele wolnych rodników, w tym reaktywnych form tlenu (ROS). ROS to kluczowe cząsteczki sygnałowe, które regulują naturalne reakcje zapalne w naszym ciele.
W zdrowym systemie przeciwutleniacze tłumią ROS, gdy nie są już potrzebne, ale zbyt duża i chronicznie wysoka ROS może prowadzić do stresu oksydacyjnego, uszkodzenia DNA i ostatecznie chorób przewlekłych, takich jak rak i choroby serca.
Krótko mówiąc, dieta wysokowęglowodanowa może zniszczyć glikokaliks – i twoje zdrowie.
Jak jeść dla swojego glikokaliksu
Biorąc pod uwagę jego znaczenie, glikokaliks może służyć jako obiecujący cel w leczeniu chorób przewlekłych. Naukowcy szukali sposobów na regenerację i/lub ochronę glikokaliksu.
Jednak z powodu braku nowych przełomów znamy jeden pewny sposób ochrony glikokaliksu przed rozpadem:jedz dietę niskowęglowodanową, wysokotłuszczową, najlepiej dietę dla mięsożerców.
Gdy spożycie węglowodanów zostanie zmniejszone, poziom cukru we krwi ustabilizuje się, zapobiegając uszkodzeniu glikokaliksu i jego wrażliwych glikolipidów i glikoprotein.
Niektóre suplementy mogą również pomóc w utrzymaniu zdrowego glikokaliksu. Należą do nich:
- Kwas hialuronowy
- N-acetylocysteina (NAC)
- Siarczan chondroityny
- wzmacniacze tlenku azotu
- Aktywowane białko C
- Hydrokortyzon
- Progesteron
Chociaż te suplementy mogą działać, nie powinny być stosowane jako rozwiązanie bandaża. Zastanów się nad podjęciem holistycznej drogi – najpierw odżywiaj się dietą o działaniu przeciwzapalnym. I zawsze skonsultuj się z lekarzem przed wprowadzeniem drastycznych zmian.
Na wynos
Naukowcy wciąż dowiadują się, jak ważny jest glikokaliks dla układu sercowo-naczyniowego i ogólnego stanu zdrowia.
Im więcej się uczą, tym wyraźniejsze stają się niebezpieczeństwa wynikające z regularnego spożywania cukru i skrobi. Jak widzieliśmy, hiperglikemia może przedwcześnie degradować powłokę glikokaliksu w naczyniach włosowatych. To proste, ale poważne zjawisko może bardzo dobrze tłumaczyć wysokie wskaźniki chorób układu krążenia obserwowane w naszym kraju.
Na szczęście ochrona siebie jest tak prosta, jak ochrona glikokaliksu. Możesz zacząć od zmniejszenia spożycia przetworzonych węglowodanów i skupienia się na zdrowych tłuszczach i białkach. Pomocne mogą też być praktyki zmniejszające stres, takie jak spacery, joga, uważne jedzenie i medytacja.
Zadbaj o swój glikokaliks, a on zadba o Ciebie.
