Glykokalix
von griechisch: glykos - Zucker; kalyx - Mantel
Synonyme: Schleimhülle, Kapsel
Englisch: Glycocalyx, (cell) surface coat
Definition
Als Glykokalix bezeichnet man den an Proteine oder Lipide gebundenen Kohlenhydratanteil der extrazellulären Seite der Zellmembran von (tierischen) eukaryotischen oder prokaryotischen Zellen.
Aufbau
Zusammensetzung und Aufbau der Glykokalix unterscheiden sich spezifisch zwischen Zellen und sind individuell für den jeweiligen Organismus. Nur eineiige Zwillinge haben chemisch identische Glykokalices. Die Glykokalix bestimmt essentiell den Charakter und die spezielle Leistung der Zelle.
Histochemisch lässt sich die Glykokalix mit der PAS-Reaktion nachweisen.
Funktionen
Die Glykokalix spielt u.a. eine wichtige Rolle bei Zell-Zell-Interaktionen (Bildung von Gewebe), dient dem Schutz der Zelloberfläche, besitzt Rezeptorstrukturen und ist an der Resorption von Nährstoffen beteiligt. Bekannte Funktionen sind:
- Vermittlung von Zell-Zell-Kontakten
- Verbindung der Zelle mit der extrazellulären Matrix: Z.B. das Anheften von Leukozyten am Endothel bei Entzündungsreaktionen.
- Aufbau von Zellverbänden/Gewebe: Zelladhäsionsmoleküle (Cell adhesion molecules, CAMs) der Glykokalix binden Lektine, die wiederum von Lektin-Bindungsdomänen anderer Proteine einer benachbarten Zelle erkannt werden. So werden über Zucker-Lektin-Bindungen Zellen aggregiert und schließlich ein Zellverband aufgebaut.
- Schutz
- ...vor Fremdeinwirkung:Die Glykokalix stabilisiert die Zellmembran und schützt die Zelle vor mechanischen und chemischen Schädigungen. Sie hält Fremdkörper auf Distanz und verhindert unerwünschte Protein-Protein-Wechselwirkungen.
- ..vor Selbstverdauung: In den Mikrovilli des Darmepithels ist die hier miteinander quervernetzte Glykokalix besonders hoch und integriert Verdauungsenzyme wie Lactase, Maltase, Sucrase und Isomaltase sowie Exopeptidasen (Carboxypeptidase A und B). Die Glykokalix bietet hier vor allem Schutz vor Selbstverdauung.
- Resorption: Rezeptorstrukturen der Glykokalix sorgen für die Selektion von Substanzen, die an die Zellmembran gelangen sollen und über Endocytose ins Zellinnere transportiert werden. Die Glykokalix von Endothelzellen spielt eine entscheidende Rolle beim Aufbau eines kolloidosmotischen Gradienten im Gefäßsystem.
- Signalübertragung: Glykoproteine der Glykokalix können eine Rezeptorfunktion z.B. für Hormone besitzen und nehmen extrazelluläre Signale entgegen.
- Antigenwirkung: Die Glykoproteine der Glykokalix werden durch das Immunsystem erkannt. Somit bestimmt die Glykokalix die Antigeneigenschaften einer Zelle. Körperfremde Glykoproteine lösen stets eine starke Immunreaktion aus. Dies ist vor allem bei Organtransplantationen (Intervention: Unterdrückung durch Immunsuppressiva) und Bluttransfusionen von großer Bedeutung. Die Glykokalix besitzt also ausgeprägte Antigeneigenschaften.
| Exkurs: Blutgruppen |
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Die Glykokalix von Erythrozyten bestimmt die Blutgruppenzugehörigkeit zu 0, A und B und beinhaltet den Rhesusfaktor. Die Glykolipide besitzen spezifische Strukturen: Bei allen Blutgruppen kommt als gemeinsame Struktur ein Gerüst aus N-Acetylglucosamin, Galactose und Fucose vor. Bei Blutgruppe A bildet ein weiteres N-Acetylgalactosamin den endständigen Zucker, während bei Blutgruppe B eine weitere Galactose diese Funktion übernimmt. Bei Blutgruppe 0 besitzen die Glykolipide der Erythrozyten-Glykokalix also ein Zucker-Tetramer und bei den Blutgruppen A, B, AB ein Zucker-Pentamer. Hieraus ergeben sich unterschiedliche Antigeneigenschaften. |
...bei Bakterien
- Schutz vor Austrocknung
- Schutz vor Phagozytose
- Adhäsion an Oberflächen (z.B. am Zahnschmelz → Zahnplaque)