ग्लाइकोकैलिक्स
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ग्लाइकोकैलिक्स (: ग्लाइकोकैलिसेस या ग्लाइकोकैलिक्सिस), जिसे पेरीसेलुलर मैट्रिक्स और सेल कोट के रूप में भी जाना जाता है, एक बाहरी ऑर्गेनेल है जो ग्लाइकोसिलेटेड जैव-अणुओं की एक परत से बना होता है जिन्हें ग्लाइकोकंजुगेट्स कहा जाता है, जैसे कि ग्लाइकोप्रोटीन और ग्लाइकोलिपिड्स। ये लगभग सभी कोशिकाओं की कोशिका झिल्ली में अंतर्निहित होते हैं और बाहर की ओर फैले होते हैं।[1] सामान्य तौर पर, प्लाज्मा झिल्ली की सतह पर पाए जाने वाले ग्लाइकोलिपिड्स का कार्बोहाइड्रेट हिस्सा इन अणुओं को कोशिका-कोशिका पहचान, संचार और अंतरकोशिकीय आसंजन में योगदान करने में मदद करता है।
ग्लाइकोकैलिक्स एक प्रकार का पहचानकर्ता है जिसका उपयोग शरीर अपनी स्वस्थ कोशिकाओं और प्रत्यारोपित ऊतकों, रोगग्रस्त कोशिकाओं या आक्रमणकारी जीवों के बीच अंतर करने के लिए करता है। ग्लाइकोकैलिक्स में कोशिका-आसंजन अणु शामिल होते हैं जो कोशिकाओं को एक-दूसरे से चिपकने में सक्षम बनाते हैं और भ्रूण के विकास के दौरान कोशिकाओं की गति का मार्गदर्शन करते हैं।[2] ग्लाइकोकैलिक्स एंडोथेलियल संवहनी ऊतक के विनियमन में एक बड़ी भूमिका निभाता है, जिसमें केशिकाओं में लाल रक्त कोशिकाओं के आयतन का मॉड्यूलेशन शामिल है।
यह शब्द शुरू में उपकला कोशिकाओं को कोटिंग करने वाले पॉलीसेकेराइड मैट्रिक्स पर लागू किया गया था, जिसे म्यूसिन के रूप में जाना जाता है, लेकिन इसके कार्य इससे कहीं अधिक पाए गए हैं।
संवहनी एंडोथेलियल ऊतक में
ग्लाइकोकैलिक्स संवहनी एंडोथेलियल कोशिकाओं की एपिकल सतह पर स्थित होता है जो ल्यूमेन को रेखाबद्ध करती है, और इसे एंडोथेलियल ग्लाइकोकैलिक्स कहा जाता है।[3] जब वाहिकाओं को ऐल्सियन ब्लू स्टेन जैसे धनायनित रंगों से रंगा जाता है, तो ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी रक्त वाहिका के ल्यूमेन में लगभग 50–100 एनएम तक फैली एक छोटी, अनियमित आकार की परत दिखाती है। एक अन्य अध्ययन ने फ्रीज प्रतिस्थापन के दौरान ओस्मियम टेट्रॉक्साइड स्टेनिंग का उपयोग किया, और दिखाया कि एंडोथेलियल ग्लाइकोकैलिक्स 11 μm तक मोटी हो सकती है। यह सूक्ष्म संवहनी बेड (केशिकाओं) और मैक्रोवेसल्स (धमनियों और नसों) की एक विविध श्रेणी में मौजूद है। ग्लाइकोकैलिक्स में एंजाइमों और प्रोटीनों की एक विस्तृत श्रृंखला भी शामिल है जो ल्यूकोसाइट और थ्रोम्बोसाइट आसंजन को नियंत्रित करती है, क्योंकि संवहनी तंत्र में इसकी मुख्य भूमिका प्लाज्मा और वाहिका-दीवार होमियोस्टैसिस को बनाए रखना है। इन एंजाइमों और प्रोटीनों में शामिल हैं:
- एंडोथेलियल नाइट्रिक ऑक्साइड सिंथेज़ (एंडोथेलियल NOS)
- एक्स्ट्रासेलुलर सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज (SOD3)
- एंजियोटेंसिन कन्वर्टिंग एंजाइम
- एंटीथ्रॉम्बिन-III
- लिपोप्रोटीन लाइपेज
- एपोलिपोप्रोटीन
- ग्रोथ फैक्टर्स
- केमोकाइन्स
ऊपर सूचीबद्ध एंजाइम और प्रोटीन संवहनी और अन्य रोगों के खिलाफ ग्लाइकोकैलिक्स बाधा को मजबूत करने का काम करते हैं। संवहनी एंडोथेलियम के भीतर ग्लाइकोकैलिक्स का एक और मुख्य कार्य यह है कि यह संवहनी दीवारों को रक्त प्रवाह के सीधे संपर्क से बचाता है, जबकि एक संवहनी पारगम्यता बाधा के रूप में कार्य करता है।[4] इसके सुरक्षात्मक कार्य पूरे संवहनी तंत्र में सार्वभौमिक हैं, लेकिन इसका सापेक्ष महत्व संवहनी तंत्र में इसके सटीक स्थान के आधार पर भिन्न होता है। सूक्ष्म संवहनी ऊतक में, ग्लाइकोकैलिक्स जमावट और ल्यूकोसाइट आसंजन को रोककर एक संवहनी पारगम्यता बाधा के रूप में कार्य करता है। ल्यूकोसाइट्स को संवहनी दीवार से नहीं चिपकना चाहिए क्योंकि वे प्रतिरक्षा प्रणाली के महत्वपूर्ण घटक हैं जिन्हें आवश्यकता पड़ने पर शरीर के किसी विशिष्ट क्षेत्र में यात्रा करने में सक्षम होना चाहिए। धमनी संवहनी ऊतक में, ग्लाइकोकैलिक्स जमावट और ल्यूकोसाइट आसंजन को भी रोकता है, लेकिन शीयर स्ट्रेस-प्रेरित नाइट्रिक ऑक्साइड रिलीज के मध्यस्थता के माध्यम से। पूरे हृदय प्रणाली में एक और सुरक्षात्मक कार्य केशिकाओं से इंटरस्टिशियल स्पेस में इंटरस्टिशियल द्रव के निस्पंदन को प्रभावित करने की इसकी क्षमता है।
ग्लाइकोकैलिक्स, जो एंडोथेलियल कोशिकाओं की एपिकल सतह पर स्थित होता है, प्रोटियोग्लाइकेन्स, ग्लाइकोप्रोटीन और ग्लाइकोलिपिड्स के नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए नेटवर्क से बना होता है।[5] संवहनी ग्लाइकोकैलिक्स की ल्यूमिनल सतह के साथ एक खाली परत मौजूद होती है जो लाल रक्त कोशिकाओं को बाहर रखती है।
व्यवधान और रोग
चूंकि ग्लाइकोकैलिक्स पूरे हृदय प्रणाली में इतना प्रमुख है, इसलिए इस संरचना में व्यवधान के हानिकारक प्रभाव होते हैं जो बीमारी का कारण बन सकते हैं। एथेरोमा पैदा करने वाले कुछ उत्तेजक संवहनी तंत्र की संवेदनशीलता को बढ़ा सकते हैं। ग्लाइकोकैलिक्स की प्रारंभिक शिथिलता हाइपरग्लाइसेमिया या ऑक्सीकृत कम घनत्व वाले लिपोप्रोटीन (LDLs) के कारण हो सकती है, जो फिर एथेरोथ्रॉम्बोसिस का कारण बनता है। सूक्ष्म संवहनी तंत्र में, ग्लाइकोकैलिक्स की शिथिलता आंतरिक द्रव असंतुलन और संभावित रूप से एडिमा की ओर ले जाती है। धमनी संवहनी ऊतक में, ग्लाइकोकैलिक्स व्यवधान सूजन और एथेरोथ्रॉम्बोसिस का कारण बनता है।[6]
ग्लाइकोकैलिक्स को सटीक रूप से कैसे बदला या क्षतिग्रस्त किया जा सकता है, इसका परीक्षण करने के लिए प्रयोग किए गए हैं। एक विशेष अध्ययन ने संवहनी बाधा हिस्से की स्थिति का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किए गए एक पृथक परफ्यूज्ड हृदय मॉडल का उपयोग किया, और ग्लाइकोकैलिक्स शेडिंग और संवहनी पारगम्यता के बीच कारण-और-प्रभाव संबंध का पता लगाने के लिए अपमान-प्रेरित शेडिंग का कारण बनने की मांग की। ग्लाइकोकैलिक्स के हाइपोक्सिक परफ्यूजन को एंडोथेलियल बाधा के क्षरण तंत्र को शुरू करने के लिए पर्याप्त माना गया था। अध्ययन में पाया गया कि रक्त वाहिकाओं के माध्यम से ऑक्सीजन का प्रवाह पूरी तरह से अनुपस्थित (इस्केमिक हाइपोक्सिया) होना आवश्यक नहीं था, लेकिन ऑक्सीजन के न्यूनतम स्तर क्षरण का कारण बनने के लिए पर्याप्त थे। ग्लाइकोकैलिक्स की शेडिंग को भड़काऊ उत्तेजनाओं, जैसे कि ट्यूमर नेक्रोसिस फैक्टर-अल्फा द्वारा ट्रिगर किया जा सकता है। हालांकि, उत्तेजना जो भी हो, ग्लाइकोकैलिक्स की शेडिंग संवहनी पारगम्यता में भारी वृद्धि की ओर ले जाती है। संवहनी दीवारों का पारगम्य होना नुकसानदेह है, क्योंकि इससे कुछ मैक्रोमोलेक्यूल्स या अन्य हानिकारक एंटीजन का मार्ग प्रशस्त होगा।[7]
एंडोथेलियल ग्लाइकोकैलिक्स को नुकसान के अन्य स्रोत कई रोग स्थितियों जैसे सूजन,[8] हाइपरग्लाइसेमिया, इस्किमिया-रीपरफ्यूजन, वायरल संक्रमण और सेप्सिस में देखे गए हैं।
ग्लाइकोकैलिक्स के कुछ प्रमुख घटक जैसे सिंडेकन्स, हेपरन सल्फेट, कोंड्रोइटिन सल्फेट और हयालूरोनन को एंजाइमों द्वारा एंडोथेलियल परत से अलग किया जा सकता है। हयालूरोनिडेज, हेपरनेज/हेपरिनेज, मैट्रिक्स और झिल्ली-प्रकार मैट्रिक्स मेटालोप्रोटीज, थ्रोम्बिन, प्लास्मिन और इलास्टेज एंजाइमों के कुछ उदाहरण हैं जो ग्लाइकोकैलिक्स की शेडिंग को प्रेरित कर सकते हैं और ये शेडेस इसलिए कई रोग स्थितियों में ग्लाइकोकैलिक्स परत के क्षरण में योगदान कर सकते हैं।[9] शोध से पता चलता है कि प्रयोगात्मक और नैदानिक सेप्टिक शॉक में प्लाज्मा हयालूरोनिडेज गतिविधि कम हो जाती है और इसलिए इसे सेप्सिस में शेडेस नहीं माना जाता है। इसके साथ ही, हयालूरोनिडेज का अंतर्जात प्लाज्मा निषेध बढ़ जाता है और यह ग्लाइकोकैलिक्स शेडिंग के खिलाफ सुरक्षा के रूप में काम कर सकता है।
यदि किसी भी कारण से ग्लाइकोकैलिक्स (glycocalyx) का क्षरण हो जाए, तो द्रव कर्तन प्रतिबल (fluid shear stress) भी एक संभावित समस्या बन जाता है। इस प्रकार का घर्षण प्रतिबल लुमेन सीमा के साथ चिपचिपे द्रव (अर्थात रक्त) की गति के कारण होता है। द्रव कर्तन प्रतिबल किन उद्दीपनों के कारण होता है, यह निर्धारित करने के लिए एक और समान प्रयोग किया गया था। प्रारंभिक माप इंट्रावाइटल माइक्रोस्कोपी (intravital microscopy) के साथ लिया गया था, जिसने 1 μm मोटी एक धीमी गति से चलने वाली प्लाज्मा परत, यानी ग्लाइकोकैलिक्स को दिखाया। हल्के डाई ने ग्लाइकोकैलिक्स को न्यूनतम नुकसान पहुँचाया, लेकिन उस छोटे से बदलाव ने केशिका हेमेटोक्रिट (hematocrit) को बढ़ा दिया। अतः, ग्लाइकोकैलिक्स का अध्ययन करने के लिए प्रतिदीप्ति प्रकाश माइक्रोस्कोपी (fluorescence light microscopy) का उपयोग नहीं किया जाना चाहिए क्योंकि वह विशेष विधि एक डाई का उपयोग करती है। ऑक्सीकृत LDL के साथ उपचार करने पर ग्लाइकोकैलिक्स की मोटाई भी कम हो सकती है।[10] ये उद्दीपन, कई अन्य कारकों के साथ, नाजुक ग्लाइकोकैलिक्स को नुकसान पहुँचा सकते हैं। ये अध्ययन इस बात का प्रमाण हैं कि ग्लाइकोकैलिक्स हृदय प्रणाली के स्वास्थ्य में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
बैक्टीरिया और प्रकृति में
एक ग्लाइकोकैलिक्स, जिसका शाब्दिक अर्थ "चीनी का आवरण" (glykys = मीठा, kalyx = भूसी) है, पॉलीसैकराइड का एक नेटवर्क है जो बैक्टीरिया की कोशिकीय सतहों से बाहर निकलता है, जो इसे बैक्टीरियल कोशिका का एक सार्वभौमिक सतह घटक बनाता है, जो बैक्टीरियल कोशिका भित्ति के ठीक बाहर पाया जाता है। एक विशिष्ट, जिलेटिनस ग्लाइकोकैलिक्स को कैप्सूल कहा जाता है, जबकि एक अनियमित, विसरित परत को स्लाइम परत (slime layer) कहा जाता है। यह आवरण अत्यधिक जलयोजित होता है और रुथेनियम रेड (ruthenium red) के साथ अभिरंजित (stain) होता है।
प्राकृतिक पारिस्थितिक तंत्र में उगने वाले बैक्टीरिया, जैसे कि मिट्टी, गोजातीय आंतों, या मानव मूत्र पथ में, किसी न किसी प्रकार की ग्लाइकोकैलिक्स-संलग्न माइक्रोकोलोनी (microcolony) से घिरे होते हैं।[11] यह कैप्सूल बनाकर या बैक्टीरिया को बायोफिल्म (biofilm) के माध्यम से दांतों या चट्टानों जैसी अक्रिय सतहों से जुड़ने की अनुमति देकर हानिकारक फैगोसाइट (phagocytes) से बैक्टीरिया की रक्षा करने का कार्य करता है (उदाहरण के लिए, स्ट्रेप्टोकोकस न्यूमोनिया खुद को फेफड़ों की कोशिकाओं, प्रोकैरियोट्स, या अन्य बैक्टीरिया से जोड़ता है जो कॉलोनी को घेरने के लिए अपने ग्लाइकोकैलिक्स को फ्यूज कर सकते हैं)।
पाचन तंत्र में
एक ग्लाइकोकैलिक्स पाचन तंत्र के भीतर, विशेष रूप से छोटी आंत में, माइक्रोविली (microvilli) के शीर्ष भाग पर भी पाया जा सकता है। यह 0.3 μm मोटी एक जाली बनाता है और इसमें अम्लीय म्यूकोपॉलीसैकराइड और ग्लाइकोप्रोटीन होते हैं जो उपकला अवशोषक कोशिकाओं की एपिकल प्लाज्मा झिल्ली से बाहर निकलते हैं। यह अधिशोषण (adsorption) के लिए अतिरिक्त सतह प्रदान करता है और इसमें अवशोषक कोशिकाओं द्वारा स्रावित एंजाइम शामिल होते हैं जो प्रोटीन और शर्करा के पाचन के अंतिम चरणों के लिए आवश्यक होते हैं।
अन्य सामान्यीकृत कार्य
- सुरक्षा: प्लाज्मा झिल्ली को कुशन प्रदान करता है और इसे रासायनिक चोट से बचाता है
- संक्रमण के प्रति प्रतिरक्षा: प्रतिरक्षा प्रणाली को विदेशी जीवों को पहचानने और चुनिंदा रूप से उन पर हमला करने में सक्षम बनाता है
- कैंसर के खिलाफ बचाव: कैंसरग्रस्त कोशिकाओं के ग्लाइकोकैलिक्स में परिवर्तन प्रतिरक्षा प्रणाली को उन्हें पहचानने और नष्ट करने में सक्षम बनाते हैं
- प्रत्यारोपण अनुकूलता: रक्त आधान, ऊतक ग्राफ्ट, और अंग प्रत्यारोपण की अनुकूलता का आधार बनाता है
- कोशिका आसंजन: कोशिकाओं को एक साथ बांधता है ताकि ऊतक अलग न हों
- सूजन विनियमन: रक्त वाहिकाओं में एंडोथेलियल दीवारों पर ग्लाइकोकैलिक्स कोटिंग स्वस्थ अवस्था में ल्यूकोसाइट्स को लुढ़कने/जुड़ने से रोकती है।[12]
- निषेचन: शुक्राणु को अंडों को पहचानने और उनसे जुड़ने में सक्षम बनाता है
- भ्रूण विकास: भ्रूण कोशिकाओं को शरीर में उनके गंतव्य तक मार्गदर्शन करता है
संदर्भ
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- ↑ Saladin, Kenneth. "Anatomy & Physiology: The unity of form and function." McGraw Hill. 5th Edition. 2010. p. 94–95
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- ↑ Drake-Holland, Angela & Mark Noble. "The Important New Drug Target in Cardiovascular Medicine – the Vascular Glycocalyx." Cardiovascular & Hematological Disorders-Drug Targets, 2009, 9, p. 118–123
- ↑ Annecke, T., et al. "Shedding of the coronary endothelial glycocalyx: effects of hypoxia/reoxygenation vs ischaemia/reperfusion." British Journal of Anaesthesia, 2011. 107 (5): 679–86
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- ↑ Gouverneur, Mirella. Dissertation. "Fluid shear stress directly stimulates synthesis of the endothelial glycocalyx : perturbations by hyperglycemia." 2006. University of Amsterdam. p. 115–153
- ↑ Costerton & Irvin. Bacterial Glycocalyx in Nature and Disease. Annual Reviews Microbiology, 1981. Vol. 35: p. 299–324
- ↑ Near-Wall {micro}-PIV Reveals a Hydrodynamically Relevant Endothelial Surface Layer in Venules In Vivo – Smith et al. 85 (1): 637 – Biophysical Journal সংরক্ষিত সংস্করণ
स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के “Glycocalyx” लेख का अनुवाद। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Glycocalyx यह अनुवाद स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।
