I glicosaminoglicani (GAG): cosa sono e quali funzioni ricoprono

Glicosaminoglicani: cosa sono?

I glicosaminoglicani (chiamati anche GAGs o mucopolisaccaridi) sono composti polisaccaridi a carica negativa, ossia catene lunghe con ripetizioni di unità disaccaridiche, che alternano amminosaccaridi (gruppo funzionale amminico -NH2) con monosaccaridi per lo più acidi (formati da gruppi carbossilici e/o solfati con cariche negative).

Solitamente vengono classificati come:

  • GAG asolforati (GAG)
  • GAG solforati (GAGs)

La loro dimensione molecolare e il tipo di solfatazione variano a seconda del tessuto e del loro stato come parte del proteoglicano o come catene libere. Recenti studi hanno rivelato che i glicosaminoglicani sono tra le macromolecole chiave che influenzano le proprietà e le funzioni cellulari, agendo direttamente sui recettori cellulari o interagendo con i fattori di crescita. La struttura alterata dei glicosaminoglicani in diverse malattie rappresenta il biomarcatore per la diagnosi e la progressione della malattia.

Glicosaminoglicani: quali funzioni ricoprono?

Le funzioni dei glicosaminoglicani sono determinate dalla loro struttura molecolare. In passato i GAG si ritenevano utili ai soli fini dell’idratazione della cellula e della sua struttura, mentre al giorno d’oggi si ha la consapevolezza che questi polisaccaridi si legano a un'ampia varietà di proteine e molecole di segnalazione nell'ambiente cellulare e ne modulano l'attività, interferendo con i processi biologici fondamentali.

Nello specifico:

  • regolano la crescita e la proliferazione cellulare;
  • promuovono l’adesione cellulare;
  • partecipano all’anticoagulazione e alla riparazione delle ferite;
  • rappresentano funzioni di sostegno e protezione della maggior parte dei tessuti.

Glicosaminoglicani e mucopolisaccaridosi: che connessione c’è?

Le mucopolisaccaridosi sono un gruppo di malattie genetiche rare, che si manifestano in età infantile, causate da un accumulo lisosomiale delle molecole appartenenti alla famiglia dei mucopolisaccaridi (GAG) in tutte le cellule e tessuti dei pazienti.

Le  mucopolisaccaridosi si caratterizzano per la carenza di enzimi lisosomiali necessari per il metabolismo dei glicosaminoglicani; dal momento che quest’ultimi non si degradano, essi continuano ad accumularsi durante lo sviluppo, causando una forte disfunzione cellulare e, infine, il decesso del paziente.

Ad oggi la mucopolisaccaridosi è stata suddivisa in sette forme a seconda dell’enzima disfunzionale e dal conseguente metabolismo dei glicosaminoglicani interessati nei sistemi di organi:

  • MPS I: accumulo di eparan solfato (HS) e dermatansolfato (DS), con disfunzione multiorgano progressiva;
  • MPS II: l'enzima mutato iduronato-L-solfatasi crea alterazioni nei processi di scissione delle frazioni solfatate di DS ed eparan solfato (HS);
  • MPS III: esistono 3 forme di mucopolisaccaridosi III in cui avviene un accumulo di eparan solfato sulla base della mancanza di enzimi diversi:
    • La sindrome di Sanfilippo A: mancanza dell’enzima Eparan N-sulfatasi;
    • La sindrome di Sanfilippo B: deficit di α-N-acetilglucosaminidasi;
    • La sindrome di Sanfilippo C: assenza dell’enzima Acetil CoA: α-glicosaminide.
  • MPS IV: con l’assenza dell’enzima Galattosio 6-sulfatasi (sindrome di Morquio A) e del β-galactosidase (sindrome di Morquio B) avviene un accumulo di cheratina e condroitina solfato;
  • MPS VI: accumulo di dermatansolfato (DS) per la disfunzione dell’enzima N-acetilgalattosamina
  • MPS VI: accumulo di dermatan ed eparan solfato per mancanza di β-glucuronidasi
  • MPS IX: accumulo di acido ialuronico.

Una diagnosi precoce di queste rare malattie può essere complicata dal momento che i sintomi non sono specifici e coinvolgono numerosi organi e apparati. La conferma dell’accumulo di glicosaminoglicani può essere data dall’esame delle urine e da specifiche analisi biochimiche in grado di identificare il tipo di GAG che si sta accumulando e di confermare il tipo di disturbo con la corrispondente determinazione enzimatica.

Fonti bibliografiche:

  • Linhardt, 2004: Role of Glycosaminoglycans in Cellular Communication

Altre fonti:

  • https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK544295/
  • https://it.wikipedia.org/wiki/Glicosamminoglicano
  • https://www.docenti.unina.it/webdocenti-be/allegati/materiale-didattico/669451
  • https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22333131/
  • https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15797210/
  • https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK544295/
  • https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370-41062016000400012&lng=en&nrm=iso&tlng=en
  • https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26613630/

MAT-IT-2001965