ヘパラン硫酸は、細胞外マトリックスプロテオグリカンです。さらに、皮膚線維芽細胞や大動脈壁など、さまざまな細胞の細胞表面に存在します。ヘパラン硫酸は、遊離の形で、またはさまざまなヘパラン硫酸プロテオグリカン（HSPG）を作成することによって見つけることができます。
既知のHSPGの中には、細胞膜の一部であるもの（シンデカン）、細胞膜に固定されているもの（グリピカン）、および細胞外マトリックスを構成するもの（パールカン、アグリン、およびコラーゲンXVIII）があります。
ヘパラン硫酸の化学構造：出典：Roland Mattern
ヘパリン硫酸は、ヘパリンと同様に、グリコサミノグリカンファミリーの一部です。実際、それらは構造的に非常によく似ていますが、わずかな違いによって機能が異なります。
それは、N-アセチルグルコサミンのサブユニットが繰り返し交互に存在する豊富なD-グルクロン酸ユニットで構成されています。また、硫酸化またはアセチル化できるD-グルコサミン残基も含まれています。
ヘパラン硫酸は特定のタンパク質に非常に特異的に結合することができます。これらは英語でその頭字語でHSBPと呼ばれています（ヘパラン硫酸結合タンパク質）。
HSBPは異種のタンパク質セットであり、それぞれが免疫システム、細胞外マトリックスの構造タンパク質、細胞結合、形態形成、脂質代謝、細胞修復などのさまざまな生理学的プロセスに関連しています。
この意味で、ヘパラン硫酸に結合する構造には、サイトカイン、ケモカイン、凝固因子、成長因子、補体タンパク質、コラーゲン繊維、ビトロネクチン、フィブロネクチン、膜貫通型受容体（TLR4）またはタンパク質などがあります。とりわけ細胞接着。
特徴
細胞外マトリックスのヘパラン硫酸は、マトリックス自体のタンパク質や成長因子などのさまざまな分子と相互作用することができます。
ヘパラン硫酸は、状況やニーズに応じて、1）遊離2）または細胞外マトリックスまたは細胞膜の表面のHSBPに作用すると言われています。
それが自由に作用するとき、それは可溶型を採用して断片化します。ヘパラン硫酸は、炎症や組織損傷プロセスに有用であり、生理的条件下での組織修復に寄与します。
樹状細胞レベルでは、TLR4受容体に結合して活性化することができます。これにより、樹状細胞が成熟し、抗原提示細胞としての機能を実行します。
心臓線維芽細胞もこれらの受容体を所有しており、このレベルでの活性化により、インターロイキン-1β（IL1-β）の増加とICAM-1およびVCAM-1受容体の発現が促進されます。これは、心臓組織の修復に積極的に関与していることを示しています。
一方、ヘパラン硫酸は血管内皮の完全性を保護します。このレベルで最も顕著な作用には、内皮内の脂質の量を調節し、成長因子を保存し、内皮上の酵素スーパーオキシドジスムターゼの結合に関与します（抗酸化作用）。
これらの機能はすべて、血管外空間へのタンパク質の溢出を防ぎます。
合成
ヘパラン硫酸は、ほとんどの細胞、特に線維芽細胞によって合成されます。
しかしながら、血管壁の内皮細胞は、凝固および血栓プロセスの調節において基本的な役割を果たすと考えられている。
その作用の多くは、血小板凝集の阻害およびプラスミノーゲンの活性化による血餅の活性化および溶解と関係があることがわかっている。
したがって、これらの細胞は少なくとも5種類のヘパラン硫酸を合成し、一部は特定の凝固因子に結合すると考えられています。ヘパラン硫酸の合成に関与する酵素の中には、グリコシルトランスフェラーゼ、スルホトランスフェラーゼ、およびエピメラーゼがあります。
ヘパラン硫酸とがん
ヘパラン硫酸とヘパラン硫酸プロテオグリカン（HSPG）の両方は、いくつかの発癌性病変を促進するさまざまなメカニズムに関与しています。
さらに、とりわけ乳癌、膵臓癌、または結腸癌の細胞においてHSPGの過剰発現が見られる。
関与する要因には、ヘパラン硫酸とHSGPの生合成の障害、両方の分子の構造変化、アポトーシスの調節への介入、免疫系の回避の刺激、ヘパラナサスの合成の増加があります。
生合成障害と構造変化
ヘパラン硫酸生合成の障害またはHSPGの構造変化は、特定のタイプの新生物および固形腫瘍の発生および進行に影響を与える可能性があると考えられている。
発癌誘発のメカニズムの1つは、改変HSPGによる線維芽細胞成長因子受容体の過剰刺激です。したがって、癌細胞の有糸分裂能力およびDNA合成（腫瘍血管新生）を増加させます。
同様に、それは血小板由来成長因子受容体の刺激に作用し、同様の結果をもたらします。
アポトーシスの調節
ヘパラン硫酸とHSPGは、細胞のアポトーシスや細胞の老化（老化）の調節に重要な役割を果たすこともわかっています。
免疫系の回避
関与する別のメカニズムは、細胞応答を抑制し、免疫系の回避による腫瘍の進行を促進する能力です。
さらに、ヘパラン硫酸プロテオグリカンは、がんの存在のバイオマーカーとして機能し、特定の抗体や他の薬物による免疫療法の標的として使用できます。
彼らはまた自然免疫に影響を与えます、それは彼らがHSGPに結合するとき、NK細胞が天然の細胞毒性受容体（NCR）によるリガンドの認識を通して癌細胞に対して活性化されることが知られているからです。
しかし、癌細胞はヘパラナーゼ酵素の増加を促進し、結果として、NKキラー細胞受容体とHSGP（NCR-HSPG）の相互作用が低下します。
細胞分化の増加
最後に、ヘパラン硫酸と修飾HSPGの構造は、細胞分化の状態に関連しています。修飾ヘパラン硫酸分子を過剰発現する細胞は、分化する能力を低下させ、増殖する能力を増大させることが知られています。
ヘパラン硫酸の分解
ヘパラナーゼ、メタロプロテイナーゼなどの特定の酵素の合成の増加、ならびに活性酸素種および白血球の作用は、ヘパラン硫酸とHSPGの両方を分解することによって作用します。
ヘパラナスの増加は、内皮の完全性を破壊し、癌転移の可能性を増加させます。
ウイルス受容体
ヘパラン硫酸ペプチドグリカンは、細胞表面へのHPVウイルスの結合に関与していると考えられています。しかし、それについてはまだ多くの論争があります。
ヘルペスウイルスの場合、状況ははるかにはっきりしています。ヘルペスウイルスには、細胞表面のヘパラン硫酸残基に結合するVP7およびVP8と呼ばれる表面タンパク質があります。その後、融合が発生します。
一方、デング熱感染では、ウイルスの細胞への結合は、ヘパラン硫酸が持つ負の電荷によって促進され、ウイルスを引き付けます。
これはコレセプターとして使用され、細胞表面へのウイルスの接近を促進し、後でウイルスが細胞に入ることを可能にする受容体に結合します（エンドサイトーシス）。
ウイルスの表面Gタンパク質がヘパラン硫酸に結合し、次にケモカイン受容体（CX3CR1）に結合するため、呼吸器合胞体ウイルスの場合にも同様のメカニズムが発生します。これは、ウイルスが宿主細胞に侵入する方法です。
ヘパラン硫酸とアルツハイマー病およびパーキンソン病との関係
これらの疾患の研究において、研究者らは、ヘパラン硫酸ペプチドグリカンに結合すると、タウタンパク質のフィブリルが細胞内で分解または変化することを発見しました。
メカニズムはプリオンによって生成される劣化に似ているようです。これは、とりわけ、アルツハイマー病、ピック病、パーキンソン病またはハンチントン病などのタウオパチーおよびシヌクレオパチーと呼ばれる神経変性障害を引き起こす。
参考文献
- ヘパラン硫酸。ウィキペディア、フリー百科事典。2019年4月8日14:35 UTC。2019年8月5日、03：27 wikipedia.org。
- Nagarajan A、Malvi P、Wajapeyee N. Heparan SulfateおよびHeparan Sulfate Proteoglycans in Cancer Initiation and Progression。フロントエンドクリノール（ローザンヌ）。2018; 9：483。入手可能：ncbi.nlm
- Kovensky、J。Heparan硫酸塩：構造研究および化学修飾。1992.ブエノスアイレス大学から化学科学博士号を取得するために提出された論文。デジタルライブラリで入手できます。
- GarcíaF.免疫生物学の基礎。1997年。初版。メキシコ国立自治大学。入手可能な場所：books.google.co.ve
- 「タウオパシー。」ウィキペディア、フリー百科事典。2018年11月7日、09：37 UTC。2019年8月9日、14：45 en.wikipedia.org。
- Velandia M、Castellanos J. Dengueウイルス：構造とウイルスサイクル。感染する。2011; 15（1）：33-43。利用可能：scielo.org
- GarcíaA、Tirado R、Ambrosio J.ヒト呼吸器合胞体ウイルスの病因は、小児喘息の発症の危険因子ですか？UNAMの医学部のジャーナル。2018; 61（3）：17-30。入手可能：medigraphic.com