基質(zhì)蛋白聚糖（proteoglycan）一種長而不分支的黏多糖為主體，在糖的某些部位上共價(jià)結(jié)合若干肽鏈而生成的配位化合物。蛋白質(zhì)和糖胺聚糖用共價(jià)鍵連接所構(gòu)成的復(fù)合糖，一般多糖含量多于蛋白蛋白聚糖的示意圖質(zhì)。它是結(jié)締組織主要成分之一，由結(jié)締組織特化細(xì)胞或纖維細(xì)胞和軟骨細(xì)胞產(chǎn)生。其主要功能是作為結(jié)締組織的纖維成分（膠原和彈性蛋白）埋置或被覆的基質(zhì)，也可當(dāng)作墊組織使關(guān)節(jié)滑潤。
種類結(jié)構(gòu)
氨基聚糖可根據(jù)其二糖單位的組成、結(jié)構(gòu)及糖－肽連接方式大致分為五種：透明質(zhì)酸（HA）、硫酸軟骨素(CS)、硫酸皮膚素(DS)、肝素(HEP)和硫酸乙酰肝素（或稱硫酸類肝素,HS）以及硫酸角質(zhì)素(KS)。
①透明質(zhì)酸。存在于大多數(shù)結(jié)締組織中，是唯一存在于某些細(xì)菌（如A型鏈球菌）的氨基聚糖。是結(jié)構(gòu)最簡單的氨基聚糖。其重復(fù)二糖單位由葡萄糖醛酸及N-乙酰氨基葡萄糖組成，是唯一不發(fā)生硫酸化的氨基聚糖。亦不與蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合，因此不參與構(gòu)成蛋白聚糖單體；但可與蛋白聚糖單體的核心蛋白質(zhì)通過連接蛋白質(zhì)借非共價(jià)鍵結(jié)合，故可作為多聚蛋白聚糖的聚合軸線。
②硫酸軟骨素。是哺乳綱體內(nèi)最豐富的氨基聚糖，除大量存在于軟骨外，亦存在于皮膚、角膜、鞏膜、骨、動脈、心瓣膜及臍帶中。其重復(fù)二糖單位由葡萄糖醛酸及N-乙氨基半乳糖組成。硫酸化發(fā)生在乙酰氨基半乳糖的4或6位碳原子（即C-4或C-6）的-OH基上，分別稱為4-硫酸軟骨素及6-硫酸軟骨素（舊稱硫酸軟骨素A及硫酸軟骨素C）。
③硫酸皮膚素。不僅存在于皮膚中，亦出現(xiàn)在血管、心、心瓣膜、肌腱、關(guān)節(jié)囊、纖維軟骨、韌帶及臍帶等組織中。其二糖單位艾杜糖醛酸及N-乙酰氨基半乳糖的C-4發(fā)生硫酸化。硫酸皮膚素與核心蛋白質(zhì)的連接方式與硫酸軟骨素接近，因此曾被稱為硫酸軟骨素B。
④肝素及硫酸乙酰肝素。雖列為同一類，但其分布、結(jié)構(gòu)及功能頗具差異。肝素由緊靠血管的肥大細(xì)胞產(chǎn)生，并貯存于肥大細(xì)胞的顆粒中，應(yīng)一定的刺激而釋放，具有抗凝血藥作用。硫酸乙酰肝素則普遍存在于各種細(xì)胞的表面，參與膜結(jié)構(gòu)以及細(xì)胞之間和細(xì)胞與基質(zhì)之間的相互作用。肝素和硫酸乙酰肝素的共同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由艾杜糖醛酸或葡萄糖醛酸和乙酰氨基葡萄糖組成二糖單位，此類氨基聚糖的硫酸化程度高。但肝素中艾杜糖醛酸多于葡萄糖醛酸，而在硫酸乙酰肝素中則二者大致相等。硫酸乙酰肝素與肝素相比其硫酸化程度較低而乙酰化程度較高。二者的核心蛋白質(zhì)卻全然不同。肝素常以蛋白聚糖單位的形式存在。肝素的分子量范圍很寬，肝素的抗凝血藥活性與其分子量有關(guān)。由于肝素的抗凝血作用是通過與抗凝血酶結(jié)合，從而使某些凝血因子失去作用，而肝素與抗凝血酶的親和力在一定范圍內(nèi)隨分子量的加大而增加。此外，肝素的抗凝活性還與N硫酸基及糖醛酸的羧基有關(guān)。硫酸乙酰肝素的核心蛋白質(zhì)的肽鏈中存在疏水性區(qū)域，可嵌入細(xì)胞膜的脂雙層中，因此可作為細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)成分。硫酸乙酰肝素分子暴露于質(zhì)膜外表面的糖鏈及肽段可與細(xì)胞外基質(zhì)中的某些成分，如膠原、纖粘連蛋白及層粘連蛋白相結(jié)合；其伸入胞質(zhì)中的肽段可與細(xì)胞骨架成分，如肌動蛋白相結(jié)合。因此，硫酸乙酰肝素既參與細(xì)胞之間和細(xì)胞－基質(zhì)之間的相互作用，又可從細(xì)胞外向細(xì)胞內(nèi)傳遞信息，但幾乎沒有抗凝血藥作用。
⑤硫酸角質(zhì)素。具有兩種不同的類型。來自角膜的硫酸角質(zhì)素Ⅰ是角膜中唯一的氨基聚糖，來自骨、軟骨及髓核等支架組織的硫酸角質(zhì)素Ⅱ常與硫酸軟骨素一起構(gòu)成蛋白聚糖。硫酸角質(zhì)素在單糖組成及糖－肽連接方式上皆與糖蛋白相似，但因具有重復(fù)二糖序列及多硫酸化，故仍歸入氨基聚糖類。
詳細(xì)介紹
蛋白聚糖的生物合成包括肽鏈的合成及糖鏈的合成。核心蛋白質(zhì)肽鏈的合成是蛋白聚糖合成的限速步驟，在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行，其過程與一般蛋白質(zhì)相同。肽鏈的糖基化在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)起始，在戈?duì)柤象w完成。氨基聚糖糖鏈的合成過程與糖蛋白者類似。亦由一系列糖基轉(zhuǎn)移酶催化逐個將活化單糖的糖基轉(zhuǎn)移到肽鏈及未完成的糖鏈，使之不斷延長。糖基的硫酸化是在糖鏈的延長過程中進(jìn)行的。由硫酸基轉(zhuǎn)移酶催化，從磷酸腺磷酸硫酸轉(zhuǎn)移硫酸基到糖基，糖鏈中的艾杜糖醛酸是由葡萄糖醛酸基在差向異構(gòu)酶催化下發(fā)生旋光異構(gòu)化形成的。
蛋白聚糖的降解可在一系列細(xì)胞外酶或溶酶體中的細(xì)胞內(nèi)酶的催化下進(jìn)行。水解糖鏈的酶包括內(nèi)切糖苷酶及外切糖苷酶，分別催化水解糖鏈中的及糖鏈非還原末端的糖苷鏈。透明質(zhì)酸酶是了解最多的內(nèi)切糖苷酶。精細(xì)胞產(chǎn)生的透明質(zhì)酸酶對其穿過卵膜實(shí)現(xiàn)受精是必要的。細(xì)菌分泌的透明質(zhì)酸酶對其侵犯宿主組織有重要作用。氨基聚糖中的硫酸基由硫酸酶催化水解脫硫酸。脫硫酸常為氨基聚糖糖鏈降解的限速步驟。未經(jīng)脫硫酸則糖苷酶無法發(fā)揮作用。至于核心蛋白質(zhì)及連接蛋白質(zhì)的降解過程與一般蛋白質(zhì)相同。
氨基聚糖及蛋白聚糖的生物學(xué)作用氨基聚糖及蛋白聚糖是細(xì)胞外基質(zhì)的重要成分之一?？膳c細(xì)胞外基質(zhì)中的膠原、纖粘連蛋白、層粘連蛋白及彈性蛋白結(jié)合，構(gòu)成具有組織特性的細(xì)胞外基質(zhì)。像膠原一樣，不同組織的細(xì)胞外基質(zhì)中含有不同類型、不同含量的氨基聚糖及蛋白聚糖，并與其功能相適應(yīng)。例如，軟骨及長骨的骨含較多硫酸軟骨素蛋白聚糖。硫酸軟骨素的保水性（由糖基的多羥基及多陰離子決定）使其占據(jù)一定的空間，具有一定的容量，這對于骨骺的生長板尤其重要。硫酸軟骨素蛋白聚糖的缺乏或硫酸軟骨素的硫酸化不足均可縮減骺板的體積，從而導(dǎo)致肢體發(fā)育短小和畸形。氨基聚糖的多陰離子可結(jié)合二價(jià)陽離子（如Ca2+）,這對組織的鈣化，尤其是骨鹽的沉積有重要作用。角膜中的蛋白聚糖主要含硫酸角質(zhì)素及硫酸皮膚素，且蛋白質(zhì)的含量較高，在角膜基質(zhì)的構(gòu)建及維持上有重要作用，從而使角膜基質(zhì)具有光透明性。細(xì)胞外基質(zhì)中的各種成分（包括氨基聚糖及蛋白聚糖）彼此交聯(lián)，形成孔徑不同或電荷密度不同的凝膠，不但使細(xì)胞外基質(zhì)連成一體，而且可以作為控制分子及細(xì)胞通過的篩網(wǎng)。這在腎小球及脈管基膜尤其重要。
透明質(zhì)酸的合成在發(fā)育中及創(chuàng)傷修復(fù)中的組織內(nèi)特別旺盛。它可促進(jìn)細(xì)胞遷移及增殖，并阻止細(xì)胞分化。當(dāng)細(xì)胞遷移達(dá)到特定的部位或增殖達(dá)到足夠的數(shù)量時(shí)，透明質(zhì)酸酶便將其降解。因此透明質(zhì)酸的作用似乎是防止細(xì)胞過早的分化。在組織分化及成熟階段，透明質(zhì)酸含量逐漸降低，同時(shí)伴有其他硫酸化氨基聚糖成分的增多。在不同的組織內(nèi)增加的硫酸化氨基聚糖種類不同。這些具有組織特點(diǎn)的氨基聚糖又可穩(wěn)定分化表型。這已在軟骨形成及角膜上皮分化中得到證明。
哺乳綱組織中的氨基聚糖的種類及含量隨生長、發(fā)育及年齡而變動。例如，胚胎發(fā)育早期，皮膚中的氨基聚糖幾乎全部由透明質(zhì)酸及硫酸軟骨素組成。3個月胎兒的皮膚中透明質(zhì)酸及硫酸軟骨素的含量為成人者的20倍,5個半月的胎兒為5倍，足月胎兒為2倍。在胚胎發(fā)育過程中膠原纖維逐漸形成，它們的一部分又逐漸被硫酸皮膚素取代。至70歲以后膠原纖維周圍的氨基聚糖含量顯著降低，同時(shí)硫酸皮膚素所占的比重顯著增加。關(guān)節(jié)軟骨中的蛋白聚糖亦隨年齡的增長出現(xiàn)量與質(zhì)的改變：總量逐漸減少，硫酸角質(zhì)素逐漸取代硫酸軟骨素，糖所占比重下降，蛋白質(zhì)所占比重相對增加，從而導(dǎo)致組織的保水能力及彈性減弱?？梢?，氨基聚糖及蛋白聚糖與老化過程有關(guān)。
某些氨基聚糖可與血漿蛋白結(jié)合。例如，肝素可與凝血相關(guān)的幾種凝血因子（如因子Ⅹ及凝血酶）及抗凝血酶Ⅲ(血漿α2糖蛋白)結(jié)合，從而抗凝血。動脈壁內(nèi)膜的硫酸皮膚素蛋白聚糖可與血漿低密度脂蛋白結(jié)合。其結(jié)合作用可能主要由靜電引力造成，因?yàn)榈兔芏戎鞍椎妮d脂蛋白apo-B帶正電荷，可直接被帶負(fù)電荷的硫酸皮膚素吸引。此外，脂蛋白中的磷脂所帶的負(fù)電荷可借助于ca(clo)2+而與氨基聚糖的陰離子基團(tuán)結(jié)合，此與動脈粥樣硬化的形成有關(guān)。除血漿蛋白外，肝素還可與毛細(xì)血管壁上的脂蛋白脂肪酶結(jié)合，從而將之釋入血循環(huán)。脂蛋白脂肪酶可分解三酸甘油脂，因而使血脂降低。
氨基聚糖及蛋白聚糖與疾病動脈壁中的氨基聚糖及蛋白聚糖是引起低密度脂蛋白及鈣沉積的內(nèi)在因素。動脈壁中硫酸皮膚素的含量隨年齡的增長而增多，而且可在生理性pH及離子強(qiáng)度下與低密度脂蛋白結(jié)合。有動脈粥樣硬化斑塊的主動脈組織中可見硫酸皮膚素含量異常增高，由病變部位增殖的平滑肌細(xì)胞產(chǎn)生。
蛋白聚糖還與腫瘤的發(fā)生及轉(zhuǎn)移有關(guān)。在一些腫瘤，如胃腸道間質(zhì)瘤、成腎胚胎瘤、乳腺癌及神經(jīng)膠質(zhì)瘤等，腫瘤細(xì)胞合成及分泌的透明質(zhì)酸增多，體液（血、尿）中透明質(zhì)酸的含量增高，這具有一定診斷意義。在肝、肺、乳腺、結(jié)腸及前列腺等腫瘤組織中硫酸軟骨素的含量增多。體外實(shí)驗(yàn)證明，硫酸軟骨素有促進(jìn)乳腺癌生長的作用；體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明對艾氏腹水癌有促進(jìn)生長的作用。降解硫酸軟骨素的酶可抑制艾氏腹水癌的生長?？傊?，腫瘤組織中透明質(zhì)酸及硫酸軟骨素的增多，可能與其增殖失控有一定關(guān)系。反之，硫酸乙酰肝素則具有抑制細(xì)胞增殖的作用。體外實(shí)驗(yàn)證明，從肝或肝質(zhì)膜分離的硫酸乙酰肝素可抑制肝癌細(xì)胞的生長。
在人的肝癌、小鼠的骨髓瘤、自發(fā)性乳腺癌及腹水型肝癌等均可見硫酸乙酰肝素的硫酸化程度降低。這不單可能影響其抑制細(xì)胞增殖的功能，而且可能導(dǎo)致其與纖粘連蛋白、層粘連蛋白及膠原的親和性減弱，以致瘤細(xì)胞周圍的基質(zhì)組裝異常，瘤細(xì)胞之間的粘合減弱，腫瘤細(xì)胞易從瘤組織上脫落。這就為腫瘤轉(zhuǎn)移造成了先決條件。此外，能降解硫酸乙酰肝素的內(nèi)切糖苷酶存在于某些易轉(zhuǎn)移的腫瘤（如惡性黑素瘤）中，它可破壞硫酸乙酰肝素，同時(shí)其降解產(chǎn)物被釋放到血液中，具有肝素樣抗血凝活性，可造成出血不止。
先天性缺乏降解氨基聚糖的酶（如糖苷酶或硫酸酯酶等）可導(dǎo)致氨基聚糖或蛋白聚糖，或其降解產(chǎn)物在體內(nèi)一定部位堆積，引起糖胺聚糖病。
參考資料 >