結(jié)締組織基質(zhì)中蛋白質(zhì)與多糖以共價和非共價鍵相連構(gòu)成多種巨大分子稱為蛋白多糖(proteoglycans)或粘蛋白(mucoproteins)。其分子組成以多糖鏈為主，蛋白質(zhì)部分所占比例較小。往往一條多糖鏈上聯(lián)結(jié)多條多肽鏈，分子量可達(dá)數(shù)百萬以上。
蛋白多糖中的多糖鏈為雜多糖，因其組成成分中均含氨基已糖，所以稱為氨基多糖或糖胺聚糖(glycosaminoglycans)。人體組締組織中常見的氨基多糖包括透明質(zhì)酸(hyaluronicacid)、硫酸軟骨素(chondroitin sulfate)、硫酸角質(zhì)素(keratan sulfate)和肝素(heparin)等。
表13－2 人體中常見的糖胺多糖
| 名稱 | 基本結(jié)構(gòu)單位 | 主要存在部位 |
| 透明質(zhì)酸 | .jpg) | 關(guān)節(jié)液、軟骨、結(jié)締組織基質(zhì)、皮膚、臍帶、玻璃體液 |
| 4-硫酸軟骨素（硫酸軟骨素A) | .jpg) | 骨、軟骨、角膜、皮膚、血管 |
| 6-硫酸軟骨素（硫酸軟骨素C) | .jpg) | 軟骨、肌腱、臍帶、椎間盤 |
| 硫酸皮膚素（硫酸軟骨素B) | .jpg) | 皮膚、韌帶、動脈、心瓣膜 |
| 硫酸角質(zhì)素 | .jpg) | 角膜、軟骨、髓核 |
| 肝素 | .jpg) | 肺、皮膚、肝、腸等肥大細(xì)胞及嗜堿性白細(xì)胞內(nèi) |
其中硫酸軟骨素B又稱為硫酸皮膚素(dermatan sulfate)。各種糖胺多糖的結(jié)構(gòu)單元為二糖單位，均含有乙酰氨基已糖和糖醛酸(硫酸角質(zhì)素例外，不含糖醛酸而代之以半乳糖)。除透明質(zhì)酸外都含硫酸。因而糖胺多糖為酸性，加之分子大具有粘性，故又稱為酸52667788.cn/kuaiji/性粘多糖(acidmucopolysaccharide,AMPS)。
經(jīng)電子顯微鏡圖形及實驗推測，蛋白多糖為“瓶刷狀”分子結(jié)構(gòu)(圖13－1)，其蛋白多糖亞單位(“刷毛”)非共價附著于透明質(zhì)酸主鏈上(backbone)，其間相隔200－300A。
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圖13－1 蛋白多糖的分子結(jié)構(gòu)
蛋白多糖亞單位由一個核心蛋白(coreprotein)和共價連接其上的糖胺多糖組成，后者主要為硫酸角質(zhì)素和硫酸軟骨素。人體中有多種不同的核心蛋白，分子量達(dá)200～300kD，是所有組織細(xì)胞中分泌的最大的一種多肽。核心蛋白高度伸展N-末端，形成一球狀區(qū)，約60-70kD，非共價連接于透明質(zhì)酸鏈上，另一種約40-60kD的連接蛋白(link protein)參與穩(wěn)定球狀區(qū)與透明質(zhì)酸鏈的非共價連接。核心蛋白及多糖組成的亞單位可分為三區(qū)：
(1)N－端區(qū)：包括球狀連接區(qū)，含有較少的寡糖鏈。
(2)富含寡糖區(qū)：為硫酸角質(zhì)素寡糖鏈的主要附著區(qū)。寡糖鏈共價連接于核心蛋白分子中絲氨酸和蘇氨酸殘基側(cè)鏈氧原子上。
(3)C－末端區(qū)：富含硫酸軟骨素。通過半乳糖半乳糖木糖三糖連接于核心蛋白的絲氨酸殘基。
蛋白多糖的透明質(zhì)酸主鏈長度為4000～40，000，可附著上百個核心蛋白，每條核心蛋白可結(jié)合50條硫酸角質(zhì)素鏈和100條硫酸軟骨素鏈，由此可見蛋白多糖分子巨大，分子量可高達(dá)數(shù)千萬。
蛋白多糖分子大，具高度親水性，對保持結(jié)締組織水分及與組織間物質(zhì)交換均有重要作用。例如軟骨組織中膠原纖維排列成網(wǎng)格狀，網(wǎng)格間隙中填充蛋白多糖，因其有高度親水性，吸附大量水份在其中，當(dāng)軟骨受壓時，水分可被擠壓出去，而減壓后又可重吸進(jìn)來。關(guān)節(jié)軟骨無血管供應(yīng)，其營養(yǎng)物質(zhì)的交換主要靠運動產(chǎn)生壓力變化使液體流動。由此可以解釋長期不運動導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨的萎縮。
蛋白多糖的糖鏈上含有較多的酸性基團(tuán)，對于細(xì)胞外液中Ca＋＋、Mg＋＋、K＋、Na＋等陽離子有較大的親和力52667788.cn/jianyan/，因此能調(diào)節(jié)這些陽離子在組織中的分布。
蛋白多糖分子巨大，有較大的粘滯性，附著于組織表面，能緩沖組織之間的機(jī)械磨擦，因而具有潤滑、保護(hù)作用。例如關(guān)節(jié)液中的蛋白多糖有潤滑關(guān)節(jié)面的作用。類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者，關(guān)節(jié)液中蛋白多糖減少，失去原有潤滑作用，因而關(guān)節(jié)面易被破壞。
蛋白多糖與創(chuàng)傷的愈合亦有密切關(guān)系。皮膚創(chuàng)傷后的肉芽形成過程中，通常先有糖胺多糖的增生，進(jìn)而促進(jìn)膠原纖維的合成，其機(jī)理尚不清楚。近年來發(fā)現(xiàn)蛋白多糖可調(diào)節(jié)某些蛋白生長因子的作用。例如堿性成纖維細(xì)胞生長因子(basic fibrotlast growth factor,bFGF)結(jié)合于蛋白多糖的肝素或硫酸角質(zhì)素鏈上，而且要以bFGF糖胺多糖復(fù)合物形式與細(xì)胞表面受體結(jié)合。bFGF與肝素或硫酸角質(zhì)素結(jié)合能保護(hù)bFGF免被降解。當(dāng)核蛋白水解或肝素或硫酸角質(zhì)素鏈部分降解時可釋放出活性bFGF糖胺多糖復(fù)合物，刺激細(xì)胞增殖及分化。其它一些生長因子也有類似作用機(jī)制，很明顯，廣泛和大量存在的蛋白多糖可局限這些生長因子在其分泌細(xì)胞短距離內(nèi)作用。這對于組織的特有結(jié)構(gòu)具有重要意義。
蛋白多糖的合成首先按蛋白質(zhì)生物合成的原理，在核糖體上合成多肽，并分泌入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中修飾過程中，由相應(yīng)的轉(zhuǎn)移酶催化活性單糖轉(zhuǎn)移到氨基酸的側(cè)鏈上，合成胺基多糖。但糖鏈的延伸和加工修飾在高爾基體進(jìn)行。所以說多肽的合成受專一基因控制，而氨基多糖的合成主要由酶的分隔定位和對酶特異性所決定。
參與胺基多糖合成的各種單糖及其衍生物需先活化成活性單糖，即與二磷酸尿苷(UDP)結(jié)合，而各種單糖及其衍生物均可由葡萄糖轉(zhuǎn)變而來，如下圖13-2所示：
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圖13－2 各種單糖及其衍生物的來源
糖胺多糖合成的起始步驟是在木糖轉(zhuǎn)移酶(Xylose transfevase)的催化下，將一分子木糖基連接到核心蛋白多肽鏈的絲氨酸殘基上，形成O－糖苷鍵(O－glycosidicbond)。再由半乳糖轉(zhuǎn)移酶(galactose transforase)催化依次轉(zhuǎn)移兩分子半乳糖，構(gòu)成“木棸霔半”三糖連接區(qū)。然后再由高度特異的糖基轉(zhuǎn)移酶作用逐漸按順序延長，糖鏈合成后再進(jìn)一步修飾。由差向異構(gòu)酶催化將葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)變?yōu)榘盘侨┧幔蛩峄鶆t是由活性硫酸根(PAPS)提供，由硫酸轉(zhuǎn)移酶
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圖13－3 糖胺多糖鏈與多肽鏈的連接
催化加到新合成的多糖鏈的氨基或羥基上。(圖13-4為硫酸軟骨素A合成過程示意圖)，當(dāng)Vit A缺乏時硫酸轉(zhuǎn)移酶活性下降，糖胺多糖合成受限，可引起組織生長、發(fā)育的障礙。
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圖13－4 硫酸軟骨素A的合成示意
結(jié)締組織基質(zhì)中的蛋白多糖主要受組織蛋白酶D等的作用，部分肽鏈水解產(chǎn)生的帶多糖鏈的小片段可被細(xì)胞吞噬，進(jìn)而在溶酶體中逐步水解成各種單糖及其衍生物。因此，溶酶體是糖胺多糖分解的主要場所。
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圖13－5 透明質(zhì)酸的水解
溶酶體中分解糖胺多糖的酶包括內(nèi)切糖苷酶、外切糖苷酶及硫酸酯酶等。如圖13-5所示透明質(zhì)酸的水解過程：首先透明質(zhì)酸酶(hyaluronidase)為一種內(nèi)切酶，能水解透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素A和C中的β-N-乙酰氨基已糖糖苷鍵，產(chǎn)生主要為四糖或六糖的寡糖。隨后再由β-葡萄糖醛酸酶及β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶等外切酶進(jìn)一步水解，成為單糖及其衍生物。
大多數(shù)糖胺多糖都含有硫酸基團(tuán)。溶酶體中也存在多種硫酸酯酶，能水解各種硫酸酯鍵。有些糖苷酶有很強(qiáng)的底物特異性、不能水解帶硫酸基的寡糖鏈，因此，硫酸酯酶的先天性缺乏會引起糖胺多糖分解障礙，導(dǎo)致粘多糖癥(mucoplysaccharidoses)。
