אוליגוסכרידים בשתן

הדפס

מדריך בדיקות מעבדה
אוליגוסכרידים בשתן
'
מעבדה	כימיה בשתן.
תחום	אוליגוסכרידים בשתן.
טווח ערכים תקין	נמוך ביותר, לרוב לא ניתן לגילוי.
יוצר הערך	פרופ' בן-עמי סלע

מטרת הבדיקה: גילוי של אוליגו-סכרידוזיס.

אוליגוסכריד (מיוונית עתיקה: ὀλίγος – אוליגו ('מעט') ו-σάκχαρ – סכר ('סוכר')) הוא פולימר סכרידי המכיל מספר קטן (בין 3 ל-10 מונוסכרידים) (Walstra וחב' ב-Dairy Sci Technol משנת 2008). אוליגוסכריגדים הם בעלי תפקידים רבים כולל הכרה בינתאית וספיחה תאית. אוליגוסכרידים מופיעים באופן נורמלי כגליקנים: שרשרות אוליגוסכרידים קשורות לליפידים או לחומצות אמינו צדדיות של חלבונים, על ידי קשרים N-glycosides או O-glcosides. קשרים N-אוליגוסכרידיים הם תמיד pentasaccharides הקשורים לאספרגין בקשר בטא לחנקן האמיני של השרשרת הצדדית (Voet וחב' ב-Fundament Biochem משנת 2013). לעומת זאת, אוליגוסכרידים הקשורים בקשר O, בדרך כלל קשורים לסרין או לתראונין דרך קבוצת האלכוהול בשרשרת הצדדית. לא כל האוליגוסכרידים הטבעיים מהווים חלק מגליקופרוטאינים או מגליקוליפידים. חלקם, כמו קבוצת ה-raffinose מופיעים כקרבוהידרטים של אגירה או של טרנספורט בצמחים. אחרים, כגון ה-maltodextrins, נובעים משבירה על ידי חיידקים של פוליסכרידים גדולים יותר כגון עמילן או תאית (צלולוזה). בביולוגיה, גליקוזילציה הוא התהליך בו קרבוהידרטים נקשרים קו-ולנטית למולקולות אורגניות, תוך יצירת מבנים כגן גליקופרוטאינים או גליקוליפידים (Varki ב- Essentials of Glycobiology משנת 2009).

אוליגוסכרידים N-Linked: דוגמה ל-אוליגוסכריד N-Linked היא GlcNAc. הקישור יכול להיות לכל חומצת אמינו פרט לפרולין. גליקוזילציה של קשרי N כרוכה באוליגוסכרידים המחוברים לאספרגין על ידי קשרי בטא לחנקן האמיני של השרשרת הצדדית. משערים שגליקוזילציה של קשרי N מסייעת להתקפלות של פוליפפטידים בגין האופי ההידרופילי של סוכרים. כל האוליגוסכרידים הקשורים בקשרי N הם פנטה-סכרידים. ב-N-גליקוזילציה של אאוקריוטים, המצע האוליגוסכרידי מופיע בממברנה של הרטיקולום האנדופלזמטי (Schwarz ו-Aebi ב-Curr Opin Struct Biol משנת 2011). באשר לפרוקריוטים, תהליך זה מתרחש בממברנה הפלזמטית של תאים. בשני המקרים, המצע האקצפטורי הוא שייר אספרגין, שהוא חלק מהרצף Asn-X-Ser/Thr, בו ה-X יכול להיות כל חומצת אמינו פרט לפרולין, אם כי נדיר למצוא Glu ,Asp ,Leu או Trp בעמדה זו.

אוליגוסכרידים O-linked: אוליגוסכרידים הקשורים בגליקוזילציה O-linked, קשורים לסרין או לתראונין בקבוצת ההידרוקסיל של השרשרת הצדדית. גליקוזילציה O-linked מתרחשת ב-Golgi apparatus. חלבונים של ממברנת תאים עוברים O-גליקוזילציה (Peter-Katalinić ב-Methods of Enzymol משנת 2005).

גליקופרוטאינים: בעלי תפקידים תאיים רבים ומשפיעים על האנטיגניות, ועל עמידות לפרוטאזות (Goochee ב-Develop Biol Standardization משנת 1992). גליקופרוטאינים רלוונטיים כקולטנים של פני התא, כמוליקולות של ספיחה תאית, כאימונוגלובולינים וכאנטיגנים סרטניים (Elbein ב-Trends Biotechnol משנת 1991).

גליקוליפידים: חיוניים להכרה תאית, וחשובים לאפנון (מודולציה) של תפקוד חלבונים בממברנה, הפועלים כקולטנים (Manna וחב' ב-Biochim Biophys Acta משנת 2014). גליקוליפידים הם מולקולות ליפידיות הקשורים לאוליגוסכרידים, ונמצאים לרוב ב-lipid bilayer. בנוסף, הם יכולים לשמש קולטנים להכרה ואיתות תאיים. יש רבגוניות רבה במנגנוני הקישור של גליקוליפידים, מה שהופך אותם ליעדים חשובים לקישור ולחדירת פתוגנים (Fantini ב-Curr Med Chem משנת 2007). לדוגמה, פעילות ה-chaperone של גליקוליפידים קשורה לרלוונטיות שלהם בהדבקה על ידי HIV.

הכרה תאית

כל התאים מצופים עם גליקופרוטאינים או עם גליקוליפידים, שקובעים את סוגי התאים. לקטינים, או חלבונים הקושרים קרבוהידרטים, יכולים להכיר אוליגוסכרידים ספציפיים, ולספק מידע חיוני להכרה תאית בהתבסס על הקישור לאוליגוסכרידים. דוגמה חשובה של הכרה תאית על ידי אוליגוסכרידים היא תפקיד הגליקוליפידים בקביעת סוגי הדם (Kailemia וחב' ב-Anal Chem משנת 2014). האוליגוסכרידים הנמצאים באנטיגנים B ,A ו-H מופיעים בקצוות הלא-מחזרים של אוליגוסכרידים. אנטיגן H המבטא את סוג דם O, משמש כקודמן של אנטיגנים A ו-B. לפיכך, אדם עם סוג דם A יכיל את אנטיגנים A ו-H על פני גליקוליפידים, על פני שטח הפנים של ממברנת התא. אדם עם סוג דם B, יכיל את אנטיגנים B ו-H. אדם עם סוג דם AB יכיל את אנטיגנים B ,A ו-H. לבסוף, אדם עם סוג דם O, יכיל רק את אנטיגן H. משמעות הדבר היא של סוגי הדם מכילים את אנטיגן H, ולכן סוג דם זה נחשב לתורם האוניברסלי.

ספיחה תאית

תאים רבים מייצרים חלבונים קושרי קרבוהידרטים ספציפיים הידועים כלקטינים, המתווכים בספיחה תאית עם אוליגוסכרידים (Feizi ב-Curr Opin Struct Biol משנת 1993). ה-selectins הם משפחה של לקטינים, המתווכים בתהליכים של ספיחה בינתאית, כולל הספיחה של לויקוציטים לתאי אנדותל. בתגובה חיסונית, תאי אנדותל יכולים לבטא מספר סלקטינים, בתגובה לנזק או לפציעה של תאים. בתגובה לכך, אינטראקציה בין סלקטינים לבין אוליגוסכרידים תתרחש בין שתי מולקולות, המאפשרת לתאי דם לבנים למנוע הדבקה או נזק. הקישור בין חלבונים וקרבוהידרטים מתווך על ידי hydrogen bonding וכן על ידי כוחות van der Waals.

אוליגוסכרידים בדיאטה

פרוקטו-אוליגוסכרידים (להלן FOS) המצויים בירקות רבים הם שרשרות קצרות של מולקולות פרוקטוז. הם שונים מ-fructans כגון inulin, אשר כפוליסכרידים יש להם דרגה הרבה יותר גדולה של פולימריזציה מאשר ל-FOS ולאוליגוסכרידים אחרים, אך בדומה ל-inulin ולפרוקטנים אחרים, הם נחשבים לסיבים דיאטתיים מסיסים. שימוש ב-FOS כתוספים סיביים נראה כבעל השפעה על ההומאוסטאזיס של גלוקוז בדומה לאינסולין (Le Bourgot וחב' ב-Nutr Metab משנת 2018). תוספי FOS אלה יכולים להיחשב prebiotics (‏Davani-Davari וחב' ב-Foods משנת 2019), המייצרים פרוקטו-אוליגוסכרידים קצרי-שרשרת (Respondek וחב' ב-J Animal Sci משנת 2011). גלקטו-אוליגוסכרידים (להלן GOS) במיוחד משמשים לייצר השפעה פרביוטית בתינוקות שאינם יונקים (Mei וחב' ב-Front Microbiol מנת 2022).

גלקטו-אוליגוסכרידים שמצויים גם באופן טבעי, מורכבים משרשרות קצרות של מולקולות גלקטוז. חלב אדם הוא דוגמה לכך, ומכיל אוליגוסכרידים הידועים כ-human milk oligosaccharides (להלן HMOs), שמקורם מלקטוז (Miesfeld וחב' ב-Biochemistry משנת 201). אוליגוסכרידים אלה הם בעלי תפקיד ביולוגי בהתפתחות של פלורת המעיים בתינוקות. דוגמאות כוללות lacto-N-tetraose ,lacto-N-neotetraose ו-lacto-N-fucopentaose. תרכובות אלו יכולות להיות מעוכלות במעי הדק של האדם, או להמשיך בתנועה למעי הגס, שם הם מסייעים לצמיחה של bifidobacteria החיוני לבריאות המעי (Moise ב-The Gut Microbiome משנת 2017). ‏HMOs יכולים גם להגן על תינוקות בפעולתם כקולטני הסחה הפוגעים בהדבקות על ידי נגיפים (Moore וחב' ב-ACS Infectious Diseases משנת 2021). ‏HMOs משיגים זאת על ידי חיקוי של הקולטנים של נגיפים, מה שמונע הדבקה נגיפית (Morozov וחב' ב-Mol Nutr Food Res משנת 2018). הנגיפים שהדבקתם נמנעת הם נגיפי rota, נגיפי שפעת, HIV ו-RSV (‏Moore וחב' ב-ACS Infect Dis משנת 2021). אוליגוסכרידים של mannan (להלן MOS), משמשים באופן נרחב להזנת חיות תוך שיפור הבריאות של המעי. הם מושגים לרוב מדפנות של תאי השמר Saccharomyces cerevisiae (ללSmiricky-Tjardes וחב' ב-J Animal Sci משנת 2003).

מקורות של אוליגוסכרידים

תרכובות אלה הם מרכיבים של סיבים צמחיים. FOS ו-inulin מצויים בבצל, אספרגוס, ארטישוק ירושלמי, שום, עולש ו-burdock (סוג של עשבים ממשפחת המורכבים בעלי פרחים דוקרניים). Inulin מהווה חלק משמעותי של הדיאטה היומית, של רוב האוכלוסייה העולמית. FOS יכול להיות מסונתז על ידי אנזימים של השמר aspergillus niger הפועלים על סוכרוז. אוליגוסכרידים מאופיינים על ידי הצטברות לא נורמלית כתוצאה מדגרדציה לא מלאה שלהם בתאים וברקמות, ועל ידי ההגברה של אוליגוסכרידים חופשיים בשתן. אנליזה אנזימטית או מולקולרית נדרשת למען אבחון מוחלט, כמו במקרי אפילפסיה בלתי מוסברת.