Ganglioside

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Aufbau

Ganglioside sind Sphingolipide, die über ihren Lipidanteil in der äußeren Zellmembran verankert sind. Ihr strukturelles Grundgerüst wird vom Aminodialkohol Sphingosin gebildet. Grob dargestellt enthalten Ganglioside ein Oligosaccharid und zwei langkettige Fettsäuren.

Im Gegensatz zu den Cerebrosiden handelt sich um komplexere Sphingolipide, die verzweigte Zuckerketten mit bis zu sieben Zuckerresten aufweisen. Durch diese nach außen ragenden Zuckerreste, insbesondere durch negativ geladene Sialinsäuren, bestimmen sie die Eigenschaften der Zelloberfläche mit.

Vorkommen

Die höchste Konzentrationen an Gangliosiden findet man im Nervensystem, speziell in der grauen Substanz des Gehirns, wo sie 6% aller Lipide ausmachen. Im Nervensystem ist eine Vielzahl verschiedener Ganglioside angereichert, deren Zusammensetzung sich im Laufe der Entwicklung und bei Anpassung an sich ändernde Umweltbedingungen wie z.B. schwankende Temperaturen verändert.

Medizinischer Nutzen

Neben der postulierten Bedeutung bei der neuronalen Informationsübertragung und -speicherung stellen Ganglioside auch wichtige Tumormarker dar. Das Auftreten von Gangliosiden bei vielen Krebserkrankungen deutet auch auf eine Rolle dieser Glykolipide bei der Progression von Tumorerkrankungen hin. Über welche molekularen Mechanismen Ganglioside wirken, ist jedoch nach wie vor unklar.

Abbau und Pathologie

Der Gangliosidabbau findet in den Lysosomen statt. Er erfolgt durch hochspezifische Glykosylhydrolasen, die sequenziell die endständigen Zuckerreste abspalten. Störungen des Gangliosidabbaus können zu schwerwiegenden Erkrankungen führen. So endet die autosomal rezessiv vererbte Tay-Sachs-Krankheit, die mit einer Erhöhung der Konzentration des Gangliosids GM2 einhergeht, unbehandelt vor Erreichen des dritten Lebensjahres tödlich. Durch Amniozentese und Untersuchung der Amnionflüssigkeit auf Beta-N-Acetylhexosaminidaseaktivität kann die Tay-Sachs-Krankheit jedoch schon während der fetalen Entwicklungsphase diagnostiziert werden.