Биологическая роль глюкозамина и хондроитина


Биологическая роль глюкозамина и хондроитина

Глюкозамин, образующийся в организме в виде глюкозамина 6-фосфата, является фундаментальным строительным блоком, необходимым для биосинтеза таких соединений, как гликолипиды, гликопротеины, гликозаминогликаны, гиалуронат и протеогликаны. В связи с этим глюкозамин - компонент клеточных мембран и клеточных поверхностных белков, а также промежуточных структурных молекул, соединяющих клетки. Непосредственно или косвенно глюкозамин играет роль в формировании суставных поверхностей, сухожилий, связок, синовиальной жидкости, кожи, костной ткани, ногтей, клапанов сердца, кровеносных сосудов и слизистой оболочки пищеварительного, дыхательного и мочевого тракта.

Соединительная ткань состоит главным образом из коллагена и протеогликанов. Последние обеспечивают каркас для коллагена и удерживают воду, увеличивая эластичность и сопротивление сжатию, которые необходимы, чтобы противодействовать физическому напряжению. Строительными блоками для коллагена являются такие аминокислоты, как пролин, глицин и лейцин, в то время как для всех протеогликанов - аминосахара. Глюкозамина 6-фосфат - строительный блок, предшественник, необходимый для дальнейшего синтеза аминосахаров. Для образования галактозамина, N-ацетилгликозамина и хондроитин сульфата необходим глюкозамина 6-фосфат (рис. 1). Гиалуроновая кислота, основа протеогликанов, также нуждается в глюкозамина 6-фосфате для ее синтеза.

образование галактозамина, N-ацетилгликозамина и хондроитин сульфата

Суставной хрящ состоит из клеток, встроенных в матрицу волокнистого коллагена в пределах сконцентрированного водного протеогликанового геля. Целостность этой матрицы определяет биомеханические свойства суставного хряща. Протеогликаны - большие макромолекулы, состоящие из белкового ядра, к которому присоединены множественные цепи гликозаминогликанов и олигосахаридов. Хондроитин сульфат - важный класс гликозаминогликанов, необходимых для формирования протеогликанов, найденных в суставном хряще.

Первичная биологическая роль глюкозамина непосредственно обусловлена его способностью стимулировать биосинтез гликозаминогликанов и гиалуроновой кислоты, необходимых для формирования протеогликанов, находящихся в структурной матрице сустава. Хондроитин сульфат обеспечивает дополнительный субстрат для формирования здоровой суставной матрицы.

Синтез глюкозамина 6-фосфата начинается со структурной перестройки глюкозы-6-фосфата в фруктозу-6-фосфат, чтобы облегчить взаимодействие с аминокислотой глутамином. Фермент глюкозаминсинтетаза облегчает перемещение амидной группы (NH3) от глутамина к фруктозе-6-фосфату. Фермент изомеризирует это соединение, чтобы сформировать глюкозамина 6-фосфат. Образовавшаяся молекула является предшественником всех гексозаминов и их производных. Глюкозамина 6-фосфат затем ацетилируется коэнзимом А, что приводит к формированию N-ацетилгликозамина, который может впоследствии быть преобразован в N-ацетилгалактозамин или N-ацетилманнозамин.

Хондроитин сульфат, дерматан-, кератан-, гепарансульфат и гепаран являются соединениями, классифицируемыми как гликозаминогликаны. Хондроитин сульфат сформирован прежде всего из объединения чередующихся остатков сульфатированных и/или несульфатированных глюкуроновой кислоты и N-ацетилгалактозамина в полисахаридные цепи. Хотя хондроитин сульфаты часто упоминаются как гомогенная субстанция, их полисахаридные цепи состоят из нескольких уникальных, но структурно подобных дисахаридов, среди которых наиболее часто встречаются хондроитин сульфат А (хондроитин-4-сульфат) и хондроитин сульфат С (хондроитин-6-сульфат). Из-за биохимического разнообразия дисахаридов (связанного с числом и положением групп сульфата и процентом подобных дисахаридов), включенных в первичную структуру цепи полисахарида, хондроитин сульфат - гетерогенная группа соединений, имеющих различную молекулярную массу и удельный вес. Эта способность иметь подобную, но переменную первичную структуру позволяет хондроитин сульфату специализировать биологические функции в пределах живого организма.

Хондроитин сульфаты являются компонентом протеогликанов. Протеогликаны - макромолекулы (гигантские молекулярные комплексы), содержащие много молекул гликозаминогликанов (некоторые из которых - хондроитин сульфат), прикрепленные к длинной цепи гиалуроновой кислоты (гиалуроната).

Одна из первичных физиологических ролей глюкозамина - стимуляция синтеза веществ, необходимых для надлежащей суставной функции. В экспериментальных исследованиях доказано, что глюкозамин стимулирует синтез протеогликанов, ингибирует их деградацию и стимулирует регенерацию хряща после экспериментально вызванного повреждения (табл. 3).

Таблица 3.
Фармакологические свойства глюкозамина сульфата



Анаболические
• Основной субстрат синтеза гликозаминогликанов и протеогликанов
• Стимулятор синтеза протеогликанов культурами человеческих хондроцитов
• Увеличивает экспрессию генов протеогликанов


Антикатаболические
• Ингибирует активность катаболических ферментов (стромелизин, коллагеназа, фосфолипаза А2, агрекиназа)
• Повышает адгезию хондроцитов к фибронектину


Противовоспалительные
• Ингибирует поколение супероксидных радикалов
• Ингибирует активность лизосомальных ферментов
• Ингибирует синтез оксида нитрата
• Снижает уровень интерлейкинов-1β в синовиальной жидкости
• Не ингибирует синтез простагландинов
• Повышает продукцию протеинкиназы С

Механизм действия хондроитин сульфата подобен таковому глюкозамина, так как он может также обеспечить субстрат для синтеза протеогликанов. В условиях эксперимента глюкозамины гидрохлорид, гидройодид и сульфат способствовали существенному увеличению количества гликозаминогликанов во внеклеточном матриксе хряща. Хотя хондроитин сульфат также способен положительно влиять на метаболизм гликозаминогликанов, его эффект был менее значимым.

=================
Вы читаете тему:
Остеоартроз: современные принципы лечения

1. Остеоартроз и механизмы его развития.
2. Клинические проявления остеоартроза и принципы лечения.
3. Биологическая роль глюкозамина и хондроитина.
4. Глюкозамин и хондроитин в лечении остеоартроза.

Поворознюк В. В. Институт геронтологии АМН Украины, г. Киев.
Опубликовано: "Медицинская панорама" № 11, декабрь 2004.

1 комментарий

1.  Гость (12 Март, 2013 - 11:07) says:

Статья интересная и достойная внимания, но, к сожалению, совсем нет информации про активный глюкозамин 

Наш сайт трудно найти в Яндексе, рекомендуем добавить его в закладки: