กลูโคซามีนซัลเฟต: ความหมายการสังเคราะห์การดูดซึมการขนส่งและการแพร่กระจาย

Glucosamine ซัลเฟต (GS) เป็นโมโนแซคคาไรด์ (ง่าย น้ำตาล) และเป็นของ คาร์โบไฮเดรต. มันเป็นอนุพันธ์ (ลูกหลาน) ของ D-กลูโคส (dextrose) ซึ่ง GS แตกต่างเฉพาะในการแทนที่ (การแทนที่) ของกลุ่มไฮดรอกซี (OH) ในครั้งที่สอง คาร์บอน (C) อะตอมโดยหมู่อะมิโน (NH2) - อะมิโน น้ำตาล, ด-กลูโคซา - และต่อหน้ากลุ่มซัลเฟต (SO4) - D-glucosamine sulfate - ติดอยู่กับกลุ่ม NH2 Glucosamine - ส่วนใหญ่อยู่ในรูปของ N-acetylglucosamine (GlcNAc) หรือ glucosamine sulfate - เป็นโมเลกุลพื้นฐานของ glycosaminoglycans ซึ่ง mucopolysaccharides เหล่านั้นประกอบด้วย disaccharide ซ้ำ ๆน้ำตาล) หน่วย (กรดยูโรนิก + น้ำตาลอะมิโน) และโซ่ข้างคาร์โบไฮเดรตของโปรตีโอไกลแคนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง (ไกลโคโปรตีนไกลโคโปรตีนซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของเมทริกซ์นอกเซลล์ (เมทริกซ์นอกเซลล์, สารระหว่างเซลล์, ECM, ECM) โดยเฉพาะกระดูก กระดูกอ่อน และ เส้นเอ็น). ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของหน่วยไดแซคคาไรด์ glycosaminoglycans ที่แตกต่างกันสามารถแยกออกจากกันได้ - กรดไฮยาลูโร (กรดกลูคูโรนิก + N-acetylglucosamine) chondroitin ซัลเฟต และ Dermatan sulfate (กรดกลูคูโรนิกหรือกรดไอดูโรนิก + N-acetylgalactosamine) เฮ และเฮปาแรนซัลเฟต (กรดกลูคูโรนิกหรือกรดไอดูโรนิก + N-acetylglucosamine หรือกลูโคซามีนซัลเฟต) และเคราตานซัลเฟต (galacturonic acid + N-acetylglucosamine) ไกลโคซามิโนไกลแคนทั้งหมดมีเหมือนกันคือมีประจุลบจึงดึงดูด โซเดียม ไอออน (Na2 +) ซึ่งจะทำให้เกิด น้ำ ไหลบ่าเข้ามา ด้วยเหตุนี้ไกลโคซามิโนไกลแคนจึงจับตัวได้ น้ำซึ่งมีบทบาทสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการทำงานของข้อต่อ กระดูกอ่อน. ด้วยอายุการใช้งาน ของไกลโคซามิโนไกลแคนลดลงและ น้ำ- ความสามารถในการเข้าเล่มลดลงทำให้ กระดูกอ่อน เนื้อเยื่อจะสูญเสียความแข็งและความยืดหยุ่นและการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่จะเกิดขึ้น ในที่สุดความเสี่ยงของโรคข้ออักเสบจะเพิ่มขึ้นตามอายุ

การสังเคราะห์

กลูโคซามีนถูกสังเคราะห์ (เกิดขึ้น) ในสิ่งมีชีวิตของมนุษย์จาก D-ฟรักโทส-6-ฟอสเฟต และกรดอะมิโน L-glutamine. ในขณะที่ ฟรักโทส โมเลกุลเป็นเฮกโซส (ตัว C6) เป็นโครงกระดูกโมเลกุลพื้นฐาน glutamine ให้กลุ่มอะมิโน การสังเคราะห์กลูโคซามีนทางชีวภาพเริ่มต้นด้วยการถ่ายโอนกลุ่ม NH2 ของ glutamine ไปยังตัว C5 ของ ฟรักโทส-6-ฟอสเฟต โดย glutamine-fructose-6-phosphate transaminase เพื่อให้ glucosamine-6-phosphate เกิดขึ้นหลังจากการไอโซเมอไรเซชันในภายหลัง ตามด้วย dephosphorylation (ความแตกแยกของไฟล์ ฟอสเฟต กลุ่ม) กับกลูโคซามีนและการจับกลุ่มไฮโดรคลอไรด์ (HCl) กับกลุ่มอะมิโน - กลูโคซามีนไฮโดรคลอไรด์ - ซึ่งถูกแทนที่ด้วยกลุ่มซัลเฟต - กลูโคซามีนซัลเฟต - ในขั้นตอนต่อไป ในบริบทของการประยุกต์ใช้ในการรักษาจะมีการผลิตกลูโคซามีนและกลูโคซามีนไฮโดรคลอไรด์และกลูโคซามีนซัลเฟตตามลำดับ วัสดุเริ่มต้นคือไคติน (chiton ในภาษากรีก "undercoat, shell, carapace") - ก ก๊าซไนโตรเจน (N) - มีโพลีแซคคาไรด์กระจายอยู่ทั่วไปในธรรมชาติโดยเฉพาะอย่างยิ่งในอาณาจักรสัตว์และเชื้อราซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของโครงกระดูกภายนอกของสัตว์ขาปล้องหลายชนิด (รพ) ซึ่งเป็นส่วนประกอบของเรดูลา (ส่วนปาก) ของหอยหลายชนิด (หอย) และก ส่วนประกอบของผนังเซลล์ของเชื้อราบางชนิด ไคตินของสารกรอบประกอบด้วยโมโนเมอร์หลายชนิด (มากถึง 2,000) ส่วนใหญ่เป็น N-acetyl-D-glucosamine (GlcNAc) แต่อาจมีหน่วย D-glucosamine โมโนเมอร์เชื่อมโยงกันด้วยพันธะß-1,4-glycosidic สำหรับการสังเคราะห์กลูโคซามีนในเชิงอุตสาหกรรมไคตินส่วนใหญ่ได้รับเป็นวัตถุดิบรองจากของเสียจากการประมงของกุ้งเช่น ปู และกุ้ง เพื่อจุดประสงค์นี้เปลือกกุ้งบดและเปลือกปูจะถูกทำให้ปราศจากโปรตีนด้วยวิธีการ โซเดียม สารละลายไฮดรอกไซด์ (NaOH 2 โมล / ลิตร) และเป็นอิสระจากส่วนประกอบของมะนาวภายใต้การกระทำของ กรดไฮโดรคลอริก (4 โมล HCl / ลิตร) ไคตินโพลีเมอร์ที่ได้จะถูกบำบัดด้วยความร้อน กรดไฮโดรคลอริก เพื่อแยกมันด้วยไฮโดรไลติก (โดยทำปฏิกิริยากับน้ำ) ลงในโมโนเมอร์และกำจัดอะซิทิลเลต (ความแตกแยกของกลุ่มอะซิทิลจาก GlcNAc ถ้าระดับของอะซิทิเลชัน <50% จะเรียกว่า ไคโตซาน) ก่อให้เกิด D-glucosamine จำนวนมาก โมเลกุล. พันธะของกลุ่ม HCl หรือ SO4 กับกลุ่มอะมิโนของกลูโคซามีน โมเลกุล ส่งผลให้ D-glucosamine hydrochlorides หรือ D-glucosamine sulfates ตามลำดับ กลูโคซามีนเป็นสารตั้งต้นที่ต้องการสำหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพของไกลโคซามิโนไกลแคนหลังจากการแบ่งและการไอโซเมอไรเซชันของฟรุคโตส -6- ฟอสเฟตเป็นกลูโคซามีน -6- ฟอสเฟตส่วนหลังจะถูกอะซิทิเลตเป็น N-acetylglucosamine-6-phosphate โดย glucosamine-6-phosphate N-acetyltransferase , isomerized (แปลง) เป็น N-acetylglucosamine-1-phosphate โดย N-acetylglucosamine phosphoglucomutase และเปลี่ยนเป็น UDP-N-acetylglucosamine (UDP-GlcNAc) โดย uridine diphosphate (UDP) -N-acetylglucosamine phosphorylase ซึ่งจะเปลี่ยนได้ ถึง UDP-N-acetylgalactosamine (UDP-GalNAc) โดย UDP-กาแลคโต 4-epimerase UDP ของนิวคลีโอไทด์ให้พลังงานที่จำเป็นในการถ่ายโอนโมเลกุล GlcNAc หรือ GalNAc ไปยังกรดยูโรนิกและสังเคราะห์หน่วยย่อยของไกลโคซามิโนไกลแคนเช่น กรดไฮยาลูโร, chondroitin ซัลเฟต/ dermatan sulfate และ keratan sulfate. ในการสังเคราะห์ทางชีวภาพ เฮ และเฮปาแรนซัลเฟตสารตกค้างของ GlcNAc จะถูก deacetylated บางส่วนและซัลเฟตเป็นกลูโคซามีนซัลเฟต เมื่ออายุมากขึ้นความสามารถในการผลิตกลูโคซามีนในปริมาณที่เพียงพอจะลดลงซึ่งสัมพันธ์กับการสังเคราะห์ไกลโคซามิโนไกลแคนที่ลดลง ด้วยเหตุนี้กระดูกอ่อนผิวข้อที่มีอายุมากขึ้นอาจมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและสูญเสียหน้าที่มากขึ้นเรื่อย ๆ ช็อก โช้ค. ดังนั้นผู้สูงอายุจึงมีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นในการพัฒนา โรคข้อเข่าเสื่อม และการเปลี่ยนแปลงข้อต่ออักเสบอื่น ๆ

สลาย

ปัจจุบันไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับกลไกของลำไส้ (เกี่ยวกับลำไส้) การดูดซึม (การดูดซึม) ของกลูโคซามีนและกลูโคซามีนซัลเฟต มีหลักฐานว่ากลูโคซามีนเข้าสู่ enterocytes (เซลล์ของลำไส้เล็ก เยื่อบุผิว) ที่ด้านบน ลำไส้เล็ก โดยกระบวนการแอ็คทีฟที่เกี่ยวข้องกับการขนส่งเมมเบรน โปรตีน (พาหะ). ดูเหมือนว่าบทบาทสำคัญจะเล่นโดยไฟล์ โซเดียม/กลูโคส cotransporter-1 (SGLT-1) ซึ่งขนส่ง D-glucose และ D-glucose derivatives รวมทั้ง D-glucosamine ร่วมกับโซเดียมไอออนโดยใช้ symport (rectified transport) จาก ลำไส้เล็กส่วนต้น ไปที่ ileum สำหรับ การดูดซึม ของกลูโคซามีนซัลเฟตซึ่งเป็นความแตกแยกของเอนไซม์ของกลุ่มซัลเฟตเป็นสิ่งจำเป็นในลำไส้หรือที่เยื่อขอบแปรงของเอนเทอโรไซต์เพื่อที่จะถูกทำให้เป็นภายใน (นำขึ้นภายใน) โดย SGLT-1 ในรูปแบบของกลูโคซามีน SGLT-1 แสดงโดยขึ้นอยู่กับพื้นผิวของลูมินัล สมาธิ - เมื่อการจ่ายสารตั้งต้นมีมากการแสดงออกภายในเซลล์ของระบบพาหะและการรวมตัวของมันในเยื่อหุ้มเอนเทอโรไซต์ปลายยอด (หันหน้าไปทางลูเมนในลำไส้) จะเพิ่มขึ้นและเมื่อการจ่ายสารตั้งต้นอยู่ในระดับต่ำก็จะลดลง ในกระบวนการนี้สารตั้งต้นจะแข่งขันกันเพื่อหาไซต์ที่มีผลผูกพัน SGLT-1 เพื่อให้ตัวอย่างเช่นกลูโคซามีนถูกเคลื่อนย้ายออกจากพื้นที่ของ การดูดซึม ที่ลูมินัลสูง กลูโคส ความเข้มข้น แรงผลักดันของ SGLT-1 คือการไล่ระดับโซเดียมทางเคมีไฟฟ้าภายในเซลล์ซึ่งเป็นสื่อกลางโดยโซเดียม (Na +) /โพแทสเซียม (K +) - ATPase ซึ่งอยู่ในฐานด้านข้าง (หันหน้าไปทาง เลือด เรือ) เยื่อหุ้มเซลล์และเปิดใช้งานโดยการใช้ ATP (อะดีโนซีน triphosphate ซึ่งเป็นนิวคลีโอไทด์ที่ให้พลังงานสากล) เร่งปฏิกิริยา (เร่ง) การขนส่ง Na + ไอออนจากเซลล์ลำไส้เข้าสู่กระแสเลือดและ K + ไอออนเข้าสู่เซลล์ลำไส้ นอกจากเยื่อหุ้มเอนเตอโรไซต์ปลายยอดแล้ว SGLT-1 ยังอยู่ในท่อใกล้เคียงของ ไต (ส่วนหลักของท่อไต) ซึ่งมีหน้าที่ในการดูดซึมกลูโคสและกลูโคซามีนกลับคืนมา ใน enterocytes (เซลล์ของลำไส้เล็ก เยื่อบุผิว), การสลายตัวของเอนไซม์ (สิ่งที่แนบมาของกลุ่มซัลเฟต) ของกลูโคซามีนกับกลูโคซามีนซัลเฟตเกิดขึ้นแม้ว่าสิ่งนี้อาจเกิดขึ้นได้ใน ตับ และอวัยวะอื่น ๆ การขนส่งกลูโคซามีนและกลูโคซามีนซัลเฟตจาก enterocytes ผ่าน basolateral เยื่อหุ้มเซลล์ เข้าสู่กระแสเลือด (พอร์ทัล หลอดเลือดดำ) ทำได้โดยการขนส่งกลูโคส -2 (GLUT-2) ระบบพาหะนี้มีความสามารถในการขนส่งสูงและความสัมพันธ์ของสารตั้งต้นต่ำดังนั้นนอกจากกลูโคสและอนุพันธ์ของกลูโคสแล้ว กาแลคโต และมีการขนส่งฟรุกโตสด้วย GLUT-2 ยังแปลเป็นภาษา ตับ และเบต้าเซลล์ของตับอ่อน (อินซูลิน- ผลิตเซลล์ของตับอ่อน) ซึ่งจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าคาร์โบไฮเดรตทั้งสองดูดซึมเข้าสู่เซลล์และปล่อยเข้าสู่กระแสเลือด จากการศึกษาทางเภสัชจลนศาสตร์พบว่าการดูดซึมกลูโคซามีนและกลูโคซามีนซัลเฟตในลำไส้เป็นไปอย่างรวดเร็วและเกือบจะสมบูรณ์ (มากถึง 98%) การมีกลูโคซามีนซัลเฟตที่มีอยู่ในปริมาณสูงส่งผลให้ส่วนหนึ่งเกิดจากขนาดเล็ก ฟันกราม มวล หรือขนาดโมเลกุลเมื่อเทียบกับไกลโคซามิโนไกลแคน - โมเลกุล GS มีขนาดเล็กกว่าประมาณ 250 เท่า chondroitin ซัลเฟต โมเลกุล อัตราการดูดซึมของซัลเฟต chondroitin อยู่ที่ประมาณ 0-8% เท่านั้น

ขนส่งและจำหน่ายในร่างกาย

การศึกษาเกี่ยวกับกลูโคซามีนและกลูโคซามีนซัลเฟตที่ติดฉลากด้วยรังสีพบว่าสารเหล่านี้ปรากฏอย่างรวดเร็วใน เลือด หลังจากการดูดซึมอย่างรวดเร็วและเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆจะถูกดูดซึมอย่างรวดเร็ว น้ำตาลอะมิโนถูกรวมไว้ในโครงสร้างร่วมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเมทริกซ์นอกเซลล์ (นอกเซลล์) (เมทริกซ์นอกเซลล์, สารระหว่างเซลล์, ECM, ECM) ของกระดูกอ่อนเอ็นและ เส้นเอ็น. ที่นั่นกลูโคซามีนซัลเฟตเป็นรูปแบบที่โดดเด่นเนื่องจากกลูโคซามีนอิสระได้รับเอนไซม์ซัลเฟต (สิ่งที่แนบมาของกลุ่มซัลเฟต) ในข้อต่อกลูโคซามีนซัลเฟตช่วยกระตุ้นการสังเคราะห์ส่วนประกอบของกระดูกอ่อนและ ของเหลวไขข้อ (ของเหลวร่วม). นอกจากนี้ GS ยังนำไปสู่การดูดซึมที่เพิ่มขึ้นของ กำมะถันซึ่งเป็นองค์ประกอบที่จำเป็นสำหรับเนื้อเยื่อข้อต่อซึ่งมีหน้าที่ในการรักษาเสถียรภาพของเมทริกซ์นอกเซลล์ของโครงสร้างร่วม โดยการส่งเสริมกระบวนการ anabolic (สร้างขึ้น) และยับยั้งกระบวนการ catabolic (สลาย) ในกระดูกอ่อนข้อกลูโคซามีนซัลเฟตควบคุมไดนามิก สมดุล ของกระดูกอ่อนที่สร้างขึ้นและทำลายลง สุดท้าย GS เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการรักษาการทำงานของข้อต่อและใช้เป็นอาหาร เสริม หรือ chondroprotectant (สารที่ปกป้องกระดูกอ่อนและยับยั้งการย่อยสลายของกระดูกอ่อนด้วยฤทธิ์ต้านการอักเสบ) ในโรคข้ออักเสบ ในปริมาณ 700-1,500 มก. ต่อวัน GS แสดงกิจกรรมที่ปรับเปลี่ยนอาการด้วยความสามารถในการยอมรับได้ดีและต่อต้านการลุกลามของ โรคข้อเข่าเสื่อม. ตัวอย่างเช่นการรักษาด้วย GS แบบรับประทาน 1,500 มก. ช่วยลดการแคบลง 0.31 มม ข้อเข่า คาดว่าจะมีพื้นที่ในผู้ป่วยที่มี โรค gonarthrosis (ข้อเข่า โรคข้อเข่าเสื่อม) เพิ่มขึ้น 70% ภายในสามปี การดูดซึม GS เข้าไปในกระดูกอ่อนข้อต่อเป็นไปตามกลไกที่ใช้งานอยู่ผ่านตัวพาเมมเบรนเช่นเดียวกับการขนส่งกลูโคซามีนซัลเฟตเข้าสู่ ตับ และ ไต. เนื้อเยื่ออื่น ๆ ส่วนใหญ่รับน้ำตาลอะมิโนโดยการแพร่กระจายแบบพาสซีฟ ใน เลือด พลาสมาเวลาที่อยู่อาศัยของกลูโคซามีนและกลูโคซามีนซัลเฟตนั้นสั้นมากในแง่หนึ่งเนื่องจากการดูดซึมเข้าสู่เนื้อเยื่อและอวัยวะอย่างรวดเร็วและในทางกลับกันเนื่องจากการรวมตัว (ดูดซึม) เข้าสู่พลาสมา โปรตีนเช่นอัลฟาและเบต้า - โกลบูลิน จากการศึกษาทางเภสัชจลนศาสตร์กลูโคซามีนชนิดรับประทานจะมีพลาสมา สมาธิ ต่ำกว่า 5 เท่า (ฉีดเข้าเส้นเลือดดำหรือทางกล้ามเนื้อ) ที่ให้กลูโคซามีน เนื่องจาก การเผาผลาญครั้งแรก ในตับซึ่งกลูโคซามีนในช่องปากเท่านั้นที่ได้รับ จากผลของการส่งผ่านครั้งแรกกลูโคซามีนในสัดส่วนที่สูงจะถูกย่อยสลายให้มีขนาดเล็กลง โมเลกุล และท้ายที่สุดก็คือ คาร์บอน ไดออกไซด์น้ำและ ยูเรียเหลือเพียงเล็กน้อยของกลูโคซามีนที่ไม่เปลี่ยนแปลงและปล่อยเข้าสู่กระแสเลือด

การขับถ่ายออก

กลูโคซามีนซัลเฟตถูกขับออกทางไตเป็นส่วนใหญ่ในปัสสาวะ (~ 30%) โดยส่วนใหญ่อยู่ในรูปของกลูโคซามีน เนื่องจากการดูดซึมในลำไส้เกือบสมบูรณ์การขับถ่าย GS ในอุจจาระ (อุจจาระ) มีเพียงประมาณ 1% ในระดับที่น้อยกว่า GS การขจัด ยังเกิดขึ้นในไฟล์ ทางเดินหายใจ.