گلوکزآمین سولفات: تعریف ، سنتز ، جذب ، انتقال و توزیع

گلوکوزامین سولفات (GS) یک مونوساکارید است (ساده قند) و متعلق به کربوهیدرات ها. این مشتق (نوادگان) D- استگلوکز (دکستروز) ، که GS فقط در جایگزینی (جایگزینی) گروه هیدروکسی (OH) در دوم متفاوت است کربن (C) اتم توسط یک گروه آمینه (NH2) - آمینو قند، D-گلوکوزامین - و در حضور یک گروه سولفات (SO4) - سولفات D-glucosamine - متصل به گروه NH2. گلوکوزامین - بیشتر به شکل N-acetylglucosamine (GlcNAc) یا گلوکوزامین سولفات است - مولکول اصلی گلیکوزآمینو گلیکان ها است ، آن موکوپلی ساکاریدها شامل دی ساکاریدهای تکراری (تکرار) (دو-قند) واحد (اسید اورونیک + شکر آمینه) و زنجیره های جانبی کربوهیدرات پروتئوگلیکان های با وزن مولکولی بالا (گلیکوپروتئین های گلیکوزیله ، که از اجزای مهم ماتریس خارج سلول هستند (ماتریکس خارج سلول ، ماده بین سلولی ، ECM ، ECM) ، به ویژه استخوان ، غضروف و تاندون ها) بسته به ترکیب واحدهای دی ساکارید ، گلیکوزآمینوگلیکان های مختلف را می توان از یکدیگر تشخیص داد - اسید هیالورونیک (اسید گلوکورونیک + N-استیل گلوکوزامین) ، کندرویتین سولفات و سولفات درماتان (اسید گلوکورونیک یا اسید ایدورونیک + N- استیل گالاکتوزامین) ، هپارین و سولفات هپاران (اسید گلوکورونیک یا اسید ایدورونیک + N- استیل گلوکوزامین یا سولفات گلوکوزامین) و سولفات کراتان (اسید گالاکتورونیک + N-استیل گلوکوزامین). همه گلیکوزآمینو گلیکان ها مشترک هستند که دارای بارهای منفی هستند و بنابراین جذب می شوند سدیم یونها (Na2 +) ، که به نوبه خود القا می کنند آب هجوم آوردن به همین دلیل ، گلیکوزآمینوگلیکان ها قادر به اتصال هستند آب، که به ویژه برای عملکرد مفصلی نقش اساسی دارد غضروف. با افزایش سن ، اتهام چگالی از گلیکوزآمینوگلیکان ها کاهش می یابد و آبظرفیت صحافی کاهش می یابد ، باعث می شود غضروف بافت برای از دست دادن سختی و انعطاف پذیری و ایجاد تغییرات ساختاری. سرانجام ، خطر ابتلا به بیماری آرتروز با افزایش سن افزایش می یابد.

ترکیب

گلوکزآمین از ارگانیسم D در ارگانیسم انسان سنتز (تشکیل) می شودفروکتوز-6فسفات و آمینو اسید L-گلوتامین. در حالی که فروکتوز مولکول به عنوان هگزوز (بدن C6) اسکلت مولکولی اساسی را فراهم می کند ، گلوتامین گروه آمینه را فراهم می کند. سنتز بیولوژیکی گلوکزآمین با انتقال گروه NH2 آغاز می شود گلوتامین به بدنه C5 از فروکتوز-6فسفات توسط ترانس آمیناز گلوتامین-فروکتوز-6-فسفات ، به طوری که گلوکزآمین-6-فسفات پس از ایزومریزاسیون بعدی تشکیل می شود. به دنبال آن دفسفوریلاسیون (رخ از فسفات گروه) به گلوکوزامین و اتصال یک گروه هیدروکلراید (HCl) به گروه آمینوی آن - هیدروکلراید گلوکوزامین - که در مرحله بعدی با یک گروه سولفات - سولفات گلوکوزامین جایگزین می شود. در زمینه کاربردهای درمانی ، به ترتیب گلوکوزامین و گلوکوزامین هیدروکلراید و سولفات گلوکوزامین به صورت صنعتی تولید می شوند. ماده اولیه کیتین (کیتون یونانی "زیرپوش ، پوسته ، کاراپاس") است - a نیتروژن (N) حاوی پلی ساکارید که به طور گسترده در طبیعت توزیع شده است ، به ویژه در پادشاهی حیوانات و قارچ ها ، که جز component اصلی اسکلت خارجی بسیاری از بندپایان (بندپایان) ، یک جز a از رادولا (قسمت های دهان) بسیاری از نرم تنان (نرم تنان) و یک جز component دیواره سلولی برخی از قارچ ها. ماده چارچوب کیتین از چندین مونومر (تا 2,000) ، عمدتا N-استیل-D-گلوکوزامین (GlcNAc) تشکیل شده است ، اما ممکن است حاوی واحدهای D-گلوکزامین نیز باشد. مونومرها با پیوندهای ß-1,4،XNUMX-گلیکوزیدی به یکدیگر متصل می شوند. برای سنتز گلوکوزامین صنعتی ، کیتین عمدتاً به عنوان ماده اولیه ثانویه از مواد زائد ماهیگیری سخت پوستان ، مانند خرچنگ ها و میگو برای این منظور ، پوسته خرچنگ خرد شده و پوسته خرچنگ با استفاده از پروتئین زدایی می شود سدیم محلول هیدروکسید (2 مول NaOH / l) و تحت عمل قرار گرفتن در برابر اجزای آهک اسید هیدروکلریک (4 مول HCl / l). کیتین پلیمری حاصل با گرم درمان می شود اسید هیدروکلریک تجزیه هیدرولیتی آن (با واکنش با آب) در مونومرهای آن و جدا کردن آنها از استیل (تجزیه گروه استیل از GlcNAc ؛ اگر درجه استیلاسیون <50٪ باشد ، به آن اشاره می شود کیتوزان) ، باعث ایجاد تعداد زیادی گلوكوزامین می شود مولکول ها. اتصال گروههای HCl یا SO4 به گروههای آمینه گلوکزآمین مولکول ها نتایج به ترتیب در هیدروکلریدهای D- گلوکوزامین یا سولفاتهای D-glukosamine وجود دارد. گلوکزآمین بستر ارجح برای بیوسنتز گلیکوزآمینو گلیکان ها است. به دنبال آمیداسیون و ایزومریزاسیون فروکتوز-6-فسفات به گلوکوزامین-6-فسفات ، دومی استیل شده به N-استیل گلوکوزامین -6-فسفات توسط گلوکزامین اسیت فسفات-فسفات فسفات 6-فسفات ، توسط N-acetylglucosamine phosphoglucomutase به ایزومر (تبدیل) به N-استیل گلوکوزامین-1 تبدیل شده و توسط Uid-N-acetylglucosamine (UDP-GlcNAc) بوسیله یوریدین دی فسفات (UDP) -N-acetylglucosas تبدیل می شود به UDP-N-استیل گالاکتوزامین (UDP-GalNAc) توسط UDP-گالاکتوز 4-اپیمراز. نوکلئوتید UDP انرژی لازم را برای انتقال مولکول GlcNAc یا GalNAc به یک اسید اورونیک فراهم می کند و بنابراین واحدهای دی ساکارید گلیکوزآمینوگلیکان ها را سنتز می کند ، مانند اسید هیالورونیک, کندرویتین سولفات/ سولفات درماتان و سولفات کراتان. بیوسنتز کردن هپارین و سولفات هپاران ، باقیمانده GlcNAc تا حدی دی استیل شده و به سولفات گلوکوزامین سولفات می شود. با افزایش سن ، توانایی تولید خود گلوکوزامین در مقادیر کافی کاهش می یابد ، که با کاهش سنتز گلیکوزآمینوگلیکان همراه است. به همین دلیل ، غضروف مفصلی پیری تحت تغییرات ساختاری قرار گرفته و به طور فزاینده ای عملکرد خود را از دست می دهد شوک جاذب در نتیجه ، افراد مسن در معرض خطر بیشتری برای رشد قرار دارند آرتروز و سایر تغییرات آرتروز.

جذب

تاکنون اطلاعات کمی در مورد مکانیسم روده (شامل روده) شناخته شده است جذب (جذب) گلوكوزامین و سولفات گلوكوزامین. شواهدی وجود دارد که گلوکزآمین به سلولهای روده کوچک وارد می شود اپیتلیوم) در بالا روده کوچک توسط یک فرآیند فعال شامل انتقال غشای پروتئین ها (حامل ها) به نظر می رسد نقش اساسی توسط سدیم/گلوکز cotransporter-1 (SGLT-1) ، که مشتقات D- گلوکز و D- گلوکز ، از جمله D- گلوکوزامین ، همراه با یون های سدیم را با استفاده از همپوشانی (حمل و نقل اصلاح شده) از اثنی عشر به ایلئوم برای جذب از سولفات گلوکوزامین ، یک تجزیه آنزیمی از گروه سولفات در لومن روده یا در غشای مرز قلم مو از سلولهای انتروسیتی به منظور داخلی سازی (جذب داخلی) توسط SGLT-1 به شکل گلوکوزامین لازم است. SGLT-1 در وابستگی به بستر مجرا بیان می شود غلظت - هنگامی که میزان تهیه بستر زیاد است ، بیان داخل سلولی سیستم حامل و اختلاط آن در آپیکال (رو به لومن روده) غشای انتروسیت افزایش می یابد ، و هنگامی که میزان تهیه بستر کم است ، کاهش می یابد. در این فرآیند ، بسترها برای مکانهای اتصال SGLT-1 رقابت می کنند تا به عنوان مثال ، گلوکزآمین از محل جذب در مجرای بالا گلوکز غلظت نیروی محرکه SGLT-1 یک گرادیان سدیم سلولی داخلی است که توسط سدیم (Na +) واسطه استپتاسیم (K +) - ATPase ، واقع در باسولترال (رو به سمت) خون عروق) غشای سلولی، و با مصرف ATP فعال می شود (آدنوزین تری فسفات ، نوکلئوتید تأمین کننده انرژی جهانی) حمل و نقل یونهای Na + را از سلول روده به جریان خون و یونهای K + را به سلول روده کاتالیز می کند (تسریع می کند). علاوه بر غشای انتروسیت آپیکال ، SGLT-1 نیز در لوله پروگزیمال محل قرار دارد کلیه (قسمت اصلی توبول های کلیه) ، جایی که مسئول جذب مجدد گلوکز و گلوکزآمین است. در انتروسیت ها (سلول های روده کوچک) اپیتلیوم) ، تجدید آنزیمی (پیوستن گروه های سولفاته) گلوکوزامین به سولفات گلوکزآمین رخ می دهد ، اگرچه این ممکن است در کبد و سایر اعضای بدن انتقال گلوكوزامین و سولفات گلوكوزامین از انتروسیت ها از طریق بازولاتور غشای سلولی وارد جریان خون (پورتال) رگ) توسط حمل کننده گلوکز -2 (GLUT-2) انجام می شود. این سیستم حامل دارای ظرفیت حمل و نقل بالا و میل بستر کم است ، به طوری که علاوه بر گلوکز و مشتقات گلوکز ، گالاکتوز و فروکتوز نیز منتقل می شوند. GLUT-2 نیز در محلی سازی شده است کبد و سلولهای بتا پانکراس (انسولینسلولهای تولید کننده لوزالمعده) ، جایی که هم جذب کربوهیدرات به سلول را تضمین می کند و هم در جریان خون آزاد می شود. طبق مطالعات فارماكوكینتیك ، جذب روده ای گلوكوزامین و سولفات گلوكوزامین از راه خوراك سریع و تقریباً كامل است (تا 98٪). در دسترس بودن زیاد سولفات گلوكوزامین تا حدی از مقدار ناچیز آن است. مولر توده یا اندازه مولکولی در مقایسه با گلیکوزآمینوگلیکان ها - مولکول GS حدود 250 برابر کوچکتر از کندرویتین سولفات مولکول میزان جذب سولفات کندرویتین فقط 0-8٪ تخمین زده می شود.

حمل و نقل و توزیع در بدن

مطالعات انجام شده با گلوكوزامین و سولفات گلوكوزامین با خوراكی حاوی خوراكی نشان داد كه این مواد به سرعت در خون پس از جذب سریع و به سرعت توسط بافت ها و اندام ها جذب می شود. قندهای آمینه ترجیحاً در ساختارهای مفصلی ، به ویژه در ماتریکس خارج سلولی (خارج سلول) (ماتریس خارج سلول ، ماده بین سلولی ، ECM ، ECM) غضروف ، رباط ها و تاندون ها. در آنجا ، سولفات گلوکزآمین شکل غالب است زیرا گلوکوزامین آزاد تحت سولفاتاسیون آنزیمی (اتصال گروه های سولفات) قرار می گیرد. در مفصل ، سولفات گلوکزآمین سنتز اجزای غضروف را تحریک می کند و مایع سینوویال (مایع مفصلی). علاوه بر این ، GS منجر به افزایش جذب می شود گوگرد، یک عنصر اساسی برای بافتهای مفصلی ، جایی که مسئول ایجاد ثبات در ماتریس خارج سلولی ساختارهای مفصلی است. با ترویج فرآیندهای آنابولیک (ایجاد) و مهار فرایندهای کاتابولیک (تجزیه) در غضروف مفصلی ، سولفات گلوکوزامین پویایی را تنظیم می کند تعادل غضروف جمع شده و خراب می شود. سرانجام ، GS برای حفظ عملکرد مفاصل ضروری است و به عنوان رژیم غذایی استفاده می شود مکمل یا محافظ غضروفی (موادی که از غضروف محافظت می کنند و تخریب غضروف را با اثرات ضد التهابی مهار می کنند) در بیماری های آرتروز. در دوزهای 700 تا 1,500 میلی گرم در روز ، GS دارای فعالیت اصلاح کننده علائم با تحمل خوب است و پیشرفت آن را خنثی می کند. آرتروز. به عنوان مثال ، درمان با 1,500 میلی گرم GS خوراکی ، تنگی 0.31 میلی متر را کاهش داد مفصل زانو فضای مورد انتظار در بیماران با گونارتروز (مفصل زانو آرتروز) طی سه سال 70٪. جذب GS به غضروف مفصلی از طریق ناقلین غشایی از مکانیزم فعال پیروی می کند - و همچنین حمل و نقل گلوکوزامین سولفات به داخل کبد و کلیه. بیشتر بافتهای دیگر با انتشار غیر فعال ، آمینو قند را می گیرند. که در خون پلاسما ، مدت زمان ماندگاری گلوکوزامین و سولفات گلوکوزامین بسیار کوتاه است - از یک طرف ، به دلیل جذب سریع به بافتها و اندام ها ، و از طرف دیگر ، به دلیل اختلاط (جذب) در پلاسما پروتئین ها، مانند آلفا و بتاگلوبولین. طبق مطالعات فارماکوکینتیک ، گلوکوزامین به صورت خوراکی دارای یک پلاسما است غلظت 5 برابر کمتر از تزریق گلوکوزامین به صورت تزریقی (از راه وریدی یا عضلانی). این ناشی از متابولیسم پاس اول در کبد ، که فقط گلوکوزامین خوراکی تحت آن قرار می گیرد. به عنوان بخشی از اثر عبور اول ، بخش زیادی از گلوکزآمین به کوچکتر تخریب می شود مولکول ها و در نهایت به کربن دی اکسید ، آب و اوره، تنها بخش کوچکی از گلوکوزامین بدون تغییر باقی مانده و در جریان خون آزاد می شود.

دفع

سولفات گلوكوزامین عمدتا از طریق كلیه از طریق ادرار (~ 30٪) دفع می شود ، در درجه اول به صورت گلوكوزامین است. به دلیل جذب تقریباً کامل روده ، دفع GS از مدفوع (مدفوع) فقط حدود 1٪ است. به میزان کمتری ، GS حذف همچنین در رخ می دهد دستگاه تنفسی.