Glucozamina sulfatul (GS) este un monozaharid (simplu zahăr) și aparține carbohidrati. Este un derivat (descendent) al lui D-glucoză (dextroză), de la care GS diferă doar în substituția (înlocuirea) grupării hidroxi (OH) pe a doua carbon (C) atom de către o grupare amino (NH2) - amino zahăr, D-glucozamina - și în prezența unei grupări sulfat (SO4) - sulfat de D-glucozamină - atașată la gruparea NH2. Glucozamina - mai ales sub formă de N-acetilglucozamină (GlcNAc) sau sulfat de glucozamină - este molecula de bază a glicozaminoglicanilor, acele mucopolizaharide constând din dizaharide repetitive (repetate) (două-zahăr) unități (acid uronic + amino zahăr) și lanțurile laterale glucidice ale proteoglicanilor cu greutate moleculară mare (glicoproteine glicozilate, care sunt componente importante ale matricei extracelulare (matricea extracelulară, substanța intercelulară, ECM, ECM), în special a oaselor, cartilaj și tendoane). În funcție de compoziția unităților dizaharidice, diferiți glicozaminoglicanii se pot distinge între ei - acid hialuronic (acid glucuronic + N-acetilglucozamina), condroitin sulfat și sulfat de dermatan (acid glucuronic sau acid iduronic + N-acetilgalactozamină), Heparina și heparan sulfat (acid glucuronic sau acid iduronic + N-acetilglucozamină sau sulfat de glucozamină) și keratan sulfat (acid galacturonic + N-acetilglucozamină). Toți glicozaminoglicanii au în comun faptul că posedă sarcini negative și astfel atrag sodiu ioni (Na2 +), care la rândul lor induc de apă aflux. Din acest motiv, glicozaminoglicanii sunt capabili să se lege de apă, care joacă un rol esențial, în special pentru funcționalitatea articularului cartilaj. Cu vârsta, taxa densitate a glicozaminoglicanilor scade și a acestora de apă-capacitatea de legare scade, provocând cartilaj țesutul să piardă duritatea și elasticitatea și să apară modificări structurale. În cele din urmă, riscul de boli artritice crește odată cu vârsta.
Sinteză
Glucozamina este sintetizată (formată) în organismul uman din D-fructoză-6-fosfat și aminoacidul L-glutamină. In timp ce fructoză moleculă sub formă de hexoză (corp C6) asigură scheletul molecular de bază, glutamină furnizează grupa amino. Biosinteza glucozaminei începe cu transferul grupului NH2 de glutamină la corpul C5 al fructoză-6-fosfat prin glutamină-fructoză-6-fosfat transaminază, astfel încât glucozamina-6-fosfat se formează după izomerizarea ulterioară. Aceasta este urmată de defosforilare (scindarea fosfat grup) la glucozamină și legarea unei grupări clorhidrat (HCI) la grupa sa amino - clorhidrat de glucozamină - care este înlocuită de o grupare sulfat - sulfat de glucozamină - în etapa următoare. În contextul aplicației terapeutice, glucozamina și respectiv clorhidratul de glucozamină și respectiv sulfatul de glucozamină sunt produse industrial. Materialul de pornire este chitina (chiton grecesc „substrat, coajă, carapace”) - a azot (N) -conținând polizaharid răspândit pe scară largă în natură, în special în regatele animale și fungice, care este componenta principală a exoscheletului multor artropode (artropode), o componentă a radulei (părților bucale) a multor moluște (moluște) și o componenta peretelui celular al unor ciuperci. Substanța cadru chitină este compusă din mai mulți monomeri (până la 2,000), predominant N-acetil-D-glucozamină (GlcNAc), dar poate conține și unități D-glucozamină. Monomerii sunt legați între ei prin legături ß-1,4-glicozidice. Pentru sinteza industrială a glucozaminei, chitina se obține în principal ca materie primă secundară din deșeurile pescărești ale crustaceelor, cum ar fi crabi și creveți. În acest scop, cojile de raci zdrobite și cojile de crab sunt deproteinizate cu ajutorul sodiu soluție de hidroxid (2 mol NaOH / l) și eliberată de componentele de var sub acțiunea acid clorhidric (4 mol HCI / l). Chitina polimerică rezultată este tratată cu fierbinte acid clorhidric să-l scindeze hidrolitic (prin reacție cu apă) în monomerii săi și să-i deacetileze (scindarea grupării acetil din GlcNAc; dacă gradul de acetilare este <50%, se numește chitosan), dând naștere la numeroase D-glucozamine molecule. Legarea grupărilor HCl sau SO4 de grupările amino ale glucozaminei molecule rezultă clorhidraturi de D-glucozamină sau, respectiv, sulfați de D-glucozamină. Glucozamina este substratul preferat pentru biosinteza glicozaminoglicanilor. După amidarea și izomerizarea fructozei-6-fosfat în glucozamina-6-fosfatul, acesta din urmă este acetilat în N-acetilglucozamină-6-fosfat de glucozamină-6-fosfat N-acetiltransferază , este izomerizat (convertit) în N-acetilglucozamină-1-fosfat de N-acetilglucozamină fosfoglucomutază și transformat în UDP-N-acetilglucozamină (UDP-GlcNAc) de uridin difosfat (UDP) -N-acetilglucozamină fosforilază, care la rândul său poate fi convertit la UDP-N-acetilgalactozamină (UDP-GalNAc) de către UDP-galactoză 4-epimerază. Nucleotida UDP furnizează energia necesară pentru a transfera molecula GlcNAc sau GalNAc la un acid uronic și astfel sintetizează unitățile dizaharidice ale glicozaminoglicanilor, cum ar fi acid hialuronic, condroitin sulfat/ dermatan sulfat și keratan sulfat. Pentru a biosinteza heparină și heparan sulfat, reziduul GlcNAc este parțial deacetilat și sulfat la sulfat de glucozamină. Odată cu vârsta, scade capacitatea de auto-producere a glucozaminei în cantități suficiente, ceea ce este asociat cu o sinteză scăzută a glicozaminoglicanilor. Din acest motiv, îmbătrânirea cartilajului articular este supusă unor schimbări structurale și își pierde din ce în ce mai mult funcția de a şoc absorbant. În consecință, persoanele în vârstă prezintă un risc crescut de dezvoltare osteoartrita și alte modificări artritice.
Resorbţie
Se știe foarte puțin până în prezent despre mecanismul intestinal (care implică intestinele) absorbție (absorbție) de glucozamină și sulfat de glucozamină. Există dovezi că glucozamina intră în enterocite (celule ale intestinului subțire epiteliu) în partea superioară intestinului subtire printr-un proces activ care implică transport transmembranar proteine (transportatori). Un rol esențial pare să fie jucat de sodiu/glucoză cotransporter-1 (SGLT-1), care transportă derivați de D-glucoză și D-glucoză, inclusiv D-glucozamină, împreună cu ioni de sodiu printr-un simport (transport rectificat) de la duoden la ileon. Pentru absorbție de sulfat de glucozamină, este necesară o scindare enzimatică a grupului sulfat în lumenul intestinal sau la membrana de la marginea periei a enterocitelor pentru a fi internalizată (preluată intern) de SGLT-1 sub formă de glucozamină. SGLT-1 este exprimat în dependență de substratul luminal concentrare - când aportul de substrat este mare, expresia intracelulară a sistemului purtător și încorporarea acestuia în membrana enterocitară apicală (orientată spre lumenul intestinal) este crescută, iar atunci când aportul de substrat este scăzut, acesta este scăzut. În acest proces, substraturile concurează pentru situsurile de legare SGLT-1, astfel încât, de exemplu, glucozamina este deplasată de la locul de absorbție la luminal mare glucoză concentrații. Forța motrice a SGLT-1 este un gradient electrochimic de sodiu celular interior, care este mediat de sodiu (Na +) /potasiu (K +) - ATPaza, situată în bazolateral (orientată spre sânge nave) membrana celulara, și este activat de consumul de ATP (adenozină trifosfat, nucleotid universal care furnizează energie) catalizează (accelerează) transportul ionilor Na + din celula intestinală în sânge și a ionilor K + în celula intestinală. În plus față de membrana enterocitară apicală, SGLT-1 este localizat și în tubul proximal al rinichi (partea principală a tubulilor renali), unde este responsabilă pentru reabsorbția glucozei și glucozaminei. În enterocite (celule ale intestinului subțire epiteliu), apare resulfatarea enzimatică (atașarea grupelor sulfat) a glucozaminei la sulfatul de glucozamină, deși acest lucru poate apărea și în ficat și alte organe. Transportul glucozaminei și sulfatului de glucozamină din enterocite prin bazolateral membrana celulara în fluxul sanguin (portal nervură) se realizează prin transportorul de glucoză-2 (GLUT-2). Acest sistem purtător are o capacitate mare de transport și o afinitate scăzută a substratului, astfel încât, pe lângă glucoză și derivați ai galactoză și fructoza sunt, de asemenea, transportate. GLUT-2 este localizat și în ficat și celulele beta pancreatice (insulină-celule producătoare ale pancreasului), unde asigură atât absorbția glucidelor în celule, cât și eliberarea în sânge. Conform studiilor farmacocinetice, absorbția intestinală a glucozaminei și sulfatului de glucozamină furnizate pe cale orală este rapidă și aproape completă (până la 98%). Disponibilitatea ridicată a sulfatului de glucozamină rezultă în parte din molar masa sau dimensiunea moleculară în comparație cu glicozaminoglicanii - molecula GS este de aproximativ 250 de ori mai mică decât condroitin sulfat moleculă. Rata de absorbție a sulfatului de condroitină este estimată a fi de numai 0-8%.
Transportul și distribuția în organism
Studiile cu glucozamină și sulfat de glucozamină radiomarcate, administrate oral, au arătat că aceste substanțe apar rapid în sânge după absorbție rapidă și sunt preluate rapid de țesuturi și organe. Amino-zaharurile sunt încorporate preferențial în structurile articulare, în special în matricea extracelulară (în afara celulei) (matricea extracelulară, substanța intercelulară, ECM, ECM) a cartilajului, ligamentelor și tendoane. Acolo, sulfatul de glucozamină este forma predominantă, deoarece glucozamina liberă suferă sulfatare enzimatică (atașarea grupelor sulfat). În articulație, sulfatul de glucozamină stimulează sinteza componentelor cartilajului și lichid sinovial (lichid articular). În plus, GS duce la absorbția crescută a sulf, un element esențial pentru țesuturile articulare, unde este responsabil pentru stabilizarea matricei extracelulare a structurilor articulare. Prin promovarea proceselor anabolice (construirea) și inhibarea proceselor catabolice (descompunerea) în cartilajul articular, sulfatul de glucozamină reglează dinamica echilibra a construirii și descompunerii cartilajului. În cele din urmă, GS este esențial pentru menținerea funcției articulare și este utilizat ca dietă completa sau condroprotectant (substanțe care protejează cartilajul și inhibă degradarea cartilajului cu efecte antiinflamatorii) în bolile artritice. În doze de 700-1,500 mg pe zi, GS prezintă activitate de modificare a simptomelor cu o bună tolerabilitate și contracarează progresia osteoartrita. De exemplu, tratamentul cu 1,500 mg de GS administrat oral a redus îngustarea de 0.31 mm a articulatia genunchiului spațiu așteptat la pacienții cu gonartroza (articulatia genunchiului osteoartrita) cu 70% în termen de trei ani. Asimilarea GS în cartilajul articular urmează un mecanism activ prin purtători transmembranari - la fel ca și transportul sulfatului de glucozamină în ficat și rinichi. Majoritatea celorlalte țesuturi preiau zahărul amino prin difuzie pasivă. În sânge plasmă, timpul de ședere al glucozaminei și sulfatului de glucozamină este foarte scurt - pe de o parte, datorită absorbției rapide în țesuturi și organe și, pe de altă parte, datorită încorporării (absorbției) în plasmă proteine, cum ar fi alfa și beta-globulina. Conform studiilor farmacocinetice, glucozamina administrată oral are plasmă concentrare De 5 ori mai mică decât glucozamina administrată parenteral (intravenos sau intramuscular). Acest lucru se datorează metabolismul la prima trecere în ficat, la care suferă doar glucozamina orală. Ca parte a efectului de primă trecere, o proporție mare de glucozamină este degradată la mai mică molecule și în cele din urmă să carbon dioxid, apă și uree, lăsând neschimbată doar o mică proporție de glucozamină și eliberată în sânge.
Excreţie
Sulfatul de glucozamină este excretat predominant prin rinichi în urină (~ 30%), în principal sub formă de glucozamină. Datorită absorbției intestinale aproape complete, excreția GS în fecale (scaun) este de numai aproximativ 1%. Într-o măsură mai mică, GS eliminare apare și în tractului respirator.
