الجلوكوزامين كبريتات (GS) أحادي السكاريد (بسيط السكر) وينتمي إلى الكربوهيدرات. إنه مشتق (سليل) من D-جلوكوز (دكستروز) ، والذي يختلف عنه GS فقط في استبدال (استبدال) مجموعة الهيدروكسي (OH) في الثانية كربون (C) ذرة بواسطة مجموعة أمينية (NH2) - أمينو السكر، د-الجلوكوزامين - وفي وجود مجموعة كبريتات (SO4) - كبريتات D- الجلوكوزامين - ملحقة بمجموعة NH2. الجلوكوزامين - في الغالب على شكل N-acetylglucosamine (GlcNAc) أو كبريتات الجلوكوزامين - هو الجزيء الأساسي للجليكوزامينوجليكان ، وهي عديدات السكاريد المخاطية التي تتكون من السكاريد المتكرر (المتكرر) (اثنان-السكر) الوحدات (حمض اليورونيك + السكر الأميني) والسلاسل الجانبية للكربوهيدرات للبروتيوجليكان عالي الوزن الجزيئي (البروتينات السكرية الغليكوزيلاتي ، وهي مكونات مهمة للمصفوفة خارج الخلية (المصفوفة خارج الخلية ، المادة بين الخلايا ، ECM ، ECM) ، خاصة العظام ، غضروف و الأوتار). اعتمادًا على تكوين وحدات السكاريد ، يمكن تمييز الجليكوزامينوجليكانات المختلفة عن بعضها البعض - حمض الهيالورونيك (حمض الجلوكورونيك + N-acetylglucosamine) ، كبريتات شوندروتن وكبريتات ديرماتان (حمض الجلوكورونيك أو حمض الأيدورونيك + N-acetylgalactosamine) ، الهيبارين وكبريتات الهيباران (حمض الجلوكورونيك أو حمض الأيدورونيك + N-acetylglucosamine أو كبريتات الجلوكوزامين) ، وكيراتان الكيراتان (حمض الجالاكتورونيك + N-acetylglucosamine). تشترك جميع الجليكوزامينوجليكان في أنها تمتلك شحنة سالبة وبالتالي تجتذب صوديوم أيونات (Na2 +) ، والتي بدورها تحفز ماء تدفق. لهذا السبب ، فإن الجليكوزامينوجليكان قادر على الارتباط ماء، والذي يلعب دورًا أساسيًا ، خاصة بالنسبة لوظيفة المفصل غضروف. مع تقدم العمر ، فإن التهمة كثافة من الجليكوزامينوجليكان ينخفض ولها ماء- انخفاض قدرة الربط ، مما تسبب في غضروف الأنسجة لتفقد الصلابة والمرونة وتحدث تغييرات هيكلية. أخيرًا ، يزداد خطر الإصابة بمرض التهاب المفاصل مع تقدم العمر.
تركيب
يتم تصنيع (تشكيل) الجلوكوزامين في الكائن البشري من D-سكر الفاكهة-6-فوسفات والحمض الأميني L-الجلوتامين. في حين أن سكر الفاكهة جزيء مثل hexose (جسم C6) يوفر الهيكل الجزيئي الأساسي ، الجلوتامين يوفر المجموعة الأمينية. يبدأ التخليق الحيوي للجلوكوزامين بنقل مجموعة NH2 من الجلوتامين لجسم C5 من سكر الفاكهة-6-فوسفات عن طريق الجلوتامين - الفركتوز - 6 - الفوسفات ترانساميناز ، بحيث يتم تشكيل الجلوكوزامين - 6 - الفوسفات بعد الأزمرة اللاحقة. ويتبع ذلك نزع الفسفرة (انقسام فوسفات المجموعة) بالجلوكوزامين وربط مجموعة هيدروكلوريد (HCl) بمجموعتها الأمينية - الجلوكوزامين هيدروكلوريد - والتي يتم استبدالها بمجموعة كبريتات - كبريتات الجلوكوزامين - في الخطوة التالية. في سياق التطبيق العلاجي ، يتم إنتاج الجلوكوزامين وهيدروكلوريد الجلوكوزامين وكبريتات الجلوكوزامين ، على التوالي ، صناعيًا. مادة البداية هي الكيتين (الكيتون اليوناني "المعطف السفلي ، الصدفة ، الدرع") - أ نتروجين (N) - يحتوي على عديد السكاريد الموزع على نطاق واسع في الطبيعة ، وخاصة في الممالك الحيوانية والفطرية ، وهو المكون الرئيسي للهيكل الخارجي للعديد من المفصليات (مفصليات الأرجل) ، ومكون من Radula (أجزاء الفم) للعديد من الرخويات (الرخويات) و a مكون جدار الخلية لبعض الفطريات. تتكون مادة الإطار الكيتين من عدة مونومرات (حتى 2,000) ، في الغالب N-acetyl-D-glucosamine (GlcNAc) ، ولكنها قد تحتوي أيضًا على وحدات D-glucosamine. ترتبط المونومرات ببعضها البعض بواسطة روابط ß-1,4،XNUMX-glycosidic. بالنسبة لتخليق الجلوكوزامين الصناعي ، يتم الحصول على الكيتين بشكل أساسي كمواد خام ثانوية من نفايات الأسماك من القشريات ، مثل سلطعون والجمبري. لهذا الغرض ، يتم تجريد قشور جراد البحر المسحوقة وقشور السلطعون عن طريق صوديوم محلول هيدروكسيد (2 مول هيدروكسيد الصوديوم / لتر) وتحرر من مكونات الجير تحت تأثير حامض الهيدروكلوريك (4 مول حمض الهيدروكلوريك / لتر). يتم معالجة بوليمر الكيتين الناتج بالحرارة حامض الهيدروكلوريك لشقها بالماء (عن طريق التفاعل مع الماء) في مونومراتها وإزالتها (انقسام مجموعة الأسيتيل من GlcNAc ؛ إذا كانت درجة الأسيتيل أقل من 50٪ ، يشار إليها باسم الشيتوزان) ، مما أدى إلى ظهور العديد من الجلوكوزامين د الجزيئات. ارتباط مجموعات HCl أو SO4 بالمجموعات الأمينية للجلوكوزامين الجزيئات النتائج في هيدروكلوريد د-جلوكوزامين أو كبريتات د-جلوكوزامين ، على التوالي. الجلوكوزامين هو الركيزة المفضلة للتخليق الحيوي للجليكوزامينوجليكان. بعد التوسط والأزمرة للفركتوز-6-فوسفات إلى الجلوكوزامين-6-فوسفات ، يتم أسيتيل الأخير إلى N-acetylglucosamine-6-phosphate بواسطة glucosamine-6-phosphate Nfer-acetylase. ، متشابه (تم تحويله) إلى N-acetylglucosamine-1-phosphate بواسطة N-acetylglucosamine phosphoglucomutase وتحويله إلى UDP-N-acetylglucosamine (UDP-GlcNAc) بواسطة uridine diphosphate (UDP) -N-acetylglucosamine ، والذي يمكن تحويله في البينازين إلى UDP-N-acetylgalactosamine (UDP-GalNAc) بواسطة UDP-اللبن 4-إبيميراز. يوفر النيوكليوتيد UDP الطاقة اللازمة لنقل جزيء GlcNAc أو GalNAc إلى حمض اليورونيك وبالتالي تصنيع وحدات السكاريد للجليكوزامينوجليكان ، مثل حمض الهيالورونيك, كبريتات شوندروتن/ كبريتات ديرماتان وكيراتان سلفات. للتخليق الحيوي الهيبارين وكبريتات الهيبارين ، فإن بقايا GlcNAc يتم نزع أسيتيلها جزئيًا وكبريتاتها إلى كبريتات الجلوكوزامين. مع تقدم العمر ، تنخفض القدرة على إنتاج الجلوكوزامين ذاتيًا بكميات كافية ، وهو ما يرتبط بانخفاض تخليق الجليكوزامينوجليكان. لهذا السبب ، يخضع تقدم الغضروف المفصلي للتغيرات الهيكلية ويفقد وظيفته بشكل متزايد صدمة ممتص. وبالتالي ، فإن كبار السن في خطر متزايد من التطور هشاشة العظام والتغيرات الأخرى في التهاب المفاصل.
امتصاص
لا يُعرف سوى القليل جدًا حتى الآن عن آلية عمل الأمعاء (التي تشمل الأمعاء) امتصاص (امتصاص) الجلوكوزامين وكبريتات الجلوكوزامين. هناك أدلة على أن الجلوكوزامين يدخل الخلايا المعوية (خلايا الأمعاء الدقيقة ظهارة) في الجزء العلوي الأمعاء الدقيقة من خلال عملية نشطة تنطوي على النقل عبر الغشاء البروتينات (شركات النقل). يبدو أن دورًا أساسيًا يلعبه صوديوم/جلوكوز cotransporter-1 (SGLT-1) ، الذي ينقل مشتقات D-glucose و D-glucose ، بما في ذلك D-glucosamine ، جنبًا إلى جنب مع أيونات الصوديوم عن طريق symport (النقل المعدل) من أو المناطق إلى الدقاق. بالنسبة إلى امتصاص من كبريتات الجلوكوزامين ، يعد الانقسام الأنزيمي لمجموعة الكبريتات ضروريًا في تجويف الأمعاء أو عند غشاء حدود الفرشاة للخلايا المعوية من أجل استيعابها (تناولها داخليًا) بواسطة SGLT-1 في شكل جلوكوزامين. يتم التعبير عن SGLT-1 بالاعتماد على الركيزة اللمعية من التركيز - عندما يكون إمداد الركيزة مرتفعًا ، يزداد التعبير داخل الخلايا عن النظام الحامل وإدماجه في غشاء الخلية المعوية (الذي يواجه تجويف الأمعاء) ، وعندما يكون إمداد الركيزة منخفضًا ، ينخفض. في هذه العملية ، تتنافس الركائز على مواقع ربط SGLT-1 بحيث ، على سبيل المثال ، يتم إزاحة الجلوكوزامين من موقع امتصاص عند ارتفاع اللمعة جلوكوز تركيزات. القوة الدافعة لـ SGLT-1 عبارة عن تدرج صوديوم خلوي كهروكيميائي إلى الداخل ، يتوسطه الصوديوم (Na +) /بوتاسيوم (K +) - ATPase ، يقع في الجانب السفلي (الذي يواجه دم سفن) غشاء الخلية، ويتم تنشيطه عن طريق استهلاك ATP (الأدينوساين ثلاثي الفوسفات ، النوكليوتيدات العالمية الموفرة للطاقة) تحفز (تسرع) نقل أيونات الصوديوم من الخلية المعوية إلى مجرى الدم وأيونات البوتاسيوم إلى الخلية المعوية. بالإضافة إلى غشاء الخلية المعوية القمي ، يقع SGLT-1 أيضًا في النبيبات القريبة من الكلى (الجزء الرئيسي من الأنابيب الكلوية) ، حيث تكون مسؤولة عن إعادة امتصاص الجلوكوز والجلوكوزامين. في الخلايا المعوية (خلايا الأمعاء الدقيقة ظهارة) ، يحدث الارتداد الأنزيمي (ارتباط مجموعات الكبريتات) للجلوكوزامين بكبريتات الجلوكوزامين ، على الرغم من أن هذا قد يحدث أيضًا في كبد وأعضاء أخرى. نقل الجلوكوزامين وكبريتات الجلوكوزامين من الخلايا المعوية عبر الجانب السفلي غشاء الخلية في مجرى الدم (portal وريد) بواسطة ناقل الجلوكوز -2 (GLUT-2). يتمتع هذا النظام الناقل بقدرة نقل عالية وتقارب منخفض للركيزة ، بحيث بالإضافة إلى مشتقات الجلوكوز والجلوكوز ، اللبن ويتم نقل الفركتوز أيضًا. يتم أيضًا ترجمة GLUT-2 في كبد وخلايا بيتا البنكرياس (الانسولين- إنتاج خلايا البنكرياس) ، حيث يضمن امتصاص الكربوهيدرات في الخلايا وإطلاقها في مجرى الدم. وفقًا لدراسات الحرائك الدوائية ، فإن الامتصاص المعوي للجلوكوزامين وكبريتات الجلوكوزامين عن طريق الفم يكون سريعًا ويكاد يكون مكتملًا (يصل إلى 98٪) ، وينتج التوفر العالي لكبريتات الجلوكوزامين جزئيًا عن صغر حجمها. ضرس كتلة أو الحجم الجزيئي مقارنة بالجليكوزامينوجليكان - يكون جزيء GS أصغر بحوالي 250 مرة من كبريتات شوندروتن مركب. يقدر معدل امتصاص كبريتات شوندروتن بـ 0-8 ٪ فقط.
النقل والتوزيع في الجسم
أظهرت الدراسات التي أجريت على الجلوكوزامين وكبريتات الجلوكوزامين الموصوفة إشعاعيًا والتي يتم تناولها عن طريق الفم أن هذه المواد تظهر بسرعة في دم بعد الامتصاص السريع وتمتصه الأنسجة والأعضاء بسرعة. يتم دمج السكريات الأمينية بشكل تفضيلي في الهياكل المشتركة ، خاصة في المصفوفة خارج الخلية (خارج الخلية) (المصفوفة خارج الخلية ، المادة بين الخلايا ، ECM ، ECM) للغضاريف والأربطة و الأوتار. هناك ، كبريتات الجلوكوزامين هي الشكل السائد لأن الجلوكوزامين الحر يخضع للكبريت الأنزيمي (ارتباط مجموعات الكبريتات). في المفصل ، تحفز كبريتات الجلوكوزامين تخليق مكونات الغضروف و السائل الزليلي (السائل مشترك). بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي GS إلى زيادة امتصاص كبريت، عنصر أساسي لأنسجة المفصل ، حيث يكون مسؤولاً عن استقرار المصفوفة خارج الخلوية لهياكل المفصل. من خلال تعزيز عمليات الابتنائية (البناء) وتثبيط العمليات التقويضية (التكسير) في الغضروف المفصلي ، تنظم كبريتات الجلوكوزامين الديناميكية تحقيق التوازن من بناء الغضروف وانهياره. أخيرًا ، GS ضروري للحفاظ على وظيفة المفاصل ويستخدم كغذاء ملحق أو مادة واقية من الغضروف (مواد تحمي الغضروف وتمنع تدهور الغضروف مع تأثيرات مضادة للالتهابات) في أمراض التهاب المفاصل. بجرعات 700-1,500 مجم في اليوم ، يُظهر GS نشاط تعديل الأعراض مع التحمل الجيد ويقاوم تطور هشاشة العظام. على سبيل المثال ، قلل العلاج بـ 1,500 مجم من GS الذي يتم تناوله عن طريق الفم من تضييق 0.31 مم من مفصل الركبة الفضاء المتوقع في المرضى الذين يعانون من داء مفصل الركبة (مفصل الركبة هشاشة العظام) بنسبة 70٪ خلال ثلاث سنوات. يتبع امتصاص GS في الغضروف المفصلي آلية نشطة عبر ناقلات الغشاء - كما يفعل نقل كبريتات الجلوكوزامين في كبد و الكلى. معظم الأنسجة الأخرى تمتص السكر الأميني عن طريق الانتشار السلبي. في دم البلازما ، فإن مدة بقاء الجلوكوزامين وكبريتات الجلوكوزامين قصيرة جدًا - من ناحية ، بسبب الامتصاص السريع للأنسجة والأعضاء ، ومن ناحية أخرى ، بسبب الدمج (الامتصاص) في البلازما البروتينات، مثل alpha- و beta-globulin. وفقًا لدراسات الحرائك الدوائية ، فإن الجلوكوزامين الذي يتم تناوله عن طريق الفم يحتوي على بلازما من التركيز 5 مرات أقل من الجلوكوزامين المعطى بالحقن (عن طريق الوريد أو العضل). هذا يرجع إلى التمثيل الغذائي الأول يمر في الكبد ، الذي يخضع له الجلوكوزامين عن طريق الفم فقط. كجزء من تأثير المرور الأول ، تتحلل نسبة عالية من الجلوكوزامين إلى أصغر الجزيئات وفي النهاية إلى كربون ثاني أكسيد والماء و اليوريا، مع ترك نسبة صغيرة فقط من الجلوكوزامين دون تغيير وإطلاقها في مجرى الدم.
إفراز
تفرز كبريتات الجلوكوزامين في الغالب عن طريق الكلى في البول (حوالي 30٪) ، وبشكل أساسي على شكل جلوكوزامين. بسبب الامتصاص المعوي شبه الكامل ، فإن إفراز GS في البراز (البراز) هو حوالي 1 ٪ فقط. إلى حد أقل ، GS إزالة يحدث أيضًا في الجهاز التنفسي.