Хондроитин сульфат

Терминология

Хондроитин сульфат был первоначально выделен задолго до того, как химики узнали его структуру. Поэтому его название менялось с течением времени. Первые исследователи обозначали различные типы этого вещества буквами.

"Хондроитин сульфат В" - это старое название дерматан сульфата, и он больше не классифицируется как форма хондроитин сульфата.

Хондроитин, без "сульфата", используется для описания типа с небольшим количеством или отсутствием сульфатации. Однако это различие используется не всеми.

Название "хондроитин сульфат" звучит как соль с сульфатным противоионом. Это не так. Сульфат присоединен к сахару ковалентной связью. Поскольку молекула имеет несколько отрицательных зарядов при физиологическом pH, в солях хондроитинсульфата присутствует катион. Коммерческие препараты хондроитин сульфата обычно представляют собой натриевую соль. Барнхилл и др. предложили называть все такие препараты хондроитин сульфата "хондроитин натрия", независимо от их сульфатного статуса.

Структура

Цепи хондроитинсульфата представляют собой неразветвленные полисахариды переменной длины, содержащие два чередующихся моносахарида: D-глюкуроновая кислота (GlcA) и N-ацетил-D-галактозамин (GalNAc). Некоторые остатки GlcA эпимеризуются в L-идуроновую кислоту (IdoA); полученный дисахарид называют дерматансульфатом.

Прикрепление белков

Цепи хондроитинсульфата связаны с гидроксильными группами на сериновых остатках некоторых белков. Как именно белки выбираются для присоединения гликозаминогликанов, точно не известно. Гликозилированные серины часто сопровождаются глицином и имеют соседние кислотные остатки. Однако это не всегда предсказывает гликозилирование.

Присоединение цепи ГАГ начинается с четырех моносахаридов в фиксированном порядке: Xyl - Gal - Gal - GlcA. Каждый сахар присоединяется определенным ферментом, что позволяет контролировать синтез ГАГ на нескольких уровнях. Ксилоза начинает присоединяться к белкам в эндоплазматическом ретикулуме, а остальные сахара присоединяются в аппарате Гольджи.

Сульфатация

Каждый моносахарид может быть оставлен несульфатированным, сульфатированным один раз или сульфатированным дважды. В наиболее распространенном случае сульфатируются гидроксилы 4 и 6 положения N-ацетил-галактозамина, а некоторые цепи - 2 положение глюкуроновой кислоты. Сульфатирование опосредуется специфическими сульфотрансферазами. Сульфатирование в этих различных положениях придает цепям хондроитина ГАГ специфическую биологическую активность.

Функция

Функции хондроитина во многом зависят от свойств общего протеогликана, частью которого он является. Эти функции можно разделить на структурные и регуляторные. Некоторые протеогликаны выполняют как структурные, так и регуляторные функции (см. версикан).

Структурный

Хондроитин сульфат является основным компонентом внеклеточного матрикса и играет важную роль в поддержании структурной целостности ткани. Эта функция характерна для крупных агрегирующих протеогликанов: аггрекана, версикана, бревикана и нейрокана, которые в совокупности называются лектиканами.

Как часть аггрекана, хондроитинсульфат является основным компонентом хряща. Плотно упакованные и высокозаряженные сульфатные группы хондроитинсульфата создают электростатическое отталкивание, которое обеспечивает большую часть сопротивления хряща сжатию. Потеря хондроитинсульфата из хряща является основной причиной остеоартрита.

Нормативно-правовое регулирование

Хондроитин сульфат легко взаимодействует с белками во внеклеточном матриксе благодаря своим отрицательным зарядам. Эти взаимодействия важны для регуляции многих клеточных действий. Лектины являются основной частью внеклеточного матрикса мозга, где сахарные цепи хондроитина выполняют функцию стабилизации нормальных синапсов мозга как части перинейрональных сетей. Уровень хондроитинсульфатных протеогликанов значительно повышается после травмы центральной нервной системы, где они действуют для предотвращения регенерации поврежденных нервных окончаний. Хотя эти функции не так хорошо изучены, как функции гепарансульфата, для хондроитинсульфатных протеогликанов продолжают открывать новые роли.

В процессе развития коры головного мозга хондроитинсульфат экспрессируется субпластинкой и действует как стоп-сигнал для нейронов, мигрирующих из вентрикулярной зоны. Нейроны, остановившиеся здесь, могут быть запрограммированы на дальнейшую миграцию в определенные слои кортикальной пластинки.

Использование в медицине

Хондроитин содержится в БАДах, используемых в качестве альтернативной медицины для лечения остеоартрита, а также одобрен и регулируется как симптоматический препарат замедленного действия для лечения этого заболевания (SYSADOA) в Европе и некоторых других странах. Обычно он продается вместе с глюкозамином. Хондроитин и глюкозамин также используются в ветеринарии.