Glucosamine sulfate (GS) là một monosaccharide (đơn giản đường) và thuộc về carbohydrates. Nó là một phái sinh (hậu duệ) của D-glucose (dextrose), từ đó GS chỉ khác nhau ở sự thay thế (thay thế) của nhóm hydroxy (OH) vào thứ hai carbon Nguyên tử (C) bởi một nhóm amino (NH2) - amino đường, NS-glucosamine - và với sự hiện diện của nhóm sulfat (SO4) - D-glucosamin sulfat - gắn với nhóm NH2. Glucosamine - chủ yếu ở dạng N-acetylglucosamine (GlcNAc) hoặc glucosamine sulfate - là phân tử cơ bản của glycosaminoglycans, những mucopolysaccharide đó bao gồm disaccharide lặp đi lặp lại (lặp lại) (hai-đường) đơn vị (axit uronic + đường amin) và chuỗi bên carbohydrate của proteoglycan trọng lượng phân tử cao (glycoprotein được glycosyl hóa, là những thành phần quan trọng của chất nền ngoại bào (chất nền ngoại bào, chất gian bào, ECM, ECM), đặc biệt là của xương, xương sụn và gân). Tùy thuộc vào thành phần của các đơn vị disaccharide, có thể phân biệt các glycosaminoglycan khác nhau - axit hyaluronic (axit glucuronic + N-acetylglucosamine), Chondroitin sulfate và Dermatan sulfat (axit glucuronic hoặc axit iduronic + N-acetylgalactosamine), Heparin và heparan sulfate (axit glucuronic hoặc axit iduronic + N-acetylglucosamine hoặc glucosamine sulfate), và keratan sulfate (axit galacturonic + N-acetylglucosamine). Tất cả các glycosaminoglycan đều có điểm chung là sở hữu điện tích âm và do đó hút natri các ion (Na2 +), do đó tạo ra nước dòng chảy. Vì lý do này, glycosaminoglycans có thể liên kết nước, đóng một vai trò thiết yếu, đặc biệt là đối với chức năng của khớp xương sụn. Với độ tuổi, phí mật độ của glycosaminoglycan giảm và nước-công suất liên kết giảm, gây ra xương sụn mô mất độ cứng và độ đàn hồi và các thay đổi cấu trúc xảy ra. Cuối cùng, nguy cơ mắc bệnh khớp tăng lên theo tuổi tác.
Tổng hợp
Glucosamine được tổng hợp (hình thành) trong cơ thể người từ D-fructose-6phốt phát và axit amin L-glutamine. Trong khi fructose phân tử dưới dạng hexose (phần thân C6) cung cấp khung phân tử cơ bản, glutamine cung cấp nhóm amin. Quá trình sinh tổng hợp glucosamine bắt đầu bằng việc chuyển nhóm NH2 của glutamine đến phần thân C5 của fructose-6phốt phát bởi glutamine-fructose-6-phosphate transaminase, để glucosamine-6-phosphate được hình thành sau quá trình đồng phân hóa tiếp theo. Tiếp theo là quá trình khửhosphoryl hóa (sự phân cắt của phốt phát nhóm) với glucosamine và liên kết của nhóm hydrochloride (HCl) với nhóm amin của nó - glucosamine hydrochloride - được thay thế bằng nhóm sulfate - glucosamine sulfate - trong bước tiếp theo. Trong bối cảnh ứng dụng điều trị, glucosamine và glucosamine hydrochloride và glucosamine sulfate, tương ứng, được sản xuất công nghiệp. Nguyên liệu ban đầu là kitin (chiton trong tiếng Hy Lạp “lớp lông tơ, lớp vỏ, lớp mai”) - a nitơ (N) chứa polysaccharide phân bố rộng rãi trong tự nhiên, đặc biệt là ở giới động vật và nấm, là thành phần chính của bộ xương ngoài của nhiều loài chân đốt (động vật chân đốt), thành phần của radula (miệng) của nhiều loài nhuyễn thể (nhuyễn thể) và a thành phần vách tế bào của một số loại nấm. Chất khung chitin bao gồm một số đơn phân (lên đến 2,000), chủ yếu là N-acetyl-D-glucosamine (GlcNAc), nhưng cũng có thể chứa các đơn vị D-glucosamine. Các đơn phân liên kết với nhau bằng liên kết ß-1,4-glycosidic. Đối với tổng hợp glucosamine trong công nghiệp, chitin chủ yếu được lấy làm nguyên liệu thô thứ cấp từ chất thải thủy sản của động vật giáp xác, chẳng hạn như cua và tôm. Vì mục đích này, vỏ tôm càng nghiền và vỏ cua được khử protein bằng phương pháp natri dung dịch hiđroxit (2 mol NaOH / l) và được giải phóng khỏi thành phần vôi dưới tác dụng của axit hydrochloric (4 mol HCl / l). Polyme chitin thu được được xử lý bằng axit hydrochloric để thủy phân phân cắt nó (bằng phản ứng với nước) thành các monome của nó và để khử axit béo (tách nhóm acetyl khỏi GlcNAc; nếu mức độ axetyl hóa <50%, nó được gọi là chitosan), tạo ra nhiều D-glucosamine phân tử. Liên kết của nhóm HCl hoặc SO4 với nhóm amin của glucosamine phân tử dẫn đến tương ứng là D-glucosamine hydrochloride hoặc D-glucosamine sulfates. Glucosamine là chất nền ưa thích cho quá trình sinh tổng hợp glycosaminoglycans, theo sau quá trình amid hóa và đồng phân hóa fructose-6-phosphate thành glucosamine-6-phosphate, chất sau được acetyl hóa thành N-acetylglucosamine-6-phosphate bởi glucosamine-6-phosphate N-acetyltransferase , được đồng phân hóa (chuyển đổi) thành N-acetylglucosamine-1-phosphate bởi N-acetylglucosamine phosphoglucomutase và được chuyển đổi thành UDP-N-acetylglucosamine (UDP-GlcNAc) bởi uridine diphosphate (UDP) -N-acetylglucosamine phosphorylase, do đó có thể được chuyển đổi thành UDP-N-acetylgalactosamine (UDP-GalNAc) bởi UDP-galactose 4-epimerase. UDP nucleotide cung cấp năng lượng cần thiết để chuyển phân tử GlcNAc hoặc GalNAc thành axit uronic và do đó tổng hợp các đơn vị disaccharide của glycosaminoglycan, chẳng hạn như axit hyaluronic, Chondroitin sulfate/ Dermatan sulfat và keratan sulfat. Để sinh tổng hợp heparin và heparan sulfate, phần dư GlcNAc được khử một phần và sulfat hóa thành glucosamine sulfate. Theo tuổi tác, khả năng tự sản xuất glucosamine với đủ lượng giảm đi, điều này có liên quan đến việc giảm tổng hợp glycosaminoglycan. Vì lý do này, sụn khớp bị lão hóa có thể bị thay đổi cấu trúc và ngày càng mất chức năng như một sốc chất hấp thụ. Do đó, người cao tuổi có nhiều nguy cơ phát triển viêm xương khớp và các thay đổi khớp khác.
Tai hâp thụ
Cho đến nay rất ít người biết về cơ chế hoạt động của ruột (liên quan đến ruột) hấp thụ (hấp thu) glucosamine và glucosamine sulfate. Có bằng chứng cho thấy glucosamine đi vào các tế bào ruột (tế bào của ruột non biểu mô) ở phía trên ruột non bởi một quá trình tích cực liên quan đến vận chuyển xuyên màng protein (người vận chuyển). Một vai trò thiết yếu dường như được đóng bởi natri/glucose cotransporter-1 (SGLT-1), vận chuyển các dẫn xuất D-glucose và D-glucose, bao gồm cả D-glucosamine, cùng với các ion natri bằng một phương thức vận chuyển (vận chuyển được điều chỉnh) từ tá tràng đến hồi tràng. Cho hấp thụ của glucosamine sulfate, sự phân cắt bằng enzym của nhóm sulfate là cần thiết trong lòng ruột hoặc ở màng biên giới bàn chải của các tế bào ruột để được SGLT-1 hấp thụ bên trong cơ thể dưới dạng glucosamine. SGLT-1 được biểu thị phụ thuộc vào chất nền phát sáng tập trung - khi nguồn cung cấp chất nền cao, sự biểu hiện nội bào của hệ thống chất mang và sự kết hợp của nó vào màng tế bào ruột ở đỉnh (đối diện với lòng ruột) tăng lên, và khi nguồn cung cấp chất nền thấp, nó sẽ giảm. Trong quá trình này, các chất nền cạnh tranh cho các vị trí liên kết SGLT-1 để, ví dụ, glucosamine được thay thế khỏi vị trí của hấp thụ ở độ cao chói lọi glucose nồng độ. Động lực của SGLT-1 là một gradien natri điện hóa, hướng vào trong tế bào, được trung gian bởi natri (Na +) /kali (K +) - ATPase, nằm ở mặt đáy (đối diện với máu tàu) màng tế bào, và được kích hoạt bằng cách tiêu thụ ATP (adenosine triphosphat, nucleotide cung cấp năng lượng phổ quát) xúc tác (tăng tốc) vận chuyển ion Na + từ tế bào ruột vào máu và ion K + vào tế bào ruột. Ngoài màng tế bào ruột ở đỉnh, SGLT-1 cũng nằm trong ống lượn gần của thận (phần chính của ống thận), nơi chịu trách nhiệm tái hấp thu glucose và glucosamine. Trong tế bào ruột (tế bào của ruột non biểu mô), xảy ra quá trình tái lưu huỳnh bằng enzym (gắn các nhóm sulfat) của glucosamin vào glucosamin sulfat, mặc dù điều này cũng có thể xảy ra trong gan và các cơ quan khác. Sự vận chuyển glucosamine và glucosamine sulfate từ các tế bào ruột qua đường cơ sở màng tế bào vào máu (cổng thông tin tĩnh mạch) được thực hiện bởi chất vận chuyển glucose-2 (GLUT-2). Hệ thống chất mang này có khả năng vận chuyển cao và ái lực cơ chất thấp, do đó ngoài glucose và các dẫn xuất của glucose, galactose và fructose cũng được vận chuyển. GLUT-2 cũng được bản địa hóa trong gan và tế bào beta tuyến tụy (insulin-sản xuất tế bào của tuyến tụy), nơi nó đảm bảo cả việc hấp thụ carbohydrate vào tế bào và giải phóng vào máu. Theo các nghiên cứu dược động học, sự hấp thu glucosamine và glucosamine sulfate được cung cấp qua đường uống ở ruột diễn ra nhanh chóng và gần như hoàn toàn (lên đến 98%). Tính khả dụng cao của glucosamine sulfate một phần là do nó nhỏ răng hàm khối lượng hoặc kích thước phân tử so với glycosaminoglycans - phân tử GS nhỏ hơn khoảng 250 lần so với Chondroitin sulfate phân tử. Tỷ lệ hấp thụ chondroitin sulfat ước tính chỉ từ 0-8%.
Vận chuyển và phân phối trong cơ thể
Các nghiên cứu với glucosamine được dán nhãn phóng xạ, dùng đường uống và glucosamine sulfate cho thấy những chất này xuất hiện nhanh chóng trong máu sau khi hấp thụ nhanh chóng và nhanh chóng được hấp thụ bởi các mô và cơ quan. Các loại đường amin được ưu tiên kết hợp vào các cấu trúc khớp, đặc biệt là vào chất nền ngoại bào (bên ngoài tế bào) (chất nền ngoại bào, chất gian bào, ECM, ECM) của sụn, dây chằng và gân. Ở đó, glucosamine sulfate là dạng chủ yếu vì glucosamine tự do trải qua quá trình sulfat hóa của enzym (gắn các nhóm sulfat). Trong khớp, glucosamine sulfate kích thích sự tổng hợp của các thành phần sụn và dịch bao hoạt dịch (chất lỏng khớp). Ngoài ra, GS còn dẫn đến tăng khả năng hấp thụ lưu huỳnh, một yếu tố cần thiết cho các mô khớp, nơi nó chịu trách nhiệm ổn định chất nền ngoại bào của các cấu trúc khớp. Bằng cách thúc đẩy quá trình đồng hóa (xây dựng) và ức chế quá trình dị hóa (phá vỡ) trong sụn khớp, glucosamine sulfate điều chỉnh động cân bằng của sụn xây dựng và phá vỡ. Cuối cùng, GS rất cần thiết để duy trì chức năng khớp và được sử dụng như một loại thực phẩm chức năng bổ sung hoặc chondroprotectant (chất bảo vệ sụn và ức chế thoái hóa sụn với tác dụng chống viêm) trong các bệnh khớp. Với liều 700-1,500 mg mỗi ngày, GS thể hiện hoạt động điều chỉnh triệu chứng với khả năng dung nạp tốt và chống lại sự tiến triển của viêm xương khớp. Ví dụ, điều trị với 1,500 mg GS qua đường uống đã làm giảm sự thu hẹp 0.31 mm của đầu gối không gian mong đợi ở những bệnh nhân có bệnh tuyến sinh dục (đầu gối viêm xương khớp) bằng 70% trong vòng ba năm. GS hấp thu vào sụn khớp tuân theo một cơ chế hoạt động thông qua các chất mang xuyên màng - cũng như việc vận chuyển glucosamine sulfate vào gan và thận. Hầu hết các mô khác tiếp nhận đường amin bằng cách khuếch tán thụ động. Trong máu huyết tương, thời gian lưu trú của glucosamine và glucosamine sulfate là rất ngắn - một mặt do hấp thu nhanh chóng vào các mô và cơ quan, mặt khác do sự kết hợp (hấp thu) vào huyết tương protein, chẳng hạn như alpha- và beta-globulin. Theo các nghiên cứu dược động học, glucosamine dùng đường uống có huyết tương tập trung Giảm 5 lần so với đường tiêm (tiêm tĩnh mạch hoặc tiêm bắp) glucosamine. Điều này là do trao đổi chất đầu tiên trong gan, nơi chỉ có glucosamine qua đường uống. Là một phần của hiệu ứng vượt qua đầu tiên, một tỷ lệ cao glucosamine bị phân hủy thành nhỏ hơn phân tử và cuối cùng là carbon điôxít, nước và Urê, chỉ để lại một tỷ lệ nhỏ glucosamine không thay đổi và được giải phóng vào máu.
Bài tiết
Glucosamine sulfate được bài tiết chủ yếu qua thận trong nước tiểu (~ 30%), chủ yếu ở dạng glucosamine. Do được ruột hấp thu gần như hoàn toàn nên việc bài tiết GS qua phân (phân) chỉ khoảng 1%. Ở một mức độ thấp hơn, GS loại bỏ cũng xảy ra trong đường hô hấp.
