Sulfate de glucosamine: définition, synthèse, absorption, transport et distribution

Glucosamine sulfate (GS) est un monosaccharide (simple sucre) et appartient à la glucides. C'est un dérivé (descendant) de D-glucose (dextrose), dont GS ne diffère que par la substitution (remplacement) du groupe hydroxy (OH) sur le second carbone (C) atome par un groupe amino (NH2) - amino sucre, RÉ-glucosamine - et en présence d'un groupe sulfate (SO4) - sulfate de D-glucosamine - attaché au groupe NH2. Glucosamine - principalement sous la forme de N-acétylglucosamine (GlcNAc) ou de sulfate de glucosamine - est la molécule de base des glycosaminoglycanes, ces mucopolysaccharides constitués de disaccharides répétitifs (répétitifs) (deuxsucre) les unités (acide uronique + sucre aminé) et les chaînes latérales glucidiques des protéoglycanes de haut poids moléculaire (glycoprotéines glycosylées, qui sont des composants importants de la matrice extracellulaire (matrice extracellulaire, substance intercellulaire, ECM, ECM), notamment osseuse, cartilage et des tours Tendons). En fonction de la composition des unités disaccharidiques, différents glycosaminoglycanes peuvent être distingués les uns des autres - acide hyaluronique (acide glucuronique + N-acétylglucosamine), sulfate de chondroïtine et dermatane sulfate (acide glucuronique ou acide iduronique + N-acétylgalactosamine), Héparine et l'héparane sulfate (acide glucuronique ou acide iduronique + N-acétylglucosamine ou sulfate de glucosamine) et le kératane sulfate (acide galacturonique + N-acétylglucosamine). Tous les glycosaminoglycanes ont en commun de posséder des charges négatives et d'attirer ainsi sodium ions (Na2 +), qui à leur tour induisent d'eau afflux. Pour cette raison, les glycosaminoglycanes sont capables de se lier d'eau, qui joue un rôle essentiel, en particulier pour la fonctionnalité des articulaires cartilage. Avec l'âge, la charge densité des glycosaminoglycanes diminue et leur d'eau-la capacité de liaison diminue, provoquant cartilage tissu pour perdre sa dureté et son élasticité et des changements structurels se produisent. Enfin, le risque de maladie arthritique augmente avec l'âge.

Synthèse

La glucosamine est synthétisée (formée) dans l'organisme humain à partir de D-fructose-6-phosphate et l'acide aminé L-glutamine. Alors que le fructose molécule comme l'hexose (corps C6) fournit le squelette moléculaire de base, glutamine fournit le groupe amino. La biosynthèse de la glucosamine commence par le transfert du groupe NH2 de glutamine au corps C5 de fructose-6-phosphate par la glutamine-fructose-6-phosphate transaminase, de sorte que la glucosamine-6-phosphate se forme après une isomérisation ultérieure. Ceci est suivi par la déphosphorylation (clivage du phosphate groupe) à la glucosamine et liaison d'un groupe chlorhydrate (HCl) à son groupe amino - chlorhydrate de glucosamine - qui est remplacé par un groupe sulfate - sulfate de glucosamine - à l'étape suivante. Dans le cadre d'une application thérapeutique, la glucosamine et le chlorhydrate de glucosamine et le sulfate de glucosamine, respectivement, sont produits industriellement. La matière première est la chitine (chiton grec «sous-poil, coquille, carapace») - a azote (N) -contenant un polysaccharide largement distribué dans la nature, en particulier dans les règnes animal et fongique, qui est le composant principal de l'exosquelette de nombreux arthropodes (arthropodes), un composant de la radula (pièces buccales) de nombreux mollusques (mollusques) et composant de la paroi cellulaire de certains champignons. La substance de charpente chitine est composée de plusieurs monomères (jusqu'à 2,000), principalement de la N-acétyl-D-glucosamine (GlcNAc), mais peut également contenir des unités D-glucosamine. Les monomères sont liés les uns aux autres par des liaisons ß-1,4-glycosidiques. Pour la synthèse industrielle de la glucosamine, la chitine est principalement obtenue comme matière première secondaire à partir de déchets de pêche de crustacés, tels que Crabes et crevettes. À cette fin, les coquilles d'écrevisses écrasées et les coquilles de crabe sont déprotéinisées au moyen de sodium solution d'hydroxyde (2 moles de NaOH / l) et débarrassée des composants de la chaux sous l'action de acide hydrochlorique (4 moles HCl / l). La chitine polymère résultante est traitée avec acide hydrochlorique pour le cliver hydrolytiquement (par réaction avec l'eau) en ses monomères et pour les désacétyler (clivage du groupe acétyle de GlcNAc; si le degré d'acétylation est <50%, on parle de chitosane), donnant lieu à de nombreuses D-glucosamine molécules. Liaison des groupes HCl ou SO4 aux groupes amino de la glucosamine molécules donne des chlorhydrates de D-glucosamine ou des sulfates de D-glucosamine, respectivement. La glucosamine est le substrat préféré pour la biosynthèse des glycosaminoglycanes.Après l'amidation et l'isomérisation du fructose-6-phosphate en glucosamine-6-phosphate, ce dernier est acétylé en N-acétylglucosamine-6-phosphate par la glucosamine-6-phosphate N-acétyltransférase , est isomérisée (convertie) en N-acétylglucosamine-1-phosphate par la N-acétylglucosamine phosphoglucomutase et convertie en UDP-N-acétylglucosamine (UDP-GlcNAc) par l'uridine diphosphate (UDP) -N-acétylglucosamine phosphorylase, qui à son tour peut être convertie à l'UDP-N-acétylgalactosamine (UDP-GalNAc) par UDP-galactose 4-épimérase. Le nucléotide UDP fournit l'énergie nécessaire pour transférer la molécule GlcNAc ou GalNAc vers un acide uronique et ainsi synthétiser les unités disaccharidiques des glycosaminoglycanes, tels que acide hyaluronique, sulfate de chondroïtine/ sulfate de dermatane et sulfate de kératane. Pour biosynthétiser héparine et héparane sulfate, le résidu GlcNAc est partiellement désacétylé et sulfaté en sulfate de glucosamine. Avec l'âge, la capacité d'autoproduire de la glucosamine en quantités suffisantes diminue, ce qui est associé à une diminution de la synthèse des glycosaminoglycanes. Pour cette raison, le cartilage articulaire vieillissant est soumis à des changements structurels et perd de plus en plus sa fonction de choc absorbeur. Par conséquent, les personnes âgées courent un risque accru de développer l'arthrose et d'autres changements arthritiques.

Résorption

On sait très peu à ce jour sur le mécanisme de l'intestin (impliquant les intestins) absorption (absorption) de glucosamine et de sulfate de glucosamine. Il est prouvé que la glucosamine pénètre dans les entérocytes (cellules du petit intestin épithélium) Dans la partie supérieure intestin grêle par un processus actif impliquant le transport transmembranaire protéines (transporteurs). Un rôle essentiel semble être joué par le sodium/glucose cotransporter-1 (SGLT-1), qui transporte le D-glucose et les dérivés du D-glucose, y compris la D-glucosamine, ainsi que les ions sodium au moyen d'un symport (transport rectifié) depuis le duodénum à l'iléon. Pour le absorption de sulfate de glucosamine, un clivage enzymatique du groupement sulfate est nécessaire dans la lumière intestinale ou au niveau de la membrane de bordure en brosse des entérocytes pour être internalisé (repris en interne) par le SGLT-1 sous forme de glucosamine. Le SGLT-1 est exprimé en fonction du substrat luminal concentration - lorsque l'apport en substrat est élevé, l'expression intracellulaire du système porteur et son incorporation dans la membrane entérocytaire apicale (face à la lumière intestinale) est augmentée, et lorsque l'apport en substrat est faible, elle est diminuée. Dans ce processus, les substrats entrent en compétition pour les sites de liaison SGLT-1 de sorte que, par exemple, la glucosamine est déplacée du site de absorption au luminal élevé glucose concentrations. La force motrice du SGLT-1 est un gradient de sodium cellulaire électrochimique, qui est médié par le sodium (Na +) /potassium (K +) - ATPase, situé dans le basolatéral (face au sang bateaux) membrane cellulaire, et est activé par la consommation d'ATP (adénosine triphosphate, nucléotide énergétique universel) catalyse (accélère) le transport des ions Na + de la cellule intestinale dans la circulation sanguine et des ions K + dans la cellule intestinale. En plus de la membrane entérocytaire apicale, SGLT-1 est également situé dans le tubule proximal du un rein (partie principale des tubules rénaux), où il est responsable de la réabsorption du glucose et de la glucosamine. Dans les entérocytes (cellules du petit intestin épithélium), une resulfation enzymatique (attachement de groupes sulfate) de la glucosamine au sulfate de glucosamine se produit, bien que cela puisse également se produire dans foie et d'autres organes. Le transport de la glucosamine et du sulfate de glucosamine des entérocytes par le basolatéral membrane cellulaire dans la circulation sanguine (portail veine) est accompli par le transporteur de glucose-2 (GLUT-2). Ce système de support a une capacité de transport élevée et une faible affinité pour le substrat, de sorte qu'en plus du glucose et des dérivés de glucose, galactose et le fructose sont également transportés. GLUT-2 est également localisé dans foie et les cellules bêta pancréatiques (insuline- cellules productrices du pancréas), où il assure à la fois l'absorption des glucides dans les cellules et leur libération dans la circulation sanguine. D'après les études pharmacocinétiques, l'absorption intestinale de la glucosamine et du sulfate de glucosamine administrés par voie orale est rapide et presque complète (jusqu'à 98%). La haute disponibilité du sulfate de glucosamine résulte en partie de sa faible molaire masse ou taille moléculaire par rapport aux glycosaminoglycanes - la molécule GS est environ 250 fois plus petite que la sulfate de chondroïtine molécule. Le taux d'absorption du sulfate de chondroïtine est estimé à seulement 0 à 8%.

Transport et distribution dans le corps

Des études sur la glucosamine et le sulfate de glucosamine radiomarqués administrés par voie orale ont montré que ces substances apparaissent rapidement dans le sang après absorption rapide et sont rapidement absorbés par les tissus et les organes. Les sucres aminés sont incorporés préférentiellement dans les structures articulaires, notamment dans la matrice extracellulaire (hors cellule) (matrice extracellulaire, substance intercellulaire, ECM, ECM) du cartilage, des ligaments et Tendons. Là, le sulfate de glucosamine est la forme prédominante car la glucosamine libre subit une sulfatation enzymatique (fixation de groupes sulfate). Dans l'articulation, le sulfate de glucosamine stimule la synthèse des composants cartilagineux et fluide synovial (liquide articulaire). De plus, GS conduit à une absorption accrue de soufre, élément essentiel des tissus articulaires, où il est chargé de stabiliser la matrice extracellulaire des structures articulaires. En favorisant les processus anaboliques (de construction) et en inhibant les processus cataboliques (de dégradation) dans le cartilage articulaire, le sulfate de glucosamine régule la dynamique équilibre de la formation et de la dégradation du cartilage. Enfin, le GS est essentiel au maintien de la fonction articulaire et est utilisé comme diététique complément ou chondroprotecteur (substances qui protègent le cartilage et inhibent la dégradation du cartilage avec des effets anti-inflammatoires) dans les maladies arthritiques. À des doses de 700 à 1,500 mg par jour, le GS présente une activité de modification des symptômes avec une bonne tolérabilité et contrecarre la progression de l'arthrose. Par exemple, un traitement avec 1,500 mg de GS administré par voie orale a réduit le rétrécissement de 0.31 mm du articulation du genou espace attendu chez les patients avec gonarthrose (articulation du genou l'arthrose) de 70% en trois ans. L'absorption de GS dans le cartilage articulaire suit un mécanisme actif via les transporteurs transmembranaires - tout comme le transport du sulfate de glucosamine dans le foie et des tours un rein. La plupart des autres tissus absorbent le sucre aminé par diffusion passive. Dans sang plasma, le temps de séjour de la glucosamine et du sulfate de glucosamine est très court - d'une part, en raison d'une absorption rapide dans les tissus et les organes, et d'autre part, en raison de l'incorporation (absorption) dans le plasma protéines, comme l'alpha et la bêta-globuline. Selon les études pharmacocinétiques, la glucosamine administrée par voie orale a un plasma concentration 5 fois moins que la glucosamine administrée par voie parentérale (intraveineuse ou intramusculaire). Cela est dû à métabolisme de premier passage dans le foie, que seule la glucosamine par voie orale subit. Dans le cadre de l'effet de premier passage, une forte proportion de glucosamine est dégradée en plus petite molécules et finalement à carbone dioxyde, eau et urée, ne laissant qu'une petite proportion de glucosamine inchangée et libérée dans la circulation sanguine.

Excrétion

Le sulfate de glucosamine est principalement excrété par les reins dans l'urine (~ 30%), principalement sous forme de glucosamine. En raison de l'absorption intestinale presque complète, l'excrétion de GS dans les matières fécales (selles) n'est que d'environ 1%. Dans une moindre mesure, GS élimination se produit également dans le voies respiratoires.