ग्लूकोसामाइन सल्फेट: व्याख्या, संश्लेषण, शोषण, वाहतूक आणि वितरण

ग्लुकोजामाइन सल्फेट (GS) एक मोनोसॅकराइड आहे (साधे साखर) आणि च्या मालकीचे आहे कर्बोदकांमधे. हे D- चे व्युत्पन्न (वंशज) आहेग्लुकोज (डेक्स्ट्रोज), ज्यामधून GS फक्त हायड्रॉक्सी (OH) गटाच्या प्रतिस्थापन (रिप्लेसमेंट) मध्ये भिन्न आहे. कार्बन (C) अमीनो (NH2) गटाद्वारे अणू – अमिनो साखर, डी-ग्लुकोजामाइन - आणि सल्फेट (SO4) गटाच्या उपस्थितीत - डी-ग्लुकोसामाइन सल्फेट - NH2 गटाशी संलग्न आहे. ग्लुकोजामाइन - मुख्यतः N-acetylglucosamine (GlcNAc) किंवा ग्लुकोसामाइन सल्फेटच्या रूपात - ग्लायकोसामिनोग्लाइकन्सचा मूलभूत रेणू आहे, ते म्यूकोपोलिसाकेराइड्स ज्यामध्ये पुनरावृत्ती (पुनरावृत्ती) डिसॅकराइड (दोन-) असतात.साखर) युनिट्स (युरोनिक ऍसिड + एमिनो शुगर) आणि उच्च-आण्विक-वजन असलेल्या प्रोटीओग्लायकन्सच्या कार्बोहायड्रेट साइड चेन (ग्लायकोसिलेटेड ग्लायकोप्रोटीन्स, जे एक्स्ट्रासेल्युलर मॅट्रिक्सचे महत्त्वाचे घटक आहेत (एक्स्ट्रासेल्युलर मॅट्रिक्स, इंटरसेल्युलर पदार्थ, ECM, ECM), विशेषतः हाडांचे, कूर्चा आणि tendons). डिसॅकराइड युनिट्सच्या रचनेवर अवलंबून, भिन्न ग्लायकोसामिनोग्लायकन्स एकमेकांपासून वेगळे केले जाऊ शकतात - hyaluronic .सिड (ग्लुकुरोनिक ऍसिड + एन-एसिटिलग्लुकोसामाइन), कॉन्ड्रोइटिन सल्फेट आणि डर्माटन सल्फेट (ग्लुकुरोनिक ऍसिड किंवा आयड्यूरोनिक ऍसिड + एन-एसिटिलगॅलॅक्टोसामाइन), हेपरिन आणि हेपरन सल्फेट (ग्लुकुरोनिक ऍसिड किंवा आयड्यूरोनिक ऍसिड + एन-एसिटिलग्लुकोसामाइन किंवा ग्लुकोसामाइन सल्फेट), आणि केराटन सल्फेट (गॅलॅक्ट्युरोनिक ऍसिड + एन-एसिटिलग्लुकोसामाइन). सर्व ग्लायकोसामिनोग्लायकन्समध्ये समानता असते की त्यांच्याकडे नकारात्मक शुल्क असते आणि त्यामुळे ते आकर्षित होतात सोडियम आयन (Na2+), जे यामधून प्रेरित करतात पाणी ओघ या कारणास्तव, ग्लायकोसामिनोग्लाइकन्स बांधण्यास सक्षम आहेत पाणी, जी एक आवश्यक भूमिका बजावते, विशेषत: आर्टिक्युलरच्या कार्यक्षमतेसाठी कूर्चा. वयानुसार, शुल्क घनता ग्लायकोसामिनोग्लायकन्सचे प्रमाण कमी होते आणि त्यांचे पाणी- बंधनकारक क्षमता कमी होते, ज्यामुळे कूर्चा ऊती कडकपणा आणि लवचिकता गमावतील आणि संरचनात्मक बदल घडतील. शेवटी, संधिवात रोगाचा धोका वयानुसार वाढतो.

संश्लेषण

ग्लुकोसामाइन मानवी शरीरात डी-पासून संश्लेषित (निर्मित) होते.फ्रक्टोज-6-फॉस्फेट आणि अमिनो आम्ल एल-glutamine. तर फ्रक्टोज हेक्सोज (C6 बॉडी) म्हणून रेणू मूलभूत आण्विक सांगाडा प्रदान करतो, glutamine एमिनो गट प्रदान करते. ग्लुकोसामाइनचे जैवसंश्लेषण NH2 गटाच्या हस्तांतरणासह सुरू होते glutamine च्या C5 शरीराकडे फ्रक्टोज-6-फॉस्फेट glutamine-fructose-6-phosphate transaminase द्वारे, जेणेकरून त्यानंतरच्या isomerization नंतर glucosamine-6-phosphate तयार होते. यानंतर डिफॉस्फोरिलेशन (क्लीवेज फॉस्फेट ग्रुप) ग्लुकोसामाइन आणि हायड्रोक्लोराइड (एचसीएल) ग्रुपला त्याच्या एमिनो ग्रुपशी जोडणे – ग्लुकोसामाइन हायड्रोक्लोराइड – ज्याच्या जागी सल्फेट ग्रुप – ग्लुकोसामाइन सल्फेट – पुढील चरणात. उपचारात्मक अनुप्रयोगाच्या संदर्भात, अनुक्रमे ग्लुकोसामाइन आणि ग्लुकोसामाइन हायड्रोक्लोराइड आणि ग्लुकोसामाइन सल्फेट औद्योगिकरित्या तयार केले जातात. सुरुवातीची सामग्री म्हणजे चिटिन (ग्रीक चिटॉन "अंडरकोट, शेल, कॅरेपेस") - ए नायट्रोजन (N) असलेले पॉलिसेकेराइड निसर्गात मोठ्या प्रमाणात वितरीत केले जाते, विशेषत: प्राणी आणि बुरशीजन्य साम्राज्यांमध्ये, जे अनेक आर्थ्रोपॉड्स (आर्थ्रोपोड्स) च्या एक्सोस्केलेटनचा मुख्य घटक आहे, अनेक मोलस्का (मोलस्क) च्या रेडुला (तोंडाचा भाग) आणि एक घटक आहे. काही बुरशीचे सेल भिंत घटक. फ्रेमवर्क पदार्थ चिटिन अनेक मोनोमर्स (2,000 पर्यंत), प्रामुख्याने N-acetyl-D-glucosamine (GlcNAc) बनलेले आहे, परंतु त्यात डी-ग्लुकोसामाइन युनिट्स देखील असू शकतात. मोनोमर्स एकमेकांशी ß-1,4-ग्लायकोसिडिक बंधांनी जोडलेले आहेत. औद्योगिक ग्लुकोसामाइन संश्लेषणासाठी, चिटिन मुख्यत्वे दुय्यम कच्चा माल म्हणून क्रस्टेशियन्सच्या मत्स्यपालन कचऱ्यापासून मिळवला जातो, जसे की करड्या आणि कोळंबी मासा. या कारणासाठी, क्रेफिशचे ठेचलेले कवच आणि खेकड्याचे कवच याद्वारे डिप्रोटीन केले जाते. सोडियम हायड्रॉक्साईड द्रावण (2 mol NaOH/l) आणि चुना घटकांपासून मुक्त हायड्रोक्लोरिक आम्ल (4 mol HCl/l). परिणामी पॉलिमर चिटिनचा गरम उपचार केला जातो हायड्रोक्लोरिक आम्ल त्याच्या मोनोमर्समध्ये हायड्रोलाइटिकली क्लीव्ह करणे (पाण्याशी प्रतिक्रिया करून) आणि त्यांना डीसीटाइलेट करणे (GlcNAc मधून एसिटाइल ग्रुपचे क्लीव्हेज; एसिटिलेशनची डिग्री < 50% असल्यास, त्याला असे म्हणतात. चिटोसन), असंख्य डी-ग्लुकोसामाइनला जन्म देते रेणू. ग्लुकोसामाइनच्या एमिनो गटांशी एचसीएल किंवा एसओ 4 गटांचे बंधन रेणू अनुक्रमे डी-ग्लुकोसामाइन हायड्रोक्लोराइड्स किंवा डी-ग्लुकोसामाइन सल्फेट्समध्ये परिणाम होतो. ग्लुकोसामाइन हे ग्लायकोसामिनोग्लायकन्सच्या जैवसंश्लेषणासाठी प्राधान्य दिलेले सब्सट्रेट आहे. फ्रक्टोज-6-फॉस्फेट ते ग्लुकोसामाइन-6-फॉस्फेटचे ऍमिडेशन आणि आयसोमरायझेशन नंतर, नंतरचे एन-एसिटिलग्लुकोसामाइन-6-फॉस्फेट-6-फॉस्फेट द्वारे ऍसिटिलेट केले जाते. , N-acetylglucosamine phosphoglucomutase द्वारे N-acetylglucosamine-1-phosphate मध्ये isomerized (रूपांतरित) केले जाते आणि uridine diphosphate (UDP) द्वारे UDP-N-acetylglucosamine (UDP-GlcNAc) मध्ये रूपांतरित केले जाते जे टर्न-अॅसिटिल्ग्लुकोसामाइन फॉस्फोग्लुकोम्युटेसमध्ये बदलते. UDP-N-acetylgalactosamine (UDP-GalNAc) द्वारे UDP-गॅलेक्टोज 4-एपिमेरेझ. न्यूक्लियोटाइड UDP GlcNAc किंवा GalNAc रेणूला युरोनिक ऍसिडमध्ये स्थानांतरित करण्यासाठी आवश्यक ऊर्जा प्रदान करते आणि अशा प्रकारे ग्लायकोसामिनोग्लायकन्सच्या डिसॅकराइड युनिट्सचे संश्लेषण करते, जसे की hyaluronic .सिड, कॉन्ड्रोइटिन सल्फेट/डर्माटन सल्फेट आणि केराटन सल्फेट. जैवसंश्लेषण करण्यासाठी हेपेरिन आणि हेपारन सल्फेट, GlcNAc अवशेष अंशतः डिसिटिलेटेड आणि ग्लुकोसामाइन सल्फेटमध्ये सल्फेट केले जातात. वयानुसार, ग्लुकोसामाइन पुरेशा प्रमाणात स्वत: ची निर्मिती करण्याची क्षमता कमी होते, जी कमी झालेल्या ग्लायकोसामिनोग्लाइकन संश्लेषणाशी संबंधित आहे. या कारणास्तव, वृद्ध सांध्यासंबंधी उपास्थि संरचनात्मक बदलांच्या अधीन आहे आणि वाढत्या प्रमाणात त्याचे कार्य गमावते. धक्का शोषक परिणामी, वृद्धांना विकसित होण्याचा धोका वाढतो osteoarthritis आणि इतर संधिवात बदल.

रिसॉर्प्शन

आतड्यांसंबंधी (आतड्यांचा समावेश असलेल्या) यंत्रणेबद्दल आजपर्यंत फारच कमी माहिती आहे. शोषण ग्लुकोसामाइन आणि ग्लुकोसामाइन सल्फेटचे (अपटेक) ग्लुकोसामाइन एन्टरोसाइट्स (लहान आतड्याच्या पेशी) मध्ये प्रवेश करते याचा पुरावा आहे उपकला) वरच्या भागात छोटे आतडे ट्रान्समेम्ब्रेन वाहतूक समाविष्ट असलेल्या सक्रिय प्रक्रियेद्वारे प्रथिने (वाहक). द्वारे अत्यावश्यक भूमिका बजावली जात असल्याचे दिसते सोडियम/ग्लुकोज cotransporter-1 (SGLT-1), जे डी-ग्लुकोज आणि डी-ग्लुकोज डेरिव्हेटिव्ह्ज, डी-ग्लुकोसामाइनसह सोडियम आयनसह सिम्पोर्ट (सुधारित वाहतूक) द्वारे वाहतूक करते. ग्रहणी इलियमला. साठी शोषण ग्लुकोसामाइन सल्फेटचे, ग्लुकोसामाइनच्या स्वरूपात SGLT-1 द्वारे आंतरीक (आंतरीक घेतलेले) होण्यासाठी आतड्यांसंबंधी ल्यूमनमध्ये किंवा एन्टरोसाइट्सच्या ब्रश बॉर्डर मेम्ब्रेनमध्ये सल्फेट गटाचा एन्झाईमॅटिक क्लीवेज आवश्यक आहे. SGLT-1 ल्युमिनल सब्सट्रेटवर अवलंबुन व्यक्त केले जाते एकाग्रता - जेव्हा सब्सट्रेट पुरवठा जास्त असतो, तेव्हा वाहक प्रणालीची इंट्रासेल्युलर अभिव्यक्ती आणि ऍपिकल (आतड्यांसंबंधी ल्यूमेनला तोंड देणारी) एन्टरोसाइट मेम्ब्रेनमध्ये अंतर्भूत होणे वाढते आणि जेव्हा सब्सट्रेट पुरवठा कमी होतो तेव्हा ते कमी होते. या प्रक्रियेत, सबस्ट्रेट्स SGLT-1 बंधनकारक साइटसाठी स्पर्धा करतात जेणेकरून, उदाहरणार्थ, ग्लुकोसामाइन साइटवरून विस्थापित केले जाते. शोषण उच्च ल्युमिनल येथे ग्लुकोज एकाग्रता SGLT-1 ची प्रेरक शक्ती एक इलेक्ट्रोकेमिकल, इनवर्ड सेल्युलर सोडियम ग्रेडियंट आहे, जी सोडियम (Na+)/ द्वारे मध्यस्थी केली जाते.पोटॅशियम (K+)-ATPase, बेसोलॅटरलमध्ये स्थित (समोर रक्त कलम) पेशी आवरण, आणि ATP च्या वापराद्वारे सक्रिय केले जाते (enडेनोसाइन ट्रायफॉस्फेट, सार्वत्रिक ऊर्जा प्रदान करणारे न्यूक्लियोटाइड) आतड्यांसंबंधी पेशीमधून Na+ आयनांचे रक्तप्रवाहात आणि K+ आयन आतड्यांसंबंधी पेशींमध्ये नेण्याचे उत्प्रेरक (वेग वाढवते) करते. एपिकल एन्टरोसाइट मेम्ब्रेन व्यतिरिक्त, एसजीएलटी-1 हे प्रॉक्सिमल ट्यूब्यूलमध्ये देखील स्थित आहे. मूत्रपिंड (रेनल ट्यूबल्सचा मुख्य भाग), जेथे ते ग्लुकोज आणि ग्लुकोसामाइनच्या पुनर्शोषणासाठी जबाबदार आहे. एन्टरोसाइट्समध्ये (लहान आतड्याच्या पेशी उपकला), ग्लुकोसामाइनचे ग्लुकोसामाइन सल्फेटचे एन्झाइमॅटिक रेसल्फेशन (सल्फेट गटांचे संलग्नक) उद्भवते, जरी हे देखील होऊ शकते यकृत आणि इतर अवयव. ग्लुकोसामाइन आणि ग्लुकोसामाइन सल्फेटचे एन्टरोसाइट्समधून बेसोलॅटरलद्वारे वाहतूक पेशी आवरण रक्तप्रवाहात (पोर्टल शिरा) ग्लुकोज ट्रान्सपोर्टर-2 (GLUT-2) द्वारे पूर्ण केले जाते. या वाहक प्रणालीमध्ये उच्च वाहतूक क्षमता आणि कमी सब्सट्रेट आत्मीयता आहे, ज्यामुळे ग्लुकोज आणि ग्लुकोज डेरिव्हेटिव्ह व्यतिरिक्त, गॅलेक्टोज आणि फ्रक्टोजची वाहतूक देखील केली जाते. GLUT-2 देखील मध्ये स्थानिकीकृत आहे यकृत आणि स्वादुपिंडाच्या बीटा पेशी (मधुमेहावरील रामबाण उपाय- स्वादुपिंडाच्या पेशींचे उत्पादन करते), जिथे ते पेशींमध्ये कार्बोहायड्रेटचे शोषण आणि रक्तप्रवाहात सोडणे दोन्ही सुनिश्चित करते. फार्माकोकाइनेटिक अभ्यासानुसार, तोंडी पुरवठा केलेल्या ग्लुकोसामाइन आणि ग्लुकोसामाइन सल्फेटचे आतड्यांमधून शोषण जलद आणि जवळजवळ पूर्ण होते (98% पर्यंत). ग्लुकोसामाइन सल्फेटच्या उच्च उपलब्धतेमुळे त्याचे काही अंश कमी होतात. दगड वस्तुमान किंवा ग्लायकोसामिनोग्लाइकन्सच्या तुलनेत आण्विक आकार - GS रेणू पेक्षा सुमारे 250 पट लहान आहे कॉन्ड्रोइटिन सल्फेट रेणू कॉन्ड्रोइटिन सल्फेटचे शोषण दर केवळ 0-8% असल्याचा अंदाज आहे.

शरीरात वाहतूक आणि वितरण

रेडिओलेबल, तोंडी प्रशासित ग्लुकोसामाइन आणि ग्लुकोसामाइन सल्फेटच्या अभ्यासातून असे दिसून आले की हे पदार्थ रक्त जलद शोषणानंतर आणि ऊती आणि अवयवांद्वारे वेगाने घेतले जातात. अमीनो शर्करा प्राधान्याने संयुक्त रचनांमध्ये समाविष्ट केल्या जातात, विशेषत: उपास्थि, अस्थिबंधन आणि बाह्य पेशींच्या बाह्य (सेलच्या बाहेर) मॅट्रिक्स (बाह्य पेशी मॅट्रिक्स, इंटरसेल्युलर पदार्थ, ECM, ECM) मध्ये. tendons. तेथे, ग्लुकोसामाइन सल्फेट हे प्रमुख स्वरूप आहे कारण मुक्त ग्लुकोसामाइन एन्झाइमॅटिक सल्फेशन (सल्फेट गटांचे संलग्नक) अंतर्गत जाते. संयुक्त मध्ये, ग्लुकोसामाइन सल्फेट उपास्थि घटकांचे संश्लेषण उत्तेजित करते आणि सायनोव्हियल फ्लुइड (संयुक्त द्रव). याव्यतिरिक्त, GS वाढीव शोषण ठरतो गंधक, संयुक्त ऊतींसाठी एक आवश्यक घटक, जिथे ते संयुक्त संरचनांचे बाह्य पेशी मॅट्रिक्स स्थिर करण्यासाठी जबाबदार आहे. आर्टिक्युलर कार्टिलेजमध्ये अॅनाबॉलिक (बांधणी) प्रक्रियांना प्रोत्साहन देऊन आणि कॅटाबॉलिक (विघटन) प्रक्रियेस प्रतिबंध करून, ग्लुकोसामाइन सल्फेट डायनॅमिकचे नियमन करते. शिल्लक कूर्चा तयार होणे आणि तुटणे. शेवटी, संयुक्त कार्य राखण्यासाठी जीएस आवश्यक आहे आणि आहार म्हणून वापरला जातो परिशिष्ट किंवा chondroprotectant (पदार्थ जे उपास्थिचे संरक्षण करतात आणि कूर्चाच्या र्‍हासास दाहक-विरोधी प्रभावांसह प्रतिबंधित करतात) संधिवात रोगांमध्ये. दररोज 700-1,500 मिलीग्रामच्या डोसमध्ये, जीएस चांगल्या सहनशीलतेसह लक्षण-परिवर्तनशील क्रियाकलाप प्रदर्शित करते आणि त्याच्या प्रगतीचा प्रतिकार करते. osteoarthritis. उदाहरणार्थ, तोंडी प्रशासित जीएसच्या 1,500 मिलीग्राम उपचाराने 0.31-मिमी अरुंद होणे कमी केले. गुडघा संयुक्त सह रुग्णांमध्ये जागा अपेक्षित आहे गोनरथ्रोसिस (गुडघा संयुक्त osteoarthritis) तीन वर्षांत 70% ने. आर्टिक्युलर कार्टिलेजमध्ये GS घेणे ट्रान्समेम्ब्रेन वाहकांद्वारे सक्रिय यंत्रणेचे अनुसरण करते - जसे ग्लुकोसामाइन सल्फेटचे वाहतूक यकृत आणि मूत्रपिंड. इतर बहुतेक ऊती निष्क्रिय प्रसाराद्वारे अमीनो साखर घेतात. मध्ये रक्त प्लाझ्मा, ग्लुकोसामाइन आणि ग्लुकोसामाइन सल्फेटचा निवास वेळ खूप कमी आहे - एकीकडे, ऊती आणि अवयवांमध्ये जलद शोषणामुळे आणि दुसरीकडे, प्लाझ्मामध्ये अंतर्भूत (उत्पादन) झाल्यामुळे प्रथिने, जसे की अल्फा- आणि बीटा-ग्लोब्युलिन. फार्माकोकिनेटिक अभ्यासानुसार, तोंडी प्रशासित ग्लुकोसामाइनमध्ये प्लाझ्मा असतो एकाग्रता पॅरेंटेरली (इंट्राव्हेनस किंवा इंट्रामस्क्युलरली) प्रशासित ग्लुकोसामाइनपेक्षा 5 पट कमी. यामुळे आहे प्रथम पास चयापचय यकृतामध्ये, जे फक्त तोंडावाटे ग्लुकोसामाइन घेते. फर्स्ट-पास इफेक्टचा भाग म्हणून, ग्लुकोसामाइनचे उच्च प्रमाण कमी केले जाते. रेणू आणि शेवटी करण्यासाठी कार्बन डायऑक्साइड, पाणी आणि युरिया, ग्लुकोसामाइनचे फक्त थोडेसे प्रमाण न बदलता आणि रक्तप्रवाहात सोडले जाते.

उत्सर्जन

ग्लुकोसामाइन सल्फेट मुख्यत: मूत्रपिंडांद्वारे मूत्रात (~30%) उत्सर्जित होते, प्रामुख्याने ग्लुकोसामाइनच्या स्वरूपात. जवळजवळ संपूर्ण आतड्यांमधून शोषण झाल्यामुळे, विष्ठा (मल) मध्ये जीएसचे उत्सर्जन फक्त 1% आहे. काही प्रमाणात, जी.एस निर्मूलन मध्ये देखील उद्भवते श्वसन मार्ग.