La glucosamina sulfato (GS) es un monosacárido (simple azúcar) y pertenece a la hidratos de carbono. Es un derivado (descendiente) de D-glucosa (dextrosa), de la cual GS solo se diferencia en la sustitución (reemplazo) del grupo hidroxi (OH) en el segundo carbono (C) átomo por un grupo amino (NH2) - amino azúcar, D-glucosamina - y en presencia de un grupo sulfato (SO4) - sulfato de D-glucosamina - unido al grupo NH2. La glucosamina - principalmente en forma de N-acetilglucosamina (GlcNAc) o sulfato de glucosamina - es la molécula básica de los glicosaminoglicanos, los mucopolisacáridos que constan de disacárido repetitivo (repetido) (dosazúcar) unidades (ácido urónico + aminoazúcar) y las cadenas laterales de carbohidratos de proteoglicanos de alto peso molecular (glicoproteínas glicosiladas, que son componentes importantes de la matriz extracelular (matriz extracelular, sustancia intercelular, ECM, ECM), especialmente de hueso, cartílago y Tendones). Dependiendo de la composición de las unidades de disacáridos, se pueden distinguir diferentes glicosaminoglicanos entre sí: ácido hialurónico (ácido glucurónico + N-acetilglucosamina), sulfato de condroitina y dermatán sulfato (ácido glucurónico o ácido idurónico + N-acetilgalactosamina), La heparina y heparán sulfato (ácido glucurónico o ácido idurónico + N-acetilglucosamina o sulfato de glucosamina), y queratán sulfato (ácido galacturónico + N-acetilglucosamina). Todos los glicosaminoglicanos tienen en común que poseen cargas negativas y, por lo tanto, atraen sodio iones (Na2 +), que a su vez inducen agua afluencia. Por esta razón, los glicosaminoglicanos pueden unirse agua, que juega un papel esencial, especialmente para la funcionalidad de articular cartílago. Con la edad, la carga densidad de glicosaminoglicanos disminuye y su agua-la capacidad de unión disminuye, provocando cartílago tejido pierde dureza y elasticidad y se producen cambios estructurales. Finalmente, el riesgo de enfermedad artrítica aumenta con la edad.
Síntesis
La glucosamina se sintetiza (forma) en el organismo humano a partir de D-fructosa-6-fosfato y el aminoácido L-glutamina. Mientras que el fructosa molécula como hexosa (cuerpo C6) proporciona el esqueleto molecular básico, glutamina proporciona el grupo amino. La biosíntesis de glucosamina comienza con la transferencia del grupo NH2 de glutamina al cuerpo C5 de fructosa-6-fosfato por glutamina-fructosa-6-fosfato transaminasa, de modo que se forma glucosamina-6-fosfato después de la isomerización posterior. A esto le sigue la desfosforilación (escisión de la fosfato grupo) a la glucosamina y la unión de un grupo clorhidrato (HCl) a su grupo amino, el clorhidrato de glucosamina, que se reemplaza por un grupo sulfato, el sulfato de glucosamina, en el siguiente paso. En el contexto de la aplicación terapéutica, la glucosamina y el clorhidrato de glucosamina y el sulfato de glucosamina, respectivamente, se producen industrialmente. El material de partida es quitina (chiton griego "subpelo, caparazón, caparazón") - un nitrógeno Polisacárido que contiene (N) ampliamente distribuido en la naturaleza, especialmente en los reinos animal y fúngico, que es el componente principal del exoesqueleto de muchos artrópodos (artrópodos), un componente de la rádula (piezas bucales) de muchos moluscos (moluscos) y un componente de la pared celular de algunos hongos. La sustancia marco quitina está compuesta por varios monómeros (hasta 2,000), predominantemente N-acetil-D-glucosamina (GlcNAc), pero también puede contener unidades de D-glucosamina. Los monómeros están unidos entre sí por enlaces ß-1,4-glicosídicos. Para la síntesis industrial de glucosamina, la quitina se obtiene principalmente como materia prima secundaria a partir de desechos pesqueros de crustáceos, como Cangrejos y camarones. Para ello, las conchas de cangrejo de río trituradas y las conchas de cangrejo se desproteinizan mediante sodio solución de hidróxido (2 mol NaOH / l) y libre de componentes de cal bajo la acción de ácido clorhídrico (4 moles de HCl / l). La quitina polimérica resultante se trata con ácido clorhídrico para escindir hidrolíticamente (por reacción con agua) en sus monómeros y desacetilarlos (escisión del grupo acetilo de GlcNAc; si el grado de acetilación es <50%, se denomina quitosano), dando lugar a numerosas D-glucosamina moléculas. Unión de grupos HCl o SO4 a los grupos amino de la glucosamina moléculas da como resultado clorhidratos de D-glucosamina o sulfatos de D-glucosamina, respectivamente. La glucosamina es el sustrato preferido para la biosíntesis de glicosaminoglicanos. Después de la amidación e isomerización de fructosa-6-fosfato a glucosamina-6-fosfato, esta última se acetila a N-acetilglucosamina-6-fosfato por la glucosamina-6-fosfato N-acetiltransferasa , se isomeriza (convierte) en N-acetilglucosamina-1-fosfato por la N-acetilglucosamina fosfoglucomutasa y se convierte en UDP-N-acetilglucosamina (UDP-GlcNAc) por la uridina difosfato (UDP) -N-acetilglucosamina fosforilasa, que a UDP-N-acetilgalactosamina (UDP-GalNAc) por UDP-galactosa 4-epimerasa. El nucleótido UDP proporciona la energía necesaria para transferir la molécula de GlcNAc o GalNAc a un ácido urónico y así sintetizar las unidades de disacáridos de los glicosaminoglicanos, como ácido hialurónico, sulfato de condroitina/ sulfato de dermatán y sulfato de queratán. Para biosintetizar heparina y heparán sulfato, el residuo GlcNAc está parcialmente desacetilado y sulfatado a sulfato de glucosamina. Con la edad, la capacidad de autoproducir glucosamina en cantidades suficientes disminuye, lo que se asocia con una menor síntesis de glucosaminoglicanos. Por esta razón, el cartílago articular envejecido está sujeto a cambios estructurales y pierde cada vez más su función como choque amortiguador. En consecuencia, los ancianos tienen un mayor riesgo de desarrollar osteoartritis y otros cambios artríticos.
Resorción
Hasta la fecha se sabe muy poco sobre el mecanismo de los intestinos (que afectan a los intestinos). absorción (captación) de glucosamina y sulfato de glucosamina. Existe evidencia de que la glucosamina ingresa a los enterocitos (células del intestino delgado). epitelio) en la parte superior intestino delgado por un proceso activo que involucra el transporte transmembrana proteínas (portadores). Parece que los sodio/glucosa cotransportador-1 (SGLT-1), que transporta derivados de D-glucosa y D-glucosa, incluida D-glucosamina, junto con iones de sodio por medio de un simport (transporte rectificado) desde el duodeno al íleon. Para el absorción de sulfato de glucosamina, es necesaria una escisión enzimática del grupo sulfato en la luz intestinal o en la membrana del borde en cepillo de los enterocitos para ser internalizados (absorbidos internamente) por el SGLT-1 en forma de glucosamina. El SGLT-1 se expresa en dependencia del sustrato luminal concentración - cuando el aporte de sustrato es alto, la expresión intracelular del sistema portador y su incorporación en la membrana de los enterocitos apical (que mira hacia la luz intestinal) aumenta, y cuando el aporte de sustrato es bajo, disminuye. En este proceso, los sustratos compiten por los sitios de unión de SGLT-1 de modo que, por ejemplo, la glucosamina se desplaza del sitio de absorción en luminal alto glucosa concentraciones. La fuerza impulsora de SGLT-1 es un gradiente de sodio celular interno, electroquímico, que está mediado por el sodio (Na +) /potasio (K +) - ATPasa, ubicada en el basolateral (frente al sangre vasos) membrana celular, y se activa por el consumo de ATP (adenosina trifosfato, nucleótido universal que proporciona energía) cataliza (acelera) el transporte de iones de Na + desde la célula intestinal al torrente sanguíneo y de iones de K + a la célula intestinal. Además de la membrana de enterocitos apical, SGLT-1 también se encuentra en el túbulo proximal del riñón (parte principal de los túbulos renales), donde es responsable de la reabsorción de glucosa y glucosamina. En enterocitos (células del intestino delgado epitelio), se produce la resulfación enzimática (unión de grupos sulfato) de glucosamina a sulfato de glucosamina, aunque esto también puede ocurrir en hígado y otros órganos. El transporte de glucosamina y sulfato de glucosamina desde los enterocitos a través de la vía basolateral. membrana celular en el torrente sanguíneo (portal vena) se logra mediante el transportador de glucosa 2 (GLUT-2). Este sistema portador tiene una alta capacidad de transporte y baja afinidad por el sustrato, por lo que además de glucosa y derivados de glucosa, galactosa y también se transportan fructosa. GLUT-2 también se localiza en hígado y células beta pancreáticas (insulina-productoras de células del páncreas), donde asegura tanto la captación de carbohidratos en las células como la liberación al torrente sanguíneo. Según estudios farmacocinéticos, la absorción intestinal de glucosamina y sulfato de glucosamina suministrados por vía oral es rápida y casi completa (hasta 98%). La alta disponibilidad de sulfato de glucosamina se debe en parte a su pequeña molar masa o tamaño molecular en comparación con los glicosaminoglicanos: la molécula GS es aproximadamente 250 veces más pequeña que la sulfato de condroitina molécula. Se estima que la tasa de absorción de condroitín sulfato es solo del 0 al 8%.
Transporte y distribución en el cuerpo
Los estudios con glucosamina y sulfato de glucosamina radiomarcados administrados por vía oral mostraron que estas sustancias aparecen rápidamente en el sangre después de una rápida absorción y son absorbidos rápidamente por los tejidos y órganos. Los aminoazúcares se incorporan preferentemente en las estructuras articulares, especialmente en la matriz extracelular (fuera de la célula) (matriz extracelular, sustancia intercelular, ECM, ECM) de cartílago, ligamentos y Tendones. Allí, el sulfato de glucosamina es la forma predominante porque la glucosamina libre sufre una sulfatación enzimática (unión de grupos sulfato). En la articulación, el sulfato de glucosamina estimula la síntesis de componentes del cartílago y líquido sinovial (fluido articular). Además, GS conduce a una mayor absorción de azufre, elemento esencial para los tejidos articulares, donde se encarga de estabilizar la matriz extracelular de las estructuras articulares. Al promover los procesos anabólicos (acumulación) e inhibir los procesos catabólicos (degradación) en el cartílago articular, el sulfato de glucosamina regula la dinámica equilibrar de cartílago acumulándose y rompiéndose. Finalmente, GS es esencial para mantener la función articular y se usa como dieta. complementar o condroprotector (sustancias que protegen el cartílago e inhiben la degradación del cartílago con efectos antiinflamatorios) en enfermedades artríticas. En dosis de 700-1,500 mg por día, GS exhibe actividad modificadora de síntomas con buena tolerabilidad y contrarresta la progresión de osteoartritis. Por ejemplo, el tratamiento con 1,500 mg de GS administrado por vía oral redujo el estrechamiento de 0.31 mm del articulación de la rodilla espacio esperado en pacientes con gonartrosis (articulación de la rodilla osteoartritis) en un 70% en tres años. La captación de GS en el cartílago articular sigue un mecanismo activo a través de transportadores transmembrana, al igual que el transporte de sulfato de glucosamina al interior del hígado y riñón. La mayoría de los demás tejidos absorben el aminoazúcar por difusión pasiva. En sangre plasma, el tiempo de residencia de la glucosamina y el sulfato de glucosamina es muy corto, por un lado, debido a la rápida absorción en tejidos y órganos, y por otro lado, debido a la incorporación (absorción) al plasma. proteínas, como alfa y beta globulina. Según estudios farmacocinéticos, la glucosamina administrada por vía oral tiene un concentración 5 veces menor que la glucosamina administrada por vía parenteral (por vía intravenosa o intramuscular). Esto es debido a metabolismo de primer paso en el hígado, que solo sufre la glucosamina oral. Como parte del efecto de primer paso, una alta proporción de glucosamina se degrada a moléculas y finalmente a carbono dióxido, agua y urea, dejando solo una pequeña proporción de glucosamina inalterada y liberada en el torrente sanguíneo.
Excreción
El sulfato de glucosamina se excreta predominantemente a través de los riñones en la orina (~ 30%), principalmente en forma de glucosamina. Debido a la absorción intestinal casi completa, la excreción de GS en las heces (heces) es solo del 1% aproximadamente. En menor medida, GS eliminación también ocurre en el tracto respiratorio.
