Θειική χονδροϊτίνη

Ορολογία

Η θειική χονδροϊτίνη απομονώθηκε αρχικά πολύ πριν οι χημικοί μάθουν τη δομή της. Έτσι, το όνομά της άλλαξε με την πάροδο του χρόνου. Οι πρώτοι ερευνητές αναγνώριζαν διαφορετικούς τύπους της ουσίας με γράμματα.

Η "θειική χονδροϊτίνη Β" είναι μια παλιά ονομασία της θειικής δερματάνης και δεν ταξινομείται πλέον ως μορφή θειικής χονδροϊτίνης.

Η χονδροϊτίνη, χωρίς το "θειικό", έχει χρησιμοποιηθεί για να περιγράψει έναν τύπο με λίγη ή καθόλου θείωση. Ωστόσο, η διάκριση αυτή δεν χρησιμοποιείται από όλους.

Η ονομασία "θειική χονδροϊτίνη" ακούγεται σαν ένα άλας με αντίθετο ανιόν θειικό άλας. Αυτό δεν ισχύει. Το θειικό άλας συνδέεται με το σάκχαρο με ομοιοπολικό δεσμό. Δεδομένου ότι το μόριο έχει πολλαπλά αρνητικά φορτία σε φυσιολογικό pH, στα άλατα της θειικής χονδροϊτίνης υπάρχει ένα κατιόν. Τα εμπορικά παρασκευάσματα της θειικής χονδροϊτίνης είναι συνήθως το άλας νατρίου. Οι Barnhill et al. πρότειναν όλα αυτά τα παρασκευάσματα θειικής χονδροϊτίνης να αναφέρονται ως "χονδροϊτίνη νατρίου" ανεξάρτητα από την κατάσταση θείωσής τους.

Δομή

Οι αλυσίδες θειικής χονδροϊτίνης είναι μη διακλαδισμένοι πολυσακχαρίτες ποικίλου μήκους που περιέχουν δύο εναλλασσόμενους μονοσακχαρίτες: D-γλυκουρονικό οξύ (GlcA) και N-ακετυλο-D-γαλακτοζαμίνη (GalNAc). Ορισμένα κατάλοιπα GlcA επιμερίζονται σε L-ιδουρονικό οξύ (IdoA)- ο δισακχαρίτης που προκύπτει αναφέρεται στη συνέχεια ως θειική δερματάνη.

Προσκόλληση πρωτεϊνών

Οι αλυσίδες θειικής χονδροϊτίνης συνδέονται με ομάδες υδροξυλίου σε υπολείμματα σερίνης ορισμένων πρωτεϊνών. Δεν είναι κατανοητό πώς ακριβώς επιλέγονται οι πρωτεΐνες για την προσκόλληση των γλυκοζαμινογλυκανών. Οι γλυκοζυλιωμένες σερίνες συχνά ακολουθούνται από μια γλυκίνη και έχουν γειτονικά όξινα κατάλοιπα. Αυτό όμως δεν προβλέπει πάντα τη γλυκοζυλίωση.

Η προσκόλληση της αλυσίδας GAG αρχίζει με τέσσερις μονοσακχαρίτες σε σταθερό μοτίβο: Xyl - Gal - Gal - Gal - GlcA. Κάθε σάκχαρο συνδέεται από ένα συγκεκριμένο ένζυμο, επιτρέποντας πολλαπλά επίπεδα ελέγχου της σύνθεσης των GAG. Η ξυλόζη αρχίζει να συνδέεται με τις πρωτεΐνες στο ενδοπλασματικό δίκτυο, ενώ τα υπόλοιπα σάκχαρα συνδέονται στη συσκευή Golgi.

Σουλφάτωση

Κάθε μονοσακχαρίτης μπορεί να παραμείνει αθειωμένος, να θειωθεί μία φορά ή να θειωθεί δύο φορές. Στην πιο συνηθισμένη περίπτωση, τα υδροξύλια των θέσεων 4 και 6 της Ν-ακετυλο-γαλακτοζαμίνης είναι θειωμένα, ενώ ορισμένες αλυσίδες έχουν στη θέση 2 γλυκουρονικό οξύ. Η θείωση διαμεσολαβείται από ειδικές σουλφοτρανσφεράσες. Η θείωση σε αυτές τις διαφορετικές θέσεις προσδίδει συγκεκριμένες βιολογικές δραστηριότητες στις αλυσίδες GAG χονδροϊτίνης.

Λειτουργία

Οι λειτουργίες της χονδροϊτίνης εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τις ιδιότητες της συνολικής πρωτεογλυκάνης της οποίας αποτελεί μέρος. Οι λειτουργίες αυτές μπορούν να χωριστούν σε γενικές γραμμές σε δομικούς και ρυθμιστικούς ρόλους. Ορισμένες πρωτεογλυκάνες έχουν τόσο δομικό όσο και ρυθμιστικό ρόλο (βλ. βερσικάνη).

Δομική

Η θειική χονδροϊτίνη είναι ένα σημαντικό συστατικό της εξωκυτταρικής μήτρας και είναι σημαντική για τη διατήρηση της δομικής ακεραιότητας των ιστών. Αυτή η λειτουργία είναι χαρακτηριστική για τις μεγάλες συσσωρευτικές πρωτεογλυκάνες: aggrecan, versican, brevican και neurocan, που συλλογικά ονομάζονται λεκτάνες.

Ως μέρος της αγκρεκάνης, η θειική χονδροϊτίνη αποτελεί κύριο συστατικό του χόνδρου. Οι σφιχτά πακεταρισμένες και υψηλά φορτισμένες θειικές ομάδες της θειικής χονδροϊτίνης δημιουργούν ηλεκτροστατική απώθηση που παρέχει μεγάλο μέρος της αντίστασης του χόνδρου στη συμπίεση. Η απώλεια της θειικής χονδροϊτίνης από το χόνδρο αποτελεί σημαντική αιτία της οστεοαρθρίτιδας.

Ρυθμιστικό

Η θειική χονδροϊτίνη αλληλεπιδρά εύκολα με τις πρωτεΐνες της εξωκυτταρικής μήτρας λόγω των αρνητικών φορτίων της. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις είναι σημαντικές για τη ρύθμιση πολλών κυτταρικών δραστηριοτήτων. Οι λεκτάνες αποτελούν σημαντικό μέρος της εξωκυτταρικής μήτρας του εγκεφάλου, όπου οι αλυσίδες σακχάρων χονδροϊτίνης λειτουργούν για τη σταθεροποίηση των φυσιολογικών εγκεφαλικών συνάψεων ως μέρος των περινευρωνικών δικτύων. Τα επίπεδα των θειικών πρωτεογλυκανών χονδροϊτίνης αυξάνονται κατά πολύ μετά από τραυματισμό του κεντρικού νευρικού συστήματος, όπου δρουν αποτρεπτικά στην αναγέννηση των κατεστραμμένων νευρικών απολήξεων. Αν και οι λειτουργίες αυτές δεν είναι τόσο καλά χαρακτηρισμένες όσο αυτές της θειικής ηπαράνης, νέοι ρόλοι συνεχίζουν να ανακαλύπτονται για τις πρωτεογλυκάνες της θειικής χονδροϊτίνης.

Κατά την ανάπτυξη του φλοιού, η θειική χονδροϊτίνη εκφράζεται από την υποπλάκα και δρα ως σήμα στάσης για τους νευρώνες που μεταναστεύουν από την κοιλιακή ζώνη. Οι νευρώνες που σταματούν εδώ μπορούν στη συνέχεια να προγραμματιστούν για περαιτέρω μετανάστευση σε συγκεκριμένα στρώματα της φλοιώδους πλάκας.

Ιατρική χρήση

Η χονδροϊτίνη περιέχεται σε συμπληρώματα διατροφής που χρησιμοποιούνται ως εναλλακτικό φάρμακο για τη θεραπεία της οστεοαρθρίτιδας και επίσης έχει εγκριθεί και ρυθμίζεται ως συμπτωματικό φάρμακο βραδείας δράσης για την ασθένεια αυτή (SYSADOA) στην Ευρώπη και σε ορισμένες άλλες χώρες. Συνήθως πωλείται μαζί με τη γλυκοζαμίνη. Η χονδροϊτίνη και η γλυκοζαμίνη χρησιμοποιούνται επίσης στην κτηνιατρική.