Хондроитин сульфат

1. Хондроитин сульфат
2. Физиологические свойства хондроитина

Хондроитин сульфат

Хондроитин сульфат входит в группу мукополисахаридов, то есть сахаридных соединений, родственных крахмалу. Хондроитин сульфат производится в виде белого порошка, по виду напоминающего соль. Существенная разница между мукополисахаридами и крахмалом заключается в том, что крахмал обладает относительно простой структурой. Крахмал не содержит азот и не обладает антигенными свойствами. Мукополисахариды имеют более сложную структуру, содержат в своих молекулах атом азота и часто обладают антигенными свойствами. Протеин и нуклеиновая кислота — это важные компоненты, которые содержат азот и обладают иммуногенными (антигенными) свойствами, однако, иммуногенность у мукополисахаридов никак не меньше. Другими словами, мукополисахариды, такие как хондроитин сульфат, подобно протеинам, необходимы для поддержания в нас жизни прямо сейчас! Мукополисахариды — это на самом деле старое название «протеогликанов», но оно до сих пор не вышло из употребления у многих ученых и исследователей. Если попытаться суммировать свойства хондроитин сульфата, то мы должны упомянуть, что все его физиологические и фармакологические свойства определены его химической структурой — это большая сложная молекула с сильным отрицательным зарядом. Помимо хондроитина в организме человека содержатся другие мукополисахариды, которые в свою очередь являются составной частью молекул протеина. Все это работает как единое целое.

О сахаридах

Хотя обычно сахар ассоциируется у нас со сладостями, на самом деле сахариды - это сложные углеродные соединения, имеющие гидроксильную группу и восстановленную группу в составе одной молекулы. Сахариды с самой простой структурой называются моносахаридами, а их самый известный представитель - это глюкоза, которая содержится в человеческом организме, а также большинстве животных и растений. Количество глюкозы, которое вырабатывается растениями, примерно равно миллиарду тонн в год! Когда два моносахарида соединены между собой, такое вещество называется дисахарид (биоза), соединение из трех моносахаридов - это трисахарид. Каждому человеку хорошо знаком представитель дисахаридов - сахароза или сахар, который мы широко используем в приготовлении пищи. Сахариды, которые состоят из 2-10 молекул моносахаридов принадлежат к олигосахариды, а от 11 и более — к полисахаридам.

Моносахариды

Виноградный сахар (глюкоза). Это самый распространённый сахарид на Земле. Его сладость составляет около 70% от сахарозы, а содержание в человеческой крови примерно равно 0.1%. Он содержится в большинстве фруктов, например грушах (4%) и персиках (4%).

Фруктоза содержится в большинстве фруктов, например в винограде, яблоках и грушах содержание фруктозы достигает 5-8%. Этот сахарид является самым сладким ( в 1.7 раз слаще обычной сахарозы). Содержание в человеческом организме примерно равно 0.5%.

Галактоза. Сладость этого сахарида примерно составляет 30% от сладости сахарозы. Галактоза в большом количестве содержится в нервных тканях головного мозга. В человеческом организме это вещество синтезируется из глюкозы и не существует в чистом виде в природе.

Олигосахариды

Сахароза — это общеизвестный столовый сахар, который используется в приготовлении пищи. По своему химическому составу это дисахарид, который до того момента, пока не будет ферментативно разложен до уровня моносахаридов, не может быть усвоен пищеварительной системой человека.

Лактоза. Этот дисахарид синтезируется в молочное железе и содержится только в молоке. Его сладость составляет 16% от сахарозы.

Мальтоза (солодовый сахар) является необходим ингредиентом во многих кулинарных изделиях. Мальтозу можно получить в процессе разложения крахмала при помощи солодового раствора. В природе обычно в чистом виде не встречается.

Фруктоолигосахарид (олигофруктоза). Это сахарид, состоящий из сахарозы и фруктозы и соединённый одной или более химическими связями. Это вещество содержится в лопухах и луке, и хотя оно не может быть усвоено пищеварительной системой человека, оно поглощается бифидум бактериями (Lactobacillus bifidus) внутри толстого кишечника человека и поэтому считается полезным.

Полисахариды.

Крахмал — это полисахарид, состоящий из многочисленных соединений глюкозы, который вырабатывается многими растениями и является главным источником энергии для человека.

Гликоген (животный крахмал). Это полисахарид накопительного типа, который содержится в организмах животных. Гликоген похож на амилопектин, но имеет больше ответвлений. Молекулы данного вещества большого размера (несколько миллионов г/моль) и оно содержится в печени и тканях суставов в больших количествах.

Целлюлоза — это наиболее часто встречающееся на нашей планете углеродное соединение. Ежегодный объем синтеза целлюлозы превышает триллион тонн. Так же как и крахмал, целлюлоза состоит из молекул глюкозы, но из-за другой химической структуры, она не может служить источником энергии для человеческого организма. Тем не менее, целлюлоза может служить в качестве пищи для многих животных (например овец, верблюдов), в пищеварительной системе которых содержатся микроорганизмы, которые вырабатывают ферменты необходимые для расщепления целлюлозы.

Хондроитин сульфат также является полисахаридом. Это типичный мукополисахарид, который впервые был выделен из хрящевой ткани в 1861 году. Спустя 90 лет после этого открытия, были определены три вида хондроитина: A, B и C (а также совсем недавно был открыт D), что стало возможным во многом благодаря ферментам (способным расщеплять хондроитин сульфат на дисахариды), обнаруженным профессором Сакура Судзуки из Нагойского Государственного Университета (Япония).

Хрящевая ткань животных (петушиный гребень, рыбный хрящ) стала основным источником для получения хондроитин сульфата. Япония является мировым литером в производстве хондроитин сульфата. В 1993г общемировой объем производства хондроитин сульфата составлял около 130 тонн и 100 тонн из этого объёма были произведены в Японии. Из этих 100 тонн, 90 были использованы для нужд медицины и пищевой промышленности, а остальные 10 - для производства косметики.

Слово "хондроитин" имеет греческое происхождение, и примерно означает "источник хрящевой ткани". Хрящевая ткань обладает уникальными свойствами, которые в основном определяются главным компонентом - хондроитин сульфатом. Из-за сложной структуры хондроитин сульфат невозможно синтезировать в искусственных условиях, поэтому использование хрящевой ткани животных — это единственный способ его получения. Как показали многочисленные исследования, хондроитин сульфат в большей степени по сравнению с другими мукополисахаридами, присутствует в человеческом организме: он есть не только в хрящевой, костной и других твердых тканях, но также имеется в тканях мозга и других внутренних органов. Также было установлено, что хондроитин сульфат «дирижирует» многими жизненно важными функциями внутренних органов. Существует четыре группы хондроитина: А, Б, С и Д. Среди них А и С отличаются только положением сульфатной группы, что объясняет, почему у них почти идентичные свойства а также область распространения. Для сравнения нужно отметить, что тибы Б и Д отличаются по их свойствам и области распространения.

1. Хондроитин сульфат А и С. Эти виды хондроитина составляют основу хрящевой ткани и, конечно же, содержатся в соединительных тканях позвоночных, а также примитивных животных - кольчатых червей, членистоногих, моллюсков и т.п. Обычно в организме хондроитин сульфат связан с другими мукополисахаридами и белками и обычно присутствует в форме так называемого протеогликана.
2. Хондроитин сульфат Б. Структура хондроитин сульфата Б во многом напоминает структуру хондроитина А, и, потому что это вещество впервые было найдено в кожной ткани, за ним также закрепилось название дерматансульфат. В этом мукополисахариде содержится очень редкий сахарид идоза, который представлен в виде идуроновой кислоты, что определяет уникальные свойства этого вида хондроитина. Помимо кожи, он содержится в легких, стенках клапанов сердца, пуповине и других тканях. В соединении с коллагеном это вещество формируют большие молекулы, которые предотвращают адгезию (слипание) клеток. Благодаря этому механизму происходит блокирование роста и разрастания раковых клеток.
3. Хондроитин сульфат типа Д был обнаружен в хрящевой ткани акул. По своей структуре сильно похож на хондроитин типа С, но содержит больше сульфатных групп, что объясняет его уникальные физиологические свойства.

Физиологические эффекты хондроитина

Известно, что мукополисахариды, в группу которых входит хондроитин сульфат, функционируют в большинстве их форм будучи связанными с протеинами. Это делает такие мукополисахариды как гиалуроновая кислота редким исключением. Пропорциональное соотношение полисахаридов к протеинам варьируется в зависимости от вида ткани. Как показано на рисунке, внутри протеогликана, содержащегося в хрящевой ткани, чрезвычайно длинные молекулы гиалуроновой кислоты составляют его основу, к которой прикреплены молекулы протеина, которые также имеют очень большой молекулярный вес (до 300000 г./моль). Хондроитин сульфат и кератинсульфат, также прикрепленные к этой основе, придают этой конструкции вид, напоминающий щетку. До сих пор не совсем понятно, почему протеогликаны имеют такую форму, но можно с уверенностью сказать, что любые патогенные бактерии, которые встречаются на пути таких молекул протеогрикана (связанных между собой протеинами и достигающие суммарного веса 50,000,000) будут обречены.

Хондроитин сульфат в роли «завхоза» нашего организма.

Между большинством клеток человеческого организма находится протеогликан (содержащий хондроитин сульфат), который всегда «занят» созданием запасов воды, неорганических ионов, витаминов, гормонов и т.д., и доставляющий их к акцепторной мембране (через которую происходит их поглощение) клеток когда это станет необходимо. Так же как и глиальные клетки (участвующие в формировании нашей нервной системы), протеогликаны, помимо роли "завхоза" выполняют также функцию и "таможенного надзора", т. е. инспектируют поступающие частицы веществ, и решают, пропустить их или нет.

Хондроитин сульфат и водоудерживающая способность

Без всякого сомнения, вода является самым важным компонентом для людей, а также других живых существ. Протеины, которые часто называют источником жизни, а также хондроитин сульфат могут выполнять свои биологические функции только когда есть вода, выступающая в роли проводника. Как минимум для нашей солнечной системы верным является утверждение «вода = есть жизнь». Как показано следующей таблице, содержание в организме воды в среднем составляет 60% для мужчин, 51% - для женщин, а у новорожденных эта цифра возрастает до 80%! Такая разница между мужским и женским организмами объясняется тем, что женщина по своей природе склонна иметь больше жировой ткани. Интересно отметить, что содержание воды в мышцах, которые выглядят очень твердыми, составляет примерно 75%, что не сильно отличается от крови (80%) или головного мозга - 68-84%.

 

Ткани и органы	Содержание воды (%)
Человеческий организм
Новорожденные	79
Взрослый мужчина	60
Взрослая женщина	51
Кровь	80
Мозг	68-84
Легкие	76
Мускулы	75
Кости	10

Водный баланс необходим для нашего здоровья. Как недостаток, так и излишек воды нежелательны. Наихудший сценарий - когда нарушается механизм снабжения клеток водой. Если питание клеток водой падает на 10% ниже нормы, то нарушаются процессы метаболического обмена. Если содержание воды падает на 20% (как при заболевании холерой), то наступает смерть. Для предотвращения дефицита воды, находящийся в головном мозге гипоталамус регулирует содержание воды во всем организме. Этот процесс возможен благодаря хондроитин сульфату содержащемуся в протеогликане, который в свою очередь присутствует во внутриклеточных веществах тканей и органов. К сожалению, хондроитин сульфат воду может только аккумулировать. Обратная функция (вывод воды) осуществляется благодаря альбумину, содержащемуся в крови. Внутри массивных молекул протеогликанов, сульфатные и карбоксильные группы ответственны за аккумуляцию воды: обладая отрицательным зарядом, они притягивают молекулы воды, но еще сильнее они притягивают ионы натрия (Na+), что в свою очередь притягивает еще больше молекул воды через феномен осмолярности. Способность хондроитина притягивать воду очень важна для поддержания здоровья кожи.