Chondroitín sulfát

Chondroitín sulfát bol pôvodne izolovaný oveľa skôr, ako chemici spoznali jeho štruktúru. Preto sa jeho názov časom zmenil. Prví výskumníci označovali rôzne typy tejto látky písmenami.

"Chondroitín sulfát B" je starý názov pre dermatán sulfát a už sa neklasifikuje ako forma chondroitín sulfátu.

Chondroitín, bez prídavného mena "sulfát", sa používa na označenie typu s malou alebo žiadnou sulfatáciou. Toto rozlišovanie však nepoužívajú všetci.

Názov "chondroitínsulfát" znie ako soľ so sulfátovým protipólom. Nie je to tak. Síran je pripojený k cukru kovalentnou väzbou. Keďže molekula má pri fyziologickom pH viacero záporných nábojov, v soliach chondroitínsulfátu je prítomný katión. Komerčné prípravky chondroitínsulfátu sú zvyčajne sodné soli. Barnhill a kol. navrhli, aby sa všetky takéto prípravky chondroitín sulfátu označovali ako "chondroitín sodný" bez ohľadu na ich sulfátový stav.

Reťazce chondroitínsulfátu sú nerozvetvené polysacharidy rôznej dĺžky obsahujúce dva striedajúce sa monosacharidy: D-glukurónová kyselina (GlcA) a N-acetyl-D-galaktozamín (GalNAc). Niektoré zvyšky GlcA sa epimerizujú na kyselinu L-idurónovú (IdoA); výsledný disacharid sa potom označuje ako dermatan sulfát.

Pripojenie bielkovín

Reťazce chondroitínsulfátu sú spojené s hydroxylovými skupinami na serínových zvyškoch niektorých proteínov. Presne nie je známe, ako sa proteíny vyberajú na pripojenie glykozaminoglykánov. Za glykozylovanými serínmi často nasleduje glycín a majú susedné kyslé zvyšky. To však nie vždy predurčuje glykozyláciu.

Pripojenie reťazca GAG sa začína štyrmi monosacharidmi v pevnom usporiadaní: Xyl - Gal - Gal - GlcA. Každý cukor je pripojený špecifickým enzýmom, čo umožňuje viacúrovňovú kontrolu syntézy GAG. Xylóza sa začína pripájať k proteínom v endoplazmatickom retikule, zatiaľ čo ostatné cukry sa pripájajú v Golgiho aparáte.

Sulfatácia

Každý monosacharid môže zostať nesulfátovaný, sulfátovaný raz alebo sulfátovaný dvakrát. V najbežnejšom prípade sú hydroxyly v polohách 4 a 6 N-acetyl-galaktozamínu sulfátované, pričom niektoré reťazce majú v polohe 2 kyselinu glukurónovú. Sulfatáciu sprostredkúvajú špecifické sulfotransferázy. Sulfatácia v týchto rôznych polohách dáva chondroitínovým reťazcom GAG špecifické biologické aktivity.

Funkcie chondroitínu závisia najmä od vlastností celkového proteoglykánu, ktorého je súčasťou. Tieto funkcie možno všeobecne rozdeliť na štrukturálne a regulačné úlohy. Niektoré proteoglykány majú štrukturálnu aj regulačnú úlohu (pozri versikán).

Štruktúra

Chondroitínsulfát je hlavnou zložkou extracelulárnej matrice a je dôležitý pri udržiavaní štrukturálnej integrity tkaniva. Táto funkcia je typická pre veľké agregujúce proteoglykány: agrekan, versikán, brevikán a neurokán, ktoré sa spoločne označujú ako lektikány.

Chondroitín sulfát je súčasťou agrekánu a je hlavnou zložkou chrupavky. Tesne usporiadané a vysoko nabité sulfátové skupiny chondroitínsulfátu vytvárajú elektrostatické odpudzovanie, ktoré zabezpečuje veľkú časť odolnosti chrupavky voči stlačeniu. Strata chondroitín sulfátu z chrupavky je hlavnou príčinou osteoartrózy.

Regulácia

Chondroitínsulfát vďaka svojmu zápornému náboju ľahko interaguje s proteínmi v extracelulárnej matrix. Tieto interakcie sú dôležité pre reguláciu mnohých bunkových aktivít. Lektany sú hlavnou súčasťou extracelulárnej matrix mozgu, kde chondroitínové cukrové reťazce fungujú na stabilizáciu normálnych mozgových synapsií ako súčasť perineurónových sietí. Hladiny chondroitínsulfátových proteoglykánov sú výrazne zvýšené po poranení centrálneho nervového systému, kde pôsobia ako prevencia regenerácie poškodených nervových zakončení. Hoci tieto funkcie nie sú tak dobre charakterizované ako funkcie heparan sulfátu, stále sa objavujú nové úlohy chondroitín sulfátových proteoglykánov.

Pri vývoji kôry je chondroitínsulfát exprimovaný Sub Plate a pôsobí ako stop signál pre neuróny migrujúce z ventrikulárnej zóny. Neuróny, ktoré sa tu zastavia, môžu byť naprogramované na ďalšiu migráciu do špecifických vrstiev v kortikálnej platničke.

Chondroitín sa nachádza v potravinových doplnkoch, ktoré sa používajú ako alternatívny liek na liečbu osteoartrózy, a v Európe a niektorých ďalších krajinách je schválený a regulovaný ako symptomaticky pomaly pôsobiaci liek na toto ochorenie (SYSADOA). Bežne sa predáva spolu s glukozamínom. Chondroitín a glukozamín sa používajú aj vo veterinárnej medicíne.