УСПЕХИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК, 2013, том 44, № 3, с. 77-84
УДК: 616.72-002.77 : 616-073.432.19
МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ХОНДРОИТИНСУЛЬФАТА В ОБЕСПЕЧЕНИИ НОРМАЛЬНОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ
© 2013 г. С. В. Белова
ФГБУ "Саратовский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии " РФ, Саратов
В представленном обзоре обсуждаются литературные сведения о метаболических особенностях хондроитинсульфата в обеспечении нормального функционирования соединительной ткани. Описаны собственные данные по исследованию реакции соединительнотканных структур коленных суставов кроликов с экспериментальным артритом на внутрисуставное введение хондроитинсульфата (препарат "мукосат").
Ключевые слова: метаболические особенности, хондроитинсульфат, соединительная ткань.
Хондроитинсульфат (ХС) относится к сульфа-тированным гликозаминогликанам, многофункциональным компонентам внеклеточной матрицы соединительной ткани [22], и характеризуется наличием сульфатных групп. По месту положения этих групп различают хондроитин-4-сульфат и хондроитин-6-сульфат.
Впервые хондроитин-4-сульфат, по номенклатуре 1еап1ог, или хондроитинсульфат А, по прежней номенклатуре, был выделен из хрящевой ткани. Он содержит гексуроновую кислоту, гексозамин, уксусную и серную кислоту. Хонд-роитин-6-сульфат (хондроитинсульфат С) был выделен из ткани пупочного канатика.
ХС состоит из сополимеров Д-глюкуроновой кислоты и К-ацетилгалактозамин (2-ацетами-до-2-дезокси-О-галактозы). Ж-ацетилгалакто-замин содержит О-сульфатную группу, местоположением которой различаются эти два ХС. В хондроитин-4-сульфате сульфатная группа присоединена к четвертому углеродному атому Ж-ацетилгалактозамина, в хондроитин-6-суль-фате - к шестому атому (см. рис. 1). Местоположение гексозамидных глюкоронидных связей в хондроитин-4-сульфате и хондроитин-6-сульфате одно и то же. Однако, несмотря на минимальные различия в структуре, эти ХС существенно отличаются по своим физико-химическим свойствам [6] (см. рис. 2).
Имеется различие этих ХС и по локализации. Хондроитин-4-сульфат в основном находится в
хряще [41], костной ткани, аорте и склере. Хонд-роитин-6-сульфат в большей степени присутствует в тканях сухожилий и кожи [6].
ХС - семейство внеклеточных матричных молекул с различными функциями в регулировании морфогенеза ткани [17]. ХС принимает участие в формировании костной и хрящевой ткани, поддерживает постоянство состава синовиальной жидкости.
В соединительной ткани ХС входят в состав гликозаминогликанов [39], в свою очередь из которых состоят протеогликаны. Поэтому их физиологические свойства определяются свойствами протеогликанов и наоборот. При этом определенные биологические функции ХС связаны с их химическим строением. Выраженный анионный характер позволяет этим биополимерам взаимодействовать с органическими и неорганическими катионами, что имеет существенное значение в минеральном обмене и отражается на фармакологическом эффекте многих биологически активных соединений. Из органических катионов, с которыми взаимодействуют ХС, могут быть белки. Такого рода взаимодействия имеют важное значение и в физиологических условиях.
Гликозаминогликаны играют важную роль в формировании и существовании целостности внеклеточного экстрацеллюлярного матрикса соединительной ткани. Для полноценного исследования биологических функций гликоза-миногликанов, имеется растущая потребность
соон
НОзв СН2ОН
"О— I Хондроитин--4-сульфат
Остаток Б-глюкуроновой кислоты
н гасосн31
Остаток М-ацетилгалактозамин--4-сульфат
Рис. 1. Строение хондроитин-4-сульфата.
НОзБОСНг
О— I Хондроитин--6-сульфат
Остаток Б-глюкуроновой кислоты
Н ШСОСН31
Остаток М-ацетилгалактозамин--4-сульфат
Рис. 2. Строение хондроитин-6-сульфата.
в чувствительных, быстрых и количественных методах, позволяющих оценить их значение при различных состояниях организма [24]. Зарубежными авторами предлагается новая аналитическая техника, способная дать оценку свойствам гликозаминогликанов, таких как гиалуронат, хондроитин/дерматансульфат и гепарансульфат. Эффективность указанных способов заключается в способности новых аналитических методов точно характеризовать гликозаминогликаны в различных типах клеток, включая глазную эпителиальную ткань (роговая оболочка, конъюнктива и лимб) [44]. В настоящее время используется электрофоретический метод определения содержания ХС, в частности в синовиальной жидкости у кроликов [31]. Таким образом, оптимизация методов исследования структуры гликозамино-гликанов дает возможность более тонкого понимания их функциональной роли в различных биологических процессах.
Изучение гликозаминогликанов, в частности, ХС, проводилось при заболевании центральной нервной системы [11, 17, 21, 26, 27, 50], при псориазе [46], при офтальмологической патологии, в частности при поражении роговицы глаз у кроликов [28], при онкологических состояниях [25, 26, 30, 45].
В настоящее время, биомаркеры опухолевого роста играют важную роль в качестве чув-
ствительных инструментов, контролирующих I развитие рака и его прогрессирование. Каждый
- биомаркер опухоли является специфичным и
- отражает состояние определенного опухолевого процесса, а также имеет различную прогнози-
, рующую способность. У больных с остеосарко-. мой изучение опухолевых маркеров проводилось
- с одновременным анализом клинического прояв-5 ления заболевания. Были исследованы образцы
крови от 28 пациентов с остеосаркомой и от 30
- практически здоровых людей. Вместе с определе-1 нием костной щелочной фосфатазы, сосудистого 1 эндотелиального фактора роста, гиалуроновой
- кислоты, дегидрогеназы лактата сыворотки крови 1 проводилось и определение уровня ХС. Данное 1 исследование показало значительное повышение
- уровня костной щелочной фосфатазы, дегидроге-
- назы лактата и ХС у пациентов с остеосаркомой в сравнении с практически здоровыми людьми, в то время как содержание гиалуроновой кислоты
, и уровень сосудистого эндотелиального фактора роста не имели существенного различия между
- этими двумя группами. Показатели костной щелочной фосфатазы и дегидрогеназы лактата по- ложительно коррелировали с объемом опухоли, а , высокий уровень ХС отражал изменение внеклеточного матричного компонента опухолей. Ре- зультаты настоящего исследования показали, что
- определение костной щелочной фосфатазы и ХС
у пациентов с остеосаркомой является надежным и чувствительным тестом в оценке состояния и объема опухоли [30], также имеются данные по изучению изменения ХС при карциноме легкого Льюиса [36].
Гликозаминогликаны, в частности ХС, играют важную роль в широком диапазоне биологических реакций, особенно при патологических процессах. Как известно, при диабете гликозамино-гликаны вовлечены в метаболические нарушения связанные с заболеванием. В экспериментальном исследовании у крыс с диабетом было установлено биологическое значение ХС в связывающих свойствах эритроцитов [43].
Исследования по характеру изменения ХС проводились в экспериментальных работах у мышей [9, 19], в том числе с остеоартритом [40], у крыс с острым и хроническим артритом [8] и остео-артритом с поврежденными межпозвонковыми дисками [20], собак с подагрой [18], кроликов с артритом [29, 35]. В другом эксперименте у кроликов с аналогичной патологией была проведена сравнительная оценка хондропротекторных свойств ХС и гиалуроновой кислоты. Животные с экспериментальной моделью остеоартрита были разделены на 4 группы (животные группы контроля, животные с инъекциями ХС, животные с инъекциями гиалуроновой кислоты, животные с инъекциями комплекса из этих препаратов) и находились под наблюдением в течение 5 недель. Результаты исследования при проведении гистологических и биохимических методов показали примерно одинаковый фармакологический эффект в опытных группах [13].
Физиологические свойства и функции ХС позволяют использовать его в качестве лекарственного средства при различных заболеваниях [15].
Сегодня достаточно активно ведется изучение фармакологических свойств ХС при онкологических состояниях, в частности, при меланоме и некоторых других типах опухоли. Результаты этих исследований могут быть положены в основу новых способов терапии онкологических заболеваний [38].
Также было обнаружено тормозящее действие ХС на рост раковых клеток при онкологической патологии мочевого пузыря [16].
В другом исследовании зарубежных авторов по изучению эффективности ХС при раке молочной железы было установлено его замедляющее и предотвращающее метастазирование первичной опухоли, что может открывать новые терапев-
тические стратегии в плане этой опухоли [39]. В отношении других видов опухолей таких как мезотелиома, саркома, опухолей нейроэкто-дермального происхождения, различных типов карцином, а так же опухолей кроветворной и лимфоидной ткани, ХС также проявляет положительный эффект, что определяет его как возможного кандидата для терапии многих типов опухолей [48].
Имеются исследования о положительном влиянии гликозаминогликанов в клинических условиях при урологической патологии, в частности применении гиалуроната и ХС у женщин с хронической инфекцией мочевой системы [14].
В 90-х годах прошлого столетия начали применяться препараты на основе сульфатированных гликозаминогликанов: ХС (препарат "структум") [4] и глюкозамина сульфат (препарат "дона") [3, 7], а также препараты "артра" и "терафлекс", в которых сочетались оба этих компонента [2, 5].
Особенно широко препараты подобного типа действия применяются при остеоартрите [12], хроническом заболевании, характеризующимся деструктивным изменением хряща и субхонд-ральной кости.
Имеются статьи обзорного характера, где приводятся данные, касающиеся механизма действия ХС при лечении больных с остеоартритом [23, 25, 34, 42, 49], осложненном псориазом [37], возможно осуществляемого за счет возбуждения синтеза протеогликанов и уменьшения катаболической деятельности хондроцитов, а также блокирующего синтез протеолитических ферментов и других фактов повреждающего действия. Кроме того показано его модулирующее метаболизм субхон-дральной кости
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.