Chondroitinsulfat

Terminologi

Chondroitinsulfat isolerades ursprungligen långt innan kemisterna lärde sig dess struktur. Namnet ändrades därför med tiden. Tidiga forskare identifierade olika typer av ämnet med bokstäver.

"Chondroitinsulfat B" är ett gammalt namn för dermatansulfat och klassificeras inte längre som en form av kondroitinsulfat.

Chondroitin, utan "sulfat", har använts för att beskriva en typ med liten eller ingen sulfatering. Denna distinktion används dock inte av alla.

Namnet "kondroitinsulfat" låter som ett salt med en sulfatmotjon. Så är inte fallet. Sulfatet är knutet till sockret med en kovalent bindning. Eftersom molekylen har flera negativa laddningar vid fysiologiskt pH finns en katjon i salter av kondroitinsulfat. Kommersiella preparat av kondroitinsulfat är vanligtvis natriumsalt. Barnhill et al. har föreslagit att alla sådana preparat av kondroitinsulfat skall kallas "natriumkondroitin" oavsett deras sulfatstatus.

Struktur

Chondroitinsulfatkedjor är oförgrenade polysackarider av varierande längd som innehåller två alternerande monosackarider: D-glukuronsyra (GlcA) och N-acetyl-D-galaktosamin (GalNAc). Vissa GlcA-rester epimeriseras till L-iduronsyra (IdoA). Den resulterande disackariden kallas då dermatansulfat.

Fastsättning av proteiner

Chondroitinsulfatkedjor är kopplade till hydroxylgrupper på serinrester i vissa proteiner. Man vet inte exakt hur proteiner väljs ut för att fästa glykosaminoglykaner. Glykosylerade seriner följs ofta av ett glycin och har angränsande sura rester. Men detta förutsäger inte alltid glykosylering.

GAG-kedjan börjar med fyra monosackarider i ett fast mönster: Xyl - Gal - Gal - Gal - GlcA. Varje sockerbit fästs av ett specifikt enzym, vilket gör det möjligt att kontrollera GAG-syntesen på flera olika nivåer. Xylos börjar fästas vid proteiner i det endoplasmatiska retikulumet, medan resten av sockerarterna fästs i Golgiapparaten.

Sulfatering

Varje monosackarid kan lämnas osulfaterad, sulfateras en gång eller sulfateras två gånger. I det vanligaste fallet sulfateras hydroxylerna i positionerna 4 och 6 i N-acetyl-galaktosaminet, och i vissa kedjor finns glukuronsyra i position 2. Sulfateringen medieras av specifika sulfotransferaser. Sulfatering i dessa olika positioner ger specifika biologiska aktiviteter åt kondroitin-GAG-kedjorna.

Funktion

Chondroitins funktioner beror till stor del på egenskaperna hos den övergripande proteoglykanen som det ingår i. Dessa funktioner kan i stort sett delas in i strukturella och reglerande roller. Vissa proteoglykaner har både strukturella och reglerande funktioner (se versican).

Strukturell

Kondroitinsulfat är en viktig komponent i extracellulär matris och är viktigt för att upprätthålla vävnaders strukturella integritet. Denna funktion är typisk för de stora aggregerande proteoglykanerna aggrekan, versican, brevican och neurocan, som tillsammans kallas lecticans.

Som en del av aggrekan är kondroitinsulfat en viktig komponent i brosk. De tätt packade och högt laddade sulfatgrupperna i kondroitinsulfat ger upphov till elektrostatisk repulsion som ger brosket en stor del av dess motståndskraft mot kompression. Förlust av kondroitinsulfat från brosket är en viktig orsak till artros.

Reglering

Chondroitinsulfat interagerar lätt med proteiner i den extracellulära matrisen på grund av sina negativa laddningar. Dessa interaktioner är viktiga för att reglera många cellulära aktiviteter. Lektikanerna är en viktig del av hjärnans extracellulära matris, där kondroitinsockerkedjorna fungerar för att stabilisera normala synapser i hjärnan som en del av perineuronala nät. Nivåerna av kondroitinsulfatproteoglykaner ökar kraftigt efter skador på det centrala nervsystemet där de verkar för att förhindra regenerering av skadade nervändar. Även om dessa funktioner inte är lika väl beskrivna som heparansulfatets, fortsätter man att upptäcka nya roller för kondroitinsulfatproteoglykanerna.

Vid kortikal utveckling uttrycks kondroitinsulfat av subplattan och fungerar som en stoppsignal för neuroner som migrerar från ventrikelzonen. Neuroner som stannar här kan sedan programmeras för ytterligare migration till specifika lager i kortikalplattan.

Medicinsk användning

Chondroitin ingår i kosttillskott som används som alternativ medicin för behandling av artros och är också godkänt och reglerat som ett symtomatiskt långsamt verkande läkemedel för denna sjukdom (SYSADOA) i Europa och vissa andra länder. Det säljs vanligen tillsammans med glukosamin. Chondroitin och glukosamin används också inom veterinärmedicinen.