Chondroitin

Terminologie

Chondroitinsulfat wurde ursprünglich isoliert, lange bevor die Chemiker seine Struktur kennen lernten. Daher änderte sich sein Name im Laufe der Zeit. Frühe Forscher identifizierten verschiedene Typen der Substanz mit Buchstaben.

"Chondroitinsulfat B" ist ein alter Name für Dermatansulfat, und es wird nicht mehr als eine Form von Chondroitinsulfat klassifiziert.

Chondroitin, ohne das "Sulfat", wurde zur Beschreibung eines Typs mit wenig oder keiner Sulfatierung verwendet. Diese Unterscheidung wird jedoch nicht von allen verwendet.

Der Name "Chondroitinsulfat" klingt wie ein Salz mit einem Sulfat-Gegenion. Dies ist nicht der Fall. Das Sulfat ist über eine kovalente Bindung an den Zucker gebunden. Da das Molekül bei physiologischem pH-Wert mehrere negative Ladungen aufweist, ist in Salzen von Chondroitinsulfat ein Kation vorhanden. Kommerzielle Zubereitungen von Chondroitinsulfat sind typischerweise das Natriumsalz. Barnhill et al. haben vorgeschlagen, alle derartigen Chondroitinsulfat-Präparate unabhängig von ihrem Sulfatierungsstatus als "Natriumchondroitin" zu bezeichnen.

Struktur

Chondroitinsulfatketten sind unverzweigte Polysaccharide variabler Länge, die zwei alternierende Monosaccharide enthalten: D-Glucuronsäure (GlcA) und N-Acetyl-D-Galactosamin (GalNAc). Einige GlcA-Reste werden zu L-Iduronsäure (IdoA) epimerisiert; das resultierende Disaccharid wird dann als Dermatansulfat bezeichnet.

Protein-Anhaftung

Chondroitinsulfatketten sind an Hydroxylgruppen an Serinresten bestimmter Proteine gebunden. Es ist nicht genau bekannt, wie Proteine für die Bindung von Glykosaminoglykanen ausgewählt werden. Auf glykosylierte Serine folgt oft ein Glycin und sie haben benachbarte Säurereste. Dies sagt jedoch nicht immer die Glykosylierung voraus.

Die Anheftung der GAG-Kette beginnt mit vier Monosacchariden in einem festen Muster: Xyl - Gal - Gal - GlcA. Jeder Zucker wird durch ein spezifisches Enzym gebunden, wodurch die GAG-Synthese auf mehreren Ebenen kontrolliert werden kann. Xylose beginnt mit der Bindung an Proteine im endoplasmatischen Retikulum, während der Rest der Zucker im Golgi-Apparat gebunden wird.

Sulfatierung

Jedes Monosaccharid kann unsulfatiert, einmal oder zweimal sulfatiert sein. Im häufigsten Fall sind die Hydroxylgruppen der 4- und 6-Position des N-Acetyl-galactosamins sulfatiert, wobei einige Ketten die 2-Position der Glucuronsäure haben. Die Sulfatierung wird durch spezifische Sulfotransferasen vermittelt. Die Sulfatierung in diesen verschiedenen Positionen verleiht den Chondroitin-GAG-Ketten spezifische biologische Aktivitäten.

Funktion

Die Funktionen von Chondroitin hängen weitgehend von den Eigenschaften des Gesamtproteoglykans ab, von dem es ein Teil ist. Diese Funktionen lassen sich grob in strukturelle und regulatorische Funktionen unterteilen. Einige Proteoglykane haben sowohl strukturelle als auch regulatorische Rollen (siehe Versican).

Strukturell

Chondroitinsulfat ist ein Hauptbestandteil der extrazellulären Matrix und wichtig für die Erhaltung der strukturellen Integrität des Gewebes. Diese Funktion ist typisch für die großen aggregierenden Proteoglykane: Aggrecan, Versican, Brevican und Neurocan, die gemeinsam als Lecticane bezeichnet werden.

Als Teil von Aggrecan ist Chondroitinsulfat ein Hauptbestandteil des Knorpels. Die dicht gepackten und hochgeladenen Sulfatgruppen des Chondroitinsulfats erzeugen eine elektrostatische Abstoßung, die einen Großteil des Widerstandes des Knorpels gegen Kompression bewirkt. Der Verlust von Chondroitinsulfat aus dem Knorpel ist eine Hauptursache für Osteoarthritis.

Regulatorische

Chondroitinsulfat interagiert aufgrund seiner negativen Ladungen leicht mit Proteinen in der extrazellulären Matrix. Diese Wechselwirkungen sind wichtig für die Regulierung vieler zellulärer Aktivitäten. Die Lecticane sind ein Hauptbestandteil der extrazellulären Hirnmatrix, in der die Chondroitin-Zuckerketten als Teil der perineuronalen Netze zur Stabilisierung normaler Hirnsynapsen funktionieren. Die Konzentrationen von Chondroitinsulfat-Proteoglykanen sind nach einer Verletzung des Zentralnervensystems stark erhöht, wo sie die Regeneration geschädigter Nervenenden verhindern. Obwohl diese Funktionen nicht so gut charakterisiert sind wie die des Heparansulfats, werden immer wieder neue Rollen für die Chondroitinsulfat-Proteoglykane entdeckt.

In der kortikalen Entwicklung wird Chondroitinsulfat von der Unterplatte exprimiert und wirkt als Stoppsignal für Neuronen, die aus der Ventrikelzone wandern. Neuronen, die hier stoppen, können dann für eine weitere Migration zu bestimmten Schichten in der Kortikalisplatte programmiert werden.

Medizinische Verwendung

Chondroitin ist in Nahrungsergänzungsmitteln enthalten, die als Alternativmedizin zur Behandlung von Osteoarthritis verwendet werden und auch als symptomatisches, langsam wirkendes Medikament für diese Krankheit (SYSADOA) in Europa und einigen anderen Ländern zugelassen und reguliert sind. Es wird üblicherweise zusammen mit Glucosamin verkauft. Chondroitin und Glucosamin werden auch in der Veterinärmedizin verwendet.