Glükózamin és kondroitin-szulfát kiegészítés a korong tüneti degenerációjának kezelésére: Biokémiai indoklás és esettanulmány

Wim J van Blitterswijk

1 Sejtbiokémiai Osztály, Holland Rák Intézet (Antoni van Leeuwenhoek Kórház), Plesmanlaan 121, 1066CX Amszterdam, Hollandia

Jos CM van de Nes

2 Neurológiai Osztály, Zeeuws-Vlaanderen Kórház, Terneuzen, Hollandia

Paul IJM Wuisman

3 Ortopédiai Sebészeti Osztály, "Vrije Universiteit" Orvosi Központ, Amszterdam, Hollandia

Absztrakt

Háttér

A glükózamin- és kondroitin-szulfát-készítményeket széles körben használják étrend-kiegészítőként az osteoarthritis ellen, de a kritikusok szkeptikusak hatékonyságukkal kapcsolatban, mivel nincsenek meggyőző klinikai kísérletek és ésszerű tudományos indoklás ezeknek a táplálék-gyógyszereknek az alkalmazására. A legtöbb vizsgálat a térd osteoarthritisével történt, míg a gerinclemez degenerációjáról gyakorlatilag nincsenek dokumentációk. Ennek a cikknek az a célja, hogy rávilágítson ezen élelmiszer-adalékanyagok potenciáljára a porc degenerációja ellen, és különösen a gerincvelő tüneti tüneteinek degenerációja ellen, amint ezt egy esettanulmány bemutatja. Az intervertebrális lemez víztartalma megbízható mérője degenerációs/regenerációs állapotának, és objektív módon meghatározható mágneses rezonancia képalkotás (MRI) jelekkel.

Eset bemutatása

A glükózamin és a kondroitin-szulfát szájon át történő bevitele két évig a lemez helyreállításához (az MRI-jel felderüléséhez) társul tüneti gerinckorong-degeneráció esetén. Biokémiai magyarázatot adunk ezen tápanyagok lehetséges hatékonyságára. Biológiailag hozzáférhetőek a porc kondrociták számára, stimulálhatják a bioszintézist és gátolhatják extracelluláris mátrixuk proteoglikánjainak lebontását.

Következtetés

Az eset azt sugallja, hogy a hosszú távú glükózamin és kondroitin-szulfát bevitel ellensúlyozhatja a gerinclemez tüneti tüneteit, különösen korai stádiumban. A határozott bizonyítás azonban jól lefolytatott klinikai vizsgálatokat igényel ezekkel az étrend-kiegészítőkkel, amelyek során a lemezek de-/regenerálódását az MRI objektíven meghatározhatja. Számos biokémiai ok (amelyet mechanikusan tovább kell megoldani) magyarázza, hogy ezeknek a szereknek miért lehetnek porcszerkezet- és tünetmódosító hatásuk, ami arra utal, hogy általában terápiás hatékonyságúak az osteoarthritis ellen.

Háttér

A porckorongporc degenerációja által okozott derékfájás negatívan befolyásolja az életminőséget, és óriási pénzügyi terhet ró. A csigolyaközi porckorong két különálló régióból áll: a szervezett kollagénszálak koncentrikus lamelláinak külső sorozatából, amelyeket együttesen úgy hívnak, hogy annulus fibrosus, és a belső nucleus pulposus-ból véletlenszerűbb kollagén-szerveződés és rengeteg aggregáló proteoglikán található. Széles körben beszámoltak az annulus fibrosus és a nucleus pulposus makroszkopikus, szövettani és biokémiai összetételének és szerkezetének degenerációjáról és az életkorral összefüggő változásokról [1-7]. Egészen a közelmúltig a gerinc degeneratív rendellenességeinek beavatkozásai a korong eltávolítására összpontosítottak, nem pedig annak helyreállítására, ami az előnyben részesített orvosi intézkedés lenne. A porckorong-degeneráció korai szakaszában, amikor a degeneráció többnyire a magra korlátozódik, vonzó megközelítés lehet a nucleus pulposus normális működésének helyreállítása vagy a degeneratív folyamat lelassulása (mátrixbontás) bizonyos jól racionalizált táplálékanyagok biztosításával.

Ebben a tekintetben nemrégiben nagy figyelmet kapott a természetes glükózamin és kondroitin-szulfát (CS) használata élelmiszer-adalékanyagként az ízületi porc degenerációja ellen más helyeken [8-16]. A legnagyobb hangsúlyt a glükózamin és a CS jelentett jótékony hatására helyezték a térd osteoarthritisére, és az általános következtetés az volt, hogy az eredmények ígéretesek voltak, de a bizonyítékok nem voltak elégségesek. Nagy gondot okozott az elsődleges tanulmányok rossz minősége, amelyek közül néhányat a cég szponzorálása torzított [8]. Egy másik gyenge pont ezeknek az étrend-kiegészítőknek a változó/megkérdőjelezhető minősége volt. Ezen aggodalmak ellenére lenyűgözheti az a nagyszámú dokumentum (több mint száz; itt csak néhányat idéznek), amelyek szinte kivétel nélkül beszámoltak ezeknek a kiegészítőknek az osteoarthritisben szenvedő betegek, lovak és kicsi állatok jótékony hatásáról. A glükózamin, valamint a CS önmagában vagy kombinációban hatásosnak tűnt a térd (messze a legtöbb tanulmány [9-11]), az ujjízületek [17,18] és a csípő [17] osteoarthritisével szemben, és ezáltal előnyös lehet az összes ízület porcára gyakorolt hatás, beleértve az intervertebrális lemezt is. Figyelemre méltó, hogy az irodalomban hiányzik a glükózamin és a CS jelentett hatásainak világos biokémiai indoka.

Itt beszámolunk egy tüneti gerinclemez-degeneráció esetéről, amelyben a glükózamin és a CS rendszeres dózisú szájon át történő bevitele két évig elősegíthette a részben degenerált intervertebrális porc porcregenerálódását. Ezenkívül megvitatjuk a porc degenerációjának biokémiáját és az ezen kiegészítők általi lehetséges regenerálódást. A mátrix helyreállítása a lebomlás korai szakaszában megvalósítható [19], és magában foglalja a glikozaminoglikán szerkezet és a kapcsolódó víztartalom helyreállítását (erről az alábbiakban lesz szó). Ezt legkönnyebben mágneses rezonancia képalkotással, különösen T2-súlyozott MRI-vel követhetjük nyomon [20]. A szekvenciális MRI-képalkotó vizsgálatokat a közelmúltban szintén sikeresen alkalmazták az ágyéki porckorong-degeneráció longitudinális vizsgálatában [21], valamint a törött és herniált intervertebrális lemezek gyógyulásának nyomon követésére [22,23]. Ez az esettanulmány először mutatja be az ágyéki gerinc MRI-adatait a glükózamin és a CS kiegészítésének szájon át történő bevétele után.

Eset bemutatása

Egy 56 éves férfi 1999 szeptemberében gyakori/visszatérő derékfájással és ischialgikus panaszokkal jelentkezett, amelyek több mint 15 éve fennálltak. Az ágyéki mobilitást napi mérsékelt fizikai gyakorlatok és szabadidős sport (tenisz) tartotta fenn. Folytatta ezeket a tevékenységeket, amikor két éven át önként jelentkezett egy napi glükózamin- és CS-alapú étrend-kiegészítő, a Cosamin® DS (Nutramax Laboratories, Inc., Edgewood, MD) kapszulák bevételére. Minden kapszula tartalmazott 500 mg glükózamint. HCl (FCHG49 ®) és 400 mg 95% kis molekulatömegű (16 kDa) nátrium-kondroitin-szulfátot (TRH122 ®; marha-légcsőből tisztítva) és 66 mg mangán-aszkorbátot (a glikozil-transzferázok nélkülözhetetlen kofaktora proteoglikán bioszintézis). A beteg az első 9 hónapban 3 kapszulát (reggel 2, este egyet) vett be; és 2 kapszula (reggel) a 2 éves periódus hátralévő részében.

Klinikai megállapítás

A páciens úgy érezte, hogy a fájdalom és a mozgás tartománya fokozatosan javul, kevesebb fájdalommal, körülbelül 6 hónappal az első kiegészítés bevétele után. A 2 éves periódus végén a háta erősebbnek és rugalmasabbnak érezte magát, és fájdalom nélkül képes volt elviselni a nagyobb munkaterheléseket. Ezen javuláson kívül a beteg általános fizikai állapota ebben az időszakban változatlan maradt. Megjegyzendő, hogy a beteg nem tapasztalt semmilyen káros hatást ezeknek a táplálékgyógyszereknek.

Mágneses rezonancia képalkotás megállapítása

Az MR-képalkotást 1,5 T Somatom géppel (Siemens, Erlangen, Németország) a deréktáji gerincen kezdtük el, majd egy és két éves pótlólagos bevitel után. A korong víztartalmának lehetséges napi változásának kizárása érdekében MRI-t készítettünk a nap ugyanabban az időben (reggel). A képalkotó paraméterek a következők voltak: T2-súlyozott szekvencia (turbó spin-visszhang), gerinc tömb tekercs, ismétlési idő 4000 ms, visszhang idő 90 ms, szelet vastagság 4 mm, szeletek közötti elválasztás 0,4 mm, síkbeli mátrix 512 × 512 pixel, síkbeli pixelméret 0,8 mm × 0,8 mm.

A kétéves időszak alatt a korong porcának szerkezeti minőségének javulása (a megnövekedett víztartalommal társulva) jól látható volt a T2-súlyozott MRI jel élénkítésével, amint az az 1. ábrán látható. 1. Az L3-4 lemez kezdeti kitüremkedést mutatott, amely időben csökkent, míg az MRI jel időben normalizálódott. A két év alatt az L3-4 korongmagasság kissé helyreállt (5–10%). Az L4-5 korong a degeneráció előrehaladott állapotának jeleit mutatta, és a lemez 2 év alatt nem javult, de nem is romlott (morfológiailag változatlan véglemezek).

A porckorong porregenerációja a kiegészítő táplálék bevitelének 2 éve alatt. A deréktáji gerinc T2-súlyozott MR képei, 1999 szeptemberében (a kiegészítés bevitelének kezdete), 2000-ben és 2001-ben készültek. Vegye figyelembe az L3-4 lemez (vastag nyilak) MRI-jelének növekedését és a ezt a lemezt. Vegye figyelembe, hogy a teljesen elfajult L4-5 lemez változatlan marad. A felső és az alsó panelek egymást követő 4 mm-es síkok két egymást követő képét ábrázolják.

Az MRI megállapításának megvitatása

Ez az esettanulmány bemutatja az MRI értékét az ágyéki gerinc lemezminőségének javulásának figyelemmel kísérésére. Két éven át tartó szájon át történő glükózamin és CS bevétele után fokozott vízvisszatartás (és kevésbé kidudorodás/kitüremkedés) volt tapasztalható a részben elfajult L3-4 korongban, de a majdnem teljesen degenerált L4-5 korongban nem, ahol valószínűleg alig vagy egyáltalán nem funkcionális kondrociták maradnak. Ezek a megállapítások egyetértenek egy klinikai vizsgálattal, ahol a térdízület osteoarthritisének radiográfiásan enyhe formái jelentős javulást mutattak a kiegészítők bevitelével, míg a súlyos osteoarthritis nem [24]. Hasonlóképpen, az (explant) szövetkultúrában az interleukin-1 által kiváltott mátrix lebomlása után a porc helyreállításának képessége fordítottan összefügg a lebomlás súlyosságával [19].

Természetesen egyetlen bejelentett eset nem bizonyítja, hogy a táplálék-gyógyszerek okozták a korong figyelemre méltó javulását. A gyógyulás néha spontán és/vagy az általános fizikai állapot improvizációjával történik (bár ez utóbbi a jelen esetben nem igaz). Normalizáló MRI-jeleket írtak le például spontán meggyógyult herniált lemezek esetében is [23]. Mégsem valószínű, hogy a lemez helyreállítása az 1. ábrán 1. ábrán látható mértékben spontán történt volna csaknem 60 éves korban, és véletlenül egyidejűleg a kiegészítők bevitelével. Általában a degeneratív porckorong-változásokról (az MRI is) kimutatták, hogy életkorfüggőek és progresszívek, sőt, szinte minden normális (tünetmentes) 50 évnél idősebb egyénnél is jelen lehetnek [7,25].

Az, hogy a glükózamin és a CS jótékony hatással lehet a degeneráló korongokra, összhangban van azzal a sok közléssel, amelyek általában ilyen pozitív hatásokra utalnak a porc degenerációjára (osteoarthritis) [8-16]. További támogatás a legújabb biokémiai adatok áttekintéséből származik, amelyet az alábbiakban tárgyalunk.

Az intervertebrális lemez degenerációjának biokémiai és fiziológiai háttere

A kondroitin-szulfát (CS) egy ismétlődő diszacharid egység a GAG polimerben. Ebben a diszacharidban az egyik cukor az N-acetil-galaktozamin, amelynek szulfátcsoportjai vannak a hexózgyűrű 4. és/vagy 6. helyzetében. Az érlelés és az öregedés elmozdulást okoz a 4-ről a 6-ra és a 4,6-diszulfatálódásra a GAG terminális maradékainál, ami a degenerált porcban jelentősen csökken [36]. Nyilvánvaló, hogy a degenerálódó korongokban lévő hipermetabolikus kondrociták elégtelenek ahhoz, hogy megfelelő szulfáttal rendelkező funkcionális, teljes méretű proteoglikánokat készítsenek a megfelelő vízvisszatartás érdekében.

A csigolyaközi porckorong avaszkuláris. A kondrociták táplálkozása és stimulálása csak a diffúziótól függ, két út útján: a gyűrű alakú út, amelyen keresztül a lemez közvetlenül a környező érfonatból kap tápanyagokat, és a csigolya útvonala a csigolyatestek véglapjain keresztül, amelyeket kapilláris ágy lát el [ 37,38]. A két út relatív jelentősége a lemez anyagcseréjében továbbra sem meghatározott. A tápanyagok diffúzióját feltehetően mérsékelt intermittáló hidrosztatikus nyomás, pl. a testmozgás során. Az intervertebrális ízületek túlzott vagy tartós terhelése azonban sérüléseket okozhat, amelyek befolyásolják a lemez integritását. A porckorong-degeneráció a csigolya véglemez körül kezdődik [3-5], gyakran az érrendszer károsodása után, amely a csigolya útján megszakítja a táplálkozást [38]. Az öregedéssel és/vagy genetikai tényezőkkel együtt ez elősegíti a proteoglikán lebomlását és a lemez egyéb fenotípusos változásait [33,39]. A molekuláris forgalom ezen egyensúlyhiányának végeredménye a mag és az annulus fibrosus mátrixfelszívódása és dehidrációja, ami a korong magasságának csökkenését és a degenerációs folyamat további előrehaladását eredményezi, és olyan klinikai tünetekhez vezet, mint például az alsó hátfájás.

A glükózamin és a kondroitin-szulfát stimulálhatja a bioszintézist és gátolhatja a proteoglikánok lebomlását degenerált porcban

Farmakokinetikai vizsgálatokat végeztek állatokon és emberen. A CS esetében a biohasznosulás 5–15% között mozgott [44–46]. A CS-t viszonylag kis molekulatömeggel (14–17 kDa) adják be, ami fontos a gyomor-bél felszívódásához [44,46], és tovább depolimerizálódik, de nem teljesen lebomlik [44,47,48]. A plazma CS csúcsszintjét 2 és 5 óra között érték el egy adag orális beadása után, és többszörös adagolás esetén szignifikáns felhalmozódást találtak [45]. A glükózamin jobban felszívódott, állítólag körülbelül 90%, ami 12–44% abszolút biohasznosulást eredményezett [45,49]. Részben és tartósan beépült az ízületi porcba [10,49].

In vitro vizsgálatok megerősítették, hogy az exogén (radioaktívan jelölt) glükózamint és a CS-t egyaránt felveszik a kondrociták, és valóban felhasználják extracelluláris mátrixuk felépítéséhez [47,50,51]. Elegendő glükózamin beadása fokozhatja a GAG szintézisét a degenerált kondrocitákban, ha az endogén glükózamin korlátozó tényező [43] és/vagy ha a glikoziltranszferázok szabályozása alacsony, pl. interleukin-1β segítségével [52]. Emellett feltételezhető, hogy az exogén CS, a már szulfátcsoportokkal együtt, hozzájárulhat a degenerált GAG károsodott szulfatálásának helyreállításához, feltéve, hogy N-acetil-galaktozamin-szulfát egységei felszabadulnak a sejtben, és ezután a a Golgiban található glikozil-transzferázok. Ez utóbbi nem valószínű, mivel ezek az enzimek többféle hexózegységet is használhatnak [41]. Ez a spekulatív ötlet azonban kísérleti tesztet igényel.

A glükózamin és a CS is kondroprotektív lehet a mátrix lebontásának gátlásán keresztül. A glükózamin gátolja az interleukin-1β által kiváltott proteoglikán katabolizmust az agronekanáz hasítási enzim [28] gátlásával, valamint gyulladásos mediátorok (prosztaglandin E2, nitrogén-oxid) [52-55] és metalloproteinázok [52-54] gátlásával és a szabályozás csökkentésével. glükuronozil-transzferáz [52]. A CS gyulladáscsökkentő, és gátolhatja a leukociták és kondrociták által kiválasztott számos (porcot roncsoló) proteázt és citokint [10]. A CS gátolta az ízületi porcból származó bradikinin vagy kimopapain által kiváltott proteoglikán kimerülését (utánozva a természetes degenerációt) [56,57].

Kombinálva a glükózamin és a CS egy állat osteoarthritis modelljében hatékonyabb volt, mint önmagában a vegyületek [58]. Állatokkal [59,60] és emberrel [24,61] végzett klinikai vizsgálatok azt is jelezték, hogy a kombinált terápia hatékony, és jelentős csökkenést tesz lehetővé az NSAID-k használatában osteoarthritisben szenvedő betegeknél.

Ebből az alapvető áttekintésből arra lehet következtetni, hogy az orális glükózamin és a CS áthaladhat a gyomor-bél traktuson, és valóban eljuthat az ízületi porcokhoz, valószínűleg az intervertebrális lemezekhez is, ahol legalább kondroprotektív és - valószínűleg - regeneráló hatású lehet. Ugyanakkor méltányos azt mondani, hogy a biokémiai részletek még mindig messze vannak a megértéstől, és további vizsgálatra szorulnak.

Következtetések

Számos tanulmány ezeken a porc degenerációval kapcsolatos táplálékokkal kapcsolatban nyilvánvaló következtetésre jutott, hogy több randomizált kettős-vak, placebo-kontrollos vizsgálat elvégzésére van szükség [9-11,14-18]. Emellett fontosnak tartjuk további bizonyítékok előállítását is, amilyeneket itt bemutatunk, amelyek közvetlenül kapcsolódnak a porc strukturális javulásához ezen táplálékgyógyászati készítmények által, mind állatmodellekben, mind emberben. A szulfatált proteoglikán mátrix helyreállítása nagyobb vízvisszatartást eredményez, ezért a porc víztartalmának mérése vitathatatlan minőségi intézkedés. Az erre a célra alkalmas technika a T2-súlyozott MRI, amint azt az 1. ábra szemlélteti. 1. A nagyobb jel (fényerő) nagyobb víztartalmat jelent!

A glükózamin vagy a CS publikált (pozitív) hatása az ízület szerkezetére és a porc morfológiájára emberben eddig csak a térd és az ujjak ízületének osteoarthritisére korlátozódott [13,18,62]. Ezek a vizsgálatok magukban foglalták a pásztázó elektronmikroszkópiát [62], az interartikuláris tér és/vagy az oszteofita megjelenés mérését röntgensugarakkal [13,18]. A jelen eset először mutatta ki az ágyéki gerinc degenerált korongjának MRI-jeleinek normalizálását, ami arra utal (de nem bizonyítja), hogy ez az étrend-kiegészítő fokozatosan a lemez anatómiai javulásához vezethet.

Mivel a lemezek avaskulárisak, és a vegyületeknek szakaszos nyomásfüggő diffúzió útján kell elérniük a kondrocitákat, feltételezzük, hogy egy nemrégiben készült tanulmány [21] egyetértésével fontos lehet, hogy a páciens sporttevékenységekkel fenntartsa a gerinc mozgékonyságát a lemez megkönnyítése érdekében. regeneráció.

A nem szteroid gyulladásgátlókkal ellentétben egyetlen klinikai vizsgálatban sem találtak szignifikáns káros klinikai, hematológiai, hemosztatikus vagy egyéb mellékhatást glükózamin és/vagy CS kiegészítés alkalmazásával [8-10,24]. A jelen eset sem kivétel ebben a tekintetben. A degenerált porccal ellentétben ezek az étrend-kiegészítők nem gyakoroltak nyilvánvaló hatást a porc normális anyagcseréjére, amint azt ex vivo 35S beépítés GAG-kba, vagy 35S felszabadulás jelölt porc explantánsokból határozza meg [58]. Ez utalhat ezeknek a szereknek a reaktív állapotban lévő porcokra jellemző tropizmusára, amelyet fokozott proteoglikán-forgalom jellemez [34]. A glükózamin/CS nem járul hozzá az inzulinrezisztenciához cukorbetegeknél [10,63], valószínűleg azért, mert a glükózamin/CS és a glükóz farmakokinetikája és szöveti eloszlása különbözik [49].

Összegzésként megvitattuk az orális glükózamin és a CS porc degenerációval szembeni terápiás alkalmazásának tudományos indoklását, és bemutattuk a gerinclemez degenerációjának lehetséges hatásosságát. Az MRI segítségével történő értékelés viszonylag egyszerű és nem terheli a beteget, mivel a technika nem roncsoló és nincs szükség kontrasztanyagokra. Ezért indokolt a (korong) porc morfológiájára összpontosító, véglegesebb vizsgálatok elvégzése, amelyek egyértelműen bizonyítják vagy cáfolják e kiegészítők jótékony hatásait. Az itt bemutatott objektív elemzési módszer, az MRI tovább növelheti az ilyen vizsgálatok hitelességét.

Versenyző érdekek

A szerzők hozzájárulása

Az 1. szerző (WJvB) sejtbiológus/biokémikus (PhD). Ő kezdeményezte ezt a tanulmányt, és a társszerzőkkel szoros kapcsolatban írta a kéziratot. A 2. szerző (JCMvdN) a gyakorló neurológus (MD), aki kezeli és klinikailag értékeli a beteget. A 3. szerző (PIJMW) az ortopéd sebészet professzora (MD, PhD), aki elismert lumbális gerinc szakértelme alapján további hozzájárulást nyújtott ebben a tanulmányban.

A publikáció előtti történet

A cikk előzetes közzétételi előzményei itt érhetők el: