Za cel niniejszej pracy przyjęto ocenę wydalania glikozoaminoglikanów

Transkrypt

1 Streszczenie Starzenie się ustroju, uszkodzenia urazowe prowadzą do degradacji chrząstki stawowej i następowych zmian zwyrodnieniowych stawów. Choroba zwyrodnieniowa stawów jest jedną z najczęstszych degeneracyjnych chorób stawów. Laboratoryjna diagnostyka choroby zwyrodnieniowej stawów oparta na analizie specyficznych markerów biochemicznych obecnych w płynach ustrojowych, może być przydatna we wczesnym rozpoznaniu choroby, monitorowaniu postępu zmian degeneracyjnych w stawach, czy monitorowaniu sposobu leczenia. W leczeniu farmakologicznym choroby zwyrodnieniowej stawów znajdują zastosowanie leki, tzw. wolno działające SYSADOA (SYmptomatic Slow Acting Drugs for OsteoArthritis), do których zalicza się siarczan chondroityny, siarczan glukozoaminy, kwas hialuronowy, diacereinę, czy wyciąg fitosteroli i kwasów tłuszczowych z owoców awokado i nasion soi. U podstaw procesu starzenia się ustroju leżą strukturalno-czynnościowe zmiany zachodzące zarówno w komórkach, jak i składnikach macierzy pozakomórkowej tkanki łącznej. Wspomniane zaburzenia wiążą się prawdopodobnie z jakościowymi i ilościowymi zmianami komponentów macierzy pozakomórkowej tkanki łącznej, w tym glikozoaminoglikanów, tj. siarczanów chondroityno-dermatanowych, siarczanów heparanu, heparyn, siarczanów keratanu oraz kwasu hialuronowego. Siarczany chondroityny są głównymi glikozoaminoglikanami chrząstki stawowej. Wykazano, iż całkowita zawartość glikozoaminoglikanów, jak i poszczególnych ich frakcji ulega wraz z wiekiem obniżeniu w większości tkanek i narządów. Jednakże, zmiany wydalania siarczanów chondroitynodermatanowych dominującej frakcji moczu w funkcji wieku, nie zostały do końca poznane. Za cel niniejszej pracy przyjęto ocenę wydalania glikozoaminoglikanów chondroitynowo-dermatanowych z moczem w przebiegu procesu starzenia się ustroju. Materiał do badań stanowiły próbki moczu pozyskane od 63 zdrowych osób, obojga płci, w tym 34 kobiet i 29 mężczyzn, w wieku od 16 do 62 lat. Ocenę zawartości siarczanów chondroityno-dermatanowych w próbkach moczu dokonano przy użyciu testu diagnostycznnego Blyscan Assay Kit, firmy Biocolor Ltd. Northern Ireland. Stwierdzono, iż zawartość siarczanów chondroitynodermatanowych w moczu osób zdrowych nie jest wartością stałą i ulega obniżeniu w procesie fizjologicznego starzenia się ustroju. Zaobserwowane zjawisko stanowi wyraz postępującej wraz z wiekiem przebudowy komponentów macierzy pozakomórkowej tkanek, w tym proteoglikanów i glikozoaminoglikanów. Słowa kluczowe: choroba zwyrodnieniowa stawów, starzenie się ustroju, mocz, siarczany chondroitynodermatanowe Abstract Aging process leads to degradation of articular cartilage and the progressive degenerative joint disease. Osteoarthritis is one of the most common type of degenerative joint diseases. Laboratory analysis of specific biochemical markers seems to be suitable to detect initial stages of degenerative joint disease and monitoring of disease progression and treatment. Symptomatic slow-acting drugs in treatment of osteoarthritis (SYSADAO) include chondroitin sulfate, glucosamine sulfate, hyaluronic acid, diacerein, avocado and soya unsaponifiables. The physiological aging is related to the progressive and

2 irreversible molecular and functional changes of both cells and extracellular matrix components, such as glycosaminoglycans (GAGs). It is also known that the total content of glycosaminoglycans and particular types of GAGs, such as chondroitin-dermatan sulfates, heparan sulfates, heparin, keratan sulfate and hyaluronic acid are being reduced in most of tissues and organs during the aging process. Nevertheless, age-related changes in urinary chondroitindermatan sulfates excretion are not well known, as yet. The aim of the study was to evaluate the chondroitindermatan sulfates urinary excretion in the course of physiological aging. Study was carried out on 63 healthy individuals, of both sex, aged from 16 to 62 years. The chondroitin-dermatan sulfates concentration in urine was assayed by the Blyscan diagnostic test kit (Biocolor Ltd., Ireland). It was found that urinary chondroitin-dermatan sulfates excretion decreases with age. This phenomenon may result from age related remodeling of extracellular matrix components including proteoglycans and glysoaminoglycans. Key words: osteoarthritis, chondroitin-dermatan sulfates, urine, ageing process W przebiegu fizjologicznego starzenia się ustroju dochodzi do strukturalno-czynnościowych zmian składników macierzy pozakomórkowej tkanki łącznej, obejmujących białka włókniste kolagen i elastynę, glikoproteiny, w tym proteoglikany (PGs), oraz heteropolisacharydy, w tym glikozoaminoglikany (GAGs) [1-3]. Te ostatnie makromolekuły to nierozgałęzione heteropolisacharydy, zbudowane z powtarzających się disacharydowych podjednostek, złożonych z reszt N-acetylowanej D-galaktozoaminy lub D- glukozoaminy albo reszt N-siarczanowanej D-glukozoaminy oraz reszt kwasu D-glukuronowego i/lub L-iduronowego bądź reszt galaktozy [4-6]. Różnice w budowie chemicznej łańcuchów glikozoaminoglikanowych stały się podstawą ich podziału na glikozoaminoglikany chondroityno-dermatanowe (chondroityno-4-siarczany, chondroityno-6-siarczany i siarczany dermatanu), glikozoaminoglikany heparanowe (heparyny i siarczany heparanu), glikozoaminoglikany keratanowe (siarczany keratanu) oraz kwas hialuronowy [4-10]. Omawiane glikany spełniają w tkankach wiele funkcji, uczestnicząc m. in. w procesach proliferacji, różnicowania, adhezji i migracji komórek, czy też mineralizacji kości. Ponadto, wpływają na spoistość, elastyczność i stopień uwodnienia macierzy pozakomórkowej oraz regulują jej przepuszczalność dla obciążonych ładunkiem cząsteczek [4-10]. Glikozoaminoglikany chondroityno- (CS) i dermatanosiarczanowe (DS) są szeroko rozpowszechnione w tkankach, gdzie występują w formie połączeń z białkami proteoglikanów [4,5,7]. Proteoglikany chondroityno- i dermatanosiarczanowe spotyka się przede wszystkim w macierzy pozakomórkowej, jak również we wnętrzu komórek i na ich powierzchni [4,5,7]. Omawiane związki występują głównie w chrząstkach, kościach, ścięgnach, jak również w skórze, ścianach naczyń krwionośnych oraz pępowinie [7]. Proteoglikany chondroityno- i dermatanosiarczanowe mogą posiadać dodatkowo przyłączone łańcuchy siarczanów heparanu, np. betaglikan, czy syndekan, lub siarczanów keratanu, np. agrekan [7,10-12]. Ostatni z wymienionych jest najważniejszym proteoglikanem chrząstki, zawierającym ponad 100 łańcuchów siarczanów chondroityny oraz łańcuchów siarczanów keratanu [11,12]. Siarczany chondroityny stanowią około 80% wszystkich glikozoaminoglikanów obecnych w chrząstce stawowej [10]. W przebiegu procesu starzenia się zmniejsza się w chrząstce zawartość tych GAGs na korzyść siarczanów keratanu [10,13], powodując m.in. obniżenie się odporności tej tkanki na odkształcenia w wyniku działania znacznych sił fizycznych, co może prowadzić w przypadku urazów mechanicznych do degradacji chrząstki, jak również i następowych zmian zwyrodnieniowych u osób starszych. Choroba zwyrodnieniowa stawów (ChZS) jest przewlekłą, postępującą chorobą układu ruchu, charakteryzującą się niszczeniem chrząstki stawowej, uszkodzeniem warstwy podchrzęstnej kości oraz tworzeniem się wyrośli kostnych, tzw. osteofitów [10,14-19]. U podstaw patogenezy tego schorzenia leży m.in. zaburzenie równowagi przemian metabolicznych składników macierzy pozakomórkowej chrząstki, w tym PGs/GAGs, w kierunku nasilonego katabolizmu tych makromolekuł m.in. przez metaloproteazy, których aktywność pobudzona jest zwiększoną syntezą cytokin prozapalnych, w tym IL-1 i TNF-α [14]. Celem leczenia zarówno niefarmakologicznego, jak i farmakologicznego choroby zwyrodnieniowej stawów jest zniesienie lub zmniejszenie bólu, utrzymanie sprawności stawu, zminimalizowanie inwalidztwa oraz poprawa jakości życia pacjenta [14,15,20-23]. W leczeniu farmakologicznym ChZS znajdują zastosowanie leki objawowe z różnych grup, m.in. leki przeciwbólowe, niesteroidowe leki przeciwzapalne (NLPZ), glikokortykosteroidy, jak również leki, tzw. wolno działające SYSADOA (SYmptomatic Slow Acting Drugs for OsteoArthritis) [14,15,20,22]. Do tych ostatnich należą siarczan chondroityny, siarczan glukozoaminy, kwas hialuronowy, diacereina (kwas 4,5-diacetooksy-9,10- antrachinono-2-karboksylowy) oraz preparaty pochodzenia roślinnego, w tym niezmydlające się składniki olejów pochodzących z owoców awokado i soi w połączeniu z witaminą E, określane nazwą piaskledina, czy wyciągi z kłącza imbiru [14,21-23]. Leki z grupy SYSADOA, a w szczególności siarczan chondroityny i siarczan glukozoaminy zmniejszają objawy ChZS, wpływając na metabolizm chrząstki oraz działają chondroprotekcyjnie, poprzez stymulację syntezy PGs/ GAGs i hamowanie produkcji cytokin prozapalnych [20-24]. W terapii choroby zwyrodnieniowej stawów zazwyczaj stosuje się siarczan chondroityny i siarczan glukozoaminy jednocześnie, wykorzystując ich działanie synergistyczne [22-24]. Wykazano, iż wspomniane związki hamują w hodowlach komórkowych chondrocytów, zależną od IL-1 syntezę COX-2 oraz PGE 2 [22]. Ponadto siarczan glu-

3 kozoaminy wykazuje działanie przeciwzapalne niezależne od COX-2, poprzez inhibicję aktywności białek z grupy NF- k B, obniżanie wydzielania cytokin prozapalnych oraz hamowanie aktywacji i degranulacji neutrofilów [22]. W badaniach klinicznych wykazano, że doustne podanie siarczanu chondroityny ( mg/dobę) oraz siarczanu glukozoaminy (1500 mg/dobę) wpływa na zmniejszenie dolegliwości związanych z chorobą zwyrodnieniową stawów, spowolnienie jej rozwoju oraz poprawę czynności stawów [22,24]. Jednakże w porównaniu z NLPZ efekt działania zarówno siarczanu chondroityny, jaki siarczanu glukozoaminy pojawia się później, ale utrzymuje się nawet po odstawieniu leku [22,24]. Współczesna diagnostyka ChZS powinna opierać się zarówno na wykonaniu badań obrazowych, jak również diagnostycznych badań laboratoryjnych [10]. Badania obrazowe, takie jak radiogramy, rezonans magnetyczny, czy ultrasonografia [10], nie pozwalają na wykrycie minimalnych zmian patologicznych w strukturze chrząstki stawowej, monitorowanie przebiegu i leczenia choroby zwyrodnieniowej stawów. Z kolei, laboratoryjna diagnostyka choroby zwyrodnieniowej stawów, oparta na analizie specyficznych markerów biochemicznych oznaczanych we krwi, płynie stawowym czy też moczu, jest uzupełnieniem badań obrazowych i może być przydatna zarówno we wczesnym rozpoznaniu tej choroby, ocenie jej progresji, prognozowaniu postępu zmian degeneracyjnych w stawach, jak również w monitorowaniu skuteczności leczenia. Do wspomnianych swoistych wskaźników biochemicznych, odzwierciedlających metabolizm chrząstki, w diagnostyce laboratoryjnej ChZS należą m. in.: C-, N- końcowe telopeptydy kolagenu typu II (CtxII, NtxII), oligomeryczne białko macierzy chrząstki (COMP), siarczany keratanu, siarczany chondroityny, czy epitopy siarczanów chondroityny (CS846), znajdujące się na agrekanie [10,16]. Biologicznym materiałem do laboratoryjnych badań diagnostycznych ChZS jest płyn stawowy, krew oraz mocz [10,16]. Jak wynika z wcześniejszych badań naszego Zespołu oraz danych literaturowych, dominującą frakcję GAGs osocza i moczu stanowią siarczany chondroityny [1,9-11]. Jednakże, zmiany stężenia tej heterogennej glikozoaminoglikanowej frakcji moczu w funkcji wieku nie zostały w pełni poznane. Stąd też, za cel niniejszej pracy przyjęto ocenę wydalania glikozoaminoglikanów chondroityno-dermatanowych z moczem w przebiegu procesu starzenia się ustroju. Rycina 1. Zmiany stężenia siarczanów chondroityno-dermatanowych w moczu osób zdrowych, w przedziale wiekowym od lat Materiał do badań stanowiły próbki pierwszego, porannego moczu, pozyskane od 63 zdrowych osób, obojga płci, w tym 34 kobiet i 29 mężczyzn, w wieku od 16 do 62 lat, poddających się okresowym badaniom kontrolnym w Zakładzie Diagnostyki Laboratoryjnej Szpitala Miejskiego w Pszczynie. Wyniki rutynowych oznaczeń hematologicznych i biochemicznych we krwi (wartość OB i wartość wskaźnika hematokrytowego, liczba erytrocytów, leukocytów i trombocytów oraz stężenie hemoglobiny, stężenie białka, glukozy, cholesterolu całkowitego, triacylogliceroli oraz aktywność amylazy) oraz w moczu (badanie ogólne, stężenie kreatyniny) pozwoliły na wyłączenie z badań osób, u których wartości ocenianych parametrów odbiegały od wartości referencyjnych. Uzyskany materiał biologiczny podzielono na sześć grup, odpowiadających kolejnym dekadom życia osób badanych, obejmującym lata od: (dekada II), (dekada III), (dekada IV), (dekada V), (dekada VI), (dekada VII). Wszystkie osoby, których próbki moczu wykorzystano do badań, stanowiących cel niniejszej pracy wyraziły zgodę na wykonanie dodatkowych badań biochemicznych, w pochodzącym od nich materiale biologicznym. Na przeprowadzenie badań uzyskano zgodę Komisji Bioetycznej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach. Z próbek moczu wszystkich badanych osób, izolowano i oczyszczano glikozoaminoglikany [25]. Całkowitą zawartość GAGs w próbkach moczu oszacowano za pomocą zestawu diagnostycznego Blyscan Assay Kit, firmy Biocolor Ltd. Northern Ireland [25]. Następnie, w próbkach GAGs zdegradowano za pomocą kwasu azotowego III siarczany heparanu i heparyny, w wyniku czego otrzymano główną frakcję glikozoaminoglikanów moczu siarczany chondroityno-dermatanowe. Do oznaczeń zawartości siarczanów chondroityno-dermatanowych w próbkach moczu wykorzystano również test diagnostyczny Blyscan Assay Kit, firmy Biocolor Ltd. Northern Ireland [25]. Absorbancję próbek badanych i wzorcowych odczytano przy długości fali 655 nm, przy użyciu czytnika ELISA Jupiter, firmy Biogenet. Otrzymane wyniki poddano analizie statystycznej, obejmującej: eliminację wyników wątpliwych testem Q-Dixona, sprawdzenie normalności rozkładu danej cechy testem Shapiro-Wilka, wyznaczenie wartości średnich, odchyleń standardowych, jednoczynnikową analizę wariancji, określenie istotności różnic wartości średnich pomiędzy badanymi grupami, w oparciu o test najmniejszych istotnych różnic oraz określenie istotności różnic wartości średnich, pomiędzy badanymi grupami, w oparciu o test t-studenta. Obliczenia przeprowadzono za pomocą modułu statystycznego Microsoft Excel 2003.

4 Kobiety Mężczyźni Kobiety i mężczyźni a wynika z ryciny 3, siarczany chondroityny stanowią od 64% w VI dekadzie życia do 87% w IV dekadzie życia, całkowitej puli glikozoaminoglikanów moczu osób zdrowych. Analiza porównawcza procentowej zawartości siarczanów chondroityno-dermatanowych w całkowitej puli GAGs wykazała statystycznie istotne różnice pomiędzy dekadami życia: III i VI, IV i VI oraz V i VI (ryc. 3). * DEKADA II DEKADA III DEKADA IV DEKADA V DEKADA VI DEKADA VII Rycina 2. Stężenie siarczanów chondroityno-dermatanowych w moczu osób zdrowych w kolejnych dekadach życia (wartości średnie SD) 1 istotność statystyczna różnic w wydalaniu siarczanów chondroityno-dermatanowych w moczu w odniesieniu do osób z III, V i VI dekady życia. a istotność statystyczna różnic pomiędzy średnimi stężeniami siarczanów chondroityno-dermatanowych w moczu kobiet i mężczyzn w obrębie IV dekady życia. * nie porównywano średnich wartości stężeń siarczanów chondroitynodermatanowych pomiędzy grupą kobiet i mężczyzn ze względu na małą liczebność osób obu badanych grup. Stwierdzono, że w przebiegu fizjologicznego starzenia się ustroju wydalanie siarczanów chondroityno-dermatanowych z moczem ulega zmianie. Wydalanie tych glikanów wzrasta od końca II do IV dekady życia, gdzie osiąga najwyższą wartość [ryc.1]. Następnie, stężenie siarczanów chondroityno-dermatanowych stopniowo obniża się, osiągając wartość minimalną w VI dekadzie życia [ryc.1]. Dynamikę zmian stężenia siarczanów chondroityno-dermatanowych w moczu osób zdrowych w różnym wieku zobrazowano na rycinie 1. Średnie wartości stężeń siarczanów chondroityno-dermatanowych w moczu osób zdrowych, z uwzględnieniem płci, w poszczególnych dekadach życia przedstawiono na rycinie 2. Jak wynika z ryciny 2, do największego wzrostu stężenia siarczanów chondroityno-dermatanowych w moczu dochodzi u osób w wieku lat (IV dekada życia). Ponadto, stwierdzono w IV dekadzie życia, statystycznie istotne różnice w stężeniu siarczanów chondroityno-dermatanowych w moczu kobiet i mężczyzn (ryc. 2). Analiza porównawcza wartości stężeń siarczanów chondroityno-dermatanowych, właściwych dla poszczególnych dekad życia wykazała statystycznie istotne różnice w wydalaniu tych glikanów, pomiędzy dekadami: III i IV, IV i V oraz IV i VI (ryc. 2). Procentowy udział siarczanów chondroitynodermatanowych w moczu osób zdrowych w kolejnych dekadach życia, względem całkowitej puli glikozoaminoglikanów, przedstawiono na rycinie nr 3. Jak * W przebiegu procesu starzenia się ustroju dochodzi do postępujących zmian molekularnych i funkcjonalnych, obejmujących zarówno komórki, jak i składniki macierzy pozakomórkowej [3,26]. Jak wskazują dotychczasowe badania, w przebiegu fizjologicznego procesu starzenia się ustroju dochodzi do sukcesywnego obniżania się całkowitej puli glikozoaminoglikanów, jak również zmian zawartości poszczególnych typów tych makrocząsteczek, w większości tkanek i narządów [13,27-31]. W tkance chrzęstnej stwierdzono znaczne obniżenie się zawartości siarczanowanych glikozoaminoglikanów, w tym siarczanów chondroityny, z jednoczesnym wzrostem zawartości siarczanów keratanu i niesiarczanowanego GAGs kwasu hialuronowego [19,32]. Ponadto, w starzejącej się tkance chrzęstnej dochodzi do zmian strukturalnych w obrębie łańcuchów siarczanów chondroityny, a przejawiających się wzrostem stopnia ich siarczanowania [33]. Opisano również zjawisko redukcji wraz z wiekiem ilości fibroblastów chrząstki stawowej syntetyzujących PGs/GAGs [34]. Wyrazem zachodzącym z wiekiem ilościowych, jak również i jakościowych zmian glikozoaminoglikanów w tkankach jest stężenie tych glikanów w płynach ustrojowych, w tym w płynie stawowym, surowicy krwi czy też w moczu. W diagnostyce wielu schorzeń, w tym mukopolisachary- Rycina 3. Procentowy udział siarczanów chondroitynodermatanowych w moczu osób zdrowych w kolejnych dekadach życia, względem całkowitej puli glikozoaminoglikanów 1 istotność statystyczna różnic względem osób z III, IV i V dekady życia

5 doz i mukolipidoz [35,36], w chorobach nerek [35,37], bądź też w chorobach reumatycznych [17,18,35,38,39], coraz większe znaczenie wydaje się mieć oznaczanie wydalania całkowitej puli glikozoaminoglikanów, jak i również poszczególnych typów tych glikanów w moczu. I tak, np. stężenie siarczanów keratanu, w płynie stawowym, surowicy krwi lub moczu może odzwierciedlać stopień uszkodzenia chrząstki stawowej w przebiegu choroby zwyrodnieniowej stawów [17,18,40]. Z kolei, u osób z nawracającym zapaleniem wielochrząstkowym obserwuje się zmniejszone stężenie siarczanów chondroityny w moczu [38]. Przeprowadzona w niniejszej pracy ocena wydalania siarczanów chondroityno-dermatanowych z moczem wykazała, iż w trakcie fizjologicznego starzenia się organizmu, stężenie omawianych makrocząsteczek u osób po 40. roku życia ulega sukcesywnemu obniżeniu. Wyniki niniejszej pracy w znacznym stopniu korespondują z rezultatami badań Lee i wsp. [37]. Wspomniani badacze [37] wykazali zmniejszające się wraz z wiekiem wydalanie zarówno siarczanów chondroityny, jak i siarczanów dermatanu, stwierdzając jednocześnie najwyższe wydalanie tych związków u osób w II dekadzie życia. Badania Manley a i wsp. [41] oraz Michelacci i wsp. [42] wykazały zwiększone wydalanie z moczem siarczanów chondroityny u dzieci (1 15 lat), w stosunku do ilości tych związków stwierdzonych w moczu u osób dorosłych (16 92 lat). Jednocześnie, w przeciwieństwie do wyników niniejszej pracy, u cytowanych badaczy [41,42] nie wykazano zachodzących wraz z wiekiem zmian w wydalaniu siarczanów chondroityny z moczem u osób dorosłych. Zastosowany w niniejszej pracy podział pozyskanego materiału biologicznego zgodnie z dekadami życia na sześć grup wiekowych wydaje się lepiej obrazować zmiany metabolizmu komponentów macierzy pozakomórkowej, w tym glikozoaminoglikanów chondroityno-dermatanowych tkanki łącznej, w przebiegu fizjologicznego starzenia, niż podział materiału biologicznego tylko na dwie grupy grupę dzieci i dorosłych, jak to miało miejsce w badaniach Manley i wsp. [41] oraz Michelacci i wsp. [42]. Dane literaturowe dotyczące stężenia siarczanów chondroityny w moczu są zróżnicowane [8,35]. Prawdopodobnie związane jest to ze stosowaniem różnych metod analitycznych, sposobem i czasem zbiórki moczu (z pierwszej porannej mikcji lub dobowej zbiórki moczu), oraz sposobem przedstawiania wyników (μmol/24 godz., mg/l moczu czy μg/mg kreatyniny) [8,35]. Opisywane różnice sprawiają, że zawartość siarczanów chondroityny przedstawiana jest jako stanowiąca od 50 80% całkowitej ilości GAGs w prawidłowym moczu u osób dorosłych, do 92% u dzieci [8,35,37]. Podobnie, według danych literaturowych [8,35,37] glikozoaminoglikany heparanowe stanowią od 20% do 30%, siarczany dermatanu od 1% do 5%, siarczany keratanu 1% i kwas hialuronowy 1% całkowitych GAGs w moczu. W niniejszej pracy wykazano, iż siarczany chondroitynodermatanowe stanowią od 64% do 87% całkowitej puli glikozoaminoglikanów moczu osób zdrowych, stanowiąc tym samym dominującą frakcję glikanów prawidłowego moczu. Wyniki niniejszej pracy wskazują znaczne podobieństwo do rezultatów wcześniej cytowanych prac [37,42], gdzie siarczany chondroityny stanowiły od 62% do 80% wszystkich glikozoaminoglikanów obecnych w moczu osób zdrowych. Na ilość wydalanych glikozoaminoglikanów w tym siarczanów chondroityno-dermatanowych z moczem mają wpływ zarówno czynniki środowiskowe, jak i fizjologiczne [8,35,43-45]. Zaobserwowano, że wydalanie GAGs z moczem wykazuje rytm dobowy, zmieniając się również w zależności od pory roku [44]. I tak, stopień wydalania glikozoaminoglikanów z moczem jest o 10 15% większy w godzinach rannych niż wieczornych [8,35,44]. Z kolei, maksymalne stężenie GAGs w moczu stwierdza się wiosną i latem, co może być związane ze stymulacją metabolizmu kości, nasiloną syntezą witaminy D 3 [8,35]. Ponadto opisano, iż wydalanie GAGs z moczem zależy od płci i nasila się wraz ze wzrostem objętości tkanki łącznej [45]. Dowiedziono także, że metabolizm komponentów macierzy pozakomórkowej tkanki łącznej, w tym PGs/GAGs znajduje się pod znacznym wpływem układu hormonalnego [8]. I tak, np. estradiol pobudza fibroblasty do syntezy składników macierzy pozakomórkowej, w tym GAG [35]. Z drugiej strony, istotny wpływ na zwiększenie wydalania glikozoaminoglikanów z moczem ma m.in. progesteron i hormon wzrostu [35,46]. Obserwowany, w niniejszej pracy, profil wydalania siarczanów chondroityno-dermatanowych z moczem w procesie fizjologicznego starzenia wydaje się znacznie korespondować z metabolizmem tkanki kostnej. Należy jednakże zaznaczyć, iż wspomniane glikozoaminoglikany nie są dominującym składnikiem kości. W dynamice zmian masy tkanki kostnej można wyróżnić trzy etapy: wzrostu, konsolidacji intensywnej przebudowy oraz inwolucji [48-50]. W pierwszym etapie, masa tkanki kostnej zwiększa się stopniowo do około 20. roku życia [48-50]. Kolejny okres konsolidacji szkieletu kostnego trwa lat i kończy się uzyskaniem, tzw. szczytowej masy kostnej około roku życia [48-50]. Szczytowa masa kostna u mężczyzn jest około 10 20% większa niż u kobiet [48-50], co ma decydujące znaczenie dla odporności mechanicznej kości i ryzyka występowania osteoporozy [48-50]. Ostatni etap, inwolucyjny rozpoczyna się w wieku około 40 lat, gdzie ubytek tkanki kostnej wynosi około 3 15% na 10 lat [48-50]. W niniejszej pracy, w przeciwieństwie do badań Kaznowskiej-Bystryk i wsp. [47] oraz Lee i wsp. [37], stwierdzono w grupie mężczyzn z dekady IV w stosunku do grupy kobiet z tej dekady wyższe stężenie siarczanów chondroityny w badanym materiale biologicznym. Obserwowane statystycznie istotne różnice w stężeniu siarczanów chondroityno-dermatanowych w moczu osób w wieku lat, z uwzględnieniem płci, prawdopodobnie mogą być związane z różnicą w wielkości masy kostnej u kobiet i mężczyzn w tym okresie [48-50]. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, iż zawartość siarczanów chondroityno-dermatanowych w moczu osób zdrowych nie jest wartością stałą i ulega sukcesywnemu obniżeniu w procesie fizjologicznego starzenia się ustroju, co świadczy o postępującej wraz z wiekiem przebudowie macierzy pozakomórkowej tkanki łącznej. Monitorowanie profilu stężenia siarczanów chondroityny w płynach ustrojowych, m.in. w moczu, może w znaczący sposób uzupełnić diagnostykę obrazową wielu schorzeń układu ruchu, w tym choroby zwyrodnieniowej stawów, podczas kwalifikacji pacjentów do określonego sposobu leczenia.

6 Standardowe leczenie farmakologiczne ChZS opiera się głównie na stosowaniu leków o działaniu objawowym, w tym przeciwbólowych albo niesteroidowych leków przeciwzapalnych. Jednakże, zastosowanie siarczanów chondroityny w chorobie zwyrodnieniowej stawów jako endogennych składników chrząstki stawowej może nie tylko zmniejszyć objawy, ale również zapobiec zmianom strukturalnym stawów, opóźniając tym samym rozwój wspomnianej choroby. Ponadto, stosowanie u pacjentów zarówno siarczanu chondroity, jak i siarczanu glukozoaminy zalecają Wytyczne American College of Rheumatology na każdym etapie leczenia choroby zwyrodnieniowej stawów (Tab. I) [15]. Diagnostyka laboratoryjna, jak i skuteczne leczenie choroby zwyrodnieniowej stawów wymagają dalszych badań nad molekularnymi i komórkowymi podstawami metabolizmu chrząstki stawowej, a zwłaszcza nad przemianami składników macierzy pozakomórkowej tej struktury. Piśmiennictwo SIARCZAN CHONDROITYNY MECHANIZMY DZIAŁANIA NA CHRZĄSTKĘ STAWOWĄ STYMULUJE SYNTEZĘ SKŁADNIKÓW CHRZĄSTKI STAWOWEJ de novo: Proteoglikanów Kwasu hialuronowego Kolagenu typu II REDUKUJE DEGRADACJĘ CHRZĄSTKI STAWOWEJ OBNIŻAJĄC: Apoptozę NO Reaktywne formy tlenu Agrekanazy 1 i 2 Elastazę Metaloproteinazy (MMP-3, MMP-9, MMP-13, MMP-14) Katepsynę B N-acetyloglukozoaminidazę REDUKUJE STAN ZAPALNY OBNIŻAJĄC: COX-2 IL-1 β TNF-α NF- B k Fosfolipazę A2 PGE 2 Tabela I. Mechanizmy działania siarczanu chondroityny leku z grupy tzw. SYSADAO, na chrząstkę stawową [wg 24, 51, zmodyfikowano]. Komosińska-Vassev K.B. i wsp.: Age-related changes of plasma glycosaminoglycans. Clin Chem Med. 2008, 46: Sames K.: The role of proteoglycans and glycosaminoglycans in aging. Hamburg: Karger, Basel Hamburg. 1994, str Bailey A.J.: Molecular mechanisms of ageing in connective tissues. Mech Ageing Dev 2001, 122: Taylor K.R., Gallo R.L.: Glycosaminoglycans and their proteoglycans: host-associated molecular patterns for initiation and modulation of inflammation. FASEB J 2006, 20: Głowacki A. i wsp.: Glikozoaminoglikany struktura i funkcje. Post Biochem 1995, 41: Winsz-Szczotka K., Komosińska-Vassev K., Olczyk K.: Metabolizm glikozoaminoglikanów w przebiegu choroby Gravesa-Basedowa. Postępy Hig Med Dośw 2006, 60: Koźma E.M. i wsp.: Proteoglikany struktura i funkcje. Post Biochem 1997, 43: Daroszewski J., Rybka J., Gamian A.: Glikozoaminoglikany w patogenezie i diagnostyce oftalmopatii Gravesa. Post Hig Med. Dośw 2006, 60: Gandhi N.S., Mancera R.L.: The structure of glycosaminoglycans and their interactions with proteins. Chem Biol Drug Des 2008, 72: Zeyland J. i wsp.: Budowa i zastosowanie wybranych glikozoaminoglikanów. Medycyna Wet 2006, 62: Malejczyk J.: Budowa i immunologia tkanki chrzęstnej. Acta Clinica 2001, 1: Marczyński W.: Patologia chrząstki stawowej dynamika zmian, zapobieganie. Wiad Lek 2007, 1-2: Fortuniak J. i wsp.: Rola glikozoaminoglikanów w procesie degeneracji krążków międzykręgowych. Neurol Neuroch Polska 2005, 39: Kucharz E.J.: Zachowawcze leczenie choroby zwyrodnieniowej stawów. Terapia 2007, 12: Frąckowiak T.: Farmakoterapia chorób reumatycznych. Farmacja Polska 2008, 64: Lis K.: Biochemiczne wskaźniki choroby zwyrodnieniowej stawów. Ann Acad Med. Siles 2008, 62: Belcher C. i wsp.: Synovial fluid chondroitin and keratan sulphate epitopes, glycosaminoglycans, and hyaluronan in arthritic and normal knees. Ann Rheum Dis 1997, 56: Sharif M. i wsp.: The relevance of chondroitin and keratan sulphate markers in normal and arthritic synovial fluid. Br J Rheumatol 1996, 35: Squires G.R. i wsp.: The pathobiology of local lesion development in aging human articular cartilage and molecular matrix changes characteristic of osteoarthritis. Arthritis Rheum 2003, 48: Stanisławska-Biernat E., Filipowicz-Sosnowska A.: Leczenie choroby zwyrodnieniowej stawów w świetle współczesnych danych. Terapia 2003, 10: Stanisławska-Biernat E., Filipowicz-Sosnowska A.: Leczenie choroby zwyrodnieniowej stawów. Przew Lek 2004, 11: Pazdur J.: Choroba zwyrodnieniowa stawów postępowanie terapeutyczne. Przew Lek 2003, 6: Dudek A., Raczkiewicz-Papierska A., Tłustochowicz W.: Ocena skuteczności leczenia siarczanem glukozoamniy w chorobie zwyrodnieniowej stawów. Pol Merk Lek 2007, 129: Clegg D.O. i wsp.: Glucosamine, chondroitin sulfate, and the two in combination for painful knee osteoarthritis. N Engl J Med 2006, 8:

7 25. Blyscan. Sulfated glycosaminoglycan Assai. Manual. Biocolor Ltd., Ireland Robert L.: Aging of connective tissues: from genetic to epigenetic mechanisms. Biogerontology 2000, 1: Brown C.T. i wsp.: Age-related changes of scleral hydration and sulfated glycosaminoglycans. Mech Ageing Dev 1994, 77: Cechowska-Pasko M., Pałka J.: Age-dependent changes in glycosoaminoglycans content in the skin of fasted rats. A possible mechanism. Exp Toxic Pathol 2000, 52: Rada J.A. i wsp.: Proteoglycans composition in the human sclera during growth and aging. Invest Ophthalmol Vis Sci 2000, 41: Curwin S.L., Roy R.R., Vailas A.C.: Regional and age variations in growing tendon. J Morphol 1994, 221: Olczyk K.: Age-related changes in collagen of human intervertebral disks. Gerontology 1992, 38: DeGrot J. i wsp.: Age-related decrease in proteoglycans synthesis of human articular chondrocytes: the role of nonezymatic glycation. Arthritis Rheum 1999, 42: Roughley P.J., Mort J.S.: Aging and the aggregating proteoglycans of human articular cartilage. Clin Sci 1986, 71: Bobacz K. i wsp.: Chondrocyte number and proteoglycans synthesis in the aging and osteoarthritis human articular cartilage. Ann Rheum Dis 2004, 63: Kaznowska-Bystryk I., Chlebuś D.: Wydalanie glikozoaminoglikanów (GAG) z moczem znaczenie diagnostyczne. Diagn Lab 2000, 36: Gallegos-Arreola M.P. i wsp.: Urinary glycosaminoglycan excretion in healthy subjects and in patients with mucopolysaccharidoses. Arch Med Res 2000, 31: Lee E-Y. i wsp.: Isolation, identification, and quantitation of urinary glycosaminoglycans. Am J Nephrol 2003, 23: Passos C.O., Onofre G.R., Martins R.C.: Compositions of urinary glycosoaminoglycans in a patient with relapsing polychondritis. Clin Biochem 2002, 35: Alwan W.H. i wsp.: Glycosaminoglycans in horses with osteoarthritis. Equine Vet J 1991, 23: Vynios D.H., Karamanos N.K., Tsiganos C.P.: Advances in analysis of glycosaminoglycans: its application for the assessment of physiological and pathological states of connective tissues. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci 2002,781: Manley G., Severn M., Hawksworth J.: Excretion patterns of glycosaminoglycans and glycoprotein in normal human urine. J Clin Path 1968, 21: Michelacci Y.M., Glashan R.Q., Schor N.: Urinary excretion of glycosaminoglycans in normal and stone forming subjects. Kidney Int 1989, 36: Maroclo M.V. i wsp.: Urinary glycosaminoglycan excretion during the menstrual cycle in normal young women. J Urol 2005, 173: Hesse A., Wuzel H., Vahlensieck W.: Significance of glycosaminoglycans for the formation of calcium oxalate stones. Am J Kidney Dis 1991, 17: Poulsen J.H.: Urine and tissue glycosaminoglycans and their interrelations. Dan Med Bull 1986, 33: Daroszewski J. i wsp.: The use of glycosaminoglycan excretion measurements in the assessment of the organic complication in acromegaly. Pol J Endocrinol 2001, 52: Kaznowska-Bystryk I., Solski J.: Excretion of glycosaminoglycans with urine health population with respect to age and gender. Ann Univ M Curie-Skłodowska Lublin-Polonia 2007, 1: Ho A.Y., Kung A.W.: Determinants of peak bone mineral density and bone area in young women. J Bone Miner Metab 2005, 23: Rabijewski M., Papierska L., Zgliczyński W.: Etiopatogeneza, rozpoznawanie i leczenie osteoporozy u mężczyzn. Pol Merk Lek 2008, 139: Lorenc R.S., Karczmarewicz E.: Znaczenie wapnia i witaminy D w optymalizacji masy kostnej oraz zapobieganiu i leczeniu osteoporozy u dzieci. Pediat Współcz 2001, 3: du Souich P.: Chondroitin sulfate possesses novel mechanisms of action. Structure of chondoitin sulfate influence its absorption, according to a number of studies. Orthopedics today view.asp?rid= Adres do korespondencji: mgr Agnieszka Jura-Półtorak Katedra i Zakład Chemii Klinicznej i Diagnostyki Laboratoryjnej Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Śląski Uniwersytet Medyczny ul. Jedności Sosnowiec