コンドロイチン硫酸

用語解説

コンドロイチン硫酸は、もともと化学者がその構造を知るよりずっと前に単離されたものです。そのため、その名称は時代とともに変化しました。初期の研究者たちは、この物質のさまざまな種類を文字で識別していました。

「コンドロイチン硫酸Bはデルマタン硫酸の旧名称であり、コンドロイチン硫酸の一種として分類されなくなった。

コンドロイチンは、「硫酸」を除いた、硫酸化がほとんどないタイプのものを指すようになりました。しかし、この区別はすべての人が使っているわけではありません。

コンドロイチン硫酸という名前は、対アニオンを硫酸にした塩のように聞こえます。しかし、そうではありません。硫酸塩は共有結合で糖に結合しているのです。生理的pHでは複数の負電荷を持つ分子なので、コンドロイチン硫酸の塩にはカチオンが存在することになります。市販のコンドロイチン硫酸の製剤は、通常、ナトリウム塩である。Barnhillらは、このようなコンドロイチン硫酸の製剤はすべて、その硫酸化状態にかかわらず、「コンドロイチンナトリウム」と呼ぶことを提案している。

構造

コンドロイチン硫酸鎖は、2つの単糖を交互に含む長さの異なる非分岐型の多糖類である。D-グルクロン酸（GlcA）とN-アセチル-D-ガラクトサミン（GalNAc）である。GlcA残基の一部はL-イドロン酸（IdoA）にエピメリゼーションし、得られた2糖はデルマタン硫酸と呼ばれる。

タンパク質の付着

コンドロイチン硫酸鎖は、ある種のタンパク質のセリン残基上の水酸基と結合している。どのようにしてタンパク質がグリコサミノグリカンとの結合のために選択されるのか、正確には分かっていない。グリコシル化されたセリンは、しばしばグリシンが続き、隣接する酸性残基を持つ。しかし、このことは必ずしもグリコシル化を予測させるものではない。

GAG鎖の結合は、決まったパターンの4つの単糖から始まる。Xyl - Gal - Gal - GlcAである。それぞれの糖は特定の酵素によって結合されるため、GAGの合成を何段階にもわたって制御することができる。キシロースは小胞体でタンパク質に結合し始め、残りの糖はゴルジ装置で結合する。

硫酸化

各単糖は硫酸化されていないままでも、1回硫酸化されていても、2回硫酸化されていてもよい。最も一般的なケースでは、N-アセチルガラクトサミンの4位と6位の水酸基が硫酸化され、一部の鎖ではグルクロン酸の2位が硫酸化されている。硫酸化は、特定の硫酸転移酵素によって媒介される。これらの異なる位置の硫酸化は、コンドロイチンGAG鎖に特異的な生物学的活性を与える。

機能

コンドロイチンの機能は、その一部であるプロテオグリカン全体の性質に大きく依存する。これらの機能は、構造的な役割と制御的な役割に大別される。プロテオグリカンの中には、構造的な役割と制御的な役割を併せ持つものもある（バーシカンの項を参照）。

構造物

コンドロイチン硫酸は、細胞外マトリックスの主要な構成成分であり、組織の構造的完全性を維持するのに重要である。この機能は、大型の凝集性プロテオグリカンであるアグリカン、バーシカン、ブレビカン、ニューロカン（総称してレクチカン）の典型的なものである。

コンドロイチン硫酸は、アグリカンの一部として、軟骨の主要な構成要素となっている。コンドロイチン硫酸の硫酸基は密に充填され、高度に帯電しているため、静電反発を生じ、軟骨の圧縮に対する抵抗力の多くを提供する。軟骨からコンドロイチン硫酸が失われることは、変形性関節症の主な原因である。

規制

コンドロイチン硫酸は、その負電荷により、細胞外マトリックス中のタンパク質と容易に相互作用する。これらの相互作用は、多くの細胞活動を制御するために重要である。レクチカンは脳の細胞外マトリックスの主要な部分であり、コンドロイチン糖鎖は神経周囲網の一部として正常な脳のシナプスを安定化させる機能を果たしている。コンドロイチン硫酸プロテオグリカンのレベルは、中枢神経系の損傷後に大きく上昇し、損傷した神経終末の再生を防ぐように作用する。これらの機能は、ヘパラン硫酸の機能ほどには解明されていないが、コンドロイチン硫酸プロテオグリカンの新しい役割が発見され続けている。

大脳皮質の発生において、コンドロイチン硫酸はサブプレートで発現し、脳室帯から移動してくるニューロンの停止信号として働く。ここで停止した神経細胞は、大脳皮質の特定の層に移動するようにプログラムされると考えられる。

医療用

コンドロイチンは、変形性関節症の代替医療として使用される栄養補助食品に含まれるほか、欧州など一部の国では同疾患の対症療法用遅効性医薬品（SYSADOA）として承認、規制されている。一般的にはグルコサミンと一緒に販売されています。また、コンドロイチンやグルコサミンは動物用医薬品としても使用されています。