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葡萄糖胺真相(2):軟骨細胞的利用效率很低

 
 

藥錠(示意圖),葡萄糖胺藥錠只有極少量會被人體利用。
▲藥錠(示意圖),葡萄糖胺藥錠只有極少量會被人體利用。

 

消費者認定口服葡萄糖胺(glucosamine)有關節保健的功效,通常是直覺性的聯想,以為攝取軟骨原料,可以直接用於合成和修補軟骨組織,所以可以保護關節。然而這種想法並不符合實際的生理機能。

 

葡萄糖胺是關節軟骨組織的構造成分之ㄧ。關節隨著人體的動作而不斷地進行機械性的活動,承受壓力和摩擦。為了減少損傷,相鄰的硬骨部位表面覆蓋有一層軟骨組織,而且軟骨的間隙和周邊充滿了潤滑關節的滑液。軟骨與滑液的成分是大分子的玻尿酸(hyaluronan/hyaluronic acid)和軟骨素(chondroitin)。

 

玻尿酸和軟骨素的構造中,葡萄糖胺與半乳糖胺(galactosamine)約佔總重的30-50%。玻尿酸的構造單元是「葡萄醣醛酸(glucuronic acid)」與「N-乙醯葡萄糖胺(N-acetyl glucosamine)」所形成的雙醣組,數量達一萬組以上,分子長度可達10微米,而雙醣分子約為1奈米。軟骨素的分子較小,雙醣組的單元是「葡萄糖醛酸」與「N-乙醯半乳糖胺(N-acetyl galactosmine)」,數量約20-60組。

 

天然食物中幾乎沒有可吸收的葡萄醣胺和半乳糖胺。人體所需的糖胺類與糖酸類都是細胞內自行合成,所用的原料是體內不虞欠缺的葡萄糖。

 

糖胺分子要先活化才能利用

 

人體代謝反應所用的基本原料都必須先經活化,活化的形式是與核苷酸結合。首先要合成三種UDP(二磷酸尿苷)結合的單醣構造單元:UDP-葡萄醣醛酸、UDP-N-乙醯葡萄糖胺與UDP-N-乙醯半乳糖胺。合成步驟相當繁複,每個反應都需要特定的酵素,總共需要至少九個酵素配合作用。

 

在軟骨細胞中,葡萄糖先經過磷酸化等四個酵素反應,才生成葡萄糖胺;其與乙醯輔酶A(acetyl Coenzyme A/CoA)結合形成N-乙醯葡萄糖胺;最後與UDP結合,才能生成UDP-N-乙醯葡萄糖胺。此分子可以轉化成UDP-N-乙醯半乳糖胺。葡萄糖也要經過磷酸化,並與UDP結合後,經過氧化才生成UDP-葡萄醣醛酸。利用這些基本的構造單元連合成大分子的反應稱為「聚合」,反應的位置是高氏體膜上,由複雜的酵素系統「玻尿聚醣酵素(hyaluronan synthases)」來執行,將兩個單糖輪流接合而形成長鏈。

 

追蹤細胞對葡萄糖胺的利用

 

藥物動力學實驗證明,口服的葡萄醣胺能夠吸收,並進入血液循環。然而血中的葡萄糖胺會直接進入軟骨細胞,並且利用於玻尿酸或軟骨素的合成嗎?這個問題要以實驗來驗證。

 

美國波士頓的榮民醫院在2004年進行實驗。他們使用人類軟骨細胞,模擬口服吸收的葡萄糖胺分子,在培養液中添加葡萄糖胺,同時也添加氚(3H)所標記的葡萄糖胺,與放射性硫35S標記的硫酸根。這些放射性同位素如同GPS定位系統一樣,可以準確追蹤分子的去處。經過細胞利用之後,新合成的軟骨素會具有放射活性(3H-chondroitin 35S-sulfate),經過分離純化可以測定合成量。

 

葡萄糖胺的添加濃度由高而低,1000μM(微莫耳)時,葡萄糖胺的利用率是30%;300μM時,利用率是15%;100μM時,利用率是9%。若是1.7μM,則利用率只有0.3%。這些濃度中,最接近血液濃度的是最低的1.7μM。哈佛醫學院的學者也有類似的研究,同樣發現蛋白聚醣的利用率<1%。

 

細胞實驗所用的濃度都遠超過血液濃度。藥物動力學實驗指出,多天服用1500 mg的葡萄糖胺之後,人體血漿的穩定濃度只有1.4μM。目前科學家大致確認:口服外來的葡萄糖胺,只有極少量的會用來合成軟骨的「膠質」成分。

 

綜而言之,健康人體不需要外來的葡萄糖胺;口服葡萄糖胺的功用不是修補軟骨,因此,增加攝取並沒有預防關節炎的功能。

 

責任編輯:許珊菁|實踐大學食品營養與保健生技系

審       校:邱琬淳|台北醫學大學保健營養學系

                  邱彥碩|衛生福利部雙和醫院骨科/關節重建科

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫-食品營養與安全之民眾科普教育計畫」執行團隊撰稿)

 
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