Glukozamina

GLUKOZAMINA Z CHONDROITYNĄ

Na początku były… stawy

Romans glukozaminy z medycyną rozpoczął się właśnie od stawów. Konkretnie – od choroby zwyrodnieniowej stawów, czyli osteoartrozy. I wprawdzie dzisiaj OARSI – organizacja skupiająca specjalistów od tego schorzenia – oficjalnie zaleca glukozaminę jako lek drugiego rzutu w małoobjawowych przypadkach osteoartrozy, to jednak droga tej cząsteczki do uzyskania akceptacji środowiska medycznego nie była prosta..

Ponieważ glukozamina jest zasadniczo składnikiem lub prekursorem wszystkich polisacharydów (wielocukrów) i glikozylowanych (połączonych z cukrami) białek budujących chrząstkę stawową (i generalnie – całą macierz zewnątrzkomórkową tkanki łącznej), dlatego też już w latach 80-tych wnioskowano, że jej spożywanie może wpłynąć na poprawęć stanu chorych w osteoartrozie. Wówczas i w następnej dekadzie przeprowadzono kilka słabo przygotowanych doświadczeń pilotażowych potwierdzających to założenie. Dobrze zaprogramowane badania kliniczne, obejmujące reprezentatywne grupy chorych (100-osobowe) i miarodajny czas obserwacji (3 lata), wykonali dopiero: Register w 2001 i Pavelka w 2002 roku.

Wykazali oni, że glukozamina nie tylko znosi objawy osteoartrozy, takie jak np. obolałość i sztywność stawów, ale również poprawia stan samej chrząstki, czyli że sięga do przyczyny choroby.

Niestety, obserwacji tych nie potwierdziły prace Hughesa i Ciberea z 2002 i 2004 roku. W ich badaniach czas obserwacji był jednak krótki, a grupy chorych – nieduże. Mimo to, analiza wszystkich badań klinicznych (metaanaliza), wykonana w 2003. przez Richya, wskazała na dobrą tolerancję i skuteczność glukozaminy w łagodzeniu bólu i poprawie ruchomości stawów.

GLUKOZAMINA Z CHONDROITYNĄ

Aby wyjaśnić te wątpliwości, Narodowy Instytut Zdrowia Stanów Zjednoczonych zlecił  badanie kliniczne, kontrolowane placebo, porównujące skuteczność leczenia osteoartrozy glukozaminą, chondroityną i kombinacją obu tych molekuł z celekoksibem – niesteroidowym lekiem przeciwzapalnym (Clegg, 2006). Wprawdzie we wnioskach tej pracy możemy przeczytać, że ani leczenie glukozaminą, ani chondroityną, ani kombinacją obu cząsteczek, w przeciwieństwie do celekoksibu, nie daje znamiennej statystycznie poprawy w porównaniu z placebo, to jednak dokładna analiza wyników – wykonana przez recenzentów – wykazała błędność tych wniosków… Czas obserwacji był tutaj relatywnie krótki – 6 miesięcy. Glukozaminę podawano w postaci chlorowodorku, a nie stosowanego najczęściej siarczanu. U większości zakwalifikowanych pacjentów choroba przebiegała ze skąpymi objawami bólowymi, co utrudniało subiektywną ocenę jego łagodzenia. Pozytywna odpowiedź na podawanie placebo była zadziwiająco wysoka, bo wynosiła aż… 60 procent. Co jednak nnajistotniejsze: autorzy nie uwzględnili we wniosku wyniku uzyskanego w podgrupie „glukozamina plus chondroityna”, gdzie przewaga efektu leczniczego nad placebo wynosiła ponad 25 procent.

Ponieważ wątpliwości mnożyły się nadal, Herrero-Beaumont objął kierownictwo nad nowym, wieloośrodkowym badaniem klinicznym, opublikowanym w 2007 roku, porównującym efekty lecznicze podawania w osteoartrozie siarczanu glukozaminy lub paracetamolu. Tutaj wyraźną poprawą na leczenie placebo zareagowało ponad 21 procent badanych, paracetamolem – ponad 33, zaś siarczanem glukozaminy – uwaga (!) – prawie 40. Stopień zaawansowania choroby zwyrodnieniowej stawów, mierzony tzw. indeksem Lequesnea, który w momencie rozpoczęcia doświadczenia wynosił średnio dla wszystkich chorych 11 punktów, spadł w grupie placebo o 1.9, w grupie paracetamolu – o 2.7, zaś w grupie glukozaminy – uwaga (!) – o 3.1 punktu. Glukozamina pobiła więc na głowę popularny lek przeciwbólowy – paracetamol!

Generalnie badanie to, do którego nie zgłaszano zastrzeżeń, powinno zakończyć sprawę. Niestety, jeszcze tego samego roku (2007) ukazała się kolejna metaanaliza, tym razem pióra Vlada, w której konkluzji czytamy, że chlorowodorek glukozaminy jest nieskuteczny w leczeniu osteoartrozy, zaś duża niezgodność wyników nie pozwala na wyciągnięcie jednoznacznych wniosków co do skuteczności siarczanu.

W 2008 roku Sawitzke ogłosił wyniki wieloośrodkowej, dwuletniej, kontrolowanej placebo obserwacji klinicznej chorych z osteoartrozą, leczonych glukozaminą, chondroityną, kombinacją obu tych molekuł lub celekoksibem. W tej pracy, w badaniu radiologicznym, oceniano głównie najbardziej obiektywny objaw osteoartrozy – stopień zwężenia szpary stawowej. I znowu, w porównaniu z placebo, najsilniej destrukcję stawu powstrzymywała glukozamina, znacznie wyprzedzając lek przeciwzapalny oraz chondroitynę i kombinację obu molekuł.

Kolejna metaanaliza, opublikowana w 2010 roku przez Wandela w British Medical Journal, poszła jeszcze dalej w swojej konkluzji od pracy Vlada, uznając, że glukozamina nie wykazuje większej skuteczności od placebo, wobec tego stosowanie jej w chorobie zwyrodnieniowej stawów powinno być wręcz odradzane. Recenzenci i komentatorzy nie pozostawili suchej nitki na dokonaniach Wandela i Vlada, wskazując błędy metodyczne, polegające głównie na zestawianiu ze sobą i traktowaniu równą miarą poważnych badań klinicznych na licznych grupach i z długim czasem obserwacji oraz drobnych doświadczeń pilotażowych, testujących przez krótki czas na małych grupach nieco inne molekuły lub eksperymentalne pomysły na nowe formy leku – np. chlorowodorek lub iniekcyjne preparaty domięśniowe i dostawowe glukozaminy.

Sportowcy – ich forma i zdrowie

Środowiska medyczne zaakceptowały ostatecznie glukozaminę jako środek wspomagający leczenie osteoartrozy. Ponieważ do podobnych zmian zapalnych i zwyrodnieniowych dochodzi również u sportowców, szczególnie wyczynowców z dyscyplin siłowych, na skutek kumulujących się w stawach przeciążeń i uszkodzeń, dlatego glukozamina wyrosła szybko na jeden z popularniejszych suplementów sportowych. Glukozamina nie tylko poprawia stan chrząstki stawowej, ale też innych biernych elementów aparatu ruchu zbudowanych z tkanki łącznej – powięzi, ścięgien, więzadeł – gdyż, jak pamiętamy, jest strategicznym składnikiem macierzy zewnątrzkomórkowej, tworzącej tę tkankę.Bierne elementy aparatu ruchu są z natury silniejsze od aktywnych mięśni, gdyż przenoszą siły generowane przez włókienka mięśniowe. (Gdyby były słabsze, mięśnie rwałyby ścięgna). Regenerują się jednak zdecydowanie wolniej od mięśni; w przeciwieństwie do nich – zbudowane są z małej liczby komórek, a dużej – macierzy zewnątrzkomórkowej, a pamiętajmy, że związki niezbędne do odnowy powstają głównie w komórkach danej tkanki. Jeżeli zatem ćwiczymy siłowo i dbamy tylko o szybką regenerację i szybki wzrost tkanki mięśniowej, a zapominamy o wspomaganiu tkanki łącznej, włókna mięśniowe stają się coraz większe i coraz silniejsze, zaś bierne elementy słabną, generując zmiany przeciążeniowe, zapalne jak i zwyrodnieniowe. W sytuacji tej poważna kontuzja (np. naderwanie ścięgna) jest tylko kwestą czasu. Pod koniec kariery wielu sportowców boryka się z kontuzjami, spora część z nich kończy karierę z uwagi na kontuzje, a często na szczycie podium stają ci – najodporniejsi na kontuzje. Glukozamina pomaga tutaj zdecydowanie, gdyż wspomaga regenerację biernych elementów aparatu ruchu, co znowu przyczynia się do wzrostu jej popularności pośród wyczynowców.

Jednak młodzi sportowcy, którym jeszcze nie strzyka w kolanach na zmianę pogody, omijają z reguły szerokim łukiem suplementy regenerujące tkankę łączną. Szkoda im na nie pieniędzy; wybierają raczej nasuplement wspomagające rozwój tkanki mięśniowej, względnie redukcję tłuszczowej.

Po co mięśniom – glukozamina?

Kiedy Robinson wywołał w 1995 roku eksperymentalną cukrzycę u szczurów – zaobserwował, że produkcja glukozaminy w mięśniach szkieletowych zwierząt obniżyła się o połowę, natomiast podanie insuliny przywracało poziom produkcji do stanu prawidłowego.

W 1996 roku Daniels wykonał szereg infuzji glukozy i insuliny do ludzkich komórek mięśniowych – dowodząc, że największy wpływ na stymulację syntezy glukozaminy ma podanie mieszaniny glukozy i insuliny z przewagą hormonu, nieco mniejszy – samej insuliny, a jedynie niewielki – samej glukozy.

Obydwa badania pokazały jednoznacznie – insulina aktywuje proces przemiany glukozy w glukozaminę. Wszyscy zapewne dobrze wiemy, że insulina to jeden z najsilniejszych hormonów anabolicznych, stymulujących produkcję białek w mięśniach i pobudzających w ten sposób rozwój masy mięśniowej. Jeżeli więc insulina pobudza też w mięśniach produkcję glukozaminy, nie tylko białek, musi oznaczać to, że ta jest wyraźnie niezbędna do budowania masy mięśniowej. Jaką więc funkcję pełni we wzrastających muskułach glukozamina?

Wszystko wyda się proste, gdy wyjaśnimy – czym tak naprawdę jest mięsień… Zgodnie z aktualnym stanem wiedzy – mięsień jest rozwarstwionym ścięgnem, tworzącym sieć rusztowania dla przytwierdzonych do niego komórek (włókien) mięśniowych. Każde włókno mięśniowe (komórkę mięśniową) otula więc na całej jego długości powłoka struktury ścięgnistej tkanki łącznej, która jest jak gdyby rurką wychodzącą ze ścięgna po jednej stronie brzuśca mięśnia, a wchodzącą do niego po drugiej. Kiedy więc mięsień rośnie w masę, grubieją zapewne nie tylko włókna mięśniowe, ale jednocześnie otulające je struktury ścięgniste. A to chociażby z tego powodu, że przenoszą one siłę skurczu włókien na ścięgna, zaś ścięgna – na kości, które, uginając się w stawach, przekładają pracę mięśni w ruch – zmianę pozycji ciała w przestrzeni lub podniesienie ciężaru. Sprężyste struktury łącznotkankowe amortyzują jednocześnie siły generowane przez włókna mięśniowe, ochraniając je przed uszkodzeniami, będącymi efektem własnej ich pracy. Ochraniają też włókna przed uszkodzeniami, wynikające z działania sił zewnętrznych, związanych np. z nadmiernym rozciągnięciem mięśnia. To właśnie w tych strukturach egzystują biorące udział w regeneracji komórki satelitarne i odpornościowe oraz receptory wielu hormonów anabolicznych i czynników wzrostowych, jak również pobudzające skurcze włókien mięśniowych płytki motoryczne (synapsy nerwowo-mięśniowe). Struktury ścięgniste tworzą jednocześnie trakcje doprowadzające w bezpośrednie pobliże komórek mięśniowych naczynka krwionośne i wypustki neuronów. Błonę komórki mięśniowej (sarkolemę) otacza  cienka warstewka macierzy zewnątrzkomórkowej, a następnie – tzw. błona podstawna zbudowana głównie z elastycznej siateczki kolagenowej, w końcu – tzw. śródmięsna tworzona przez grube włókna kolagenowe. Komórkę mięśniową mocują do błony podstawnej rozmaite białka (integryna, agryna, laminina, biglikan, dystroglikan) i glikozaminoglikany, czyli wielkocząsteczkowe wielocukry zbudowane głównie z glukozaminy lub pochodzących od niej węglowodanów. Bodaj wszystkie te białka są bowiem glikoproteinami lub proteoglikanami, czyli molekułami złożonymi z rdzenia białkowego i łańcuchów glikozaminoglikanów. Możemy więc przypuszczać, że przyrost masy mięśniowej wiąże się nie tylko ze wzmożeniem syntezy (anabolizmu) białek kurczliwych włókienek mięśniowych (miofibryli) i wzrostem ich liczby, ale również wzmożeniem syntezy białek mocujących i towarzyszących im glikozaminoglikanów. Tutaj znajdujemy więc wytłumaczenie – dlaczego anaboliczna insulina pobudza syntezę glukozaminy, niezbędnej do produkcji glikozaminoglikanów. Wiadomo również, że syntezę glikozaminoglikanów hamuje kataboliczny kortyzol, a pobudzają kolejne hormony anaboliczne – głównie estradiol, testosteron i IGF-1. I faktycznie: jak dowodzi Casar w swojej pracy z 2004 roku – synteza glikozaminoglikanów wzrasta podczas regeneracji mięśni szkieletowych i jest czynnikiem nieodzownym do prawidłowego przebiegu tego procesu. Glikozaminoglikany pełnią tu bowiem nie tylko funkcje mechaniczne, ale wzmacniają też (szczególnie siarczan heparanu) regeneracyjną aktywność komórek satelitarnych i anaboliczną niektórych czynników wzrostowych.

Istnieje jeszcze przynajmniej jeden aspekt tego zagadnienia: glukozamina jest nieodzownym składnikiem jąder komórkowych. Niektóre białka jądrowe to bowiem proteoglikany, a niektóre (np. inicjujące procesy anaboliczne czynniki transkrypcyjne) przyłączają do swej struktury łańcuchy cukrowe złożone z samej glukozaminy. I chociaż nie znamy jeszcze dokładnie znaczenia glukozaminy i proteoglikanów dla procesów życiowych przebiegających w jadrach, możemy być pewni, że nie jest ono marginalne. Dlaczego…? Wyobraźcie sobie, że ponad 55% występującej w mięśniach glukozaminy gromadzi się właśnie w jądrach. Nie będzie to może takim szokiem, gdy przypomnimy, że włókna mięśniowe to komórki wielojądrzaste i to zawierające nie dwa czy cztery jądra, tylko średnio ok. 75 na każdym milimetrze swojej długości. A że włókno dużego mięśnia potrafi dorastać do kilkudziesięciu centymetrów, w jednej takiej komórce może egzystować nawet kilkaset tysięcy jąder. Na co jej tyle tych organelli komórkowych? Ze względu na to, iż białka włókien mięśniowych ulegają ciągłej degradacji, głównie w efekcie wykonywanej pracy, muszą być wciąż odnawiane. A że to jądra zajmują się właśnie produkcją białek, komórki mięśniowe potrzebują ich bardzo dużo. Kiedy więc dochodzi do rozleglejszego uszkodzenia białek mięśniowych na skutek dźwigania wielkich ciężarów, jeden z ważnych etapów regeneracji polega na mnożeniu wspominanych komórek satelitarnych, ich zlewaniu się z uszkodzonym włóknem mięśniowym i zasilaniu go dodatkowymi jądrami. Te dodatkowe jądra produkują więcej białek kurczliwych włókienek mięśniowych, co zwiększa liczbę włókienek (miofibryli), przekrój komórek (włókien) mięśniowych i masę naszych mięśni.Jak widać – aby komórki satelitarne mnożyły się i produkowały nowe, dodatkowe jądra – mięśnie muszą zawierać wystarczającą ilość glukozaminy.

Co na to badania?

Ze zgromadzonych wyżej informacji możemy wywnioskować, że suplementacja glukozaminy nie tylko wspomoże ścięgna i stawy, ale jednocześnie wpłynie pozytywnie na rozwój muskulatury. Należałoby jednak zapytać – czy opinia ta znajduje potwierdzenie w doniesieniach naukowych?

Wydaje się, że tak, mimo że do tej pory wykonano chyba tylko dwie prace z udziałem ludzi, badające efekty suplementacji glukozaminy przy treningu siłowym. Obie Petersena – z 2009 i 2011 roku. Autor porównywał tutaj z placebo wpływ glukozaminy i ibuprofenu na masę i siłę mięśni oraz odczucie bólu u osób z osteoartrozą, poddanych 12-tygodniowemu programowi ćwiczeń siłowych mięśni kończyn dolnych. W pierwszym badaniu oceniano ponadto stopień destrukcji tkanki chrzęstnej, mierząc poziomy odpowiednich markerów wydalanych do krwi i z moczem. Tylko glukozamina zahamowała rozpad chrząstki, obniżając poziom markerów o 13 procent w porównaniu z placebo i o 17 w porównaniu z ibuprofenem (kolejny dowód na skuteczność glukozaminy przy problemach stawowych). Wprawdzie doszło do znacznego wzrostu masy mięśnia czterogłowego uda we wszystkich grupach badanych, jednak nie odnotowano tu większych różnic pomiędzy grupami. Za to siła maksymalna tego mięśnia wzrosła wyraźnie w grupie glukozaminy i ibuprofenu (glukozamina miała nawet nieznaczną przewagę), podczas gdy w grupie placebo efekt ten był jedynie minimalny. Ciekawie wypadła też dodatkowa ocena liczby komórek satelitarnych: ich liczba wzrosła znamiennie w grupie glukozaminy, zaś w grupie ibuprofenu nie była wyższa od placebo. Natomiast w ocenie znoszenia bólu mięśnia po treningu, wykonanej z użyciem przyrządu dynamometrycznego, glukozamina niewiele ustępowała ibuprofenowi, znacznie przewyższając oczywiście placebo.

Przyczyną tego problemu jest stan zapalny toczący się w przeciążonych mięśniach, w którego rozwój największy wkład wnosi czynnik transkrypcyjny NFkB. SW skrócie – ciężki wysiłek generuje reaktywne formy tlenu (ROS), aktywujące NFkB. Czynnik ten pobudza z kolei geny do syntezy ok. 300 białek, pośród których znajdujemy enzym COX katalizujący produkcję prostanoidów (prozapalnych molekuł sygnałowych, inicjujących bodźce bólowe), a także cytokiny (nazywane wymiennie miokinami, kiedy powstają w tkance mięśniowej) – molekuły sygnałowe, sterujące procesami zapalnymi, szczególnie IL-1 beta i TNF-alfa, które ponownie pobudzają produkcję ROS i aktywują NFkB. Ponieważ zadaniem pierwszej fazy zapalenia, przebiegającej z silnymi objawami bólowymi, jest usuwanie (katabolizm) uszkodzonych wysiłkiem białek kurczliwych, po czym dopiero następuje zastępowanie ich i nadbudowywanie nowymi i sprawnymi mechanicznie we wzmożonych procesach anabolicznych, dlatego podnoszenie wielkich ciężarów bolącymi mięśniami (wykonywanie kolejnych treningów przy DOMS) może doprowadzić do nakładania się na siebie faz katabolicznych, przetrenowania, a w konsekwencji – stagnacji czy nawet regresji rozwoju formy.

W ostatnich latach wykonano przynajmniej jeszcze kilka badań, które udowodniły, że glukozamina obniża aktywność czynnika NFkB oraz poziom i aktywność cytokiny IL-1 beta i TNF-alfa (Lin – 2006, Scotto – 2007, Mendis – 2007, Lee – 2008, Ju – 2008, Liu – 2010, Imagawa – 2011, Xing – 2011, Ryu – 2012). Niektóre czynniki transkrypcyjne wiążą glukozaminę w jądrze komórkowym. Otóż, okazuje się, że taka modyfikacja NFkB hamuje jego aktywność. Okazuje się również, że glukozamina eliminuje ROS, co może dodatkowo wpływać na dezaktywację tego czynnika.

W tym miejscu powróciliśmy z długiej wycieczki po mięśniach do stawów…  ochronne działanie glukozaminy na łącznotkankowe, bierne elementy aparatu ruchu wynika najprawdopodobniej – przynajmniej w równej mierze – zarówno z jej funkcji budulcowej, jak też aktywności przeciwzapalnej.

Warto jednak jeszcze raz odwiedzić mięśnie w towarzystwie glukozaminy… Możliwe, że amatorów monstrualnej muskulatury nie zachwycił wynik uzyskany przez Petersena: wzrost samej siły, bez przewagi glukozaminy nad placebo w budowaniu masy mięśniowej. Dla nich mam jednak optymistyczne wieści: kiedy Jeong dodawał do karmy jednej grupy szczurów glukozaminę (w postaci oligosacharydu – wielocukru złożonego z kilku cząsteczek), a drugą żywił normalnie, odnotował po 6 tygodniach prawie 20-procentowy wzrost masy mięśnia płaszczkowatego łydki w grupie glukozaminy, w porównaniu z grupą kontrolną. W pracy tej, opublikowanej w czerwcu 2012 roku, autorzy obserwowali też wolniejszy o 72% przyrost wagi oraz wyraźnie korzystniejszy stosunek masy mięśni do całkowitej wagi ciała w grupie glukozaminy, co mogło świadczyć tylko o jednym…

Tego jeszcze nie było

Czyżby glukozamina miała być nie tylko regeneratorem stawów, lekiem przeciwzapalnym i anabolikiem, ale jeszcze do tego… spalaczem tłuszczu?

Tak (!) – i dowodzi tego nie tylko jedna praca Jeonga…

Szczury Jeonga, karmione glukozaminą, wprawdzie nie miały mierzonego poziomu tkanki tłuszczowej, ale niewiele przybierały na wadze, rozwijając za to większą masę mięśniową. Gromadziły w mięśniach więcej mitochondriów i sprawdzały się o 96% lepiej w teście biegu do wyczerpania. Wszystko to zaświadcza o wpływie glukozaminy na redukcję tkanki tłuszczowej: zarówno wysoki stosunek masy mięśniowej do ogólnej wagi ciała i ogromna liczba mitochondriów odpowiedzialnych za spalanie kwasów tłuszczowych, jak też znakomita wydolność tlenowa, pochłaniająca głównie tłuszcz na potrzeby energetyczne.

Bardziej bezpośrednich dowodów dostarczył nam Luo, bodaj jako pierwszy, który już w 2007 roku donosił, że glukozamina pobudza spalanie kwasów tłuszczowych w izolowanych komórkach tkanki tłuszczowej – adipocytach.

Idąc dalej – w 2009 roku Kong testował wpływ glukozaminy na proces dojrzewania izolowanych komórek tłuszczowych. Co się okazało –  w obecności glukozaminy dojrzewanie to ulega zakłóceniu, a dorosłe adipocyty zawierają znacznie mniej tłuszczu, za to wydzielają znacznie więcej glicerolu, co świadczy o wzmożonym rozpadzie tłuszczu, bo glicerol – obok kwasów tłuszczowych – to drugi składnik jego molekuł.

Natomiast Choi, w badaniu opublikowanym w lutym 2012 roku, podzielił szczury na cztery grupy, karmiąc przez 5 miesięcy jedną – kontrolną – normalną dietą, drugą – wysocekaloryczną dietą wysokotłuszczową, zaś trzecią i czwartą – również dietą wysokotłuszczową, tyle że wzbogaconą jedno- i trzyprocentowym dodatkiem glukozaminy w postaci oligomeru. Zwierzęta, które otrzymywały największą porcję glukozaminy, przybrały na wadze o 15% mniej od pozostających na samej diecie wysokotłuszczowej. Znacznie mniejsze były również rozmiary ich komórek tłuszczowych oraz niższa ekspresja genów aktywujących adipogenezę – rozwój tkanki tłuszczowej.

Wynika z tego, że glukozamina może ułatwiać jednocześnie rozwój masy mięśniowej i redukcję tkanki tłuszczowej, a o takim suplemencie marzą przecież wszyscy pakerzy.

Widzimy zresztą, że na suplementacji glukozaminy skorzystają nie tylko kulturyści i zawodnicy innych dyscyplin sylwetkowych, ale również przedstawiciele sportów siłowych, wytrzymałościowo-siłowych i wytrzymałościowych.