氨基葡萄糖在骨性關節炎治療中的應用

摘 要 骨性關節炎是一種常見的慢性關節疾病，治療方法種類繁多，但尚缺乏理想的藥物來逆轉疾病的進程。氨基葡萄糖由結合氨基的單糖、黏多糖和殼多糖組成，是參與關節內多種分子的結構組成。近10多年來，氨基葡萄糖已廣泛用于臨床治療骨性關節炎。本文就氨基葡萄糖的藥動學、藥理作用和臨床應用作一綜述。

關鍵詞 骨性關節炎 氨基葡萄糖 藥動學 藥理學 臨床應用

中圖分類號：R971.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1533(2012)15-0008-04

Application of glucosamine in management of osteoarthritis

WU Zi-ying， Li Yun-xia， CHEN Shi-yi

(Sports Medicine Center， Department of Sports Medicine and Arthroscopy Surgery

of Huashan Hospital， Fudan University， Shanghai 200040， China）

Abstract Osteoarthritis is a common， chronic arthritis disease. Despite of being many measurements for its treatment， modifying-osteoarthritis medicine has not come into being for reversing the disease process. Glucosamine is composed of amino-bound monosaccharide， mucopolysaccharide and chitin participates in forming the structures of several articular moleculars in joints. During recent ten years， glucosamine has been widely applied to treat osteoarthritis. This review discusses the pharmacokinetics， pharmacologic effects and clinical application of glucosamine.

Key words osteoarthritis; glucosamine; pharmacokinetics; pharmacology; clinical application

骨性關節炎是一種慢性關節疾病，主要病變是關節軟骨的退行性變和繼發性骨質增生，按致病因素可分為原發性和繼發性骨性關節炎。該病可發生于各年齡段、尤以老年人中最為多見。隨著我國老齡人口的增加，發病人數逐年上升。骨性關節炎常可導致患者關節疼痛及其功能障礙、甚至因此殘疾，而使用非甾體抗炎藥（NSAID）等傳統藥物治療主要是對癥處理，無法逆轉疾病的發生和發展。但即便NSAID的有效性受到質疑且會帶來諸如消化道潰瘍、出血和腎衰竭等并發癥，由于尚未開發出理想的藥物，NSAID依然是治療骨性關節炎的主要藥物。治療骨性關節炎的理想藥物既要能夠緩解癥狀、改善功能，又要能夠逆轉疾病的進程。開發出這樣的理想藥物已成為骨科領域的最重要任務之一。

氨基葡萄糖作為關節軟骨細胞外基質的重要成分，參與了關節內糖胺聚糖、硫酸肝素、硫酸角質素和透明質酸等多種分子的結構組成。氨基葡萄糖是一種氨基單糖，由結合氨基的單糖、黏多糖和殼多糖組成，目前多提取自天然甲殼素。后者是一種線型氨基多糖，廣泛存在于海洋無脊椎動物外骨骼、節肢動物的翅膀或外殼和真菌或藻類的細胞壁中。在美國，氨基葡萄糖作為營養補充劑得到廣泛使用。歐洲風濕病學會（EULAR）在治療指南中明確將硫酸氨基葡萄糖作為治療膝骨性關節炎的處方藥物，并認為其能逆轉骨性關節炎的癥狀[1]。

1 藥動學

目前想要徹底闡明人體內氨基葡萄糖的藥動學機制仍然具有不小的難度，這主要是由于氨基葡萄糖進入人體后被機體迅速吸收之故。另外，現有氨基葡萄糖濃度測定方法的敏感度不夠，很難檢測出低濃度的氨基葡萄糖代謝產物[2]。還有，由于道德倫理的限制，僅有少數健康志愿者參加了人體放射性示蹤14C-氨基葡萄糖的藥動學研究，致使被掌握的氨基葡萄糖藥動學參數較少，僅僅是一些近似的評估值，而對老年患者和肝損害、腎損害患者的藥動學參數則完全缺乏。

健康志愿者的血清氨基葡萄糖濃度約為0.04 mmol/L。經靜脈每注射9.7 g的氨基葡萄糖，血清氨基葡萄糖濃度將增加約0.65 mmol/L[3]。口服氨基葡萄糖后其血藥濃度的增加值大約只有靜脈注射的增加值的20%[4]。

氨基葡萄糖在機體肝臟內最終代謝分解為二氧化碳、水和尿素，其中以二氧化碳形式排泄的占約50%[5]。氨基葡萄糖靜脈注射和口服的半衰期基本相同，大約為70 h，而肌肉注射的半衰期約為57 h。

Setnikar等[6]給16只比格犬（8只公狗、8只母狗）靜脈注射和口服均勻標記14C的鹽酸氨基葡萄糖（使用未標記的硫酸氨基葡萄糖稀釋）。給藥后即刻檢測發現，靜脈注射后大約有10%的14C-鹽酸氨基葡萄糖以游離氨基葡萄糖形式存在于血漿中，但會很快被肝臟和腎臟清除并通過尿液排泄，其余90%的14C-鹽酸氨基葡萄糖則與血漿球蛋白結合，而血漿球蛋白的活性很快開始增強且在8 h后達到峰值。在這個過程中，14C-鹽酸氨基葡萄糖會很快地依次分布至肝臟、腎臟、骨骼和關節軟骨。其中口服14C-鹽酸氨基葡萄糖后，大約有87%被吸收后即與血漿球蛋白結合。兩種給藥途徑都不存在性別差異。Setnikar等[7]還曾以大鼠為實驗對象進行了相似的研究，結果發現：①14C-鹽酸氨基葡萄糖的吸收和分布沒有性別差異；②50%的14C-鹽酸氨基葡萄糖最終以二氧化碳形式被排泄；③40%的14C-鹽酸氨基葡萄糖通過尿液排泄；④14C-鹽酸氨基葡萄糖能夠迅速進入所有組織、包括關節軟骨，8 h后達到峰值。

Setnikar等[8]于2001年證實，人口服氨基葡萄糖后的吸收率約為90%；氨基葡萄糖能通過血液分布到全身組織和器官（包括肝、腎、胃壁、小腸、腦、骨骼、肌肉和關節軟骨），特別是對關節軟骨有高親和性，可彌散到關節軟骨基質和軟骨細胞中。氨基葡萄糖通常在口服后4 h達到血藥濃度峰值，半衰期約18 h。

Persiani等[9]給12名骨性關節炎患者口服治療劑量（1 500 mg/d）的硫酸氨基葡萄糖共14 d。采用液相色譜描記串聯質譜法檢測發現，患者的硫酸氨基葡萄糖血漿濃度平均值達到1 282 ng/ml，較治療前增加20.5倍；滑液中的濃度平均值達到777 ng/ml，較治療前增加21.5倍。這表明硫酸氨基葡萄糖的血漿濃度與滑液濃度高度相關，口服硫酸氨基葡萄糖可為機體全身利用且能到達受累關節、從而發揮治療作用。

Laverty等[10]證實，氨基葡萄糖經馬口服后能夠進入關節滑液，但滑液中的氨基葡萄糖濃度僅相當于血清濃度的5%～11%。而后Laverty等[11]又證實，受累關節滑液中的氨基葡萄糖濃度是正常滑液中的4倍，表明氨基葡萄糖對受累關節具有更高的親和性。

Pastorinia等[12]研究發現，硫酸氨基葡萄糖經兔口服后可到達關節軟骨。采用液相色譜描記電離串聯質譜法檢測發現，口服3 h后，兔關節軟骨內的硫酸氨基葡萄糖濃度較服藥前增加了50%，血藥濃度也顯著增加并在服藥后1.5～2 h達到峰值，表明關節軟骨中的硫酸氨基葡萄糖濃度與血藥濃度相關。

氨基葡萄糖的給藥途徑不同，生物利用度也不同。在健康男性志愿者中，靜脈內注射氨基葡萄糖的生物利用度最高（100%）。相對于靜脈內注射，肌肉內注射的相對生物利用度達96%，而口服的相對生物利用度只有26%，這主要是肝臟的首過代謝作用所致[13]。

氨基葡萄糖的給藥途徑不同，排泄方式也不盡相同。研究表明，肌肉內注射氨基葡萄糖120 h后，給藥量的37%經尿液和糞便排泄，而靜脈內注射和口服后的這一比例分別為28%和21%。此外，靜脈內和肌肉內注射氨基葡萄糖后，經糞便排泄的量不到給藥量的1%，而口服后24～72 h經糞便排泄的量即可達給藥量的11%。

2 藥理作用

氨基葡萄糖的作用機制尚未徹底闡明。已知內源性或外源性氨基葡萄糖均可促進糖胺聚糖、蛋白聚糖和透明質酸的合成[14]。氨基葡萄糖是糖胺聚糖合成的最重要前體[15]。在健康人群中，蛋白聚糖主要經“優先途徑”合成，即軟骨細胞利用谷氨酰胺提供的氨基基團將葡萄糖轉變為氨基葡萄糖、最終合成蛋白聚糖。但在骨性關節炎患者中，因葡萄糖數量不足，蛋白聚糖改由“替代途徑”合成，即以氨基葡萄糖為起始點合成蛋白聚糖[16]，而不再需要谷氨酰胺提供氨基基團。透明質酸是關節液具有高黏度、保護性潤滑和沖擊力吸收作用的重要原因。體外實驗發現，氨基葡萄糖是透明質酸和其它黏多糖合成的重要前體[17]。氨基葡萄糖通過加強蛋白聚糖合成的“替代途徑”和提高關節液中的透明質酸含量而發揮治療作用。

研究表明，氨基葡萄糖能降低大鼠骨性關節炎的發生率：在通過向大鼠脛跗關節注射0.2 ml的10%高嶺土懸浮液誘導關節炎發生的過程中，如于誘導前1 h開始每天2次給予口服氨基葡萄糖共5 d，則可有效預防關節炎的發生[18]。

體外實驗證實，氨基葡萄糖具有逆轉骨性關節炎的潛能。氨基葡萄糖能促進蛋白聚糖的合成，但對II型膠原蛋白及其DNA合成沒有影響。Bassleer等[19]分離出骨性關節炎患者軟骨中的氨基葡萄糖，將此氨基葡萄糖按0、1、10和100 mg/L濃度分別在含有人軟骨細胞的培養基（106個細胞/2 ml）中培養4、8和12 d。在濃度為10和100 mg/L的培養基中，氨基葡萄糖顯著促進了蛋白聚糖的增加。12 d后，蛋白聚糖的增加率分別達到38%和54%。撤去氨基葡萄糖后，蛋白聚糖的增加仍能至少持續4 d。

氨基葡萄糖還能調控骨性關節炎患者的骨代謝。Igarashi等[20]研究發現，氨基葡萄糖可顯著促進小鼠成骨細胞（MC3T3-E1細胞）骨橋蛋白和骨鈣素等分化中、晚期標志的表達增加、同時抑制破骨細胞RANKL等分化標志的表達，表明氨基葡萄糖能通過促進成骨細胞分化及抑制破骨細胞分化而增強骨質沉積和減少骨質吸收、最終達到對骨代謝的調控作用。

只有高濃度的氨基葡萄糖才具有抗炎效應。Setnikar等[21]等比較了氨基葡萄糖和吲哚美辛對右旋糖酐誘發的大鼠跖趾關節炎的抑制作用后發現，氨基葡萄糖僅具有輕度抑制蛋白水解酶釋放的效應，而要達到與吲哚美辛相同的抑制效應，氨基葡萄糖的濃度必須較吲哚美辛高10倍以上。Li等[22]同樣認為，只有高濃度的氨基葡萄糖才可抑制前列腺素合成。他發現這種抑制效應的作用點在前列腺素E受體，而此受體是前列腺素攝取和促炎癥反應所必須的。硫酸氨基葡萄糖的其它抗炎作用還包括可抑制體外核因子κB的核轉運、從而抑制白介素-1誘導基因的表達[23]。氨基葡萄糖也可降低基質金屬蛋白酶等分解代謝酶的活性[24]。

3 臨床應用

自20世紀60年代以來，已有多項臨床研究評價了氨基葡萄糖治療骨性關節炎的臨床療效，其中比較重要的是GAIT（Glucosamine/chondroitin Arthritis Intervention Trial）[25]和GUIDE［Glucosamine Unum In Die (once-a-day) Efficacy］[26]兩項研究。

GAIT是由美國國立衛生研究所發起的一項多中心、雙盲研究，比較了安慰劑、鹽酸氨基葡萄糖（500 mg、tid）、硫酸軟骨素（400 mg、tid）、鹽酸氨基葡萄糖合用硫酸軟骨素以及塞來昔布（celecoxib，200 mg、qd）治療膝骨性關節炎的臨床效果。結果顯示，對有中、重度疼痛的患者，合用鹽酸氨基葡萄糖和硫酸軟骨素治療能使79.2%患者的WOMAC評分顯著改善，而安慰劑組達到這一指標的患者比例僅為54.3%。

GUIDE研究是在西班牙和葡萄牙同時進行的6個月多中心、雙盲研究，比較了安慰劑、硫酸氨基葡萄糖（1 500 mg、qd）和對乙酰氨基酚（3 000 mg、qd）治療膝骨性關節炎的臨床療效。結果顯示，與安慰劑組和對乙酰氨基酚組相比，口服硫酸氨基葡萄糖患者的Lequesne評分和WOMAC評分得到顯著改善。

在一項為期3年的隨機、雙盲、對照臨床療效研究中，212名膝骨性關節炎患者分別接受硫酸氨基葡萄糖（1 500 mg、qd）和安慰劑治療。每年拍攝膝關節負重前后位片，同時使用數字圖像分析軟件評價脛股關節內側間室間隙寬度。3年后發現，安慰劑組患者的關節間隙狹窄量增加了0.31 mm（0.13～0.48 mm），而硫酸氨基葡萄糖組患者的相應指標值僅增加0.06 mm（0.09～0.22 mm）（P = 0.043）[27]。在另一項為期3年的隨機、雙盲、對照試驗中，275名膝骨性關節炎患者被隨機分成兩組，其中治療組患者（144名）口服硫酸氨基葡萄糖至少12個月，對照組患者（131名）服用安慰劑。試驗結束后隨訪5年，結果發現對照組（14.5%）施行人工全膝關節置換術的比例較治療組（6.3%）高1倍多[28]。

隨著氨基葡萄糖的廣泛使用，人們越發關注氨基葡萄糖是否會影響機體的葡萄糖代謝。Scroggie等[29]在一項隨機、雙盲、對照試驗中給34名2型糖尿病患者口服治療劑量（1 500 mg/d）的鹽酸氨基葡萄糖90 d，發現糖代謝沒有受到影響。在Albert等[30]進行的另一項試驗中，研究對象包括2名1型糖尿病患者和10名2型糖尿病患者，結果也顯示糖代謝未受到影響。

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（收稿日期：2011-11-18）