膝關節、軟骨保健新寵 蛋白聚糖是什麼？
蛋白聚糖能改善退化性關節炎？藥師整理出近年重要研究提出說明。(示意圖/Shutterstock)
除了UC-II及小分子玻尿酸外，蛋白聚糖也是這幾年討論度居高不下的保健新寵，甚至不少日系大品牌爭相開發蛋白聚糖相關的關節保健品。這個聽起來有點陌生的成份到底是什麼，是否如廠商宣傳得如此厲害，微笑本週來仔細研究這個有趣的成分。
在探討蛋白聚糖的效果前，藥師先釐清何謂蛋白聚糖。(圖/微笑藥師網提供)
一、什麼是蛋白聚糖
蛋白聚糖(proteoglycan)是一種糖蛋白(glycoprotein)，其結構以核心蛋白(core protein)爲主軸，再借由共價鍵結合多個糖胺聚糖(glycosaminoglycan,GAG,ex.軟骨素、角質素)而成，其結構如下圖所示，蛋白聚糖能結合於玻尿酸上，形成長鏈鎖水結構。
蛋白聚糖成分結構。(圖/微笑藥師網提供)
糖胺聚糖鏈羣具有像海綿一樣的含水力及鎖水力，因此具有黏性、彈性，衝擊抗性佳可保護身體免受震動的影響。蛋白聚糖廣泛分佈在身體裡，其與膠原蛋白、玻尿酸、彈力蛋白等，共同存在於真皮層，做成爲皮膚的基質成分；在軟骨中，蛋白聚糖則會與第二型膠原蛋白、玻尿酸及水份組合軟骨基質，減緩運動對關節的衝擊。
市售常見蛋白聚糖大多萃取自鮭魚鼻軟骨，動物研究顯示其能在小腸的空腸部分，藉由網格蛋白引起細胞吞噬作用(clathrin mediated endocytosis)而吸收。在軟骨細胞實驗中顯示，鮭魚鼻軟骨的蛋白聚糖可促進軟骨前驅細胞生長、誘發軟骨分化及抑制軟骨鈣化的作用；在關節炎小鼠的動物實驗也指出每日補充含2毫克蛋白聚糖的小鼠，其免疫誘導後之關節炎發生率及臨牀分數均較對照組低，顯示蛋白聚糖抗發炎作用。近年來不少日系保健食品廠商趁勢推出許多鮭魚鼻軟骨的蛋白聚糖產品，甚至被提出申請日本關節軟骨保護的特定保健食品。
根據最新研究顯示，在退化性膝關節炎評估上，軟骨合成基準的生物標記PIICP(cartilage type II procollagen propeptide)和軟骨分解基準的生物標記C2C(cartilage type II collagen cleavage bycollagenase)皆爲重要指標，尤其是兩者的比例(C2C/CPII比)可以反應軟骨代謝的狀況，常被應用於評估關節炎退化狀況或關節保健品的軟骨保護作用。
2011年開放式人體試驗證明，膝關節炎患者(JKOM socre 53.7±3.7，VAS score at rest 33.7±5.7mm)每日攝取10毫克的鮭魚鼻軟骨的蛋白聚糖，攝取12周後，對於軟骨代謝平衡(C2C/PIICP比)的評比，與攝取前比有顯著減少，且關節炎症狀的評值JKOM及VAS都有改善，表示蛋白聚糖能促進新的軟骨生成、淘汰舊的軟骨細胞，平衡軟骨的代謝。
不過2017年研究結果顯示鮭魚鼻軟骨的蛋白聚糖對於關節炎症狀輕微者，軟骨保護效益較不明顯；針對JKOM≥41或膝關節持續疼痛(休息時也痛)的族羣，幫助較大。
該研究爲隨機雙盲安慰劑對照組試驗，共收錄60名膝關節不適但未診症關節炎的受試者(JKOM score 46.4±1.2，VAS score at rest 20.4±3.5mm)，隨機分成二組，一組每天早餐至午餐間服用12.5毫克的鮭魚鼻軟骨萃取物(含10毫克蛋白聚糖)，另一組則服用安慰劑，持續16周，藉由第二型軟骨分解指數(C1,C2)及合成指數(PIICP)及其比值來判斷蛋白聚糖的軟骨保護效益。
研究顯果顯示，每天服用10毫克蛋白聚糖，持續16周後，二組C1,C2均有稍微降至且PIICP稍微增加，但均無顯著差異。若進一步分析關節炎較嚴重的族羣(JKOM≥41或膝關節持續疼痛(休息時也痛)的族羣)，分析結果發現，與安慰組相比，實驗組C1,C2均有明顯降低(both P<0.05)，且PIICP增加較多，C1,C2/PIICP下降(安慰劑組上升)，但未達顯著差異。
不過目前蛋白聚糖人體研究較少，目前仍以生化指數來判斷其保健效益，較少以膝關節量表功能評分方來檢定其效果，且仍缺乏較完整且人數較多的大型研究佐證其改善關節炎的效果。目前頂多只能說，鮭魚鼻軟骨的蛋白聚糖可能降低關節軟骨的分解並增加其含成，具有關節軟骨保護潛力。
三、蛋白聚糖、軟骨素、膠原蛋白，傻傻分不清
用文字表示可能有點難懂，下圖可能較清楚。如圖所示，膠原蛋白如同鋼筋水泥般，築起一個立體結構；而玻尿酸就像卡在這些鋼筋中的水泥般，形成具有彈性及緩衝效果的結構。
蛋白聚糖、軟骨素、膠原蛋白成分結構。(圖/微笑藥師網提供)
把上圖再放大，就會呈現下圖所示，長鏈的玻尿酸纏繞在膠原蛋白上，而玻尿酸上接合著許多蛋白聚糖。仔細放大蛋白聚糖，就會發現它主要是一個核心蛋白上接合著許多軟骨素及角質素，這樣大家應該就很瞭解膠原蛋白、玻尿酸、蛋白聚糖、軟骨素、角質素的差別了吧。
膠原蛋白、玻尿酸、蛋白聚糖、軟骨素、角質素的差別。(圖/微笑藥師網提供)
從葡萄糖胺到波尿酸的結構變化。(圖/微笑藥師網提供)
題外話，那我們常聽到的葡萄糖胺又有與這些有什麼差別呢？葡萄糖胺爲單體糖類分子，補充葡萄糖胺變成乙醯葡萄糖胺，再與葡萄糖酸結合成一個單元，不斷的串聯即形成長鏈的玻尿酸。(編輯樑惠明)