Гликация, погрешно разбран феномен на стареене - кръвна захар и холестерол - Nutranews
Гликационна биохимия
Това е клас по химия сам по себе си, произтичащ от фиксирането на редуцираща захар (глюкоза или фруктоза) или алдехид върху аминокиселинните остатъци на протеина, главно лизина и N-крайната амино функция (радикалът NH2). Тази реакция, която е много зависима от времето на излагане на захарта и концентрацията на глюкоза в кръвта, протича без ензимно участие и образува продукт, наречен Schiff base.
След този първи етап често се извършва молекулярно преструктуриране, което е известно като пренареждането на Амадори. Това е или промяна в пространственото подреждане на атомите (изомеризация) на Schiff базата или фиксиране върху амино функцията на протеин на захар, окислен чрез радикална реакция. Това пренареждане е обратимо чрез химична хидролиза. Стойността на образуването на тези продукти на Amadori е пропорционална на концентрацията на захар.
Това пренареждане е последвано от по-сложна реакция, наречена реакция на Mailllard. Това води до образуването на AGE, по-известни като продукти на Maillard, в памет на човека, който е открил тези съединения. Процентът на образуване на тези съединения не зависи от концентрацията на захар в околната среда, но зависи от продължителността на хипергликемията (излишъкът от захар) и стойността на белтъчния оборот.
Докато първите два етапа се стабилизират на плато и могат да бъдат обърнати според нивото на гликемия, третият е необратим и прогресира независимо от нивото на гликемия. Той създава реактивни съединения, които са отговорни за стареенето на тъканите. Лион показа положителните ефекти след четири месеца по-добър контрол на кръвната захар върху преждевременните продукти за гликиране на кожния колаген, но липсата на обратимост върху крайните продукти на гликирането. Освен това продуктите, образувани по този начин, не могат нито да бъдат унищожени, нито освободени от клетката. Всъщност нашите клетки са снабдени с малък орган, наречен протеазома, който унищожава протеините, като ги нарязва на множество малки пептиди от 9 до 12 безвредни аминокиселини. Но протеазомата не може да унищожи гликираните протеини. Тези продукти се натрупват в клетката, без тя да може да се отърве от тях. Малко по малко тези вещества нарушават метаболизма и в крайна сметка причиняват смъртта им. Тези продукти са ароматни съединения, оцветени с кафява пигментация, флуоресцентни и антигенни.
Гликация, кулинарен феномен
Последиците от гликирането
Последиците от гликирането на протеините са многобройни. Когато протеините се гликират, те губят част от свойствата си. Тази промяна има важни последици за метаболизма и функциите на клетките. Циркулиращите плазмени протеини могат да бъдат гликирани. Гликацията засяга особено албумин, инсулин и имуноглобулини.
Гликацията нарушава ензимните дейности или чрез присъствието на остатък от гликиран лизин в близост до активното място на ензима, или чрез структурната промяна, свързана с ретикулацията. Основните засегнати ензими са антиоксидантният ензим плазматична медна/цинкова супероксиддисмутаза (SOD) и ензим за детоксикация на алкохол, чернодробен алкохол дехидрогеназа. Гликирането влияе върху връзката на регулаторните молекули, като 2,3-бисфосфоглицерат (DPG) върху хемоглобина и хепарина върху антитромбина III (каскада на кръвосъсирването). Добавянето на витамин В6 изглежда коригира афинитетните проблеми на хемоглобина към кислорода, като се противопоставя на гликирането на хемоглобина. Гликираният хемоглобин HbA1c представлява 4,2% от общия хемоглобин при здрави хора и 7,5% при диабетици.
Гликацията образува агрегати между протеини: Първият механизъм е излагането и окисляването на сулфхидрилните групи SH в дисулфидни мостове. Другото е образуването на ковалентни връзки между крайните продукти на гликирането. Това участва в излишъка на съдова пропускливост и помътняване на лещата. Третият начин е ковалентното улавяне на плазмените протеини в областта на реактивните части, създадени от гликирането, което благоприятства отлаганията на албумин, имуноглобулин G (IgG) и добавка и липопротеини LDL в артериалните стени.
Гликирането на протеините на съдовите стени ги кара да загубят някои от механичните си свойства и ги прави устойчиви на ензимите, необходими за ремоделирането на стените. По този начин допринася за необратимост на удебеляването на артериалната стена. Намалява течливостта на мембраните и намалява чувствителността към протеолиза. Структурните промени са началото на изтичането на албумин в урината (микроалбуминурия). Промените в зоните на връзка по отношение на клетките и нарушенията във връзката между молекулите благоприятстват анормалната клетъчна пролиферация чрез намаляване на адхезията на ендотелните клетки. Нарушенията на фибриногена и фибрина благоприятстват отлагането на фибрин в съдовете и пролиферацията на гладкомускулните влакна. Нарушенията в свойствата на еластина, които намаляват еластичността на големите съдове, увеличават филтрацията през каротидата и водят до неуспех на вазодилатацията.
Гликацията нарушава функцията на нуклеиновите киселини (ДНК). Подобно явление се критикува в точките на прекъсване на хромозомите, влошаване на процесите на възстановяване, репликация и транскрипция, стареене на клетките и генезис на вродени малформации при бременности при диабетици.
Гликирането променя имуногенността, която, ако е намалена за продуктите на Amadori, напротив изглежда се увеличава за крайните продукти за гликиране, срещу които автоантителата, особено IgA, са демонстрирани при диабетици. В допълнение се наблюдава намаляване на силата на антителата на гликираните имуноглобулини G (IgG).
Гликацията е отговорна за грешки в разпознаването на молекулярните сигнали и ендоцитозата (интернализация на чужди тела от клетката). Гликацията на липопротеините LDL намалява тяхното свързване чрез техните нормални рецептори. Наблюдава се и намаляване на връзката между гликираните липопротеини HDL и гликираните липочастици AI (LpAI): това води до намаляване на отделянето на холестерол; с други думи, връщането на холестерола е по-малко добро. В областта на макрофагите гликирането на LDL и HDL3 е отговорно за повишен синтез на естери на холестерола. Всичко това насърчава хиперхолестеролемия. Гликираните липопротеини бързо се свързват от рецепторите и са клетъчни активатори.
Общи ефекти на продуктите за гликиране
ПРОДУКТИТЕ, КОИТО ПРЕДОТВРАТЯВАТ ПРОИЗВОДСТВОТО НА ВЕКИ
Изглежда ясно, че патогенността на гликирането на протеините се дължи на крайните продукти на гликирането. Следователно фармакологичните и хранителни интервенции трябва да бъдат позиционирани предварително и да блокират реактивните места в зоната на продуктите на Amadori.
Аминогуанидинът
Аминогуанидинът е фармацевтично вещество, получено от гуанидин, което е на пазара от около десет години. Той се свързва с ранните продукти на гликирането, като образува ареактивно съединение, което е неподходящо за ретикулация. Аминогуанидинът предотвратява образуването на AGEs в микроваскулатурата и образуването на микроаневризми в областта на ретината и инхибира развитието на диабетна ретинопатия. В областта на бъбреците предотвратява образуването на AGEs в гломерулите и намалява екскрецията на албумин при диабетици с 90%. В областта на невроните той предотвратява появата на диабетна невропатия, като предотвратява намаляването на скоростта на проводимост на кръвния поток, като нормализира степента на потенциала на този приток и нормализира притока на кръв, който пристига в периферните нерви. И накрая, аминогуанидинът подобрява еластичността на артериите.
Карнозинът
Карнозинът (или L-карнозинът) е известен повече от век. Неотдавна са демонстрирани неговите свойства за предотвратяване на стареенето. Карнозинът е дипептидът бета-аланил-L-хистидин (комбинация от две аминокиселини). Това е естествена молекула, намираща се в скелетните мускули и мозъка. Образува се под действието на карнозин синтетаза, която създава мост между двете аминокиселини аланин и хистидин. Концентрацията му в тъканите се дължи на баланса между синтеза му от карнозин синтетаза и инактивирането му от карнозиназа. Високите нива на карнозин присъстват в дълготрайните клетки (като невроните). Концентрацията на карнозин в мускулите е положително свързана с дълголетието, което го прави потенциален биомаркер на стареенето. Той се увеличава в мускулите, които се свиват активно и е нисък в определени случаи на мускулни заболявания, като мускулна дистрофия на Дюшен. Концентрацията му в мускулите намалява с възрастта, което говори силно в полза на добавките с карнозин по време на процеса на стареене.
В случаите на катаракта при животните концентрацията на карнозин в лещата е намалена. Намаляването на концентрацията на карнозин е свързано с тежестта на катаракта. Зайците на диета с висок холестерол бяха защитени от атероматозни плаки и образуване на катаракта, когато им се дава добавка карнозин. Използването на тази хранителна добавка от диабетични плъхове и кучета намалява образуването на катаракта. Доказано е, че активността на карнозина е еквивалентна на тази на аминогуанидин, която видяхме по-рано.
В предварително проучване дневният прием на карнозин от 20 здрави доброволци, тествани за период от 1 до 4 месеца, не доведе до никакви странични ефекти; напротив, половината от пациентите са открили подобрения във външния вид на лицето, мускулната съпротива или благосъстоянието като цяло, а дори и при някои, в съня и либидото. Тези положителни ефекти са настъпили за кратък период от време, докато очакваните ефекти от предотвратяването на стареенето стават такива само при дългосрочни добавки.
заключение
Гликацията е повсеместно явление, което участва в процеса на стареене. Продуктите на Maillard или тези, получени от гликиране, също са участвали в развитието на няколко заболявания като катаракта. Те са отговорни за усложненията на диабета, главно микроангиопатии и нефропатия.
В днешно време, освен ако човек няма добър дългосрочен контрол върху баланса на кръвната захар и не сведе до минимум консумацията на дъбени продукти, единствените вещества, които ни дават възможност да се борим ефективно срещу вредните ефекти на AGE са аминогуанидин, химичен инхибитор на гликирането, добре документирани и карнозин, естествена, нетоксична молекула, известна повече от век. Карнозинът е също толкова ефективен в своите ефекти, колкото аминогуанидин. Той също така се намесва в първите етапи на процеса на гликиране, за да създаде безвредни продукти, които бързо се екскретират. Карнозинът представлява нова молекула в борбата срещу стареенето и по-специално лечение на дегенеративни заболявания, особено за групи пациенти като диабетици, които ускоряват дегенеративните процеси. Изглежда също интересен като помощно средство при лечението на язви и рани. библиография
БЕНХАМУ Пиер-Ив. Biochimie des Complications Vasculaires du Diabète. Synthèse du 14ème Congrès de l'IDF, Вашингтон, окръг Колумбия, юни 1991 г. http://www-sante.ujf-grenoble.fr/SANTE/Serveur-diabèto/Complications/microangiopathie-2.html
BROWNLEE Michael. Разширено гликозилиране на протеини при диабет и стареене. Ann Rev Med. 1995, 46: 223-234
TRIGG Тим. Carnosine - Нови стратегии за предотвратяване на образуването на Advanced Glycation End Productis с помощта на Carnosine и Carnosine Stabilizers. http://www.peptech.com/ncs-carn.htm
Ефективно хранително вещество срещу гликирането и процеса на стареене?.