Гликирование что это

Гликирование что это

Глики́рование, или неферментати́вное гликозили́рование, — реакция между восстанавливающими углеводами (глюкоза, фруктоза и др.) и свободными аминогруппами белков, липидов и нуклеиновых кислот живого организма, протекающая без участия ферментов.

Оглавление:

Гликирование — это частный случай реакции Майяра. Неферментативное гликозилирование белков является ключевым механизмом повреждения тканей при сахарном диабете.

Гликирование проходит в несколько этапов. Сначала между восстанавливающей (открытой) формой сахара и аминогруппой другой молекулы в ходе обратимой реакции образуется основание Шиффа. Это соединение в результате обратимой изомеризации превращается в более стойкий продукт Амадори, или фруктозамин. Основания Шиффа и продукты Амадори относят к ранним продуктам гликирования. Количество модифицированных таким образом белков организма (например, гемоглобина крови) пропорционально концентрации глюкозы или иного восстановливающего сахара в окружающей их среде: количество модифицированных белков увеличивается при повышении уровня глюкозы в крови и уменьшается при его понижении.

Продукты Амадори, однако, могут претерпевать серию медленных необратимых перестроек с образованием так называемых поздних, или конечных, продуктов гликирования (ППГ). Количество белков, модифицированных ППГ, не уменьшается при понижении уровня глюкозы и только растёт со временем. Более того, некоторые из ППГ могут формировать ковалентные связи (сшивки) с аминогруппами других белковых молекул.

Гликирование белков может нарушать их функционирование и приводить к патологическим последствиям. Гликирование гемоглобина (HbA1c) широко используется как кумулятивный показатель содержания глюкозы в крови при диагностике диабета.

Глики́рованный гемоглобин, гликозилированный гемоглобин или гликогемоглобин (обозначается он: HbA1c, гемоглобин A1c) — это биохимический показатель крови, который отражает среднее содержание сахара в крови за три месяца. Почему именно 3 месяцев? Потому что время жизни эритроцитов, содержащих гемоглобин, равен примерно 120—125 суток, ещё для точности результата отнимем 30 суток, получается 3 месяца.

Гликированный гемоглобин показывает уровень гликемии за 3 месяца. Если уровень сахара в течение 3 месяцев был высокий, то и уровень HbA1c будет высоким. По этому показателю любой эндокринолог скажет вам, какое у вас течение сахарного диабета.

Источник: http://meddocs.info/chapter/glikirovanie

Гликирование белков — преграда для долголетия.

Глюкоза необходима для нормального функционирования нашего тела. Головной мозг работает исключительно на глюкозе. Но ее избыток дает побочное действие, при котором сахар крови вступает в реакцию с белками, нарушая функцию последних. В этом состоит суть процесса гликирования белков организма, который ведет к скорейшему старению, образованию морщин, сердечно — сосудистым и другим заболеваниям.

Белки становятся не работоспособными, поскольку нарушается их структура. Вследствие гликирования эластина и коллагена, — основных белков сосудистых стенок, развивается фиброз и атеросклероз. Стенки сосудов становятся хрупкими, теряется их эластичность, в них образуются трещины, которые заполняются холестериновыми бляшками.

Глюкоза содержится в любой ткани. С процессом гликирования белка мы сталкиваемся часто в повседневной жизни, когда поджариваем что-либо до хрустящей корочки. При воздействии высокой температуры глюкоза вступает в реакцию с белком ткани. Схожие процессы запекания белков происходят и в организме человека, с той лишь разницей, что протекают они медленнее.

Наиболее опасны конечные продукты гликирования для сетчатки глаза и хрусталика, коронарных артерий и почек. Возникают различные воспалительные процессы, развиваются остеоартрит, ревматоидый артрит, рак предстательной железы. Повышается свертываемость крови, что увеличивает риск тромбозов и гипертонии.

Гликирование вызывает инсулиннезависимый диабет второго типа. Это приводит к высокому содержанию глюкозы в крови, а это в свою очередь к еще большему накоплению конечных продуктов гликирования. Эта взаимосвязь и является основной причиной осложнений, которые дает диабет.

Таким образом, для предотвращения гликирования белка в нашем организме, а следовательно и для замедления старения, нам необходимо устранить причины, ведущие к нарушению функций белков и являющиеся преградой для здоровья и долголетия. Таких причин две.

1. Излишнее потребление быстрых углеводов, продуктов имеющих высокий гликемический индекс. Гликемический индекс того или иного продукта — это показатель его влияния на уровень сахара крови после его употребления. Он показывает быстроту усвоения источника сахара по сравнению с глюкозой, индекс которой принят за 100 процентов. Значения гликемического индекса выше семидесяти, считаются высокими.

2. Потребление гликированного белка в пищу. Вся жареная пища, приготовленная нами, содержит гликированный белок. Особенно опасны в этом плане готовые блюда общепита, в особенности еда в ресторанах, или так называемая «высокая кухня» где основное значение придается внешнему виду подаваемых блюд. Они содержат многократно больше продуктов гликирования, чем пища домашнего приготовления. Чтобы не разрушать себя изнутри, нужно отказаться от жарки, как способа приготовления пищи. Еда приготовленная при температуре ниже 120 градусов, не ведет к образованию продуктов гликирования. Пищу можно готовить в микроволновке, варить, готовить на пару, тушить, бланшировать, мариновать в натуральном уксусе или лимонном соке и т.д. Многие продукты можно и нужно употреблять в сыром виде.

Получается замкнутый круг. Углеводы нам жизненно необходимы, как источник энергии. А употребление углеводов ведет к старению. Где же выход? Наука пока не дала окончательного ответа на этот вопрос, но исследования в этом направлении ведутся. Возможно, скоро будет найдено средство, полностью предотвращающее гликирование белков в организме. На сегодняшний день уже существует такой препарат, — это Метформин, который довольно хорошо изучен и рекомендован как средство для продления жизни, понижающее уровень сахара крови, то есть имитирующее низкокалорийное питание. В соответствии с этим своим свойством, препарат помогает снизить вес. Метформин противопоказан людям с почечной недостаточностью. Более подробно о нем рассказано в статье «Лекарство, позволяющее продлить жизнь».

Уровень гликирования определяет скорость старения. Определить этот уровень можно, сдав анализ крови на гликированный гемоглобин (HbA1C). Анализ не обязательно проводить натощак. Оценить результаты анализа можно так. Ниже 7.6% — хорошо. От 7.6 до 9% — удовлетворительно. Выше 9% — плохо.

Для успешной борьбы со старением следует привести в порядок свой образ питания. Для этого необходимо придерживаться принципов калорийно ограниченного питания, при помощи которого снижается уровень сахара крови, а соответственно снижается и вероятность реакции глюкозы крови с белками тела. Кроме этого, калорийно ограниченное питание увеличивает аутофагию — процесс, обеспечивающий переваривание поврежденных белков и клеточного мусора. Структуры клеток обновляются и улучшаются их функции.

Очень хорошо способствует аутофагии проведение разгрузочных овощных дней 2-4 раза в месяц, когда вы в течение суток пьете воду и едите неограниченно только овощи и никакой другой пищи.

При обычном, традиционном питании основным фактором риска является высокий гликемический индекс продуктов. Избежать высоких концентраций глюкозы в крови можно, употребляя продукты с невысокими значениями гликемического индекса, которые более медленно отдают глюкозу в кровь. Некоторые продукты обладают небольшим гликемическим индексом, но содержат другие моносахара, которые еще более вредны, чем глюкоза, — это фруктоза, содержащаяся в мёде и сладких фруктах, которая в десять раз активнее производит гликирование белков, а также лактоза — молочный сахар, содержащийся в молоке. Поэтому, ни мёд ни молоко не могут быть рекомендованы как продукты для здоровья и долголетия, в связи с тем, что они способствуют только лишь ускоренному старению.

В образе здорового питания должно быть сведено к минимуму или вовсе исключено из рациона питания употребление быстрых углеводов, которые в избытке содержатся в выпечке, конфетах, сладких напитках (сладкий чай, фруктовые соки, сладкая газировка) и т.д.

Калорийно ограниченное питание следует строить в основном на употреблении большого количества овощей, бобовых, каш из различных круп, включая в меню не жареные рыбу и морепродукты, мясо птицы и немного нежирного мяса. То есть питание должно строиться в основном на медленных углеводах, полисахаридах, которые медленно без скачков, повышают уровень сахара крови, не усиливая процесс гликирования, а значит и старения, и надолго сохраняя чувство сытости.

Я сам поступаю так и рекомендую всем добавлять в углеводные блюда (например в каши) и в напитки (например в кофе) молотую корицу. Корица понижает уровень сахара крови и действует по типу препаратов бигуанидов, каким является Метформин. Научно установлено, что куркума также эффективно снижает образование конечных продуктов гликирования. Две этих специи должны всегда присутствовать в рационе для профилактики старения.

С одной стороны, контроль над своим питанием дело довольно хлопотное. С другой стороны — чрезвычайно полезное. Как с точки зрения здоровья и долголетия , так и с точки зрения материальных затрат. Основные компоненты такого питания — крупы для каш и свежие овощи — это самое малозатратное питание, какое только может быть.

Книга А. Москалев. » 120 лет жизни только начало. Как победить старение»

Рекомендую также прочесть по теме долголетие:

Источник: http://dolgo-jv.ru/glikirivanie_belkov.html

Гликирование

Другой проблемой повышенного уровня сахара в крови является гликирование (или неферментативное гликозилирование) – процесс, в ходе которого молекулы сахаров, плавающие в кровотоке, присоединяются к аминогруппам белков, образуя новые химические соединения, очень опасные для здоровья. Все функционирование клеток в организме на 99 % зависит от достаточного количества множества разнообразных белков, и когда при присоединении глюкозы они теряют свою функциональность, возникают значительные проблемы.

Подобные гликизированные белки называются конечным продуктом усиленного гликозилирования (AGEs), они разрушительно воздействуют на коллаген (используется организмом для формирования связок, сухожилий и других соединительных тканей, жизненно необходимых для развития силы и объема мышечной массы) и нуклеиновые кислоты, без которых невозможен синтез новых белков. Гликизированные белки становятся очень «липкими», они приклеиваются к внутренним стенкам кровеносных сосудов, вызывая тем самым дисфункцию эндотелия, что, в свою очередь, приводит к развитию васкулярной дисфункции – потери способности стенок артерий расширяться и сокращаться должным образом. В результате наблюдается образование бляшек на стенках сосудов, которые препятствуют поступлению крови к головному мозгу, сердцу, нижним и верхним конечностям, глазам, мышцам, детородным органам и другим жизненно важным частям организма. С течением времени функционирование всех клеток и сосудов организма оказывается нарушено в значительной степени, что приводит к серьезным последствиям, включая ухудшение и в физической, и в интеллектуальной сфере.

Гликирование – полностью пассивный процесс, для его протекания не требуется никаких специальных химических реакций. Гликирование полностью зависит лишь от количества молекул сахаров в нашем кровотоке – чем больше их оказывается, тем больше образуется AGEs и тем больше загрязняется наш организм.

Гликирование считается одним из самых очевидных биологических признаков старения. Многие авторитетные ученые полагают, что именно этот процесс отвечает за развитие дегенеративных заболеваний. Кроме того, гликирование напрямую связано с хронически повышенным уровнем инсулина. Инсулин не только способствует возникновению ожирения центрального типа (скоплению жировых отложений в области живота), но также препятствует преобразованию накопленного жира в жирные кислоты, которые организм может использовать для восполнения уровня энергии. Поскольку мы не имеем возможности воспользоваться этими огромными энергетическими запасами, мы быстро устаем и начинаем испытывать голод в промежутках между принятием пищи, когда уровень сахара в крови понижен. Как следствие, нас тянет на сладкое, которое способно удовлетворить энергетические потребности организма.

Таким образом, создается порочный круг: нестабильный уровень сахара в крови, повышенный уровень инсулина, высокая степень гликирования и потеря контроля над питанием – ситуация со временем только усугубляется. Постепенно мы отравляем систему метаболизма и наносим ущерб каждой клетке и каждому кровеносному сосуду организма.

Оценить степень гликирования в своем организме можно, проведя измерение уровня гемоглобина A1C, о чем говорилось в главе 1. Желательный результат анализа – измеряемый показатель между 4,0 и 5,5 %, чем ниже – тем лучше. Типичный уровень гемоглобина A1C при сахарном диабете 2‑го типа – между 8 и 11 %. Если результат вашего анализа находится в значениях между 5,7 и 6,4, вы, скорее всего, страдаете резистентностью к инсулину. Степень гликирования находится в непосредственной связи со скоростью протекания процессов старения – чем выше этот показатель, тем быстрее вы будете стареть и тем существеннее окажется для вас риск развития заболеваний, связанных со старением.

Когда с помощью правильно подобранного рациона питания и физических упражнений процесс гликирования удается взять под контроль, добившись низкой его степени, уровень инсулина в крови также держится в низких значениях. Организм, поставленный в условия низкого содержания инсулина, для пополнения энергии готов обращаться к огромным ее запасам (нашим жировым накоплениям), и прежде чем мы успеваем это осознать, мы становимся стройнее, сильнее и здоровее. Это – реально выигрышная ситуация, и не только потому, что благодаря ей мы выглядим и чувствуем себя лучше, но и потому, что избыточные жировые накопления – еще один значительный биологический показатель старения и возможных болезней.

Если в вопросах питания вы будете следовать моим подробным рекомендациям, а также выполнять программу физических нагрузок, вы сможете минимизировать степень гликирования в организме и прибавить от десяти до пятнадцати лет к своей жизни. И это будут десять – пятнадцать лет жизни здорового, активного и продуктивного человека, а не десять– пятнадцать лет, проведенные между больницей и домом для престарелых.

Источник: http://studopedia.ru/6_42704_glikirovanie.html

Гликирование

Глики́рование, или неферментати́вное гликозили́рование, — реакция между восстанавливающими углеводами (глюкоза, фруктоза и др.) и свободными аминогруппами белков, липидов и нуклеииновых кислот живого организма, протекающая без участия ферментов. Гликирование — это частный случай реакции Майяра. Неферментативное гликозилирование белков является ключевым механизмом повреждения тканей при сахарном диабете [1] .

Содержание

Стадии

Гликирование проходит в несколько этапов. Сначала между восстанавливающей (открытой) формой сахара и аминогруппой другой молекулы в ходе обратимой реакции образуется основание Шиффа. Это соединение в результате обратимой изомеризации превращается в более стойкий продукт Амадори, или фруктозамин. Основания Шиффа и продукты Амадори относят к ранним продуктам гликирования. Количество модифицированных таким образом белков организма (например, гемоглобина крови) пропорционально концентрации глюкозы или иного восстановливающего сахара в окружающей их среде: количество модифицированных белков увеличивается при повышении уровня глюкозы в крови и уменьшается при его понижении [2] .

Продукты Амадори, однако, могут претерпевать серию медленных необратимых перестроек с образованием так называемых поздних, или конечных, продуктов гликирования (ППГ). Количество белков, модифицированных ППГ, не уменьшается при понижении уровня глюкозы и только растёт со временем. Более того, некоторые из ППГ могут формировать ковалентные связи (сшивки) с аминогруппами других белковых молекул.

Влияние гликирования на работу белков

Гликирование белков может нарушать их функционирование и приводить к патологическим последствиям. Гликирование гемоглобина (HbA1c) широко используется как кумулятивный показатель содержания глюкозы в крови при диагностике диабета.

Напишите отзыв о статье «Гликирование»

Примечания

  1. А.Я. Николаев. Биологическая химия. — Издание третье, переработанное и дополненное. — Москва: Медицинское информационное агентство, 2004. — С. .
  2. Brownlee M. , Cerami A. , Vlassara H.  [www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/Advanced glycosylation end products in tissue and the biochemical basis of diabetic complications.]  (англ.)  // The New England journal of medicine. — 1988. — Vol. 318, no. 20 . — P. 1315—1321. — DOI:10.1056/NEJM07. — PMID.  исправить

См. также

Ссылки

  • [209.209.34.25/webdocs/Glycation%20Page/Glycation%20Page.htm Гликирование (англ.)]

Отрывок, характеризующий Гликирование

Генерал адъютант российского императора обманщик… Офицеры ничего не значат, когда не имеют власти полномочия; он также не имеет его… Австрийцы дали себя обмануть при переходе венского моста, а вы даете себя обмануть адъютантам императора.

Адъютант Бонапарте во всю прыть лошади скакал с этим грозным письмом к Мюрату. Сам Бонапарте, не доверяя своим генералам, со всею гвардией двигался к полю сражения, боясь упустить готовую жертву, а 4.000 ный отряд Багратиона, весело раскладывая костры, сушился, обогревался, варил в первый раз после трех дней кашу, и никто из людей отряда не знал и не думал о том, что предстояло ему.

В четвертом часу вечера князь Андрей, настояв на своей просьбе у Кутузова, приехал в Грунт и явился к Багратиону.

Адъютант Бонапарте еще не приехал в отряд Мюрата, и сражение еще не начиналось. В отряде Багратиона ничего не знали об общем ходе дел, говорили о мире, но не верили в его возможность. Говорили о сражении и тоже не верили и в близость сражения. Багратион, зная Болконского за любимого и доверенного адъютанта, принял его с особенным начальническим отличием и снисхождением, объяснил ему, что, вероятно, нынче или завтра будет сражение, и предоставил ему полную свободу находиться при нем во время сражения или в ариергарде наблюдать за порядком отступления, «что тоже было очень важно».

– Впрочем, нынче, вероятно, дела не будет, – сказал Багратион, как бы успокоивая князя Андрея.

«Ежели это один из обыкновенных штабных франтиков, посылаемых для получения крестика, то он и в ариергарде получит награду, а ежели хочет со мной быть, пускай… пригодится, коли храбрый офицер», подумал Багратион. Князь Андрей ничего не ответив, попросил позволения князя объехать позицию и узнать расположение войск с тем, чтобы в случае поручения знать, куда ехать. Дежурный офицер отряда, мужчина красивый, щеголевато одетый и с алмазным перстнем на указательном пальце, дурно, но охотно говоривший по французски, вызвался проводить князя Андрея.

Со всех сторон виднелись мокрые, с грустными лицами офицеры, чего то как будто искавшие, и солдаты, тащившие из деревни двери, лавки и заборы.

– Вот не можем, князь, избавиться от этого народа, – сказал штаб офицер, указывая на этих людей. – Распускают командиры. А вот здесь, – он указал на раскинутую палатку маркитанта, – собьются и сидят. Нынче утром всех выгнал: посмотрите, опять полна. Надо подъехать, князь, пугнуть их. Одна минута.

Источник: http://wiki-org.ru/wiki/%D0%93%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5

Гликирование и его продукты: Мусор внутри вашего тела

В процессе приготовления продуктов нутриенты не остаются пассивными, а активно взаимодействуют между собой. Особое значение среди этих процессов имеет взаимодействие сахаров и белков, так называемое глики́рование, или неферментативное гликозилирование, оно же реакция Майяра.

Эта реакция может происходить в разных видах: как при готовке пищи, так и в нашем организме при повышении уровня глюкозы. В конце этой и ряда других реакций происходит образование так называемых «конечных продуктов гликирования», которые и являются клеточным мусором, шлаками, которые засоряют клетку и перестраивают все ее работу.

Тема большая, поэтому сначала разберем саму реакцию гликирования и условия, предрасполагающие к ней. Затем узнаем, что такое метаболическая память и как AGE-продукты (они же «конечные продукты гликирования», Advanced Glycosylation End-products (AGE)) влияют на наш обмен веществ). Ну, и, разумеется, что с этим делать как в процессе готовки, так и внутри нашего организма. !

Реакция Майяра (реакция сахароаминной конденсации Maillard reaction) — химическая реакция между аминокислотой и сахаром, которая, как правило, происходит при нагревании. Примером такой реакции является жарка мяса или выпечка хлеба, когда в процессе нагревания пищевого продукта возникает типичный запах, цвет и вкус приготовленной пищи. Эти изменения вызваны образованием продуктов реакции Майяра.

Не будем путать гликацию и гликозилирование. Гликопротеины — важные биохимические соединения, образующиеся с помощью ферментов и выполняющие специфические функции. Примеры таких гликопротеинов – гиалуроновая кислота и хондроитин сульфат. Когда сахар реагирует с протеинами без участия ферментов, то в результате получаются AGE, которые вредны для организма.

Т.о. если гликозилирование является нормальным, генетически контролируемым механизмом, протекающим с участием ферментов, то гликация – не ферментативный и не запрограммированный генами процесс, который не приносит пользы.

Глюкоза в своей обычной форме – D-глюкопираноза – довольно инертная молекула, являющаяся важнейшим источником питания клетки. Это единственный из сахаров, который циркулирует в организме в избытке.

И, несмотря на то, что он относительно безвреден, он может стать опасным при трансформации в AGE в результате сложного, произвольно возникающего процесса, свойственного животным и растениям. Этот процесс «потемнения» не требует участия ферментов, он зависит только от температуры и обилия реактивных компонентов.

На первом шаге этого процесса глюкоза и другие простые сахара вступают в реакцию с протеинами, а затем, соединяясь с аминокислотами и другими компонентами, запускают дальнейшую реакцию. Например, при гликации лизина получается фруктоза-лизин, которая может быть расщеплена на составляющие, такие как карбоксиметиллизин (CML) и пентосидин. В результате эластин и коллаген теряют способность разъединяться и на замену им образуются новые протеины.

Согласно теории Мэйларда, белковые сшивки образуются в результате повреждающего действия моносахаров. Этот процесс многоступенчатый.

Он начинается обратимой гликацией — восстановленный сахар (глюкоза, фруктоза, рибоза и др.) присоединяется к концевой α-аминогруппе белка. Происходит это спонтанно, без участия ферментов.

По сути дела, идет типичная реакция конденсации, известная из органической химии — реакция между альдегидной группой и α-аминогруппой, в результате которой образуются Шиффовы основания (Shiff bases). В данном случае вещества, образованные первичной конденсацией белка и восстановленного сахара, называются продуктами Амадори (Amadori products).

В дальнейшем продукты Амадори подвергаются различным, в большинстве своем необратимым, модификациям (окислению, конденсации, структурным перестройкам и проч.). В результате формируется достаточно разнообразная группа веществ, получившая обобщенное название Advanced Glycosylation End-products (AGE). AGE медленно накапливаются в тканях и обладают многими негативными эффектами.

Реакция гликирования включает несколько этапов: этап первый – конденсация.

Реакция Майяра начинается, когда карбонильная группа альдозы (HC=O) соединяется со свободной аминогруппой аминокислоты (-NH2), обычно протеином или пептидом, в результате чего получается N-замещенный альдозиламин. Проще говоря, сахар соединяется с амино кислотой.

В целом, это реакция дегидратации сахара с формированием воды, а продукт конденсации быстро теряет воду по мере превращения в основания Шиффа. Основания Шиффа характеризуются двойной связью углерода с азотом, а азот в них связан с арильной или алкильной группой (H-C=N-R).

Далее основание Шиффа приобретает кольцевую структуру. Эта перестройка структуры под названием «перегруппировка Амадори» формирует кетозамин в процессе изменения молекулярной структуры вокруг атома кислорода. Если в качестве альдозы взять глюкозу, а в качестве аминокислоты глицерин, тогда в результате перегруппировки Амадори получим 1-амино-1-диокси-2-фруктозу или монофруктозаглицерин. Перегруппировка Амадори является ключевым этапом в формировании промежуточных компонентов, участвующих в реакции потемнения.

Этап второй – распад, разложение

Далее продукт, полученный в результате реакции Амадори, может распадаться тремя различными способами, в зависимости от условий. В разложении Стреккера (рис. 6) аминокислоты претерпевают окислительный распад под действием карбонильных компонентов, появляющихся в результате разложения кетозаминов.

В этой реакции разложения аминокислоты выходят из оснований Шиффа и затем проходят процесс декарбоксилирования, катализируемого кислотами. Новые основания Шиффа легко гидролизируются до аминов и альдегидов. В результате разложения Стеккера выделяется CO2 и происходит реакция трансаминации, которая соединяет азот с меланоидами. Образующиеся альдегиды вносят вклад в появление аромата и участвуют в формировании меланоидинов.

Этап третий гликирования – полимеризация и потемнение

Этот этап характеризуется образованием темного пигмента и запаха жареного. Образование меланоидинов является результатом полимеризации высоко реактивных компонентов на поздней стадии реакции Майяра.

Это может характеризоваться не очень приятными или резкими запахами: появляется запах подгорелого, протухшего, запах лука, растворителя или капусты. Могут появляться и приятные ароматы – солода, поджаренной хлебной корочки, карамели или кофе. Химический состав этих компонентов не очень хорошо известен.

Конечные продукты гликации (AGE).

В конце этих всех преобразований образуются «конечные продукты гликации», Advanced Glycosylation End-products (AGE), которые оказывают неблагоприятный эффект на обмен веществ. Разумеется, среди этих соединений есть и относительно безвредные, а есть и очень токсичные. Для токсичных конечных продуктов гликации есть название – гликотоксины.

Реакция Майяра происходит не только при приготовлении пищи. Эта реакция между белками и сахарами (т. н. гликирование) имеет место и в живом организме. В нормальных условиях скорость реакции настолько мала, что её продукты успевают удаляться.

Однако, при резком повышении сахара в крови при диабете реакция значительно ускоряется, продукты накапливаются и способны вызвать многочисленные нарушения (например, гиперлипидемии). Особенно это выражено в крови, где резко повышается уровень повреждённых белков (например, концентрация гликозилированного гемоглобина является показателем степени диабета).

Накопление изменённых белков в хрусталике вызывает тяжёлое нарушение зрения у больных диабетом. Накопление некоторых поздних продуктов реакции Майяра, так же как и продуктов окисления, которое происходит с возрастом, приводит к возрастным изменениям в тканях.

Наиболее распространённым поздним продуктом реакции является карбоксиметиллизин, производное лизина. Карбоксиметиллизин в составе белков служит биомаркером общего оксидативного стресса организма. Он накапливается с возрастом в тканях, например в коллагене кожи, и повышен при диабете.

В форме AGE глюкоза становится своеобразным молекулярным клеем, который делает кровеносные сосуды неэластичными и стенозными. Она вызывает воспаление, которое в свою очередь приводит к гипертрофии гладких сосудистых мышц и внеклеточного матрикса. Эти процессы способствуют атерогенезу (развитию атеросклероза), который протекает с большей скоростью у диабетиков из-за повышенного уровня глюкозы.

Два самых распространенных карбонильных конечных продукта гликации в теле – метилглиоксаль и глиоксаль. Помните, что карбонилы — побочные продукты первой стадии реакции Майяра и являются реактивными соединениями. Метилглиоксаль и глиоксаль могут получаться из глюкозы без прохождения полного цикла реакции Майяра.

В силу своей реактивности метилглиоксаль играет большую роль в образовании поздних продуктов гликирования в процессе реакции Майяра. Более того, он считается важнейшим из гликирующих реагентов (т. е. ковалентно связывающихся с амино-группами белков, таких как глюкоза, галактоза и др.), приводящих к нарушению функций белков при диабете и старении

Под действием АGE модифицируются различные биомолекулы. Это, разумеется, приводит к ухудшению структуры различных органов. Одним из основных белков кожи, а также сухожилий, связок и костей является коллаген. Он составляет немного немало% от массы всего тела. И именно происходящие с ним изменения ответственны за появление морщин, снижение эластичности кожи и т.п. В нормальном состоянии между триплетами тропоколлагена существуют сшивки, т.е. ковалентные химические связи, которые придают коллагеновым волокнам необходимые механические свойства.

Однако с возрастом количество сшивок между тропоколлагеновыми единицами увеличивается. Этот процесс, протекающий с участием такого распространённого в тканях вещества, как глюкоза, более интенсивно происходит у больных сахарным диабетом. Именно изучение последнего и пролило свет на коллагеновую теорию старения.

Карбонильная группа восстанавливающих сахаров, к которым относится в том числе и такое распространённое в нашем организме вещество, какглюкоза, реагирует со свободными концевыми аминогруппами аминокислоты лизина, которым весьма богат коллаген.

Это тривиальное превращение известно нам, химикам, как нуклеофильное присоединение по карбонильной группе, и зовётся реакцией Майяра. Продукт этой реакции с красивым названием основание Шиффа в дальнейшем претерпевает более сложные превращения с ещё более загадочными названиями, например, перегруппировку Амадори.

Продукт Амадори в результате миграции протонов, циклизации и многочисленных дегидратаций превращается в активированное карбонильное соединение, с любовью присоединяющее остаток аргинина соседней цепи тропоколлагена, образуя, например, глюкозепановую сшивку.

Simplified scheme of the complex Maillard reaction and formation of some advanced glycation endproducts (AGEs) in vivo. CEL = carboxyethyllysine; MOLD = methylglyoxal lysine dimer; DOLD, 3-deoxyglucosone lysine dimer; CML, carboxymethyllysine; GOLD, glyoxal lysine dimer. Redrawn with permission from Monnier VM, Arch Biochem Biophys. 2003;419:1-15.

Кстати, похожие процессы, правда, протекающие при высокой температуре, вызывают образование коричневой корочки на хлебобулочных изделиях. Вам эта коричневая корочка ничего не напоминает? К чему же приводит увеличение числа сшивок между молекулами коллагена? Первое следствие этого явления, как вы можете догадаться, — изменение механических свойств тканей. Естественно, это касается и кожи, которая с возрастом теряет свою эластичность, т.е. становится более жёсткой.

Представьте, что вы одновременно растягиваете обеими руками 5 резиновых жгутов. А теперь представьте, что в нескольких местах эти жгуты связаны друг с другом узлами. Участки жгутов между узлами будут растягиваться в гораздо меньшей степени.

Примерно то же самое происходит и кожей. Естественно, ситуация усугубляется тем, что с возрастом уменьшается и содержание коллагена в коже, так как падает активность ферментов, участвующих в его синтезе. Но даже если бы этого не происходило, то ситуация всё равно не сильно исправилась бы, так как расщепить коллаген с частыми сшивками, чтобы заменить его новым, гораздо труднее, чем с редкими.

Увеличение количества связей в коллагене снижает его эластичность. Такое изменение на молекулярном уровне может являться причиной утолщения базальной мембраны , например, в мезангиальном матриксе почек, и приводить к почечной недостаточности при диабете , а также быть причиной возрастного снижения функции почек.

Полагают, что этот механизм играет роль в сужении артерий, уменьшении сосудистого кровотока и снижении гибкости сухожилий. Показано, что в коллагене кожи коротко- и долгоживущих видов животных уровень маркера гликозилирования пентозидина обратно пропорционален видовой максимальной продолжительности жизни. Уровень конечных продуктов гликозилирования связан с повреждением нервов и склонностью к образованию кожных поражений, которые плохо поддаются лечению.

Повреждения кровеносных сосудов.

Процесс гликирования коллагена запускает ряд осложенений в тех органах, где он играет важную структурную роль: кожа, хрусталик, почки, сосуды, межпозвоночные диски, хрящи и др.

Артериосклероз инициируют длительная гипергликемия, реакции химического гликирования цепей коллагена и эластина рыхлой соединительной ткани в результате химического воздействия глюкозы и ее метаболитов — гликотоксинов (глиоксаля и метилглиоксаля), формирования ими поперечных «сшивок» между волокнами коллагена и эластина.

В отличие от артериосклероза при атероматозе — основном проявлении атеросклероза — поражение артерий эластического типа происходит за счет накопления в интиме липидов — этерифицированных спиртом холестерином эссенциальных ненасыщенных и полиеновых жирных кислот, формирования бляшек в местах локализации оседлых макрофагов в интиме, очагов некроза и кальциноза; атероматоз не затрагивает коллагеновые и эластические структуры в стенке артерий.

Артериосклероз и атероматоз как проявление атеросклероза — это два самостоятельных патологических процесса в стенке артерий эластического типа. Артериолосклероз является следствием гликирования цепей коллагена и эластина в стенке артериол мышечного типа, постартериол, в эндотелии и перицитах обменных капилляров. Микроангиопатии инициируют только процессы гликирования и действия гликотоксинов, поскольку в артериолах мышечного типа нет интимы, которая является локальной интерстициальной тканью для сбора и утилизации биологического «мусора» из крови, из внутрисосудистого пула межклеточной среды

Нуклеиновые кислоты и белки могут быть модифицированы путем присоединения Сахаров к их свободным аминогруппам, что ведет к структурной и функциональной перестройке молекул. Нуклеотиды и ДНК тоже подвергаются неэнзиматическому гликозилированию, что приводит к мутациям из-за прямого повреждения ДНК и инактивации систем репарации ошибок рекомбинации, а также вызывает повышенную ломкость хромосом. Неферментативное гликозирование биологически важных молекул становится все более важной областью в изучении диабета и процесса нормального старения.

В первую очередь страдают, то есть гликируются, долгоживущие белки: гемоглобины, альбумины, коллаген, кристаллины, липопротеиды низкой плотности. Последствия самые неприятные. Например, гликирование белков мембраны эритроцита делает ее менее эластичной, более жесткой, в результате чего ухудшается кровоснабжение тканей.

Из-за гликирования кристаллинов мутнеет хрусталик и, как следствие, развивается катаракта. Модифицированные таким образом белки мы можем обнаружить, а значит, они служат маркерами атеросклероза, сахарного диабета, нейродегенеративных заболеваний. Врачам и диабетикам знаком один специфический конечный продукт гликации – А1с.

Он образуется в результате реакции Амадори путем присоединения глюкозы к β-цепи нормального гемоглобина. Сегодня одна из фракций гликированного гемоглобина (HbА1c) — в числе основных биохимических маркеров диабета и сердечно-сосудистых заболеваний. Снижение уровня HbА1c на 1% уменьшает риск каких-либо осложнений при диабете на 20%.

Источник: http://econet.ru/articles/glikirovanie-i-ego-produkty-musor-vnutri-vashego-tela

Гликация белков, метаболическая память и старение

Приветствую всех! Мое личное убеждение, что человек не должен умирать от болезней. Техногенные катастрофы, стихийные бедствия, смерть по неосторожности, травмы еще можно допустить, но со смертью от заболеваний, особенно социальных, я не могу смириться.

Сегодня поговорим о том, что нас старит и медленно убивает с самого рождения — гликация (гликозилирование, гликирование) белков следствие реакции Майяра и феномен метаболической памяти.

Современная жизнь и прогресс дает нам огромные шансы жить долго и здорово, но они же создают массу препятствий (соблазнов), которые все время уводят человека с намеченной цели — плодотворному здоровому долгожительству.

Что такое старение

В начале XX века средняя продолжительность жизни составляла всеголет. Сейчас же цифры переваливают за 70 летний рубеж.

В связи с увеличением продолжительности жизни и другим факторами, начали появляться болезни, которые были неведомы в прошлые столетия. Многие тогда просто не доживали до рака, старческого слабоумия, диабета, инфарктов и других социально значимых заболеваний.

Проблема вечной молодости всегда стояла остро, в любые времена, и только сейчас ученым удалось приблизиться к началу разгадки этой соблазнительной и манящей тайны.

Существует множество гипотез и доказанных механизмов старения человеческого организма. Одним из таких механизмов является теория гликации белковых структур организма. Обратите внимание, что под словом старение я не имею в виду только внешний вид (морщины, обвисание кожи и прочие повреждения кожных покровов с возрастом).

Старение организма происходит на всех уровнях строения любой ткани и внутренних органов: начиная с ДНК, заканчивая целыми системами. И данный механизм гликозилирования или гликирования, как еще называют гликацию белков, подходит для каждого органа и системы человека. Давайте поподробнее рассмотрим, что это за губительный процесс.

Что такое гликозилирование, гликирование и гликация

По своей сути все три термина обозначают одно и то же — сложная цепная биохимическая реакция между аминокислотами (читай белками), жирами, ДНК и свободных моносахаридов (глюкоза, фруктоза, рибоза, галактоза и другие), приводящая к формированию конечных продуктов гликирования — карбоксиметиллизин, метилглиоксаль, глиоксаль, 1-, 3-деоксигликазон, А-Р дион и другие. Этот процесс называется реакцией Майяра.

Конечные продукты гликирования обладают колоссальным разрушающим действием, а в английской интерпретации звучит, как Advanced Glycosylation End-products или сокращенно AGE. Удивительно, но в переводе на русский слово AGE означает ВОЗРАСТ. Интересно, намеренно ученые придумали такое название или нет?

К слову сказать, данный процесс происходит и в норме, но в небольшом количестве и организм может быстро исправить нарушения. Как это происходит с раковыми клетками, которые каждый день у нас появляются, но иммунная система не дает им переродиться в опухоль.

А вот когда простых углеводов становится очень много, то повреждения накапливаются, накапливается количество AGE и старение организма ускоряется, а также приобретаются сопутствующие заболевания.

ВНИМАНИЕ! Если вы думаете, что виноваты только сладости и выпечка, то вы ошибаетесь. Сложные углеводы (олиго- и полисахариды), которые находятся в крупах, зерновых, макаронах, крахмалистых овощах, фруктах при всасывании в ЖКТ расщепляются на мономеры (глюкозы, фруктоза и прочие). Поэтому скушав тарелку гречки, будьте уверены, что уровень моносахаридов через час-другой у вас будет достаточно высок.

Я не призываю полностью исключать углеводистые продукты, но осмысленно подходить к выбору продуктов и не питать иллюзий, что раз вы не едите сладкое, то у вас все в порядке.

Сахар имеет много названий. Вот некоторые из них: глюкозно-фруктозный сироп, «сироп фруктозы», ГФС, HFCS, GFS, сахароза, мальтоза, кукурузный сироп, патока, сахарный тростник, кукурузный сахар, сахар-сырец, мед, фруктовый концентрат, мед, кленовый сироп, измельченный солод, кукуруза и ее производные, рисовый и кукурузный сироп, патока, черная патока, сырец, сироп сушеного тростника, инвертный сахар, сироп коричневого риса, сок белого винограда или другие фруктовые концентраты.

  • к эндотелиальной дисфункции, а она в свою очередь к атеросклерозу
  • к митохондриальной дисфункции и поражению нервной ткани (полинейропатии, болезнь Альцгеймера, рассеянный склероз и другие когнитивные нарушения)
  • склеивание молекул коллагена и эластина соединительной ткани (морщины, поражение стенок сосудов, нарушение клубочковой фильтрации почек, поражение суставных связок, костей, а также других тканей)
  • к поражению ДНК
  • к стимуляции оксидативного стресса, т. е. процессов окисления

к содержанию

Где встречается реакция Майяра

Данная реакция встречается не только в живом организме, но и в кулинарии. Коричневая хрустящая ароматная корочка на хлебе, вареная сгущенка, жаренная картошечка, подрумяненный стейк — всех их объединяет высокий уровень AGE.

Эту реакцию можно сравнить с реакцией карамелизации, в результате продукт приобретает коричневый цвет за счет образования меланоидиновых пигментов. Поэтому данные вещества не только образуются в нашем организме, но и попадают к нам с пищей. Кому еще жареной картошечки?

Процесс образования конечных токсичных продуктов многоступенчатый, отчасти необратимый и всегда универсален будь то кусок мяса или сосудистая стенка человека. AGE из организма не выводятся. Они могут вывестись только со сменой клеток, т. е. когда поврежденные ткани полностью обновятся. А если структурный элемент меняется раз в 100 лет, как например, коллаген?

Страшно то, что процесс гликации полностью автономный процесс, для него не нужны специальные ферменты, которые можно заблокировать лекарствами. Для того, чтобы реакция шла нужны только температурный режим и субстрат, т. е. простые сахара в кровеносном русле. Чем больше сахар крови, тем больше образуется конечных продуктов гликозилирования. Вспомните об анализе на гликированный гемоглобин.

Это не что иное, как повреждение молекулы гемоглобина путем присоединения молекулы глюкозы. В таком виде гемоглобин не может выполнять свои функции. Хорошо, что эритроциты живут всего 3 месяца, а потом на их место встают новые, девственно чистые!

Гликирование коллагена

Доля коллагена в организме составляет% всей массы тела. Он встречается в каждом органе. Основные органы, включающие в себя коллагеновые молекулы: кожа, сухожилия, связки, межпозвоночные диски, клубочки почек, кости, стенка сосудов. Именно коллаген придает органу его форму.

Молекула этого белка состоит из трех цепочек аминокислот, скрученных в правостороннюю спираль. Спиральки удерживаются между собой поперечными сшивками, которые представляют собой боковые цепи остатков аминокислоты лизин. Именно к этим остаткам прикрепляется глюкоза, образуя AGE.

Чем старше человек, тем больше поперечных связей. Чем больше поперечных связей (сшивок), тем менее эластичной становится молекула коллагена. Чем выше и длительно держится высокий уровень сахара в крови, тем больше образуется AGE, а значит поперечных связей в молекуле коллагена. Цепочки коллагена как бы склеиваются между собой, нарушая нормальную работу элемента, и это необратимый процесс.

При гликации коллагена происходит:

  • нарушается эластичность сосудов, возникает повышенная хрупкость, возникновение воспаления в их стенке, утолщение ее и сужение просвета, вследствие этого нарушение кровоснабжения органов и тканей, а также предпосылки для атерогенеза
  • снижается эластичность и упругость кожи лица и тела, появляются морщины, обвисание контура лица, мешки под глазами, второй подбородок, ухудшается общий цвет лица (и все это без учета возрастного снижения синтеза коллагена)
  • уменьшается подвижность суставов и растяжимость связок
  • возникают дегенеративные процессы в межпозвоночных дисках
  • повышение хрупкости костей, остепороз и остеопения
  • утолщение базальной мембраны почек, что приводит к снижению их функции (механизм нефропатии при диабете)
  • помутнение хрусталика и катаракта

К сожалению, никакими средствами очистить молекулы коллагена от вредных конечных продуктов гликации нельзя. Хотя в настоящее время ученые работают над поиском таких средств, чтобы разрывать эти крепкие опасные связи.

ВНИМАНИЕ! Если вы думаете, что все, что я здесь пишу касается только людей с высокими уровнями сахара, то вам придется прочесть статью еще раз, поскольку вы так и не поняли, что речь идет об обычных условно здоровых людях тоже, у которых пока нет диабета и возможно даже не будет, но процессы гликолизирования у них уже идут.

Просто у диабетиков этот процесс выражен еще сильнее и мощнее. И чем выше общий уровень сахара в крови, чем чаще случаются скачки сахара от неумеренного потребления углеводов, даже если сахар крови при этом в нормальном диапазоне, тем быстрее начинают тикать часы, неотвратимо приближая старение.

Обязательно расскажите об этом всем своим знакомым, родным, пересмотрите образ жизни своих детей, поскольку чем раньше, вы начнете следить за степенью гликации белков, тем медленнее будут двигаться стрелки биологических часов. Жаль, что всю сознательную жизнь я провела в углеводном пьянстве. Всего 7 лет, как я в завязке.

Гликолизирование ДНК и нуклеотидов

Как оказалось, процесс гликации затрагивает не только белковые структуры, но проникает гораздо глубже. Это процесс поражает структуры, которые являются хранителем информации всего организма — ДНК и нуклеиновые кислоты.

В результате происходят различного рода мутации и поломки генома, укорачиваются хромосомы. А если гены будут неправильными, аномальными, то в результате будут синтезироваться неправильные белки, которые не будут полностью выполнять свою функцию.

Окисление (образование свободных радикалов), воспаление и гликация — вот три основных причины меняющих нашу ДНК и не в лучшую сторону.

Связывание аминокислот

Моносахара связываются абсолютно с любой аминокислотой в том числе и с незаменимыми. Самые важные из них, которых всегда бывает мало — это лизин, треонин, аргинин и метионин. Если произошло гликирование этих веществ, то этот комплекс создается навсегда и аминокислота уже не может выполнять свою важную роль. Поэтому часто при сахарном диабете имеется дефицит по этим аминокислотам.

Дефицит треонина приводит к уменьшению общего уровня энергии, снижению мышечной массы, задержкой роста у детей.

Недостаток аргинина приводит к снижению синтеза окиси азота, который является вазодилататором, т. е. расширяет сосуды.

Нехватка лизина приводит к нарушению синтеза коллагена и других белков.

Метионин участвует в липидном обмене в печени и оказывает антихолестерическое действие. При его нехватке ухудшаются показатели липидного профиля.

Что такое метаболическая память

Феномен метаболической памяти (гипергликемическая память, сосудистая память) означает, что высокий уровень гликемии запоминается клетками и тканями, а именно сетчаткой, сосудами, почками, периферическими нервами. И несмотря на последующую нормализацию уровня гликемии в этих тканях продолжаются патологические процессы, вызывающие осложнение.

Если период гипергликемии длился долго, то эта память становится только крепче. Данный феномен связан непосредственно с AGE, о которых я говорила выше, а также с оксидативным стрессом. Ученые полагают, что гликация ДНК, а также митохондриальных белков могут вызывать такой феномен и поддерживать его длительное время.

И требуется значительное время, чтобы этот генетический материал восстановился. А в этом я абсолютно уверена и не я одна. Зарубежные авторы считают (например, Джек Круз), что гены предопределяют только 30 % нашего состояния здоровья, за остальные 70 % ответственны мы сами.

Человек в силе сам влиять на экспрессию генов путем изменения образа жизни, стиля питания, восполнения питательных веществ, физической нагрузкой и даже тем, о чем он думает, т. е. силой мысли. Наука, изучающая такие способности называется ЭПИгенетика, т. е. дословно «НАДгенетикой».

Впервые о феномене метаболической памяти заговорили после одного исследования, о котором я сейчас расскажу.

Изучались сетчатки собак. Собак разделили на 4 группы. У первой группы нормализовали уровень сахара через 2 месяца стимулированной гипергликемии, у второй сахар крови нормализовали через 2,5 года, в третьей группе все время был нормальный сахар крови, а в четвертой все время исследования был высокий сахар крови. Через 5 лет от начала эксперимента сравнили изменения на сетчатках собак из всех групп.

Оказалось, что у собак, у которых быстро нормализовали сахар (через 2 месяца) наблюдались незначительные признаки ретинопатии, такие же, как у собак из третьей группы.

В то время у собак, которым нормализовали уровень сахара только через 2,5 года, частота и выраженность ретинопатии была сопоставима с собаками из 4 группы, где все 5 лет был декомпенсированный сахарный диабет.

Позже существование данного феномена подтвердилось в исследованиях на людях, в частности исследование ADVANCE не показало существенного снижения осложнений при строгом контроле гликемии. А в исследовании UKPDS не было замечено снижение частоты инфарктов у людей с последующей нормализацией гликемии. Более подробно смотрите в видео, которое я подготовила ниже.

Другими словами, после длительной гипергликемии патологические процессы останавливаются не сразу. Это невозможно, как невозможно быстро остановить поезд, движущийся на всех парах. На восстановление требуется время, возможно даже больше, чем период декомпенсации. Именно поэтому о нормализации уровня сахара нужно думать уже сейчас! Если вам действительно ценно свое здоровье, то отложите все свои «не могу», «не хочу», «не время» и прочие отговорки.

Все ждут, когда придет время, но время почему-то только уходит…

Сейчас ученые ищут лекарства, средства и методы, способные «выключать» эту метаболическую память. И самым первым шагом будет снижение образования конечных продуктов гликирования (AGE). Этой статьей я хотела показать еще раз важность быстрой нормализации сахара в крови при первичном выявлении диабета или нарушения толерантности к глюкозе.

Главным является уменьшение потребления углеводов, как способ уменьшить уровень гликации структурных белков организма и продлить молодость, отодвигая старение.

Для пациентов с сахарным диабетом 1 типа нужно стремиться быстрее разобраться с премудростями инсулинотерапии, не жалеть денег, сил и времени на хорошую компенсацию в первые годы, а может первыелет после выявления заболевания. Эта рекомендация провомочна и для людей со 2 типом.

Если вы не позаботитесь сейчас, пожалеете ресурсов, то дальше будет еще хуже, придется платить за свое бездействие.

С теплотой и заботой, эндокринолог Лебедева Диляра Ильгизовна

Источник: http://saxarvnorme.ru/glikaciya-glikozilirovanie-glikirovanie-i-reakciya-majyara.html