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Glycation y sus productos: Basura dentro de su cuerpo
En el proceso de cocción, los nutrientes no permanecen pasivos, sino que interactúan activamente entre sí. De particular importancia entre estos procesos es la interacción de azúcares y proteínas, la llamada glucociación, o la glucosilación no-enzimática, que es también la reacción Maillard.
Esta reacción puede ocurrir en diferentes formas: tanto cuando se cocina como en nuestro cuerpo cuando aumentan los niveles de glucosa. Al final de esto y una serie de otras reacciones, se produce la formación de los llamados “productos de glucocación fina”, que son escombros celulares, esclavas que coagulan la célula y reconstruir todo su trabajo.
El tema es grande, por lo que primero analizaremos la reacción de glucocación misma y las condiciones que predisponen a ella. Luego aprendemos lo que es la memoria metabólica y cómo los productos AGE (también conocidos como Avanzados Glycosylation End-products) afectan nuestro metabolismo. Y, por supuesto, qué hacer con él tanto en el proceso de cocinar como dentro de nuestro cuerpo. !
Las etapas de reacción de Mayar.
La reacción de Maillard (reacción de condensación de saccharoamina) es una reacción química entre un aminoácido y un azúcar que generalmente ocurre cuando se calienta. Un ejemplo de esta reacción es freír carne o pan de hornear, cuando en el proceso de calentar un producto alimenticio hay un olor típico, color y sabor de la comida cocinada. Estos cambios son causados por la formación de productos de reacción Maillard.
No confundamos la glicación y la glucosilación. Las glucoproteínas son compuestos bioquímicos importantes formados por enzimas y desempeñan funciones específicas. Ejemplos de tales glicoproteínas son ácido hialurónico y sulfato de condroitina. Cuando el azúcar reacciona con proteínas sin enzimas, el resultado es AGEs, que son perjudiciales para el cuerpo.
Así, si la glicosilación es un mecanismo normal y controlado genéticamente que implica enzimas, entonces la glucocación no es un proceso enzimático o programado por genes que no es beneficioso.
Glucose en su forma habitual – D-glucopyranose – es una molécula bastante inerte, que es la fuente más importante de nutrición para la célula. Es el único azúcar que circula en exceso en el cuerpo.
Aunque es relativamente inofensivo, puede ser peligroso cuando se transforma en AGE por un proceso complejo y aleatorio común a animales y plantas. Este proceso de oscurecimiento no requiere la participación de enzimas, depende sólo de la temperatura y abundancia de componentes reactivas.
En el primer paso de este proceso, la glucosa y otros azúcares simples reaccionan con proteínas, y luego, combinando con aminoácidos y otros componentes, desencadenan otra reacción. Por ejemplo, la lysine glycation produce fructose-lysine, que se puede dividir en componentes como carboxymethyllysine (CML) y pentosidina. Como resultado, elastina y colágeno pierden su capacidad de separar y se forman nuevas proteínas para reemplazarlas.
Según la teoría de Mailard, los cruces de proteínas se forman como resultado de la acción dañina de monosacchars. Este proceso es multi-paso.
Comienza con glucocación reversible - el azúcar reducido (glucosa, fructosa, ribosa, etc.) se une al grupo terminal α-amino de proteína. Esto sucede espontáneamente, sin la participación de enzimas.
De hecho, hay una reacción típica de condensación conocida por la química orgánica: una reacción entre un grupo aldehído y un grupo α-amino, que resulta en la formación de bases de Schiff. En este caso, las sustancias formadas por la condensación primaria de proteínas y el azúcar reducido se denominan productos Amadori.
En el futuro, los productos Amadori están sometidos a diversas modificaciones (oxidación, condensación, ajustes estructurales, etc.). Como resultado, se forma un grupo bastante diverso de sustancias, llamados productos finales de glucosilación avanzada (AGE). Los AGEs se acumulan lentamente en tejidos y tienen muchos efectos negativos.
La reacción de glucocación incluye varias etapas: el estadio uno es la condensación.
La reacción Maillard comienza cuando el grupo aldose carbonyl (HC=O) se combina con un grupo amino libre de un aminoácido (-NH2), generalmente una proteína o péptidos, dando lugar a una aldosilamina sustituida por N. En pocas palabras, el azúcar se combina con el aminoácido.
En general, es una reacción de deshidratación de azúcar para formar agua, y el producto de condensación pierde rápidamente el agua ya que se convierte en una base Schiff. Las bases de Schiff se caracterizan por un doble vínculo de carbono con nitrógeno, y el nitrógeno en ellas se asocia con un grupo aryl o alquil (H-C=N-R).
Luego la base de Schiff adquiere una estructura de anillo. Esta reorganización de la estructura llamada reorganización Amadori forma ketosamina en el proceso de cambiar la estructura molecular alrededor del átomo de oxígeno. Si tomamos la glucosa como una aldosa, y el glicerol como aminoácido, entonces como resultado de la reorganización de Amadori obtenemos 1-amino-1-dioxy-2-fructosa o monofructosaglycerin. La reorganización Amadori es un paso clave en la formación de componentes intermedios involucrados en la reacción oscurante.
Etapa dos - decaimiento, descomposición
Además, el producto obtenido de la reacción Amadori se puede descomponer de tres maneras diferentes, dependiendo de las condiciones. En la descomposición de Strecker (Fig. 6), los aminoácidos sufren decaimiento oxidativo bajo la acción de componentes de carbono que aparecen como resultado de la descomposición de ketosaminas.
En esta reacción de descomposición, los aminoácidos emergen de las bases de Schiff y luego pasan por un proceso de decarboxilación catalizado por ácidos. Las nuevas bases de Schiff se hidrolizan fácilmente a las minas y aldehídos. Como resultado de la descomposición de Stacker, se libera CO2 y se produce una reacción de transamination, que combina nitrógeno con melanoides. Los aldehídos formados contribuyen a la aparición del aroma y participan en la formación de melanoidinas.
Etapa tres glicación – polimerización y oscurecimiento
Esta etapa se caracteriza por la formación de pigmento oscuro y el olor de frito. La formación de melanoidinas es el resultado de la polimerización de componentes altamente reactivos en una etapa tardía de la reacción Maillard.
Esto puede caracterizarse por olores no muy agradables o agudos: hay un olor a quemado, podrido, el olor de cebollas, solvente o repollo. Puede haber aromas agradables - malta, corteza de pan tostada, caramelo o café. La composición química de estos componentes no es bien conocida.
Productos finales de la glicación (AGE).
Al final de todas estas transformaciones se forman los “productos finales de la glucocación”, los productos finales avanzados de la glucosilación (AGE), que tienen un efecto adverso en el metabolismo. Por supuesto, entre estos compuestos hay relativamente inofensivo, y también hay muy tóxico. Para productos finales tóxicos de glucocación, hay un nombre: glicotoxinas.
La reacción de Maillard no solo ocurre cuando se cocina. Esta reacción entre proteínas y azúcares (la llamada glucociación) tiene lugar en un organismo vivo. En condiciones normales, la tasa de reacción es tan baja que sus productos pueden ser eliminados.
Sin embargo, con un aumento agudo del azúcar en la sangre en la diabetes, la reacción se acelera significativamente, los productos se acumulan y pueden causar numerosos trastornos (por ejemplo, hiperlipidemia). Esto se pronuncia especialmente en la sangre, donde el nivel de proteínas dañadas aumenta bruscamente (por ejemplo, la concentración de hemoglobina glucosilada es un indicador del grado de diabetes).
La acumulación de proteínas alteradas en la lente causa graves deficiencias visuales en pacientes con diabetes. La acumulación de algunos productos tardíos de la reacción de Maillard, así como los productos de oxidación que ocurren con la edad, conduce a cambios relacionados con la edad en los tejidos.
El producto de reacción tardía más común es carboxymethyllysine, un derivado lisino. Carboxymethyllysine en la composición de proteínas sirve como biomarcador de estrés oxidativo general del cuerpo. Se acumula con la edad en los tejidos, como el colágeno de la piel, y se eleva en la diabetes.
En forma de AGE, la glucosa se convierte en una especie de cola molecular que hace que los vasos sanguíneos sean inelásticos y estenosos. Causa inflamación, que a su vez conduce a la hipertrofia de los músculos vasculares lisos y la matriz extracelular. Estos procesos contribuyen a la aterogénesis (el desarrollo de la aterosclerosis), que ocurre a un ritmo mayor en diabéticos debido a niveles elevados de glucosa.
Los dos productos finales de carbonilo más comunes de la glucocación en el cuerpo son metilglyoxal y glyoxal. Los carbonilos son subproductos de la primera etapa de la reacción Maillard y son compuestos reactivas. La metilglioxal y glyoxal se pueden obtener de la glucosa sin someterse a un ciclo completo de reacción Maillard.
Debido a su reactividad, el metilglyoxal desempeña un papel importante en la formación de productos de glucociación tardía durante la reacción de Maillard. Además, se considera el más importante de los reactivos de glucosa (es decir, covalentemente ligados a los grupos amino de proteínas, como la glucosa, la galactosa, etc.), lo que conduce a la función de proteína deteriorada en la diabetes y el envejecimiento.
Modificación de biomolécula.
Bajo la acción de AGE, se modifican varias biomoléculas. Esto, por supuesto, conduce a un deterioro de la estructura de los diversos órganos. Una de las principales proteínas de la piel, así como tendones, ligamentos y huesos, es el colágeno. Es un poco 20-30% del peso de todo el cuerpo. Y son los cambios que ocurren con él los responsables de la aparición de arrugas, una disminución de la elasticidad de la piel, etc. En el estado normal entre los trillizos de tropocollagen, hay cruces, es decir, enlaces químicos covalentes que dan a las fibras de colágeno las propiedades mecánicas necesarias.
Sin embargo, con la edad, aumenta el número de cruces entre unidades tropocollagenas. Este proceso, que implica una sustancia tan común en los tejidos como la glucosa, ocurre más intensamente en pacientes con diabetes. Fue el estudio de este último el que arrojaba luz sobre la teoría colágena del envejecimiento.
El grupo de carbonilos de reducción de azúcares, incluyendo una sustancia tan común en nuestro cuerpo como la glucosa, reacciona con grupos de amino terminal libres de la lisina de aminoácidos, que es muy rico en colágeno.
Esta transformación trivial es conocida por nosotros los químicos como la adición nucleófica del grupo de carbono, y se llama la reacción Maillard. El producto de esta reacción con el hermoso nombre de la base de Schiff posteriormente experimenta transformaciones más complejas con nombres aún más misteriosos, por ejemplo, la reorganización de Amadori.
El producto Amadori como resultado de la migración de protones, la ciclización y numerosas deshidrataciones se convierte en un compuesto de carbono activado, adjuntando amorosamente el residuo de la arginina de la cadena tropokollagen vecina, formando, por ejemplo, el cruce de glucosapana.
Simplified esquema of the complex Maillard reaction and formation of some advanced glycation endproducts in vivo. CEL = carboxyethyllysine; MOLD = metilglyoxal lysine dimer; DOLD, 3-deoxyglucosone lysine dimer; CML, carboxymethyllysine; GOLD, glyoxal lysine dimer. Redrawn con permiso de Monnier VM, Arch Biochem Biophys. 2003;419:1-15.
Por cierto, procesos similares, sin embargo, que ocurren a altas temperaturas, provocan la formación de una corteza marrón en productos de panadería. ¿Esta corteza marrón te recuerda algo? ¿A qué conduce el aumento del número de cruces entre moléculas de colágeno? La primera consecuencia de este fenómeno, como podría adivinar, es un cambio en las propiedades mecánicas de los tejidos. Naturalmente, esto se aplica a la piel, que con la edad pierde su elasticidad, es decir, se vuelve más rígida.
Imagina que estás estirando simultáneamente con ambas manos 5 arneses de goma. Ahora imagine que en varios lugares estos arnés están conectados entre sí por nodos. Las secciones de los arnés entre los nodos serán estiradas en menor medida.
Lo mismo sucede con la piel. Naturalmente, la situación se agrava por el hecho de que el contenido de colágeno en la piel disminuye con la edad, ya que la actividad de las enzimas involucradas en su síntesis disminuye. Pero incluso si esto no sucediera, la situación todavía no sería muy corregida, ya que es mucho más difícil dividir el colágeno con frecuentes enlaces cruzados para reemplazarlo con uno nuevo que con raros.
Aumentar el número de lazos en colágeno reduce su elasticidad. Tal cambio a nivel molecular puede causar engrosamiento de la membrana basal, por ejemplo, en la matriz mesangial de los riñones, y llevar a la insuficiencia renal en la diabetes, así como causar disminución relacionada con la edad en la función renal.
Se cree que este mecanismo desempeña un papel en la reducción de las arterias, la reducción del flujo sanguíneo vascular y la reducción de la flexibilidad del tendón. Se muestra que en el colágeno de la piel de especies animales de corta y larga vida, el nivel del marcador de glucosilación pentosidina es inversamente proporcional a la especie esperanza de vida máxima. El nivel de los productos finales de glucosilación se asocia con el daño nervioso y la tendencia a formar lesiones cutáneas que responden mal al tratamiento.
Daño del vaso sanguíneo.
El proceso de glucocación del colágeno desencadena una serie de formaciones en esos órganos donde juega un importante papel estructural: la piel, la lente, los riñones, los vasos, los discos intervertebrales, el cartílago, etc.
La arteriosclerosis es iniciada por hiperglucemia prolongada, reacciones de la glucosa química de cadenas de colágeno y elastin del tejido conectivo suelto como resultado del efecto químico de la glucosa y sus metabolitos - glicotoxinas (glioxal y metilglioxal), la formación de vínculos cruzados entre fibras colágenas y elastinas.
A diferencia de la arteriosclerosis en la ateromatosis - la manifestación principal de la aterosclerosis - la derrota de las arterias del tipo elástico ocurre debido a la acumulación en la intimidad de los lípidos - ácidos grasos insaturados y polienos esenciales esterificados del colesterol, la formación de placas en la localización de macrófagos sedentarios en la intimidad, foci de la colcinosis elástica; atermomatosis
Arteriosclerosis y ateromatosis como manifestación de aterosclerosis son dos procesos patológicos independientes en la pared de las arterias elásticas. La arteriolosclerosis es consecuencia de la glucocación de las cadenas de colágeno y elastina en la pared de las arteriolas tipo muscular, poststarteriales, en el endotelio y pericitos de los capilares de intercambio. La microangiopatía inicia sólo los procesos de glucocación y la acción de las glicotoxinas, ya que no hay íntima en las arteriolas tipo muscular, que es un tejido intersticial local para recoger y reciclar “junk” biológico de la sangre, de la piscina intravascular del entorno intercelular.
196752
Otras proteínas y ADN.
Los ácidos y proteínas nucleicos se pueden modificar mediante la fijación de azúcares a sus grupos de amino libres, lo que conduce a la reorganización estructural y funcional de las moléculas. Los nucleótidos y el ADN también sufren glicosilación no enzimática, que conduce a mutaciones debido al daño directo del ADN y la inactivación de los sistemas de reparación de errores de recombinación, y también causa una mayor fragilidad cromosómica. La glucosación no enzimática de moléculas biológicamente importantes se está convirtiendo en un área cada vez más importante en el estudio de la diabetes y el proceso normal de envejecimiento.
En primer lugar, las proteínas de larga vida sufren, es decir, se glucoman: hemoglobinas, albuminas, colágeno, cristalinas, lipoproteínas de baja densidad. Las consecuencias son muy desagradables. Por ejemplo, la glicación de proteínas de la membrana eritrocito la hace menos elástica, más rígida, como resultado del cual el suministro de sangre a los tejidos se deteriora.
Debido a la glicación de las cristalinas, el objetivo se vuelve nublado y, como resultado, se desarrollan cataratas. Las proteínas modificadas de esta manera podemos detectar, y por lo tanto sirven como marcadores de aterosclerosis, diabetes, enfermedades neurodegenerativas. Los médicos y los diabéticos están familiarizados con un producto final específico de glicación - A1c.
Se forma como resultado de la reacción de Amadori al adjuntar la glucosa a la cadena β de la hemoglobina normal. Hoy, una de las fracciones de la hemoglobina glucosa (HbA1c) es uno de los principales marcadores bioquímicos de la diabetes y las enfermedades cardiovasculares. Una reducción del 1% en HbA1c reduce el riesgo de complicaciones de diabetes en un 20%.
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Daño aminoácido.
Las desventajas de la glicación deben atribuirse al hecho de que la reacción Mailar reduce el valor biológico de las proteínas, ya que los aminoácidos, especialmente la lisina, la threonina, la arginina y la metionina, que más a menudo faltan en el cuerpo, después de combinar con azúcares se vuelven inaccesibles a las enzimas digestivas y, por lo tanto, no se absorben.
Autor: Andrey Beloveskin
Los dientes duelen en personas vacilantes o lo que los problemas con los dientes dicen
11 consejos sobre tener un bebé que nadie te dio
Fuente: www.beloveshkin.com/2016/05/glikirovanie-i-ego-produkty-musor-vnutri-vashego-tela.html
Esta reacción puede ocurrir en diferentes formas: tanto cuando se cocina como en nuestro cuerpo cuando aumentan los niveles de glucosa. Al final de esto y una serie de otras reacciones, se produce la formación de los llamados “productos de glucocación fina”, que son escombros celulares, esclavas que coagulan la célula y reconstruir todo su trabajo.
El tema es grande, por lo que primero analizaremos la reacción de glucocación misma y las condiciones que predisponen a ella. Luego aprendemos lo que es la memoria metabólica y cómo los productos AGE (también conocidos como Avanzados Glycosylation End-products) afectan nuestro metabolismo. Y, por supuesto, qué hacer con él tanto en el proceso de cocinar como dentro de nuestro cuerpo. !
Las etapas de reacción de Mayar.
La reacción de Maillard (reacción de condensación de saccharoamina) es una reacción química entre un aminoácido y un azúcar que generalmente ocurre cuando se calienta. Un ejemplo de esta reacción es freír carne o pan de hornear, cuando en el proceso de calentar un producto alimenticio hay un olor típico, color y sabor de la comida cocinada. Estos cambios son causados por la formación de productos de reacción Maillard.
No confundamos la glicación y la glucosilación. Las glucoproteínas son compuestos bioquímicos importantes formados por enzimas y desempeñan funciones específicas. Ejemplos de tales glicoproteínas son ácido hialurónico y sulfato de condroitina. Cuando el azúcar reacciona con proteínas sin enzimas, el resultado es AGEs, que son perjudiciales para el cuerpo.
Así, si la glicosilación es un mecanismo normal y controlado genéticamente que implica enzimas, entonces la glucocación no es un proceso enzimático o programado por genes que no es beneficioso.
Glucose en su forma habitual – D-glucopyranose – es una molécula bastante inerte, que es la fuente más importante de nutrición para la célula. Es el único azúcar que circula en exceso en el cuerpo.
Aunque es relativamente inofensivo, puede ser peligroso cuando se transforma en AGE por un proceso complejo y aleatorio común a animales y plantas. Este proceso de oscurecimiento no requiere la participación de enzimas, depende sólo de la temperatura y abundancia de componentes reactivas.
En el primer paso de este proceso, la glucosa y otros azúcares simples reaccionan con proteínas, y luego, combinando con aminoácidos y otros componentes, desencadenan otra reacción. Por ejemplo, la lysine glycation produce fructose-lysine, que se puede dividir en componentes como carboxymethyllysine (CML) y pentosidina. Como resultado, elastina y colágeno pierden su capacidad de separar y se forman nuevas proteínas para reemplazarlas.
Según la teoría de Mailard, los cruces de proteínas se forman como resultado de la acción dañina de monosacchars. Este proceso es multi-paso.
Comienza con glucocación reversible - el azúcar reducido (glucosa, fructosa, ribosa, etc.) se une al grupo terminal α-amino de proteína. Esto sucede espontáneamente, sin la participación de enzimas.
De hecho, hay una reacción típica de condensación conocida por la química orgánica: una reacción entre un grupo aldehído y un grupo α-amino, que resulta en la formación de bases de Schiff. En este caso, las sustancias formadas por la condensación primaria de proteínas y el azúcar reducido se denominan productos Amadori.
En el futuro, los productos Amadori están sometidos a diversas modificaciones (oxidación, condensación, ajustes estructurales, etc.). Como resultado, se forma un grupo bastante diverso de sustancias, llamados productos finales de glucosilación avanzada (AGE). Los AGEs se acumulan lentamente en tejidos y tienen muchos efectos negativos.
La reacción de glucocación incluye varias etapas: el estadio uno es la condensación.
La reacción Maillard comienza cuando el grupo aldose carbonyl (HC=O) se combina con un grupo amino libre de un aminoácido (-NH2), generalmente una proteína o péptidos, dando lugar a una aldosilamina sustituida por N. En pocas palabras, el azúcar se combina con el aminoácido.
En general, es una reacción de deshidratación de azúcar para formar agua, y el producto de condensación pierde rápidamente el agua ya que se convierte en una base Schiff. Las bases de Schiff se caracterizan por un doble vínculo de carbono con nitrógeno, y el nitrógeno en ellas se asocia con un grupo aryl o alquil (H-C=N-R).
Luego la base de Schiff adquiere una estructura de anillo. Esta reorganización de la estructura llamada reorganización Amadori forma ketosamina en el proceso de cambiar la estructura molecular alrededor del átomo de oxígeno. Si tomamos la glucosa como una aldosa, y el glicerol como aminoácido, entonces como resultado de la reorganización de Amadori obtenemos 1-amino-1-dioxy-2-fructosa o monofructosaglycerin. La reorganización Amadori es un paso clave en la formación de componentes intermedios involucrados en la reacción oscurante.
Etapa dos - decaimiento, descomposición
Además, el producto obtenido de la reacción Amadori se puede descomponer de tres maneras diferentes, dependiendo de las condiciones. En la descomposición de Strecker (Fig. 6), los aminoácidos sufren decaimiento oxidativo bajo la acción de componentes de carbono que aparecen como resultado de la descomposición de ketosaminas.
En esta reacción de descomposición, los aminoácidos emergen de las bases de Schiff y luego pasan por un proceso de decarboxilación catalizado por ácidos. Las nuevas bases de Schiff se hidrolizan fácilmente a las minas y aldehídos. Como resultado de la descomposición de Stacker, se libera CO2 y se produce una reacción de transamination, que combina nitrógeno con melanoides. Los aldehídos formados contribuyen a la aparición del aroma y participan en la formación de melanoidinas.
Etapa tres glicación – polimerización y oscurecimiento
Esta etapa se caracteriza por la formación de pigmento oscuro y el olor de frito. La formación de melanoidinas es el resultado de la polimerización de componentes altamente reactivos en una etapa tardía de la reacción Maillard.
Esto puede caracterizarse por olores no muy agradables o agudos: hay un olor a quemado, podrido, el olor de cebollas, solvente o repollo. Puede haber aromas agradables - malta, corteza de pan tostada, caramelo o café. La composición química de estos componentes no es bien conocida.
Productos finales de la glicación (AGE).
Al final de todas estas transformaciones se forman los “productos finales de la glucocación”, los productos finales avanzados de la glucosilación (AGE), que tienen un efecto adverso en el metabolismo. Por supuesto, entre estos compuestos hay relativamente inofensivo, y también hay muy tóxico. Para productos finales tóxicos de glucocación, hay un nombre: glicotoxinas.
La reacción de Maillard no solo ocurre cuando se cocina. Esta reacción entre proteínas y azúcares (la llamada glucociación) tiene lugar en un organismo vivo. En condiciones normales, la tasa de reacción es tan baja que sus productos pueden ser eliminados.
Sin embargo, con un aumento agudo del azúcar en la sangre en la diabetes, la reacción se acelera significativamente, los productos se acumulan y pueden causar numerosos trastornos (por ejemplo, hiperlipidemia). Esto se pronuncia especialmente en la sangre, donde el nivel de proteínas dañadas aumenta bruscamente (por ejemplo, la concentración de hemoglobina glucosilada es un indicador del grado de diabetes).
La acumulación de proteínas alteradas en la lente causa graves deficiencias visuales en pacientes con diabetes. La acumulación de algunos productos tardíos de la reacción de Maillard, así como los productos de oxidación que ocurren con la edad, conduce a cambios relacionados con la edad en los tejidos.
El producto de reacción tardía más común es carboxymethyllysine, un derivado lisino. Carboxymethyllysine en la composición de proteínas sirve como biomarcador de estrés oxidativo general del cuerpo. Se acumula con la edad en los tejidos, como el colágeno de la piel, y se eleva en la diabetes.
En forma de AGE, la glucosa se convierte en una especie de cola molecular que hace que los vasos sanguíneos sean inelásticos y estenosos. Causa inflamación, que a su vez conduce a la hipertrofia de los músculos vasculares lisos y la matriz extracelular. Estos procesos contribuyen a la aterogénesis (el desarrollo de la aterosclerosis), que ocurre a un ritmo mayor en diabéticos debido a niveles elevados de glucosa.
Los dos productos finales de carbonilo más comunes de la glucocación en el cuerpo son metilglyoxal y glyoxal. Los carbonilos son subproductos de la primera etapa de la reacción Maillard y son compuestos reactivas. La metilglioxal y glyoxal se pueden obtener de la glucosa sin someterse a un ciclo completo de reacción Maillard.
Debido a su reactividad, el metilglyoxal desempeña un papel importante en la formación de productos de glucociación tardía durante la reacción de Maillard. Además, se considera el más importante de los reactivos de glucosa (es decir, covalentemente ligados a los grupos amino de proteínas, como la glucosa, la galactosa, etc.), lo que conduce a la función de proteína deteriorada en la diabetes y el envejecimiento.
Modificación de biomolécula.
Bajo la acción de AGE, se modifican varias biomoléculas. Esto, por supuesto, conduce a un deterioro de la estructura de los diversos órganos. Una de las principales proteínas de la piel, así como tendones, ligamentos y huesos, es el colágeno. Es un poco 20-30% del peso de todo el cuerpo. Y son los cambios que ocurren con él los responsables de la aparición de arrugas, una disminución de la elasticidad de la piel, etc. En el estado normal entre los trillizos de tropocollagen, hay cruces, es decir, enlaces químicos covalentes que dan a las fibras de colágeno las propiedades mecánicas necesarias.
Sin embargo, con la edad, aumenta el número de cruces entre unidades tropocollagenas. Este proceso, que implica una sustancia tan común en los tejidos como la glucosa, ocurre más intensamente en pacientes con diabetes. Fue el estudio de este último el que arrojaba luz sobre la teoría colágena del envejecimiento.
El grupo de carbonilos de reducción de azúcares, incluyendo una sustancia tan común en nuestro cuerpo como la glucosa, reacciona con grupos de amino terminal libres de la lisina de aminoácidos, que es muy rico en colágeno.
Esta transformación trivial es conocida por nosotros los químicos como la adición nucleófica del grupo de carbono, y se llama la reacción Maillard. El producto de esta reacción con el hermoso nombre de la base de Schiff posteriormente experimenta transformaciones más complejas con nombres aún más misteriosos, por ejemplo, la reorganización de Amadori.
El producto Amadori como resultado de la migración de protones, la ciclización y numerosas deshidrataciones se convierte en un compuesto de carbono activado, adjuntando amorosamente el residuo de la arginina de la cadena tropokollagen vecina, formando, por ejemplo, el cruce de glucosapana.
Simplified esquema of the complex Maillard reaction and formation of some advanced glycation endproducts in vivo. CEL = carboxyethyllysine; MOLD = metilglyoxal lysine dimer; DOLD, 3-deoxyglucosone lysine dimer; CML, carboxymethyllysine; GOLD, glyoxal lysine dimer. Redrawn con permiso de Monnier VM, Arch Biochem Biophys. 2003;419:1-15.
Por cierto, procesos similares, sin embargo, que ocurren a altas temperaturas, provocan la formación de una corteza marrón en productos de panadería. ¿Esta corteza marrón te recuerda algo? ¿A qué conduce el aumento del número de cruces entre moléculas de colágeno? La primera consecuencia de este fenómeno, como podría adivinar, es un cambio en las propiedades mecánicas de los tejidos. Naturalmente, esto se aplica a la piel, que con la edad pierde su elasticidad, es decir, se vuelve más rígida.
Imagina que estás estirando simultáneamente con ambas manos 5 arneses de goma. Ahora imagine que en varios lugares estos arnés están conectados entre sí por nodos. Las secciones de los arnés entre los nodos serán estiradas en menor medida.
Lo mismo sucede con la piel. Naturalmente, la situación se agrava por el hecho de que el contenido de colágeno en la piel disminuye con la edad, ya que la actividad de las enzimas involucradas en su síntesis disminuye. Pero incluso si esto no sucediera, la situación todavía no sería muy corregida, ya que es mucho más difícil dividir el colágeno con frecuentes enlaces cruzados para reemplazarlo con uno nuevo que con raros.
Aumentar el número de lazos en colágeno reduce su elasticidad. Tal cambio a nivel molecular puede causar engrosamiento de la membrana basal, por ejemplo, en la matriz mesangial de los riñones, y llevar a la insuficiencia renal en la diabetes, así como causar disminución relacionada con la edad en la función renal.
Se cree que este mecanismo desempeña un papel en la reducción de las arterias, la reducción del flujo sanguíneo vascular y la reducción de la flexibilidad del tendón. Se muestra que en el colágeno de la piel de especies animales de corta y larga vida, el nivel del marcador de glucosilación pentosidina es inversamente proporcional a la especie esperanza de vida máxima. El nivel de los productos finales de glucosilación se asocia con el daño nervioso y la tendencia a formar lesiones cutáneas que responden mal al tratamiento.
Daño del vaso sanguíneo.
El proceso de glucocación del colágeno desencadena una serie de formaciones en esos órganos donde juega un importante papel estructural: la piel, la lente, los riñones, los vasos, los discos intervertebrales, el cartílago, etc.
La arteriosclerosis es iniciada por hiperglucemia prolongada, reacciones de la glucosa química de cadenas de colágeno y elastin del tejido conectivo suelto como resultado del efecto químico de la glucosa y sus metabolitos - glicotoxinas (glioxal y metilglioxal), la formación de vínculos cruzados entre fibras colágenas y elastinas.
A diferencia de la arteriosclerosis en la ateromatosis - la manifestación principal de la aterosclerosis - la derrota de las arterias del tipo elástico ocurre debido a la acumulación en la intimidad de los lípidos - ácidos grasos insaturados y polienos esenciales esterificados del colesterol, la formación de placas en la localización de macrófagos sedentarios en la intimidad, foci de la colcinosis elástica; atermomatosis
Arteriosclerosis y ateromatosis como manifestación de aterosclerosis son dos procesos patológicos independientes en la pared de las arterias elásticas. La arteriolosclerosis es consecuencia de la glucocación de las cadenas de colágeno y elastina en la pared de las arteriolas tipo muscular, poststarteriales, en el endotelio y pericitos de los capilares de intercambio. La microangiopatía inicia sólo los procesos de glucocación y la acción de las glicotoxinas, ya que no hay íntima en las arteriolas tipo muscular, que es un tejido intersticial local para recoger y reciclar “junk” biológico de la sangre, de la piscina intravascular del entorno intercelular.
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Otras proteínas y ADN.
Los ácidos y proteínas nucleicos se pueden modificar mediante la fijación de azúcares a sus grupos de amino libres, lo que conduce a la reorganización estructural y funcional de las moléculas. Los nucleótidos y el ADN también sufren glicosilación no enzimática, que conduce a mutaciones debido al daño directo del ADN y la inactivación de los sistemas de reparación de errores de recombinación, y también causa una mayor fragilidad cromosómica. La glucosación no enzimática de moléculas biológicamente importantes se está convirtiendo en un área cada vez más importante en el estudio de la diabetes y el proceso normal de envejecimiento.
En primer lugar, las proteínas de larga vida sufren, es decir, se glucoman: hemoglobinas, albuminas, colágeno, cristalinas, lipoproteínas de baja densidad. Las consecuencias son muy desagradables. Por ejemplo, la glicación de proteínas de la membrana eritrocito la hace menos elástica, más rígida, como resultado del cual el suministro de sangre a los tejidos se deteriora.
Debido a la glicación de las cristalinas, el objetivo se vuelve nublado y, como resultado, se desarrollan cataratas. Las proteínas modificadas de esta manera podemos detectar, y por lo tanto sirven como marcadores de aterosclerosis, diabetes, enfermedades neurodegenerativas. Los médicos y los diabéticos están familiarizados con un producto final específico de glicación - A1c.
Se forma como resultado de la reacción de Amadori al adjuntar la glucosa a la cadena β de la hemoglobina normal. Hoy, una de las fracciones de la hemoglobina glucosa (HbA1c) es uno de los principales marcadores bioquímicos de la diabetes y las enfermedades cardiovasculares. Una reducción del 1% en HbA1c reduce el riesgo de complicaciones de diabetes en un 20%.
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Daño aminoácido.
Las desventajas de la glicación deben atribuirse al hecho de que la reacción Mailar reduce el valor biológico de las proteínas, ya que los aminoácidos, especialmente la lisina, la threonina, la arginina y la metionina, que más a menudo faltan en el cuerpo, después de combinar con azúcares se vuelven inaccesibles a las enzimas digestivas y, por lo tanto, no se absorben.
Autor: Andrey Beloveskin
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Fuente: www.beloveshkin.com/2016/05/glikirovanie-i-ego-produkty-musor-vnutri-vashego-tela.html
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