Глікат і його продукція: Гарбаж всередині тіла

В процесі приготування поживні речовини не залишаються пасивними, але активно взаємодіє один з одним. Особливе значення серед цих процесів є взаємодія цукрів і білків, так званих глікації, або не ферментативного глікозиляції, що також є поширеною реакцією.

Ця реакція може статися в різних формах: як при при приготуванні, так і в нашому організмі при підвищенні рівня глюкози. Наприкінці цього та ряду інших реакцій відбувається формування так званих «фінансових продуктів глікації», які є клітинними сміттями, лагами, які закупорюють клітинку і перебудують всю свою роботу.

Тема велика, тому спочатку ми проаналізуємо реакцію глікації і умови, що схильні до неї. Потім ми дізнаємося, що метаболічна пам'ять і як продукти AGE (також відомий як розширені продукти Glycosylation End-products) впливають на наш обмін речовин. І, звичайно, що робити з ним як в процесі приготування їжі, так і всередині нашого тіла. !





Етапи реакції маляра.

Посилкова реакція (реакція конденсації сахароаміну) - це хімічна реакція між амінокислотою і цукром, що зазвичай відбувається при нагріванні. Прикладом цієї реакції є смаження м'яса або хліба випічки, коли в процесі обігріву продуктів харчування існує типовий запах, колір і смак варених продуктів. Ці зміни обумовлені утворенням продуктів реакції на поставку.

Не плутайте глікацію і глікозицію. Гликопротеїни є важливим біохімічними сполуками, що утворюються ферментами та виконують специфічні функції. Прикладами таких глікопротеїнів є гіалуронова кислота і хондроїтинсульфат. Коли цукор реагує білками без ферментів, результат є AGEs, які шкідливі для організму.

Таким чином, якщо глікозиляція є нормальним, генетично керованим механізмом, що включає ферменти, то глікація не є ферментативним або генно-програмним процесом, який не вигідно.

Глюкоза у своїй звичній формі – D-глукопираноза – це досить інертна молекула, яка є найважливішим джерелом живлення для клітини. Це єдиний цукор, який циркулює в надлишку в організмі.

Хоча порівняно нешкідливий, це може стати небезпечною при перетворенні в AGE комплексом, випадковим процесом, загальним для тварин і рослин. Цей процес затемнення не вимагає участі ферментів, залежить тільки від температури і кількості реактивних компонентів.

У першому кроці цього процесу глюкоза та інші прості цукру реагують білками, а потім, поєднуючи з амінокислотами та іншими компонентами, запускають подальшу реакцію. Наприклад, лізин глікація виробляє фрукто-лізину, які можна розбити в складові, такі як карбоксиметиллизин (CML) і петосидидин. В результаті еластин і колаген втратити свою здатність до окремих і нових білків формуються для їх заміни.



Згідно з теорією пошти, білкові крослінки формуються в результаті пошкодження дії моносахарів. Цей процес є багатоступінчастим.

Починається з реверсивним глікуванням - зниженим цукром (глюкоза, фруктоз, рибоза та ін.) приєднується до терміналу α-аміно групи білка. Це відбувається спонтанно, без участі ферментів.

Насправді, існує типова реакція конденсації, відома з органічної хімії – реакція між групою альдегіду та групою α-аміно, що призводить до утворення баз Schiff. У цьому випадку речовини, що утворюються первинною конденсацією білка і знижують цукор, називаються продуктами Амадорі.

У майбутньому продукти Amadori піддаються різним, переважно незворотним, модифікаціям (окислення, конденсація, структурні регулювання тощо). В результаті утворюється досить різноманітна група речовин, яка називається Advanced Glycosylation End-products (AGE). Повільно накопичуються в тканинах і мають безліч негативних ефектів.

Габаритний зображення



Реакція глікації включає в себе кілька етапів: стадія є конденсацією.

Пошталева реакція починається, коли вуглецева група алдози (HC=O) поєднує в собі безкоштовну амінокислотну групу амінокислоти (-NH2), як правило, білок або пептиду, в результаті чого N-заміщений алдозиламін. Просто покласти, цукор поєднує з амінокислотою.

В цілому, це реакція зневоднення цукру для формування води, а продукт конденсації швидко втрачає воду, оскільки вона стає Schiff бази. Шрифові основи характеризуються подвійним зв'язком вуглецю з азотом, а азотом в них асоціюється з ариловою або лужною групою (H-C=N-R).

Потім основа Schiff набуває кільцевої структури. Цей перепланування структури називається Amadori задніми формами ketosamine в процесі зміни молекулярної структури навколо кисневого атому. Якщо беремо глюкози як альдоз, а гліцерол як амінокислота, то в результаті перепланування Амадорі ми отримуємо 1-аміно-1-диоксид-2-фруктози або монофруктоцегліцерин. Амадорі перепланування є ключовим кроком у формуванні проміжних компонентів, залучених до реакції потемнення.





Етап два - розпад, декомпозиція

Далі продукт, отриманий від реакції Амадорі, може бути розбитий трьома різними способами, залежно від умов. У декомпозиції Strecker (рис. 6), амінокислоти перенесли окислювальну дезію під дією вуглецевих компонентів, які з'являються в результаті розкладання кетосамінів.

У цій декомпозиційній реакції амінокислоти виникають з хребтових основ, а потім проходять процес декарбоксиляції, каталізованих кислотами. Нові бази Schiff легко гідролізуються на амінах і альдегідах. В результаті декомпозиції Stacker, CO2 випущено і відбувається трансамінація реакції, що поєднує азот з меланоїдами. Утворені альдегіди сприяють появі аромату і беруть участь у формуванні меланоїдів.





3 етапу глікації – полімеризація та затемнення

Цей етап характеризується утворенням темного пігменту і запахом смаженого. Формування меланоїдів є результатом полімеризації високоактивних компонентів на пізній стадії реакції поляризації.

Це може бути характерна не дуже приємними або гострими запахами: є запах згоряння, гниття, запах цибулі, розчинника або капусти. Можливі приємні аромати - солоду, тостина хлібна скоринка, карамель або кава. Хімічний склад цих компонентів не відомий.





Кінцеві продукти глікації (AGE).

В кінці всіх цих трансформацій формуються «кінцеві продукти глікації», які мають несприятливий вплив на обмін речовин. Звичайно, серед цих сполук є відносно нешкідливі, і є також дуже токсичні. Для токсичних продуктів глікотоксинів існує назва – глікотоксини.

Відповідна реакція не тільки відбувається при вбиранні. Ця реакція між білками та цукрами (так звана глікація) відбувається в живому організмі. При нормальних умовах швидкість реакції настільки низька, що її можна видалити.

Однак при різкому збільшенні цукру в крові в цукровому діабеті реакція значно прискорюється, продукти накопичуються і можуть викликати численні розлади (наприклад, гіперліпідемія). Це особливо виражено в крові, де рівень пошкоджених білків різко підвищується (наприклад, концентрація глікозинованого гемоглобіну є показником ступеня діабету).





Скупчення змінених білків у лінзі викликає виражене порушення зору у хворих на цукровий діабет. Скупчення деяких пізніх продуктів реакції, а також продуктів окислення, які відбуваються з віком, призводить до вікових змін тканин.

Найпоширеніший латексний продукт - карбоксиметиллізин, похідний лізин. Карбоксиметиллізину в складі білків служить біомаркером загального окислювального стресу тіла. Скупчується з віком в тканинах, таких як колаген шкіри, і підвищений цукровий діабет.

У вигляді AGE глюкоза стає своєрідним молекулярним клеєм, що робить судини інтелістичними і стеноподібними. Це викликає запалення, яке в свою чергу призводить до гіпертрофії гладких судинних м'язів і позаклітинної матриці. Ці процеси сприяють атерогенезу (розвиток атеросклерозу), що відбувається при підвищеній швидкості діабетики через підвищений рівень глюкози.

Два найбільш поширених вуглецевих кінцевих продуктів глікації в організмі - метилгліоксал і гліоксал. Вуглецевілс - продукти першого етапу реакції поклажі та є реактивними сполуками. Метилгліоксал і гліоксал можна отримати з глюкози без проведення повного циклу реакції поляризації.

У зв'язку з реактивністю метилгліоксал відіграє важливу роль у формуванні пізніх глікаційних продуктів під час реакції поляризації. Крім того, вважається найважливішим з глікоутворювальних реагентів (тобто ковалентно зв'язуються з амінокислотами білків, таких як глюкоза, галактоза і т.д.), що призводять до порушення функції білка в цукровому діабеті і старіння.





Біомолекулярна модифікація.

Під дією AGE модифіковані різні біомолекули. Це, звичайно, призводить до погіршення структури різних органів. Одна з основних білків шкіри, а також сухожилля, зв'язки і кісток, колаген. Це трохи 20-30% ваги всього тіла. І це зміни, які відбуваються з ним, які відповідають за появу зморшок, зниження пружності шкіри та ін. У нормальному стані між походами тропоколагена є перехрески, тобто ковалентні хімічні зв’язки, які дають колагенові волокна необхідні механічні властивості.

Однак з віком збільшується кількість перехресних посилань між тропоколагенними блоками. Цей процес, що включає в себе такі загальні речовини в тканинах, як глюкоза, відбувається більш інтенсивно у хворих на цукровий діабет. Це було дослідження останнього, що кинув світло на межі теорії старіння.

вуглецева група знижувальних цукрів, включаючи таку поширену речовину в нашому організмі, як глюкоза, реагує на вільні термінали амінокислотного лізину амінокислоти, який дуже багатий колагеном.

Ця тривіальна трансформація відома нам хіміки як нуклеофілічне доповнення вуглецевої групи, і називається реакції Maillard. Продукт цієї реакції з красивою назвою бази Schiff пізніше проходить більш складні трансформації з ще більш загадковими іменами, наприклад, перепідлаштуванням Амадорі.

Продукт Амадорі в результаті протонної міграції, циклізації і численного зневоднення перетворюється в активоване вуглецеве з'єднання, ловово прикріплюючи залишки аргініну сусіднього тропокольлагенного ланцюжка, формування, наприклад, перехреслення глюкозепану.





Спрощена схема комплексної реакції і формування деяких передових глікоаційних ендопродуктів (АГС) в vivo. CEL = карбоксиетиллизин; MOLD = метилгліоксалальний лізин дімер; DOLD, 3-деоксиглюкозин лізин дімер; CML, карбоксиметиллізин; GOLD, гліоксал лізин дімер. Редукція з дозволу Монніера В.М., Архіохем Біофіз. 2003;419:1-15.



До речі, подібні процеси, однак, виникають при високих температурах, викликають утворення коричневої скоринки на хлібобулочних продуктах. Чи нагадує цей коричневий скорин? Що відбувається збільшення кількості переходів між молекулами колагену? Першим наслідком цього явища можна вгадати, є зміна механічних властивостей тканин. Природно, це стосується шкіри, яка з віком втрачає пружність, тобто стає більш жорстким.

Уявіть, що ви одночасно розтягуєте своїми руками 5 гумових джгутів. Тепер уявіть, що в декількох місцях ці джгути підключені один до одного вузлами. Зрізи джгутів між вузлами будуть розтягнуті значно меншою мірою.

Те ж саме відбувається з шкірою. Природно, ситуація посилюється тим, що вміст колагену в шкірі знижується з віком, оскільки активність ферментів, залучених до її синтезу, знижується. Але навіть якщо це не сталося, ситуація ще не буде виправлена, оскільки набагато складніше розбити колаген з частими перехресками, щоб замінити його новими, ніж з рідкісними.

Підвищення кількості облігацій в колагені знижує її пружність. Подібна зміна на молекулярному рівні може викликати загущення базальної мембрани, наприклад, в мезанальній матриці нирок і привести до ниркової недостатності при цукровому діабеті, а також викликати вікове зниження функції нирок.

Цей механізм вважається, щоб грати роль в звуження артерій, зменшення потоку судинної крові і зниження гнучкості сухожилля. Показано, що в колагені шкіри коротко-жовтих видів тварин, рівень глікозинного маркеру петосидину неперевершено пропорційно видам максимальної тривалості життя. Рівень глікозиляції кінцевих продуктів пов'язаний з пошкодженням нервів і схильністю до утворення уражень шкіри, які погано реагують на лікування.





Пошкодження судин.

Процес глікації колагену викликає ряд утворень в тих органах, де грає важливу структурну роль: шкіра, лінза, нирки, судини, міжхребцеві диски, хрящі тощо.

Артеріосклероз ініціюється тривалою гіперглікемією, реакції хімічного глікації колагенових ланцюгів і еластину сипучих сполучної тканини в результаті хімічного ефекту глюкози і його метаболітів - глікотоксинів (гліоксал і метилгліоксаліксаль), утворення перехресних посилань між колагеном і еластиновими волокнами.

На відміну від артеріосклерозу в атеросклерозі - головний прояв атеросклерозу - ураження артерій пружного типу відбувається через накопичення в інтимі ліпідів - холестерин-естерифікованих ефірних ненасичених і поліне жирних кислот, утворення нальотів в локалізації седентних макрофагів в інтимі, вогнища некрозу і калину; атеросматоз не впливає на колагенозні і еластичні структури в стіні артерії.

Артеріосклероз і атеросклероз як прояв атеросклерозу є двома незалежними патологічними процесами в стіні пружних артерій. Артериолосклероз є наслідком глікації колагенових і еластинових ланцюгів в стіні артерій м'язового типу, післястартерій, в ендотелію і перикітів обмінних капілярів. Мікроангіопатія ініціюється тільки процеси глікації і дії глікотоксинів, так як не існує інтима в м'язово-типових артеріолах, що є локальною міжстатевою тканиною для збирання і переробки біологічної «з'єднання» з крові, від внутрішньосудинного басейну міжклітинного середовища.





Інші білки та ДНК.

Нуклеїнові кислоти і білки можуть бути модифіковані шляхом прикріплення цукрів до своїх вільних груп аміно, що призводять до структурно-функціонального перепаду молекул. Нуклеотиди і ДНК також проходять неінзиматичне глікозилювання, що призводить до мутацій через прямі пошкодження ДНК та інактивацію рекомбінаційних систем, а також викликає підвищену хромосомну крихкість. Неоптимізоване глікозування біологічно важливих молекул стає все більш важливою зоною в дослідженні цукрового діабету та нормального старіння.

Перш за все, довгоживі білки страждають, тобто вони глікують: гемоглобіни, альбуміни, колаген, кристали, ліпопротеїни низької щільності. Наслідки найбільш неприємні. Наприклад, глікація білків мембрани еритроцитів робить її менш еластичною, більш жорсткою, в результаті чого кровопостачання тканин погіршується.

У зв'язку з глікацією кристалічних ліній об'єктив стає похмурим і, в результаті розвивається катаракти. Модифіковані білки таким чином ми можемо виявити, і тому служать маркерами атеросклерозу, цукрового діабету, нейродегенеративних захворювань. Лікарі та діабетики знайомі з одним специфічним кінцевим продуктом глікації - A1c.

Утворюється в результаті реакції Амадорі шляхом прикріплення глюкози в β-ланцюжок нормального гемоглобіну. Сьогодні одним з дробів гліцинового гемоглобіну (HbA1c) є серед основних біохімічних маркерів цукрового діабету та серцево-судинного захворювання. Зменшення 1% у HbA1c знижує ризик виникнення будь-яких ускладнень цукрового діабету на 20%.





Р







Збиток амінокислоти.

Недоліки глікації слід віднести до того, що реакція Покара знижує біологічне значення білків, так як амінокислоти, особливо лізин, триеонін, аргінін і метіонін, які найчастіше відсутні в організмі, після поєднання з цукрами стають недоступними для травних ферментів і, отже, не поглинаються.



Автор: Андрій Білловкін





Зуби болять у тяжких людей або які проблеми з зубами говорять

11 порад про дитину, що ніхто не дав вам





Джерело: www.beloveshkin.com/2016/05/glikirovanie-i-ego-produkty-musor-vnutri-vashego-tela.html