pkd 4 2007.qxp
Transkrypt
pkd 4 2007.qxp
Artykuł poglądowy/Review article Molekularny mechanizm nieenzymatycznej glikacji białek i jej rola w cukrzycy Molecular mechanism of non-enzymic glication of proteins and meaning of this process in diabetes Agata Jabłońska-Trypuć Zakład Nauk Biologicznych, Wyższa Szkoła Kosmetologii i Ochrony Zdrowia w Białymstoku Przegląd Kardiodiabetologiczny 2007; 2, 4: 253–258 Słowa kluczowe: nieenzymatyczna glikacja, białka, cukrzyca, angiopatia. Key words: non-enzymic glication, proteins, diabetes, angiopathy. Streszczenie Hiperglikemia odgrywa decydującą rolę w patomechanizmie angiopatii cukrzycowej. Jej uszkadzające działanie następuje przez aktywację kilku szlaków metabolicznych. Jednym z nich jest nieenzymatyczna glikacja białek, czyli nieenzymatyczne przyłączenie cukrów do białek, które charakteryzują się wysoką zawartością wolnych grup aminowych. Jej efektem jest powstanie końcowych produktów zaawansowanej glikacji (AGEs). Są to produkty trwałe, o brunatnym zabarwieniu, specyficznych właściwościach i zdolności tworzenia wiązań krzyżowych między białkami. Mają one specyficzne receptory błonowe na pewnych typach komórek. Spośród białek podlegających nieenzymatycznej glikacji duże znaczenie w cukrzycy mają hemoglobina, albumina, kolagen i krystalina. Oznaczenie glikowanej hemoglobiny i albuminy jest istotne w diagnostyce hiperglikemii. Glikacja kolagenu i innych białek macierzy doprowadza u chorych na cukrzycę do sztywnienia ścian naczyń żylnych i tętniczych, natomiast glikacja krystaliny soczewki oka sprzyja wytworzeniu się katarakty. Trwają badania nad wynalezieniem leku, który zapobiegałby procesowi glikacji, ale napotykają one wiele trudności metodycznych. Stworzenie takiego leku miałoby przełomowe znaczenie w terapii cukrzycy. Abstract Hyperglycemia plays a important role in diabetes angiopathy mechanisms. It causes damage through activation a several metabolic pathways. One of them is non-enzymic glication of proteins. This is non-enzymic association of sugars and proteins, which have large amount of free amino groups. In effect of this reaction originate advanced glication end products (AGEs). They are stable, with bronze colour, specific properties and they have capacity for making cross-links between proteins. They have specific for themselves receptors on a few types of cells membranes. Most important proteins which are bound by non-enzymic glication are: hemoglobin, albumin, collagen and crystallin. Glycated hemoglobin and glycated albumin indication is very important in hyperglycemia diagnosis. Glication of collagen and other proteins in matrix causes in diabetes stiffnes in vessel walls: in veins and also in arteries, whereas crystallin glication in eye lens causes cataract. Investigation about invention of a drug which will be preventing from non-enzymic glication still continue, but they have many methodic difficulties. Creation of this kind of medicine will be crucially for diabetes therapy. Adres do korespondencji: mgr Agata Jabłońska-Trypuć, Zakład Nauk Biologicznych, Wyższa Szkoła Kosmetologii i Ochrony Zdrowia, ul. Krakowska 9, 15-875 Białystok, tel. +48 85 749 94 30, faks +48 85 749 94 31, e-mail: [email protected], [email protected] Przegląd Kardiodiabetologiczny 2007; 2/4 254 Mimo znacznych postępów w leczeniu cukrzycy, przewlekłe powikłania tego schorzenia – zarówno o charakterze mikroangiopatii, jak i makroangiopatii – wciąż stanowią istotny problem kliniczny. Mikroangiopatia obejmuje charakterystyczne dla cukrzycy zmiany w obrębie układu naczyń włosowatych oraz w najdrobniejszych tętnicach i żyłach, których średnica nie przekracza 100 µm [1]. W przebiegu tego procesu następują charakterystyczne zmiany w postaci pogrubienia błony podstawnej ze zwiększeniem jej przepuszczalności, utrata komórek ściennych (perycytów) prowadząca do zwiotczenia ściany naczynia i uwypukleń w postaci mikrotętniaków oraz rozplem komórek śródbłonkowych powodujący niedrożność i obliterację włośniczek. Klinicznie ujawniają się one jako retinopatia, nefropatia i neuropatia zarówno układu somatycznego, jak i wegetatywnego. Natomiast powikłania makroangiopatyczne to głównie choroba wieńcowa, choroba naczyniowa mózgu i kończyn dolnych [2]. Czynnikami patogenetycznymi angiopatii cukrzycowej są przede wszystkim: • czynniki metaboliczne spowodowane głównie hiperglikemią, • insulinooporność, • hiperinsulinemia, • stres oksydacyjny, • zaburzenia lipidowe, • zaburzenia krzepnięcia i fibrynolizy, • procesy immunologiczne, • predyspozycje genetyczne, • nadmierne wytwarzanie czynników wzrostowych. Powszechnie przyjmuje się, że hiperglikemia odgrywa decydującą rolę w patomechanizmie angiopatii cukrzycowej. Jej metaboliczne skutki to toksyczne działanie przewlekłego, podwyższonego stężenia poziomu glukozy powodujące początkowo proliferację komórek β, a następnie – w miarę długości trwania hiperglikemii – ich wyczerpanie i degranulację (zjawisko glukotoksyczności) [3, 4]. Działanie uszkadzające w obrębie komórek odbywa się przez aktywację kilku szlaków metabolicznych. Główne hipotezy wyjaśniające związek między wysokim stężeniem glukozy we krwi a rozwojem mikroangiopatii to: • teoria poliolowa, • heksozoaminowa, • stres oksydacyjny, • nieenzymatyczna glikacja białek [1]. Aktywacja szlaku poliolowego (sorbitolowego) przez wysokie stężenie glukozy powoduje wzrost wewnątrzkomórkowego ciśnienia osmotycznego i obrzęk komórki oraz zmniejszenie aktywności enzymów rozkładających i substancji zmiatających wolne rodniki, np. glutationu. Efektem tego szlaku jest również niedobór wewnątrzkomórkowego mioinozytolu wynikający ze stresu osmo- Przegląd Kardiodiabetologiczny 2007; 2/4 Agata Jabłońska-Trypuć tycznego [5]. Kolejnym istotnym mechanizmem uczestniczącym w uszkodzeniu tkanek, spowodowanym hiperglikemią, jest aktywacja kinazy białkowej C (ang. protein kinase C – PKC), a szczególnie jej izoenzymu w ścianie naczyń i komórkach mezangium [6]. Zwiększenie stężenia tego enzymu powoduje nasiloną ekspresję czynników wzrostu, białek błony podstawnej, inhibitora aktywatora plazminogenu 1 (ang. plasminogen activator inhibitor type 1 – PAI-1), fibronektyny i endoteliny oraz aktywację jądrowego czynnika transkrypcyjnego (ang. nuclear factor kappa B – NFκB). Wynikiem tych zmian jest pogrubienie błon podstawnych naczyń i zmiany w ich przepuszczalności. Dochodzi też do nasilenia procesów krzepnięcia, zaburzeń w funkcjonowaniu komórek śródbłonka, miocytów naczyniowych i mezangium. Wspomniana wcześniej aktywacja NFκB nasila transkrypcję genów zaangażowanych w rozwój reakcji zapalnej i przewlekłe zmiany w naczyniach u chorych na cukrzycę. Odpowiedź zapalna i stres oksydacyjny również odgrywają rolę w patogenezie mikroangiopatii cukrzycowej, co wynika z tego, że hiperglikemia powoduje wzrost stresu oksydacyjnego. W mitochondriach pojawia się zwiększona produkcja nadtlenków w łańcuchu oksydoredukcyjnym, a to zwiększa wytwarzanie tlenku azotu, który może uszkadzać DNA po przekształceniu się w peroksyazotyny [1, 3]. Jedną z ważniejszych przemian biochemicznych, która odgrywa dominującą rolę w powstawaniu powikłań naczyniowych w cukrzycy, jest nieenzymatyczna glikacja białek. Proces ten został opisany w latach 80. przez Brownlee, jako reakcja powodująca zmiany własności białek pod wpływem zwiększonych stężeń glukozy we krwi [7]. Zachodzi on spontanicznie we wszystkich żywych organizmach, a jego produkty akumulują się w tkankach wraz z wiekiem. Wskazuje to na możliwość udziału glikacji nieenzymatycznej również w procesie starzenia organizmu. W 1992 r. Polskie Słownictwo Biochemiczne zaleciło stosowanie terminu glikacja na określenie wszystkich reakcji polegających na przyłączaniu cukru do białka, niezależnie od tego, czy tworzone jest wiązanie glikozydowe, czy nie. Jednak termin glikacja jest stosowany w praktyce do określania reakcji nieenzymatycznego przyłączania cukrów do białek, w celu odróżnienia tego procesu od glikozylacji enzymatycznej. Nieenzymatyczna glikacja białek dotyczy przede wszystkim białek o wysokiej zawartości wolnej grupy aminowej, czyli tych, w których strukturze znajduje się lizyna. Wczesna glikacja zachodzi przez wytworzenie wiązania między grupą aldehydową cukrowca (glukozy, galaktozy, fruktozy) a aminową grupą białka. Jej wynikiem jest powstanie labilnej zasady Schiffa (aldoiminy). Reakcja ta jest łatwo odwracalna przez obniżenie stężenia glukozy. Po kilku tygodniach związek ten podlega powolnemu Molekularny mechanizm nieenzymatycznej glikacji białek i jej rola w cukrzycy przegrupowaniu z wytworzeniem produktu reakcji Amadoriego. Produkt reakcji Amadoriego stanowi wysoce niepożądany związek chemiczny z wolną, chemicznie reagującą grupą karbonylową. Produkty przegrupowania Amadoriego mogą przybierać konformację cykliczną piranozy lub furanozy. Reakcja ta jest również odwracalna, a stan równowagi osiąga po 28 dniach. Takim procesom poddane zostają białka o stosunkowo krótkim czasie półtrwania. Białka pozostające dłużej w organizmie podlegają dalszym przekształceniom (oksydacji, dehydratyzacji, fragmentacji i kondensacji z innymi grupami aminowymi) o wspólnej nazwie reakcji Maillarda. Jej efektem jest powstanie końcowych produktów zaawansowanej glikacji (ang. advanced glycation endproducts – AGEs). Są one produktami trwałymi, nieodwracalnymi. Ich charakterystyczną cechą jest brunatne zabarwienie, specyficzne właściwości spektrofotometryczne (fluorescencja o określonej długości fali) i zdolność do tworzenia wiązań krzyżowych między białkami. Do AGEs zalicza się m.in. furoylo-furonylo-imidazol (FBI), karboksymetylizynę (CML), pyralinę i pentozydynę. Reakcja glikozylacji nie jest reakcją katalizowaną, a szybkość jej przebiegu zależy głównie od 2 czynników – stężenia substancji ze sobą reagujących i czasu trwania kontaktu cząsteczek reagujących [8, 9]. Bardzo istotnym mechanizmem z punktu widzenia patologii związanej z powikłaniami chorobowymi w cukrzycy jest rozpoznawanie produktów zaawansowanej glikacji białek przez receptory błonowe pewnych typów komórek. Zjawisko to dotyczy wyłącznie końcowych produktów zaawansowanej glikacji. W przeciwieństwie do zasady Schiffa i produktów reakcji Amadoriego wykazują one immunogeniczność i są rozpoznawane przez specyficzne dla nich białka błonowe [10]. Obecność receptora dla białek modyfikowanych przez AGEs wykryto początkowo w makrofagach [11]. Określona została masa cząsteczkowa tego receptora i stwierdzono, że bierze on udział w procesie endocytozy AGEs i ich degradacji. Połączenie AGEs z receptorem na błonie makrofaga pociąga za sobą wzrost syntezy i sekrecji przez tę komórkę cytokin – interleukiny 1 i czynnika martwicy nowotworów α (kachektyny, ang. tumour necrosis factor α – TNF-α) [12, 13]. Cytokiny te pobudzają komórki mezenchymalne do wydzielania kolagenazy i innych proteaz. Stwierdzono ponadto, że TNF-α, działając autokrynnie na makrofag, zwiększa ekspresję receptora dla AGEs. Efektem tego jest zwiększenie wiązania, endocytozy i degradacji AGEs, czego przykładem może być przyspieszenie pod wpływem TNF-α eliminacji erytrocytów modyfikowanych przez glikację [14, 15]. TNF-α pobudza również fibroblasty do wzrostu i podziałów. Dlatego wysnuto hipotezę o roli AGEs w procesie przebudowy macierzy pozakomórkowej. Według po- 255 wyższej hipotezy równowaga między procesem degradacji składników macierzy pozakomórkowej a syntezą nowych białek zapewnia prawidłowe procesy przebudowy macierzy. W momencie zachwiania tej równowagi przez zwiększone powstawanie AGEs, co ma miejsce w cukrzycy, istnieją warunki do rozwoju zmian patologicznych na poziomie tkanek [16]. Uszkodzenia tkanek, spowodowane nagromadzeniem szkodliwych produktów nieenzymatycznej glikacji białek, są jedną z przyczyn powstawania wielu schorzeń cukrzycowych, takich jak: • choroby krążenia, • uszkodzenia nerek, • zmiany w siatkówce oka, • objawy stopy cukrzycowej, • zmiany w strukturze kolagenu [17, 18]. Zmiany mikroangiopatyczne dotyczą białek osocza, elementów morfotycznych krwi, białek tkankowych oraz ścian naczyń. Nieenzymatycznej glikacji podlega m.in. hemoglobina, a proces ten jest uwarunkowany wewnątrzkomórkowym stężeniem glukozy oraz czynnikami regulującymi wiązanie glukozy z hemoglobiną, do których zalicza się np. pH płynu wewnątrzkomórkowego, stężenie 2,3-difosfoglicerynianu oraz liczbę lub aktywność enzymów glikolitycznych i deglikujących. Związek między biologiczną zmiennością hemoglobiny glikowanej a występowaniem mikroangiopatycznych powikłań cukrzycy sugeruje, że czynniki odpowiedzialne za zmienność biologiczną procesów nieenzymatycznej glikacji hemoglobiny mogą wpływać również na indywidualną skłonność do rozwoju powikłań cukrzycy [19, 20]. Na podstawie odsetka hemoglobiny glikowanej (HbA1c) i glikemii na czczo ocenia się stopień hiperglikemii. Poziom HbA1c w długofalowych, prospektywnych badaniach jest dobrym czynnikiem prognostycznym ryzyka rozwoju powikłań [21]. W diagnostyce hiperglikemii wykorzystuje się również oznaczanie glikowanej albuminy, w celu dostarczenia informacji na temat wyrównania metabolizmu cukrów. Ze względu na krótszy okres półtrwania albuminy (17 dni) w porównaniu z hemoglobiną (120 dni), pomiar glikowanej albuminy może dostarczyć informacji w znacznie krótszym czasie niż pomiar glikowanej hemoglobiny, która jest raczej długotrwałym wskaźnikiem wyrównania metabolizmu w cukrzycy [22]. Według wcześniejszych teorii, zawartość albuminy w moczu związana była z mikroalbuminurią, która prowadzi przez jawny białkomocz do postępującej niewydolności nerek. Mikroalbuminuria jest spowodowana glikacją białek błon podstawnych kłębuszków nerkowych, co wywołuje w późniejszym okresie ciężkie ich uszkodzenie. Pojawiają się zaburzenia molekularnej lub elektrycznej integralności kapilarnej bariery filtracyjnej, co prowadzi do zwiększonej prze- Przegląd Kardiodiabetologiczny 2007; 2/4 256 puszczalności mikronaczyniowej. Obecnie pojawiają się prace negujące nieuchronność przechodzenia mikroalbuminurii w jawny białkomocz, a uzyskane wyniki zmieniają dotychczasowy sposób patrzenia na mikroalbuminurię jako na objaw nefropatii cukrzycowej nieuchronnie prowadzący do postępującej niewydolności nerek, ale na odwracalny pod wpływem leczenia czynnik ryzyka [23]. Wyniki badań sugerują, że nieenzymatyczna glikacja białek macierzy, a w szczególności kolagenu, może często doprowadzać u chorych na cukrzycę do zmian podatności naczyń wieńcowych [24]. Kolagen jest białkiem najdłużej pozostającym w organizmie, które, ulegając glikacji, zwiększa liczbę wiązań krzyżowych w swej strukturze [25]. Efektem tego jest zwiększona sztywność włókien kolagenowych, zmniejszona ich rozpuszczalność i obniżona podatność kolagenu na trawienie enzymatyczne. Mikroskopia skaningowa kolagenu o zwiększonej zawartości pentozydyny (jednego z AGEs) wykazała ponadto pogrubienie fibryli wchodzących w skład włókna kolagenowego. Glikozylowany kolagen, oprócz tworzenia wiązań krzyżowych między swymi podjednostkami, może stanowić sieć wiążącą inne białka, w tym immunoglobuliny i lipoproteiny o małej gęstości (LDL). Kolagen jest białkiem wchodzącym w skład skóry właściwej, ścięgien i – co najważniejsze – tzw. błon podstawowych. Tworzy on w strukturze błon podstawowych naczyń włosowatych trójwymiarową sieć o dużych okach, utrzymującą inne składniki błony podstawowej. Stwierdzono, że glikacja utrudnia powstawanie trójwymiarowych sieci z kolagenu. Jest wysoce prawdopodobne, że spośród wszystkich szkód, jakie glikacja może powodować w organizmie, ta jest najgroźniejsza, ponieważ powoduje sztywność ścian naczyń żylnych i aorty oraz utrudnia przepływ krwi [26]. U chorych na cukrzycę typu 1 zaburzenia funkcji układu tętniczego pojawiają się wcześniej niż powikłania związane z mikroangiopatią i makroangiopatią. Takie wskaźniki, jak właściwości ściany tętniczej czy zmniejszona rozszerzalność aorty korelują z czasem trwania cukrzycy typu 1. Pod wpływem znajdującej się we krwi glukozy ściany naczyń stają się coraz sztywniejsze wskutek procesu glikacji kolagenu. Także u osób z nieprawidłową tolerancją glukozy oraz z cukrzycą typu 2 stwierdzono zmniejszoną podatność dużych tętnic. Sztywnienie tętnic jest związane już z wczesnym etapem cukrzycy typu 2, znacznie wcześniej przed pojawieniem się klinicznie stwierdzonej miażdżycy [27]. U pacjentów z niedawno rozpoznaną cukrzycą typu 2 często – już w momencie rozpoznania – występują powikłania o charakterze makroangiopatii, szczególnie choroba niedokrwienna serca (ang. coronary artery disease – CAD). Okazuje się, że chorzy już w okresie Przegląd Kardiodiabetologiczny 2007; 2/4 Agata Jabłońska-Trypuć przedcukrzycowym wykazują cechy zespołu metabolicznego, który opisuje kombinację czynników ryzyka CAD. Coraz więcej faktów świadczy o uznaniu tego stanu za okres poprzedzający wystąpienie pełnoobjawowej cukrzycy. Rozwój i przebieg CAD u chorych na cukrzycę typu 2 jest zupełnie inny w porównaniu z pacjentami z CAD bez cukrzycy. Zmiany miażdżycowe w cukrzycy są bardziej rozległe i charakteryzują się szybszą progresją. Towarzysząca hiperglikemii nieenzymatyczna glikacja białek przyspiesza aterogenezę. Jak wcześniej wspomniano, końcowe produkty glikacji kumulują się w ścianach naczyń, zwiększają ich sztywność i przyleganie komórek odpowiedzi immunologiczno-zapalnej, co stymuluje wydzielanie czynników wzrostowych i proliferację miocytów. Wynikiem uszkodzenia śródbłonka i zwiększenia sztywności ścian naczyń jest zaburzenie regulacji tonusu naczyniowego, przyczyniające się do rozwoju CAD oraz nadciśnienia tętniczego. Pomiar sztywności naczyń może służyć do nieinwazyjnego wczesnego wykrywania zagrożenia chorobą niedokrwienną serca i miażdżycą u chorych na cukrzycę typu 2. Nieenzymatyczna glikacja białek dotyczy również krystaliny soczewki oka. Powoduje w niej zmiany konformacyjne, ułatwiające tworzenie wiązań krzyżowych w tym białku i przyczynia się do powstawania wielkocząsteczkowych agregatów krystaliny, które charakteryzują się zwiększonym pochłanianiem światła. Powyższy mechanizm sprzyja wytworzeniu katarakty u osób chorych na cukrzycę [22]. W przebiegu choroby pojawiają się w oku także zmiany mikronaczyniowe. Szlak nieenzymatycznej glikacji białek jest niezwykle istotnym mechanizmem, przez który następuje uszkadzające działanie hiperglikemii w komórkach śródbłonka. Śródbłonek naczyń nie jest tylko selektywną barierą oddzielającą ścianę naczyniową od przepływającej krwi, ale wykazuje on własną aktywność metaboliczną i wydzielniczą. W warunkach fizjologicznych śródbłonek utrzymuje stan równowagi między aktywnością układu krzepnięcia i fibrynolizy a czynnikami regulującymi napięcie ściany naczyniowej. Dysfunkcja śródbłonka może mieć istotne znaczenie w rozwoju angiopatii cukrzycowej. Związek ten potwierdziły podwyższone stężenia wskaźników uszkodzenia śródbłonka we krwi chorych na cukrzycę: • czynnika von Willebranda, • trombomoduliny, • selektyny, • endoteliny 1, • fibronektyny. Na komórkach śródbłonka są zlokalizowane specyficzne receptory (ang. advanced glycation end-products receptor – RAGE), z którymi łączą się zaawansowane 257 Molekularny mechanizm nieenzymatycznej glikacji białek i jej rola w cukrzycy produkty glikacji białek. Połączenie to prowadzi do zwiększonej produkcji wolnych rodników tlenowych, cytokiny, czynników wzrostu, molekuł adhezyjnych oraz do aktywacji jądrowego czynnika transkrypcyjnego NFκB [1, 28, 29]. Zmiany w śródbłonku dotyczą naczyń w nerce, oku, ale również stóp. Obserwowane są wówczas typowe objawy stopy cukrzycowej. Glikacja białek układu krzepnięcia, zwłaszcza tych, które są produkowane w bardzo małych ilościach, prowadzi do zaburzeń układu hemostatycznego, w decydującym stopniu pogłębiających zmiany w oku, nerce i stopie. U chorych na cukrzycę obserwuje się podwyższoną glikację białek płytkowych, co powoduje zaburzenia czynności błony komórkowej. Wszystkie te zmiany prowadzą w konsekwencji do zjawiska nadkrzepliwości krwi. Badania stopnia glikacji wskaźnikowych białek układu krzepnięcia nie są upowszechnione we współczesnej medycynie. Jednakże oznaczenie glikacji antytrombiny III jest dobrym wskaźnikiem w tym zakresie. Prawdopodobnie 20-procentowe glikozylowanie tego białka w znaczącym stopniu upośledza jego funkcję. O stopniu glikacji antytrombiny II można wnosić z porównania stężenia tego białka i niezależnie oznaczonej jego aktywności [30, 31]. Badania nad stworzeniem leku, który ochroni narażone na glikację grupy aminowe białek w pierwszym stopniu reakcji albo zapobiegnie powstawaniu wiązań krzyżowych w trzecim stopniu, wciąż trwają [32]. Wykazano pewnego rodzaju ochronne działanie aspiryny. Cząsteczka tego leku przenosi swą grupę acetylową na łańcuchy białkowe i w ten sposób częściowo zapobiega glikacji białka. Nie jest dotąd wyjaśniony całkowicie mechanizm jej działania, ale wiadomo, że nie polega on na wiązaniu się tych grup z miejscami, które ulegną glikacji. Aspiryna jest w stanie uchronić białka nawet wówczas, gdy do glikacji dochodzi w innej części cząsteczki białka niż ta, z którą aspiryna reaguje. Białka zmienione pod wpływem aspiryny nie tworzą krzyżowych wiązań, co jest bardzo ważne. Jakkolwiek sama aspiryna może powodować zmiany w strukturze białek i inicjować procesy destrukcyjne, to nie powoduje rozfałdowywania się łańcuchów polipeptydowych, z których białka są zbudowane, ani też mętnienia soczewki oka. Stwierdzono, że wręcz chroni ją przed zmętnieniem pod wpływem działania cyjanków i niektórych cukrów [33]. Leki zapobiegające powstawaniu kompleksów AGE prawdopodobnie blokują grupy karbonylowe produktów reakcji Amadoriego. Zapobiega to tworzeniu się wiązań krzyżowych z innymi białkami, przez wiązanie się z ich grupami aminowymi. Skuteczne są również leki przeciwgośćcowe – penicylamina i aminoguanidyna. Potwierdzona jest skuteczność działania flawonoidów przeciwko tworzeniu AGEs w kolagenie. Wykazują one aktywność już w mikromolarnych stężeniach i są wielką nadzieją, zwłaszcza dla chorych na cukrzycę [34]. W badaniach stwierdzono u kręgowców, bakterii i grzybów obecność enzymów przeprowadzających proces odwrotny do glikacji – deglikację. Jednak tylko enzymy obecne u kręgowców mogą przeprowadzać procesy deglikacji dużych, wewnątrzkomórkowych protein przez mechanizm zależny od ATP. Dotąd nie ma potwierdzonych informacji o możliwości zastosowania tych związków w celu zapobiegania tworzeniu się końcowych produktów nieenzymatycznej glikacji białek u człowieka [35]. Należy jednak stwierdzić, że już dzisiaj dysponujemy prostszym środkiem zapobiegawczym przeciwko glikacji – jest to zmniejszenie spożycia cukru. Głównym argumentem przeciwko spożywaniu słodyczy jest biochemiczny mechanizm glikacji białek. Tylko pierwsza reakcja glikozylacji wymaga obecności wolnych cząsteczek glukozy. Ponieważ drugi etap glikozylacji jest reakcją nieodwracalną, produkt reakcji Amadoriego pozostaje w organizmie tak długo, aż nie zostanie usunięty w procesie przebudowy danego białka. W przypadku białek długo żyjących, jak np. kolagenu występującego w błonach podstawowych, produkt reakcji Amadoriego pozostaje wystarczająco długo, by wytworzyły się wiązania krzyżowe i kompleksy AGE. Warto wspomnieć, że niebezpieczeństwo nie tkwi jedynie w glukozie, ponieważ okazuje się, że fruktoza niszczy białka szybciej niż glukoza. Oba te cukry mają wolną grupę karbonylową potrzebną do glikacji. Pewne komórki ludzkiego organizmu potrafią przekształcać glukozę we fruktozę, a to ułatwia tworzenie się większej ilości AGEs. Bardzo duże spożycie cukrów prowadzi w krótkim czasie do otyłości, która jest jednym z objawów syndromu metabolicznego, również związanego z powstającymi w czasie reakcji Maillarda produktami nieenzymatycznej glikacji [36, 37]. Stworzenie leku zapobiegającego glikacji jest ogromnie ważne, ponieważ byłby to lek zapobiegający wtórnym skutkom cukrzycy. Jednak prace nad procesem glikacji napotykają trudności metodyczne. Dotyczą one przede wszystkim ilościowego określania szybkości powstawania produktów reakcji i wiązań krzyżowych. Oznaczanie stężeń AGEs w płynach ustrojowych i tkankach pozwoli na przewidzenie dynamiki postępowania powikłań cukrzycy. Wyprodukowanie leku, który przeciwdziałałby tym procesom, miałoby przełomowe znaczenie dla terapii cukrzycy. Piśmiennictwo 1. Araszkiewicz A, Zozulińska D, Wierusz-Wysocka B. Rozwój badań nad patogenezą mikroangiopatii w cukrzycy typu 1. Diabetol Prakt 2005; 6: 182-6. 2. Dęmbe K, Jasik M, Stawicki S. Patogeneza i częstość zaburzeń erekcji u chorych na cukrzycę. Seksuol Pol 2004; 2: 51-4. 3. Cyganek K. Hiperglikemia poposiłkowa – współczesne problemy terapeutyczne. Kardiodiabetol 2006; 1: 16-20. Przegląd Kardiodiabetologiczny 2007; 2/4 258 4. Gavin JR. Pathophysiologic mechanizm of postprandial hyperglycemia. Am J Cardiol 2001; 88 (6A): 4H-8H. 5. Lin Y, Rajala M, Berger J, et al. Hyperglycemia-induced production of acute phase reactants in adipose tissue. J Biol Chem 2001; 276: 42077-83. 6. Brownlee M. Biochemistry and molecular cell biology of diabetic complications. Nature 2001; 414: 813-20. 7. Brownlee M, Cerami A, Vlassara H. Advanced glycosylation end products in tissue and the biochemical basis of diabetic complications. N Engl J Med 1988; 318: 1315-21. 8. Cho SJ, Roman G, Yeboah F, Konishi Y. The road to advanced glycation end products: a mechanistic perspective. Curr Med Chem 2007; 14: 1653-71. 9. Thornalley PJ. Endogenous alpha-oxoaldehydes and formation of protein and nucleotide advanced glycation endproducts in tissue damage. Novartis Found Symp 2007; 285: 229-43. 10. Boulanger E, Puisieux F, Gaxatte C, Wautier JL. Aging: role and control of glycation. Rev Med Interne 2007 Jun 11; [Epub ahead of print]. 11. Morbini P, Villa C, Campo I, et al. The receptor for advanced glycation end products and its ligands: a new inflammatory pathway in lung disease? Mod Pathol 2006; 19: 1437-45. 12. Sunahori K, Yamamura M, Yamana J, et al. Increased expression of receptor for advanced glycation end products by synovial tissue macrophages in rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum 2006; 54: 97-104. 13. Wang AL, Yu AC, He QH, et al. AGEs mediated expression and secretion of TNF alpha in rat retinal microglia. Exp Eye Res 2007; 84: 905-13. 14. Nagai R, Fujiwara Y, Mera K, Otagiri M. Investigation of pathways of advanced glycation end-products accumulation in macrophages. Mol Nutr Food Res 2007; 51: 462-7. 15. Pertyńska-Marczewska M, Kiriakidis S, Wait R, et al. Advanced glycation end products upregulate angiogenic and pro-inflammatory cytokine production in human monocyte/macrophages. Cytokine 2004; 28: 35-47. 16. Styszyński A, Korybalska K, Wieczorowska-Tobis K. Nieenzymatyczna glikozylacja białek – potencjalna rola w patogenezie chorób i starzeniu. Gerontol Pol 2001; 9: 17. Bailey AJ. Molecular mechanisms of ageing in connective tissues. Mech Ageing Dev 2001; 122: 735-55. 18. Furber JD. Extracellular glycation crosslinks: prospects for removal. Rejuvenation Res 2006; 9: 274-8. 19. McCarter RJ, Hempe JM, Gomez R, et al. Biological variation in HbA1c predicts risk of retinopathy and nephropathy in type 1 diabetes. Diabetes Care 2004; 27: 1259-64. 20. Szwergold BS, Howell SK, Beisswenger PJ. Intracellular nonenzymatic glycation of hemoglobin in human erythrocytes is controlled by enzymatic deglycation mechanisms. Diabetes 2003; 53 (1 Suppl.): A815. 21. Rohlfing CL, Wiedmeyer H, Little RR, et al. Defining the relationship between plasma glucose and HbA (1c): analysis of glucose profiles and HbA (1c) in the Diabetes Control and Complications Trial. Diabetes Care 2002; 25: 275-8. 22. Żak I. Chemia medyczna. Wyd. Śląska Akademia Medyczna, Katowice 2001; 295. 23. Perkins BA, Ficociello LH, Silva KH, et al. Regression of microalbuminuria in type 1 diabetes. N Eng J Med 2003; 348: 2285-92. Przegląd Kardiodiabetologiczny 2007; 2/4 Agata Jabłońska-Trypuć 24. Wautier JL, Schmidt AM. Protein glycation – a firm link to endothelial cell dysfunction. Circ Res 2004; 95: 233-8. 25. Babu PV, Gokulakrishnan A, Dhandayuthabani R, et al. Protective effect of Withania somnifera (Solanaceae) on collagen glycation and cross-linking. Comp Biochem Physiol B Biochem Mol Biol 2007; 147: 308-13. 26. Reddy GK. AGE-related cross-linking of collagen is associated with aortic wall matrix stiffness in the pathogenesis of drug-induced diabetes in rats. Microvasc Res 2004; 68: 132-42. 27. Pędzich E, Szmigielski C, Gaciong Z. Ciśnienie centralne jako wskaźnik ryzyka powikłań sercowo-naczyniowych. Nadciśnienie Tętnicze 2006; 10: 341-9. 28. Antoniades C, Tousoulis D, Marinou K, et al. Effects of insulin dependence on inflammatory process, thrombotic mechanisms and endothelial function, in patients with type 2 diabetes mellitus and coronary atherosclerosis. Clin Cardiol 2007; 30: 295-300. 29. Hermans MP. Diabetes and the endothelium. Acta Clin Belg 2007; 62: 97-101. 30. Trautsolt W, Grzeszczak W. Agregacja krwinek płytkowych u chorych na przewlekłą niewydolność nerek, z nefropatią cukrzycową i bez nefropatii, podczas hemodializy. Diabetol Dośw Klin 2001; 1: 37-46. 31. Watała C. Role of nonenzymatic glycosylation of proteins in disorders of erythrocytes and blood platelets in diabetes mellitus. Acta Haematol Pol 1993; 24: 95-101. 32. Harding JJ, Ganea E. Protection against glycation and similar post-translational modifications of proteins. Biochim Biophys Acta 2006; 1764: 1436-46. 33. Urios P, Grigorova-Borsos AM, Sternberg M. Aspirin inhibits the formation of pentosidine, a cross-linking advanced glycation end product, in collagen. Diabetes Res Clin Pract 2007; 77: 337-40. 34. Urios P, Grigorova-Borsos AM, Sternberg M. Flavonoids inhibit the formation of the cross-linking AGE pentosidine in collagen incubated with glucose, according to their structure. Eur J Nutr 2007; 46: 139-46. 35. Monnier VM, Sell DR. Prevention and repair of protein damage by the Maillard reaction in vivo. Rejuvenation Res 2006; 9: 264-73. 36. Schalkwijk CG, Stehouwer CD, Van Hinsbergh VW. Fructose-mediated non-enzymatic glycation: sweet coupling or bad modification. Diabetes Metab Res Rev 2004; 20: 369-82. 37. Robert L, Labat-Robert J. The metabolic syndrome and the Maillard reaction. An introduction. Pathol Biol (Paris) 2006; 54: 371-4.