Glykácia, nepochopený jav starnutia - cukor v krvi a cholesterol - Nutranews
Glykačná biochémia
Je to samostatná trieda chémie, ktorá je výsledkom fixácie redukujúceho cukru (glukózy alebo fruktózy) alebo aldehydu na aminokyselinové zvyšky proteínu, hlavne lyzínu a N-koncovej aminofunkcie (radikál NH2). Táto reakcia, ktorá veľmi závisí od času vystavenia cukru a koncentrácie glukózy v krvi, prebieha bez enzymatickej účasti a vytvára produkt nazývaný Schiffova báza.
Po tejto prvej etape často dochádza k molekulárnej reštrukturalizácii, známej ako Amadoriho prešmyk. Jedná sa buď o zmenu v priestorovom usporiadaní atómov (izomerizáciu) Schiffovej bázy, alebo o fixáciu na amínovú funkciu proteínu cukru, ktorý bol oxidovaný radikálnou reakciou. Tento prešmyk je reverzibilný chemickou hydrolýzou. Hodnota tvorby týchto výrobkov Amadori je úmerná koncentrácii cukru.
Po tomto preusporiadaní nasleduje zložitejšia reakcia, ktorá sa nazýva Mailllardova reakcia. Vedie k vzniku AGE, známejších ako Maillardove produkty, na pamiatku osoby, ktorá tieto zlúčeniny objavila. Percento tvorby týchto zlúčenín nezávisí od koncentrácie cukru v prostredí, ale závisí od trvania hyperglykémie (nadbytočného množstva cukru) a hodnoty premeny bielkovín.
Zatiaľ čo sa prvé dva stupne stabilizujú na náhornej plošine a dajú sa zvrátiť podľa hladiny glykémie, tretí je nezvratný a postupuje bez ohľadu na hladinu glykémie. Vytvára reaktívne zlúčeniny zodpovedné za starnutie tkanív. Lyons preukázal pozitívne účinky po štyroch mesiacoch lepšej kontroly hladiny cukru v krvi na predčasné produkty glykácie kolagénu pokožky, ale nedostatok reverzibility u konečných produktov glykácie. Takto vyrobené produkty navyše nemôžu byť zničené ani uvoľnené z bunky. Naše bunky sú v skutočnosti vybavené maličkým orgánom nazývaným proteazóm, ktorý ničí proteíny ich rozrezaním na početné malé peptidy s 9 až 12 neškodnými aminokyselinami. Ale proteazóm nemôže zničiť glykované proteíny. Tieto produkty sa hromadia v bunke bez toho, aby sa ich dokázala zbaviť. Postupne tieto látky narúšajú metabolizmus a nakoniec spôsobujú smrť. Ide o aromatické zlúčeniny, zafarbené hnedou pigmentáciou, fluorescenčné a antigénne.
Glykácia, kulinársky jav
Dôsledky glykácie
Dôsledky glykácie bielkovín sú rôzne. Keď sú proteíny glykované, strácajú niektoré zo svojich vlastností. Táto zmena má dôležité dôsledky na metabolizmus a funkcie buniek. Cirkulujúce plazmatické proteíny môžu byť glykované. Glykácia ovplyvňuje najmä albumín, inzulín a imunoglobulíny.
Glykácia narúša enzymatické aktivity buď prítomnosťou zvyšku glykovaného lyzínu v blízkosti aktívneho miesta enzýmu, alebo štrukturálnou zmenou spojenou s retikuláciou. Hlavnými ovplyvnenými enzýmami sú antioxidačný enzým plazmatická meď/zinok-superoxiddismutáza (SOD) a alkoholový detoxikačný enzým, pečeňová alkoholodehydrogenáza. Glykácia ovplyvňuje spojenie regulačných molekúl, ako je 2,3-bisfosfoglycerát (DPG) na hemoglobíne a heparín na antitrombíne III (kaskáda zrážania krvi). Zdá sa, že suplementácia vitamínu B6 upravuje problémy s afinitou hemoglobínu ku kyslíku tak, že odoláva glykácii hemoglobínu. Glykovaný hemoglobín HbA1c predstavuje 4,2% z celkového hemoglobínu u zdravých ľudí a 7,5% u diabetikov.
Glykácia vytvára agregáty medzi proteínmi: Prvým mechanizmom je expozícia a oxidácia sulfhydrylových skupín SH v disulfidových mostíkoch. Druhou je tvorba kovalentných väzieb medzi konečnými produktmi glykácie. To sa podieľa na nadmernej vaskulárnej permeabilite a zakalení šošovky. Tretím spôsobom je kovalentné zachytávanie plazmatických proteínov v oblasti reaktívnych častí vytvorených glykáciou, ktorá podporuje depozity albumínu, imunoglobulínu G (IgG) a doplnku a lipoproteínov LDL v arteriálnych stenách.
Glykácia proteínov zo stien ciev spôsobí, že stratia niektoré zo svojich mechanických vlastností a urobia ich odolnými voči enzýmom, ktoré sú potrebné na prestavbu stien. Prispieva tak k nezvratnosti zhrubnutia steny tepien. Znižuje tekutosť membrán a znižuje citlivosť na proteolýzu. Štrukturálne zmeny sú pôvodom únikov albumínu do moču (mikroalbuminúria). Zmeny v oblastiach spojenia s bunkami a poruchy spojenia medzi molekulami uprednostňujú abnormálnu bunkovú proliferáciu znížením adhézie endotelových buniek. Poruchy fibrinogénu a fibrínu uprednostňujú ukladanie fibrínu v cievach a množenie vlákien hladkého svalstva. Poruchy vlastností elastínu, ktoré znižujú elasticitu veľkých ciev, zvyšujú filtráciu cez karotid a vedú k zlyhaniu vazodilatácie.
Glykácia narúša funkciu nukleových kyselín (DNA). Takýto jav je kritizovaný z hľadiska hraničných hodnôt chromozómov, zhoršenia procesov opravy, replikácie a transkripcie, starnutia buniek a vzniku vrodených vývojových chýb počas tehotenstva u diabetikov.
Glykácia mení imunogenicitu, ktorá, ak je znížená pre produkty Amadori, sa naopak javí ako zvýšená pre konečné produkty glykácie, proti ktorým sa u diabetikov preukázali autoprotilátky, najmä IgA. Ďalej sa pozoruje zníženie sily protilátok glykovaných imunoglobulínov G (IgG).
Glykácia je zodpovedná za chyby v rozpoznávaní molekulárnych signálov a endocytózu (internalizáciu cudzích telies bunkou). Glykácia lipoproteínov LDL znižuje ich väzbu prostredníctvom ich normálnych receptorov. Pozoruje sa tiež zníženie spojenia medzi glykovanými lipoproteínmi HDL a glykovanými lipočasticami AI (LpAI): to má za následok zníženie odtoku cholesterolu; inými slovami, návratnosť cholesterolu je menej dobrá. V oblasti makrofágov je glykácia LDL a HDL3 zodpovedná za zvýšenú syntézu esterov cholesterolu. To všetko podporuje hypercholesterolémiu. Glykované lipoproteíny sú rýchlo viazané receptormi a sú bunkovými aktivátormi.
Všeobecné účinky glykačných produktov
VÝROBKY, KTORÉ ZABRAŇUJÚ TVORBE VEKOV
Je zrejmé, že patogenita glykácie proteínov je dôsledkom konečných produktov glykácie. Farmakologické a výživové intervencie sa preto musia umiestniť vopred a blokovať reaktívne miesta v oblasti výrobkov Amadori.
Aminoguanidín
Aminoguanidín je farmaceutická látka získavaná z guanidínu, ktorý je na trhu asi desať rokov. Viaže sa na skoré produkty glykácie tvorbou oblastnej zlúčeniny, ktorá je nevhodná na sieťovanie. Aminoguanidín zabraňuje tvorbe AGE v mikrovaskulatúre a tvorbe mikroaneuryzmy v oblasti sietnice a inhibuje rozvoj diabetickej retinopatie. V oblasti obličiek zabraňuje tvorbe AGE v glomeruloch a znižuje vylučovanie albumínu u diabetikov o 90%. V oblasti neurónov zabraňuje výskytu diabetickej neuropatie tým, že bráni zníženiu rýchlosti vedenia prietoku krvi, normalizuje rozsah potenciálu tohto prílivu a normalizuje prietok krvi, ktorý zasahuje periférne nervy. Aminoguanidín nakoniec zvyšuje elasticitu tepien.
Karnozín
Karnozín (alebo L-karnozín) je známy už viac ako storočie. Nedávno boli preukázané jeho vlastnosti prevencie starnutia. Karnozín je dipeptid beta-alanyl-L-histidín (kombinácia dvoch aminokyselín). Je to prírodná molekula nachádzajúca sa v kostrovom svalstve a mozgu. Vzniká pôsobením karnozín syntetázy, ktorá vytvára mostík medzi dvoma aminokyselinami alanínom a histidínom. Jeho koncentrácia v tkanivách pochádza z rovnováhy medzi jeho syntézou karnozín syntetázou a jej inaktiváciou karnozinázou. V bunkách s dlhou životnosťou (ako sú neuróny) sú prítomné vysoké hladiny karnozínu. Koncentrácia karnozínu vo svaloch pozitívne koreluje s dĺžkou života, čo z neho robí potenciálny biomarker starnutia. Je zvýšená vo svaloch, ktoré sa aktívne sťahujú, a nízka v určitých prípadoch svalových ochorení, ako je Duchennova svalová dystrofia. Jeho koncentrácia vo svaloch klesá s vekom, čo hovorí v prospech doplnenia karnozínom počas procesu starnutia.
V prípadoch katarakty u zvierat bola koncentrácia karnozínu v šošovke znížená. Pokles koncentrácie karnozínu koreloval so závažnosťou katarakty. Králiky na diéte s vysokým obsahom cholesterolu boli chránené pred ateromatickým povlakom a tvorbou katarakty, keď im bol podávaný doplnok karnozínu. Užívanie tohto doplnku výživy diabetickými potkanmi a psami znížilo tvorbu katarakty. Ukázalo sa, že aktivita karnozínu je ekvivalentná aktivite aminoguanidínu, ktorú sme videli predtým.
V predbežnej štúdii nemal denný príjem karnozínu 20 zdravých dobrovoľných testovaných osôb po dobu 1 až 4 mesiacov žiadne vedľajšie účinky; naopak, polovica subjektov zistila zlepšenie vzhľadu tváre, odolnosť svalov alebo celkovú pohodu, ba dokonca u niektorých aj spánok a libido. Tieto pozitívne účinky sa vyskytli v krátkom časovom období, zatiaľ čo očakávané účinky prevencie starnutia sa stávajú až pri dlhodobom užívaní doplnkov.
záver
Glykácia je všadeprítomný jav, ktorý sa podieľa na procese starnutia. Výrobky Maillard alebo výrobky odvodené od glykácie sa tiež podieľali na vývoji niekoľkých chorôb, ako je napríklad katarakta. Sú zodpovedné za komplikácie cukrovky, hlavne mikroangiopatie a nefropatie.
V dnešnej dobe, pokiaľ človek nemá dlhodobú dobrú kontrolu nad rovnováhou cukru v krvi a minimalizuje spotrebu opálených výrobkov, sú jedinými látkami, ktoré nám umožňujú účinne bojovať proti škodlivým účinkom AGE, aminoguanidín, chemický inhibítor glykácie, dobre zdokumentovaný a karnozín, prírodná netoxická molekula známa už viac ako storočie. Karnozín je svojimi účinkami rovnako účinný ako aminoguanidín. Zasahuje tiež do prvých fáz procesu glykácie a vytvára neškodné produkty, ktoré sa rýchlo vylučujú. Karnozín predstavuje novú molekulu v boji proti starnutiu a predovšetkým pri liečbe degeneratívnych ochorení, najmä u skupín pacientov, ako sú diabetici, ktoré urýchľujú degeneratívne procesy. Zdá sa tiež zaujímavý ako pomoc pri liečbe vredov a rán. Bibliografia
BENHAMOU Pierre-Yves. Biochimie des Complications Vasculaires du Diabète. Synthèse du 14ème Congrès de l'IDF, Washington DC, jún 1991. http://www-sante.ujf-grenoble.fr/SANTE/Serveur-diabèto/Complications/microangiopathie-2.html
BROWNLEE Michael. Pokročilá glykozylácia proteínov pri cukrovke a starnutí. Ann Rev Med. 1995, 46: 223-234
TRIGG Tim. Karnozín - nové stratégie na prevenciu tvorby pokrokových glykácií konečného produktu pomocou karnozínu a stabilizátorov karnozínu. http://www.peptech.com/ncs-carn.htm
Účinná živina proti glykácii a procesu starnutia?.