基本介紹
- 外文名：AGE
- 解釋：蛋白質、脂肪及核酸
- 原料：葡萄糖、果糖、戊糖等
- 催化反應：生成的穩定的共價化合物
- 術語：晚期糖基化終末產物
- 結構：高度異質性
晚期糖基化終末產物 (advanced glycation end products，AGEs）晚期糖基化終產物是一組在蛋白質 、脂肪酸或核酸的氨基基團與還原糖的醛基之間發生非酶性糖基化反應 (又稱 Maillard反應）所形成的一系列具有高度活性終產物 的總稱 ，其結構具有高度異質性。
該反應又稱為Maillard反應。其具體形成過程如下：①大分子末端的還原性氨基與葡萄糖等還原糖分子中的醛基進行加成形成可逆的Schiff bases，反應迅速且高度可逆。形成的Schiff bases的數量主要取決於葡萄糖的濃度，當葡萄糖被清除、濃度下降時，Schiff bases將在數分鐘內發生逆轉;②經數天后，不穩定的Schiff bases逐漸發生Amadori重排反應並形成相對穩定的醛胺類產物，此過程發生得較為緩慢，但快於其逆反應，因此Amadori產物能在蛋白質上積聚，並在數周內達到平衡。Amadori產物的數量與葡萄糖的濃度相關。上述兩過程的產物統稱為早期糖基化產物；③Amadori產物再經過一系列脫水和重排反應產生高度活性的羰基化合物，例如α-乙二酸，3-脫氧葡萄糖醛酮和丙酮醛等。其能同蛋白質的自由氨基反應生成AGEs。生成的AGEs能夠跟相鄰蛋白上游離的氨基以共價鍵結合形成AGEs交聯結構。AGEs及其蛋白加成產物是很穩定且不可逆的。另外在巨噬細胞、系膜細胞、內皮細胞等許多細胞表面有AGEs的受體RAGE，可以與AGEs結合形成AGE-RAGE，從而激活細胞內信號途徑，啟動細胞內一系列反應。單核巨噬細胞可以攝取AGEs將其降解為AGEs多肽，該過程可能是通過非特異性結合後的內吞方式進行的，單核細胞還可以通過分泌細胞因子激活細胞外溶蛋白系統。因此血漿中的AGEs通常以AGEs多肽的形式存在，降解形成的AGEs多肽正常情況下主要依靠腎臟清除[1]。
AGEs在體內的積聚引發糖尿病的各種併發症。血管的基質成分膠原蛋白糖基化並交聯；LDL與AGEs形成AGEs-LDL後，LDL的清除受障礙，體內脂質增加；內皮下單核細胞受體與AGEs結合，單核細胞分泌細胞因子都會增加血管粥樣硬化發生的機會。正常情況下，單核巨噬系統通過內吞方式清除作為衰老標誌的糖基化結構並分泌細胞因子刺激新基質合成，糖尿病及腎衰時，體內AGEs含量極高，生長因子的分泌過度，就會造成血管增生、系膜增生、腎小球肥大；系膜細胞在攝取和降解AGEs的同時會合成和分泌基質成分，AGEs含量過高時基質成分過度增加，這些都與糖尿病腎病的發生相關[1]。層粘蛋白發生糖基化後，其與基質成分（如膠原、硫酸、肝素蛋白質糖苷）的結合力將下降。硫酸肝素蛋白糖苷被糖基化將影響其作為陰離子屏障。神經髓鞘的成分發生糖基化可能與Alzheimer病的發生有關[2]。晶體蛋白發生糖基化與白內障的發生相關[3]。單核巨噬細胞分泌的細胞因子還會產生其他影響，其中TNF-α、IL-1參與炎症反應，促進溶組織蛋白酶的和成及分泌,IGF-1刺激間質細胞的生長，PDGF為血管平滑肌致分裂原，可以介導系膜細胞基質的合成。AGEs與內皮細胞表面受體的結合使內皮層的通透性增加，增加血栓的形成機會，降低血管的舒張功能。
如今減少AGEs的藥物主要用於減少交聯的形成，氨基胍是目前研究最多的一種AGEs抑制劑。氨基胍是一種小分子親核性肼類化合物，具有抗氧化性，能夠消滅羥自由基並切斷AGEs的交聯，還能降低膽固醇和三醯甘油的含量，減少外源AGEs在體內的堆積，其主要從兩方面發揮作用：①氨基胍的一個氨基能與Amadori產物中的還原性羰基發生加成反應形成一種不活躍的物質，消除羰基，阻止Amadori產物進一步重排；②在AGEs形成過程中，Amadori產物需由活性α-二碳基中間體的幫助，而氨基胍末端的兩個氨基能與活性α-二碳基中間體結合形成三嗪類化合物，從而阻斷Amadori產物向AGEs的變化[4]。但氨基胍及其化合物在臨床試驗中發現有不良反應，無法在臨床實踐中套用，故以退出臨床研究的舞台。
另一種研究較多的藥物為美國Alteon公司的ALT711(4,5-二甲基-3-苯乙醯基噻唑嗡氯化物，DPTC），該化合物結構較穩定、活性較高。ALT711可以裂解AGEs及其交聯結構。ALT711與AGEs結合形成一個易於發生自發裂解的結構，由此可以切斷膠原和其他大分子形成交聯結構的橋（分屬兩個不同蛋白分子的雙羰基鍵共價連線組成的），這樣交聯在一起的蛋白分子又會重新游離，恢復其自身功能。游離出來的蛋白一個帶有羧基，一個帶有醛基。由於蛋白本身帶有具有活性羰基，裂解後可以再次發生交聯。ALT711的優點在於其相當於一個催化劑，將交聯裂解後本身的結構不發生改變，因此停止給藥後仍能發揮作用，一旦裂解後的蛋白再次發生交聯，ALT711能再次裂解交聯結構。有專家認為如果在反應體系中加入AGEs的抑制劑，雙羰基被裂解後，抑制劑與單羰基反應，這樣就無法再發生交聯[4]。在Ⅱ期臨床試驗中ALT711取得了正面的結果，有望套用於臨床。
吡哆胺為維生素B6的一種天然成分，研究證明其對AGEs的生成亦具有抑制作用。與氨基胍和ALT711不同，其主要通過對Amadori後的反應（post-Amadori）發揮作用。吡哆胺作為一種親核試劑捕獲生化副反應中產生的活性羰基。在生理環境下，吡哆胺與乙二醛或羥乙醛能快速反應生成Schiff bases,Schiff bases再經分子內反應環化為一個半縮醛胺加合物，兩個半縮醛胺加合物最終形成含呱嗪環的五元環加合物[5]。通過這種方式，吡哆胺抑制了核糖核酸酶（RNase）與乙二醛或羥乙醛反應，保護了RNase的活性，抑制了賴氨酸殘基的修飾。吡哆胺也抑制牛血清白蛋白和乙二醛或羥乙醛的反應中CML的形成。吡哆胺對人體的不良反應很小，因此有望成為一種新型的藥物。
