Кіріспе

Глюкозпан - лизин- аргинин белоктарының өзара байланысуы және D глюкозадан алынған жоғары гликациялы соңғы өнім (AGE). Бұл қайталанбайтын, ковалентті, көздің экстраклеттік матрицасы (ЭКМ) мен кристаллиннің коллагенінде молекулааралық және молекулалық ішкі байланыстарды жасайтын өнім. Ковалентті ақуыздар белдіктерді тіндердің ЭКМ-де бір-бірімен кері қайтарымсыз байланыстырады. Глюкозопан адам тіндерінде кез келген басқа AGE- ге қарағанда 10 - 1000 есе жоғары деңгейде кездеседі және қазіргі уақытта ең маңызды AGE- ге айналады.

Қартаюдағы рөлі

Қартаю эластикалық қабаттың үдемелі жоғалуына және ECM-ге бай тіндердің, мысалы, буындар, хрящ, артериялар, өкпелер мен терілердің қатаюына әкеледі. Бұл әсерлер ЭКМ-де ұзақ өмір сүретін белоктарға тік байланыстардың жиналуынан пайда болады. Глюкозпанды Моннье тобының зерттеулері көрсеткендей, глюкозпанның адам коллагеніндегі ЭКМ- дегі кросс- байланыстарының деңгейі жаспен бірге өсуде және диабетпен ауыратын адамдарда жылдам қарқынмен өсуде, осылайша глюкозпанның диабетпен және қартаюмен байланысты артериосклероз, буындардың қатаюы және терідің қыртысуы сияқты ұзақ мерзімді әсерлерінде рөлін көрсетеді. Олар 90 жастағы диабетке шалдықпаған адамның терісінің ЭКМ-де глюкозопанның белдіктің барлық түрлеріне қарағанда 50 есе көп қатысы бар екенін айтады. Сонымен қатар, глюкозопан сияқты ақуыздар ішіндегі және араларындағы қиылысу байланыстарының пайда болуы ЭКМ- де протеолиздік ыдырауды азайтады. Бұл арқанша байланыстардың жинақталуының артуына әкеледі және капиллярлар, гломерульдер, линзалар мен өкпелердегі базалық мембраналардың қалыңдауына байланысты деп есептеледі. Атомдық күш микроскопиясының эксперименттері теріде қартаюдың функциясы ретінде коллаген фибрилдерінің құрылымындағы наношамадағы морфологиялық айырмашылықтарды анықтады. Трансверстік фибрилланың Юнг модулі төмендеуі байқалды. Бұл өзгерістер глюкозопанның тіндерде жинақталуына байланысты деп есептеледі. Бұл фибрилдің тығыздығының өзгеруіне байланысты, бұл суды ұстаудың жаспен байланысты айырмашылығынан туындаған. Барлық атомдық симуляцияларды пайдалана отырып, компьютерлік зерттеулер глюкозопанның коллаген молекуласындағы тығыздықты төмендетеді және суға пороздылығын арттырады. Бұл жастарға қарағанда егде жастағы адамдардың Ахилл және алдыңғы бүйір сүйектері тіндерінің құрамында судың жоғары мөлшерін өлшеу арқылы расталды.

Құрылу

AGE ретінде глюкозопанның пайда болуына әкелетін реакция жолы Maillard реакциясы немесе ферментті емес қоңырлану деп аталады. Глюкозопан окистену жолынан тыс жолмен түзіледі. Глюкозпанның пайда болуына әкелетін нақты механизмді зерттеушілер анықтауға тырысты. Алайда, қазіргі уақытта сақиналық түзілімге дейін жақсы сипатталған. Глюкозопанның түйісу тіндерінде пайда болуы жергілікті ерекшелікпен анықталды. Мысалы, толық коллаген фибрилінің молекулалық динамикалық симуляциясын пайдалана отырып жүргізілген зерттеулер энергетикалық жағынан қолайлы жерлерді, әсіресе коллаген фибрилінің аралық аймағында, анықтады. Бұл белдік тығыздығының төмендігіне және аралық аймақтағы фибрилляралық судың жоғары болуына байланысты болуы мүмкін.

Жалпы реакция жолы

Глюкозопанның жалпы түзілу жолы лизиннің редукциялық қант D глюкозасына шабуыл жасап, Шифф базасы деп аталатын тұрақсыз иминді қалыптастыруымен басталады, содан кейін ол тұрақты аминокетоза Амадори өнімін қалыптастыру үшін қайта ұйымдастырылады. Осыдан кейін тұрақты Amadori өнімдері α дикарбонил аралық арқылы глюкозопанды қалыптастыру үшін баяу ыдырайды.

Амадори өнімінен α-дикарбонилдің пайда болу механизмі

Глюкозопанды беретін Амадори өнімінен α дикарбонил аралық құрамына дейінгі нақты реакция жолын анықтау қиын болды. Бастапқыда зерттеушілер α дикарбонил аралық түрін болжады, онда карбонилдер D глюкозаның C2 және C3 -інде орналасқан. Алайда, реакцияда 13C изотобымен таңбаланған карбонил көміртекті C1 глюкозамен қолдану арқылы зерттеушілер α дикарбонилдің бастапқы глюкозаның омыртқасының C5 және C6 нүктелерінде орналасқан карбонилдері бар екенін анықтады. Ұсынылған ең жақсы механизм - α дикарбонил N 6 (2,3 дигидрокси 5,6 диоксиогексил) L лизинат, глюкозопан реакциясының негізгі аралық бөлігі, Амадори өнімінен кетоэнол таутомеризмі арқылы 6 көміртекті қант тірекшесіне дейін карбонил ауысу арқылы және С 4 гидроксилді жою арқылы қалыптасады. Сонымен қатар, еріткіш судағы ауыр сутегін, D2O пайдалану арқылы гипотезалық карбонил ауысуының шамасына дәлел келтірілді. Зерттеушілер реакциядан кейін көміртек тірекшесінің барлық HC OH-сы DC OH-ға айналғандығын анықтады, бұл барлық сутегілер кетоэнол таутомеризмі арқылы көшірілгенін көрсетеді, сондықтан карбонил ауысуы тірекшеге дейін төмендеп, ақыр соңында C 4 гидрокси тобын жойды.

Аргининге тік байланысуға арналған сақина жабылуы

Алқаның қалай және қашан пайда болғаны әлі күнге дейін белгісіз. Бір мақалада α дикарбонилден кейінгі кезеңде сақина пайда болуы керек деп айтылған. Зерттеуде α дикарбонилден глюкозопанға өтудің ең ықтимал механизмі молекулалық альдимин 6 (3,4 дигидрокси 6 оксо 3,4,5,6 тетрагидро 2H азепиний 1 йл) норлеуцин арқылы деп болжанды және басқа бір дәлел табылды. Сақинаның пайда болуының гипотезасы N-нің C6 карбонилге нуклеофилдік шабуылдауынан, содан кейін судың жойылуынан пайда болады (2). Мұның аргинин жақтау тізбегімен конденсацияланып, аргининнің азоттары мен сақинадағы электрофильді карбонилдердің нуклеофильді қосу-алу реакцияларында глюкозопанды береді, екі суды жояды.

Жинақтау

АГЭ- ге әкелетін гликациялық процестер адам ағзасындағы ұзақ өмір сүретін ақуыздарға, мысалы терідегі коллаген мен көздегі кристаллинге әсер етеді. Мысалы, терідегі коллагеннің жартылай жойылу мерзімі он бес жыл. Бұл белоктар организмдегі басқа белоктар сияқты тез ыдырай бермейді, сондықтан Amadori өнімінің тұрақтылығы және өте баяу түрленуі глюкозопанға айналуға жеткілікті уақыт береді. 50 Amadori өнімінің тұрақты күйдегі мөлшерінің 60% - ы қартайған кезде глюкозопанға айналады деп есептелген. Глюкозепанның басқалардан айырмашылығын айнымалы байланысы өнімінің таралуының себебі, оның құралған α- дикарбонилінің, N 6 (2,3 дигидрокси 5,6 диоксиогексил) L лизинат, тұрақты гликозациялау агенті болып табылады, өйткені ол лизин арқылы белокқа кері байланыста болады. Сондықтан ол оңай ыдырай бермейді және басқа ыдырайтын α дикарбонил аралықтарынан айырмашылығы, басқа ыдырайтын α дикарбонил аралықтарынан айырмашылығы, ол ЭКМ-де ферменттермен ыдырайтын болады.

Ингибициялау немесе жою перспективалары

Глюкозопанның көптеген ескіру патологияларында маңызды рөл атқаратыны анықталғандықтан, көптеген зерттеушілер тіндерде глюкозопан деңгейін төмендетудің жолдарын зерттеді. Мұны жүзеге асырудың әртүрлі әдістері қарастырылды.

α-дикарбонил тұзағы

Глюкозопанның пайда болуын тежеуге тырысқан әдістердің бірі α дикарбонил тұтқыр молекуласы - аминогуанидин (АГ) пайдалану болып табылады. АГ α дикарбонил аралықпен аргининге қарағанда жоғары аффиндікпен әрекеттеседі, осылайша қиылысқан байланысты бұғаттайды. Бұл әдістің сәл сәтті болғанына қарамастан, бұл әдіс тышқандардың қалыпты қартаюына әсер етпеді.

Тиазолий тұздары

Тағы бір зерттелген әдіс - α дикарбонил аралық бөлігін бұзу үшін тиазолий тұздарын қолдану, осылайша глюкозопанға әкелетін реакция жолын кесіп тастау. Бұл қосылыстар альфа-дикарбонил аралықтағы көрші карбонилдерге шабуылдайтын бидентат нуклеофилдер ретінде әрекет етеді, бұл карбонилдер арасындағы С С байланысының бөлінуіне әкеледі. Алайда олардың жұмыс істеуінің басқаша гипотезасы - олар хелаттандырғыш агенттер ретінде әрекет етеді. Тьязолийдің екі молекуласы, PTB (N фенацилтиязолий бромиді) және ALT 711 - мысықтарда глюкозопан деңгейін төмендетуде табысты нәтиже көрсетті.

ECM айналымы

Кресс-байланыстарды азайтудың мүлдем басқа әдісі - ЭКМ айналым процестерін күшейту, бұл жаңалармен алмастыру үшін кросс-байланысты ақуыздарды ыдырауды мәжбүрлейді. Алайда, бұл жағдайдың мүмкін болатын жағымсыз жағы - қан тамырларының ақаулығы, бұл шамадан тыс айналмадан туындайды.