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糖基化終產物

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糖基化終產物（advanced glycation end products，AGE）是指在非酶促條件下，蛋白質、氨基酸、脂類或核酸等大分子物質的遊離氨基與還原糖的醛基經過縮合、重排、裂解、氧化修飾後產生的一組穩定的終末產物。[1] [1]  該反應早在1912年就被法國化學家Maillard發現，故又稱Maillard反應。AGE具有高度異質性，在體內有多種不同的存在形式，已知的AGE結構形式有：戊糖素（pentosidine）、羧甲基賴氨酸（CML）、羧乙基賴氨酸（CEL）、吡咯素（Pyrraline）、交聯素（Crossline）等。在機體的不同組織中，如膠原、晶狀體循環系統以及腎臟中，都有AGE存在。[2] [2] 
中文名
糖基化終產物
外文名
advanced glycation end products

目錄

  1. 1 形成
  2. 2 作用

糖基化終產物形成

2、AGE是如何形成的
AGE的具體形成過程如下[1] [1] 
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經數天後，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，並在數週內達到平衡。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產物再經過一系列脱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-脱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AGE。生成的AGE能夠跟相鄰蛋白上游離的氨基以共價鍵結合形成AGE交聯結構。AGE及其蛋白加成產物是很穩定且不可逆的。

糖基化終產物作用

圖1 AGE的形成過程 圖1 AGE的形成過程
AGE在未患糖尿病受試者組織中緩慢增加，但在糖尿病患者體內，由於循環中持續高糖水平加速了AGE的產生，使其大量蓄積。產生的過量AGE不僅可以與蛋白質交聯，影響蛋白質性能，也可以通過與特異受體結合，發生反應來改變細胞功能，從而導致機體的病理變化。AGE與糖尿病腎病、視網膜病變、神經病變、動脈粥樣硬化等糖尿病併發症的發生發展密切相關。[3] [3]  美國糖尿病控制與併發症實驗（DCCT）和英國糖尿病前瞻性研究（UKPDS）等結果證明，皮膚中AGE濃度的異常升高是提示糖尿病和未來可能發生併發症的生物標誌。
4、AGE的檢測方法
自上世紀八十年代以來，各國科學家和技術人員以多種方案嘗試對人體血清或皮膚中的AGE進行檢測，如放射受體分析法、放射免疫法、酶聯免疫吸附法、高效液相色譜法等，但這些方法的操作過程繁瑣，而且都需要離體實驗，阻礙了AGE指標在糖尿病篩查及併發症預測中的應用及推廣。
圖2 AGE的激發-發射光譜圖 圖2 AGE的激發-發射光譜圖
AGE具有自發熒光的特性，在近紫外光的照射下，能夠在可見光波段發射熒光，[4] [4]  圖2是AGE的激發-發射光譜圖。因此，可以通過測量AGE熒光光譜，來反映其在機體中的濃度。與傳統方法相比，基於熒光光譜法檢測AGE不需要採樣化驗，也無需試劑，具備實時、無創、安全等優點，可用於糖尿病篩查以及糖尿病併發症風險評估，擁有廣闊應用前景。
5、AGE的檢測設備
圖3 AGE Pro 圖3 AGE Pro
由中國科學院生物醫學光學創新團隊投資創辦的安徽易康達光電科技有限公司已成功開發出AGE的無創檢測儀器AGE Pro，併成功推向臨牀應用。[5-7] [5] 
參考資料
  • 1.    [1]R. Singh, A. Barden, T. Mori, L. Beilin, Advanced glycation end-products：a review, [J] Diabetologia February 2001, Volume 44, Issue 2, pp 129-146
  • 2.    [2] 孫子林,劉乃 豐糖基化終產物的結構及其檢測方法的研究進展[J]中國糖尿病雜誌 1999年 第6期 362-364頁
  • 3.    [3]張林;孫子林 糖基化終產物與2型糖尿病慢性併發症的關係調查 [J] 實用預防醫學2006年第5期 1140-1141頁
  • 4.    [4]張龍,朱靈,王貽坤等 皮膚晚期糖基化終末產物的自體熒光光譜特性 [J] 發光學報 2011年09期 968-971頁
  • 5.    [5]郭立新 無創篩查糖尿病的方法 中華糖尿病雜誌 [J] 2013年05期 268-269頁