晚期糖基化終末產(chǎn)物的研究進(jìn)展

錢華 王樹朋 鄧新

1 AGEs的形成及消除過程

AGEs是以蛋白質(zhì)、脂肪及核酸的氨基和還原糖(葡萄糖、果糖、戊糖等)為原料，在生理環(huán)境中發(fā)生非酶催化反應(yīng)，生成的穩(wěn)定的共價化合物。該反應(yīng)又稱為Maillard反應(yīng)。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(jìn)行加成形成可逆的Schiff bases，反應(yīng)迅速且高度可逆。形成的Schiff bases的數(shù)量主要取決于葡萄糖的濃度，當(dāng)葡萄糖被清除、濃度下降時，Schiff bases將在數(shù)分鐘內(nèi)發(fā)生逆轉(zhuǎn);②經(jīng)數(shù)天后，不穩(wěn)定的Schiff bases逐漸發(fā)生Amadori重排反應(yīng)并形成相對穩(wěn)定的醛胺類產(chǎn)物，此過程發(fā)生得較為緩慢，但快于其逆反應(yīng)，因此Amadori產(chǎn)物能在蛋白質(zhì)上積聚，并在數(shù)周內(nèi)達(dá)到平衡。Amadori產(chǎn)物的數(shù)量與葡萄糖的濃度相關(guān)。上述兩過程的產(chǎn)物統(tǒng)稱為早期糖基化產(chǎn)物;③Amadori產(chǎn)物再經(jīng)過一系列脫水和重排反應(yīng)產(chǎn)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(zhì)的自由氨基反應(yīng)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(jié)合形成AGEs交聯(lián)結(jié)構(gòu)。AGEs及其蛋白加成產(chǎn)物是很穩(wěn)定且不可逆的。另外在巨噬細(xì)胞、系膜細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等許多細(xì)胞表面有AGEs的受體RAGE，可以與AGEs結(jié)合形成AGE-RAGE，從而激活細(xì)胞內(nèi)信號途徑，啟動細(xì)胞內(nèi)一系列反應(yīng)。單核巨噬細(xì)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(jié)合后的內(nèi)吞方式進(jìn)行的，單核細(xì)胞還可以通過分泌細(xì)胞因子激活細(xì)胞外溶蛋白系統(tǒng)。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］。

2 AGEs對機(jī)體的影響

AGEs在體內(nèi)的積聚引發(fā)糖尿病的各種并發(fā)癥。血管的基質(zhì)成分膠原蛋白糖基化并交聯(lián);LDL與AGEs形成AGEs-LDL后，LDL的清除受障礙，體內(nèi)脂質(zhì)增加;內(nèi)皮下單核細(xì)胞受體與AGEs結(jié)合，單核細(xì)胞分泌細(xì)胞因子都會增加血管粥樣硬化發(fā)生的機(jī)會。正常情況下，單核巨噬系統(tǒng)通過內(nèi)吞方式清除作為衰老標(biāo)志的糖基化結(jié)構(gòu)并分泌細(xì)胞因子刺激新基質(zhì)合成，糖尿病及腎衰時，體內(nèi)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(xì)胞在攝取和降解AGEs的同時會合成和分泌基質(zhì)成分，AGEs含量過高時基質(zhì)成分過度增加，這些都與糖尿病腎病的發(fā)生相關(guān)［1］。層粘蛋白發(fā)生糖基化后，其與基質(zhì)成分(如膠原、硫酸、肝素蛋白質(zhì)糖苷)的結(jié)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(jīng)髓鞘的成分發(fā)生糖基化可能與Alzheimer病的發(fā)生有關(guān)［2］。晶體蛋白發(fā)生糖基化與白內(nèi)障的發(fā)生相關(guān)［3］。單核巨噬細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子還會產(chǎn)生其他影響，其中TNF-α、IL-1參與炎癥反應(yīng)，促進(jìn)溶組織蛋白酶的和成及分泌，IGF-1刺激間質(zhì)細(xì)胞的生長，PDGF為血管平滑肌致分裂原，可以介導(dǎo)系膜細(xì)胞基質(zhì)的合成。AGEs與內(nèi)皮細(xì)胞表面受體的結(jié)合使內(nèi)皮層的通透性增加，增加血栓的形成機(jī)會，降低血管的舒張功能。

3 AGEs的藥物治療

現(xiàn)在減少AGEs的藥物主要用于減少交聯(lián)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，能夠消滅羥自由基并切斷AGEs的交聯(lián)，還能降低膽固醇和三酰甘油的含量，減少外源AGEs在體內(nèi)的堆積，其主要從兩方面發(fā)揮作用:①氨基胍的一個氨基能與Amadori產(chǎn)物中的還原性羰基發(fā)生加成反應(yīng)形成一種不活躍的物質(zhì)，消除羰基，阻止Amadori產(chǎn)物進(jìn)一步重排;②在AGEs形成過程中，Amadori產(chǎn)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(jié)合形成三嗪類化合物，從而阻斷Amadori產(chǎn)物向AGEs的變化［4］。但氨基胍及其化合物在臨床試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)有不良反應(yīng)，無法在臨床實(shí)踐中應(yīng)用，故以退出臨床研究的舞臺。

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?；邕蛭寺然铮珼PTC)，該化合物結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定、活性較高。ALT711可以裂解AGEs及其交聯(lián)結(jié)構(gòu)。ALT711與AGEs結(jié)合形成一個易于發(fā)生自發(fā)裂解的結(jié)構(gòu)，由此可以切斷膠原和其他大分子形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)的橋(分屬兩個不同蛋白分子的雙羰基鍵共價連接組成的)，這樣交聯(lián)在一起的蛋白分子又會重新游離，恢復(fù)其自身功能。游離出來的蛋白一個帶有羧基，一個帶有醛基。由于蛋白本身帶有具有活性羰基，裂解后可以再次發(fā)生交聯(lián)。ALT711的優(yōu)點(diǎn)在于其相當(dāng)于一個催化劑，將交聯(lián)裂解后本身的結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變，因此停止給藥后仍能發(fā)揮作用，一旦裂解后的蛋白再次發(fā)生交聯(lián)，ALT711能再次裂解交聯(lián)結(jié)構(gòu)。有專家認(rèn)為如果在反應(yīng)體系中加入AGEs的抑制劑，雙羰基被裂解后，抑制劑與單羰基反應(yīng)，這樣就無法再發(fā)生交聯(lián)［4］。在Ⅱ期臨床試驗(yàn)中ALT711取得了正面的結(jié)果，有望應(yīng)用于臨床。

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后的反應(yīng)(post-Amadori)發(fā)揮作用。吡哆胺作為一種親核試劑捕獲生化副反應(yīng)中產(chǎn)生的活性羰基。在生理環(huán)境下，吡哆胺與乙二醛或羥乙醛能快速反應(yīng)生成Schiff bases，Schiff bases再經(jīng)分子內(nèi)反應(yīng)環(huán)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(huán)的五元環(huán)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(yīng)，保護(hù)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(yīng)中CML的形成。吡哆胺對人體的不良反應(yīng)很小，因此有望成為一種新型的藥物。

除上所述，人們還發(fā)現(xiàn)了其他AGEs抑制劑，正在進(jìn)行臨床研究的主要有Alteon公司的ALT-462，ALT-486，ALT-946;Novo disk公司的NNC39-0028，Otsuka公司的OPB9195。另外還有像吡哆胺類的常用藥肌肽，阿魏酸鈉，2，3-二氨基酚嗪，C型利尿鈉肽等。

4 前景展望

在日新月異的科學(xué)進(jìn)步的推動下，在科研工作者的不斷努力下，一定能在最短的時間內(nèi)掌握AGEs的代謝過程，控制其產(chǎn)生，降低其危害，并開發(fā)出不良反應(yīng)小療效滿意的AGEs抑制劑，提高糖尿病患者的生活質(zhì)量。

［1］郭曉敏.晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)及其臨床意義.國外醫(yī)學(xué)泌尿系統(tǒng)分冊，1998，18(3):121-124.

［2］J Thome et al.Life-sci，1996，59(8):679-685.

［3］S Mruthinti et al.Exp-Eye-Res，1996，62(5):505-510.

［4］鐘武，王莉莉，崔浩，李松.AGEs交聯(lián)結(jié)構(gòu):研究防止血管硬化藥物的新靶標(biāo).藥學(xué)學(xué)報 Acta Pharmaceutica Sinica，2005，40(1):91-96.

［5］康戰(zhàn)方，李國林，印大中.吡哆胺—一種天然的AGEs/ALEs抑制劑.生命科學(xué)研究，2004，8(2):95-99.