晚期糖基化終末產物形成及抑制機理的研究進展

吳 旋，李 娜，徐懷德，李 梅*

（西北農林科技大學食品科學與工程學院，陜西 楊凌 712100）

晚期糖基化終末產物（advanced glycation end products，AGEs）是由還原糖（如葡萄糖、果糖等）上的羰基與蛋白質、脂質或核酸上的游離氨基反應而產生的一系列結構復雜的有害化合物[1]，從來源上可以分為外源性AGEs和內源性AGEs兩大類。外源性AGEs主要指從食品中攝入的AGEs，也稱為食源性AGEs，通過食品組分中的還原糖和含氮基團發(fā)生非酶促反應而形成；內源性AGEs則是在人體器官、組織或體液中形成的AGEs，由體內的還原糖或者二羰基產物與蛋白質、多肽或氨基酸的游離氨基反應生成[2-3]。內源性AGEs生成條件相對溫和，受外界環(huán)境影響小，伴隨著體內一系列復雜的酶促代謝反應發(fā)生，形成時間較長；而外源性AGEs受食品組分、加工條件及外界環(huán)境等多種因素影響，形成條件劇烈、途徑復雜，容易在短時間內大量產生，研究發(fā)現(xiàn)外源性AGEs的過量攝入容易誘發(fā)機體產生內源性AGEs[4]。隨著人們飲食習慣的改變及熱加工食品消費量的快速增加，AGEs的攝入量也在逐漸增加，外源性AGEs已經成為體內AGEs積累的重要來源。大量研究發(fā)現(xiàn)，AGEs在體內過量積累可能會引起人體發(fā)生氧化應激，產生炎癥反應，并導致糖尿病、骨質疏松癥、動脈粥樣硬化及神經性疾病等的形成[5-11]。目前尋找合適的方法來抑制AGEs的形成已成為研究熱點。本文主要對AGEs的形成途徑、體內代謝及致病機理等方面進行綜述，并重點介紹AGEs的抑制方式及機理，旨在為控制AGEs的形成提供理論依據。

1 AGEs的形成及分類

1.1 AGEs的形成途徑

1984年，美國學者Brownlee等[12]首次提出了AGEs這一概念，指出AGEs是由葡萄糖和蛋白質在美拉德反應最終階段經過縮合、環(huán)化和重排等一系列反應所形成的產物。隨著研究的深入，對AGEs的種類結構、形成途徑和病理作用等方面的認識越來越完善。

AGEs是一系列結構差異性較大的化合物，其種類繁多，生成機理復雜，圖1為AGEs的可能形成途徑。目前認為AGEs主要是通過美拉德反應生成，該反應大致分為3 個階段：初始階段，還原糖上的羰基與蛋白質或氨基酸上的氨基發(fā)生可逆反應，形成不穩(wěn)定的席夫堿加合物，經過環(huán)化和分子內重排等反應后轉化為相對穩(wěn)定的Amadori產物，即早期糖基化產物；中間階段，Amadori產物可以直接氧化裂解生成AGEs（Hodge途徑），也可以通過脫水、氧化、重排等反應生成一些具有高活性的二羰基化合物，如乙二醛、甲基乙二醛、3-脫氧葡萄糖醛酮等；最后階段，這些活性二羰基化合物與蛋白或氨基酸上的殘基（如賴氨酸的游離氨基、精氨酸的胍基等）再次發(fā)生反應，生成穩(wěn)定不可逆的AGEs產物[13-14]。

圖1 AGEs的形成途徑Fig.1 Formation pathway of AGEs

活性二羰基化合物是形成AGEs的重要中間體，除Amadori產物的脫水重排，它還可以通過其他途徑產生，如葡萄糖在金屬離子催化作用下發(fā)生的自氧化反應（Wolff途徑）、油脂的過氧化反應（Acetol途徑）以及席夫堿的直接氧化裂解（Namiki途徑）[15-16]。此外，生物體內的多元醇途徑（polyol途徑）、糖酵解途徑及蘇氨酸的酮體代謝反應也有助于二羰基化合物的生成，進而形成內源性AGEs[17]。除二羰基化合物外，羥基醛也是AGEs形成的重要中間產物，甘油醛是體內果糖和葡萄糖代謝產生的一種二羥基醛，能與細胞內蛋白質通過非酶促反應形成AGEs，在體內甘油醛可通過多元醇和糖酵解途徑形成：1）多元醇途徑：在高血糖條件下，葡萄糖會被醛糖還原酶還原為山梨糖醇，然后經山梨糖醇脫氫酶氧化形成果糖，在果糖分解代謝后最終形成甘油醛；2）糖酵解途徑：體內葡萄糖經糖酵解反應形成甘油醛-3-磷酸，然后通過非酶促去磷酸化降解為甘油醛。此外，體內果糖代謝途徑也能生成甘油醛，尤其是在肝細胞中，果糖能被一種特定的激酶（果糖激酶）磷酸化為果糖-1-磷酸，然后經醛縮酶B裂解形成磷酸二羥基丙酮和甘油醛[18]。

羧甲基賴氨酸（N?-(carboxymethyl)-lysine，CML）是各種食品和生物體中最常見的一種AGEs，常作為AGEs的代表性物質用于探究外源性及內源性AGEs的生理毒性、形成方式和抑制機理等。CML有多種形成途徑，F(xiàn)erreira等[19]研究發(fā)現(xiàn)乙二醛和果糖基賴氨酸均是CML形成的中間產物。乙二醛作為最簡單的活性二羰基化合物，它在食品中可以通過Wolff途徑、Acetol途徑及Namiki途徑等方式生成，與賴氨酸的ε-NH2反應形成CML；在人體內，乙二醛還可以通過多元醇途徑、細胞的糖酵解和蘇氨酸降解的酮糖代謝等途徑生成，體內的磷酸二羥基丙酮和三磷酸甘油醛形成甘油醛后通過自氧化途徑也能轉化為乙二醛；果糖基賴氨酸是Amadori產物的一種，在美拉德反應初始階段形成的果糖基賴氨酸可以通過直接氧化裂解形成CML[20-23]。此外，研究證實抗壞血酸也是形成CML的重要前體物質，在適宜的條件下抗壞血酸可以氧化成L-阿蘇糖，而后與賴氨酸殘基縮合形成席夫堿，經Amadori重排生成酮胺后通過氧化裂解形成CML[24]。Fu Minxin等[16]認為在體內蛋白存在的情況下，多不飽和脂肪酸在金屬催化氧化過程中也能形成CML。CML的生成途徑十分復雜，在食品加工過程中或生物體內，CML可以通過一條或多條途徑同時形成，且不同途徑所占比例有所不同。韓立鵬[25]研究CML的形成機理發(fā)現(xiàn)，在100 ℃下的葡萄糖-賴氨酸模擬體系中，通過果糖基賴氨酸途徑生成CML占主導地位，貢獻率為84.7%；而通過乙二醛形成CML的貢獻率為15.3%，占次要地位。

1.2 AGEs的分類

原料的廣泛性和形成途徑的多樣性導致了AGEs的種類繁多，結構復雜，到目前為止已經發(fā)現(xiàn)了40多種不同的AGEs，常見的有CML、MG-H1、吡咯素、羧乙基賴氨酸（N?-(carboxyethyl)-lysine，CEL）、戊糖素、交聯(lián)素、精氨嘧啶、乙二醛衍生的氫咪唑酮-1（glyoxalderived hydroimidazolone-1，G-H1）、乙二醛-賴氨酸二聚體（glyoxal-lysine dimer，GOLD）和甲基乙二醛-賴氨酸二聚體（methylglyoxal-lysine dimer，MOLD）等。

AGEs的分類方式多種多樣：按照結合狀態(tài)可將其分為游離態(tài)AGEs和結合態(tài)AGEs，即修飾在游離氨基酸殘基上為游離態(tài)AGEs，修飾在肽或蛋白質的氨基酸殘基上為結合態(tài)AGEs，其中結合態(tài)AGEs的分子質量大、結構穩(wěn)定，在體內及多種熱加工食品中的含量通常要比游離態(tài)AGEs高，因結合狀態(tài)不同，兩者在體內的代謝途徑和對人類健康等方面的影響存在著一些差異[26-28]。根據分子質量大小可分為低分子質量AGEs（lowmolecular-weight AGEs，LMW-AGEs）和高分子質量AGEs（high-molecular-weight AGEs，HMW-AGEs）。Gerdemann等[29]將分子質量小于12 kDa的AGEs歸類為LMW-AGEs，其余則為HMW-AGEs。而目前主流觀點認為HMW-AGEs是蛋白質結合態(tài)AGEs，LMW-AGEs是游離或結合肽形式的AGEs。LMW-AGEs的產生可能是蛋白不完全降解的結果，在體內代謝過程中HMW-AGEs降解為LMW-AGEs后更容易被吸收進入體循環(huán)[30]。AGEs根據化學特性又可以分為非熒光非交聯(lián)性AGEs、非熒光交聯(lián)性AGEs及熒光交聯(lián)性AGEs，其中熒光性AGEs在總AGEs中占據很大比例，因其具有熒光特性，常使用熒光光譜法進行檢測，是估測總AGEs含量的一種方式。另外，AGEs最常見的分類方式是根據氨基酸殘基的不同進行劃分，主要包括賴氨酸衍生型AGEs和精氨酸衍生型AGEs，如AGEs的標志性產物CML、CEL和吡咯素就是由乙二醛、甲基乙二醛、3-脫氧葡萄糖醛酮和一個賴氨酸殘基反應形成的，屬于賴氨酸衍生型AGEs，也是非熒光非交聯(lián)型AGEs；精氨嘧啶和G-H1則是由二羰基化合物與一個精氨酸殘基形成的精氨酸衍生型AGEs；與兩個賴氨酸殘基衍生的AGEs有GOLD和MOLD，都是非熒光交聯(lián)性AGEs，與兩個精氨酸殘基衍生的AGEs目前還鮮有報道。此外，戊糖素由戊糖與一個賴氨酸和一個精氨酸衍生所形成，具有熒光交聯(lián)性，廣泛分布于衰老、糖尿病、冠心病患者的各種組織中，是目前細胞外基質中最重要的一種AGEs[31-32]。

AGEs的結構性質決定其分類方式，但并不是所有AGEs的結構性質都已經被確定，目前研究相對較多的AGEs主要有CML、CEL、吡咯素和戊糖素等，其他的AGEs仍處于探索階段，還需要進一步的研究。

幾種常見AGEs的結構如圖2所示。

圖2 幾種常見AGEs的結構Fig.2 Structures of common AGEs

2 AGEs的體內代謝途徑

外源性AGEs是體內AGEs的主要來源，隨著食物進入機體后外源性AGEs可以通過胃腸道消化、上皮細胞吸收、血液循環(huán)等參與機體代謝，并在器官組織內積累，從而誘發(fā)各種疾病。

AGEs的分子質量和結構不同，其在體內的代謝方式也有所不同。人體攝入外源性AGEs后，先要經過胃腸道消化，其中游離態(tài)AGEs在食品中含量較少，分子質量低，進入人體后容易被直接吸收，而結合態(tài)AGEs的分子質量較大，需通過胃蛋白酶和胰蛋白酶等消化道酶水解成小分子質量AGEs才能被人體吸收[33]。大量研究發(fā)現(xiàn)AGEs在胃腸道中的消化規(guī)律受其結構等多種因素的影響，如具有賴氨酸殘基、精氨酸殘基共價修飾的非交聯(lián)型AGEs可以直接阻斷胰蛋白酶的作用位點（賴氨酸的ε-氨基和精氨酸的胍基），導致胰蛋白酶受到空間位阻的影響，AGEs的消化率下降[34]；一些交聯(lián)型AGEs也可以通過蛋白質的交聯(lián)結構產生空間位阻來降低AGEs的消化率[35]。除了消化水解形成外，最近有研究發(fā)現(xiàn)AGEs也可能在胃腸道中形成[36-37]。

外源性AGEs經過胃腸道消化后可以通過腸上皮細胞吸收進入體循環(huán)，其在腸道內吸收速率受腸道運輸能力和分子質量等因素的影響。游離態(tài)AGEs的分子質量小、結構簡單，可以通過簡單擴散被上皮細胞吸收，但由于簡單擴散速率慢，其吸收率較低[33]。結合態(tài)AGEs在胃腸消化后可以生成結合肽形式的AGEs，通過肽轉運體如肽轉運體1（peptide transporter 1，PEPT-1）或者胞吞胞吐、被動擴散等方式被上皮細胞吸收進入體循環(huán)，也有些結合態(tài)AGEs由于胃腸道酶降解不足而難以被人體消化吸收[38-40]。Ye Mengyu等[41]研究肉制品中的肌原纖維蛋白結合態(tài)CML在模擬胃腸道消化后Caco-2細胞模型中的吸收機制，發(fā)現(xiàn)肌原纖維蛋白結合態(tài)CML水解液中分子質量小于1 kDa的CML吸收率達到（74.08±8.93）%，容易通過細胞旁途徑被吸收；分子質量為1～3 kDa的CML吸收率為（40.04±4.22）%，可以通過細胞旁途徑和胞吞途徑轉運吸收；分子質量為3～5 kDa的CML主要通過PEPT-1載體跨Caco-2細胞單層轉運被吸收；而分子質量大于5 kDa的CML吸收率僅有（3.24±1.71）%，幾乎不能被細胞吸收。

有研究表明，當口服AGEs時，僅有10%的AGEs能被腸道吸收進入體循環(huán)中，且其中1/3會通過尿液排出體外[42]。AGEs被人體吸收后，其中一部分會進入器官中累積（如心臟、腎臟等），并與組織蛋白共價結合，從而激活細胞膜上的AGEs受體或促進蛋白質聚集導致各種疾病發(fā)生[43-44]；另一部分則會通尿液或糞便排出體外[45]。Tessier等[46]在使用13C標記的蛋白質結合態(tài)CML來飼喂小鼠后，發(fā)現(xiàn)除脂肪外CML在小鼠腎臟、心臟和大腦等各個器官中均有積累，且在腎臟、腸道和肺的沉積速率（81～320 μg/gmd）要明顯比在心臟、肌肉和肝臟中高（＜5 μg/g）。van Dongen等[47]在給小鼠飼喂烘烤食品10 周后也發(fā)現(xiàn)，AGEs在血漿、肝臟和腎臟中濃度大幅度提升。AGEs的尿液糞便排泄量與膳食攝入量密切相關[48]，Alamir等[49]用擠壓蛋白飲食喂養(yǎng)正常雄性大鼠兩周后，發(fā)現(xiàn)CML的攝入量越多，在尿液和糞便中的排泄量越大，通過口服攝入的CML中有23%和37%會分別通過尿液和糞便排出體外。

在胃腸道中未被消化和吸收的AGEs會進入結腸中，成為腸道菌群的潛在營養(yǎng)物質，經腸道菌群代謝后再排出體外[50]。腸道菌群具有與人類不同的酶促能力，可以通過不同的方式降解AGEs。研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群對AGEs的降解首先要消耗糖，然后通過氨基酸脫羧形成生物胺，這些胺會被微生物進一步降解或釋放到人體下腸道[51]。菌群微生物主要降解分子質量低的AGEs，而幾乎不能降解高分子質量AGEs[52]。在降解過程中AGEs也可以反過來影響菌群微生物，Qu Wanting等[53-54]給大鼠飼喂富含AGEs的熱加工食品后發(fā)現(xiàn)，攝入AGEs會改變大鼠腸道微生物群的組成，導致幽門螺桿菌水平升高，并促進蛋白質發(fā)酵產物的形成，從而對小鼠產生不良的影響。van Dongen等[47]認為高水平AGEs的飲食不僅會促進小鼠血漿、腎臟和肝臟等器官內AGEs的積累，還會導致炎癥的加劇和腸道菌群的改變。此外，Yacoub等[55]通過一組隨機開放標簽對照實驗也發(fā)現(xiàn)飲食AGEs的限制可以導致腹膜透析患者的腸道微生物群發(fā)生變化。Aljahdali等[56]在給小鼠持續(xù)3 周口服CML后發(fā)現(xiàn)，CML不僅不會引起腸道炎癥，還可以改善實驗性結腸炎小鼠的腸道菌群失調。腸道菌群對AGEs的作用關系十分復雜，其降解機理及菌群結構變化對機體健康的影響還需要更多的實驗研究來證明。

3 AGEs的致病機理

隨著臨床研究的不斷深入，越來越多的證據表明人體內AGEs過量積累與慢性疾病的發(fā)生密切相關。人體內的AGEs是外源性AGEs和內源性AGEs的總和。當體內AGEs含量過高，不能通過代謝等途徑排出機體時，便會在組織器官吸附積聚，誘發(fā)或加劇機體病變。

目前，研究發(fā)現(xiàn)AGEs在體內的作用機制主要有兩種：一是通過誘導體內蛋白質結構改變，促使蛋白質分子間發(fā)生交聯(lián)、聚集，從而阻礙蛋白質的生理功能和正常機體代謝；二是與細胞表面多種受體結合產生大量活性氧，從而激活炎癥細胞，造成組織損傷和病變形成[57]。AGEs受體主要包括AGEs受體復合物（AGE-R1、AGE-R2和AGE-R3等）和清道夫受體（SR-A、LOX-1、FEEL-2和CD36等）兩種，其中研究最多的是晚期糖基化終未產物受體（receptor for AGEs，RAGE）。

RAGE是一種多配體受體，屬于免疫球蛋白超家族，在慢性炎癥反應和免疫功能障礙中起著重要的作用。AGEs與RAGE結合后會通過激活下游信號通路來引發(fā)各種疾病的發(fā)生：1）通過觸發(fā)Ras介導的細胞外信號調節(jié)激酶（Ras-mediated extracellular signal-regulated kinase，Ras-ERK1/2）和蛋白激酶C/絲裂原活化蛋白激酶（protein kinase C/mitogen-activated protein kinases，PKC/MAPKs）等信號通路激活核轉錄因子（nuclear transcription factor-κB，NF-κB），或直接通過Janus激酶/信號轉導與轉錄激活子（Janus kinases/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT）通路來誘導單核細胞趨化蛋白-1（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1）、白細胞介素-6（interleukin 6，IL-6）、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor α，TNF-α）、細胞內黏附分子-1（intracellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1）和血管細胞黏附分子-1（vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1）等基因表達，從而導致炎癥、細胞增殖或細胞凋亡[58]；2）通過激活NADPH氧化酶和線粒體途徑增加活性氧的水平，造成機體發(fā)生氧化應激[59]。過量的活性氧可以促進AGEs形成并激活NF-κB來增強炎癥反應，在糖氧化應激期間，NF-κB也可以促進活性氧的產生，并形成循環(huán)炎癥反應；3）通過激活細胞內磷脂酰肌醇3激酶-絲氨酸激酶（phosphoinositide-3-kinase-serine threonine kinase，PI3K-AKT）通路，抑制胰島素誘導的葡萄糖轉運蛋白-4（glucose transporter-4，GLUT-4）易位，從而導致胰島素抵抗和葡萄糖穩(wěn)態(tài)受損[60-61]；4）通過誘發(fā)內質網應激，形成炎癥或細胞凋亡。AGEs在內質網中積累可以干擾正常的蛋白質折疊，并交聯(lián)線粒體呼吸鏈中的蛋白質來抑制ATP合成，加劇活性氧的產生，然后通過信號級聯(lián)誘導細胞凋亡或激活NF-κB形成炎癥[62]。AGEs可能通過上述途徑來引發(fā)細胞功能受損、細胞死亡，最終導致各種慢性疾病的發(fā)生（圖3）。

圖3 AGEs的簡化致病機理Fig.3 Simplified pathogenesis of AGEs

隨著患者數(shù)量的增加和致死率的逐漸升高，糖尿病已經嚴重威脅到了人類健康[63]。Hofmann等[64]通過給2型糖尿病小鼠喂食高水平和低水平的AGEs飲食發(fā)現(xiàn)，20 周后食用高水平AGEs飲食的小鼠體內胰島素濃度升高，體質量明顯增加，對葡萄糖和胰島素的耐受性變差，這表明外源性AGEs的攝入可能會導致糖尿病加重。胰島素抵抗和高血糖是糖尿病形成和加重的主要原因，糖尿病患者體內血糖水平較高，而高血糖可以加劇體內的糖基化過程，導致蛋白質代謝緩慢，并促進內源性AGEs的形成和積累，從而使糖尿病加重、血糖濃度升高，形成一種惡性循環(huán)[65]。除了糖尿病外，AGEs也能影響其并發(fā)癥的產生。AGEs在體內積累可以誘導視網膜細胞中血管內皮生長因子的表達，從而破壞血-視網膜屏障和微血管的高通透性，導致人體視力下降甚至失明，發(fā)生糖尿病視網膜病變[66]；AGEs的過量積累還能導致平滑肌細胞增殖、內膜增厚、血管硬化，并上調內皮細胞上VCAM-1的表達，誘導動脈粥樣硬化[67-68]。此外，AGEs與腎臟細胞上的受體結合會引發(fā)氧化應激產生大量活性氧，并激活NF-κB通路和內質網應激，促進趨化因子、促炎因子和黏附分子的表達，從而加劇炎癥、足細胞損傷和腎臟損傷，引起糖尿病腎病的形成[69-70]。

除了這些疾病外，AGEs還能導致癌癥、阿爾茨海默病和神經性病變等疾病的發(fā)生[71]。就目前的研究進展而言，關于AGEs的致病機制還缺乏臨床研究，其對慢性疾病的影響還有待進一步探討。

4 AGEs的抑制方式和機理

AGEs的抑制方式可以分為外源性AGEs的抑制和內源性AGEs的抑制。

4.1 外源性AGEs的抑制

外源性AGEs的抑制主要是抑制食品加工和貯藏過程中AGEs的形成，可以通過改善食品加工與貯藏條件、添加外源抑制劑等方法實現(xiàn)（圖4）。

圖4 外源性AGEs的抑制途徑Fig.4 Inhibitory pathway of exogenous AGEs

4.1.1 控制食品加工和貯藏條件

在食品加工與貯藏過程中，AGEs的形成受多種因素的影響，包括食品組分、加熱方式、加工溫度、反應時間、貯藏溫度、貯藏時間、水分含量及食品添加劑等[72]。

食品組分是AGEs形成的基礎，一般肉制品中的AGEs含量要明顯高于蔬菜和水果，這是因為肉制品中蛋白質和脂肪的含量豐富，而蔬菜水果中碳水化合物含量較多，蛋白含量少[73]。Goldberg等[74]在研究不同食品中AGEs的含量時發(fā)現(xiàn)，脂肪和蛋白質含量高的食物AGEs的含量都比較高，而像淀粉、水果和牛奶等碳水化合物含量高的食物AGEs的含量普遍較低，這可能是因為蛋白質和脂質容易氧化，這會促進活性二羰基化合物和自由基的產生從而促進AGEs的形成。因此應盡量減少高脂肪、高蛋白產品的攝入，多食用豆類、水果、蔬菜等食品，通過合理調整食品配方、清淡飲食來減少AGEs的攝入及抑制AGEs的形成。

加熱方式、加工溫度和反應時間是影響食品中AGEs生成的重要因素。Sun Xiaohua等[75]研究了碎牛肉在不同熱加工條件下（65～100 ℃，0～60 min）對AGEs形成的影響，發(fā)現(xiàn)牛肉中CML和CEL的含量會隨著加熱溫度的升高和加熱時間的延長而逐漸增加。Chen Gengjun等[76]通過烘烤（177 ℃）、油炸（204 ℃）和燒烤（232 ℃）3 種方式來處理雞肉、豬肉、牛肉和魚肉，發(fā)現(xiàn)燒烤和油炸要比烘烤產生的CML含量高，其中燒烤的牛肉中CML含量最高，達到了21.8 μg/g。一般來說，反應溫度每提高10 ℃，美拉德反應的褐變速率可以加快3～5 倍。因此，可以通過控制加熱條件來抑制AGEs的生成，盡量選擇低溫、短時間的加工方式代替高溫、長時間的加工方式，或者使用一些非熱加工技術，如歐姆加熱、高壓加工等。

食品在貯藏過程中也會產生AGEs，貯藏時間、溫度和水分含量等因素都會影響其形成速率。Aalaei等[77]在相同的儲存溫度下，比較食品中水分含量對AGEs形成的影響，發(fā)現(xiàn)在貯存200 d后水分質量分數(shù)為33%的奶粉要比水分質量分數(shù)為52%的奶粉中產生的CML含量高9.8～10.0 倍。Yu Ligang等[78]研究了（25 ℃）自然脫水香腸和（55 ℃）高溫加工香腸在貯藏過程中CML和CEL含量的變化，發(fā)現(xiàn)隨著貯藏時間的延長，香腸中CML和CEL的含量不斷增加，其中高溫加工香腸中的含量要比自然脫水香腸高，這可能是因為香腸在貯藏過程中脂肪發(fā)生氧化從而促進了AGEs的形成。這也表明隨著貯藏時間的延長，食品中的營養(yǎng)成分含量下降，AGEs的含量升高，高溫熱加工不僅可以誘導食品在加工過程中產生AGEs，還會在儲存過程中持續(xù)影響。因此，要盡量食用新鮮的、加工溫度低、貯藏時間短的食品，控制好貯藏條件，減少AGEs的形成及攝入。

食品加工過程中常常會加一些調味料如鹽、醋和檸檬汁等來改善食品的風味及顏色，這些調料品也可能會影響AGEs的形成。Li Yong等[79]在牛肉餅中加入NaCl、三聚磷酸鹽和焦磷酸鹽3 種鹽來研究鹽類對CML和CEL形成的影響，發(fā)現(xiàn)鹽含量的增加會導致蛋白質羰基化加劇，席夫堿含量減少，在烤肉餅中加鹽會促使CML和CEL的形成。與之相反的是，Uribarri等[73]將牛肉樣品分別用檸檬汁和醋腌制1 h后烤制，發(fā)現(xiàn)兩種酸性溶液均能抑制烤肉中AGEs的生成，這表明在食品加工前可以用酸性調味汁（醋、檸檬汁等）腌制原材料來抑制AGEs的形成。

在實際加工貯藏過程中，無論采用哪條途徑抑制AGEs的生成都應盡可能保持食品的營養(yǎng)價值和感官特性。

4.1.2 添加外源抑制劑

除了改善加工條件外，添加外源抑制劑也是抑制食品中AGEs形成的常用方法。目前研究較多的抑制劑主要有多酚、維生素、多糖及生物堿等一些天然化合物，氨基胍等一些合成化合物雖然也有助于抑制AGEs，但會對人體產生副作用，其臨床應用已經受到限制[80-81]。

多酚是食品中常添加的一種抗氧化劑，能通過清除自由基、螯合金屬離子和捕獲二羰基化合物等方式來抑制AGEs的形成，在預防心血管和糖尿病等疾病中有著重要的作用[82-83]。Lin Jing等[84]將槲皮素摻入面包中以開發(fā)抗糖化功能食品，結果發(fā)現(xiàn)添加0.2%槲皮素能夠抑制蛋白質糖化過程中46%～52%的AGEs。Wu Qian等[85]將兒茶素和鐵的復合物加入到醋中研究其在貯藏過程中對AGEs的作用，發(fā)現(xiàn)兒茶素可以清除醋中的自由基并減少CML和CEL的形成。Liu Guimei等[86]通過賴氨酸-葡萄糖模擬體系研究槲皮素對蛋白糖基化的抑制作用，發(fā)現(xiàn)槲皮素能清除體系中產生的自由基并捕獲甲基乙二醛和乙二醛形成加合物。

除了多酚外，一些維生素和多糖等生物活性成分對AGEs也具有抑制作用。VC又稱為抗壞血酸，常與亞硝酸鹽一起應用到蒸煮火腿等肉品的加工中來抑制亞硝胺的產生，研究發(fā)現(xiàn)VC能與葡萄糖競爭性結合蛋白質從而減少AGEs的生成[87]。吡哆胺作為VB6的一種天然形式，也能在美拉德反應中清除二羰基化合物，并結合金屬離子來抑制Amadori產物轉化為AGEs[88]。殼聚糖是一種天然堿性多糖，Wang Shenwan等[89]研究發(fā)現(xiàn)在海綿蛋糕中添加0.5%的殼聚糖可以分別減少30.31%熒光性AGEs、51.68%游離態(tài)CML和42.43%游離態(tài)CEL的形成，并在不改變顏色的情況下提高蛋糕的硬度和水分含量，通過模擬體系實驗他們認為殼聚糖對AGEs可能存在3 種抑制機制：1）抑制蛋白質氧化；2）與賴氨酸和精氨酸競爭還原糖從而降低底物的可用性；3）捕獲甲基乙二醛和乙二醛，延緩二羰基化合物與蛋白質結合。

4.2 內源性AGEs的抑制

內源性AGEs的抑制主要是抑制內源性AGEs的形成及致病途徑。內源性AGEs的形成受多種因素的影響，如外源性AGEs的攝入、體內血糖濃度和機體代謝能力等，要抑制其形成首先要控制外源性AGEs的攝入量[90]，其次要加強鍛煉。Goon等[91]通過對比發(fā)現(xiàn)，缺乏鍛煉的人體內AGEs含量要高于經常鍛煉的人，運動能抑制人體內AGEs的形成和積累。Rodrigues等[92]研究了在聯(lián)合抗逆轉錄病毒療法下體育鍛煉對獲得性免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）感染者血清中AGEs水平的影響，發(fā)現(xiàn)非運動性HIV患者血清中的熒光性AGEs水平要顯著高于健康個體和運動性HIV患者，為期3 個月的中等強度多模式運動能夠讓非運動性HIV患者體內AGEs含量恢復至健康個體或運動性HIV患者的水平。Malin等[93]研究運動訓練并限制熱量的攝入對慢性腎臟病人體內RAGE的影響，發(fā)現(xiàn)患者體內葡萄糖含量降低，RAGE的濃度下降，對胰島素敏感性增加，這表明運動訓練并限制熱量的攝入可能有助于抑制體內RAGE的形成，從而延緩慢性腎病的發(fā)展。

天然化合物也能抑制內源性AGEs的形成及致病途徑。小檗堿是一種從黃連中分離的生物堿，具有預防糖尿病及相關并發(fā)癥的作用，Zych等[94]用50 mg/kgmb小檗堿來飼喂鏈脲佐菌素（streptozocin，STZ）誘導的糖尿病大鼠28 d，發(fā)現(xiàn)小檗堿可以顯著降低小鼠體內醛糖還原酶的含量，抑制體內由多元醇途徑導致的AGEs的形成。Al-Hussaini等[95]給1型糖尿病雄性大鼠連續(xù)45 d灌胃5 mg/kgmb白藜蘆醇后發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇可以抑制AGEs在腎臟中的積累，并減輕糖尿病引起的糖基化、氧化損傷和細胞凋亡。此外，白藜蘆醇在模擬體系中還能抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的活性，從而減少底物葡萄糖的形成[96]。Liu Jianli等[97]發(fā)現(xiàn)阿魏酸也可以有效抑制AGEs的形成，并顯著減少AGEs誘導的人臍靜脈內皮細胞中活性氧的含量，通過抑制NF-κB和p38絲裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinases，p38MAPK）信號通路的激活來減輕炎癥反應。Rajan等[98]研究發(fā)現(xiàn)用熱加工飲食（富含食源性AGEs）飼喂6 個月的小鼠心臟和腎臟的質量比顯著增加，促炎標志物基因（TNF-α、IL-6、MCP-1和NF-κB等）及RAGE的表達量顯著上調，而在飲食中添加姜黃素的小鼠其心臟和腎臟組織的質量比和促炎基因的表達量顯著降低，RAGE的水平恢復正常，表明天然抗氧化物姜黃素能夠中和外源性AGEs誘導的不良炎癥作用。綠原酸是自然界中含量豐富的一種多酚，具有免疫保護、抗氧化和抗炎等功效，Bao Liping等[99]用細胞實驗來探索綠原酸對腎病的潛在機制，發(fā)現(xiàn)綠原酸可以通過調節(jié)核轉錄因子紅系2相關因子2（nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2）通路來減輕氧化應激，還能通過抑制NF-κB通路來緩解糖尿病腎炎。Mei Xiyu等[100]也發(fā)現(xiàn)綠原酸可以抑制STZ誘導的高血糖小鼠血清中血管內皮生長因子水平的升高，并通過阻礙其表達和視網膜新生血管的生成來減輕糖尿病視網膜病變。在體外實驗中綠原酸還能抑制AGEs和膠原蛋白的交聯(lián)作用，且作用效果比氨基胍更好[101]。

綜上所述，天然化合物對內源性及外源性AGEs的抑制機制可以歸結為以下8 個方面（圖5）：1）競爭性結合底物蛋白質，與葡萄糖競爭性結合游離氨基上的位點，防止糖分子附著到蛋白質上；2）清除自由基，抑制葡萄糖和脂質的氧化反應，減少活性羰基化合物的生成；3）捕獲活性二羰基化合物并形成加和物，降低中間產物含量；4）螯合金屬離子，防止還原糖、脂類和Amadori產物的自動氧化；5）阻礙AGEs與蛋白質交聯(lián)，防止蛋白質結構和功能被破壞造成機體損傷；6）抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶活性，增加胰島素水平，降低血糖濃度；7）抑制醛糖還原酶活性，防止葡萄糖通過多元醇途徑形成AGEs；8）阻斷AGEs與RAGE結合，抑制RAGE的表達。

圖5 天然化合物抑制AGEs的可能機理Fig.5 Possible mechanism of inhibition of AGEs by natural compounds

5 結 語

隨著AGEs在相關疾病中的研究不斷深入，如何控制AGEs的形成已經成為近年來研究的熱點問題。本文主要總結了AGEs的形成途徑、體內代謝、致病機理及抑制方法。AGEs的形成方式多樣、種類繁多，在體內過量積累容易導致氧化應激、炎癥、糖尿病及其相關病癥的產生，研究發(fā)現(xiàn)一些天然化合物如多酚、多糖和維生素等物質的作用效果要比合成化合物更顯著，且其副作用更小，不僅能作用于食品加工過程，還能抑制體內AGEs的生成及其致病途徑，是控制AGEs的有效方法。雖然目前對AGEs的研究投入逐漸增加，但仍然存在一些問題有待解決：1）AGEs的形成方式多樣、結構復雜，還存在很多化合物尚未被發(fā)現(xiàn)；2）AGEs對細胞內信號傳導通路的影響還不明確；3）AGEs在體內的消化吸收特性及其對腸道菌群的作用尚不清楚；4）天然化合物對AGEs形成的作用機制及其對人體疾病影響的臨床研究還比較少。