白求恩醫(yī)學(xué)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院(長春130021)候芳玉郭焱綜述
白求恩醫(yī)科大學(xué)應(yīng)用基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所(130021)李才審校
慢性高血糖是誘發(fā)糖尿病慢性并發(fā)癥的始動因素。近年大量研究證明,在高血糖狀態(tài)下蛋白質(zhì)發(fā)生的非酶糖基化在糖尿病慢性并發(fā)癥的發(fā)病中起重要作用[1]。血清和組織中晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)水平與糖尿病慢性并發(fā)癥的程度明顯相關(guān),阻止糖基化反應(yīng)可減少AGEs形成,減少或減輕并發(fā)癥。血清或組織AGEs濃度已作為監(jiān)視糖尿病,尤其是伴有腎臟損害及血管并發(fā)癥病人治療效果的一項新指標(biāo)[2]。因此,準(zhǔn)確測定血清和組織中AGEs濃度,判斷病人體內(nèi)AGEs蓄積程度具有重要臨床意義。
1 非酶糖基化反應(yīng)
蛋白質(zhì)非酶糖基化是指在無酶催化條件下,葡萄糖分子游離醛或酮基與蛋白質(zhì)氨基通過親核加成反應(yīng)形成糖基化蛋白的過程。早期形成可逆的Schiff堿,后者經(jīng)結(jié)構(gòu)重排形成較穩(wěn)定的酮胺化合物(Amadori產(chǎn)物),再經(jīng)過脫水、氧化和縮合等反應(yīng),zui后形成穩(wěn)定的、不可逆的AGEs。這一反應(yīng)zui早由法國生物化學(xué)家Maillard描述,故又稱為Maillard反應(yīng)。除葡萄糖外,其它還原糖類如果糖、葡萄糖-6-磷酸和核糖等也可使蛋白質(zhì)糖基化。而且由于開鏈結(jié)構(gòu)的關(guān)系,它們使蛋白質(zhì)糖基化的速度明顯比葡萄糖快。一般認(rèn)為,AGEs常發(fā)生在長壽蛋白上,如膠原蛋白和晶體蛋白等。近年證明,AGEs也可在一些短壽蛋白、核酸、脂質(zhì)成分和脂蛋白上形成[3]。
2 AGEs的化學(xué)結(jié)構(gòu)和共同特點
aGEs呈異質(zhì)性,分離時不穩(wěn)定,使AGEs化學(xué)結(jié)構(gòu)研究遇到不少困難,迄今AGEs的實際化學(xué)結(jié)構(gòu)尚不清楚。體內(nèi)已被鑒別出來的糖基化產(chǎn)物主要有:2(2-furoyl)-4(5)-(2-furanyl)-1H-imidazole(FFI)alky-formyl-diglycosylpyrrole(AFGP)pyrraline、羧甲基賴氨酸(Carboxy-methyl-lysine, cML)和戊糖苷(pentosidine)。但目前尚無充分證據(jù)證明它們就是體內(nèi)AGEs存在的真實形式。CML系果糖賴氨酸氧化裂解的產(chǎn)物。戊糖苷是一個賴氨酸和一個精氨酸殘基與一個咪唑-(4,5b)-吡啶翁環(huán)的結(jié)合物。有研究證明,CML是抗AGEs抗體識別的主要結(jié)構(gòu)。
雖然AGEs的實際化學(xué)結(jié)構(gòu)尚不清楚,且呈異質(zhì)性,但它們具有至少一個共同的結(jié)構(gòu)成分和共同的抗原決定簇。AGEs的共同特點是,不可逆性,呈棕褐色,具有特征性熒光光譜和同蛋白質(zhì)等大分子形成交聯(lián)的能力(交聯(lián)性)。
3 AGEs的檢測方法
由于AGEs化學(xué)結(jié)構(gòu)不明和呈多樣性,而且無商品試劑盒可供臨床使用,因此血清和組織AGEs水平的檢測尚有一定困難。檢測AGEs的主要方法有:(1)放射免疫分析法。它檢測AGEs的靈敏度高,但對抗AGEs抗體純度的要求很嚴(yán)格;(2)放射受體分析法。本方法的特異性、性和重復(fù)性均很好,但檢測時須用較大量放射性同位素,易造成環(huán)境污染,故在普通實驗室難以應(yīng)用;(3)熒光光譜法。AGEs在Ex370/Em440nm有特征性吸收光譜,故熒光光譜分析是測定AGEs較常用的方法,通過熒光測定可大致估計體內(nèi)AGEs的實際水平,可能與AGEs的變化趨勢,但有時會低估AGEs的的實際水平,可能與AGEs的有些結(jié)構(gòu)不具有熒光性質(zhì)有關(guān)。由于體內(nèi)尚存在其他熒光物質(zhì),可能影響AGEs的熒光測定,故熒光光譜法測定AGEs尚缺乏特異性。戊糖苷在Ex338/Em385nm波長下有特征性光譜,可用以測定戊糖苷水平;(4)酶免疫法。本法是近年來發(fā)展起來的AGEs檢測技術(shù),具有特異性高、性好、簡便、快速和可在普通實驗室應(yīng)用等優(yōu)點,但抗體制備和分析方法的標(biāo)準(zhǔn)化等問題尚有待提高?!?/span>
AGEs具有廣泛的致病作用。AGEs形成后引起蛋白質(zhì)分子間廣泛交聯(lián),致使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、機械強度、溶解性和配位結(jié)合等性質(zhì)均發(fā)生改變。體內(nèi)多種蛋白質(zhì)糖基化可從多個方面影響機體,如引起血管通透性增大、血管基底膜增厚和細(xì)胞外基質(zhì)積聚等。AGEs與其細(xì)胞表面受體(RAGE)結(jié)合,通過趨化和活化單核巨噬細(xì)胞,激活轉(zhuǎn)錄因子NF-KB,促進細(xì)胞因子和組織因子的釋放,滅活一氧化氮和產(chǎn)生氧自由基等途徑,參與糖尿病慢性并發(fā)癥的發(fā)生和發(fā)展[3,8,9]。由于AGEs的不可逆性,即使高血糖被糾正后,AGEs水平也不能回復(fù)到正常,而繼續(xù)在組織中累積。從組織AGEs自然解釋出的反應(yīng)中間物,如不能經(jīng)腎臟消除,可再次結(jié)合到其他結(jié)構(gòu)上,發(fā)生AGEs的“第二次”或“第三次”生成[3]。
糖基化反應(yīng)在正常機體即緩慢進行,AGEs水平隨年齡增長而緩慢增加。但在老化過程,特別是在糖尿病持續(xù)高血糖情況下,這一反應(yīng)的速度顯著加快,AGEs形成量明顯增多?,F(xiàn)已證實,AGEs在動脈粥樣硬化、糖尿病腎病、糖尿病視網(wǎng)膜病變、早老性癡呆(Alzheimer氏?。┖屠匣圆∽兊陌l(fā)生中起重要作用[10]。體內(nèi)AGEs慢性蓄積與動脈粥樣硬化之間有明顯因果關(guān)系,AGEs能啟動和/或加重動脈粥樣硬化,而不取決于糖尿病或血脂異常[11]。血清AGEs水平與糖尿病腎病早期腎小球形態(tài)改變即明顯相關(guān),并且血清AGEs濃度可預(yù)示本早期腎臟病變[12]。給予AGEs的體內(nèi)研究證明,AGEs能直接損害腎臟功能和結(jié)構(gòu),引起類似人類糖尿病腎病的腎臟改變[13,14]。皮膚AGEs水平與臨床前期的糖尿病腎病及早期視網(wǎng)膜病變程度密切相關(guān)[15]。近年研究還證明,在終末期腎臟疾病的糖尿病患者和非糖尿病患者,其血清和組織AGEs水平均明顯升高[3],可能由于AGEs經(jīng)由腎臟清除減少,致使體內(nèi)AGEs蓄積。zui近有人[16]報道,類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者的血清戊糖苷水平明顯增高??梢?/span>AGEs在體內(nèi)蓄積并不僅僅見于糖尿病高血糖狀態(tài)。
AGEs在糖尿病慢性并發(fā)癥和某些疾病發(fā)生中的作用已引起人們重視。作為一項新的臨床指標(biāo),AGEs檢測對闡明這些疾病的發(fā)病機制和判定治療效果有一定價值。
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