Маркеры, характеризующие гликемический статус и развитие нейрональных нарушений у пациентов с сахарным диабетом 1-го типа (1091720), страница 6
Текст из файла (страница 6)
За это время он подвергается воздействиюактивных форм кислорода и азота, вступает в реакцию окислительного гликирования сглюкозой и взаимодействует с продуктами перекисного окисления липидов [87, 88]. В итоге, этивоздействия сказываются на его физиологических функциях.Альбумин играет важную роль в антиоксидантной защите организма, т.к. содержит 35остатков цистеина, тридцать четыре из которых образуют внутримолекулярные дисульфидныесвязи, а цистеин в положении 34 (Cys34) остаётся свободным и может взаимодействовать сактивными формами кислорода [84].
В плазме здоровых взрослых 70-80% альбумина содержитсвободнуюсульфгидрильнуюгруппуиназываетсямеркаптоальбумином(humanmercaptalbumin, HMA), 25% остатков цитеина Cys34 формируют дисульфиды с другимицистеинами, глутатионом или гомоцистеином, образуя немеркаптоальбумин 1 (humannonmercaptalbumin1, HNA1). При окислении небольшого процента остатка Cys34 досульфиновой или сульфоновой кислотных форм образуется немеркаптоальбумин 2 (humannonmercaptalbumin2,HNA2)[89].Химическиеформулыостатковцистеинадлявосстановленных и окисленных форм альбумина изображены на рис. 8.Рисунок 8.
Производные Cys34. Основные сульфокомпоненты в составе ЧСА и в плазме: (а)восстановленные формы; (b) дисульфиды; (с) смесь дисульфидов; (d) окисленные формы альбумина(сульфеновая кислота, сульфиновая кислота, сульфоновая кислота, SNO-alb). Alb – альбумин, G-глутатион,Hcys — гомоцистеин [86].Спомощьювысокоэффективнойжидкостнойхроматографии(ВЭЖХ)сфлуоресцентной детекцией в градиенте этанола японские исследователи разделили альбумин изплазмы крови здорового донора на фракции HMA, HNA-1 и HNA-2 (рис. 9) [89].24Рисунок 9. ВЭЖХ-профиль сыворотки здорового донора.
Пики 1, 2, 3 соответствуют HMA, HNA-1 и HNA-2[89].ДругойвозможныйспособокислительноймодификацииCys34—этонитрозилирование нитритом азота NO. Наномолярные количества нитрозоальбумина былиобнаружены in vivo [90-93].Оксидативный стресс присутствует в патогенезе многих заболеваний, в том числедиабета. Модификация альбумина может снижать или повышать аффинность связываниялиганда несколькими путями, в том числе путем изменения конформации связывающих сайтов,что в свою очередьвлечет за собой изменение функциональной активности белка. Дляколичественной оценки степени окисления альбумина используют такие показатели, какколичество сульфгидрильных и карбонильных групп, а для определения остатков глюкозы вмолекуле альбумина - содержание кетоамина.Было показано in vitro, что инкубирование альбумина с пероксидными радикаламиприводит к увеличению содержания дисульфидов в альбумине [94].
Доля фракции HNAувеличивается при некоторых патологиях, например, почечной дисфункции [95], заболеванияхпечени [96], ишемической болезни сердца [97], диабете [98], старении [99], физическихнагрузках [100]. Также доля фракции HNA и содержание карбонилов в белках плазмыувеличивается с возрастом [99, 101]. Окислительная модификация влияет на фармакокинетикусамого альбумина — окисленные формы быстрее удаляются из кровообращения [86].Вследствие окисления сульфогрупп изменяются антиокидантные свойства альбумина [102].Важным параметром окислительной модификации альбумина и широко используемыммаркером окислительного стресса является содержание карбонильных групп [101], которыеобразуются в реакции с активными формами кислорода или с интермедиатами - продуктами25перекисного окисления липидов.
Анализ окислительно-восстановительного статуса белковплазмы при большом числе хронических заболеваний (печеночная недостаточность, диабет,болезнь Альцгеймера, хроническая почечная недостаточность или ревматоидный артрит)показал, что происходит увеличение числа белковых карбонильных групп в крови [86]. Накоммерческом препарате бычьего альбумина было подробно исследовано окисление белкаперекисью водорода в присутствии металлов, и показано, что происходит окисление такихбоковых групп аминокислот, как аргинин, цистеин, гистидин, лизин, пролин и триптофан [103].Следует отметить, что при этом могут образовываться продукты, отличные от тех, которыеполучаются в результате окисления активными формами кислорода в отсутствие ионовметаллов.
Например, при окислении цистеина образуется оксоаланин, в то время как приокислении кислородом воздуха - окисленный цистеин или производные сульфокислот.3.2. Гликирование альбуминаОкислительное гликирование белков представляет собой неферментативную реакциюмежду карбонильной группой глюкозы и свободной ζ-аминогруппой лизина или аргинина(рис.10). Эту реакцию ещё называют реакцией Майара в честь её исследователя - французскогохимика и врача Луи Камилла Майара, изучавшего взаимодействие аминокислот и сахаров принагревании.
Благодаря этой реакции получается румяная корочка при выпечке хлеба или жаркемяса.Принеферментативномгликировании,котороепринципиальноотличаетсяотферментативного получения гликопротеинов, образуется связь -CO-CH2-NH-, называемаякетоамином или фруктозоамином, или фруктозил-лизином. При нормальном уровне глюкозы(~5 мМ) происходит гликирование всех белков плазмы, и с увеличением содержания глюкозы вкрови количество кетоамина увеличивается.В сыворотке крови можно измерить общий кетоамин, а так же кетоамин, содержащийсяв альбумине. Значение кетоамина используется как маркер гликемического контроля.26Рисунок 10.
Окислительное гликирование белков глюкозой в открытой форме.Гликирование белков встречается при нормальном содержании глюкозы в крови(натощак менее 6 мМ). Гликированный гемоглобин в норме составляет 6%, а содержаниегликированного альбумина по различным литературным данным у здоровых варьирует от 1%[84] до 10 % [104] или 12-16% [105]. При диабете это количество увеличивается в 2-3 раза, т.е.процент гликированного ЧСА составляет 20-30% [102, 106, 107].3.2.1. Ранние продукты гликированияНа первом этапе неферментативного гликирования белков происходит обратимоеприсоединение карбонильной группы глюкозы к свободной ζ-аминогруппе белка [87] собразованием основания Шиффа:R-CH(OH)CHO + R’NH2R-CH(OH)CH=NR’ + H2OОбразуются т.н.
продукты раннего гликирования (EGP, РПГ) [108]. В основном вреакции принимает участие лизин, в меньшей степени – аргинин. В альбумине имеется 59остатков лизина и 29 остатков аргинина [84], но в реакцию вступают немногие из них [109].Второй этап реакции — медленный и, в отличие от первого этапа, необратимый –27перегруппировка Амадори, приводящая к образованию продукта с тем же названием —продукта Амадори. При этом происходит окисление ОН-группы до карбонильной группы,поэтому весь процесс называется окислительным гликированием в отличии от ферментативногогликозилирования, при котором сохраняется остаток глюкозы в лактонной форме:R-COCH2NHR’R-CH(OH)CH=NR’Третья стадия — образование конечных продуктов гликирования (КПГ, AGE), которыеотносятся к гетерогенной группе углевод-модифицированных продуктов, полученных изпродукта Амадори окислением, полимеризацией и другими спонтанными реакциями [110].Последние являются стабильными и имеют свойства накапливаться в тканях, где могут игратьроль антигенов и принимать участие в формировании таких нарушений, как диабетическаянефропатия, нейропатия, ретинопатия, ревматоидный артрит, атеросклероз [105, 111].3.2.2.
Конечные продукты гликированияКконечнымпродуктамгликирования(КПГ)относятсяпентозидин,N(ε)-(карбоксиэтил)лизин, N(ε)-(карбоксиметил)лизин и другие, которые формируются благодаряаутоокислению глюкозы [112, 113]. В процессе гликирования белков и образования КПГ такжепринимает участие продукт гликолиза метилглиоксаль.Формирование КПГ необратимо, т. к. в организме человека нет ферментов, способныхгидролизовать КПГ.
Эти продукты имеют свойство накапливаться в течение всей жизни белка.Примеры КПГ приведены на рисунке 11.28Рисунок 11. Ранние и конечные продукты гликирования, модифицирующие остаток лизина (А);КПГ, модифицирующие остаток аргинина (Б); КПГ, модифицирующие остатки аргинина и лизина [114].Кроме альбумина, гликированию и образованию КПГ подвержены все типы коллагена,основной белок миелина, белки хрусталика глаза, липопротеины и нуклеиновые кислоты. КПГобнаруживаются в крови у лиц с диабетом [115-117] и могут постепенно накапливаться в тканяхи органах, способствуя тем самым развитию хронических осложнений, то есть ретинопатии,нефропатии, нейропатии, атеросклероза [118].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
