【摘要】 糖尿病患者长期高血糖导致晚期糖基化终末产物(AGEs)在体内过多蓄积,严重提高糖尿病各种并发症的发生率,极大的影响糖尿病患者的生活质量。因此研究AGEs的代谢、影响及AGEs抑制性药物的研究进展有重要的临床意义。
【关键词】 AGEs;氨基胍;ALT711;吡哆胺
1 AGEs的形成及消除过程
AGEs是以蛋白质、脂肪及核酸的氨基和还原糖(葡萄糖、果糖、戊糖等)为原料,在生理环境中发生非酶催化反应,生成的稳定的共价化合物。该反应又称为Maillard反应。其具体形成过程如下:①大分子末端的还原性氨基与葡萄糖等还原糖分子中的醛基进行加成形成可逆的Schiff bases,反应迅速且高度可逆。形成的Schiff bases的数量主要取决于葡萄糖的浓度,当葡萄糖被清除、浓度下降时,Schiff bases将在数分钟内发生逆转;②经数天后,不稳定的Schiff bases逐渐发生Amadori重排反应并形成相对稳定的醛胺类产物,此过程发生得较为缓慢,但快于其逆反应,因此Amadori产物能在蛋白质上积聚,并在数周内达到平衡。Amadori产物的数量与葡萄糖的浓度相关。上述两过程的产物统称为早期糖基化产物;③Amadori产物再经过一系列脱水和重排反应产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。其能同蛋白质的自由氨基反应生成AGEs。生成的AGEs能够跟相邻蛋白上游离的氨基以共价键结合形成AGEs交联结构。AGEs及其蛋白加成产物是很稳定且不可逆的。另外在巨噬细胞、系膜细胞、内皮细胞等许多细胞表面有AGEs的受体RAGE,可以与AGEs结合形成AGE-RAGE,从而激活细胞内信号途径,启动细胞内一系列反应。单核巨噬细胞可以摄取AGEs将其降解为AGEs多肽,该过程可能是通过非特异性结合后的内吞方式进行的,单核细胞还可以通过分泌细胞因子激活细胞外溶蛋白系统。因此血浆中的AGEs通常以AGEs多肽的形式存在,降解形成的AGEs多肽正常情况下主要依靠肾脏清除[1]。
2 AGEs对机体的影响
AGEs在体内的积聚引发糖尿病的各种并发症。血管的基质成分胶原蛋白糖基化并交联;LDL与AGEs形成AGEs-LDL后,LDL的清除受障碍,体内脂质增加;内皮下单核细胞受体与AGEs结合,单核细胞分泌细胞因子都会增加血管粥样硬化发生的机会。正常情况下,单核巨噬系统通过内吞方式清除作为衰老标志的糖基化结构并分泌细胞因子刺激新基质合成,糖尿病及肾衰时,体内AGEs含量极高,生长因子的分泌过度,就会造成血管增生、系膜增生、肾小球肥大;系膜细胞在摄取和降解AGEs的同时会合成和分泌基质成分,AGEs含量过高时基质成分过度增加,这些都与糖尿病肾病的发生相关[1]。层粘蛋白发生糖基化后,其与基质成分(如胶原、硫酸、肝素蛋白质糖苷)的结合力将下降。硫酸肝素蛋白糖苷被糖基化将影响其作为阴离子屏障。神经髓鞘的成分发生糖基化可能与Alzheimer病的发生有关[2]。晶体蛋白发生糖基化与白内障的发生相关[3]。单核巨噬细胞分泌的细胞因子还会产生其他影响,其中TNF-α、IL-1参与炎症反应,促进溶组织蛋白酶的和成及分泌,IGF-1刺激间质细胞的生长,PDGF为血管平滑肌致分裂原,可以介导系膜细胞基质的合成。AGEs与内皮细胞表面受体的结合使内皮层的通透性增加,增加血栓的形成机会,降低血管的舒张功能。
3 AGEs的药物治疗
现在减少AGEs的药物主要用于减少交联的形成,氨基胍是目前研究最多的一种AGEs抑制剂。氨基胍是一种小分子亲核性肼类化合物,具有抗氧化性,能够消灭羟自由基并切断AGEs的交联,还能降低胆固醇和三酰甘油的含量,减少外源AGEs在体内的堆积,其主要从两方面发挥作用:①氨基胍的一个氨基能与Amadori产物中的还原性羰基发生加成反应形成一种不活跃的物质,消除羰基,阻止Amadori产物进一步重排;②在AGEs形成过程中,Amadori产物需由活性α-二碳基中间体的帮助,而氨基胍末端的两个氨基能与活性α-二碳基中间体结合形成三嗪类化合物,从而阻断Amadori产物向AGEs的变化[4]。但氨基胍及其化合物在临床试验中发现有不良反应,无法在临床实践中应用,故以退出临床研究的舞台。
另一种研究较多的药物为美国Alteon公司的ALT711(4,5-二甲基-3-苯乙酰基噻唑嗡氯化物,DPTC),该化合物结构较稳定、活性较高。ALT711可以裂解AGEs及其交联结构。ALT711与AGEs结合形成一个易于发生自发裂解的结构,由此可以切断胶原和其他大分子形成交联结构的桥(分属两个不同蛋白分子的双羰基键共价连接组成的),这样交联在一起的蛋白分子又会重新游离,恢复其自身功能。游离出来的蛋白一个带有羧基,一个带有醛基。由于蛋白本身带有具有活性羰基,裂解后可以再次发生交联。ALT711的优点在于其相当于一个催化剂,将交联裂解后本身的结构不发生改变,因此停止给药后仍能发挥作用,一旦裂解后的蛋白再次发生交联,ALT711能再次裂解交联结构。有专家认为如果在反应体系中加入AGEs的抑制剂,双羰基被裂解后,抑制剂与单羰基反应,这样就无法再发生交联[4]。在Ⅱ期临床试验中ALT711取得了正面的结果,有望应用于临床。
吡哆胺为维生素B6的一种天然成分,研究证明其对AGEs的生成亦具有抑制作用。与氨基胍和ALT711不同,其主要通过对Amadori后的反应(post-Amadori)发挥作用。吡哆胺作为一种亲核试剂捕获生化副反应中产生的活性羰基。在生理环境下,吡哆胺与乙二醛或羟乙醛能快速反应生成Schiff bases,Schiff bases再经分子内反应环化为一个半缩醛胺加合物,两个半缩醛胺加合物最终形成含呱嗪环的五元环加合物[5]。通过这种方式,吡哆胺抑制了核糖核酸酶(RNase)与乙二醛或羟乙醛反应,保护了RNase的活性,抑制了赖氨酸残基的修饰。吡哆胺也抑制牛血清白蛋白和乙二醛或羟乙醛的反应中CML的形成。吡哆胺对人体的不良反应很小,因此有望成为一种新型的药物。
除上所述,人们还发现了其他AGEs抑制剂,正在进行临床研究的主要有Alteon公司的ALT-462,ALT-486,ALT-946;Novo disk公司的NNC39-0028,Otsuka公司的OPB9195。另外还有像吡哆胺类的常用药肌肽,阿魏酸钠,2,3-二氨基酚嗪,C型利尿钠肽等。
4 前景展望
在日新月异的科学进步的推动下,在科研工作者的不断努力下,一定能在最短的时间内掌握AGEs的代谢过程,控制其产生,降低其危害,并开发出不良反应小疗效满意的AGEs抑制剂,提高糖尿病患者的生活质量。
参 考 文 献
[1] 郭晓敏.晚期糖基化终末产物(AGEs)及其临床意义.国外医学泌尿系统分册,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] 钟武,王莉莉,崔浩,李松.AGEs交联结构:研究防止血管硬化药物的新靶标.药学学报Acta Pharmaceutica Sinica,2005,40(1):91-96.
[5] 康战方,李国林,印大中.吡哆胺—一种天然的AGEs/ALEs抑制剂.生命科学研究,2004,8(2):95-99.