- Przebieg glikacji
- Glikacja a właściwości białek
- Glikacja a kolagen
- Efekty fizjologiczne glikacji białek
- Spowolnienie procesów glikacji
Glikacja oraz jej przebieg
Glikacja to nieenzymatyczna reakcja chemiczna, w której cząsteczki cukru reagują we krwi, wewnątrz i zewnątrzkomórkowo z białkami, co skutkuje powstaniem zdeformowanych i nieprawidłowo działających glikoprotein, proces ten nazywa się reakcją Maillarda. Glikacja zachodzi między grupą karbonylową cukru a pierwszorzędową grupą aminową aminokwasów, białek, peptydów, fosfolipidów lub kwasów nukleinowych. Cukrami wchodzącymi w reakcje są heksozy, głównie glukoza a także fruktoza oraz galaktoza. Proces glikacji determinuje powstawanie wczesnych produktów glikozylacji, zwane zasadami Shiffa i produktami Amadori, które z czasem ulegają powolnym i złożonym rearanżacjom aż do powstania końcowych produktów zaawansowanej glikacji (AGE). AGE są to produkty trwałe i nieodwracalne, w porównaniu z zasadami Shiffa, które są produktami odwracalnymi.
Glikacja a właściwości białek
Zaawansowane produkty glikacji wykazują zdolność do tworzenia wiązań krzyżowych między białkami. Tym samym znacznej modyfikacji ulegają właściwości białek. Zwiększenie sieciowania białek macierzy pozakomórkowej skutkuje większą sztywnością białek, mniejszą rozpuszczalnością oraz mniejszą podatnością na działanie enzymów proteolitycznych.
Glikacja a kolagen
Kolagen jest najbardziej obfitym białkiem w ludzkim ciele.Udowodniono, że kolagen o zwiększonej zawartości pentozydyny (jednego z AGE) ma pogrubione fibryle, wchodzące w skład włókna kolagenowego. Kolagen, który uległ procesowi glikacji, oprócz tworzenia wiązań krzyżowych pomiędzy swymi podjednostkami, może wiązać inne białka, np. immunoglobuliny (Ig) i lipoproteiny o małej gęstości. Ważnym aspektem z punktu widzenia kosmetologa jest fakt, ze glikacja kolagenu typu IV, który wchodzi w skład błony podstawnej, spowalnia turn over time. Sieciowanie kolagenu warunkowane przez AGE determinuje zatem szkodliwe, wszechobecne skutki, które obejmują zaburzenia funkcjonowania macierzy pozakomórkowej, kości, ścięgien, chrząstek, zębów, układu sercowo-naczyniowego, mięśni szkieletowych. Obecność AGE i RAGE w skórze wpływa na proces starzenia się skóry. Glikacja kolagenu charakteryzuje się następującymi etapami:
- Reakcja glukozy z lizyną.
- Powstanie zasad Shiffa.
- Powstanie produktów Amadori.
Konsekwencją sieciowania kolagenu jest zmiana funkcjonowania tkanki łącznej, a zatem zwyrodnienie funkcjonalne, które powoduje powstawanie zmarszczek, spowalnienie czasu gojenia się ran, utratę elastyczności tkanek, dezorganizację makrocząsteczek oraz utratę macierzy pozakomórkowej. Badania pokazują, że glikacja modyfikuje funkcje fibroblastów, dochodzi do utraty ich kurczliwości. Fibroblasty odgrywają podstawową rolę w zjawiskach regeneracji skóry właściwej. Są kluczowe dla zachowania równowagi między niszczeniem białek pozakomórkowych a syntezą nowych. Produkują małe ilości metaloproteinaz (MMP), które niszczą macierz zewnątrzkomórkową i duże ilości inhibitorów metaloproteinaz (TIMP-1 i TIMP-2).
Efekty fizjologiczne glikacji białek
AGE wiążą się z konkretnymi receptorami (RAGE) na błonie komórkowej, wywołując stres oksydacyjny i promując proces zapalny. RAGE jest obecny, np. na błonie komórkowej makrofagów. W wyniku czego dochodzi do wytworzenia interleukiny 1 (IL-1) oraz TNFalfa (czynnik martwicy nowotworów), co wyzwala wzrost poziomu proteaz i kolagenaz. Jednocześnie TNFalfa aktywuje fibroblasty do syntezy białek macierzy zewnątrzkomórkowej. Połączenie AGE wraz z receptorami RAGE indukują wewnątrzkomórkową aktywację stresu oksydacyjnego, który: z kolei prowadzi do powstawania czynników wzrostu i czynników transkrypcyjnych, takich jak czynnik jądrowy kappa beta 1 (NF-κB). Bardzo interesującym zjawiskiem jest to, że wraz z wiązaniem się AGE z RAGE, powstaje więcej receptorów RAGE. Końcowe produkty zaawansowanej glikacji zmieniają właściwości chemiczne białek, lipidów, kwasów nukleinowych. Działają jako promotor kaskady destrukcyjnych procesów komórkowych, gdy wiążą się ze swoim receptorem. Z drugiej strony zaś to stres oksydacyjny według badaczy stanowi początek powstawania AGE. W praktyce stres oksydacyjny i akumulacja AGE stanowią błędne koło. AGE znacząco przyczyniają się do zapoczątkowania procesów starzenia oraz upośledzają przebieg procesów komórkowych. Ich akumulacja prowadzi do chorób takich jak choroba Alzheimera, nowotwór, choroby sercowo-naczyniowe, choroby tkanki łącznej, zwyrodnienie soczewki, zmniejszenie masy kości i siły mięśni. Poziom akumulacji AGE i wytwarzanych przez nie produktów w tkankach, jest proporcjonalny do poziomu glukozy we krwi. Chorzy na cukrzycę, u których poziom cukru we krwi pozostaje na podwyższonym poziomie, wykazują wysoki poziom obecność AGE w ich tkankach. Dieta, a zwłaszcza wszelkie sposoby obróbki termicznej, mogą być dodatkowym znaczącym źródłem AGE.
Spowolnienie procesów glikacji
Ważnym aspektem jest możliwość spowolnienia procesów glikacji. Jej spowolnienie jest równoznaczne ze spowolnieniem procesu starzenia się. Ograniczenie żywności o wysokiej zawartości cukru i rafinowanych węglowodanów oraz kontrola spożycia węglowodanów są elementem, który wpływa na ograniczenie procesów glikacji. Związkiem, który wykazuje działanie przeciwglikacyjne jest karnozyna. Jest to wielofunkcyjny dipeptyd, składający się z dwóch aminokwasów beta-alaniny i l-histydyny, która wykazuje zdolność do dezaktywacji reaktywnych aldehydów i chelatowania metali oraz hamuje proces peroksydacji (utleniania) lipidów. Karnozyna stymuluje wimentynę, białko strukturalne, które nadaje siłę i stabilność fibroblastom. Karnozyna wykazuje zdolność odwracania aldehydowo- białkowych połączeń krzyżowych, łączy się z AGE i doprowadza do ich rozpadu. Również witamina B6 hamuje tworzenie AGE. Benfotiamina jest rozpuszczalną w tłuszczach pochodną witaminy B1 (tiamina), zmniejsza wysokie poziomy glukozy wewnątrzkomórkowej, a zatem hamuje wytwarzanie AGE. Ekstrakt z korzenia Withania somnifera (Ashwaganda) również wykazuje działanie przeciwglikacyjne
Glikacja białek to zjawisko fizjologiczne, jednakże zbyt duża ilość produktów tej reakcji oraz upośledzone mechanizmy ich niwelowania mogą prowadzić do wielu zaburzeń. Z punktu widzenia kosmetologa, zmiana właściwości kolagenu oraz fibroblastów jest kluczowa w przebiegu starzenia się. W naszej praktyce powinnyśmy wykorzystywać wszelkie substancje o działaniu przeciwglikacyjnym, które mogą opóźnić procesy starzeniowe. Naszą rolą jest uświadamianie naszych Pacjentów jak swoim stylem życia wpływają na tempo starzenia się organizmu.
