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糖基化知多少？

已有 48884 次阅读 2010-7-2 13:43 |个人分类:生活点滴1|系统分类:科普集锦| 糖基化, 蛋白糖基化

糖基化（Glycation）是发生在生物环境内的非酶促反应，它能够在蛋白质、DNA、和脂类等大分子中插入糖链。而这些反应直接导致了这些生物大分子变异或失活，糖基化在很多疾病以及衰老进程中发挥着重要的作用。如糖基化导致了很多糖尿病并发症。

早在十九世纪，科学家就发现如果蛋白质在加热过程中有糖类的存在，就会发生一系列的化学反应，产生新的交联化学键。生活中就无时无刻不在进行着这个化学反应，如烧烤或焙烤面包时产生的棕褐色现象。这个现象在1912年最初由法国化学家美拉德（Louis Camille Maillard）发现并描述，也叫“美拉德反应”，所谓美拉德反应（Maillard reaction）是广泛存在于食品工业的一种非酶褐变，是羰基化合物（还原糖类）和氨基化合物（氨基酸和蛋白质）间的反应，经过复杂的历程最终生成棕色甚至是黑色的大分子物质类黑精或称拟黑素，所以又称羰胺反应。蛋白质与糖类的交联反应诱发了与很多年龄相关（如老年痴呆症）和糖代谢紊乱（如糖尿病）的疾病。

（蛋白糖基化简图）

长期以来，体内大量存在的葡萄糖被认为是惰性物质（除了参与能量代谢以外）。事实上，葡萄糖不仅能与蛋白质，而且还可以与DNA、脂类发生反应。这些反应并没有酶去催化，称为糖基化。糖基化与糖尿病的慢性血管并发症（如糖尿性视网膜病）、非糖尿性肾病、心血管疾病、爱兹海默氏症和衰老有密切关系。

糖基化遵循着特定的反应进程，终产物具有非常稳定的氨基-糖、核酸-糖、脂-糖共价结构，在体内不易降解，被称作“糖基化终末产物（ Advanced Glycation End Products，AGEs）”。这些终末产物能够进一步影响邻近蛋白质的构象，从而产生更多的交联结构。

糖基化在机体新陈代谢过程中相随而生，是无法避免的，从这点意义上讲，糖基化本身就是新陈代谢的一部分。在特定的生理状态下，糖基化速率的增加，伴随着糖基化终末产物与细胞膜上的特异受体（Receptor for Advanced Glycation Endproducts,RAGE）表达的增强，或者说肾脏清除AGEs能力的下降。糖基化终末产物果糖胺（果糖与胺脱去一份子水后形成的化合物）是中期糖基化控制的指示物，AGEs也是糖尿病长期糖基化控制的指示物。一些AGEs是风险标记分子，而另一些AGEs则是疾病的致病因子。

糖与胶原蛋白共价交联后能增加组织器官的硬度或减少韧性，如增厚了糖尿病病人毛细血管细胞壁，更易诱发心血管疾病。糖与DNA交联使DNA复制和转录无法进行，是导致基因突变的原因之一。AGEs与脂类交联增加了脂质过氧化速率（直接导致机体内MDA含量增多），加快了血管损伤。除了与这些半衰期较长的大分子交联之外，AGEs还可以与血浆中的血清蛋白、抗体、低密度脂蛋白胆固醇等共价耦合。

既然糖基化和它的产物有如此大的破坏力，生物有机体也不能坐以待毙，所以免疫系统会产生一种专门对付AGEs的巨噬细胞，巨噬细胞会吞没AGEs，降解产物最终以尿的形式排出体外。除了这种主动地应对方式之外，我们如果在平时生活中稍加注意，也会给我们的免疫系统减轻不少负担，如尽量避免吃食烧烤（烧烤食物会积累大量的AGEs）、保持血糖在较低水平（高血糖是发生糖基化的优良条件）、适当补充一些抗糖基化的药物（如苯磷硫胺和肌肽）[不产生依赖性即可]。

糖基化是人体新陈代谢的一部分，虽然有很多研究表明它直接或间接诱发疾病，但也不能过分夸大它的负面效应，甚至“只见树木不见森林（GLYCATION - A Killer Process）”。任何事物有有害的一面，也必然有有利的一面。糖基化扮演着的“正面”角色还有待我们去发现，随着科学研究的深入，糖基化机制的深入解读，相信糖基化对人们认识生命会做出更大的贡献。