О, ещё один термин выдумали — «гликация». Сначала все путали «гликирование» и «гликозилирование», а теперь ещё и «гликацию» придумали

но своё вредное действие (гликирование) не оказывает благодаря антиоксидантам.

Простые сахара – это, например, альдегидные сахара: альдозы или кетозы (в зависимости от положения карбонильной группы, С=О). В молекуле глюкозы С=О группа прикреплена к первому атому углерода, а в молекуле фруктозы – ко второму. Глюкоза – это альдоза, а фруктоза – это кетоза. Глюкоза, как и другие простые сахара, может присоединяться к аминогруппам, образуя аминосахара. Например, при соединении группы NH2 с глюкозой получается вещество глюкозамин. При его дальнейшем соединении с галактозой образуется галактозамин. Еще более сложное соединение, присутствующие в нервных волокнах, называется ацетил галактозамин.

Олигосахариды больше дисахаридов и представляют собой группу менее 10 сахаров, соединенных между собой гликозидными связями. Полисахариды (крахмал, целлюлоза) включают в себя более 10 объединенных друг с другом простых сахаров.

В довершение описания номенклатуры сахаров следует упомянуть О-гликаны и N-гликаны. О-гликан получается при появлении гликозидной связи через молекулу кислорода, а при образовании гликозидной связи через молекулу азота образуется N-гликан. На рис. 3 показаны эти взаимодействия. Здесь глюкоза обозначена как D-β-глюкоза и D-глюкоза. D здесь обозначает dextra (лат.), т.е. правый. А и β – структуру определенных гликозидных групп в молекуле сахара. Эти обозначения важны, т.к. они определяют характер реакции молекулы с другими веществами.

Взаимодействия сахаров: реакция Майяра.

Обозначив основные формы сахаров, перейдем к описанию их взаимодействия.
Насчитывается по крайней мере пять важных этапов образования AGE, первые два из которых имеют отношение к структуре сахаров и являются спонтанно обратимыми. Остальные этапы реакции стабильны и вызывают различные патологические эффекты в организме. Однако и они могут быть обратимыми, как показали некоторые эксперименты с химическими агентами, находящимися на стадии испытаний.

Как известно, при нагревании в процессе приготовления мясо приобретает темно-коричневый оттенок. Это придает мясу вкус и аромат. С химической точки зрения этот процесс называется реакцией Майяра – потемнение без участия ферментов, при котором простые сахара (т.е. карбонильные группы) вступают в реакцию с аминокислотами (свободными аминогруппами). Эта реакция протекает при более низких температурах, чем карамелизация, используемая в изготовлении сладостей. На рис. 4 показаны этапы реакции Майяра, которая может протекать по разным схемам в зависимости от типа реагентов или ингредиентов, температуры и pH.

Три основных стадии включают в себя: конденсацию, распад, полимеризацию или потемнение, описанные выше. Реакция, представленная на рис. 5 описывает основные возможные схемы. И хотя реакция Майяра еще не полностью изучена и понятна, основные процессы, составляющие ее, хорошо известны и важны для понимания гликации.

Этап первый – конденсация. Реакция Майяра начинается, когда карбонильная группа альдозы (HC=O) соединяется со свободной аминогруппой аминокислоты (-NH2), обычно протеином или пептидом, в результате чего получается N-замещенный альдозиламин. Проще говоря, сахар соединяется с амино кислотой. В целом, это реакция дегидратации сахара с формированием воды, а продукт конденсации быстро теряет воду по мере превращения в основания Шиффа. Основания Шиффа характеризуются двойной связью углерода с азотом, а азот в них связан с арильной или алкильной группой (H-C=N-R

Далее основание Шиффа приобретает кольцевую структуру. Эта перестройка структуры под названием «перегруппировка Амадори» формирует кетозамин в процессе изменения молекулярной структуры вокруг атома кислорода. Если в качестве альдозы взять глюкозу, а в качестве аминокислоты глицерин, тогда в результате перегруппировки Амадори получим 1-амино-1-диокси-2-фруктозу или монофруктозаглицерин. Перегруппировка Амадори является ключевым этапом в формировании промежуточных компонентов, участвующих в реакции потемнения.

Этап второй – распад, разложение

Далее продукт, полученный в результате реакции Амадори, может распадаться тремя различными способами, в зависимости от условий. В разложении Стреккера (рис. 6) аминокислоты претерпевают окислительный распад под действием карбонильных компонентов, появляющихся в результате разложения кетозаминов. В этой реакции разложения аминокислоты выходят из оснований Шиффа и затем проходят процесс декарбоксилирования, катализируемого кислотами. Новые основания Шиффа легко гидролизируются до аминов и альдегидов. В результате разложения Стеккера выделяется CO2 и происходит реакция трансаминации, которая соединяет азот с меланоидами. Образующиеся альдегиды вносят вклад в появление аромата и участвуют в формировании меланоидинов.

Этап третий – полимеризация и потемнение

Этот этап характеризуется образованием темного пигмента и запаха жареного. Образование меланоидинов является результатом полимеризации высоко реактивных компонентов на поздней стадии реакции Майяра. Это может характеризоваться не очень приятными или резкими запахами: появляется запах подгорелого, протухшего, запах лука, растворителя или капусты. Могут появляться и приятные ароматы – солода, поджаренной хлебной корочки, карамели или кофе. Химический состав этих компонентов не очень хорошо известен.

Из всех аминокислот наибольший цвет при реакции Майяра дает лизин благодаря наличию ε-амино группы. Цистеин дает наименее слабый оттенок. Поэтому продукты, содержащие протеины богатые лизином, например, молоко, быстро темнеют. Также на цвет влияет соотношение сахара и аминов. Например, в экспериментальном образце с соединением вида глюкоза-глицин, содержащем 65% воды при температуре хранения 65С наблюдается быстрое изменение цвета по мере уменьшения отношения глюкозы к глицину. Попытки предотвратить реакцию в продуктах должны быть направлены на исключение одного из реактивных веществ: амино-соединений из продуктов богатых углеводами, или сахаров из продуктов с высоким содержанием протеинов.

В ходе реакции Майяра также образуется вода. Таким образом, вследствие закона действующих масс, реакция замедляется в продуктах, содержащих воду. На практике реакция Майяра протекает быстрее всего при средних объемах воды. Вдобавок, низкие значение рH (<6) также способствуют формированию продуктов перегруппировки Амадори, но на практике эффект влияния рH не так очевиден. Низкие уровни рH, однако, влияют на насыщенность цвета в системах вида сахар-глицин. В реакции Майяра скорость потемнения не соотносится напрямую со структурной стабильностью сахаров.

Вредные эффекты конечных продуктов гликации (AGE)

Как описывалось ранее, реакция Майяра начинается с формирования оснований Шиффа. Затем формируются химические соединения называемые продукты усиленной гликации (AGE), оказывающие неблагоприятный эффект. Например, AGE могут связываться с протеинами и денатурировать их или превращать в нефункциональный коллаген с поперечными связями, делающий кожу неэластичной.
Процесс образования AGE начинается, когда кольцо D-глюкопиранозы спонтанно размыкается в водной среде. Например, альдегид может реагировать с аминогруппой (NH2), соединяя сахар с протеином. Врачам и диабетикам знаком один специфический конечный продукт гликации – А1с. Он образуется в результате реакции Амадори путем присоединения глюкозы к β-цепи нормального гемоглобина.

Протеины не являются единственными участниками реакции. Фосфатидилэтаноламины и фосфатидилсерины также имеют аминогруппы, к которым может присоединяться сахар. AGE также увеличивают подверженность низкоплотных липопротеинов окислению. Далее глюкоза устремляется к молекулам коллагена, имеющим множество аминогрупп, и образование AGE может начаться в любой момент. Обычно молекулы коллагена движутся свободно, позволяя сосудам расширяться и сокращаться, однако после реакции с глюкозой они становятся обездвиженными.

AGE также могут нарушить функции клеток, связывая собой различные рецепторы, включая макрофаги, клетки эндотелия и гладких мышц, клетки в тканях почек, а также нервные клетки. Такие рецепторы, вступающие во взаимодействие с конечными продуктами гликации, называются RAGE-рецепторами. RAGE- рецепторы являются ключевыми медиаторами в реакции тела на бактерии и вирусы. AGE, гликозилированные белки, липиды и даже нуклеиновые кислоты могут выступать в качестве лигандов, взаимодействующих с RAGE-рецепторами и инициирующих внутриклеточные сигналы: например, активацию NF-kB – основного воспалительного агента, способствующего старению. Вместо того, чтобы присоединяться напрямую к протеинам типа коллагена или эластина, эти растворимые AGE выступают в роли лигандов на RAGE-рецепторах и провоцируют воспалительный процесс. RAGE-рецепторы поддерживают клетку в активированном состоянии, из-за чего кратковременные противовоспалительные реакции переходят в продолжительную клеточную дисфункцию.

Повреждение клеток кожи

Два самых распространенных карбонильных конечных продукта гликации в теле – метилглиоксаль и глиоксаль. Помните, что карбонилы - побочные продукты первой стадии реакции Майяра и являются реактивными соединениями. На рис. 7 показано, как метилглиоксаль и глиоксаль могут получаться из глюкозы без прохождения полного цикла реакции Майяра.

Эти преобразования происходят при участии кислорода, поэтому антиоксиданты не помогают в их профилактике. Обнаружено, что эти конечные продукты влияют на биохимические вещества и реакции, например они повреждают молекулы ДНК в еще незатронутых клетках. Глиоксаль может разрушать молекулярноую цепочку ДНК, а метилглиоксаль приводит к появлению протеиновых кросс-связей, в результате чего деактивируются некоторые секции ДНК.

Было обнаружено также, что гликация оказывает неблагоприятный эффект на функции кератиноцитов. Например, продукты гликации уменьшают эффективность связывания коллагена типа I с кератиноцитами, уменьшая таким образом способность кератиноцитов к передвижению в эпидермисе. Хотя это не влияет на их способность к делению. Это открытие может объяснить нарушение функции заживления.

Гликация также связана с усиленным старением кератиноцитов. Например, при помещении образца ткани с кератиноцитами в раствор с глюкозой в концентрации 100 mM и глиоксалем в концентрации 0.1 mM биологическая характеристика клеток меняется за три дня: молодые кератиноциты становятся старыми, малоподвижными и неспособными к делению. Это важно, поскольку демонстрирует нам, что некачественное питание с высоким содержанием сахара ускоряет процесс старения. Это лишь немногие вредные последствия гликации для кожи.

Профилактика и лечение

Для предотвращения дальнейшей гликации в коже очень рекомендуется контролировать количество употребляемого сахара. В дополнение к этому можно использовать добавки, помогающие предотвратить гликацию: аминогуанидин, бенфотиамин, пиридоксамин и карнозин. Аминогуанидин давно используется в качестве ингибитора гликации, однако в последнее время появились отчеты о его неярко выраженной токсичности, связанной с витамином В6. Бенфотиамин – это жирорастворимая форма тиамина или витамин В1.

Пиридоксамин – форма пиридоксина или витамина В6, не имеющая при этом его побочных эффектов и являющаяся прекрасным ингибитором гликации.

Карнозин – это дипептид, состоящий из аланина и гистидина. Он хорошо справляется со свободными радикалами и предотвращает пероксидацию клеточных мембран. Он может задержать старение и омолодить стареющие фибробласты, и это не объясняется его антиоксидантной активностью или способностью уничтожать свободные радикалы и ионы металлов. Хорошо известно, что карнозин вступает в реакцию с небольшими карбонильными соединениями, такими как альдегиды и кетоны, чем предотвращает связывание макромолекул между собой.

Как отмечалось ранее, старение вызывается скоплением карбонильных групп на протеинах. Последние исследования подтверждают, что карнозин реагирует с этими карбонильными группами протеинов без участия ферментов. Похожие реакции происходили в искусственно выращенных фибробластах и in vivo. Эффективность карнозина в первоначальных экспериментах in vivo была связана с его анти-гликационными свойствами.

Несмотря на то, что явление гликации известно уже более 20 лет, информация о нем становится доступна широкой публике только сейчас. Антигликационные агенты широко используются в Европе для лечения диабета и заболеваний сердца. В уходе за кожей продуктов для локального использования пока очень мало и они не очень эффективны. Степень гликации кожи можно оценить, замерив уровень флюорометрического вещества пентосидина в коже. Это вещество линейно аккумулируется с течением времени. И эффективность какого-либо локального средства может быть определена по его способности уменьшать содержание пентосидина в коже. Это может открыть новую эру в уходе за кожей и анти-возрастном уходе.

Выводы

Гликация - неферментное связывание сахара и протеина (или липида). Этот процесс происходит естественным образом при приготовлении пищи. Реакция Майяра – один из таких процессов, который начинается с формирования оснований Шиффа и заканчивается образованием многочисленных веществ, конечных продуктов реакции (AGE), которые оказывают вредные воздействия на биологические процессы. AGE могут соединяться с протеинами и изменять их свойства, превращая их в нефункциональные молекулы коллагена, соединенные поперечными связями. Коллаген имеет долгий период полураспада, поэтому в таком виде он остается в коже, вызывая ее ригидность. В настоящее время образование таких форм считается необратимым. Эластин – еще один долгоживущий протеин, который легко подвергается гликации. Эластин с измененными свойствами выражается в дряблой коже.

Процессы гликации в коже ускоряют ее старение, вызывают пожелтение, ригидность и ухудшение циркуляции. Кожа не может выглядеть молодой и здоровой при наличии в ней продуктов гликации. Лучшее лечение – это профилактика: соблюдение диеты, уменьшение употребляемых калорий и продуктов с высоким содержанием сахара. Добавки аминогуанидин, пиридоксамин, карнозин и бенфотиамин являются прекрасными средствами для профилактики гликации. Как отмечалось, локальные средства для предотвращения гликации немногочисленны и не эффективны. Хотя измерение содержания пентосидина в коже предлагает новый подход к уходу за кожей и анти-возрастным процедурам.

Перевод для Vitazone Elf

А зачем добавки использовать

И мне, и мне

Генетика, я думаю

и вот именно уровень лизина влияет?

Я думаю, что уровень сахара влияет

Лизин живет в общем разделе по добавкам.

Особенно много лизинсодержащих белков у человека в головном мозге.

Использование в косметике.

Как и другие аминокислоты, лизин используется в составе косметических средств.

ЛИЗИН

• усиливает синтез коллагена и препятствует его деградации, связанной с возрастом.
• Регулирует увлажненность кожи
• Способствует восстановлению тканей.

Кроме того, все большую популярность приобретают т.р. аминокислотные коктейли из глицина, пролина, лейцина и лизина. В результате такого воздействия клетки получают готовый сбалансированный субстрат аминокислот, необходимый для синтеза фибробластов.