Glikacja białek intensyfikowana przez hiperglikemię może wpływać na funkcjonowanie licznych układów biochemicznych, istotnie zaburzając pracę organizmu. Zmiany strukturalne wywołane przez glikację mogą skutkować usztywnieniem i zmniejszeniem elastyczności macierzy zewnątrzkomórkowej w naczyniach krwionośnych, powodować zmętnienie soczewki, prowadząc do zaćmy, przyczyniają się do kalcyfikacji i stymulują rozwój stanu zapalnego3,6,7.

Wiele wskazuje na to, że glikacja jest procesem wysoce niekorzystnym: doprowadza do makro- i mikroangiopatii, w tym nefropatii, neuropatii i retinopatii oraz chorób neurodegeneracyjnych. Najbardziej niejednoznaczne wydaje się oddziaływanie AGE na mikroflorę jelitową, ponieważ wśród doniesień o wpływie związanym ze zwiększeniem przepuszczalności i indukcji stanów zapalnych jelit pojawiają się również doniesienia o korzystnym wpływie na metabolom flory jelitowej związany z wyższą produkcją SCFA3.

Postuluje się, że redukcja stężenia AGE może być celem terapeutycznym w leczeniu cukrzycy i pokrewnych chorób metabolicznych. Strategie takie jak dieta niskoglikemiczna, z suplementacją antyoksydantami oraz inhibitorami tworzenia AGE mogą pomóc w ograniczeniu ich szkodliwego wpływu2. Istotny jest również potencjał produktów glikacji w diagnostyce i monitorowaniu przebiegu leczenia cukrzycy. Aktualnie panel parametrów diagnostycznych związanych z glikacją obejmuje HbA1c, GA, fruktozaminę, pGCD59 i SAF, ale w ostatnich latach – wraz ze wzrostem wiedzy o glikacji i możliwości analitycznych – panel ten wciąż się poszerza1,15.

ABSTRACT

Health effects of protein glycation

Advanced glycation end products (AGEs) play an important role in the development of diabetes complications. Hyperglycemia promotes the glycation process, a non-enzymatic, multi-stage process leading to modification of proteins or other structural or regulatory molecules by reducing sugar or reactive precursors such as dicarbonyls. Due to the limited ability of the human body to control the process and excrete glycation products, the reaction leads to the accumulation of AGEs in tissues, causing, among others, stiffening of blood vessels and increased susceptibility to inflammation and oxidative stress. The effects attributable to AGEs are associated with the direct inactivation of glycated molecules, including collagen or insulin, the formation of cross-links in tissues and interactions with numerous receptors, which activates pro-inflammatory pathways, generates reactive oxygen species and activates the expression of numerous cytokines and growth factors. AGEs have been found to be associated with micro- and macrovascular complications, such as diabetic retinopathy, nephropathy, neuropathy, atherosclerosis with vascular calcification as well as cardiovascular and neurodegenerative diseases. This paper also discusses the role of exogenous AGEs, which largely originate from heat-treated foods, but also from environmental pollutants. It is highlighted that dietary AGEs are a modifiable risk factor for intestinal dysbiosis and further metabolic consequences. Monitoring and controlling levels of AGEs or early glycation products, such as HbA1c, fructosamine or glycated albumin, can help prevent or delay diabetes complications. The paper also discusses the importance of therapeutic strategies aimed at inhibiting AGE formation or breaking AGE cross-links in order to improve diabetic care and prevent complications.

Piśmiennictwo

1. Twarda-Clapa A, Olczak A, Białkowska AM, et al. Advanced Glycation End-Products (AGEs): Formation, Chemistry, Classification, Receptors, and Diseases Related to AGEs. Cells 2022;11

2. Uceda AB, Mariño L, Casasnovas R, et al. An overview on glycation: molecular mechanisms, impact on proteins, pathogenesis, and inhibition. Biophys Rev 2024;16:189

3. Hellwig M, Diel P, Eisenbrand G, et al. Dietary glycation compounds – implications for human health. Crit Rev Toxicol 2024;54:485-617

4. Chen Y, Meng Z, Li Y, et al. Advanced glycation end products and reactive oxygen species: uncovering the potential role of ferroptosis in diabetic complications. Mol Med 2024;30

5. Liu J, Pan S, Wang X, et al. Role of advanced glycation end products in diabetic vascular injury: molecular mechanisms and therapeutic perspectives. Eur J Med Res 2023;28

6. Kuzan A. Toxicity of advanced glycation end products (Review). Biomed Rep 2021;14:46

7. Bronowicka-Szydełko A, Gostomska-Pampuch K, Kuzan A, et al. Effect of advanced glycation end-products in a wide range of medical problems including COVID-19. Adv Med Sci 2024;69:36-50

8. Shen CY, Lu CH, Cheng CF, et al. Advanced Glycation End-Products Acting as Immunomodulators for Chronic Inflammation, Inflammaging and Carcinogenesis in Patients with Diabetes and Immune-Related Diseases. Biomedicines 2024;12

9. Muir R, Forbes S, Birch DJS, et al. Collagen Glycation Detected by Its Intrinsic Fluorescence. J Phys Chem B 2021;125:11058-66

10. Yang X, Zeng J, Xie K, et al. Advanced glycation end product-modified low-density lipoprotein promotes pro-osteogenic reprogramming via RAGE/NF-κB pathway and exaggerates aortic valve calcification in hamsters. Mol Med 2024;30

11. Dobi A, Rosanaly S, Devin A, et al. Advanced glycation end-products disrupt brain microvascular endothelial cell barrier: The role of mitochondria and oxidative stress. Microvasc Res 2021;133

12. Trofin D, Salmen BM, Salmen T, et al. Advancing the Diagnosis of Diabetic Neuropathies: Electrodiagnostic and Skin Autofluorescence Methods. J Pers Med 2024;14

13. Regnat K, Mach RL, Mach-Aigner AR. Erythritol as sweetener – where from and where to? Appl Microbiol Biotechnol 2018;102:587-95

14. Rahbar S. An abnormal hemoglobin in red cells of diabetics. Clin Chim Acta 1968;22:296-8

15. Rabbani N, Thornalley PJ. Protein glycation – biomarkers of metabolic dysfunction and early-stage decline in health in the era of precision medicine. Redox Biol 2021;42:101920

16. Bernier E, Lachance A, Plante AS, et al. Trimester-Specific Serum Fructosamine in Association with Abdominal Adiposity, Insulin Resistance, and Inflammation in Healthy Pregnant Individuals. Nutrients 2022;14

17. Ghosh P, Vaidya A, Sahoo R, et al. Glycation of the complement regulatory protein CD59 is a novel biomarker for glucose handling in humans. J Clin Endocrinol Metab 2014;99

18. Atzeni IM, van de Zande SC, Westra J, et al. The AGE Reader: A non-invasive method to assess long-term tissue damage. Methods 2022;203:533-41

19. Podolakova K, Barak L, Jancova E, et al. The Bright Side of Skin Autofluorescence Determination in Children and Adolescents with Newly Diagnosed Type 1 Diabetes Mellitus: A Potential Predictor of Remission? Int J Environ Res Public Health 2022;19

20. Smit AJ, Van De Zande SC, Mulder DJ. Skin autofluorescence as tool for cardiovascular and diabetes risk prediction. Curr Opin Nephrol Hypertens 2022;31:522-26

Do góry