Гликирование и старение

Год за годом определенные химические процессы сковывают между собой структурные белки нашего организма, мешая им выполнять свои жизненно важные функции.

Рано или поздно это приводит к хорошо известному (и в конечном итоге летальному) спектру возрастных дефектов и болезней, прежде всего почек, сердца, глаз и кровеносных сосудов.

Что если разбить такие химические кандалы, позволив освобожденным от них белкам работать так, как в годы молодости?

Ученые уже заметно продвинулись по пути создания лекарств, которые привели бы к достижению этой цели.

Остаются считанные часы до роскошного рождественского пиршества - атмосфера насыщена ароматами и эмоциональным напряжением. На кухне, с утра ни на миг не прекращаются хлопоты: постоянно горит плита, и хозяйка тщетно старается проветрить помещение, распахнув форточку. Наконец, суета и стресс приближаются к своей кульминации. Картошка превратилась в пюре, клюквенный соус разлит по блюдцам, готовые бататы томятся в духовке, тыквенный пирог остывает на подоконнике... Сейчас все внимание поварихи и мысли ее семейства занимает последний, главный компонент трапезы.

Последние полтора часа каждые 15 минут индейку любовно поливали ее собственным жиром, возможно, добавив к нему чуточку меда. Теперь, чтобы совершенство кулинарного шедевра не вызывало ни малейших сомнений, включается режим гриля: поверхность птицы должна покрыться ароматной глазурью.

Все то время, пока индейка находилась в духовке, в ней незаметно происходили сложные химические процессы, которые теперь ускоряются. Высокая температура приводит к тому, что сахара и жиры реагируют с белками птичьей кожи. В этой молекулярной кузнице возникают и расщепляются различные соединения, что ведет к прочному сшиванию соседних полипептидных цепочек. В результате поверхность индейки покрывается плотным слоем белков, связанных между собой производными жиров и углеводов.

Наконец, дело сделано. Мама распахивает духовку, надевает кухонные рукавицы и кричит папе, чтобы он доставал разделочный нож. Собравшаяся за столом семья жадно следит за священнодействием, истекая слюной при виде побуревшей, хрустящей, липкой, затвердевшей корочки, в которую химические реакции превратили поверхность птичьей кожи. Кушать подано!

Каждому из вас знакома такая или аналогичная картина, идет ли речь о праздничной индейке или кулебяке, бабушкиных пирожках или обычной жареной картошке. Однако вряд ли многие догадываются, как много у собравшихся за столом общего не только с их родственниками, но и с подаваемыми блюдами.

Каждый день в нашем теле исподволь протекают те же самые процессы, которые ведут к побурению мяса и другой жареной или запеченной пищи. Они идут в артериях, почках, глазах, сердце, коже, нервах. Прямо сейчас во всех наших тканях глюкоза, снабжая их энергией, одновременно проводит опасные химические эксперименты, карамелизируя наш организм точно так же, как мы сами карамелизируем на сковородке лук или котлеты. Сахара и жиры медленно, но верно образуют опасные связи, которые сковывают между собой наши белки, инактивируют ферменты, подают в клетках аномальные химические сигналы, повреждают ДНК. Короче, портят наш организм - старят его.

Этот процесс можно было бы назвать КПГ-ением. Почему? Сейчас вам станет понятно.
Как мы все гликируемся
Сахар (глюкоза) - главный энергоресурс нашего организма. Как и любое топливо, он "сжигается" нашими клетками именно потому, что очень активен химически, а значит, способен "вспыхивать" в самых неподходящих местах, т.е. вступать в нежелательные реакции. В частности, в нашем организме постоянно идут сложные химические процессы, в ходе которых сахара и другие виды клеточного горючего портят структуру белков, приводя к образованию конечных продуктов гликирования, или КПГ.

Аналогичные реакции лежат в основе "побурения", наблюдаемого, скажем, при жарке мяса, карамелизации соуса или нагревании ломтика хлеба в тостере. КПГ накапливаются в наших тканях, постепенно затрудняя их работу, потом вызывая болезни и в конечном итоге преждевременно сводя нас в могилу. КПГ превращает гибкую грацию юности в затвердевшую скованность старости в результате тех же химических процессов, которые приводят к появлению хрустящей корочки на рождественской индейке.

Многочисленные химические реакции, промежуточные соединения и конечные продукты этого затвердения и "побурения" интенсивно изучались сначала пищевиками и химиками, а в последнее время и биомедиками. Все началось с работ в 1910-е многогранного французского ученого Луи Майяра, однако лишь в 1980-е врачи и биологи всерьез заинтересовались ролью конечных продуктов гликирования в развитии диабетических осложнений и возрастных изменений различных тканей. Сейчас уже ясно, что мы только начинаем понимать, насколько опасна неразборчивость процессов гликирования не только для диабетиков, но и для любого стареющего организма.

Лучше всего изучен следующий процесс (главные этапы реакции Майяра): молекула сахара, приобретая открытую конформацию, присоединяется к аминокислоте (белковой цепочке), гликируя ее с образованием шиффова основания. Это соединение сравнительно нестабильно и зачастую спонтанно распадается.

Однако иногда оно преобразуется в более стойкое производное - продукт Амадори. Срок его жизни гораздо дольше, чем у шиффова основания, и этот факт долго использовался в лабораторных тестах по измерению уровня гликированного гемоглобина (HbA1c), одного из продуктов Амадори, который образуется в эритроцитах и является индикатором средней концентрации сахара в крови на протяжении нескольких предыдущих недель.

Несмотря на свою относительную стабильность, эти соединения тоже не застрахованы от дальнейших превращений. Их судьба может включать перестройку или расщепление базовой структуры, присоединение молекул воды, потерю аминогрупп, атаку свободных радикалов. Многие из этих преобразований ведут прямо или опосредованно - через формирование высокореактивных промежуточных продуктов типа оксоальдегидов - к возникновению еще более устойчивых структур. Фактически они настолько стабильны, что их можно считать "конечными продуктами". Именно они и называются конечными продуктами гликирования, или КПГ.

medbe.ru