羧甲基赖氨酸的研究进展

魏芹 ,刘乃丰
(东南大学附属中大医院心内科,江苏南京 210009)
[摘要] 晚期糖基化终末产物(AGEs)是蛋白质、 脂质或核酸等大分子物质的非酶糖基化产物。其在体内有多种不同的存在形
式 , 研究最多的是羧甲基赖氨酸(CML), 它是AGEs的主要抗原表位 , 体内分布广泛 ,在糖尿病并发症等病变和衰老的发生、 发
展中有重要作用。
[关键词] 糖基化终末产物 , 高级 ;赖氨酸 ;表位 ; 综述[文献类型]
[中图分类号] Q591. 2;R543. 02  [文献标识码] A  [文章编号]1671?6264(2005)04?0269?05
  晚期糖基化终末产物(AGEs)是蛋白质、 脂质或核
酸等大分子物质在没有酶参与的条件下,自发地与葡
萄糖或其它还原单糖反应所生成的多种不同化学结构
所组成的分子内外交联的不稳定的棕色有荧光特性的
混合物。越来越多证据表明, AGEs 在糖尿病并发症、
动脉粥样硬化、 阿尔茨海默病(Alzheimer)、 白内障、 脊
髓侧索硬化症等病变和衰老的发展中均有重要作用。
因此, 研究 AGEs 结构及检测其血清和组织中的浓度
对多种疾病的诊断、 治疗及预后有重要意义。而 AGEs
具有高度异质性, 化学定义不明确且不稳定,因此 AG-
Es产物的定位价值是有限的[1]
。体内有多种不同的
存在形式。目前已知的结构形式有羧甲基赖氨酸
( CML)、 羧乙基赖氨酸(CEL)、 戊糖苷素(pentosidine)
等,但研究最多的是 CML,且已制备了 CML的特异性
单克隆抗体(6D12),并用于AGEs的定位研究。
1 C ML的生化特性及结构
1. 1  CML的产生
CML产物可形成于蛋白糖化和氧化,脂质氧化和
髓过氧化物酶系统驱动的氨基酸及相关结构的氧
化[2]
。C ML形成于 Amadori 产物碳水化合物链的 C?2
和C?3之间的氧化分裂;碱性条件下 C ML明显增加,
而在 NaCNBH3存在时明显降低[3]
。Ahmed等研究认
为, CML是果糖赖氨酸(FL)的金属离子催化氧化片
段[4]
。生理条件下,40%的 C ML来自于果糖赖氨酸。
糖氧化降解通过自由基机制进行, 包括H2 O2 和超氧化
物及氢氧基[5]
。在去铁胺, 过氧化物酶,超氧化物歧化
酶, 无氧条件、 氨基胍和螯合剂,巯基复合物和抗氧化
剂存在时, CML形成均降低。体外研究表明,反应性
氧系统使 CML稳定形成且不可逆转[4]
。氧化是 C ML
形成所必需的[6]
。虽然, 体外实验证实CML是糖氧化
产物, 但是很难确切地证实组织中CML形成的确切机
制。Antó nio等[7]
认为,体内糖氧化形成C ML包括乙二
醛和赖氨酸、 Namiki 路径和 Amadori 产物降解3种途
径。除了低磷酸浓度和高糖浓度外,乙二醛和赖氨酸
途径是 CML形成的主要途径。低糖浓度时, Amadori
产物降解形成的CML最不明显。蛋白途径中CML修
饰依赖于血糖水平和反应性氧水平[4]
。在体外糖化是
可逆转的[4]
,在体血糖控制良好时糖化下降[8]
,但是氧
化反佣可导致更持久的不可逆转C ML的形成[4, 6,8]
。
Fu等[9]
报道,在蛋白存在条件下, CML也形成于
多聚不饱和脂肪酸的金属催化氧化,脂质过氧化同糖
氧化一样,均是在体组织蛋白中 C ML形成的一个重要
途径。Wells? knecht等[10]
证实乙二醛是糖氧化形成的
一个中间产物。乙二醛也形成于多聚不饱和脂肪酸的
过氧化[9]
。故乙二醛也许是糖和脂质氧化过程中的一
个共同的中间产物。乙二醛与胶原交联有关[11]
,C ML
的形成与胶的交联也有关,螯合剂、 还原剂和自由基清
除剂都可通过抑制胶原的交联来抑制C ML的形成[4]
。
Fu等[9]
报道,多聚不饱和脂肪酸在体内和体外的
自由基反应中均较糖更易自身氧化,因此即使在高血
糖时糖浓度和 Amadori 产物增加的情况下,绝大多数
· 9 6 2 ·组织蛋白中的C ML可能还是来源于脂质过氧化反应,
金属离子催化氧化 LDL时, LDL上的多聚不饱和脂肪
酸的氧化产物脂蛋白部分是 CML形成的主要来源,这
表明, 即使是糖尿病情况下,糖和 Amadori 产物也仅是
CML修饰蛋白的次要来源, CML是 AGEs 主要的抗原
决定簇[12]
及脂质过氧化产物的证据表明,动脉粥样硬
化斑块中AGEs抗原表位的增加可能是脂质过氧化源
性CML的增加所致,而且脂源性 CML也许是糖诱导
的氧化应激时内皮细胞内蛋白的主要抗原表位[13]
。
而且,最近研究表明,C ML修饰蛋白也可直接来
自髓过氧化物酶?次氯酸系统, 此系统提供氨基酸转换
成glycoaldehyde 的机制,而 glycoaldehyde 是 CML的前
体[14]
。
研究表明, 组织中CML形成于糖氧化和脂质过氧
化,但无论何种途径,均涉及氧化应激[4]
。CML可能可
作为碳水化合物和脂质氧化反应应激的通用生物标
记[15]
。
1. 2  CML的生化特性
(1)没有颜色;(2)没有荧光特性;(3)没有交联
性[12]
; (4)许多细胞, 如巨嗜细胞、 系膜细胞、 内皮细胞
表面均有其受体, C ML通过这些受体可以影响细胞的
功能[2]
。
1. 3  CML是 AGEs的主要抗原表位
CML的电荷密度和侧链极性,使它很可能位于绝
大多数AGEs的表面,而成为一个暴露的易于识别的
抗原表位[12]
。乙二醛是C ML的一个前体,在氧化和抗
氧化条件下均可产生[4]
。用乙醛酸和 NaCNBH3孵育
CML和 BSA生成的 CML?BSA,呈白色并非棕色,且在
修饰反应中 C ML占损失的赖氨酸残基的86%。竞争
性ELISA含CML的竞争剂,竞争剂及CML本身均可抑
制抗AGEs抗体对AGEs?BSA的识别,但CML本身是最
弱的, 表明 C ML是 AGE修饰蛋白的主要抗原表位,且
多克隆抗体基本上是特异性识别 CML
[12]
。约30%的
多克隆抗体是特异性针对 C ML [16]
。4409