Glykation

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Als Glykation (auch Glykierung) wird die Reaktion von Proteinen, Lipiden oder Nukleinsäuren mit Kohlenhydraten ohne Beteiligung von Enzymen bezeichnet. Die enzymatische Reaktion dagegen wird Glykosylierung genannt. Eine Glykation kann exogen oder endogen erfolgen, d. h. außerhalb oder innerhalb des Körpers.

Exogene Glykation[Bearbeiten]

Exogene Glykation erfolgt in der Regel, wenn Proteine mit Zuckern gekocht werden. Temperaturen über 120 °C begünstigen diesen Prozess. Das Reaktionsprodukt wird auch als Advanced Glycation Endproduct (AGE) bezeichnet. Die Glykation durch trockene Gartechniken mit reduzierenden Zuckern wird als Maillard-Reaktion bezeichnet, einige der entstehenden farbigen Reaktionsprodukte gehören zu den Melanoidinen. AGEs werden in der Lebensmittelindustrie als Geschmacksverstärker, Farbstoffe oder zur Aufbesserung der Erscheinung eingesetzt.[1] Ursprünglich ging man davon aus, dass AGEs ungefährlich sind. Neuere Forschungsergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass AGEs bei manchen Erkrankungen zumindest beteiligt sind.[2] Weiterhin könnte Glykation auch an der Bildung von Acrylamid beteiligt sein.[3] In der Regel ist jedoch die Konzentration der AGEs in unzubereiteten Nahrungsmitteln nicht besorgniserregend. Insbesondere durch häufigen Verzehr von Gebratenem und Gegrilltem können jedoch Konzentrationen erreicht werden, die vom Körper nicht mehr neutralisiert werden können, ähnlich wie dies generell im fortgeschrittenen Alter der Fall ist.[4]

Endogene Glykation[Bearbeiten]

Endogene Glykation entsteht auch im Körper, besonders im Blutkreislauf. Hierbei reagieren im Wesentlichen Fruktose und Galaktose und in geringerem Umfang auch Glukose unkontrolliert mit körpereigenen Proteinen ohne Beteiligung von Enzymen.[5] In Folge des Stoffwechsels entstehen reaktive Dicarbonyle wie 3-Deoxyglucoson und Methylglyoxal.[6] Problematisch ist hierbei die Anreicherung der AGE über die Zeit, insbesondere bei einem erhöhten Blutzuckerwert, bei der Zellen und Gewebe geschädigt werden können.

Bei der Glykation von Hämoglobin entsteht HbA1c. Der HbA1c-Anteil am Hämoglobin kann gemessen werden, um z. B. bei Diabetikern den durchschnittlichen Blutzuckerwert der letzten vier bis zwölf Wochen abzuschätzen.

Gesundheitliche Auswirkungen[Bearbeiten]

Der endogenen Glykation wird eine Beteiligung an unterschiedlichen Alterserkrankungen zugeschrieben, z. B. Diabetes mellitus Typ II und Herz-Kreislauferkrankungen.[7] Höhere Konzentrationen an AGE entstehen z. B. bei oxidativem Stress oder Hyperglykämie.[8] Sie werden unter anderem mit Arteriosklerose, einer schlechteren Angiogenese und einer gestörten Wundheilung in Verbindung gebracht.[6] Manche AGE fördern eine Entzündung,[9] teilweise durch Bindung an den zellulären Rezeptor Receptor for AGE (RAGE) auf Monozyten.[10] Die während einer AGE-induzierten Entzündung aktivierten Monozyten sezernieren Interleukin-1, TNF-α, Platelet Derived Growth Factor und Insulin-like growth factor-1. Weiterhin werden dadurch Thrombozyten aktiviert, wodurch sich vermehrt Blutgerinnsel bilden können.[6] In Folge der Glykation kann es bei Neuronen zu einem Abbau von Myelin und zu Neuropathien kommen, z. B. bei Diabetes mellitus Typ II und Alzheimer-Krankheit.[11][12] Weiterhin wird eine Beteiligung bei Osteoporose,[13] Glomerulosklerose,[14] Arthritis, respiratorische Insuffizienz und Sepsis untersucht.[10]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Peppa M et al.: Glucose, Advanced Glycation End Products, and Diabetes Complications: What Is New and What Works., Clinical Diabetes, Volume 21, Number 4, 2003, doi:10.2337/diaclin.21.4.186
  2. Vlassara, H: Advanced Glycation in Health and Disease: Role of the Modern Environment., Annals of the New York Academy of Science. 1043: 452–460 (2005). doi:10.1196/annals.1333.051
  3. Stadler RH et al: Acrylamide from Maillard reaction products. Nature 2002;419:449-50. PMID 12368845.
  4. Uribarri J, et al.: Circulating glycotoxins and dietary advanced glycation endproducts: two links to inflammatory response, oxidative stress, and aging. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2007 Apr;62(4):427-33. PMID 17452738
  5. J. D. McPherson, B. H. Shilton, D. J. Walton: Role of fructose in glycation and cross-linking of proteins. In: Biochemistry. Band 27, Nummer 6, März 1988, S. 1901–1907, ISSN 0006-2960. PMID 3132203.
  6. a b c A. Stirban, T. Gawlowski, M. Roden: Vascular effects of advanced glycation endproducts: Clinical effects and molecular mechanisms. In: Molecular metabolism. Band 3, Nummer 2, April 2014, S. 94–108, ISSN 2212-8778. doi:10.1016/j.molmet.2013.11.006. PMID 24634815. PMC 3953708 (freier Volltext).
  7. Theodore Koschinsky, et. al. An environmental risk factor in diabetic nephropathy, An environmental risk factor in diabetic nephropathy. Proceedings of the National Academy of Science, USA Vol. 94, pp. 6474–6479, June 1997
  8. S. Schiekofer, M. Andrassy, J. Chen, G. Rudofsky, J. Schneider, T. Wendt, N. Stefan, P. Humpert, A. Fritsche, M. Stumvoll, E. Schleicher, H. U. Häring, P. P. Nawroth, A. Bierhaus: Acute hyperglycemia causes intracellular formation of CML and activation of ras, p42/44 MAPK, and nuclear factor kappaB in PBMCs. In: Diabetes. Band 52, Nummer 3, März 2003, S. 621–633, ISSN 0012-1797. PMID 12606501.
  9. C. Ott, K. Jacobs, E. Haucke, A. Navarrete Santos, T. Grune, A. Simm: Role of advanced glycation end products in cellular signaling. In: Redox biology. Band 2, 2014, S. 411–429, ISSN 2213-2317. doi:10.1016/j.redox.2013.12.016. PMID 24624331. PMC 3949097 (freier Volltext).
  10. a b Y. K. Chuah, R. Basir, H. Talib, T. H. Tie, N. Nordin: Receptor for Advanced Glycation End Products and Its Involvement in Inflammatory Diseases. In: International journal of inflammation. Band 2013, 2013, S. 403460, ISSN 2090-8040. doi:10.1155/2013/403460. PMID 24102034. PMC 3786507 (freier Volltext).
  11. V. P. Singh, A. Bali, N. Singh, A. S. Jaggi: Advanced Glycation End Products and Diabetic Complications. In: The Korean journal of physiology & pharmacology : official journal of the Korean Physiological Society and the Korean Society of Pharmacology. Band 18, Nummer 1, Februar 2014, S. 1–14, ISSN 1226-4512. doi:10.4196/kjpp.2014.18.1.1. PMID 24634591. PMC 3951818 (freier Volltext).
  12. C. Angeloni, L. Zambonin, S. Hrelia: Role of Methylglyoxal in Alzheimer's Disease. In: BioMed research international. Band 2014, 2014, S. 238485, ISSN 2314-6141. doi:10.1155/2014/238485. PMID 24734229. PMC 3966409 (freier Volltext).
  13. R. Sanguineti, A. Puddu, F. Mach, F. Montecucco, G. L. Viviani: Advanced Glycation End Products Play Adverse Proinflammatory Activities in Osteoporosis. In: Mediators of inflammation. Band 2014, 2014, S. 975872, ISSN 1466-1861. doi:10.1155/2014/975872. PMID 24771986.
  14. E. J. Lee, J. H. Park: Receptor for Advanced Glycation Endproducts (RAGE), Its Ligands, and Soluble RAGE: Potential Biomarkers for Diagnosis and Therapeutic Targets for Human Renal Diseases. In: Genomics & informatics. Band 11, Nummer 4, Dezember 2013, S. 224–229, ISSN 1598-866X. doi:10.5808/GI.2013.11.4.224. PMID 24465234. PMC 3897850 (freier Volltext).