国外医学临床生物化学与检验学分册1999年第20卷第6期
白求恩医学大学基础医学院（长春130021）候芳玉郭焱综述
白求恩医科大学应用基础医学研究所（130021）李才审校
摘要晚期糖基化终末产物（advanced glycosylation end prodrcts, AGEs）在糖尿病慢性并发症发病中起重要作用。近年来AGEs作为监视伴慢性并发症糖尿病病人治疗效果的一项重要指标，正被认识并在临床应用。本文介绍GAEs的形成过程、化学结构、检测方法和临床意义。
关键词：晚期糖基化终末产物；检测方法；糖尿病
慢性高血糖是诱发糖尿病慢性并发症的始动因素。近年大量研究证明，在高血糖状态下蛋白质发生的非酶糖基化在糖尿病慢性并发症的发病中起重要作用[1]。血清和组织中晚期糖基化终末产物（AGEs）水平与糖尿病慢性并发症的程度明显相关，阻止糖基化反应可减少AGEs形成，减少或减轻并发症。血清或组织AGEs浓度已作为监视糖尿病，尤其是伴有肾脏损害及血管并发症病人治疗效果的一项新指标[2]。因此，准确测定血清和组织中AGEs浓度，判断病人体内AGEs蓄积程度具有重要临床意义。
1 非酶糖基化反应
蛋白质非酶糖基化是指在无酶催化条件下，葡萄糖分子游离醛或酮基与蛋白质氨基通过亲核加成反应形成糖基化蛋白的过程。早期形成可逆的Schiff碱，后者经结构重排形成较稳定的酮胺化合物（Amadori产物），再经过脱水、氧化和缩合等反应，最后形成稳定的、不可逆的AGEs。这一反应最早由法国生物化学家Maillard描述，故又称为Maillard反应。除葡萄糖外，其它还原糖类如果糖、葡萄糖-6-磷酸和核糖等也可使蛋白质糖基化。而且由于开链结构的关系，它们使蛋白质糖基化的速度明显比葡萄糖快。一般认为，AGEs常发生在长寿蛋白上，如胶原蛋白和晶体蛋白等。近年证明，AGEs也可在一些短寿蛋白、核酸、脂质成分和脂蛋白上形成[3]。
2 AGEs的化学结构和共同特点
aGEs呈异质性，分离时不稳定，使AGEs化学结构研究遇到不少困难，迄今AGEs的实际化学结构尚不清楚。体内已被鉴别出来的糖基化产物主要有：2（2-furoyl）-4（5）-（2-furanyl）-1H-imidazole（FFI）alky-formyl-diglycosylpyrrole（AFGP）pyrraline、羧甲基赖氨酸（Carboxy-methyl-lysine, cML）和戊糖苷（pentosidine）。但目前尚无充分证据证明它们就是体内AGEs存在的真实形式。CML系果糖赖氨酸氧化裂解的产物。戊糖苷是一个赖氨酸和一个精氨酸残基与一个咪唑-（4,5b）-吡啶翁环的结合物。有研究证明，CML是抗AGEs抗体识别的主要结构。
虽然AGEs的实际化学结构尚不清楚，且呈异质性，但它们具有至少一个共同的结构成分和共同的抗原决定簇。AGEs的共同特点是，不可逆性，呈棕褐色，具有特征性荧光光谱和同蛋白质等大分子形成交联的能力（交联性）。
3 AGEs的检测方法
由于AGEs化学结构不明和呈多样性，而且无商品试剂盒可供临床使用，因此血清和组织AGEs水平的检测尚有一定困难。检测AGEs的主要方法有：（1）放射免疫分析法。它检测AGEs的灵敏度高，但对抗AGEs抗体纯度的要求很严格；（2）放射受体分析法。本方法的特异性、精确性和重复性均很好，但检测时须用较大量放射性同位素，易造成环境污染，故在普通实验室难以应用；（3）荧光光谱法。AGEs在Ex370/Em440nm有特征性吸收光谱，故荧光光谱分析是测定AGEs较常用的方法，通过荧光测定可大致估计体内AGEs的实际水平，可能与AGEs的变化趋势，但有时会低估AGEs的的实际水平，可能与AGEs的有些结构不具有荧光性质有关。由于体内尚存在其他荧光物质，可能影响AGEs的荧光测定，故荧光光谱法测定AGEs尚缺乏特异性。戊糖苷在Ex338/Em385nm波长下有特征性光谱，可用以测定戊糖苷水平；（4）酶免疫法。本法是近年来发展起来的AGEs检测技术，具有特异性高、精确性好、简便、快速和可在普通实验室应用等优点，但抗体制备和分析方法的标准化等问题尚有待提高。
4 AGEs的致病作用和临床意义
AGEs具有广泛的致病作用。AGEs形成后引起蛋白质分子间广泛交联，致使蛋白质结构、机械强度、溶解性和配位结合等性质均发生改变。体内多种蛋白质糖基化可从多个方面影响机体，如引起血管通透性增大、血管基底膜增厚和细胞外基质积聚等。AGEs与其细胞表面受体（RAGE）结合，通过趋化和活化单核巨噬细胞，激活转录因子NF-KB，促进细胞因子和组织因子的释放，灭活一氧化氮和产生氧自由基等途径，参与糖尿病慢性并发症的发生和发展[3,8,9]。由于AGEs的不可逆性，即使高血糖被纠正后，AGEs水平也不能回复到正常，而继续在组织中累积。从组织AGEs自然解释出的反应中间物，如不能经肾脏消除，可再次结合到其他结构上，发生AGEs的“第二次”或“第三次”生成[3]。
糖基化反应在正常机体即缓慢进行，AGEs水平随年龄增长而缓慢增加。但在老化过程，特别是在糖尿病持续高血糖情况下，这一反应的速度显著加快，AGEs形成量明显增多。现已证实，AGEs在动脉粥样硬化、糖尿病肾病、糖尿病视网膜病变、早老性痴呆（Alzheimer氏病）和老化性病变的发生中起重要作用[10]。体内AGEs慢性蓄积与动脉粥样硬化之间有明显因果关系，AGEs能启动和/或加重动脉粥样硬化，而不取决于糖尿病或血脂异常[11]。血清AGEs水平与糖尿病肾病早期肾小球形态改变即明显相关，并且血清AGEs浓度可预示本早期肾脏病变[12]。给予AGEs的体内研究证明，AGEs能直接损害肾脏功能和结构，引起类似人类糖尿病肾病的肾脏改变[13,14]。皮肤AGEs水平与临床前期的糖尿病肾病及早期视网膜病变程度密切相关[15]。近年研究还证明，在终末期肾脏疾病的糖尿病患者和非糖尿病患者，其血清和组织AGEs水平均明显升高[3]，可能由于AGEs经由肾脏清除减少，致使体内AGEs蓄积。最近有人[16]报道，类风湿性关节炎患者的血清戊糖苷水平明显增高。可见AGEs在体内蓄积并不仅仅见于糖尿病高血糖状态。
AGEs在糖尿病慢性并发症和某些疾病发生中的作用已引起人们重视。作为一项新的临床指标，AGEs检测对阐明这些疾病的发病机制和判定治疗效果有一定价值。
参考文献:
1 brownlee M. Diabetes Care, 1992；15:1835-1843
2 wu JT. J Clin Lab Anal, 1993；7:252-255
3 vlassara H. Kidney Int, 1996；49:1795-1840
4 makita Z, Vlassara H, Cerami A, et al. J Biol Chem, 1992；267:5135-5138
5 候芳玉，李才，苗春生，等。中国实验诊断学，1998，2（5）：262
6 wolffenbuttel BHR, Ciordano D, Founds HW, et al. Lancet, 1996；347:513-515
7 mitsuhashi T, Vlassara H, Founds HW, et al. J Immunol Methods, 1997；20；79-88
8 vlassara H, Bucala R, Striker L. Lab Invest, 1994；70:138-151
9 bucala R, Vlassara H. Am J Kid Dis, 1995；26:875-885
10 monnier VM, Nagaraj RH, Portero-Otin M, et al. Nephrol Dial Transplant, 1996；11:20-26
11 vlassara H. Diabetes, 1997；46(Suppl. 2):S19-S25
12 berg TJ, Bangstad HJ, Torjesen PA, et al. Metabolism, 1997；46:661-665
13 vlassara H, Striker LJ, Teichberg S, et al.Proc Natl Acad Sci uSA,1994;91:11704-11708
14 隋立荣，李才，苗春生，等。中华内分泌代谢杂志，1998，14（4）：260-262
15 beisswenger PJ, Makita Z, Curphey TJ, et al. Diabetes, 1995；44:824-829
16 roderiguez-Garcia J, Requena JR, Rodriguez-Segade S. Clin Chem, 1998；44:250-255
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国外医学临床生物化学与检验学分册1999年第20卷第6期
白求恩医学大学基础医学院（长春130021）候芳玉郭焱综述
白求恩医科大学应用基础医学研究所（130021）李才审校
摘要晚期糖基化终末产物（advanced glycosylation end prodrcts, AGEs）在糖尿病慢性并发症发病中起重要作用。近年来AGEs作为监视伴慢性并发症糖尿病病人治疗效果的一项重要指标，正被认识并在临床应用。本文介绍GAEs的形成过程、化学结构、检测方法和临床意义。
关键词：晚期糖基化终末产物；检测方法；糖尿病
慢性高血糖是诱发糖尿病慢性并发症的始动因素。近年大量研究证明，在高血糖状态下蛋白质发生的非酶糖基化在糖尿病慢性并发症的发病中起重要作用[1]。血清和组织中晚期糖基化终末产物（AGEs）水平与糖尿病慢性并发症的程度明显相关，阻止糖基化反应可减少AGEs形成，减少或减轻并发症。血清或组织AGEs浓度已作为监视糖尿病，尤其是伴有肾脏损害及血管并发症病人治疗效果的一项新指标[2]。因此，准确测定血清和组织中AGEs浓度，判断病人体内AGEs蓄积程度具有重要临床意义。
1 非酶糖基化反应
蛋白质非酶糖基化是指在无酶催化条件下，葡萄糖分子游离醛或酮基与蛋白质氨基通过亲核加成反应形成糖基化蛋白的过程。早期形成可逆的Schiff碱，后者经结构重排形成较稳定的酮胺化合物（Amadori产物），再经过脱水、氧化和缩合等反应，最后形成稳定的、不可逆的AGEs。这一反应最早由法国生物化学家Maillard描述，故又称为Maillard反应。除葡萄糖外，其它还原糖类如果糖、葡萄糖-6-磷酸和核糖等也可使蛋白质糖基化。而且由于开链结构的关系，它们使蛋白质糖基化的速度明显比葡萄糖快。一般认为，AGEs常发生在长寿蛋白上，如胶原蛋白和晶体蛋白等。近年证明，AGEs也可在一些短寿蛋白、核酸、脂质成分和脂蛋白上形成[3]。
2 AGEs的化学结构和共同特点
aGEs呈异质性，分离时不稳定，使AGEs化学结构研究遇到不少困难，迄今AGEs的实际化学结构尚不清楚。体内已被鉴别出来的糖基化产物主要有：2（2-furoyl）-4（5）-（2-furanyl）-1H-imidazole（FFI）alky-formyl-diglycosylpyrrole（AFGP）pyrraline、羧甲基赖氨酸（Carboxy-methyl-lysine, cML）和戊糖苷（pentosidine）。但目前尚无充分证据证明它们就是体内AGEs存在的真实形式。CML系果糖赖氨酸氧化裂解的产物。戊糖苷是一个赖氨酸和一个精氨酸残基与一个咪唑-（4,5b）-吡啶翁环的结合物。有研究证明，CML是抗AGEs抗体识别的主要结构。
虽然AGEs的实际化学结构尚不清楚，且呈异质性，但它们具有至少一个共同的结构成分和共同的抗原决定簇。AGEs的共同特点是，不可逆性，呈棕褐色，具有特征性荧光光谱和同蛋白质等大分子形成交联的能力（交联性）。
3 AGEs的检测方法
由于AGEs化学结构不明和呈多样性，而且无商品试剂盒可供临床使用，因此血清和组织AGEs水平的检测尚有一定困难。检测AGEs的主要方法有：（1）放射免疫分析法。它检测AGEs的灵敏度高，但对抗AGEs抗体纯度的要求很严格；（2）放射受体分析法。本方法的特异性、精确性和重复性均很好，但检测时须用较大量放射性同位素，易造成环境污染，故在普通实验室难以应用；（3）荧光光谱法。AGEs在Ex370/Em440nm有特征性吸收光谱，故荧光光谱分析是测定AGEs较常用的方法，通过荧光测定可大致估计体内AGEs的实际水平，可能与AGEs的变化趋势，但有时会低估AGEs的的实际水平，可能与AGEs的有些结构不具有荧光性质有关。由于体内尚存在其他荧光物质，可能影响AGEs的荧光测定，故荧光光谱法测定AGEs尚缺乏特异性。戊糖苷在Ex338/Em385nm波长下有特征性光谱，可用以测定戊糖苷水平；（4）酶免疫法。本法是近年来发展起来的AGEs检测技术，具有特异性高、精确性好、简便、快速和可在普通实验室应用等优点，但抗体制备和分析方法的标准化等问题尚有待提高。
4 AGEs的致病作用和临床意义
AGEs具有广泛的致病作用。AGEs形成后引起蛋白质分子间广泛交联，致使蛋白质结构、机械强度、溶解性和配位结合等性质均发生改变。体内多种蛋白质糖基化可从多个方面影响机体，如引起血管通透性增大、血管基底膜增厚和细胞外基质积聚等。AGEs与其细胞表面受体（RAGE）结合，通过趋化和活化单核巨噬细胞，激活转录因子NF-KB，促进细胞因子和组织因子的释放，灭活一氧化氮和产生氧自由基等途径，参与糖尿病慢性并发症的发生和发展[3,8,9]。由于AGEs的不可逆性，即使高血糖被纠正后，AGEs水平也不能回复到正常，而继续在组织中累积。从组织AGEs自然解释出的反应中间物，如不能经肾脏消除，可再次结合到其他结构上，发生AGEs的“第二次”或“第三次”生成[3]。
糖基化反应在正常机体即缓慢进行，AGEs水平随年龄增长而缓慢增加。但在老化过程，特别是在糖尿病持续高血糖情况下，这一反应的速度显著加快，AGEs形成量明显增多。现已证实，AGEs在动脉粥样硬化、糖尿病肾病、糖尿病视网膜病变、早老性痴呆（Alzheimer氏病）和老化性病变的发生中起重要作用[10]。体内AGEs慢性蓄积与动脉粥样硬化之间有明显因果关系，AGEs能启动和/或加重动脉粥样硬化，而不取决于糖尿病或血脂异常[11]。血清AGEs水平与糖尿病肾病早期肾小球形态改变即明显相关，并且血清AGEs浓度可预示本早期肾脏病变[12]。给予AGEs的体内研究证明，AGEs能直接损害肾脏功能和结构，引起类似人类糖尿病肾病的肾脏改变[13,14]。皮肤AGEs水平与临床前期的糖尿病肾病及早期视网膜病变程度密切相关[15]。近年研究还证明，在终末期肾脏疾病的糖尿病患者和非糖尿病患者，其血清和组织AGEs水平均明显升高[3]，可能由于AGEs经由肾脏清除减少，致使体内AGEs蓄积。最近有人[16]报道，类风湿性关节炎患者的血清戊糖苷水平明显增高。可见AGEs在体内蓄积并不仅仅见于糖尿病高血糖状态。
AGEs在糖尿病慢性并发症和某些疾病发生中的作用已引起人们重视。作为一项新的临床指标，AGEs检测对阐明这些疾病的发病机制和判定治疗效果有一定价值。
参考文献:
1 brownlee M. Diabetes Care, 1992；15:1835-1843
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5 候芳玉，李才，苗春生，等。中国实验诊断学，1998，2（5）：262
6 wolffenbuttel BHR, Ciordano D, Founds HW, et al. Lancet, 1996；347:513-515
7 mitsuhashi T, Vlassara H, Founds HW, et al. J Immunol Methods, 1997；20；79-88
8 vlassara H, Bucala R, Striker L. Lab Invest, 1994；70:138-151
9 bucala R, Vlassara H. Am J Kid Dis, 1995；26:875-885
10 monnier VM, Nagaraj RH, Portero-Otin M, et al. Nephrol Dial Transplant, 1996；11:20-26
11 vlassara H. Diabetes, 1997；46(Suppl. 2):S19-S25
12 berg TJ, Bangstad HJ, Torjesen PA, et al. Metabolism, 1997；46:661-665
13 vlassara H, Striker LJ, Teichberg S, et al.Proc Natl Acad Sci uSA,1994;91:11704-11708
14 隋立荣，李才，苗春生，等。中华内分泌代谢杂志，1998，14（4）：260-262
15 beisswenger PJ, Makita Z, Curphey TJ, et al. Diabetes, 1995；44:824-829
16 roderiguez-Garcia J, Requena JR, Rodriguez-Segade S. Clin Chem, 1998；44:250-255
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