晚期糖基化终末产物致动脉硬化的研究及药物干预(1)
【摘要】晚期糖基化终末产物(advanced glycation end products，AGEs)是一组随着血糖增高、肾功能衰竭等逐渐蓄积于循环组织中的分子，它可通过损伤血管内皮、促进白细胞黏附、增加血小板聚集和刺激血管平滑肌增殖等机制，促进动脉粥样硬化等疾病的发生发展。因此，弄清AGEs在心血管疾病中的作用机制并在此基础上进行有效的干预，将对心血管疾病的防治起到重要作用。
【关键词】糖基化终末产物；动脉硬化；药物干预
糖基化终末产物(advanced glycation end products，AGEs)是体内蛋白质的氨基与还原糖的羰基在无酶条件下发生反应，生成不稳定的薛夫碱(shiff bases)，薛夫碱重排生成酮胺，即阿马多里(amadori),再经过进一步脱水、环化、氧化和重组最终生成AGEs。目前结构较明确的AGEs有：戊糖苷素(pentosidine)、交联素(crossline)、Nε-羧甲基赖氮酸(Nε-carboxymethyllysine，CML)、羧乙基赖氨酸(CEL)等。AGEs与心血管病的发病之间的关系越来越引起人们的注意，成为新的研究热点。Vlassara等[1]证明AGEs能启动和加重动脉粥样硬化(AS)，而与血糖和血脂异常无关。国外学者发现家兔动脉粥样硬化斑块组织中存在大量的AGEs，而正常部位却没有AGEs表达，说明AGEs可能参与AS的形成[2]。
, 百拇医药
1AGEs/RAGE的信号转导通路
目前认为AGEs主要通过与细胞表面特异受体相互作用产生效应。其结合后激活的主要信号转导通路有：P44/P42，p2lras，SAPK/JNK，MAPKs，NF-κB等。AGEs可修饰蛋白作用于不同类型细胞，其通路不同[3]。
2糖基化终末产物致动脉硬化的机制
2.1AGEs直接捕获蛋白质或引起蛋白质交联，从而破坏血管的结构和功能。
2.2损伤血管内皮和促进白细胞黏附AGEs与其主要受体RAGE结合后，改变血管内皮细胞骨架，增加血管的通透性，还可通过NADPH氧化酶途径产生大量氧自由基(ROS)，ROS作为信号分子，引起细胞丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)及核因子kappa B(NF-κB)的活化(促黏附VCAM-1、ICAM-1、促炎IL-6、IL-1、促凝)，从而诱导内皮细胞通透性增加，促炎细胞边集黏附，引起内皮炎症反应，导致内皮功能损伤，最终导致AS形成。同时AGEs与RAGE结合产生的ROS又促进AGEs的生成，如此形成恶性循环。
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2.3促使血小板聚集和活化AGEs可通过多种途径减少内皮细胞合成NO，导致凝血和纤溶系统失衡，从而促使血小板激活。另外，AGEs通过氧化应激反应促进血小板聚集，增加血小板的聚集和黏附。AGEs还可通过损伤血管内皮间接激活血小板。
2.4刺激平滑肌细胞增殖迁移AGEs与RAGE结合可通过NF-κB信号转导通路刺激平滑肌细胞增殖迁移。AGEs-RAGE系统还能刺激平滑肌细胞产生多种促细胞分裂因子，如血小板源性生长因子(PDGF)、纤维细胞生长因子等促使血管平滑肌增生。另外，AGEs还能够直接刺激血管平滑肌细胞迁移和增殖。
2.5促使脂质代谢紊乱众所周知，脂质代谢紊乱在动脉粥样硬化的形成过程当中起到至关重要的作用。AGEs产生的反应性氧的产物,使脂质发生氧化，形成氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)。ox-LDL难以通过一般的代谢途径清除，其对AS的发生、发展起到重要的作用。ox-LDL能被巨噬细胞表面的受体识别并摄取，最后转化为泡沫细胞。另外ox-LDL可通过趋化作用，使得血液中的单核细胞在血管内皮受损处聚集，还能对内皮细胞本身产生毒性作用。同时，经AGEs修饰的糖基化高密度脂蛋白的增加却降低其逆转运胆固醇的能力。如此一正一反达到扰乱脂质正常代谢的双倍危害效果。
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3AGEs相关的药物治疗进展
3.1减少糖基化终产物形成
3.1.1氨基胍氨基胍是亲核的肼类化合物，它能捕获AGEs的活性羰基前体,阻止其转化生成AGEs，还能抑制糖基化反应产生的氧自由基，减少ox-LDL生成。Panagiotopoulos等人在高脂AS家兔模型中，用氨基胍100 mg/(kg•d),治疗12周，发现治疗组胸主动脉、腹主动脉、肠系膜动脉的斑块比对照组分别减少了30%、49%和48%[4]。在糖尿病大鼠模型中，也观察到氨基胍可抑制AGEs在动脉内皮组织的沉积，从而使血液动力学得到改善[5,6]。近些年关于氨基胍的研究较多也较为成熟，但是因为临床试验阶段发现氨基胍在人体内肾脏清除快，并能特意地俘获维生素B6，造成维生素B6缺乏等，因此目前仍然无法应用于临床。
3.1.2吡哆胺吡哆胺是维生素B6的衍生物，维生素B6包括吡哆醛、吡哆醇和吡哆胺。其中吡哆胺主要存在于动物体内，以磷酸酯的形式作为体内各种代谢，包括酶促反应的辅酶。它能通过俘获低分子量的活性羰基前体而抑制AGEs的形成。同时吡哆胺也是一种自由基清除剂，可通过抑制氧化应激反应强烈抑制CML的合成。吡哆胺还可抑制Amadori产物转变成AGEs。有研究表明，在渐进型糖尿病肾病大鼠模型中，吡多胺能增强依那普利的作用，减慢渐进性糖尿病肾病的进展，降低总体病死率[7]。吡哆胺作为一种非特异性的亲核试剂，除了捕获非酶糖基化生成的羰基前体，也同样可以捕获脂质过氧化过程中产生的羰基产物，从而抑制了脂质过氧化终末产物(ALEs)的生成，而脂质过氧化终末产物的形成对动脉硬化的形成和发展起到重要的作用。因此，对于老年人群来说，改变饮食习惯，多食用富含维生素B6的食物，或许对动脉硬化相关疾病的预防能起到积极的效果。
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3.2抑制糖基化终产物交联反应AGEs间靠赖氨酸残基共价结合形成交联，交联可捕获LDL-c使其易被巨噬细胞吞噬，从而促进动脉硬化发生。AGEs可作用于内皮细胞外基质刺激胶原蛋白发生交联，或与内膜下各种蛋白质结合或自身交联，引起血管壁增厚，管腔狭窄、闭塞。近年国外开发出一类AGEs交联断裂药物，即ALT-711。ALT-711能逆转糖尿病动物模型动脉硬化程度，减少粥样硬化斑块面积[8]。ALT-711能将交联裂解而其自身的结构不发生改变，因此一旦裂解后的蛋白再交联，ALT-711能再次将其裂解掉。
3.3阻断糖基化终产物及其受体相互作用AGEs-RAGE途径是AGEs致AS的主要方式，常用的阻断药物有sRAGE和抗RAGE抗体[9]。
3.3.1sRAGEsRAGE为可溶性RAGE，它可与AGEs特异性的在胞外结合,阻断AGE-RAGE相互作用，由于其没有胞内部分,因而不能产生效应，从而达到阻断作用。糖尿病大鼠动物模型显示sRAGE能抑制动脉粥样硬化斑块的进展[10,11]。
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3.3.2抗RAGE抗体抗RAGE抗体是通过封闭细胞膜上的受体RAGE，使其不能与AGEs结合而起到阻断AGEs-RAGE的作用。
3.4抗氧化剂氧化应激既参与了AGEs的形成过程，又参与了AGEs与RAGE结合的生物学效应，因此抗氧化剂对拮抗AGEs相关疾病至关重要。
3.4.1维生素E维生素E是重要的胞内抗氧化剂，可以减少细胞线粒体中活性氧簇(ROS)的生成，清除已生成的超氧化物，从而达到抗氧化的目的。
3.4.2蜂王浆蜂王浆被普遍认为对细胞的修复具有很强的作用，同时具备美容养颜、抗衰老的功效。科学家检测出蜂王浆中含有大量超氧化物歧化酶(SOD)。SOD具有特殊的活性，是生物体内清除自由基的首要物质。因此具有较好的抗氧化能力。SOD是天然存在的超氧自由基清除因子，它可以把有害的超氧自由基转化为过氧化氢。过氧化氢在体内又被分解为水，从而起到抗氧化的作用。, http://www.100md.com(郑智楷 关瑞锦)
【关键词】糖基化终末产物；动脉硬化；药物干预
糖基化终末产物(advanced glycation end products，AGEs)是体内蛋白质的氨基与还原糖的羰基在无酶条件下发生反应，生成不稳定的薛夫碱(shiff bases)，薛夫碱重排生成酮胺，即阿马多里(amadori),再经过进一步脱水、环化、氧化和重组最终生成AGEs。目前结构较明确的AGEs有：戊糖苷素(pentosidine)、交联素(crossline)、Nε-羧甲基赖氮酸(Nε-carboxymethyllysine，CML)、羧乙基赖氨酸(CEL)等。AGEs与心血管病的发病之间的关系越来越引起人们的注意，成为新的研究热点。Vlassara等[1]证明AGEs能启动和加重动脉粥样硬化(AS)，而与血糖和血脂异常无关。国外学者发现家兔动脉粥样硬化斑块组织中存在大量的AGEs，而正常部位却没有AGEs表达，说明AGEs可能参与AS的形成[2]。
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1AGEs/RAGE的信号转导通路
目前认为AGEs主要通过与细胞表面特异受体相互作用产生效应。其结合后激活的主要信号转导通路有：P44/P42，p2lras，SAPK/JNK，MAPKs，NF-κB等。AGEs可修饰蛋白作用于不同类型细胞，其通路不同[3]。
2糖基化终末产物致动脉硬化的机制
2.1AGEs直接捕获蛋白质或引起蛋白质交联，从而破坏血管的结构和功能。
2.2损伤血管内皮和促进白细胞黏附AGEs与其主要受体RAGE结合后，改变血管内皮细胞骨架，增加血管的通透性，还可通过NADPH氧化酶途径产生大量氧自由基(ROS)，ROS作为信号分子，引起细胞丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)及核因子kappa B(NF-κB)的活化(促黏附VCAM-1、ICAM-1、促炎IL-6、IL-1、促凝)，从而诱导内皮细胞通透性增加，促炎细胞边集黏附，引起内皮炎症反应，导致内皮功能损伤，最终导致AS形成。同时AGEs与RAGE结合产生的ROS又促进AGEs的生成，如此形成恶性循环。
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2.3促使血小板聚集和活化AGEs可通过多种途径减少内皮细胞合成NO，导致凝血和纤溶系统失衡，从而促使血小板激活。另外，AGEs通过氧化应激反应促进血小板聚集，增加血小板的聚集和黏附。AGEs还可通过损伤血管内皮间接激活血小板。
2.4刺激平滑肌细胞增殖迁移AGEs与RAGE结合可通过NF-κB信号转导通路刺激平滑肌细胞增殖迁移。AGEs-RAGE系统还能刺激平滑肌细胞产生多种促细胞分裂因子，如血小板源性生长因子(PDGF)、纤维细胞生长因子等促使血管平滑肌增生。另外，AGEs还能够直接刺激血管平滑肌细胞迁移和增殖。
2.5促使脂质代谢紊乱众所周知，脂质代谢紊乱在动脉粥样硬化的形成过程当中起到至关重要的作用。AGEs产生的反应性氧的产物,使脂质发生氧化，形成氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)。ox-LDL难以通过一般的代谢途径清除，其对AS的发生、发展起到重要的作用。ox-LDL能被巨噬细胞表面的受体识别并摄取，最后转化为泡沫细胞。另外ox-LDL可通过趋化作用，使得血液中的单核细胞在血管内皮受损处聚集，还能对内皮细胞本身产生毒性作用。同时，经AGEs修饰的糖基化高密度脂蛋白的增加却降低其逆转运胆固醇的能力。如此一正一反达到扰乱脂质正常代谢的双倍危害效果。
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3AGEs相关的药物治疗进展
3.1减少糖基化终产物形成
3.1.1氨基胍氨基胍是亲核的肼类化合物，它能捕获AGEs的活性羰基前体,阻止其转化生成AGEs，还能抑制糖基化反应产生的氧自由基，减少ox-LDL生成。Panagiotopoulos等人在高脂AS家兔模型中，用氨基胍100 mg/(kg•d),治疗12周，发现治疗组胸主动脉、腹主动脉、肠系膜动脉的斑块比对照组分别减少了30%、49%和48%[4]。在糖尿病大鼠模型中，也观察到氨基胍可抑制AGEs在动脉内皮组织的沉积，从而使血液动力学得到改善[5,6]。近些年关于氨基胍的研究较多也较为成熟，但是因为临床试验阶段发现氨基胍在人体内肾脏清除快，并能特意地俘获维生素B6，造成维生素B6缺乏等，因此目前仍然无法应用于临床。
3.1.2吡哆胺吡哆胺是维生素B6的衍生物，维生素B6包括吡哆醛、吡哆醇和吡哆胺。其中吡哆胺主要存在于动物体内，以磷酸酯的形式作为体内各种代谢，包括酶促反应的辅酶。它能通过俘获低分子量的活性羰基前体而抑制AGEs的形成。同时吡哆胺也是一种自由基清除剂，可通过抑制氧化应激反应强烈抑制CML的合成。吡哆胺还可抑制Amadori产物转变成AGEs。有研究表明，在渐进型糖尿病肾病大鼠模型中，吡多胺能增强依那普利的作用，减慢渐进性糖尿病肾病的进展，降低总体病死率[7]。吡哆胺作为一种非特异性的亲核试剂，除了捕获非酶糖基化生成的羰基前体，也同样可以捕获脂质过氧化过程中产生的羰基产物，从而抑制了脂质过氧化终末产物(ALEs)的生成，而脂质过氧化终末产物的形成对动脉硬化的形成和发展起到重要的作用。因此，对于老年人群来说，改变饮食习惯，多食用富含维生素B6的食物，或许对动脉硬化相关疾病的预防能起到积极的效果。
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3.2抑制糖基化终产物交联反应AGEs间靠赖氨酸残基共价结合形成交联，交联可捕获LDL-c使其易被巨噬细胞吞噬，从而促进动脉硬化发生。AGEs可作用于内皮细胞外基质刺激胶原蛋白发生交联，或与内膜下各种蛋白质结合或自身交联，引起血管壁增厚，管腔狭窄、闭塞。近年国外开发出一类AGEs交联断裂药物，即ALT-711。ALT-711能逆转糖尿病动物模型动脉硬化程度，减少粥样硬化斑块面积[8]。ALT-711能将交联裂解而其自身的结构不发生改变，因此一旦裂解后的蛋白再交联，ALT-711能再次将其裂解掉。
3.3阻断糖基化终产物及其受体相互作用AGEs-RAGE途径是AGEs致AS的主要方式，常用的阻断药物有sRAGE和抗RAGE抗体[9]。
3.3.1sRAGEsRAGE为可溶性RAGE，它可与AGEs特异性的在胞外结合,阻断AGE-RAGE相互作用，由于其没有胞内部分,因而不能产生效应，从而达到阻断作用。糖尿病大鼠动物模型显示sRAGE能抑制动脉粥样硬化斑块的进展[10,11]。
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3.3.2抗RAGE抗体抗RAGE抗体是通过封闭细胞膜上的受体RAGE，使其不能与AGEs结合而起到阻断AGEs-RAGE的作用。
3.4抗氧化剂氧化应激既参与了AGEs的形成过程，又参与了AGEs与RAGE结合的生物学效应，因此抗氧化剂对拮抗AGEs相关疾病至关重要。
3.4.1维生素E维生素E是重要的胞内抗氧化剂，可以减少细胞线粒体中活性氧簇(ROS)的生成，清除已生成的超氧化物，从而达到抗氧化的目的。
3.4.2蜂王浆蜂王浆被普遍认为对细胞的修复具有很强的作用，同时具备美容养颜、抗衰老的功效。科学家检测出蜂王浆中含有大量超氧化物歧化酶(SOD)。SOD具有特殊的活性，是生物体内清除自由基的首要物质。因此具有较好的抗氧化能力。SOD是天然存在的超氧自由基清除因子，它可以把有害的超氧自由基转化为过氧化氢。过氧化氢在体内又被分解为水，从而起到抗氧化的作用。, http://www.100md.com(郑智楷 关瑞锦)