Сетевое издание

Международный студенческий научный вестник

ISSN 2409-529X

Введение. Развитие и функционирование всех живых существ заканчивается неизбежным процессом старения, в результате которого подавляется деятельность всех органов и организма в целом, что приводит к неминуемой смерти.

Одной из причин старения считают гликирование (неферментативное гликозилирование, гликация) белков. Этот процесс протекает на протяжении всей жизни, но с возрастом он усиливается. Гликирование белков- это реакция ковалентного соединения свободных аминогрупп белков и восстанавливающих углеводов (глюкоза, мальтоза, лактоза и др.), которая протекает без участия ферментов и приводит к нарушению функций белков. Этот процесс является нерегулируемым, так как происходит без участия биологических катализаторов. В результате гликации белков у человека в организме возникают воспалительные процессы, на коже появляются морщины и развивается ряд таких заболеваний, как инфаркт, инсульт, атеросклероз, катаракта и др.

Цель исследования. Изучение процесса гликации белков организма и влияния гликированных протеинов на дальнейшее функционирование органов и тканей и на старение организма.

Материалы и методы исследования. Обзор ранее опубликованных работ, направленных на изучение темы влияния гликированных белков на обменные процессы, функционирование отдельных органов и организма в целом и взаимосвязь уровня гликации протеинов организма со степенью старения.

Объект исследования. Нарушение функционирования белков органов и старение организма человека.

Предмет исследования. Гликация белков, приводящая к нарушению и угнетению функций органов и тканей и, как следствие, провоцирующая различные заболевания и старение организма.

Результаты исследования и их обсуждение. Процесс гликации протекает в несколько стадий. В первую очередь, при взаимодействии углевода и аминогруппы белка образуется основание Шиффа. Затем происходит его изомеризация в продукт Амадори (фруктозамин), который со временем претерпевает ряд изменений и модифицируется в конечный продукт гликирования (КПГ). Период полураспада таких веществ более длительный, чем белков.

В нормальных условиях скорость процесса гликирования невысокая, поэтому поврежденные белки успевают выводиться из организма. Но с возрастом химически модифицированные белки накапливаются в клетках и тканях организма, что ведет к серьёзным нарушениям. Увеличивается процесс неферментативного гликозилирования белков при гипергликемии, т.е. избытке сахара в организме. Уровень глюкозы в крови коррелирует с количеством гликированных белков в организме. Соответственно, при таком заболевании, как сахарный диабет, неферментативное гликозилирование увеличивается, что повышает риск развития сопутствующих заболеваний и ускоряет процесс старения организма человека.

В первую очередь, от процесса гликирования страдают коллаген и эластин. Известно, что данные белки в большом количестве содержатся в волокнах кожи. В результате модификации белков между их фибриллами образуются поперечные сшивки, в связи с чем белки уплотняются, теряют свои свойства и не могут обеспечивать плотность и упругость дермы. Видимым результатом процесса гликации протеинов кожи являются морщины. Таким образом человек стареет внешне. Помимо этого, коллагеновые и эластические волокна содержатся во всех видах соединительной ткани. Поэтому гликирование коллагена и эластина ведет к их уплотнению и потери прочности и эластичности. С годами такие химически модифицированные белки накапливаются в компонентах опорно-двигательного аппарата (связках, сухожилиях, фасциях и др.), что нарушает его функционирование и создает трудности в воспроизведении привычных ранее движений. Также гликированные коллаген и эластин аккумулируются в интерстиции большинства внутренних органов и строме сосудов. Это вызывает системное воспаление, сбои в обменных процессах, нарушение функций всех тканей и органов и приводит к возникновению различных заболеваний, таких как атеросклероз сосудов, сахарный диабет, инсульты, инфаркты и др.

Гликирование оказывает воздействие и на белки хрусталика глаза (общее их название кристаллин). Видоизмененные белки не могут нормально выполнять функции светопроведения и светопреломления. Таким образом, снижается прозрачность хрусталика. В связи с этим с возрастом появляются нарушения зрения и может возникнуть катаракта.

Гликирование оказывает пагубное влияние и на функционирование нервной системы. В результате гликации белков, которые содержатся в миелиновой оболочке нервов, нарушается процесс проведения нервных импульсов. Гликированные белки цитоскелета нейронов (тубулины и спектрин) также не могут в полной мере выполнять свои функции (аксональный транспорт). В результате данных нарушений ухудшается проведение нервных импульсов, что ведет к различным заболеваниям нервной системы.

В результате гликирования страдает и иммунитет человека. Так, антитела (крупные глобулярные белки плазмы крови), основной функцией которых является нейтрализация чужеродных веществ, способных пагубно повлиять на организм человека, в результате гликации ослабляют свое действие. Претерпев химическую модификацию, иммуноглобулины изменяют свою конформацию, что ведет к нарушению их функционирования. При попадании в организм антигена действие антител на него снижено. Таким образом, иммунитет человека ослабевает и организм становится более уязвим к негативным воздействиям окружающей среды.

Как известно, все ферменты являются белками. В результате гликирования, происходит блокировка их активных центров и, как следствие, инактивация. Соответственно, ферменты не могут в полной мере выполнять свою функцию по ускорению реакций, происходящих в организме. Поэтому с возрастом скорость всех химических реакций в клетках снижается.

Гликирование белков, которые содержатся в базальной мембране почечных клубочков, приводит к нарушениям клубочковой фильтрации и развитию нефропатии.

Выводы и заключение. Гликирование белков- один из процессов, нарушающих функции организма и неизбежно приводящих к старению. Ведь протеины содержатся во всех структурах организма и накопление их химически модифицированных форм приводит к неизбежным процессам, разрущающим организм и провоцирующим развитие заболеваний. Для замедления процесса гликации белков необходимо следить, чтобы уровень глюкозы в крови не превышал допустимой нормы. При контроле количества сахара, поступающего с пищей, гликация протеинов происходит в меньшем объёме и химически модифицированные белки успевают выводиться из организма. Соответственно, не происходит избыточное накопление гликированных белков, что помогает избежать некоторых заболеваний и замедлить процесс старения.