Глюкозепан

Глюкозепан (англ. Glucosepane) — результат ковалентного поперечного сшивания лизина и аргинина производной от молекулы D-глюкозы^[2], конечный продукт гликирования. Образует как внутримолекулярные, так и межмолекулярные необратимые сшивки коллагена во внеклеточном матриксе, а также кристаллина в хрусталике глаза^[3], нарушая функционирование тканей. Глюкозепан встречается в тканях человека чаще, чем любой другой сшивающий конечный продукт гликирования, а его количество увеличивается с возрастом^[4].

Глюкозепан
Общие
Систематическое наименование	​(2S)​-​2-​амино-​6-​​(​(6R, 7S)​-​2-​​(​(​(S)​-​4-​амино-​4-​карбоксибутил)​амино)​-​6,7-​дигидрокси-​6,7,8,8a-​тетрагидроимидазо[4,5-​b] азепин-​4​(5H)​-​ил)​гексановая кислота
Хим. формула	C18H32N6O6
Рац. формула	C18H32N6O6
Физические свойства
Плотность	1,6 ± 0,1 г/см³[1]
Оптические свойства
Показатель преломления	1.693
Классификация
Рег. номер CAS	257290-23-6
PubChem	124220628 и 135565852
SMILES	C1C(C(CN(C2=NC(=NC12)NCCCC(C(=O)O[H])N)CCCCC(C(=O)O[H])N)O[H])O[H]
InChI	InChI=1S/C18H32N6O6/c19-10(16(27)28)4-1-2-7-24-9-14(26)13(25)8-12-15(24)23-18(22-12)21-6-3-5-11(20)17(29)30/h10-14,25-26H,1-9,19-20H2,(H,21,22)(H,27,28)(H,29,30)/t10-,11-,12?,13-,14+/m0/s1 JTMICRULXGWYCN-WSOGJNRSSA-N
ChemSpider	26333276
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Был обнаружен Маркусом Ледерером и его коллегами в 1999 году в результате реакции N-бок-L-лизина, N-бок-L-аргинина и D-глюкозы, проходившей 8 недель при температуре 37 градусов^[2][4].

Процесс образования

Глюкозепан образуется анаэробно в результате реакции Майяра. Взаимодействие лизина с D-глюкозой приводит к образованию нестабильного имина, известного как основания Шиффа, который затем реструктуризуется в более стабильный продукт Амадори. Далее продукт Амадори медленно преобразуется в глюкозепан через образование промежуточного α-дикарбонильного соединения.

Первоначально исследователи предполагали, что в α-дикарбонильном промежуточном соединении карбонилы расположены в локантах C-2 и C-3 молекулы D-глюкозы. Однако, пометив карбонил углерода в локанте C-1 изотопом ¹³С, исследователи обнаружили, что образованный α-дикарбонил содержал карбонилы, располагавшиеся в локантах C-5 и C-6 исходной молекулы D-глюкозы. Лучшее предположение состояло в том, что α-дикарбонил — N(6)-(2,3-дигидрокси-5,6-диоксогексил)-L-лизинат^[5] — образуется из продукта Амадори через сдвиг карбонильных групп вниз по всему основному сахаросодержащему веществу через кето-енольную таутомерию с последующим удалением гидроксила в локанте C-4. Подтверждением предположения было исследование, в котором все атомы водорода в воде растворителя были заменены на атомы дейтерия. В результате после реакции все HC-OH оказались преобразованными в DC-OH, что свидетельствовало в пользу кето-енольной таутомерии.

Содержание в тканях

Наиболее активно у человека глюкозепан образуется во внеклеточном матриксе, достигая 2000 пмоль/мг к 100 годам. В хрусталике глаза интенсивность образования меньше — 400 пмоль/мг к 100 годам. У больного диабетом содержание глюкозепана в тканях может быть до 2-х раз выше, чем у здорового человека^[4].

Уровни содержания глюкозепана в тканях человека и животных^[4]

Ткань	Субъект	Возраст субъекта	Уровень глюкозепана
Коллаген кожи	Человек	100 лет	до 2000 пмоль/мг
		30—40 лет	1500 пмоль/мг
	Землекоп	10 лет	250 пмоль/мг
Коллаген сухожилий	Крыса	12 месяцев	100 пмоль/мг
Кристаллин хрусталика глаза	Человек	100 лет	до 400 пмоль/мг
Коллаген почек	Человек	Не увеличивается с возрастом	250 пмоль/мг
Сыворотка крови	Человек		12—20 пмоль/мг

См. также

• Гликирование
• Гликозилирование
• Реакция Майяра

Примечания

1. ChemSpider — 2007.
2. M. O. Lederer, H. P. Bühler. Cross-linking of proteins by Maillard processes--characterization and detection of a lysine-arginine cross-link derived from D-glucose // Bioorganic & Medicinal Chemistry. — 1999-6. — Т. 7, вып. 6. — С. 1081–1088. — ISSN 0968-0896. Архивировано 6 октября 2018 года.
3. David R. Sell, Klaus M. Biemel, Oliver Reihl, Markus O. Lederer, Christopher M. Strauch. Glucosepane is a major protein cross-link of the senescent human extracellular matrix. Relationship with diabetes // The Journal of Biological Chemistry. — 2005-04-01. — Т. 280, вып. 13. — С. 12310–12315. — ISSN 0021-9258. — doi:10.1074/jbc.M500733200. Архивировано 30 сентября 2018 года.
4. Vincent M. Monnier, Wanjie Sun, David R. Sell, Xingjun Fan, Ina Nemet. Glucosepane: a poorly understood advanced glycation end product of growing importance for diabetes and its complications // Clinical Chemistry and Laboratory Medicine. — 2014-01-01. — Т. 52, вып. 1. — С. 21–32. — ISSN 1437-4331. — doi:10.1515/cclm-2013-0174. Архивировано 6 октября 2018 года.
5. Klaus M. Biemel, D. Alexander Friedl, Markus O. Lederer. Identification and quantification of major maillard cross-links in human serum albumin and lens protein. Evidence for glucosepane as the dominant compound // The Journal of Biological Chemistry. — 2002-07-12. — Т. 277, вып. 28. — С. 24907–24915. — ISSN 0021-9258. — doi:10.1074/jbc.M202681200. Архивировано 6 октября 2018 года.