364- Desnaturação de proteínas, formação e absorção de AGEs

 Passos iniciais para a formação de AGEs e outras alterações de proteínas.

Em 1997, com a descoberta das propriedades tóxicas dos AGEs dietéticos, denominados glicotoxinas, despontou o interesse pela repercussão da dieta no desenvolvimento das doenças crônicas, através dos estudos de Koschinsky et al. (2007). Naquela ocasião, testando a digestão e absorção de ovo cozido com frutose, a 90°C por 1-3 h, em 38 pacientes diabéticos, com ou sem doença renal, e cinco indivíduos saudáveis, os autores chegaram a conclusão que 10% dos AGEs eram absorvidos para a circulação, e, desta cota, apenas 30% eram excretados do corpo pelos rins. Atualmente, ainda que uma conclusão definitiva a respeito não tenha sido alcançada, indica-se um percentual ainda maior de aproveitamento dos AGEs a partir da dieta, chegando a 30%, em relação ao total desses compostos, e 80%, quando se trata da avaliação de AGEs específicos. 
A variedade de substâncias formadas e caracterizadas como AGEs, e, por consequência, o método empregado para mensurá-las consistem em especial dificuldade para a realização de estudos de absorção, que permitam uma definição acerca do real impacto representado pela ingestão dos produtos de glicação avançada. De qualquer modo, considerando-se a natureza tóxica desses compostos, independente dos resultados desses estudos, as recomendações de especialistas na área, se basearam, sempre, na minimização de seu consumo. 

246- Glicotoxinas - absorção - Koschinsky, 1997

Koschinsky et al.  estudaram a digestão e absorção de ovo cozido com frutose em 90°C por 1-3 h em 38 pacientes diabéticos com ou sem doença renal, e cinco indivíduos saudáveis.

A extensão da absorção de produtos de glicação avançada (AGEs) não é totalmente conhecida (Deo et al. 2009). Continua o debate sobre a importância fisiológica de AGEs dietéticos. Está claro que os alimentos são fontes de AGEs, mas as proteínas altamente glicadas não podem ser digeridas eficientemente e AGEs que são absorvidos são principalmente aminoácidos glicados ou adutos livres de AGEs que são excretado rapidamente na urina de indivíduos com função renal normal (Koschinsky et al., 1997, Naudi et al., 2010). Os AGEs e adutos de oxidação portanto provavelmente são absorvidos de alimentos ambos como adutos de AGEs livre e peptideos ricos em AGE; os últimos parecem ser degradados eficientemente depois de absorção. Koschinsky et al., 1997 chegaram a conclusão que 10% dos AGEs são absorvidos para a circulação, sendo que da quantidade absorvida pelo organismo apenas 30% são excretados do corpo pelos rins.

Avaliação da biodisponibilidade, cinética e eliminação renal de AGEs, derivados de alimentos, imunologicamente reativos em ambos os pacientes, saudáveis e diabéticos, com ou sem disfunção renal, foram estudados por Koschinsky et al., 1997.

A evidência aponta para um prejuízo marcante do sistema de eliminação de AGEs derivados de alimentos em diabéticos com doença renal, fazendo menção ao risco desta população. Estudos têm estabelecido que indivíduos com disfunção renal são incapazes de excretar eficientemente as glicotoxinas na urina (último gráfico), resultando em aumento anormal das concentrações de AGEs no sangue e em tecidos. Como pode ser observado no último gráfico.

Em indivíduos normais, a excreção pela urina ocorre chegando a normalidade dentro de algum tempo; segundo pode ser observado no gráfico anexo. Em diabetes com micro e macro albuminúria, os AGEs permanecem mais tempo na circulação antes de serem excretados; terceiro e quarto gráfico.

Estes estudos, evidencia a promoção de AGEs pelo calor em dietas humanas, conduz a questão do impacto da ingestão diária de AGEs derivados de alimentos, especialmente no contexto de existência de nefropatia diabética.

Um crescente corpo de evidências sugerem que muitos dos efeitos da hiperglicemia nos tecidos, vascular e renal, de diabetes são mediados pelos produtos de interações glicose-proteína ou glicose-lipídeo, chamados produtos finais de glicação avançada (AGEs). Estas interações conduzem a formação de intermediários instáveis, reativos que facilmente formam ligações cruzadas covalentes intra- e intermoleculares ou produtos de glicoxidação. Ambas as meias-vidas e o microambiente interno da proteína ou lipídeo ditam o número e estágios de modificações por AGE presentes, estendendo-se de intermediários reativos a AGEs tardios (não reativos).

O clearance urinário de AGEs correlaciona diretamente com clearance de creatinina (Ccr); então pessoas com diabetes mellitus (DM) e doença renal apresentam níveis séricos de AGEs elevados e excreção urinária de AGEs reduzida. AGEs reativos podem facilmente formar ligações cruzadas com componentes de tecido ou do plasma, por exemplo, lipoproteína de baixa densidade (LDL) ou colágeno, sobrecarga de AGEs e danos associados agravam com doença renal diabética.

Produtos de glicação avançada ou produtos da reação de Maillard também são formados em alimentos durante aquecimento. Estudos de biodisponibilidade oral de tais produtos em dietas definidas glicose/caseína ou glicose/glicina, estimada em aproximadamente 10%. Conhecidos, inicialmente, somente por reduzir o valor nutricional de proteínas, o impacto da ingestão de AGE de vida longa não era considerado como uma fonte potencial de toxidade. Principais obstáculos para estudar a biologia do processo inclui a natureza instável e heterogênea dos compostos químicos envolvidos e o leque da metodologia envolvida.
A ingestão constante de AGEs derivados de alimentos serve como uma fonte permanente de glicotoxinas, adicionada diariamente à carga total do corpo.

AGE presente em alimentos persistem ao processo digestivo e são transportados, como partículas de peso molecular menor para dentro da corrente sangüínea, com pequenos peptídeos e aminoácidos presentes na digestão, diretamente proporcional à quantidade ingerida. Embora não mais que 10% de AGEs ingeridos são contidos no espaço intravascular, uma porção adicional provavelmente é distribuída ao espaço extravascular junto com os AGEs formados endogenamente. Consistente com afirmações prévias, entretanto, 70% dos AGEs ingeridos escapam da absorção, provavelmente devido à documentada resistência de ligações cruzadas de AGE à hidrólise ácida ou enzimática no trato digestivo. As glicotoxinas ingeridas diariamente são retidas em vários tecidos ao longo do tempo.
Animais alimentado com dietas modificadas, com AGEs, por 12 meses, apresentaram aumento do rim e do fígado e pigmentação cumulativa nestes órgãos, resultando em lesões aceleradas, renal e vascular, típicas do diabetes(Koschinsky et al., 1997).

Somente 1/3 dos AGEs absorvidos que aparecem no soro foi detectado, 48h depois, na urina; os outros 2/3 permanecem indeterminado. Embora uma porção pode, possivelmente, ser excretado lentamente.

Koschinsky T, He C, Mitsuhashi T, Bucala R, Liu C, Buenting C, et al. Orally absorbed reactive glycation products (glicotoxins): an environmental risk factor in diabetic nephropathy. Proc Natl Acad Sci U S A. 1997; 94(12):6476-9.

Os produtos de glicação avançada (AGEs) são gerados nas fases finais da reação de Maillard nos alimentos e nos sistemas biológicos (Chuyen, 2006). Os produtos de glicação avançada (AGEs) são um grupo heterogêneo de compostos que se formam continuamente no corpo. É também conhecido, no entanto, que formam as AGEs durante o cozimento dos alimentos, principalmente como resultado da aplicação de calor (Uribarri et al 2005). AGEs exógenos, ou seja, glycotoxinas, estão presentes em alguns alimentos e são absorvidos pelo trato gastrointestinal (Kandarakis Diamanti-E et al. 2009). Somoza, 2005, mostrou que pelo menos 30% da dose ingerida de compostos de baixo peso molecular são absorvidos. AGEs adutos livres são a principal forma molecular pelos quais os AGEs são excretadas na urina (Thornalley, 2005).
Dados relativos ao trânsito metabólico para compostos de Amadori, classificados como produtos iniciais da reação de Maillard (MRPs) são conhecidos, como, por exemplo, lisina de frutose. Para ratos e seres humanos, as porcentagens de ingestão livre versus proteína ligada à frutose-lisina excretada na urina foram encontrados dentro da faixa de 60-80% e 30-10%, respectivamente. A quantidade de radioatividade ingerida, absorvida e excretada na urina foi encontrada em níveis variando de 16 a 30% e 1-5% para premelanoidins e melanoidinas, respectivamente (Faist; Erbersdobler 2001).
Nos fluidos convencionais para diálise peritoneal (DP), no curso da DP, 3-DG e glioxal são absorvidos pelo organismo e, assim, pode contribuir para o pool sistêmico de compostos carbonílicos reativos (Bender et al. 2005); levando à formação de produtos de glicação avançada (AGEs) in vivo (Somoza, 2005).
A medida em que AGEs dietéticos são absorvidos pelo trato gastrointestinal (TGI) e seu possível papel na iniciação e promoção da doença são atualmente de grande interesse (Ames, 2007).
Os AGEs da dieta podem desempenhar um papel importante na gênese de doenças crônicas associadas com inflamação subjacente (Uribarri et al 2005). AGEs, também chamado glicotoxinas, são encontrados em excesso em situações patológicas, como diabetes mellitus e insuficiência renal, e também no envelhecimento ou após a absorção de alimentos que contenham produtos glicados (Boulanger et al., 2006).

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A absorção dos alimentos AGEs
A digestão e absorção de proteínas modificadas foram intensivamente estudada por Finot e colaboradores], Kimiagaret al., Oste et al., e Chuyen et al., em vivo há 20 anos.  No entanto, com recente novos dados, a nossa compreensão das modificações destas proteínas tornou-se consideravelmente mais sofisticados, incluindo a identificação de muitas dos AGEs específicos.
Koschinsky et al.  estudaram a digestão e absorção de ovo cozido com frutose em 90°C por 1-3 h em 38 pacientes diabéticos com ou sem doença renal, e cinco indivíduos saudáveis.
Amostras de soro e de urina, coletadas por 48 h, foram acompanhadas por immunoreactividade  ELISA e para AGE reação específica. 
As conclusões deste estudo são: 
(i) a excreção renal de AGEs absorvidos por via oral é acentuadamente suprimidos em pacientes diabéticos com nefropatia, 
(ii) o fluxo diário de AGEs dietéticos incluindo glycotoxins parece constituir uma mais risco de lesão renal crônico-vascular no diabetes mellitus,e 
(iii) a restrição dietética de ingestão de alimentos pode ainda conter muitos AGEs.
Nguyen. Mol. Nutr. Food Res. 2006, 50, 1140 – 1149

201- Aductos de glicação

Por muito tempo, não se considerou a influência da alimentação nos efeitos prejudicias dos AGEs nos diversos tecidos corporais, pois se acreditava que a absorção gastrointestinal dos AGEs fosse desprezível. No entanto, nos últimos anos, evidências tem sugerido uma relação entre os AGEs provenientes da dieta e o pool endógeno, assim como a existência da relação entre estes compostos e diversos estados patológicos (Uribarri et al., 2005. 
Adutos (entendido como compostos químicos como resultante da combinação direta de duas espécies química que a mantém naqueles seus respectivos arranjo atômico).

Relacione esta postagem com esta abaixo:

35- Absorção, formação endógena, eliminação de adutos de glicação protéica livres

NAUDÍ A et al. Glicación de proteínas mitocondriales, estrés oxidativo y envejecimiento. Rev. Esp. Geriatr. Geront. 2010; 45(3):156-66.

Revista Española de Geriatría y Gerontología

AGEs adutos livres são as principais formas moleculares pelos quais os AGEs são excretados na urina ( Thornalley PJ, 2005).

No século passado foram ressaltadas as propriedades estruturais e reacionais de compostos α-dicarbonílicos, que os tornariam metabólitos protagonistas de processos deletérios a organismos vivos, particularmente o envelhecimento.

Uma importante consequência biológica da reação de Schiff entre metabólitos α-dicarbonílicos e proteínas são os adutos fluorescentes denominados Produtos Finais de Glicação Avançada (AGE, de “Advanced Glycation End-products”) ou produtos de Maillard, tais como a pentosidina. A pentosidina é um tipo de AGE, formado através de ligações cruzadas entre resíduos de lisina, arginina e o α-dioxoaldeído de pentoses.

Nos últimos anos, são inúmeros os trabalhos que descrevem adutos de MG com resíduos de arginina,lisina e cisteína em proteínas in vivo e in vitro, resultando na formação de AGEs.

Os AGEs são conhecidos por sua capacidade de se ligarem a receptores celulares específicos, podendo dar início a uma série de eventos distintos, entre eles a indução de citocinas e fatores de crescimento, o estabelecimento de estresse oxidativo17 e a regulação da adesão celular.

47- Bio-distribuição e metabolismo de AGEs derivados de alimentos

Em seres humanos, com ou sem diabetes, uma única refeição com elevada quantidade de AGEs leva a elevações significativas de AGEs no soro, em comparação com uma refeição normal.

Estima-se que 10% das AGEs ingeridos são absorvidos da circulação pelo organismo, e dois terços dos absorvidos são retidos.

AGEs-modificados, mono, di, ou tripeptides podem ser facilmente transportados através da parede intestinal, transportando um ou mais adutos de glicação livre ou AGEs. Veja postagem 201. A natureza da maioria dos derivados de AGEs envolvidos neste tráfego não foi determinada, mas alguns destes têm sido relatados.

Koschinsky et al., 1997 demonstraram como ocorre esta absorção neste trabalho descrito abaixo.

Koschinsky T, He CJ, Mitsuhashi T, Bucala R, Liu C, Buenting C, Heitmann K, Vlassara H: Orally absorbed reactive glycation products (glycotoxins): an environmental risk factor in diabetic nephropathy. Proc Natl Acad Sci U S A 94:6474–6479, 1997.

AGEs absorvidos por via oral têm demonstrado uma correlação com níveis séricos AGEs, estresse oxidativo, disfunção orgânica, e a esperança de vida.

Koschinsky T et al. Orally absorbed reactive glycation products (glycotoxins): an environmental risk factor in diabetic nephropathy. Proc Natl Acad Sci U S A 1997;94 (12):6474-9.

Cai W, He JC, Zhu L, Chen X, Zheng F, Striker GE, Vlassara H. Oral glycotoxins determine the effects of calorie restriction on oxidant stress, age-related diseases, and lifespan. Am J Pathol 2008;173 (2):327-36.

Vlassara H, Striker G. Glycotoxins in the diet promote diabetes and diabetic complications.Curr Diab Rep 2007;7 (3):235-41.

Em adição a formação endógena de AGEs, os AGEs presentes na dieta podem ser absorvidos pelo intestino e podem contribuir para a toxicidade mediada pelos AGEs.

Huebschmann AG, Regensteiner JG, Vlassara H, Reusch JEB Diabetes and advanced glycoxidation end products. Diabetes Care. 2006; 29: 1420-1432.

Sebekova K, Somoza V Dietary advanced glycation endproducts (AGEs) and their health effects. Molecular Nutrition and Food Research 2007; 51: 1079-1084.

Yamagishi S, Ueda S, Okuda S Food-derived advanced glycation end products (AGEs): a novel therapeutic target for various disorders. Current Pharmaceutical Design 2007;13: 2832-2836

E tem sido demonstrado que níveis circulantes de AGEs, bem como as dos marcadores inflamatórios, TNFα e VCAM-1, foram reduzidos em indivíduos diabéticos após apenas duas 2 semanas em uma dieta baixa em AGEs. Assim, a restrição dietética AGEs poderia ser uma abordagem para os nutricionistas recomendarem para a proteção contra a retinopatia diabética e outras complicações diabéticas.

Vlassara H, Cai W, Crandall J, et al (2002) Inflammatory mediators are induced by dietary glycotoxins, a major risk factor for diabetic angiopathy. Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 2002; 99: 15596-601.

35- Absorção, formação endógena, eliminação de adutos de glicação protéica livres

Figura - Hipótese do transporte de adutos livre de glicação no lúmen capilar peritoneal para a cavidade peritoneal, envolvendo "pequenos poros" na ultrafiltração e transportador transcitose de aminoácidos através do endotélio capilar (b).

CML = Ne-(carboximetil lisina),

MG-H1 = Nd (5 -hidro-5-metil-4-imidazolon-2-il)-ornitina.

Adutos de glicação são encontrados em proteínas plasmáticas e tecido (resíduos aduto glicação), em peptídeos (resíduos de aduto de glicação peptídeo), e aminoácidos glicados. Estes dois últimos grupos surgem a partir de proteólise das proteínas glicosiladas e da glicação de peptídeos e aminoácidos. A quantificação de adutos de glicação na uremia é difícil por causa da presença de várias AGEs diferentes em baixas concentrações e em formas diferentes na presença de muitas interferências potenciais.

Adutos glicação livre são as principais forma de aduto de glicação eliminada na diálise.

A reação de degradação de produtos da glicação em diálise peritoneal de fluidos, particularmente um oxoaldeido, como glioxal, metilglioxal, 3 deoxiglicosona e 3,4 dideoxiglicosona-3-eno, é também uma fonte de resíduos de AGE. Reagem, também, com bases de ácidos nucléicos, particularmente bases ciclase, para formar AGEs nucleotídeos. Induz a apoptose de leucócitos, de célula epitelial tubular e mesoteliais, os efeitos provavelmente mediado pela glicação de ambos os nucleotídeos e proteínas, particularmente ligado a proteínas mitocondriais mudanças na permeabilidade da membrana mitocondrial externa.

Metilglioxal é um potente agente de modificação de proteínas e DNA e está acumulado
principalmente em tecidos susceptíveis a lesões observadas no diabetes: retina, rins e nervos

Figura: O esquema de biodistribuição ilustra os fluxos de formação e remoção de adutos livre de glicação protéica.

Fonte: Thornalley, Paul J. MEASUREMENT OF PROTEIN GLYCATION, GLYCATED PEPTIDES, AND GLYCATION FREE ADDUCTS. Perit Dial Int 2005; 25:522–533

Inicialmente a glicação das proteínas foi vista como uma modificação que ocorria principalmente nas proteínas extracelulares. Especificamente, os AGEs foram pensados formar-se lentamente ao longo da vida e as concentrações de AGEs encontradas representariam um acúmulo ao longo da vida de aduto de glicação. Ex.: CML e CEL acúmulo de resíduos sobre o colágeno da pele. Embora isso possa ser verdadeiro em AGEs estáveis, formados em proteínas de vida longa, sabemos agora que a frutosilisina- FL e que alguns AGEs (por exemplo, hidroimidazolonas) têm relativamente curta semi-vidas química sob condições fisiológicas(2-6 semanas), porém sua concentração depende do equilíbrio das taxas de formação e decomposição. Além disso, resíduos de adutos de glicação de proteínas também são formados em proteínas celulares e em proteínas de curta duração extracelulares.

Adutos de glicação de proteínas e peptídeos são agora chamadas de "resíduos aduto glicação" por analogia com a nomenclatura dos resíduos de aminoácidos.

Adutos de glicação livres são os aminoácidos glicados formado por proteólise exaustiva de proteínas glicosiladas e glicação de aminoácidos.

Existem vários tipos de adutos de glicação em proteínas de tecidos e fluidos corporais in vivo.

Reativos compostos dicarbonil formados endogenamente, tais como: glioxal, metilglioxal e 3-deoxyglucosone,também são potentes agentes glicantes. Eles são formados pela degradação de proteínas glicosiladas, intermediários glicolíticos e peroxidação lipídica.

Thornalley...A maior concentração esperada de AGEs alimentares é absorvida no plasma venoso portal.

Houve, no entanto, peptídeos AGE-rico com um conteúdo de resíduos MG-H1 cerca de dez vezes superior ao do em proteínas plasmáticas em plasma venoso portal [28]. AGEs de alimentos são, portanto, provavelmente absorvidos tanto como AGE adutos livres e peptídeos AGE-rico, o último parece ser degradados eficientemente após a absorção.

AGEs absorvidos do alimento são esperados ter baixa toxicidade em indivíduos com função renal normal.

Pesquisa sobre "glycotoxins" tem estimulado o debate sobre a contribuição das AGEs dietéticos AGE à exposição total.

A toxicidade pode ser mediada principalmente pelos efeitos AGE de adutos livre.