GLUCOSILACIN NO ENZIMATICA DE PROTEINASQFB BENJAMIN MALDONADO DEL MORALDIPLOMADO DE QUIMICA CLINICA

GlucosilacinDesde el punto de vista qumico, la glucosilacin se define como la reaccin de GRUPOS AMINO PRIMARIOS de aminocidos, pptidos y protenas con el GRUPO CARBONILO de los azcares reductores

A lo largo de la reaccinSe conocen tres etapas:Asociacin del azcar con la protena.Formando un compuesto denominado base de Schiff La estructura de este compuesto se reordena hacia una forma ms estable producto de Amadori Esto sufre una serie de transformaciones que conduce a la formacin de compuestos coloreados y/o fluorescentes

Reaccin de glucosilacinLa aparicin de estos compuestos esta determinada por la concentracin de azcares reductores.Por el tiempo de exposicin de la protena a los mismos.Vida media de las protenasEn protenas de recambio rpido, el proceso de glucosilacin no supera la la formacin de la base de Schiff

Vida media larga de las protenasSe forman productos de glucosilacin avanzada.A.-Formacin de bases de SchiffB.- Reordenamiento de AmadoriC.- Formacin de derivados con estructurales imidazlicaC.- Formacin de estructuras pirrlicaD.- Diversas ( iminas, furanos, piridinas etc .)

Caractersticas de las especies reactivas La glucosa es el azcar reductor ms abundante en el organismo.Su concentracin en la sangre est sometido a un cuidadoso mecanismo de regulacin en individuos sanos.En personas que tienen Diabetes aumenta considerablemente.Facilita que participe en las reacciones de glucosilacin no enzimtica

Grupo carbonilo libreReacciona con cualquier azcar que posee un grupo carbonilo libre puede reaccionar con los grupos AMINO PRIMARIOS de las protenas para formar las bases de Schiff.

Se sabe que la forma abierta o extendida de los azcares no es muy estable ( 0.002 % ).

Las molculas de azcar consiguen estabilizarse a travs de un equilibrio y por lo menos dos formas cerradas ( enmeros cclicos) el grupo carbonilo ha desaparecido.

Azcares reductores en el interior de la clulaPoseen mayor capacidad glucocilante (abierta)

Los aminocidos contienen un grupo amino primario y un grupo craboxilo as como una cadena lateral de cada aminocido.

Al formarse una protena se produce la reaccin entre el grupo carboxilo del primer aminocido y el grupo amino del siguiente

Azcares reductores en el interior de la clulaEn la glucosilacin no enzimtica el grupo amino terminal es el ms reactivo.Seguido de grupo amino de la cadena lateral de la lisina.Menor reactividad el grupo guanidinio de los residuos de arginina.

( Okitani et al, 1984 )

Equilibrio termodinmicoUna vez que el azcar reductor se pone en contacto con los grupos amino primario de las protenas.Se forma la base de Shiff transcurre rpidamente en pocas horas alcaza el equilibrio termodinmico.Mientras que para los productos de Amadori, el equilibrio se alcanza entre 2 y 4 semanas.( Lee y Cerami,1992)

Protenas de bajo recambio ( vida media larga)Ejemplo el colgeno, origina una serie de productos denominados productos de glucosilacin avanzada ( AGE ) .

AGE por advanced Glycosylation End-products ).

( Vlasssara et al., 1984 )

Productos de glucosilacin avanzadaSe ha confirmado la presencia de AGEs in vivo:Protenas plasmticasTejido conectivoSe utilizan anticuerpos especficos dirigidos contra estos productos( Mikita et al 1992 )

Disminucin de la actividad biolgica de algunos sistemas enzimticos donde grupos amino participan en el proceso de ctalisis.

Kowluru et al 1989 ( calmodulina )

Taniguchi et, al., 1989 ( la superoxido dismutasa ).Srivastava et, al., 1989 la aldolasa reductasa se observ que la glicacin produce aumento de su actividad.

Gonzalez Flecha 1999 estudio la bomba de Ca 2+ en eritrocitos humanos

Modificaciones de la actividad enzimticaSu concentracin Inducen diversos estmulos y provocar alteraciones de procesos importantes:Procesos de contraccin muscularExpresin gneticaDiferenciacin celularSecrecinVarias funciones neuronales( Carafoli y Kee, 1999 )

La calmodulinaSe reconoce como principal mediador a los estmulos regulados por Ca2+.

Su alteracin traira graves consecuencias en la clulas

La superxido dismutasaQue desempea un papel importe en los mecanismos de defensa frente a los radicales libres del oxgeno.

Al inhibirse por glicacin podra incrementar el efecto nocivo de los radicales libres.

Diabticos descompensadosGlucosa elevadaFalta insulina o de sensibilidad de los receptores celulares para esta hormona

Hace que las clulas musculares y del tejido adiposo, que son las que consumen la glucosa.

El resto de las clulas que no necesitan insulina para que la glucosa ingrese a la clula se encuentran con niveles intracelulares de glucosa esto favorece la GLUCOSILACIN de protenas intra y extracelulares ( Brownlee , 1995 )

Protenas de vida media cortaProtenas plasmticas y las presentes en las clulas que son rpidamente reemplazadas como los glbulos rojos.Alcanzan a formar bases de Shiff o productos de Amadori.Se ha encontrado que estos compuestos estn asociados al desarrollo de patologas vasculares y renales ( Cohen et al., 1995 y 1996 )

Protenas de bajo recambioColgenoMielinaLa protena del cristalino ocular

Pueden llegar a transformarse en productos de glucosilacin avanzada (AGEs ).

( Brownlle 1995 )

AGEs diversas patologasTres mecanismos generales.1.- La modificacin de protenas estructurales que se encuentran fuera de la clula.2.- El desencadenamiento de procesos intracelulares a travs de la unin de receptores extracelulares.3.- La alteracin de protenas intracelulares(Brwnlee 1995 )

Algunos ejemplos que permiten visualizar estos mecanismosEl componente fundamental de la matriz extracelular es el COLAGENO.Localizada en las paredes arteriales y las membranas basales de los capilares tienen contacto con protenas plasmticas de vida media corta, albumina, Inmunoglobulinas y las lipoprotenas de baja densidad producen el engrosamiento, disminuyen la flexibilidad y permeabilidad ( involucradas en el desarrollo de enfermedades vasculares )( Wautier y Guillausseau , 1998 )

Efecto de los AGEsLa deteccin de glucosilacin avanzada en cerebros de individuos con enfermedad de Alzheimer y otras patologas neurodegenerativas , mediante anticuerpos especficos permiti su localizacin preferencial en placas seniles.Postula que los AGEs inducen estrs oxidativo con consecuente dao cerebral( Sasaki et.al,1998 )

Efecto deletreo de los AGEsSerian mediadores por la unin a molculas aceptoras especficas ( familia de las inmunoglobulinas ).Localizadas en la superficie celular de clulas endoteliales, monocitos, macrfagos y clulas de msculo liso vascular.La unin de los AGEs a estos receptores desencadena la generacin de radicales libres de oxgeno ( Scmidt et. al 1996 )

Efecto deletreo de los AGEsQue modularan la funcin celular induciendo:Procesos inflamatoriosLa activacin de sistemas de eliminacin de la protena AGE-modificada.Los efectos de los AGEs no se restringen exclusivamente a personas diabticas o de edad avanzada ( Miyata et al., 1999)

Efecto deletreo de los AGEsEn personas no diabticas con deficiencia renal se observa acumulacin plasmatica de protenas AGE- modificadas debido a la falla de los mecanismos responsables de la transformacin y eliminacin de compuestos carbonlicos altamente reactivos( estrs carbonlico )Miyata et al., 1999 .

Usando la aminoguanidinaSe une preferentemente a los compuestos carbonlicos dando lugar a productos sustituidos que no permiten el avance de la reaccin.La aminoguadina inhibe invitro la formacin de productos de Glucosilacin avanzada en colgeno.Prevencin de la formacin de AGEs

Prevencin de la formacin de AGEsSe administro aminoguanidina en ratas diabticas:Inhibe la acumulacin de productos de glucosilacin avanzada.As como el entrecruzamiento en el tejido conectivo de la pared arterial( Brownlee et al 1986 )

Prevencin de la formacin de AGEsActualmente la aminoguanidina se encuentra en la tercera fase de ensayos clnicos para su utilizacin en el tratamiento de complicaciones renales asociadas a la diabetes(Khalifah et al., 1999 )

Prevencin de la formacin de AGEsNuevas sustancias que bloquean la conversin de productos de Amadori en AGEsSe encuentra la amadorinasMecanismo diferente a la aminoguanidina.( Khalifah etal 1999 ).La ms potente de estas sustancias es un anlogo de la vitamina B6 , la pirodonina los resultados son alentadores para el tratamiento y prevencin de las complicaciones de las personas diabticas

Glucosilacin no enzimtica de las protenasEs una consecuencia de mayor trascendencia metablica que comporta la hiperglucemia mantenida en la Diabetes mellitus.Afecta a todas las protenas del organismo:MielinaTubulinaClulas nerviosas lo cual contribuye al desarrollo de la neuropata