Aminas Heterocíclicas : Nomes e abreviaturas.(Adaptado de Alaejos MS et al.,2008).

Estudos epidemiológicos associam a freqüência da ingestão, tamanho da porção, tipo e métodos de cocção de carnes, com a exposição às AHAs e cânceres em humanos.

Estudos epidemiológicos, alguns destes desenvolvidos na América do Sul, associam a ingestão e métodos de cocção de carnes, exposição às AHAs e diferentes tipos de câncer (Butler e cols., 2003; Ferguson, 2002; Matos e Brandani, 2002; Sinha e Rothman; 1999).

As taxas de câncer de mama e colón, no Uruguai e Argentina, estão entre as mais elevadas no mundo e associadas ao consumo de carne, considerando: tipo, tamanho da porção, freqüência de consumo, métodos de cozimento (grelhado, assado, churrasco), grau de escurecimento da superfície, ingestão de gordura oxidada; além da ingestão de hortaliças e frutas, conhecidas por diminuírem o risco de cânceres (Matos e Brandani, 2002).

ESQUEMA DE BIOATIVAÇÃO DE AMINAS HETEROCÍCLICAS E POSSÍVEL INTERFERÊNCIA DOS ANTIOXIDANTES

As aminas heterocíclicas aromáticas devem ser ativadas metabolicamente antes de se tornarem carcinogênicas. A ativação metabólica ocorre via o complexo enzimático P450 no fígado, através de N-hidroxilação pela isoenzima específica CYP1A2. O mesmo complexo enzimático P450 ativa os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAH – policyclic aromatic hydrocarbons), antes que se tornem carcinogênicos. A ativação do PAH se dá no reticulo endoplasmático da célula e é catalisada pelo sistema Citocromo-P450 ancorado na membrana. Isoenzimas específicas co-atuam no processo. Um dos mais conhecidos PAH é o benzopireno – Benzo[a]pireno, BaP.

Os antioxidantes agem como agentes bloqueadores, impedindo a biotransformação de premutagens em metabólitos reativos por inibir a ativação metabólica, estimulando a desintoxicação por enzimas, ou por eliminação de moléculas reativas, como suprimir agentes moduladores nos processos intracelulares, que estão envolvidos nos mecanismos de reparo do DNA, a promoção do tumor e progressão do tumor.

O desenvolvimento de biomarcadores e de inquéritos alimentares completos faz-se necessário para a avaliação precisa da ingestão de aminas.

É de fundamental importância insistir na educação nutricional a fim de reduzir a freqüência da ingestão de carnes submetidas a processos de cocção que reúnam condições necessárias para a formação de AHs, como grelhado, assado, churrasco, e, concomitantemente, incentivar a ingestão de antioxidantes, através de frutas e hortaliças, buscando minimizar os riscos oferecidos pela ingestão de AHs.

Vitaglione P, Fogliano V. Use of antioxidants to minimize the human health risk associated tomutagenic/carcinogenic heterocyclic amines in food. Fd Chem Toxico B 2004; 802 : 189-99.

ESQUEMA DE FORMAÇÃO DE AMINAS HETEROCÍCLICAS E POSSÍVEL INTERFERÊNCIA DOS ANTIOXIDANTES

Algumas medidas podem agir tanto reduzindo a formação de AHs tais como: a utilização de calor úmido, o cozimento em microondas durante 3 minutos antes da cocção por outro método, quanto reduzindo os efeitos de sua ativação, através do uso de antioxidantes.

O caminho da formação de AHs é mostrado na figura acima. A creatina forma a parte amino-imidazo da molécula por ciclização. A figura mostra ainda o sistema de formação de AHs e possíveis locais para a interferência com os antioxidantes e eliminação de água, enquanto que as partes restantes dos compostos IQ resultam de produtos de degradação Strecker, tais como a piridina e pirazina.

Essa hipótese foi verificada em sistemas-modelo e os resultados foram posteriormente confirmados também em sistema à base de carne.

A presença de AHs em alimentos depende de muitos fatores como método de cozimento, tempo e temperatura, a presença das quantidades relativas de precursores, potenciadores e inibidores,lipídios, antioxidantes e teor de água. Em particular, suplementação com antioxidantes é considerada uma medida eficaz para reduzir a exposição por causa da AHs via radical livre hipotética levando à formação de AHs. Compostos antioxidantes único e misturas complexas de antioxidantes têm demonstrado inibir AHs induzida mutagênese e carcinogênese. É provável que este efeito é o resultado final de diferentes ações interferindo em vários etapas da formação de AHs e da atividade tóxica. Na verdade, antioxidantes podem agir como inibidores ao longo dos percursos diferentes da reação, impedindo a formação de agentes mutagénicos, através de supressores de radicais e radicais livres atividade (como mostrado na figura acima).

Vitaglione P, Fogliano V. Use of antioxidants to minimize the human health risk associated tomutagenic/carcinogenic heterocyclic amines in food. Fd Chem Toxico B 2004; 802 : 189-99.

Efeito da cebola e do alho sobre a formação de AMINAS HETEROCÍCLICAS AROMÁTICAS (AHAS)

Fonte : Gregory Möller, Ph.D.
University of Idaho
Toxicants Formed During
Food Processing

O efeito da cebola e do alho na formação de aminas heterocíclicas (AHs, aminoazaarenes) foi avaliada comparando as concentrações de diversos compostos na carne e amostras de molho, obtido a partir de três pratos, de carne de porco, preparado na presença e na ausência destas especiarias.

As concentrações de AHs individuais (8 MeIQx, MeIQ, 4,8-DiMeIQx, PhIP) foram de 0,5 ng/g-1 a 10,5 ng/g-1 de carne. A adição de cebola (30 g/100 g de carne) nos pratos investigados, causaram uma diminuição na concentração de aminas heterocíclicas.

Quatro aminas heterocíclicas: MeIQ, 8 MeIQx, 4,8-DiMeIQx e PhIP foram determinadas em amostras de carne e no molho. Concentrações individuais de aminas heterocíclicas foram de 0,50 ng (8 MeIQx de carne com a cebola) para 10,54 ng (MeIQ em molho de costeletas), expressa em gramas de carne cozida.

Compostos organosulfurados presentes no alho e cebola em, relativamente, quantidades elevadas incluem: dialil sulfeto, dialil dissulfeto(DAD), sulfureto de dipropil (DPD), cisteína, cistina e N-acetilcisteína.

Compostos sulfidrílicos podem atuar como captadores de espécies de radicais livres, bem como de intermediários formados durante escurecimento não-enzimático de carne aquecida e, podendo impedir a formação de produtos de reação de Maillard(Friedman, 1996).

Shin et al. (2002a, 2002b) e Tsai et al. (1996) estudaram o efeito do alho relacionado aos compostos de enxofre na formação de aminas heterocíclicas e mostraram que a maior inibição (acima de 70%) de formação aminoazaarenes foi conseguida com DAD e DPD. Esses compostos também reduziu a mutagenicidade das frações de AHs.

Embora a química dos compostos em organosulforados do alho pode mudar quando cozidos, triturados ou em pó, Murkovic et al. (1998) com a adição de alho em pó sobre a superfície da carne antes de fritar também registrou redução de concentração de AHs.

A quercetina é um dos principais flavonóides presentes na cebola (Slimestad et al., 2007). Oguri et al. (1998) ao estudar o efeito de vários antioxidantes de alimentos sobre derivados de MeIQx e formação PhIP em sistemas modelo, mostrou que a quercetina pode suprimir a formação de aminoazaarenes por mais de 50%. Cheng et al.(2007) confirmou que a quercetina inibe a formação de PhIP, mas a rutina, que está presente em cebola e é uma quercetina diglicosilada. A quercetina é também um dos principais flavonóides do tomate. Vitaglione et al. (2002) estudaram o efeito da mesma sobre a formação de imidazoquinoxaline. A quercetina deu inibição máxima (67%) MeIQx na concentração de 10 g/lg-1 de suco de carne.

O tratamento em que a temperatura da amostra foi mantida constante a 98 º C foi considerada como um teste em branco. AHs estavam em quantidades não-detectáveis ou detectadas em quantidades vestigiais, com exceção para MeIQx e concentrações PhIP que estavam em torno de 0,2 a 0,3 ng / g em amostra liofilizada. No entanto, o aumento do AHs só foi realmente significativa após 3 e 5 min de tratamento de 200°C e tratamento de 170°C, respectivamente. Concordando com outros relatórios, não foi detectado aumento significativo na formação de AHs em temperaturas inferiores a 150 º C, enquanto houve um aumento acentuado na formação de AHs em temperaturas perto do 200°C. Em suco de carne, AHs são mais de 20 vezes maior do que aqueles encontrados na literatura para carne moída.

Fonte: Janoszka B. Heterocyclic amines and azaarenes in pan-fried meat and its gravy fried without additives and in the presence of onion and garlic. Food Chemistry, 2010; 120: 463–473.

CONCENTRAÇÃO DE AMINAS HETEROCÍCLICAS (PhIP e MeIQx) EM CARNES BOVINA, FRANGO E PEIXE SUBMETIDOS A DIFERENTES MÉTODOS DE COCÇÃO.

1 ND = Não determinado
Tabelas: Dados da literatura sobre a concentração (ng/g) de PhIP e MeIQx em peito de frango e bifes submetidos a diferentes métodos de cocção.

As aminas heterocíclicas aromáticas (AHAs), substâncias mutagênicas e carcinogênicas, são formadas em alimentos protéicos submetidos a diferentes métodos usuais de cocção. O elevado consumo de carnes submetidas a processos de cocção que utilizam altas temperaturas acarretam a formação de aminas heterocíclicas (AHs) que podem estar envolvidas no desenvolvimento de tumores em locais múltiplos nos seres humanos, mostrando correlações positivas com câncer de colorretal, mama, pâncreas, próstata e esôfago.

Nas tabelas acima pode-se observar que os valores de PhIP e MeIQx variaram segundo os autores que analisaram estas aminas. Entretanto, de uma forma geral pode ser o observado que o aumento da temperatura, em primeiro lugar, seguida do aumento do tempo de cocção, proporcionaram o aumento do conteúdo das aminas. Entre os métodos de cocção, observa-se que o grelhado apresentou uma considerável quantidade de aminas, não podendo ser considerado como melhor frente a fritura.

Classificação, conteúdo e origem de aminas heterocíclicas aromáticas

As duas vias de formação de aminas heterocíclicas resultam nas aminas aqui colocadas. Uma das vias, a direita, envolve a piridina e pirazina vindo da reação de Maillard, junto com um aldeído e a creatinina, em temperaturas superiores a 130°C; a outra a esquerda é resultante da pirólise do aminoácido a temperaturas superiores a 200°C.

Observa-se que a PhIP vem da Fenilalanina e é a amina heterocíclica mais abundante nos alimentos. A Trp-P-1 e Trp-P-2 vem do triptofano e que o colágeno e elastina não contem esse aminoácido, tornando as carnes ricas nestas proteínas de menor valor biológico do que aquelas que contem actina e miosina em abundância.

Acima observa-se a via de formação das aminas heterocíclicas (AHs) devido a condensação de produtos intermediários da reação de Maillard, denominados pirazinas e/ou piridinas, originadas da reação aminocarbonila de natureza não enzimática,

com creati(ni)na, originada do metabolismo dos aminoácidos do músculo,

e aldeído, oriundo da oxidação lipídica,

seguida de ciclização e eliminação de água, levando à formação de imidazoquinolinas e quinoxalinas, que são aminas heterocíclicas, substâncias químicas mutagênicas/ carcinogênicas.

A creatina é de ocorrência natural no músculo.

Dados relatados por vários autores confirmam a ocorrência de AHs com atividade carcinogênica a temperaturas acima de 130 °C/ 6 minutos ou 150 °C/ 2 minutos (Figura 1) (SKOG, 1993; SEARA et al.,2005). Enquanto que as aminas heterocíclicas com atividade co-carcinogênica são formadas pela pirólise dos aminoácidos a temperaturas superiores a 200°C, através de reação radicalar.

Existem condições essenciais para que haja a formação dessas substâncias, além da temperatura e tempo, tais como a desidratação do alimento, concentração dos substratos e presença de compostos inibidores e ativadores.

(SKOG, 1993; SUGIMURA, 1997; WAKABAYASHI et al., 1997; KIKUGAWA, 1999; SINHA et al., 2000; SKOG, 2002; SKOG & SOLYAKOV, 2002; BUTLER et al., 2003 ; NGADI & HWANG, 2007).

Postagens sobre AGEs

1. O que são AGEs?

http://lucitojal.blogspot.com/2010/03/blog-post.html
2. Como são formados? Várias vias de formação

http://lucitojal.blogspot.com/2010/03/blog-post.html
3. Fatores que favorecem a formação. http://lucitojal.blogspot.com/2010/02/metabolismo-do-metilglioxal-pela.html
4. Formação no alimento e no organismo

http://lucitojal.blogspot.com/2010/02/formacao-de-ages.html
5. Exemplos de AGE’s conhecidos e identificados http://lucitojal.blogspot.com/2010/03/blog-post.html
6. Absorção e excreção

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7. Tabela de quantidade de AGE nos alimentos

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http://lucitojal.blogspot.com/2010/03/blog-post_01.html

8. Ação: pró inflamatório, etc http://lucitojal.blogspot.com/2010/03/ages.html
9. Receptores RAGE /Scavenger http://lucitojal.blogspot.com/2010/03/rage_16.html
10. Age e patologias

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11. AGE e Diabete

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12. Age e Alzheimer

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13. Age e doenças cardiovasculares http://lucitojal.blogspot.com/2010/02/contribuicao-dos-produtos-finais-de.html
14. Age e envelhecimento
15. Anti-glicante http://lucitojal.blogspot.com/2010/02/principais-anti-glicantes-naturais.html

Postagens sobre AGEs

1. O que são AGEs?
2. Como são formados? Várias vias de formação
3. Fatores que favorecem a formação.
4. Formação no alimento e no organismo
5. Exemplos de AGE’s conhecidos e identificados
6. Absorção e excreção
7. Tabela de quantidade de AGE nos alimentos
8. Ação: pró inflamatório, etc
9. Receptores RAGE /Scavenger
10. Age e patologias
11. AGE e Diabete
12. Age e Alzheimer
13. Age e doenças cardiovasculares
14. Age e envelhecimento
15. Anti-glicante

RAGE

O receptor para produtos de glicação avançada (RAGE) é um membro da superfamília das imunoglobulinas de moléculas de superfície celular. Como um receptor de reconhecimento de padrões capazes de se ligar uma grande variedade de ligantes, que normalmente é expresso em níveis baixos em condições fisiológicas normais na maioria dos tecidos.

RAGE é um multiligante; sendo os produtos finais de glicação avançada (AGEs) os ligantes mais conhecidos. O receptor RAGE interage com ligantes estruturalmente distintos, mas com conformações semelhantes, permitindo reconhecimento de uma variedade de seqüências primárias de resíduos de aminoácidos; este fato demonstra a importância do entendimento da estrutura do sítio de reconhecimento dos ligantes de RAGE (Schmidt et al., 2000).

RAGE foi inicialmente identificado e caracterizado por sua capacidade de ligar-se a produtos de glicação avançada (AGEs), adutos formado por glicoxidação que se acumulam nos distúrbios como diabetes. Posteriormente, o RAGE também tem demonstrado ser um receptor de reconhecimento de padrões, reconhecimento de famílias de ligantes ao invés de um único polipeptídeo ligantes, incluem fibrilas amilóides, amfoterinas, S100/calgranulinas e Mac-1.

Através da interação com ligantes, como os produtos finais de glicação avançada (AGEs), o RAGE ativa vias pró-inflamatórias e pró-coagulantes, além de gerar estresse oxidativo, promove uma série de respostas celulares envolvidas principalmente nos processos inflamatórios e complicações associadas ao diabetes e a doença cardiovascular (Nagaraj et al., 1996; Miyata et al., 1997). Os AGEs constituem um grupo heterogêneo de compostos responsáveis por efeitos adversos, incluindo redução de atividade enzimática, danos a ácidos nucléicos, formação de ligações cruzadas (cross-linking) entre proteínas, além de indução de vias citotóxicas, através do RAGE (Brownlee, 1994).

O receptor RAGE é expresso em baixa concentração em vários tipos celulares, como células endoteliais vasculares, musculares lisas, glomerulares, macrófagos e monócitos (Brett et al., 1993). Em situações de acúmulo dos seus ligantes, bem como em estresse, envelhecimento normal, diabetes, insuficiência renal, processos inflamatórios ou doença de Alzheimer (Yan et al., 1996; Nishikawa et al., 2000; Schmidt e Stern, 2000; Hudson et al., 2002), a expressão de RAGE é extraordinariamente aumentada na retina, nas células glomerulares (epiteliais e mesangiais) e na aorta (Ritthaler et al., 1995; Soulis et al., 1997; Schmidt e Stern, 2000).

Vários estudos indicam um possível efeito dos polimorfismos do gene RAGE como mediadores de função alterada do receptor, associando-os às complicações micro-vasculares e macro-vasculares do diabetes (Ding e Keller, 2005). Contudo, em sua maioria, os polimorfismos de RAGE são responsáveis por alterações de baixa freqüência em regiões codificadoras ou ainda estão localizados em regiões não codificadoras (Poirier et al., 2001). Este pode ser o motivo de a maioria dos estudos de associação que investigam a relação entre os polimorfismos de RAGE e complicações do diabetes, apresentarem ainda resultados negativos ou controversos.

Estudos de freqüências destes polimorfismos do gene RAGE têm se mostrado os mais promissores em associações com doenças onde existe um componente imunológico e inflamatório importante.

Estudos in vitro mostram que a presença do genótipo SS em macrófagos está associada com o aumento da afinidade entre AGEs e RAGE, amplificando a resposta pró-inflamatória mediada por interleucinas (IL-1α, IL-6) e pelo TNFα (fator de necrose tumoral α). Estes dados corroboram a hipótese de que o genótipo SS (homozigoto) pode estar relacionado com a resposta inflamatória anormal em complicações vasculares (Hudson et al., 2002).

Esquemática representação do RAGE e a geração de algumas de suas isoformas comumente encontrados no pulmão. Além de sua forma de longo comprimento (mRAGE), RAGE também existe em uma forma solúvel (sRAGE), que não possui domínios transmembrana e citoplasmática encontrada em mRAGE. Produção de sRAGE isoforma, quer seja através de clivagem proteolítica, que dá lugar à RAGE clivado(cRAGE) ou resulta em um forma denominado C-truncado RAGE secretoras endógena (esRAGE).

O sRAGE é uma isoforma com provável ação supressora da ativação e sinalização de RAGE, pois é capaz de ligar e seqüestrar ligantes de RAGE sem promover a transdução de sinal (Ding e Keller, 2005). Esta isoforma solúvel de RAGE é resultado da conservação de parte do intron 9 que introduz um códon de parada na proteína, eliminando as regiões codificadas pelos exons 10 e 11, que codificam a hélice transmembrana e a cauda citosólica, transdutora de sinal (Schmidt et al., 1994; Yonekura et al., 2003; Ding e Keller, 2005). Esta isoforma é o chamado RAGE solúvel (sRAGE) que conserva parte do intron 9 (Schmidt et al., 1994; Yonekura et al., 2003; Ding e Keller, 2005). A proteína sRAGE é uma provável supressora da ativação e sinalização de RAGE, visto que seqüestra seus ligantes impedindo a transdução de sinal celular feita pela cauda 35 citosólica que está ausente, evitando dessa forma os efeitos da interação ligante-RAGE (Ding e Keller, 2005)

Representação esquemática da estrutura do receptor RAGE. Fonte: adaptado de Schmidt e Stern (2000). Segundo Schmidt e Stern (2000) o receptor RAGE é uma proteína de aproximadamente 45 kDa, membro da superfamília das imunoglobulinas de superfície celular. A região extracelular de RAGE consiste de três domínios de imunoglobulina: um N-terminal do tipo V (variável), seguido por dois do tipo C (constante) estabilizados por pontes de enxofre internas entre resíduos de cisteína. Uma única região transmembrana fixa o receptor RAGE na membrana e uma pequena cauda citosólica de 43 resíduos de aminoácidos altamente carregada, interage com as moléculas de transdução de sinal citosólicas.

Além dos AGEs, outros ligantes de RAGE incluem os polipeptídeos S100/calgranulinas e as anfoterinas, com efeitos ainda pouco elucidados após a interação com RAGE. No entanto, sabe-se que ambas desempenham papel durante o desenvolvimento normal e em inflamação do tecido nervoso (Hudson et al., 2002).

Além disso, os polipeptídeos S100/calgranulinas são citocinas da resposta próinflamatória e as anfoterinas participam da migração e invasão de tumores (Schmidt et al., 2000). Selkoe (1994) mostrou que a proteína β-amilóide, formada através da proteólise da proteína amilóide, também é um dos ligantes de RAGE, sugerindo o envolvimento deste receptor na doença de Alzheimer. Neste mesmo estudo foi demonstrado que RAGE atua como mediador do transporte da proteína β-amilóide através da barreira hemato-encefálica contribuindo para o seu depósito na membrana basal de vasos sangüíneos.

Sugere-se um papel potencialmente importante para o receptor na manutenção da homeostase do pulmão. Elevação nos níveis RAGE tem sido implicado na patogênese de uma variedade de doenças pulmonares, incluindo câncer e fibrose.

Na maioria dos tecidos adultos saudáveis, o RAGE é expresso com um baixo nível basal. O aumento da regulação do RAGE tem sido associada a uma gama diversificada de eventos patológicos, de aterosclerose à doença de Alzheimer.

MICHELLE DA CUNHA TORRES. VARIABILIDADE GENÉTICA DO GENE DO RECEPTOR PARA PRODUTOS FINAIS DE GLICAÇÃO AVANÇADA (RAGE) EM INDIVÍDUOS COM PÊNFIGO FOLIÁCEO ENDÊMICO. Dissertação apresentada ao Curso de Pós-Graduação em Ciências - Bioquímica da Universidade Federal do Paraná, como requisito parcial à obtenção do grau de Mestre em Ciências - Bioquímica. CURITIBA, 2009.

Stephen T. Buckley and Carsten Ehrhardt. The Receptor for Advanced Glycation End Products (RAGE) and the Lung. Artigo de Revisão. Journal of Biomedicine and Biotechnology. Volume 2010 (2010).

Glicação não enzimática

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OLMOS, Pablo et al. Fisiopatología de la retinopatía y nefropatía diabéticas. Rev. méd. Chile [online]. 2009, vol.137, n.10, pp. 1375-1384. ISSN 0034-9887
http://www.scielo.cl/pdf/rmc/v137n10/art15.pdf

Consequências da excessiva produção de produtos de glicação avançada

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Consequências da excessiva produção de produtos de glicação avançada (AGEs ou PGA).

NO: óxido nítrico.

La glucooxidación aumentada a valor mitocondrial por la hiperglucemia, da lugar a estrés oxidativo que activa diferentes vías metabólicas: poliol, formación de PGA, activación de la PKC, la vía de la hexosamina y la estimulación del NF-κ B23,24
La formación de PGA conlleva la unión de la glucosa y otros compuestos, como 3-desoxiglucosona, el metilglioxal y el glioxal, a proteínas y ácidos nucleicos. Estos PGA producen daños estructurales de la matriz extracelular de la pared vascular, mediante cross-linking y otros cambios, alterando su permeabilidad, grosor y distensibilidad vascular. Los PGA circulantes se unen a receptores específicos, sitos en macrófagos y células endoteliales, donde estimulan la formación de citocinas proinflamatorias, la expresión de moléculas de adhesión y los factores procoagulantes, así como el factor de crecimiento derivado del endotelio vascular (VEGF) que incrementa la permeabilidad endotelial (fig. 4).
Isidoro González-Maqueda.La enfermedad coronaria del diabético. Diagnóstico,pronóstico y tratamiento. Rev Esp Cardiol Supl. 2007;7:29H-41H.

http://www.doyma.es/cardio/ctl_servlet?_f=40&ident=13110780

AGEs

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Acredita-se que os AGEs atuem modificando: proteínas intracelulares envolvidas na regulação gênica; moléculas da matriz extracelular vizinha, interferindo na sinalização entre a matriz e a célula, causando disfunção celular; proteínas, como a albumina, que então ativam os receptores de AGEs (RAGEs), estimulando a produção de citocinas inflamatórias como a interleucina 1 e 6, fator de crescimento I, fator de necrose tumoral alfa, prostaglandinas e fator estimulador de colônias de granulócitos.

Os AGEs se acumulam na maioria dos órgãos-alvo que podem ser acometidos no diabetes, como rim e retina e, ainda, nas placas ateroscleróticas. O rim é o principal alvo dos danos mediados por AGEs, tendo em vista que representa o maior sítio de clearence destes produtos.

O N (carboximetil) lisina (CML) e outros AGEs têm sido encontrados em vasos retinianos de portadores de diabetes e se correlacionam com o grau de retinopatia. Elevados níveis de AGEs têm também sido documentados em nervos periféricos de portadores de diabetes e em modelos animais, demonstrou-se que AGEs pioram a neuropatia diabética por reduzirem a velocidade de condução nervosa e o fluxo sangüíneo para os nervos periféricos.

Leia também: http://lucitojal.blogspot.com/2010/02/envolvimento-dos-ages.html

Glicação das proteínas, nucleotídeos e bases fosfolipídios por glioxal e metilglioxal - substratos fisiológicos de um Glioxalase.

O metilglioxal é formado espontaneamente a partir de triosefosfato em todos os organismos com a glicólise anaeróbica e de outras vias não-enzimáticas e enzimáticas de importância diferentes.

O Glioxal é formado por peroxidação lipídica e pela degradação dos monossacarídeos, derivados de proteínas e sacarídeos glicados.

Ambos os compostos podem ser formados pela degradação da monossacarídeos, proteínas glicosiladas, intermediários glicolíticos - e mesmo de degradação de agentes derivados - durante o processamento da amostra para a estimativa da sua concentração em amostras fisiológicas. Como conseqüência, as concentrações fisiológicas de metilglioxal e glioxal têm sido muitas vezes subestimada.

Glioxal e metilglioxal são potentes agentes glicantes. Glicação das proteínas é uma complexa série de reações paralelas e seqüenciais chamados coletivamente de reação de Maillard. Ela ocorre em todos os tecidos e fluidos corporais. Reações na fase inicial da glicação de proteínas pode levar glicose para a formação de frutose-lisina (FL) e N-terminal de aminoácidos frutosaminas resíduos derivados.

Reações das fases posteriores forma adutos estáveis fase final chamada produtos finais da glicação avançada (AGEs). Em contraste, glioxal e metilglioxal reage com proteínas para formar diretamente os resíduos de AGE e de forma relativamente rápida.

O aumento de AGEs está relacionado à diminuição da atividade de Glioxalase 1 -Glo1 e aumento da concentração metilglioxal.

Thornalley, Paul J. Protein and nucleotide damage by glyoxal and methylglyoxal in physiological systems - role in ageing and disease. Drug Metabol Drug Interact. 2008 ; 23(1-2): 125–150.

RAGE

Entre os receptores para produtos de glicação avançada (AGE, advanced glycation end products) mais estudados está o receptor para produtos de glicação avançada (RAGE ou AGER), que pertence à família das imunoglobulinas. Está complexado com o polipeptídeo lactoferrina, o que permite a internalização e transcitose dos AGE para o sub-endotélio (HUDSON et al., 1998). Segundo Schmidt e Stern, 2000, o receptor é uma proteína de aproximadamente 45kDa.
A interação AGE-RAGE desencadeia uma transdução de sinal, com ativação
da transcrição de vários genes, resultando em disfunção celular, formação de
espécies reativas de oxigênio e ativação celular do fator NK-κB (HUDSON et al.,
1998). A resultante da estimulação do RAGE favorece o processo aterogênico e
trombogênico. Outras moléculas também podem interagir com o RAGE (proteínas
fibrilas β-amilóides, S100/calgranulinas e anfoterina), caracterizando-o como um
receptor multiligante (SCHMIDT e STERN, 2000).
O RAGE é expresso em uma variedade de tipos celulares, como células
endoteliais, fagócitos mononucleares, músculo liso vascular e neurônios
(KISLINGER et al., 1999). Em situações de aumento da ativação celular ou estresse,
como no envelhecimento, no diabetes, na inflamação e na doença de Alzheimer, a
expressão do RAGE é extraordinariamente aumentada nas células afetadas
(SCHMIDT e STERN, 2000).

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.

Bio-distribução e metabolismo dos Produtos de Amadori

Como pode ser observado na figura acima, os compostos de Amadori são absorvidos em torno de 99%, podendo formar AGEs no organismo.

Reação de Maillard

Gregory Möller, Ph.D.

University of Idaho

Toxicants Formed During

Food Processing

Aderson de F. Dias. A Reação de Maillard nos Alimentos e Medicamentos, 2009


A reação de Maillard causa o maior impacto sobre as propriedades sensoriais e nutricionais. Esta reação ocorre não apenas em alimentos durante o processamento, mas também em sistemas biológicos.
A reação de Maillard conhecida por provocar o escurecimento não enzimático, em virtude dos produtos finais, ou seja, as melanoidinas serem de cor marrom.
Dentro desta nomenclatura de escurecimento não enzimático, ainda temos a caramelização (na ausência de grupos amino), as interações entre quinonas com aminas e aminoácidos, os lipídios oxidados e proteínas, os derivados de açúcares e ácido ascórbico com aminoácidos e proteínas.
Já o escurecimento enzimático, por exemplo, a oxidação de polifenóis a quinonas, na ausência de proteínas, ocorre por meio de enzimas.
Nos alimentos temos alguns açúcares que reagem com os grupos aminas de aminoácidos e proteínas, por ex.: A ribose em carnes; a lactose nos laticínios, a maltose nos cereais. Quando se trata de sacarose deve ser observado que esta se hidrolisa facilmente a glicose e frutose.

Assim, entre os carboidratos mais reativos temos:

Triose>tetrose>pentose>hexose>dissacarídeos

derivados alfa dicaronil>Aldose>cetose>áçucares redutores>oxalácidos

A protonação do grupo carbonil aumenta sua reatividade com agentes nucleofílicos, enquanto a do grupo amina diminui a reatividade.

Máxima atividade em pH pouco ácido com aminas

Máxima em pH pouco alcalino com aminoácidos.

O grupo amino que se liga a estas carbonilas é o epslon -e- amino grupo da lisina, o grupo guanidil da arginina e o tiol da cisteína.

Assim o grupo amino não protonado ao carbono eletrônico liga-se a amina formando glicosilamina ou carbonilamina - ocorre desidratação da imina - Produto de Amadori

As iminas também são hidrolisadas a glicoaldeído que é oxidada a glioxal.

Os aminoácidos que tem enxofre e grupos aromáticos são transformados em diferentes compostos heterocíclicos.

Aldeído - cetosamina - Produtos de Amadori

Cetonas - aldosaminas - Produtos de Heyns

Desta forma Pirrois, Pirazinas (formadas pelos dimerização de cetosaminas)

Cisteína da derivados de tiol responsável pelo aroma de carnes assadas e cozidas.

Degradação de Strecker degradação de açúcares com aminoácidos - alfa dicarbonila, quebra de aminoácidos a aldeídos, amônia e CO2

Energia de ativação de 10 a 160 Kj/mol

Velocidade Aw de 0,3 a 0,7; baixa Aw reação lenta, máximo em 0,7, além disso a concentração de reagentes é baixa, diminui a velocidade da reação.

A velocidade da reação aumenta com o aumento do pH, contudo é máxima em meio levemente alcalino.

O escurecimento é inibido pelo CO2 e sulfitos, que reagem com aldeído e cetona diminui sua reatividade.

Fórmulas enterais líquidas ou em pó a disponibilidade de lisina diminui 25%.

O leite condensado escurece a temperatura ambiente.

O marcador para a reação de Maillard pode ser a Furosina e a CML.

Na etapa inicial da reação de Maillard, a glicose reage com uma amina para formar a base de Schiff, a qual se rearranja formando o produto de Amadori ou Heyns. A base de Schiff é muito susceptível à oxidação e produção de radicais livres, o que leva à formação de oxaldeidos, glioxal e metilglioxal, ou seja, a assim chamada rota de Namiki da reação de Maillard. Esta forma da glicoxidação também pode provir da autoxidação da glicose catalisada por metais, que leva à formação de glioxal e arabinose.

Por ser reativo, o produto de Amadori reage com vários dos diversos intermediários que se formam na cadeia de reações que tem lugar a seguir e cada uma das novas moléculas formadas por sua vez se condensam com outros compostos numa vasta rede de combinações, cada qual dependendo das condições precisas encontradas no meio.

A glicação protéica (conhecida como Reação de Maillard) ocorrendo entre açucares redutores e grupos amino livres das proteínas, via adição nucleofílica, formando bases de Schiff. Essas bases são rearranjadas para uma forma mais estável e essencialmente irreversível, chamada de produtos de Amadori. Durante esta reorganização, grupos intermediários carbonila são acumulados. Estes compostos são conhecidos como a-dicarbonila ou oxoaldeídos, incluindo a 3-deoxiglicosona e o metilglioxal (Baynes e Thorpe, 1999). As a-dicarbonilas têm a habilidade de reagir com grupos amino, sulfidrila e guanidina em proteínas (Lo et al., 1994; Frye et al., 1998). As a-dicarbonilas podem também reagir com grupos lisina e arginina de proteínas, formando compostos estáveis como os aductos N-e (carboximetil)lisina(Basta, 2008).

A segunda fase reúne pelo menos quatro formas de degradação dos produtos resultantes desses rearranjos. Eles dependem do substrato e constituem, eles próprios, um conjunto complexo de desidratação, eliminações, ciclização, fragmentações ... levando a um pool de moléculas de compostos intermédios e de sabor.

A terceira etapa corresponde à formação dos pigmentos, muitas vezes chamado de Melanoidinas. A produção de moléculas aromáticas aparece na seqüência reacional e corresponde a espécies químicas, tais como o hydroximetilfurfural, dihidropiranonas, furanonas, piruvaldeido ou dimetilpirazina.

Em termos nominais, a reação de Maillard consiste numa condensação entre a função carbonila (C=O) de um açúcar redutor, como a glicose e o grupo –NH2 (ou amina de um aminoácido, peptídeo ou uma proteína) de uma amina biológica (freqüentemente o grupo ε-amina da lisina de uma proteína é o mais reativo dos aminoácidos seguido da glicina, do triptofano e da tirosina), formando um produto de condensação (imina ou base de Schiff). É a forma aberta que reage com grupos amina de aminoácidos e proteínas presentes nos alimentos. Logo que o grupo aldeído reage, o equilíbrio se desloca para formar mais D-glicose de cadeia aberta, que continua reagindo até o consumo total dos reagentes. Uma série de reações tem lugar a seguir, incluindo ciclizações, desidratações, retro-aldolizações, rearranjos, isomerizações e mais condensações culminando com a formação de polímeros castanhos nitrogenados conhecidos como melanoidinas.

Aldeídos voláteis que desempenham um importante papel no aroma do chá preto, do cacao fermentado ou torrado, no buquet do vinho e do café é formado parcialmente pela degradação de Strecker de aminoácidos.

Nos alimentos, estas reações são necessários (e controlada), com o objetivo de melhorar as qualidades sensoriais de certos (alimentos à base de carne assada, batata frita crosta do pão, o café torrefeita ...). Em certos casos, considera-se que os efeitos são desfavoráveis (bronzeamento na altura do aquecimento marcado de leite ou de xaropes e sucos de frutas, ou na hora da secagem do leite em pó, a carne ou peixe refeições). Pode-se notar que essas reações, acelerada pelo calor, estão associados a tratamentos térmicos de alimentos (pasteurização, esterilização, secagem, cozinhar ...)

REPERCUSSÕES FISIOLÓGICAS DE PRODUTOS DE GLICAÇÃO AVANÇADA (AGEs) DIETÉTICOS

QUAL A IMPORTÂNCIA DOS AGEs DIETÉTICOS NOS EFEITOS ENDÓGENOS DESSAS SUBSTÂNCIAS?

QUAL A IMPORTÂNCIA DOS AGEs DIETÉTICOS NOS EFEITOS ENDÓGENOS DESSAS SUBSTÂNCIAS?

São os AGEs dietéticos responsáveis pelos efeitos pró-inflamatórios e oxidantes no organismo atribuídos a alimentos processados pelo calor?

Primeiro problema: Padronização de métodos de determinação de AGEs em alimentos e tecidos e fluidos corporais.

Segundo problema: Determinação da distribuição corporal dos AGEs ingeridos.

Terceiro problema: Marcador bioquímico para controle de AGEs?

Perspectivas: Avanços das pesquisas. Antiglicantes.

SIMPÓSIO SOBRE REPERCUSSÕES FISIOPATOLÓGICAS DOS AGEs DIETÉTICOS (AGEs =produtos da glicação das proteínas) E PERSPECTIVAS ATUAIS SOBRE ANTI-GLICANTES DIETÉTICOS - Profª. Suzana Lima de Oliveira e Profª Luci Tojal e Seara, 2009

Formação de Aminas heterocíclicas

Das aminas heterocíclicas aromáticas mutagênicas e carcinogênicas, a PhIP (2-Amino-1-metil-6-fenil-imidazo[4,5-b]piridina) é a representante mais importante sendo encontrado, além da carne e peixe assados, também no condensado da fumaça do cigarro, do escapamento dos automóveis, na cerveja e no vinho. Seu principal precursor é a creatinina, aminoácidos livres e aldeído (açúcares). Substância carcinogênica encontrada em alimentos ricos em proteína submetidos a altas temperaturas,sua formação aumenta com o aumento da temperatura e tempo de cozimento.

As taxas de câncer de mama e colón estão associadas ao consumo de carne, considerando: tipo, tamanho da porção, freqüência de consumo, métodos de cozimento (grelhado, assado, churrasco), grau de escurecimento da superfície, ingestão de gordura oxidada; além do consumo de hortaliças e frutas, conhecidas por diminuírem o risco de câncer, pela sua propriedade antioxidante.

Aderson de F. Dias. A Reação de Maillard nos Alimentos e Medicamentos, 2009.

Conteúdo AGEs em alimentos, segundo a quantidade de carboidratos e lipídios

Divergência entre ASSAR et al, 2009 e GOLBERG et al, 2004

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A determinação de sensibilidade e especificidade dos produtos finais de glicação avançada (AGEs) é de considerável interesse, porque estes compostos têm sido associados com efeitos pró-oxidantes e pró-inflamatórias in vivo.

AGEs quando compostos carbonílicos, como a glicose e seus produtos de oxidação, glioxal e metilglioxal, reagem com o grupo de amino epsilon de lisina e o grupo guanidino da arginina para dar estruturas incluíndo o epsilon-N-(carboximetil lisina) (CML), N -epsilon-carboxietil (lisina) (CEL), e hidroimidazolonas. CML é freqüentemente usada como um marcador para ao AGEs em geral. CML existe tanto livre ou ligado a formas peptídicas.

Análise da CML envolve sua extração dos alimentos (incluindo a hidrólise da proteína para liberar qualquer aduto ligado ao peptídeo) e determinação por imunoquímica ou meio instrumental. Vários fatores devem ser considerados em cada etapa da análise. Extração, hidrólise e a limpeza da amostra são problemas a serem resolvidos frente as amostras de alimentos, comparado ao plasma e tecidos. A imunoquímica e métodos instrumentais todos têm suas vantagens e desvantagens, e nenhum método perfeito existe. Atualmente, diversos procedimentos estão sendo utilizados em laboratórios diferentes, e há uma necessidade urgente de se comparar, melhorar e validar os métodos.

AMES, J.M.- Ann. N.Y. Acad. Sci. 2008;1126: 20–24.

Assar SH, Moloney C, Lima M, Magee R, Ames JM. Determination of Ne- carboxymethyllysine in food systems by ultra performance liquid chromatography-mass spectrometry. Amino Acids. 2009; 36:317–326.

Goldberg T, Cai W, Peppa M, Dardaine V, Baliga BS, Uribarri J, et al. Advanced glycoxidation end products in commonly consumed foods. J Am Diet Assoc. 2004; 104(8):1287-91.

Conteúdo de CML segundo ASSAR et al, 2009

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Assar SH, Moloney C, Lima M, Magee R, Ames JM. Determination of Ne- carboxymethyllysine in food systems by ultra performance liquid chromatography-mass spectrometry. Amino Acids. 2009; 36:317–326.

CONTEÚDO DE PRODUTOS DE GLICAÇÃO AVANÇADA (AGES) EM ALIMENTOS, segundo Golberg et al 2004

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Rev. Nutr., Campinas, 22(1):113-124, jan./fev., 2009
www.scielo.br/pdf/rn/v22n1/11.pdf

Rotas de formação e produtos finais de glicação avançada (AGE) de relevância à reação de Maillard in vivo.

Nota: CML: carboximetilisina; carboxietilisina (CEL); DOGDIC: ligação cruzada imidazolina derivada de 3-deoxiglicosona; DOLD: dímero

de lisina e 3-deoxiglicosona; GOLA: glioxal lisina amida; GOLD: dímero de glioxal-lisina, GALA: ácido glioxílico lisina amida;

GODIC: ligação cruzada imidazolina derivada de glioxal; MODIC: ligação cruzada imidazolina derivada de metil glioxal; MOLD:

dímero de metilglioxal-lisina (adaptado15).

Os produtos de glicação avançada constituem uma grande variedade de moléculas formadas a partir de interações aminocarbonilo, de natureza não enzimática, entre açúcares redutores ou lipídeos oxidados e proteínas, aminofosfolipídeos ou ácidos nucléicos.Devido à complexidade e à heterogeneidade das reações que podem ocorrer, apenas poucos AGEs foram claramente identificados e podem ser quantificados em estudos laboratoriais. A carboximetilisina (CML),a pirralina e a pentosidina são exemplos de AGEs bem caracterizados e amplamente estudados. Embora parte dos mecanismos que levam à formação dos AGEs permaneçam ainda desconhecidos,a química destas complexas reações pode ser esquematizada, como mostra a Figura 1.