26- Origem e significado de "stress carbonílico" a longo prazo, complicações urêmicas

Rotas para a formação e desintoxicação de compostos carbonílicos e produtos finais do estresse carbonílico.

O nível de estresse oxidativo é descrito como o equilíbrio entre a taxa global de formação de espécies reativas de oxigênio (K1 x [O2]) e a taxa de sua inativação por defesas antioxidantes (k2 x [O2] *).

O oxigênio pode reagir diretamente com a proteína (k3 x [O2] *x [proteína]) para formar as proteínas oxidadas que contêm carbonilas protéicas, hidroperóxidos de aminoácidos, ortho-tirosina, sulfóxido de metionina e outras modificações oxidativas de aminoácidos.

Espécies reativas de oxigênio também reagem com substratos: carboidratos redutores, ácidos graxos poliinsaturados, ou aminoácidos (K4 x [O2]* x [substrato]) para produção de compostos dicarbonílicos reativos.

Compostos dicarbonílicos reativos também são formados por reações não-enzimática (K5:, por exemplo, 3 deoxiglucosona) e pelo metabolismo anaeróbico (K6:, por exemplo, metilglioxal).

Compostos dicarbonílicos reativos podem então ser detoxificado (K7 x [reativa compostos carbonílicos]) por uma variedade de vias metabólicas, incluindo desidrogenases, redutases, e a via da Glioxalase.

Por outro lado, compostos carbonílicos reativos irão reagir secundariamente com proteínas (K8 x [compostos carbonílicos reativos] x [proteína]) para formar proteínas modificadas pelos produtos finais do estresse carbonílico.

A concentração, de estáveis proteínas oxidadas e dos produtos finais do estresse carbonílico modificados por proteínas, depende do equilíbrio entre as suas taxas de formação (K3 e K8) e degradação (K9 e K10) em tecidos.

O aumento dos compostos carbonílicos reativos e dos produtos finais do estresse carbonílico modificados por proteínas em diabetes pode ser atribuído ao aumento da glicemia ([Substrato]) em constante [O2]* ou aumento das taxas de formação não-oxidativa de compostos carbonílicos reativos (K5 + K6).

O aumento de compostos reativos carbonílicos em uremia e o conseqüente aumento dos produtos finais de proteínas modificadas do estresse carbonílico parecem resultar de um aumento na sua produção (K4 + K5 + K6) e / ou uma diminuição na sua detoxificação (K7).

MIYATA T, STRIHOU CVY, Kurokawa K, BAYNES WJ. Alterations in nonenzymatic biochemistry in uremia: Origin and significance of "carbonyl stress" in long-term uremic complications. Kidney International. 1999; 55: 389–399.

http://www.nature.com/ki/journal/v55/n2/full/4496001a.html

O estresse carbonílico é um importante mecanismo de deterioração do tecido em diversas condições patológicas, como diabetes, aterosclerose, doença de Alzheimer e envelhecimento geral (Baynes e Thorpe, 2000; Ulrich e Cerami, 2001; Wondrak et al., 2002).

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A incubação de proteínas com glicose leva à glicação não-enzimática e formação de produtos de Amadori conhecidos como produtos iniciais da glicação. 

A clivagem oxidativa de produtos de Amadori é considerada uma importante rota de formação, in vivo, para produtos finais da glicação avançada (AGEs). 

A glicação não enzimática de proteínas ou reação de Maillard está aumentada no diabetes mellitus, devido à hiperglicemia e leva a diversas complicações, como cegueira, doença cardíaca, neuropatia e insuficiência renal.  Os produtos de glicação avançada também estão associados a outras doenças como o câncer. 

AGEs- biomarcadores de diagnóstico para as doenças associadas e as complicações com o objetivo de um novo alvo terapêutico para as doenças.

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23- Envelhecimento e doenças crônicas

O envelhecimento pode ser definido como o comprometimento progressivo de órgãos normais, tecidos e funções celulares. Descrição seminal de Strehler de envelhecimento normal indicam que este processo é universal em todos os organismos e ocorrem defeitos acumulados à medida que envelhecemos. 

A resposta ao envelhecimento também é inevitável, levando a diminuição da viabilidade de um organismo. As ligações entre o envelhecimento fisiológico normal e doença degenerativas relacionadas à idade são óbvias e há associações entre a capacidade para envelhecimento de células em resposta ao estresse e suscetibilidade a doenças degenerativas. 

Como a nossa população se inclina para a maior longevidade, doenças do envelhecimento estão se tornando cada vez mais prevalente, tendo implicações profundas na morbidade e qualidade de vida do idoso.

A interface entre o envelhecimento normal e doenças relacionadas a idade é geralmente bem retratada aos olhos  humanos. Praticamente todos os tecidos do mundo são afetadas pelo processo de envelhecimento com um exemplo clássico, sendo o relacionado com a idade da opacidade do cristalino que sustenta cirurgia de catarata  como procedimento mais comum operatório realizado atualmente no Reino Unido o National Health Service (NHS) (http:/ / www.institute.nhs.uk). Embora muitos tecidos do olho são afetados pelo envelhecimento, pode-se argumentar que a retina é extremamente sensível a doenças relacionadas com a idade.

AGEs e envelhecimento. O envelhecimento está associado com um aumento de modificação de grupos amino livres das proteínas, lipídios e DNA. Uma importante fonte para essas modificações é a reação de glicação não enzimática por grupos aldeídos de açúcares formando dicarbonilas. A chamada reação de Maillard é um processo natural e, como conseqüência quase todas as proteínas do corpo carregam algum "peso" da quimica ligada a carboidratos, a acumulação de AGE é marcadamente acelerada no diabetes; e da natureza química dos adutos formados pode ser um pouco diferente no envelhecimento.

A reação começa com a formação de uma base de Schiff entre a glicose e amino-grupos (por exemplo, lisina e arginina) que lentamente reorganiza a adutos de Amadori  relativamente estáveis. O mais conhecido produto de Amadori é uma alteração da hemoglobina (HbA_1c), que é usado clinicamente como um indicador para a exposição cumulativa a glicose elevada no sangue, no contexto do diabetes. A base de Schiff e os compostos de Amadori podem sofrer oxidação adicional e à desidratação e suas concentrações em última análise, dependem tanto da frente e de reação reversa. As reações frente a origem e adicionais AGEs ligados  proteína. Durante o envelhecimento (especialmente diabetes), a taxa de formação de AGEs é superior que o previsto pela cinética de primeira ordem, assim, ao longo do tempo há um acúmulo significativo de AGEs em macromoléculas de longa duração. Os adutos de AGEs resultantes são irreversíveis e sua taxa de acumulação nos tecidos depende de uma série de fatores, incluindo a longevidade da proteína modificada, processos oxidativos, a disponibilidade de íons metálicos e potencial redox; formando AGEs, muitas vezes leva a pigmentação da retina e de fluorescência de proteínas e sua origem de um conjunto de moléculas precursoras contribui para a heterogeneidade dessas estruturas químicas.

Adutos AGEs 

Muitos foram identificadas in vivo , incluindo N-(Carboximetil -) lisina (CML), crossline, pentosidina, imidazol furoyl-furanyl glucosepane (FFI), hydroimidazolone, 1-alquil-2-formil-3 ,4-glicosil-pirrol (AFGP), argpyrimidine, dímero lisina glioxal (GOLD), e dímero lisina metilglioxal (molde)  e muitos estão estreitamente associadas ao processo de envelhecimento.

22- AGEs dietéticos - absorção

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2898551/
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1807-59322010000600012&lng=en&nrm=iso&tlng=en
Jean Robert Rapin e Nicolas Wiernsperger. Possible Links between Intestinal Permeablity and Food Processing: A Potential Therapeutic Niche for Glutamine. Clinics (Sao Paulo). 2010 June; 65(6): 635–643.     ^I Faculty of Pharmacy, University of Burgundy – Dijon, France; ^II INSERM – Villeurbanne, France; ^III Association REMEDES – Orlienas, France

Tel : 33 4723-10579 Email: jeanrobert.rapin@gmail.com

Normalmente, os AGEs dietéticos atravessam lentamente a parede intestinal; o transporte de AGEs através do epitélio intestinal é baixo e ocorre através de simples difusão. A taxa de absorção de produtos glicosilados são variáveis. A pirrolina e a pentosidina  parecem ser bem absorvidos. Se a função renal está comprometida, limita a excreção urinária de AGEs. Estes resultados variáveis podem ser devido à capacidade das células do epitélio intestinal para degradar estes compostos diferentes. No entanto, deve ser observado que os dados existem apenas para alguns AGEs mensuráveis selecionados,  enquanto uma enorme quantidade de AGEs diferentes existem devido à permanente recombinação entre os AGEs. Por conseguinte, a real quantidade de AGEs absorvidos pode ultrapassar os valores obtidos até agora. 

O conteúdo de carboxymethyllysine é significativamente maior nas fórmulas infantis do que no leite materno.
Alimentos com muita gordura têm o maior teor de AGEs, mais do que farinhas de carne e ricas em carboidratos. Isso também depende do método de cozimento, porque grelhar, fritar gera compostos glicados mais que o assar, e menos que no cozido com água em ebulição.

Assim, o método mais seguro de cozinhar parece ser a lenta ebulição, em temperaturas razoáveis.
Metilglioxal, um forte agente glicante, também está presente em muitos bebidas, tais como, chá, café, coca-cola light e molho de soja têm um teor de AGEs alto. 
Em pacientes diabéticos, a absorção de frutose é aumentada pela hiperglicemia vigente. Além disso, a função renal é frequentemente comprometido nesses pacientes, o que sugere que os AGEs dietéticos adicionados aos sintetizados endogenamente pelos níveis de glicose elevada. 
Quando AGEs dietéticos da caseína forma um complexo com a albumina, o receptor para AGE (RAGE) é estimulado e induz inflamação. 
RAGE é expresso no epitélio intestinal e aumenta quando interferon γ e TNF-α estão elevados.
O recente reconhecimento de que os AGEs dietéticos são absorvidos e o fato de que o consumo de AGE está constantemente a aumentar na dieta ocidentalizada levaram investigações sobre possíveis relações causais entre os AGEs e observaram distúrbios metabólicos. 
Recentemente, um Estudo brasileiro revelou que a alta ingestão de frutose dietética foi associada com intolerância a glicose .
Uma razão para o debate é que a frutose é mais reativa do que a glicose na formação de AGE, entretanto concentrações sanguíneas de frutose são baixas. Quando os ratos são alimentados com uma dieta rica em frutose, o AGE pentosidina acumula na aorta e na pele. Da mesma forma, a comparação dos diferentes açúcares em ratos mostraram que o estresse oxidativo e a glicação ocorreram preferencialmente nos animais alimentados com frutose.

21-Ligação cruzada de proteínas

Várias proteínas alimentares contêm tanto ligações cruzadas intra e intermoleculares, como pontes dissulfeto em proteínas globulares, desmosina e isodesmosina, como ligações cruzadas dos tipos di e tritirosina em proteínas fibrosas tais como queratina, elastina, resilina e colágeno.

O colágeno também contem ligação cruzada ε-N-(γ-glutamil)lisil e/ou ε-N-(γ-aspartil)lisil. Uma das funções dessas ligações cruzadas em proteínas naturais é minimizar a proteolíse in vivo. O processamento de proteínas alimentares, especialmente em pH alcalino, também induz a formação de ligação cruzada. As ligações covalentes não naturais entre as cadeias polipeptídicas reduzem a digestibilidadee a biodisponibilidade dos aminoácidos essencias que estão envolvidos na ligação cruzada ou próximos a ela.

20-Efeito de dietas com alto e baixo teor de AGEs

Peppa et al.. Advanced glycoxidation products and impaired diabetic

wound healing. Wound Rep Reg (2009) 17 461–472

19 - Formação de Lisinoalanina

Lisinoalanina (LAL) é um subproduto indesejado, que é formado durante o processamento de proteína de rações e alimentos protéicos, representa perda de aminoácidos envolvidos na reação, com consequente perda de valor biológico da proteina.

Lisinoalanina [LAL, Ne-(R, S-2-amino-2 carboxietil)-Slysine] tem sido utilizado como um marcador de dano térmico nos alimentos.

O mecanismo de formação desta ligação cruzada entre aminoácidos ocorre em duas etapas principais.

O primeiro passo consiste na formação de resíduo dehidroalanina da b eliminação da cistina, serina, ou seus derivados, seguido por uma segunda reação, envolvendo a ligação dupla de dehydroalanine com cadeia lateral nucleofílica de outro aminoácido, como o e-grupo amino de [lisina 1, 2].

A formação de LAL ao longo da cadeia de proteína podem afetar as propriedades nutricionais e biológicas do proteínas tratadas.

A formação de LAL provoca uma diminuição dos aminoácidos essenciais envolvidos e uma redução da digestibilidade da proteína, da qualidade da proteína, da biodisponibilidade e da utilização de minerais, além de outros efeitos toxicológicos, são algumas das consequências negativas derivados de geração LAL [1, 2].

O pH alcalino, alta temperatura e longo tempo de exposição favorecem essas transformações.

Tratamentos térmicos em pH básicos são bastante comuns na indústria de alimentos. Portanto, LAL pode ser encontrada em alimentos de grande consumo, tais como, alimentos para bebés, produtos de cereais, carne de frango, produtos de ovos, gelatina, fórmulas infantis, produtos de carne, caseína, proteína isolada de soja, líquido leite, leite em pó e queijo, entre outros [1, 3-16].

Grande preocupação surge com a detecção de LAL em especial alimentos, tais como fórmulas de nutrição enteral, onde o qualidade da proteína usada em sua formulação é particularmente relevante, uma vez que estes alimentos podem ser o único nutriente fonte para os pacientes durante longos períodos de tempo.

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17- Pool endógeno de AGEs

O pool endógeno de AGEs reflete basicamente o balanço cinético de dois processos opostos:

-a taxa de formação/ingestão de AGEs e 

-a taxa de degradação/eliminação destes produtos

por sistemas especializados. 

Além disso, fatores genéticos podem influenciar os níveis de AGEs nos indivíduos e, conseqüentemente, a predisposição para o desenvolvimento de outras doenças relacionadas a estes compostos, além do diabetes,

tais como a aterosclerose, a artrite, a osteoporose e o mal de Alzheimer.

O organismo possui defesas naturais responsáveis pela remoção e eliminação dessas glicotoxinas. 

Os AGEs formados nos componentes teciduais, por exemplo, são degradados a partir da proteólise extracelular ou por células scavenger, como os macrófagos teciduais, que endocitam AGEs via receptores (específicos ou não) e, posteriormente, os liberam como AGE-peptídeos pequenos e solúveis para serem excretados pelos rins. 

A lisozima é, atualmente, alvo de intensa investigação por suas propriedades anti-AGEs, que incluem o aumento do turnover de AGEs efetuado pelos macrófagos, a supressão de eventos proinflamatórios mediados por estas substâncias e o aumento do seu clearance renal.

A taxa de formação de AGEs pode exceder a capacidade do organismo em degradá-los e, ao longo do tempo, mesmo modestas hiperglicemias podem resultar em significativo acúmulo de AGEs, especialmente em macromoléculas de meia-vida longa, como o colágeno.

Isto pode ser bem ilustrado pela progressiva modificação pós-translacional das lentes do cristalino causada por AGEs, levando à formação de catarata, durante o processo de envelhecimento ou, de maneira acelerada, no próprio diabetes.
Na presença de hiperglicemia, as reações de glicação ocorrem mais rápida e intensivamente, comprometendo, inclusive, o metabolismo de moléculas de meia-vida curta, como proteínas e lipídios plasmáticos.
Os níveis da ApoB-AGE, por exemplo, são, aproximadamente, quatro vezes mais altos em indivíduos diabéticos. A glicação da ApoB, componente da lipoproteína de baixa densidade (LDL), contribui ativamente para a aterosclerose, pela redução do clearance da LDL e da deposição da LDL-AGE na parede vascular. Os AGEs também podem ser introduzidos no organismo pela dieta, possivelmente em quantidades que excedem a formação endógena.

BARBOSA, Júnia Helena Porto, OLIVEIRA, Suzana Lima de, SEARA, L. T. e. Produtos da glicação avançada (AGEs) dietéticos e as complicações do diabetes. Rev. Nutr., Campinas, 22(1):113-124, jan./fev., 2009.
www.scielo.br/pdf/rn/v22n1/11.pdf