糖化蛋白质
出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第834页（4405字）
糖化蛋白是蛋白质与还原吡喃糖经非酶促缩合而形成的一类糖基化蛋白。
临床常见的有糖化血红蛋白(glycosylated hemoglobin)、糖化血清蛋白(glycosylated sertim protein)、糖化血浆蛋白(glycosyalted plasma protein)、糖化脂蛋白(glycosylated lipoprotein)及糖化胶原蛋白(glycosylated collagen)等。蛋白质分子的糖基化反应可以发生在N－末端，也可发生在赖氨酸的侧链氨基。糖化后的蛋白质分子在结构与功能上发生一定的改变。因此，它们在人体内含量过高对健康具有一定的影响。
正常人体内含有一定量的糖化蛋白，只是在血糖长期升高的病人，特别是糖尿病人体内明显增高。因此，糖化蛋白在人体内的含量又是诊断糖尿病和监测其并发症的重要指标。
在长期高血糖的状态下，发生在长半衰期蛋白如胶原、血管壁、基底膜、晶状体等所含蛋白上的早期糖基化产物不断堆积，缓慢而不可逆地进行分子重排(rearrangement)，形成稳定的高级糖化终末产物(advanced glycosylation end products AGE)。AGE可与体内的蛋白质发生不可逆的结合，当血糖纠正后，AGE为棕色，具有荧光并引起蛋白与蛋白之间发生交联。
Holmquist等(1966)报道了血红蛋白(HbAlc)的β链N－末端并非以游离的状态存在，而是被小分子六碳糖以Schiff碱的形式所连接。
20世纪70年代中期，证实参与糖基化反应的糖是葡萄糖及其衍生物，它们以非酶促的方式与蛋白质分子的N－末端氨基发生反应，形成不稳定的Schiff碱结构，继而通过分子重排(Amadori rearrangement)形成稳定的酮胺(Ketoamine)结构。通过葡萄糖标记的体内实验发现，糖化血红蛋白的含量随体内血糖浓度的增加而增高，从而阐明了糖尿病患者体内糖化蛋白增高的原因。Robins等(1972)报道了糖尿病人的胶原蛋白的非酶催化的糖化现象。
后来糖化红细胞膜蛋白(Bailey等1976)和糖化眼晶状体蛋白也在糖尿病人体内发现(Stevens等，1979)。Day等(1979)报道糖尿病人的糖化血清及糖化血浆蛋白的升高现象，并在体内(in vivo)和体外(in vitro)的葡萄糖结合实验中得到证实。80年代初，Schleicher等(1981)报道糖化低密度脂蛋白(glcLDL，glucosylation of low density lipoprotein)在糖尿病人体内的增高，并证实糖基的结合部位是赖氨酸残基的ε－氨基，有的糖尿病患者的低密度脂蛋白的赖氨酸有5%发生糖基化，并且催化活性降低5%～25%。Witztum等(1982)报道高密度脂蛋白的赖氨酸被糖基化后可以增快其代谢速度，使高密度脂蛋白在血中的含量下降。
由于糖尿病患者的糖化高密度脂蛋白(glcHDL glucosylation of high density lipoprotein)在血中的含量增加，使得脂代谢发生一系列的改变而并发心血管疾病。目前，国内外对糖化蛋白的研究已较多地转向临床，弄清糖化蛋白与糖尿病及其并发症之间的关系，无疑具有重大的意义。
糖基化原理 早在20世纪40年代，在食品研究领域中就有人发现蛋白质与还原糖共热或长时间的共同存放会使其颜色变褐，这是还原糖与蛋白质中的赖氨酸残基发生了反应，并使蛋白质的营养价值降低(Patton等，1948)。这一结果后来在血清球蛋白与还原糖的反应中得到进一步的证实。Dixon(1972)报道在乙酸吡啶(pyridine acetate)的水溶液中还原糖与缬氨酰组氨酸(Valyl－His)反应的机理与血红蛋白链的N－末端的糖基化相同。还原糖与蛋白质非酶催化的反应可能性取决于蛋白质分子和糖的结构。
对于还原糖来说，在水溶液中以自由醛基的形式存在的多少，将决定它与蛋白质反应的可能性。6－磷酸葡萄糖(glucose－6－phosphate)与糖化血红蛋白的反应能力比葡萄糖强，这可能是6－磷酸葡萄糖的结构比较适合于血红蛋白与二磷酸甘油(diphosphoglycerate)结合，6－磷酸果糖(fructose－6－phosphate)的反应性更强。
酸碱度对糖化蛋白形成的影响主要在Amadori分子重排的环节。醛基与蛋白质分子的氨基反应首先形成Schiff碱结构，在酸性条件下，还原糖可从蛋白分子上脱落下来；在碱性或中性环境中，Amadori分子重排为主，反应不可逆，终产物稳定。Means等(1982)证实蛋白质分子与还原糖反应的可能性及速率不但取决于还原糖的分子状态和pH值，还取决于氨基在蛋白质分子上的空间位置，并认为这是决定糖基化反应程度的最重要的因素(He，et al．，1995)。
临床意义 糖尿病的慢性并发症是威胁病人健康和生命的重要原因，也是糖尿病研究的重要课题。
糖基化蛋白的系列测定将为并发症的监测提供可靠的指标。糖尿病人的血糖控制与并发症的发生、发展密切相关。
现已证明，糖化反应不但发生在血红蛋白、白蛋白、球蛋白、血浆总蛋白，人体的各个组织中的蛋白甚至角质蛋白也可发生糖基化，如毛发及指甲发生糖基化，产生糖化角质蛋白。糖化蛋白可作为临床检验血糖的方法，只是不同的糖基化蛋白所反映的血糖增高的时间长短有所不同。血清蛋白在人体内的寿命为30d，测定糖化血清蛋白在血液中的含量可以监测30d血糖的平均水平。
糖化血红蛋白(HbAcl)在血红蛋白总量中所占比例能反映红细胞生命期120d的平均血糖水平。糖化总蛋自在血液总蛋白中所占比例能反映患者的血糖在2～3周的平均水平。进－步的研究资料表明，蛋白质的糖基化是引起糖尿病并发症的重要原因之一。
血红蛋白的N－末端被糖基化后，与2，3－二磷酸甘油酸的反应下降，使血红蛋白所携带的氧不易释放而造成局部缺氧。血浆蛋白糖基化后引起毛细血管内皮细胞吞噬能力增强，脂蛋白糖化后引起脂代谢异常，眼晶体蛋白糖化后引起白内障，髓鞘蛋白糖化后引起神经纤维功能异常造成神经系统并发症。由此可见，蛋白质的糖基化反应为对糖尿病的病理研究提供了新的线索(赫荣乔，1995)。
目前临床上测定糖化蛋白的方法基本可分为四类，即层析法、比色法、电泳法及放射免疫法。
在少数几个发达国家已将糖化蛋白的测定列为糖尿病监测诊断的常规项目。值得一提的是，层析法中的高压液相色谱法(HPLC)和亲和层析法(affinity chromatography)。HPLC是定量分析糖化蛋白的准确而灵敏的方法，但由于仪器昂贵，目前还不适合于我国大多数的中小医院应用。亲和层析技术是用氨基苯硼酸琼脂糖凝胶对糖化蛋白进行特异的分离纯化(Mallia，1981)，亲和树脂由琼脂糖凝胶与氨基苯硼酸通过空间臂连接而成，其结构为：
CnH2n－NH－－NH－苯基－B(OH)2－B(OH)2。
该方法具有对糖化蛋白检测的定量准确、灵敏度高等特性，并可反复使用，是目前国内检测糖化蛋白的最理想方法(邱文升等，1989)。它的优点是一次即可把糖化的和非糖化的蛋白分开，再用比色的方法测定它们的百分率。它不仅可作为糖尿病的监测指标，而且可用于常见的Ⅱ型糖尿病的早期诊断指标。由于操作简便、快速，价格较国外低廉，用血量少，用一普通可见分光光度计即可测定。
因此，一般基层医院都可将其作为糖尿病检测的常规手段。
。【参考文献】：
1 Holmquist W R, et al. Biochemistry.1966,5:2489 ～ 2503
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14 He Rong -Qiao, et al,Bio chim, Biophysi. Acta (BBA),1995:1253,47～56
15 赫荣乔．生物物理学报，1994，10∶542～551
16 赫荣乔．生物物理学报，1994，10∶361～366
(中国科学院生物物理研究所博士生导师赫荣乔撰)