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05-12-2016

A glicação – um fenómeno desconhecido do envelhecimento

glycation A glicação é o terceiro e o menos conhecido dos mecanismos fundamentais do envelhecimento – depois da oxidação e do declínio hormonal. Não somos apenas ameaçados pela ferrugem, pelo ranço e pela atrofia glandular, mas também pela insidiosa caramelização das nossas proteínas, resultante de níveis cronicamente elevados de glicose no sangue. A glicação ou glicosilação não enzimática fez a sua entrada discreta no mundo médico graças aos testes que avaliam o nível de hemoglobina glicosilada (HbA1c), utilizados rotineiramente como marcadores da hiperglicemia no âmbito da vigilância do equilíbrio da diabetes. Trabalhos realizados nos últimos 20 anos mostram que as proteínas glicadas, também denominadas “produtos de glicação avançada” ou AGE (Advanced Glycosylation End products), desempenham um papel importante no determinismo das lesões celulares e tecidulares da diabetes, do envelhecimento vascular e da insuficiência renal. A toma de suplementos nutricionais, nomeadamente à base de carnosina, pode ajudar a prevenir este fenómeno.

Bioquímica da glicação

Trata-se de uma classe química à parte, resultante da fixação de um açúcar redutor (glicose ou frutose) ou um aldeído nos resíduos aminados da proteína, principalmente a lisina e a função amino N-terminal (o radical NH2). Esta reacção, muito dependente do tempo de exposição ao açúcar e da concentração sanguínea em glicose, desenrola-se sem participação enzimática e forma um produto denominado “base de Schiff”.

Na sequência desta primeira etapa, dá-se frequentemente um rearranjo molecular, denominado “rearranjo de Amadori”. Trata-se de uma alteração de configuração espacial (isomerização) da base de Schiff, ou seja, da fixação na função amino de uma proteína de um açúcar oxidado por reacção radicalar. Este rearranjo é reversível por hidrólise química. O nível de formação destes produtos de Amadori é proporcional à concentração em açúcar.

Este rearranjo é seguido de uma reacção mais complexa, denominada reacção de Maillard. Resulta na formação dos AGEs, mais conhecidos pelo termo “produtos de Maillard”, em memória de quem descobriu estes compostos. A taxa de formação destes compostos é independente da concentração em açúcar do meio, mas depende da duração da hiperglicemia (do excesso de açúcar) e da taxa de turn-over proteico.

Se é verdade que as duas primeiras fases se estabilizam num patamar e podem mesmo ser invertidas conforme o nível de glicémia, a terceira é irreversível e avança qualquer que seja o nível de glicémia. Origina compostos reactivos responsáveis pelo envelhecimento tecidular. Assim, Lyons mostrou os efeitos benéficos a quatro meses de um melhor controlo da glicémia nos produtos de glicação precoces do colagénio cutâneo, mas a ausência de reversibilidade nos produtos terminais de glicação. Adicionalmente, os produtos formados desta forma não podem ser destruídos nem libertados da célula. Na verdade, as nossas células estão dotadas de um pequeno organito denominado “proteassoma” que destrói as proteínas cortando-as em inúmeros péptidos de 9 a 12 aminoácidos inofensivos. Mas o proteassoma não consegue destruir as proteínas glicadas. Estes produtos acumulam-se então na célula sem que ela consiga desembaraçar-se deles. Pouco a pouco, estas substâncias levam a uma disfunção do metabolismo da célula e acabam por provocar a sua morte. Estes produtos são compostos aromáticos, coloridos com uma pigmentação castanha, fluorescentes e antigénicos.

A glicação, um fenómeno culinário

A rapidez de reacção é directamente proporcional à temperatura e a quantidade de produtos de Amadori formados aumenta. Quando se aquecem os alimentos a alta temperatura (> 100 °C mas sobretudo > 180 °C), quando são cozidos no forno ou na frigideira, fala-se de degradação de Strecker. Trata-se de uma destruição autocatalítica das proteínas glicadas que leva aos produtos de Maillard, que conferem o aspecto tostado e cheiroso ao alimento. As partes castanhas não deveriam ser consumidas pois poluem o organismo, que nunca mais consegue desembaraçar-se delas tal como não consegue eliminar os malefícios do tabaco. O consumo de um bife de carne bem grelhada equivale – em termos de toxicidade – praticamente ao consumo de 1000 cigarros. Não é portanto de espantar que a frequência de cancros digestivos esteja correlacionada com o consumo de carne grelhada. Os legumes grelhados são menos tóxicos, mas devem também ser evitados.

As consequências da glicação

As consequências da glicação das proteínas são várias. As proteínas, quando glicadas, perdem algumas das suas propriedades. Esta modificação tem consequências importantes no metabolismo e nas funções celulares. As proteínas plasmáticas circulantes podem sofrer glicação. A glicação afecta sobretudo a albumina, a insulina e as imunoglobulinas.

A glicação altera as actividades enzimáticas quer pela presença de um resíduo lisina glicada próximo do local activo da enzima, quer por modificação da configuração ligada à reticulação. As enzimas particularmente atingidas são a enzima antioxidante superóxido dismutase (SOD) plasmática de cobre-zinco e uma enzima de desintoxicação do álcool, a álcool desidrogenase hepática. A glicação altera a ligação de moléculas de regulação, como a 2,3 difosfoglicerato (DPG) na hemoglobina e a heparina na antitrombina III (cascata da coagulação). A toma de um suplemento com vitamina B6 parece corrigir os problemas de afinidade da hemoglobina para o oxigénio, opondo-se à glicação da hemoglobina. A hemoglobina glicosilada (HbA1c) representa 4,2% da hemoglobina total nos sujeitos saudáveis e 7,5% nos sujeitos diabéticos.

A glicação forma agregados entre as proteínas: Um primeiro mecanismo é a exposição e a oxidação de grupos enxofre SH em pontes dissulfureto. O outro é a formação de ligações covalentes entre os produtos terminais de glicação. Tal contribui para o excesso de permeabilidade vascular e para a opacificação do cristalino. Uma terceira via consiste na captação covalente de proteínas plasmáticas ao nível de grupos reactivos gerados pela glicação, propiciando os depósitos de albumina, de imunoglobulinas G (IgG) e de complemento de das lipoproteínas LDL nas paredes arteriais.

A glicação das proteínas das paredes vasculares faz com que estas percam uma parte das suas propriedades mecânicas e torna-as resistente às enzimas necessárias para a remodelação dessas paredes. Contribui, por esta razão, para a irreversibilidade do espessamento da parede arterial. Diminui a fluidez membranar e reduz a susceptibilidade à proteólise. As modificações estruturais estão na origem de fugas da albumina na urina (microalbuminúria). As modificações dos domínios de ligação às células e as perturbações do agrupamento entre as moléculas, reduzindo a adesão das células endoteliais, propiciam uma proliferação celular anormal. As alterações do fibrinogénio e da fibrina propiciam os depósitos vasculares de fibrina e a proliferação de fibras musculares lisas. As perturbações das propriedades da elastina diminuem a elasticidade dos grandes vasos, elevando a filtração através da carótida e levando a uma vasodilatação insuficiente.

A glicação perturba a função dos ácidos nucleicos (ADN). Um tal fenómeno está envolvido em rupturas cromossómicas, uma danificação do processo de reparação, replicação e transcrição, na senescência celular e na génese das malformações congénitas em gravidezes diabéticas.

A glicação modifica a imunogenicidade que, apesar de ser reduzida pelos produtos de Amadori, parece ser potenciada pelos produtos terminais de glicação, contra os quais auto-anticorpos, nomeadamente de título IgA, foram evidenciados nos diabéticos. Além disso, observa-se uma redução do poder anticorpos das imunoglobulinas G ( IgG) glicosiladas.

A glicação é responsável por falhas de reconhecimento dos sinais moleculares e pela endocitose (internalização de corpos estranhos pelas células). A glicação das lipoproteínas LDL reduz a sua captação pelos receptores normais. Observamos também uma redução da ligação das lipoproteínas HDL glicadas e das lipopartículas AI (LpAI) glicadas; daí decorre uma diminuição do efluxo de colesterol; por outras palavras, o retorno do colesterol não se faz tão bem. Ao nível dos macrófagos, a glicação dos LDL e dos HDL3 é responsável por uma síntese acrescida de estéres de colesterol. Tudo isto propicia a hipercolesterolemia. As lipoproteínas glicadas são rapidamente captadas por receptores e são activadores celulares.

Efeitos gerais dos produtos de glicação

Ao nível do macrófago, das células endoteliais, das fibras musculares lisas e dos fibroblastos (células fibrosas), existe um receptor específico dos produtos terminais de glicação (AGE) denominado RAGE (Receptor of Advanced Glycosylation End products). É distinto dos receptores scavengers (que captam os LDL oxidados). A sua expressão é inibida pela insulina e potenciada pelo TNF (Tumor Necrosis Factor). A ligação dos AGEs ao receptor RAGE das células conduz a estados celulares ditos “activados”: provoca a formação de radicais livres, oxidantes potentes responsáveis por inúmeros efeitos nocivos; estimula a expressão das moléculas de adesão e desencadeia uma actividade pró coagulante; induz a secreção de mensageiros extracelulares, nomeadamente citocinas (TNF alfa, interleucina 1, interferão) e factores de crescimento (PDGF, IGF-1, VEGF); A secreção exagerada do factor de crescimento vascular, o VEGF (Vascular Endothelium Groth Factor), é aliás considerada como sendo responsável pela retinopatia diabética. Todos estes mensageiros podem ser o ponto de partida não só de uma reacção inflamatória como de uma deterioração vascular e neuronal.

OS PRODUTOS QUE PREVINEM A FORMAÇÃO DOS AGES

Parece claro que a patogenicidade da glicação proteica está ligada aos produtos terminais de glicação. As intervenções farmacológicas e nutricionais devem portanto situar-se a montante e bloquear os locais reactivos ao nível dos produtos de Amadori.

A aminoguanidina
A aminoguanidina é uma substância farmacêutica derivada da guanidina comercializada há uma dezena de anos. Liga-se aos produtos precoces de glicação formando um composto não reactivo, inapto à reticulação. Ao nível da retina, a aminoguanidina previne a formação dos AGEs nos micro vasos, a formação dos micro aneurismas e inibe o desenvolvimento da retinopatia diabética. Ao nível dos rins, previne a formação dos AGEs nos glomérulos e reduz em 90% a excreção da albumina nos diabéticos. Ao nível dos neurónios, previne o aparecimento da neuropatia diabética prevenindo a redução da rapidez de condução do influxo nervoso, normalizando a amplitude do potencial de acção deste influxo e normalizando o fluxo sanguíneo que chega aos nervos periféricos. Por último, a aminoguanidina melhora a elasticidade das artérias.

A carnosina
A carnosina (ou L-carnosina) é conhecida há mais de um século. As suas propriedades de prevenção do envelhecimento foram demonstradas recentemente. A carnosina é o dipéptido beta-alanina-L-histidina (uma combinação de dois aminoácidos). Trata-se de uma molécula natural encontrada no músculo esquelético e no cérebro. Forma-se por acção da carnosina sintetase que realiza uma ponte entre os dois aminoácidos alanina e histidina. A sua concentração nos tecidos resulta do equilíbrio entre a sua síntese pela carnosina sintetase e a sua inactivação pela carnisinase. Níveis elevados de carnosina estão presentes nas células com duração de vida longa (tais como os neurónios). A concentração de carnosina muscular está correlacionada de forma positiva com a longevidade, o que faz dela um bio marcador potencial do envelhecimento. Essa concentração é elevada nos músculos que se contraem activamente e baixa em determinados casos de doenças musculares como a Doença de Duchenne. A sua concentração muscular diminui com a idade, o que justifica fortemente a toma de um suplemento em carnosina durante o envelhecimento.

O seu efeito mais importante é a anti glicação. A carnosina reage com os açúcares como a glicose, a galactose e a di-hidroxiacetona para formar a carnosina glicada. Destes três açúcares, o mais reactivo é a di-hidroxiacetona. A carnosina reage com a di-hidroxiacetona mais rapidamente com a lisina, o que sugere que este dipéptido entra em concorrência com outras fontes de aminoácidos para a glicação. Além disso, a carnosina inactiva as proteínas glicadas pela di-hidroxiacetona. Assim, a carnosina permite reduzir a glicação das proteínas e a formação dos AGEs. Estes resultados foram mostrados com níveis elevados de carnosina, da mesma ordem de grandeza que a concentração de açúcar ou de aminoácidos no meio. A carnosina melhora o reconhecimento dos AGEs pelo respectivo receptor macrofágico. A concentração de carnosina necessária para inibir a glicação deveria ser função do nível de açúcar. Em presença de carnosina, a formação de lipofuscina (um pigmento fluorescente lipoperoxidado ligado à idade) faz-se não à custa de uma proteína mas sim sacrificando a carnosina. A carnosina é um antioxidante que protege e estabiliza a membrana celular, tal como a vitamina E. Aliás, a toma de um suplemento em carnosina aumenta o nível de vitamina E. A carnosina seria eficaz não só na prevenção como também na terapia. O dialdeído malónico (MDA), um produto terminal da lipoperoxidação, altamente reactivo, é bloqueado pela carnosina. Ao activar o MDA, a carnosina sacrifica-se para proteger os aminoácidos das proteínas musculares. A lipofuscina formada desta maneira é geralmente inactiva. Foi possível inactivar níveis elevados de radicais livres e de tóxicos através da toma de suplementos em carnosina. Os produtos de glicação obtidos com a lisina e a arginina são mutagénicos (promotores de cancro) ao passo que os obtidos com a histidina e a carnosina não o são. A carnosina glicada não tem qualquer toxicidade para o organismo, que a consegue eliminar.

Nos casos de cataratas em animais, a concentração em carnosina no cristalino é reduzida. A diminuição da concentração em carnosina estava correlacionada com a gravidade das cataratas. Coelhos que seguiam uma dieta rica em colesterol eram protegidos contra a formação de placas de ateroma e contra as cataratas se lhes fosse administrado um suplemento de carnosina. A toma deste suplemento por ratos diabéticos e por cães reduziu a formação das cataratas. A actividade da carnosina mostrou ser equivalente à da aminoguanidina, vista anteriormente.

A carnosina desempenha um papel importante na neurotransmissão. É um quelante de metais iónico, que modula a actividade enzimática. Possui propriedades anti neoplásicas, o que a torna um agente potencialmente benéfico para a prevenção do cancro. Estimula a maturação das células imunocompetentes e reduz a inflamação. Propicia a cicatrização das feridas e protege contra os danos das radiações. Num estudo in vitro, a carnosina prolongou o tempo de vida dos fibroblastos da pele e revitalizou as células em estado avançado de senescência que têm uma capacidade de proliferação mais limitada com a idade. As suas aplicações potenciais são o tratamento das queimaduras e das feridas subsequentes a uma operação cirúrgica, em particular, no idoso. Reduz a ulceração gástrica (particularmente quando a úlcera está ligada ao stress) tanto prevenindo a formação da úlcera como ajudando à cicatrização. O tratamento pela carnosina previne ou reduz os danos celulares induzidos pela proteína beta-amilóide, bloqueando e inactivando os AGEs e a própria proteína beta-amilóide, o que a torna um protector da doença de Alzheimer.

Num estudo preliminar, a toma diária de carnosina por 20 voluntários saudáveis durante 1 a 4 meses não revelou quaisquer efeitos secundários; pelo contrário, metade dos sujeitos notou uma melhoria da aparência facial, da resistência muscular ou do bem-estar geral, e até, para alguns do sono e da libido. Estes benefícios surgiram num prazo curto, ao passo que os efeitos esperados de prevenção do envelhecimento apenas se verificam com a toma a longo prazo do suplemento.

Conclusão

A glicação é um fenómeno omnipresente envolvido no envelhecimento. Os produtos de Maillard ou originados pela glicação estão também envolvidos no desenvolvimento de várias doenças como as cataratas. São responsáveis pelas complicações da diabetes, principalmente as micrangiopatias e a nefropatia.

Actualmente, excepto se se controlar bem a longo prazo o equilíbrio glicémico e se reduzir ao máximo o consumo de produtos grelhados, as únicas substâncias que nos permitem combater eficazmente os efeitos nocivos dos AGEs são a aminoguanidina – um inibidor químico bem documentado da glicação – e a carnosina – uma molécula natural não tóxica conhecida há mais de um século. Relativamente aos efeitos, a carnosina é tão potente como a aminoguanidina. Intervém ao nível das primeiras etapas do processo de glicação para formar produtos inofensivos e rapidamente eliminados. A carnosina representa uma nova molécula na luta contra o envelhecimento e, mais especificamente, um tratamento das doenças degenerativas, em particular para os grupos de pacientes como os diabéticos – que evidenciam uma aceleração dos processos degenerativos. Além disso, ela parece interessante para ajudar no tratamento de úlceras e de feridas.
Referências

WAUTIER Jean-Luc. Les produits de glycations avancée ou produits de Maillard. La Revue du Praticien 1998, 48

BENHAMOU Pierre-Yves. Biochimie des Complications Vasculaires du Diabète. Synthèse du 14ème Congrès de l'IDF, Washington DC, juin 1991. http://www-sante.ujf-grenoble.fr/SANTE/Serveur-diabèto/Complications/microangiopathie-2.html

BROWNLEE Michael. Advanced Protein Glycosylation in diabetes and Aging. Ann Rev Med. 1995, 46 : 223-234

TRIGG Tim. Carnosine - Novel strategies to prevent the formation of Advanced Glycation End Productis using Carnosine and Carnosine Stabilizers. http://www.peptech.com/ncs-carn.htm
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