Почему у взрослого человека может быть поздно тормозить образование конечных продуктов гликирования

Неферментативное гликирование — это химическая реакция, при которой глюкоза и другие сахара без участия ферментов связываются с белками. Сначала образуется нестабильное основание Шиффа, затем более устойчивый продукт Амадори, к которому относится фруктозамин, а после дальнейших реакций могут возникать конечные продукты гликирования. Один из них — глюкозепан, прочная сшивка между остатками лизина и аргинина в белках. Особенно важны такие реакции для долгоживущих белков внеклеточного матрикса, прежде всего коллагена и эластина (Lederer и Bühler, 1999; Monnier и Wu, 2003; Monnier и соавт., 2005).

Поэтому неферментативное гликирование действительно можно считать одним из механизмов старения. Накопление конечных продуктов гликирования способно повышать жёсткость матрикса, менять его взаимодействие с клетками и затруднять ферментативное разрушение старых белков. Например, экспериментально гликированные сухожильные волокна без механической нагрузки становились более чем в 5 раз устойчивее к ферментативному разрушению. Однако при растяжении их поведение менялось, что показывает, насколько нелинейны механические последствия сшивания матрикса (Bourne и соавт., 2014).

Но отсюда не следует, что количество конечных продуктов гликирования продолжает одинаково быстро увеличиваться во всех тканях на протяжении всей жизни. Известный график Sell и соавт. 2005 года показывает глюкозепан в нерастворимом коллагене кожи, а не в эластине аорты. В коже у людей без диабета к 90 годам концентрация глюкозепана достигала примерно 2000 пмоль/мг коллагена, а при диабете — примерно 5000 пмоль/мг. Но в той же работе в гломерулярной базальной мембране почки глюкозепан достигал примерно 500 пмоль/мг и увеличивался при диабете, но не при старении. Значит, возрастную кривую кожи нельзя автоматически переносить на аорту, эластин или любую другую ткань (Sell и соавт., 2005).

Для старения артерий гораздо интереснее исследование непосредственно человеческого аортального эластина. Konova и соавт. исследовали неизменённые участки грудной аорты 68 человек разных возрастов. Эластин групп <5 лет, 31–35 лет и 66–70 лет дополнительно гликировали при одинаковой концентрации глюкозы 100 ммоль/л. Средний показатель образования фруктозамина последовательно снижался с 0,3045 до 0,2382 и 0,1630, а образование новых флуоресцентных конечных продуктов гликирования — с 9,93 до 4,74 и 1,52 усл. ед. Таким образом, эластин людей 31–35 лет образовывал примерно в 2 раза меньше новых флуоресцентных продуктов гликирования, чем детский, а эластин людей 66–70 лет — примерно в 6,5 раза меньше. При этом уже накопленные конечные продукты гликирования в аортальном эластине с возрастом увеличивались. Авторы связывали снижение способности старого эластина к дальнейшему гликированию с уменьшением количества свободных остатков лизина, поскольку всё больше таких участков уже модифицировано или вовлечено в сшивки (Konova и соавт., 2004).

Никакого противоречия здесь нет. Количество уже накопленных повреждений может расти одновременно с уменьшением числа оставшихся мест для новых повреждений. Это обычный эффект насыщения. Причём значительная часть лизина эластина изначально используется и для нормальных ферментативных сшивок, включая десмозин и изодесмозин. Важно только не делать лишнего шага — Konova не измеряли непосредственно глюкозепан, поэтому эта работа доказывает насыщение способности аортального эластина к дальнейшему гликированию вообще, но не показывает непосредственно возрастную кривую глюкозепана в аорте.

Есть ещё более фундаментальный момент. Коллаген становится чрезвычайно стабильным задолго до старости. Miyahara и соавт. показали, что растворимость человеческого кожного коллагена резко уменьшается во время созревания, а затем снижается с возрастом значительно медленнее. В приведённой возрастной серии показатель нерастворимости составлял 0,7% у новорождённого, 38,1% в 6 лет, 56,4% в 24 года, 61,5% в 36 лет, 78,7% в 61 год и 79,7% в 75 лет. Нерастворимый коллаген младенца почти полностью растворялся после обработки пепсином, тогда как у пожилых большая его часть оставалась нерастворимой даже после 4 последовательных обработок пепсином (Miyahara и соавт., 1982).

Это очень важная форма зависимости. Переход от 0,7% к 56,4% уже к 24 годам намного больше, чем последующее изменение от 61,5% в 36 лет до 79,7% в 75 лет. Поэтому вполне возможно, что основное биологическое событие состоит не в медленном добавлении каждой новой поздней сшивки в старости, а в раннем переходе матрикса из легко перестраиваемого состояния в высокостабильное и плохо ремоделируемое. Последующие сшивки продолжают накапливаться и могут ухудшать свойства ткани, но их дополнительное влияние на уже резко ограниченную способность матрикса к крупномасштабному обновлению может быть значительно меньше. При этом сама работа Miyahara не доказывает, что весь ранний переход вызван именно гликированием - в созревании матрикса участвуют и нормальные ферментативные сшивки.

Отсюда и ответ на вопрос, поздно ли взрослому человеку тормозить образование новых конечных продуктов гликирования. Поздно - если ожидать от этого омоложения уже сформированного старого матрикса. Не поздно, но скорее клинически мало полезно - если цель состоит в уменьшении будущего дополнительного повреждения. Снижать патологически повышенную глюкозу полезно, но нет оснований специально снижать нормальную глюкозу или стремиться любой ценой уменьшать лабораторный фруктозамин у здорового человека. Сывороточный фруктозамин прежде всего отражает среднюю гликемию примерно за 2–3 недели, а не является самостоятельной доказанной мишенью лечения старения (Armbruster, 1987).

Идея уничтожать продукты Амадори до образования глюкозепана существует давно. Рассматривались ферменты амадориазы, способные удалять ранние продукты гликирования, однако для внеклеточного матрикса это остаётся экспериментальной технологией. Более того, Monnier и Sell ещё в 2006 году подчёркивали, что убедительных доказательств способности так называемых разрушителей конечных продуктов гликирования действительно разрывать уже существующие сшивки реакции Майяра в организме не было (Monnier и Wu, 2003; Monnier и Sell, 2006).

Поэтому сегодня нет ни пищевой добавки, ни зарегистрированного лекарства, которое было бы доказано как средство селективного разрушения глюкозепана у человека. Нет также доказательств, что антигликаторы продлевают человеческую жизнь. Например, бенфотиамин в дозе 900 мг/сут в течение 12 недель у пациентов с сахарным диабетом 2-го типа не снизил достоверно конечные продукты гликирования в плазме или моче (Alkhalaf и соавт., 2012). Пиридоксамин изучался у 317 пациентов в дозах 150 мг 2 раза/сут и 300 мг 2 раза/сут в течение 52 недель, но основная конечная точка исследования достоверно не улучшилась (Lewis и соавт., 2012). Аминогуанидин также не стал доказанным средством продления жизни, а его клиническая разработка столкнулась в том числе с проблемами безопасности.

Ещё осторожнее нужно относиться к идее просто взять и разрушить уже существующие сшивки. Сшивки делают старый матрикс патологически жёстким, но в сильно повреждённой ткани они одновременно могут играть вторичную стабилизирующую роль. В эксперименте 2023 года диабет вызывали у 8-недельных мышей стрептозотоцином по 50 мг/кг в течение 5 дней, а затем создавали аневризму аорты эластазой. Аминогуанидин в дозе 200 мг/кг и алагебриум ALT-711 в дозе 20 мг/кг усиливали расширение аневризмы у диабетических мышей и сопровождались большим разрушением эластина и потерей гладкомышечных клеток. У недиабетических животных такого усиления аневризмы не наблюдали. Причём алагебриум даже не уменьшил измеряемое содержание конечных продуктов гликирования, поэтому эта работа не доказывает, что разрушение именно глюкозепана вызывает аневризмы. Она показывает другое — вмешательство в сшитый матрикс уже повреждённого сосуда потенциально может иметь неожиданные и опасные последствия (Li и соавт., 2023).

Сам алагебриум также не доказал, что разрушение сшивок способно омолодить человека. В рандомизированном исследовании 102 пациентов с сердечной недостаточностью препарат применяли по 200 мг 2 раза/сут в течение 36 недель. Он не улучшил переносимость нагрузки, функцию сердца или накопление конечных продуктов гликирования в коже, хотя в целом переносился удовлетворительно (Hartog и соавт., 2011).

Но наиболее серьёзная проблема стареющих крупных артерий может находиться ещё глубже — в эластине. Основная эластическая сеть формируется рано, а во взрослом организме полноценное восстановление зрелых эластических волокон крайне ограничено. Период полужизни человеческого эластина оценивается примерно в 70 лет, а годовой оборот всего пула эластина — менее чем примерно в 1%. Поэтому значительная часть эластической архитектуры аорты должна работать десятилетиями практически без полноценной замены. По мере фрагментации эластических ламелл нагрузку всё больше принимает коллаген, который примерно в 100–1000 раз жёстче эластических волокон (Cocciolone и соавт., 2018).

Следовательно, график роста глюкозепана в коже нельзя превращать в доказательство того, что именно продолжающееся образование новых коллагеновых сшивок определяет старение артерий или максимальную продолжительность жизни. Мы не умираем от морщин, а для сосудистой системы намного важнее судьба практически незаменяемой эластической сети. На сегодняшний день нет доказанного лекарства или добавки, способной заново построить нормальные зрелые эластические ламеллы взрослой аорты.

И даже идеальный разрушитель глюкозепана не остановил бы старение. В обновлённой модели 2023 года выделено 12 взаимосвязанных признаков старения. Ни для гликирования, ни для какого-либо одного из этих процессов пока не доказано, что его устранение способно существенно увеличить максимальную продолжительность человеческой жизни (López-Otín и соавт., 2023).

В итоге, что нужно делать? Контролировать патологическую гипергликемию и тем самым уменьшать дополнительное гликирование разумно. Пить антигликаторы ради долголетия оснований нет. Специально снижать фруктозамин у человека с нормальной гликемией оснований нет. Доказанного способа разрушить глюкозепан у человека пока нет. Доказательств продления жизни разрушителями сшивок нет. А попытка быстро удалить сшивки из уже старого и повреждённого матрикса теоретически может оказаться не только бесполезной, но и опасной. Главной задачей будущего может оказаться не простое разрушение сшивок, а безопасное восстановление и полноценная замена старого внеклеточного матрикса, особенно практически невозобновляемой эластической сети.

[https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/6813368/] [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24316373/] [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15036419/] [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10428377/] [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15677467/] [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16037276/] [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/14641061/] [https://journals.sagepub.com/doi/10.1089/rej.2006.9.264] [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37158066/] [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29631368/] [https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0040427] [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22034637/] [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21669961/] [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3319287/] [https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)01377-0] [https://www.jbc.org/article/S0021-9258(19)60556-9/fulltext] [https://journals.physiology.org/doi/full/10.1152/japplphysiol.00579.2010]