Глюкозепан

Глюкозепан (англ. Glucosepane) — результат ковалентного поперечного сшивания лизина и аргинина производной от молекулы D-глюкозы[2], конечный продукт гликирования. Образует как внутримолекулярные, так и межмолекулярные необратимые сшивки коллагена во внеклеточном матриксе, а также кристаллина в хрусталике глаза[3], нарушая функционирование тканей. Глюкозепан встречается в тканях человека чаще, чем любой другой сшивающий конечный продукт гликирования, а его количество увеличивается с возрастом[4].

Был обнаружен Маркусом Ледерером и его коллегами в 1999 году в результате реакции N-бок-L-лизина, N-бок-L-аргинина и D-глюкозы, проходившей 8 недель при температуре 37 градусов[2][4].

Общие сведения
Глюкозепан
Общие
Систематическое
наименование
​(2S)​-​2-​амино-​6-​​(​(6R, 7S)​-​2-​​(​(​(S)​-​4-​амино-​4-​карбоксибутил)​амино)​-​6,7-​дигидрокси-​6,7,8,8a-​тетрагидроимидазо[4,5-​b] азепин-​4​(5H)​-​ил)​гексановая кислота
Рац. формула C18H32N6O6
Физические свойства
Плотность 1,6 ± 0,1[1]
Оптические свойства
Показатель преломления 1.693
Классификация
Рег. номер CAS 257290-23-6
3D model (JSmol) Интерактивная схема
PubChem
UNII
CompTox Dashboard EPA
SMILES
InChI
ChemSpider

Процесс образования

Глюкозепан образуется анаэробно в результате реакции Майяра. Взаимодействие лизина с D-глюкозой приводит к образованию нестабильного имина, известного как основания Шиффа, который затем реструктуризуется в более стабильный продукт Амадори. Далее продукт Амадори медленно преобразуется в глюкозепан через образование промежуточного α-дикарбонильного соединения.

Первоначально исследователи предполагали, что в α-дикарбонильном промежуточном соединении карбонилы расположены в локантах C-2 и C-3 молекулы D-глюкозы. Однако, пометив карбонил углерода в локанте C-1 изотопом 13С, исследователи обнаружили, что образованный α-дикарбонил содержал карбонилы, располагавшиеся в локантах C-5 и C-6 исходной молекулы D-глюкозы. Лучшее предположение состояло в том, что α-дикарбонил — N(6)-(2,3-дигидрокси-5,6-диоксогексил)-L-лизинат[5] — образуется из продукта Амадори через сдвиг карбонильных групп вниз по всему основному сахаросодержащему веществу через кето-енольную таутомерию с последующим удалением гидроксила в локанте C-4. Подтверждением предположения было исследование, в котором все атомы водорода в воде растворителя были заменены на атомы дейтерия. В результате после реакции все HC-OH оказались преобразованными в DC-OH, что свидетельствовало в пользу кето-енольной таутомерии.

Содержание в тканях

Наиболее активно у человека глюкозепан образуется во внеклеточном матриксе, достигая 2000 пмоль/мг к 100 годам. В хрусталике глаза интенсивность образования меньше — 400 пмоль/мг к 100 годам. У больного диабетом содержание глюкозепана в тканях может быть до 2-х раз выше, чем у здорового человека[4].

Уровни содержания глюкозепана в тканях человека и животных[4]
Ткань Субъект Возраст субъекта Уровень глюкозепана
Коллаген кожи Человек 100 лет до 2000 пмоль/мг
30—40 лет 1500 пмоль/мг
Землекоп 10 лет 250 пмоль/мг
Коллаген сухожилий Крыса 12 месяцев 100 пмоль/мг
Кристаллин

хрусталика глаза

Человек 100 лет до 400 пмоль/мг
Коллаген почек Человек Не увеличивается

с возрастом

250 пмоль/мг
Сыворотка крови Человек 12—20 пмоль/мг

Примечания