Advanced glycation end products

Als „Advanced Glycation Endproducts (AGEs)“ werden langlebige glykierte Reaktionsprodukte, die im Rahmen der Maillard-Reaktion durch nichtenzymatische Glykation (Glykierung) entstehen. Sie werden endogen gebildet oder auch exogen über die Nahrung zugeführt. Biochemisch handelt es sich bei er Glykierung um einen mehrstufigen, nicht-enzymatischen Prozess (Maillard-Reaktion) bei der Proteine, Lipide und Nukleinsäure mit Kohlenhydraten reagieren. Damit unterscheidet sich diese nicht-enzymatischen Reaktionsform von der enzymatischen Glykosylierung.

Exogene AGEs entstehen v.a. beim Erhitzen der Lebensmittel über 120°C. AGEs sind z.B. dafür verantwortlich, dass Brot eine braune Kruste, gebratenes Fleisch eine braune Kruste, Bier seine gelbbraune Farbe erhalten.

Endogene Glykierungsprodukte entstehen v.a. durch ein erhöhtes Angebot an Zuckern. So induzieren Lebensmittel, die den Blutzucker am stärksten erhöhen, auch die stärkste AGE-Bildung (transiente Hyperglykämien). Fruktose ist dabei der stärkere AGE-Bildner als Glukose. Auch Getreide, insbesondere Weizen, ist ein starker AGE-Bildner (das Amylopektin A des Weizens wird durch die Amylase am schnellsten gespalten. Insofern kommt es zu einem raschen Anstieg der Blutglukose). Weiterhin ist der Gehalt an AGEs besonders hoch in gegrilltem Essen (Ramsauer B et al.2019). Unabhängig vom Angebot an glykierenden Zuckermolekülen wird die endogene AGE-Produktion durch oxidativen Stress und chronische inflammatorische Reaktionen gesteigert.

HbA1c, ein glykiertes Hämoglobin, ist ein diagnostisch wichtiges endogenes AGE das als „Blutzuckergedächtnis“ die Güte der Blutzuckereinstellung widerspiegelt. Je höher der HbA1c-Wert ist, umso mehr Hämoglobinmoleküle haben mit Zuckermolekülen reagiert, umso mangelhafter die Blutzuckereinstellung des Patienten.

AGEs kumulieren in den Organen so auch in der Haut. So ist die Akkumulation der AGEs in der Haut-über die Autofluoreszenz (Skin autofluorescence = SAF) der Haut messbar. Die SAF steigt mit dem Alter an. Die SAF ist einer der stärksten prognostischen Mortalitäts-Marker.

AGEs sind an Pathogenese verschiedener chronischer inflammatorischer Reaktionen beteiligt, so z. B. bei Diabetes mellitus Typ II, bei Gefäß- und Herz-Kreislauferkrankungen (Koschinsky T et. al. 1997), bei Osteoporose und Arthritis (Vlassara H et al. 1996). So wird angenommen, dass AGEs für das erhöhte kardiovaskuläre Risiko der Hämodialyse-Patienten verantwortlich zeichnen. Als ursächlich wird angesehen, dass die Glykierung die Funktionalität wichtiger Regulationsenzyme und Membransysteme stört. In Monozyten und Makrophagen wird Expression von Interleukin-1, Interleukin-6, TNF-α und Insulin-like growth factor-1 (IGF-1) angeregt (Chuah et al. 2013). Endothelzellen exprimieren unter dem Einfluss von AGEs die Adhäsionsmoleküle VCAM-1 und ICAM. Dies induziert eine endotheliale Inflammation (Uribarri J et al.2007). AGEs können auch die induzierbare NO-Synthase (iNOS) aktivieren (Wewer RM 1998). Durch die Glykierung von Myelin der Neuronen werden Neuropathien gefördert, z. B. bei Diabetes mellitus, aber auch beim Morbus Alzheimer (Angeloni C 2014).

Autofluoreszenz: AGEs sind langlebige Reaktionsprodukte. Sie akkumulieren in verschiedeneren Organen so auch in der Haut. Aufgrund der Eigenschaft der Autofluoreszenz einiger AGEs, ist man in der Lage ihre Konzentration in der Haut nichtinvasiv mit einem Fluoreszenzscanner zu messen. Bei Patienten mit Diabetes korreliert die Autofluoreszenz der Haut (AFH) gut mit den Mittelwerten des HbA1c.

Der Rezeptor für die AGEs, RAGE, ein „Pattern-recognition Rezeptor“, ist ebenfalls an der Antwort des Organismus auf Verletzungen, Infektionen und Entzündungen beteiligt (Egron C et al. 2018). RAGE ist ein Membranrezeptor, generiert aber auch eine lösliche Form (sRAGE). Der lösliche AGE-Rezeptor bindet AGEs-und verhindert so ihre Bindung an den eigentlichen membranständigen Rezeptor (Lyu Y et al. 2018). So korreliert u.a. der sRAGE-Spiegel mit der Schwere des neutrophilen Asthmas. Ein Defizienz an sRAGE geht mit einer erhöhten Entzündungsreaktion bei verschiedenen chronischen Erkrankungen einher (Sukkar MB et al. 2012).

1. Angeloni C (2014) Role of Methylglyoxal in Alzheimer‘s Disease. BioMed Res Int 2014: 238485
2. Brandt EB et al. (2019) RAGE-induced asthma: a role for the receptor for advanced glycation end products in promoting allergic airway disease. J Allergy Clin Immunol doi:10.1016/j.jaci.2019.06.012.
3. Chuah et al. (2013) Receptor for Advanced Glycation End Products and Its In volvement in Inflammatory Diseases. Int J Inflammation2013: 403460
4. Egron C et al. (2018) Serum soluble receptor for advanced glycation end-products during acute bronchiolitis in infant: Prospective study in 93 cases.Pediatr Pulmonol 53:1429-1435.
5. Koschinsky T et. al. (1997) An environmental risk factor in diabetic nephropathy. PNAS 94: 6474–6479
6. Lyu Y et al. (2018) Decreased soluble RAGE in neutrophilic asthma is correlated with disease severity and RAGE G82S variants. Mol Med Rep 17:4131-4137.
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12. Wang X et al. (2019) The Relationship between Plasma Soluble Receptor for Advanced Glycation End Products and Coronary Artery Disease. Dis Markers doi: 10.1155/2019/4528382.
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14. Zhang W et al. (2019) Advanced Glycation End Products in Chinese Medicine Mediated Aging Diseases: A Review. Curr Vasc Pharmacol doi: 10.2174/1570161117666190507112157.