Metody oznaczania pentozydyny : produktu zaawansowanej glikacji białek

• Autorzy: Nogajczyk A. , Szumska M. , Kumaszka B. , Tyrpień-Golder K.

Warianty tytułu

EN

Methods of determination of pentosidine : the advanced glycation end-product of proteins

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Glikacja to wieloetapowy proces, który zachodzi spontanicznie bez udziału enzymów i prowadzi do powstawania AGEs (Advanced Glycation End-products), czyli zaawansowanych (końcowych) produktów glikacji. Proces ten zachodzi w żywych organizmach, a także w żywności pod wpływem obróbki cieplnej oraz długotrwałego i nieprawidłowego jej przechowywania. W zdrowym organizmie większość AGE jest metabolizowana i ulega wydalaniu. Z czasem jednak pewne ilości tych związków odkładają się w tkankach powodując rozwój przewlekłych schorzeń. Jednym z końcowych produktów glikacji jest pentozydyna. Powstaje ona w wyniku reakcji lizyny i/lub argininy z cukrem redukującym. Celem pracy było zebranie informacji na temat pentozydyny oraz przedstawienie przeglądu stosowanych dotychczas i najnowszych metod jej oznaczeń w próbkach biologicznych. W piśmiennictwie można znaleźć informacje na temat ilościowego oznaczania pentozydyny za pomocą: testu immunoenzymatycznego ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) i wysokosprawnej chromatografii cieczowej HPLC z różnymi detektorami. Jednak zdania autorów co do wyboru najlepszej metody są podzielone. Pentozydyna oznaczana jest głównie we krwi, moczu, ślinie, kościach, skórze i chrząstce stawowej. Odgrywa ona ważną rolę w etiopatogenezie wielu jednostek chorobowych (cukrzyca, uszkodzenia nerek, reumatoidalne zapalenie stawów, zwyrodnienia stawów, astma). Stężenia pentozydyny we krwi osób zdrowych, oznaczone technikami immunochemicznymi lub chromatograficznymi i opisane w dostępnym piśmiennictwie, mieszczą się, w zależności od metody analizy, w zakresie od 0,21 pmola do 1,4 pmola w przeliczeniu na mg białka, natomiast w przypadku wymienionych jednostek chorobowych osiągają wartości nawet do 27,3 pmol/mg białka.

EN

Glycation is a multi-step process that occurs spontaneously without the presence of enzyme, leading to the formation of AGEs - Advanced Glycation End-products. Glycation occurs in living organisms as well as in the food under the influence of heat treatment and long-term storage. In a healthy body the majority of AGE is metabolized and excreted. With time, some amounts of these compounds accumulate in tissues resulting in the development of many chronic diseases. One of AGEs is pentosidine. It is formed by reaction of lysine and arginine with reducing sugar. The aim of the study was to collect information on pentosidine and to present a review of already applied and the latest methods of its determinations in biological samples. Studies described in literature provide information on the quantification of pentosidine by: immunoassay (ELISA), high performance liquid chromatography (HPLC) mostly coupled with various detectors. However, the opinions of researchers are divided regarding choosing the best method of pentosidine analysis. Pentosidine has been so far determined in the blood, urine, saliva, bone, skin tissue, articular cartilage. It plays an important role in the etiopathogenesis of many diseases (diabetes, kidney damage, rheumatoid arthritis, osteoarthritis, asthma). The concentrations of pentosidine in the blood of healthy individuals, described in the literature range from 0.21 pmol to 1.4 pmol/mg protein and in the case of patients suffering from the disease mentioned above it can reach the concentration up to 27.3 pmol/ mg protein.

Słowa kluczowe

PL

pentozydyna; wysokosprawna chromatografia cieczowa; techniki immunoenzymatyczne

EN

pentosidine; high performance liquid chromatography; immunoenzymatic techniques

• Wydawca: Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Aparatury Badawczej i Dydaktycznej, COBRABiD sp. z.o.o
• Czasopismo: Aparatura Badawcza i Dydaktyczna
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 20, nr 3
• Strony: 158--173
• Opis fizyczny: Bibliogr. 38 poz.

Twórcy

autor

Nogajczyk A.

• Katedra i Zakład Chemii, Wydział Lekarski z Oddziałem Lekarsko-Dentystycznym w Zabrzu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, Zabrze, Polska

autor

Szumska M.

• Katedra i Zakład Chemii, Wydział Lekarski z Oddziałem Lekarsko-Dentystycznym w Zabrzu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, Zabrze, Polska

autor

Kumaszka B.

• Szpital Powiatowy Im. Prałata J. Głowatzkiego w Strzelcach Opolskich, Strzelce Opolskie, Polska

autor

Tyrpień-Golder K.

• Katedra i Zakład Chemii, Wydział Lekarski z Oddziałem Lekarsko-Dentystycznym w Zabrzu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, Zabrze, Polska

Bibliografia

• [1] Warwas M., Piwowar A., Kopiec G., Zaawansowane produkty glikacji (AGE) w organizmie – powstawanie, losy, interakcja z receptorami i jej następstwa, Farm. Pol., 66, 2010, 8, 585-590.
• [2] Michalska A., Zieliński H., Produkty reakcji Maillarda w żywności, ŻNTJ, 2, 2007, 51, 5-16.
• [3] Jabłońska-Trypuć A., Czerpak R., Rola nieenzymatycznej glikozylacji białek w procesach starzenia organizmu i patogenezie chorób wieku podeszłego, Post. Biol. Komórki, 34, 2007, 4, 683-693.
• [4] Schlaffke J., Ocena zawartości zaawansowanych produktów glikacji białek w skórze metodą autofluorescencji u chorych na cukrzycę typu 1, Rozprawa na stopień doktora nauk medycznych, Poznań 2013.
• [5] Slowik-Zylka D., Safranow K., Dziedziejko V., Bukowska H., Ciechanowski K., Chlubek D., A sensitive and specific HPLC method for the determination of total pentosidine concentration in plasma, J. Biochem. Bioph. Methods, 61, 2004, 313-329.
• [6] Sanaka T., Funaki T., Tanaka T., Hoshi S., Niwayama J., Taitoh T., Nishimura H., Higuchi C., Plasma pentosidine levels measured by a newly developed method using ELISA in patients with chronic renal failure, Nephron, 91, 2002, 64-73.
• [7] Hashimoto H., Arai K., Chikuda M., Obara Y., Relationship between pentosidine and pyridinoline levels in human diabetic cataract lenses, J. Clin. Biochem. Nutr., 47, 2010, 233-237.
• [8] Śliwińska A., Łysiak-Szydłowska W., Metody oznaczania końcowych produktów glikacji białek – AGEs, Diagn. Lab., 41, 2005, 85-94.
• [9] Goldin A., Beckman J. A., Schmidt A. M., Creager M. A., Advanced glycation end products sparking the development of diabetic vascular injury, Circulation, 114, 2006, 597-605.
• [10] Takeuchi M., Takino J., Yamagishi S., Involvement of the toxic AGEs (TAGE)-RAGE system in the pathogenesis of diabetic vascular complications: a novel therapeutic strategy, Curr. Drug Targets, 11, 2010, 11, 1468-1482.
• [11] Poulsen M. W., Hedegaard R. V., Andersen J. M., de Courten B., Bügel S., Nielsen J., Skibsted L. H., Dragsted L. O., Advanced glycation end products in food and their effects on health, Food Chem. Toxicol., 60, 2013, 10-37.
• [12] Sell D., Monnier V., Structure elucidation of a senescent crosslink from human extracellular matrix, J.Biol. Chem., 264, 1989, 21597-21602.
• [13] Taneda S., Monnier V. M., ELISA of pentosidine, an advanced glycation end product, in biological specimens, Clin. Chem., 40, 1994, 1766-1773.
• [14] Kerkeni M., Saïdi A., Bouzidi H., Letaief A., Yahia S. B., Hammami M., Pentosidine as a biomarker for microvascular complications in type 2 diabetic patients, Diabetes Vasc. Dis. Res., 10, 2012, 3, 239-245.
• [15] Kanazawa H., Kyoh S., Tochino Y., Asai K., Hirata K., Potential role of pentosidine on susceptibility to small airway closure in elderly and smoking asthma, Resp. Med. 108, 2014, 709-715.
• [16] Izuhara Y., Miyata T., Ueda Y., Suzuki D., Asahi K., Inagi R., Sakai H., Kurokawa K., Sensitive and specific ELISA for plasma pentosidine, Nephrol. Dial. Transpl., 14, 1999, 576-580.
• [17] Scheijen J. L. J. M., van de Waarenburg M. P. H., Stehouwer C. D. A., Schalkwijk C. G., Measurement of pentosidine in human plasma protein by a single-column high-performance liquid chromatography method with fluorescence detection, J. Chromatogr. B, 877, 2009, 610-614.
• [18] Slowik-Zylka D., Safranow K., Dziedziejko V., Ciechanowski K., Chlubek D., Association of plasma pentosidine concentrations with renal function in kidney graft recipients, Clin. Transplant., 24, 2010, 839-847.
• [19] Odetti P., Fogarty J., Sell D., Monnier V., Chromatographic quantitation of plasma and erythrocyte pentosidine in diabetic and uremic subjects, Diabetes, 41, 1992, 153-159.
• [20] Viguet-Carrin S., Gineyts E., Bertholon C., Delmas P. D., Simple and sensitive method for quantification of fluorescent enzymatic mature and senescent crosslinks of collagen in bone hydrolysate using single-column high performance liquid chromatography, J. Chromatogr. B, 877, 2009, 1-7.
• [21] Mikulíková K., Eckhardt A., Kuneš J., Zicha J., Mikšík I., Advanced glycation end-product pentosidine accumulates in various tissues of rats with high fructose intake, Physiol. Res., 57, 2008, 89-94.
• [22] Grandhee K., Monnier V. M., Mechanism of formation of the Maillard protein cross-link pentosidine, J. Biol. Chem., 266, 1991, 11649-11653.
• [23] Yoshihara K., Nakamura K., Kanai M., Nagayama Y., Takahashi S., Saito N., et al., Determination of urinary and serum pentosidine and its application to elder patients, Biol. Pharm. Bull., 21, 1998, 1005-1008.
• [24] Takahashi M., Kushida K., Kawana K., Ishihara C., Deneda M., Inoue T., Horiuchi K., Quantification of the cross-link pentosidine in serum from normal and uremic subjects, Clin. Chem., 39, 1993, 10, 2162-2165.
• [25] Braun M., Hulejová H., Gatterová J., Filková M., Pavelková A., Sléglová O., Kaspríková N., Vencovsky J., Pavelka K., Senolt L., Pentosidine, an advanced glycation end-product, may reflect clinical and morphological features of hand osteoarthritis, TORJ, 6, 2012, 64-69.
• [26] Dyer D., Blackledge J. A., Thorpe S., Baynes J., Formation of pentosidine during nonenzymatic browning of proteins by glucose, J. Biol. Chem., 266, 1991, 11654-11660.
• [27] Ahmed N., Argirov O. K., Minhas H. S., Cordeiro C. A. A., Thornalley P. J., Assay of advanced glycation endproducts (AGEs): surveying AGEs by chromatographic assay with derivatization by 6-aminoquinolyl-N-hydroxysuccinimidyl-carbamate and application to Nɛ-carboxymethyl-lysine and Nɛ-(1-carboxyethyl)lysine-modified albumin, Biochem. J., 364, 2002, 1-14.
• [28] Spacek P., Adam M., Pentosidine in osteoarthritis: HPLC determination in body fluids and in tissues, Rheumatol. Int., 26, 2006, 923-927.
• [29] Salman A. G., Mansour D. E. A. A., Swelem A. A., Al-Zawahary W. M. A., Radwan A. A., Pentosidine – a new biochemical marker in diabetic retinopathy, Ophthalmic Res., 42, 2009, 96-98.
• [30] Wilker S. C., Chellan P., Arnold B. M., Nagaraj R. H., Chromatographic quantification of argpyrimidine, a methylglyoxal-derived product in tissue proteins: comparison with pentosidine, Anal. Biochem., 290, 2001, 353-358.
• [31] Chen J. R., Takahashi M., Kushida K., Suzuki M., Suzuki K., Horiuchi K., and Nagano A., Direct detection of crosslinks of collagen and elastin in the hydrolysates of human yellow ligament using single column high performance liquid chromatography, Anal. Biochem., 278, 2000, 99-105.
• [32] Vos P. A. J. M., Mastbergen S. C., Huisman A. M., de Boer T. N., DeGroot J., Polak A. A., Lafeber F. P. J. G., In end stage osteoarthritis, cartilage tissue pentosidine levels are inversely related to parameters of cartilage damage, Osteoarthr. Cartil., 20, 2012, 233-240.
• [33] Thornalley P. J., Battah S., Ahmed N., Karachalias N., Agalou S., Babaei-Jadidi R., Dawnay A., Quantitative screening of advanced glycation endproducts in cellular and extracellular proteins by tandem mass spectrometry, Biochem. J., 375, 2003, 581-592.
• [34] Babaei-Jadidi R., Karachalias N., Ahmed N., Battah S., Thornalley P. J., Prevention of incipient diabetic nephropathy by high-dose thiamine and benfotiamine, Diabetes, 52, 2003, 2110-2120.
• [35] Saito M., Marumo K., Fujii K., Ishioka N., Single-column high-performance liquid chromatographic– fluorescence detection of immature, mature, and senescent cross-links of collagen, Anal. Biochem., 253, 1997, 26-32.
• [36] Agalou S., Ahmed N., Dawnay A., Thornalley P. J., Removal of advanced glycation end products in clinical renal failure by peritoneal dialysis and haemodialysis, Biochem. Soc. T., 31, 2003, 6, 1394-1396.
• [37] Takahashi M., Hoshino H., Kushida K., Kawana K., Inoue T., Direct quantification of pentosidine in urine and serum by HPLC with column switching, Clin. Chem., 42, 1996, 1439-1444.
• [38] Floridi A., Trizza V., Paolotti P., Lucarelli C., Analytical strategy for the assessment of the protein glycation status in uremic patients by high-performance liquid chromatography, J. Chromatogr. A, 846, 1999, 65-71.