有机锗化合物对氨基酸非酶糖化反应的抑制作用

有机锗化合物对氨基酸非酶糖化反应的抑制作用 3 李德谦陈继马根祥张树功 () 中国科学院长春应用化学研究所稀土化学和物理开放实验室 长春 130022 (摘 要 在模拟体内条件下, 研究了有机锗化合物 2132 对 4 种氨基酸 2组氨酸、2精氨酸、2 GeL L L ) () 缬氨酸、甘氨酸和葡萄糖发生非酶糖化反应 反应的抑制作用, 结果明: 2132 在 1,M a illa rd Ge 10 范围内, 对这 4 种氨基酸非酶糖化反应都有较强的抑制作用.ƒmm o lL 关键词 2132, 非酶糖化反应, 抑制作用, 荧光光谱法Ge () 体内氨基酸及蛋白质的非酶糖化反应 反应, 与糖尿病及其并发症的关系已经 M a illa rd 1 ( ) 引起广泛的注意.即 2132具有预防糖尿病及调节糖代谢的作 2羧乙基锗倍半氧化物 ΒGe 2, 3 用, 因此, 研究 2132 对反应的抑制作用, 对了解有机锗化合物生物效应以 GeM a illa rd 及开发防治糖尿病及并发症的有效药物都有重要的意义. 本文研究了葡萄糖和 4 种氨基酸() 2组氨酸、2精氨酸、2缬氨酸、甘氨酸在 14、0105 磷酸缓冲溶液中, 37 ?恒温 7ƒL L L pH m o lL 水浴下的非酶糖化反应及不同浓度的 2132 对它的影响, 观察了 2132 对氨基酸非酶糖化 GeGe反应的抑制作用. 1 实验部分 1. 1 试剂和仪器 岛津 25000 荧光光谱仪, 岛津 2365 光谱仪.R F U V 2葡萄糖、2组氨酸、2精氨酸、2缬氨酸、甘氨酸、迭氮化钠均为纯试剂, 2132 为 D L L L Ge本实验室合成, 纯度> 99%. 1. 2 实验 ( ) 称 取 2葡萄糖和上述 4 种氨基酸各 215 ; 迭氮化钠 0115 抑制细菌生长; D mm o lmm o l () 2132 0, 0105, 0125, 0150 置于 50 , 714、0105 磷酸缓冲溶液中, 37 ?恒 ƒGemm o lmL pH m o lL 温水浴. 分别在 0、3、6、9、12、15 取样进行荧光分析, 测定在不同时刻产物荧光强度. 对组氨 d 酸同时在 420 测定其光密度.nm 下式是反应的示意图,反应是氨基酸, 肽或蛋白质的氨基与糖的糖苷羟 M a illa rd M a illa rd 4 () 基之间的反应. 表示糖化终产物. 动物体内的A GE A dvan ced G lyco sy la t io n E n d p ro du c t s 反应包括一系列复杂的糖化, 重排, 聚合过程, 最终产生 本实验模拟了. M a illa rd A GEM a il2 反应的初, 中期阶段, 该阶段主要特征为其中间产物具有荧光性质并发生褐变, 因此, 利用 la rd 这种特征观察 2132 对模拟体内的氨基酸反应的抑制作用.GeM a illa rd 1997210228 收稿, 1998203213 修回 国家稀土攀登计划和国家自然科学基金资助课 H H H C O H C N H C N R R C C C H O H H O H O + HO C H R N H 2 HO C H HO C H A GE ()H C O H H C O H H C O H 氨基酸或蛋白质 H C O H H C O H H C O H H C O H H C O H H C O H H H H 碱葡萄糖阿马多瑞氏重排产物Sch iff 2 结果与讨论 2. 1 4 种氨基酸反应中间产物荧光峰的变化M a illa rd 4 种氨基酸反应荧光产物最大激发和发射波长的确定, 都是应用多光谱方法, 从M a illa rd 300 到 400 范围内, 每隔 25 激发; 同时观察 400 到 500 范围内发射光谱, 从而确定 nm nm nm 6 () ()最大激发波长 和最大发射波长 . 等从 2葡萄糖和甘氨酸的反应Κex Κem O lsso n D M a illa rd 7 . 等研究非酶糖 产物中分离出一种中间产物, 并确定其结构为A ch ik a r iCH 2O H N CHO 氨反应, 认为———这种结构的化合物 是 糖 氨 反 应 的 荧 光 发 射 体, 其 = = R N CH CH CH N H = 350 , = 440 .我们所研究的体系中间产物荧光发射情况与上述相似, 因此认为Κex nm Κem nm 与氨基酸可能进一步反应生成 是氨基酸与葡萄糖 CH 2O H N CHO CH 2O H N CH N R 非酶糖化反应的荧光发射体.在上述 4 种氨基酸中, 组氨酸的 = 44614 , 较其它 3 种氨 Κem nm ()基酸的 Κem 发生红移 精氨酸, 甘氨酸, 缬氨酸的 Κem 分别为 42818 nm , 43316 nm , 43316 nm . 是 因为组氨酸的侧链杂环与荧光发射体产生较强的共轭作用, 使 产生红移.Κem 2. 2 - 132 浓度对葡萄糖发射峰强度的影响 Ge 在上述研究的 21322葡萄糖2氨基酸三元体系中, 葡萄糖是弱荧光物质. 我们研究了有 Ge 机锗2葡萄糖二元体系中, 有机锗对葡萄糖 荧光峰强度的影响. 分别观察了对应于上 述 4 种不同氨基酸反应, 在最大 M a illa rd 激发, 最大 处荧光峰的强度, 以扣除 Κex Κem 它对 反应荧光产物荧光 强 度 的 M a illa rd 影响. 该强度即为反应 0 时刻的 M a illa rd 荧光强度. 图 1 是以甘氨酸反应 M a illa rd 为例, 在最大 = 34210 处激发, 在不Κex nm 同浓度 2132 下, 最大 em = 43316 处 GeΚnm 不同浓度的 2132 对葡萄糖荧光峰强度的 图 1Ge的荧光强度. 结果发现, 随着 2132 浓度 Ge( ) 影响 = 433. 6 , 狭缝宽 510 Κem nm nm 增加, 葡萄糖在该位置的荧光强 度 增 强. 5 3 我们曾研究了 2132 和果糖的作用, 最近, 日本学者也研究了 2132 与葡萄糖的作用, GeGe由于葡萄糖与 2132 相互作用形成葡萄糖 2132 复合物, 使葡萄糖的荧光强度增加, 而且随 GeGe 浓度增加而增强, 同时降低葡萄糖与氨基酸反应的荧光强度.M a illa rd 2. 3 不同浓度 - 132 对氨基酸反应荧光峰强度的影响 GeM a illa rd 4 反应荧光特征是先达到一个最大值, 然后逐渐降低, 精氨酸和组氨酸都在第M a illa rd 12 达到最大值, 然后降低, 而甘氨酸和缬氨酸到达第 15 后仍然继续反应. 2132 在 1, d d Ge 10 ƒ浓度范围内, 可以较显著降低 4 种氨基酸与葡萄糖的反应产物的荧光强mm o lL M a illa rd () () () () 不同浓度 2132 对精氨酸 , 组氨酸 , 甘氨酸 , 缬氨酸 的反应荧光峰强度的影响 图 2Gea bcd M a illa rd a. Κ= 446. 4 nm , 狭缝宽 310 nm ; b. Κ= 428. 8 nm , 狭缝宽 310 nm ; c. Κ= 433. 6 nm , 狭缝宽 510 nm ;em em em - 12132 浓度ƒ?: . 0; . 1; . 5; . 10 d. Κ= 433. 6 nm , 狭缝宽 510 nm. Gemm o lL A B CDem 度, 并 随 着 有 机 锗 浓 度 增 加, 抑 制 作 用 加 强. 甘 氨 酸、缬 氨 酸、组 氨 酸 均 在 2132 浓 度 为 Ge 10 ƒ时, 抑 制 作 用 最 强, 在 1, 10 ƒ浓 度 范 围 内, 第 15 时 甘 氨 酸 抑 制 率 为mm o lL mm o lL d 4617% , 缬氨酸为 6919%. 组氨酸为 1212% , 精氨酸在 2132 浓度为 5 时, 第 15 ƒGemm o lL d时, 抑制作用最强, 抑制率为 3014% ; 我们 以 1 ƒ作比较, 发现 对 mm o lL GeO 2 GeO 2 上述 4 种氨基酸的 反应 基 本 无 M a illa rd 抑制作用, 这是因为有机锗的羧乙基侧链 在反应中起重要的作用, 结果见图 2. 2. 4 不同浓度 - 132 对组氨酸 GeM a illa rd 反应在 420 处吸光度的影响 nm 褐 变 是 反 应 的 重 要 特 征 之M a illa rd 4 一, 在反应的过程中, 其中间产 M a illa rd 物在 420 处的吸光度逐渐增加, 肉眼 nm 可观察到反应混合液由无色到褐色的变 图 3 不同浓度有机锗对组氨酸糖化反应 420 吸光度的影响nm 化. 以组氨酸为例, 研究加入不同浓度的 A 、B 、C、D 同图 2 ( ) 2132 0, 1, 5, 10 ƒ对 反 应 过 程Gemm o lL 420 处吸光度的影响. 由图 3 可知, 各种浓度的 2132 都使 420 处吸光度降低, 而其 nm Genm 中 10 ƒ的 2132 抑制作用更明显, 第 15 时抑制率达 43%.mm o lL Ged 总之, 实验结果表明: 在 1, 10 ƒ浓度范围内的 2132 对上述 4 种氨基酸的非酶 mm o lL Ge 糖化反应均有不同程度的抑制作用, 而且随反应时间增加, 抑制作用增强. 参考 文 献 1 B row n lee M , V la ssa ra H , Koo ney A e t a l. , 1986, 232: 1629 S c ience 2 张树功. 稀有金属, 1990, 6: 436 3 中村国卫, 野元けい子. , 1994, 3: 307 T h e C h em ica l S oc ie ty of J ap an 4 . , 1959, 14: 64E llis G PA d v ances in C a rbohy d ra te C h em 5 张树功, 上官国强, 倪嘉缵. 化学学报, 1990, 48: 879 , . . , 1987, 32: 2496 O lsso n K P e rnem a l P AT h eande r OA c ta C h em ica S cand inav ica B 7 A ch ik a r i H R , T app e l A L. , 1973, 38: 486 J F ood S c i The Suppre ss ion of O rgan ogerm an ium Com poun d on the - Non En zym a t ic Glyco sy la t ion of Am in o A c id s 3, , , C h en J iM a Gen x ian gZh an g Sh u go n gL i D eq ian (, O p en L a bora tory of R a re E a r th C h em is t ry a n d P hy s icsC h a n g ch u n I n s t itu te of ), , 130022A p p l ied C h em is t ry C h in ese A ca d em y of S c ien cesC h a n g ch u n 2132 A bstra c t U n de r ce r ta in p h y sio lo g ica l co n d it io n s th e o rgano ge rm an ium com po u n d Gein 1, 10 2ƒco n cen t ra t io n o f mm o lL w a s fo u n d to h ave a st ro n g supp re ssio n o n th e no n en zym a t ic () : , , .g lyco sy la t io n M a illa rd reac t io n o f som e am ino ac id sH isA rgV a l an d G ly w ith g lu co se Keyword s Ge2132, no n 2en zym a t ic g lyco sy la t io n , supp re ssio n , f luo re scen ce sp ec t rop ho 2 tom e t ry