Efectos patogénicos de los productos finales de glicación avanzada en el proceso de envejecimiento-enfermedad

RESUMEN Los productos finales de glicación avanzada -conocidos como productos de la reacción de Maillard-, formados por glicación directa no enzimática de azúcares reductores con grupos amino libres de proteínas, provocan cambios estructurales y funcionales en las mismas, cuya producción endógena es incrementada con la edad, el estrés oxidativo, así como por factores externos, provocando envejecimiento prematuro y enfermedades degenerativas. El objetivo de la revisión fue obtener una visión actualizada de los avances en investigaciones sobre los efectos de productos finales de glicación avanzada y su interrelación con el estrés oxidativo en el proceso de envejecimiento-enfermedad. En la revisión se consideraron los principales artículos más recientes sobre el tema en las bases de datos PubMed, SciELO, ClinicalKey y LILACS. Se evidencian los efectos patogénicos de los productos finales de glicación avanzada que contribuyen al estrés oxidativo y a la inflamación, de forma especial en el envejecimiento prematuro, diabetes, enfermedad cardiovascular y en otras enfermedades neurodegenerativas, como un aspecto preocupante en el tema del envejecimiento poblacional y su enorme costo para la sociedad futura.

ABSTRACT The advanced glycation end-products-known like products of the Maillard reaction-formed by a direct non-enzymatic glycation of reducing sugars with amino groups free of proteins, cause structural and functional changes in them, whose endogenous production is incremented with age, oxidative stress, as well as by external factors, causing premature aging and degenerative diseases. The objective of the review objective was to obtain an updated view of the advances in research on the effects of the advanced glycation end products and their interrelation with the oxidative stress in the aging-disease process. In the review the authors considered the most recent leading articles on the topic published in the databases PubMed, SciELO, ClinicalKey and LILACS. The pathogenic effects of the advanced glycation end products that contribute to oxidative stress and inflammation are evidenced, especially in premature aging, diabetes, cardiovascular disease and other neurodegenerative diseases, as a worrying aspect in the issue of population aging and its enormous cost for future society.

Activación inmune por productos finales de glicación avanzada

Con el objetivo de revisar los avances recientes en la biología de los productos de glica- ción avanzada y su papel en diversas patologías de alta relevancia en salud pública, se realizó una búsqueda dirigida de la bibliografía entre los años 2000 al 2021 en la base de datos PubMed (NCBI) y se usaron como palabras clave "advanced glycation end pro- ducts". Se ha demostrado que el receptor de productos de glicación avanzada induce una activación sostenida del factor de transcripción proinflamatorio NF-kB y suprime una serie de funciones autorreguladoras endógenas. Este efecto influye negativamente en una gran variedad de patologías como diabetes, autoinmunidad, neurodegeneración y enfermedades infecciosas. La acumulación tisular de productos de glicación avanzada está relacionada con procesos de inflamación crónica y disfunción celular, y constituye un blanco prometedor para el diseño de tratamientos enfocados en esta vía de señali- zación. Actualmente se realizan múltiples ensayos clínicos para determinar su utilidad como marcador de lesiones pulmonares en COVID-19.

To review recent advances in the biology of advanced glycation endproducts and its role in diverse pathologies of high relevance for public health, a survey of the literature from the years 2000 to 2021 was performed in PubMed (NCBI) using the key words "advanced glycation endproducts". It has been demonstrated that the receptor for advanced glyca- tion endproducts (RAGE) induces a sustained activation of the pro-inflammatory tran- scription factor NF-kB and suppresses a series of endogenous self-regulating functions. This affects negatively on a wide variety of pathological conditions such as diabetes, au- toimmunity, neurodegeneration and infectious disease. Tissular accumulation of AGEs is linked to chronic inflammation and cellular dysfunction and constitutes a promising target for the design of treatments focused on this signaling pathway. Multiple clinical trials are currently underway to define its usefulness as a marker of pulmonary lesions in COVID-19.

Reacción de Maillard: Efectos patogénicos / Maillard reaction. Pathogenic effects

La cocción de los alimentos a altas temperaturas en calor seco, produce ciertas modificaciones organolépticas que los hace especialmente apetecibles y objetos de adicción. Esto es resultado de la reacción de Maillard, o glicación, que se produce por unión no enzimática del grupo carbonilo, de azúcares reductores como glucosa y fructosa, con el grupo amino de proteínas y ácidos nucleicos. Junto a los cambios físicos, cambia la estructura química y la función de estos aductos, denominados también glicotoxinas. Además de la glicación exógena, generada durante la cocción de los alimentos, recientemente ha sido referida la glicación in situ, en la luz intestinal, durante la digestión, cuando determinados alimentos no glicados se combinan en el momento de su ingestión. A esto se agrega la glicación endógena extracelular relacionada con la glucosa sanguínea y la intracelular, con metabolitos de la glucólisis y de la fructosa. Desde la década del 70, con el remplazo en gran medida de la sacarosa por fructosa, significativamente más reactiva que la glucosa, aumentó la presencia de productos de glicación en alimentos procesados y bebidas gaseosas. Están documentados sus efectos patogénicos como contribuyentes al estrés oxidativo y a la inflamación, especialmente en diabetes, insuficiencia renal y enfermedad cardiovascular y están siendo explorados en otras enfermedades crónicas, como procesos neurodegenerativos y envejecimiento temprano. Se describen medidas para preservar la salud, atendiendo medios de cocción y procesamiento de los alimentos y recomendaciones sobre hábitos de vida e ingesta de antioxidantes para acción inhibitoria o antagónica sobre las glicotoxinas.

Certain organoleptic modifications by way of processing and cooking foods at high temperatures in dry heat, make them especially appetizing and objects of addiction. It results from Maillard reaction, or glycation, consisting of the non-enzymatic union between carbonyl groups, mainly from reducing sugars as glucose and fructose, with the amino group of proteins and nucleic acids. In addition to physical changes, also the chemical structure and function of these compounds are changed. Besides exogenous glycation generated during the cooking of foods, recently in situ glycation has been reported in the intestinal lumen during digestion, when certain non-glycated foods are combined with fructose at the time of ingestion. In addition, endogenous glycation, which correlates in the extracellular mainly with blood glucose and in the intracellular with glycolysis metabolites and fructose, is specially significant. Since the 70s, with the frequent sucrose replacement by fructose, much more reactive than glucose, the presence of glycation products in processed foods and soft drinks increased.Pathogenic effects of these compounds, also called glycotoxins, are known to contribute to oxidative stress and inflammation. This increases progression of chronic diseases, well documented in diabetes, renal insuficiency, cardiovascular disease and aging process, and are being explore d in many other chronic diseases as neurodegenerative disorders and early aging. Based on the knowledge achieved so far, measures to preserve health are described by attending ways of cooking and processing foods, besides recommendations for life habits and antioxidants dietary intakes for inhibition or antagonism on glycotoxins.

Más allá de la Diabetes mellitus: glicación de proteínas / Beyond Diabetes Mellitus: protein glycosylation

Las evidencias que apoyan la hiperglucemia crónica como causante de una serie de complicaciones macro y mi-crovasculares son abrumadoras. Las alteraciones fisiopatológicas que se derivan de esta patología van más allá del significado de niveles elevados de glucosa, como consecuencia de una secreción adecuada de insulina o una resistencia de los tejidos al ingreso de glucosa a las células. Las consecuencias de estos niveles elevados de glucosa por tiempo prolongado, en última instancia conducen a la glicación de las proteínas, cuyas consecuencias es un funcionamiento deficiente, además de la formación de productos finales de glicación avanzada. La evaluación de la hemoglobina glicosilada, o la albumina glicada son indicadoras del tiempo que llevan las proteínas expuestas a altas concentraciones de glucosa o al estado glicémico del paciente, pero también intervienen en complicaciones a largo plazo como la nefropatía diabética. La consecuencia de estas proteínas glicadas y la formación de produc-tos avanzados de glicación es el mal funcionamiento de órganos vitales, envejecimiento y desarrollo de enferme-dades degenerativas como el Alzheimer.

The evidence supporting chronic hyperglycemia as the cause of a series of macro and microvascularcomplications are devastating. Pathophysiologic changes that result from this condition go beyond the meaning of high levels of glucose, as a result of inadequate insulin secretion or tissue resistance to the entry of glucose into cells. The consequences of these high glucose levels for prolonged periods, ultimately lead to the glycation of proteins, the consequences of a malfunction, in addition to the formation of advanced glycation end products. The evaluation of glycated hemoglobin, glycated albumin or time are indicative proteins bearing exposed to high concentrations of glucose or glycemic condition of the patient, but also involved in long-term complications as diabetic nephrop-athy. The consequence of these glycated proteins and the formation of advanced glycation end products are the malfunction of vital organs aging and development of degenerative diseases like Alzheimer's

Eficacia del pirofosfato de tiamina o cocarboxilasa en el rescate del pie diabético / Efficacy of thiamine pyrophosphate or carboxylase in the salvage of diabetic foot

El pie diabético representa una de las complicaciones más comunes en pacientes que han tenido una larga evolución. La etiología se circunscribe a la neuropatía, infecciones e isquemia, que actuando en conjunto contribuyen a la secuencia de necrosis tisular, ulceración y gangrena. Lo difícil que resulta su tratamiento hace necesaria la búsqueda de opciones que colaboren en la resolución de esta problemática, que se centra en la hiperglucemia crónica como detonante. El pirofosfato de tiamina o cocarboxilasa realiza múltiples actividades metabólicas y no metabólicas que han sido consideradas importantes en la solución de las alteraciones del diabético por lo que en el presente trabajo se muestran los resultados al emplearlo en pacientes con pie diabético. En un período comprendido entre Enero de 1998 y Julio de 2012 se trataron 29 pacientes con pie diabético: 19 Wagner tipo III y 12 Wagner tipo IV. El manejo consistió en administrar antibióticos, procedimientos quirúrgicos parciales y pirofosfato de tiamina. Se logró el control del proceso infeccioso, la aparición de tejido de granulación y cicatrización de la lesión en un período comprendido entre 2 y 6 meses de acuerdo a la gravedad del problema. Por los datos clínicos y la evolución de los pacientes, se concluye que la administración del pirofosfato de tiamina permitió el control de las disfunciones metabólicas y no metabólicas que conducen a las complicaciones del diabético, por lo que se debe considerar una herramienta para el tratamiento de los diabéticos en general y para el rescate del pie diabético en particular.

Diabetic foot represents one of the most common complications in patients with a long standing disease. The etiology is neuropathy, infections and ischemia that together contribute to the sequence of tissue necrosis, ulceration and gangrene. Since treatment is very difficult, we must look for several options to solve these problems caused by chronic hyperglycemia. Thiamine pyrophosphate or carboxylase perform multiple metabolic and non-metabolic activities that are considered important in the resolution of diabetic impairments, therefore, this work shows the results when using it in patients with diabetic foot. 29 patients with diabetic foot were treated between January 1998 and July 2012: 19 Wagner type III and 12 Wagner type IV. Management was the administration of antibiotics, partial surgical procedures and thiamine pyrophosphate. The infectious process was controlled, the appearance of granulation tissue and scarring of the lesion in a period of 2 to 6 months depending on the severity of the problem. Given the clinical data and evolution of the patients, we conclude that the administration of thiamine pyrophosphate was able to control metabolic and non-metabolic dysfunctions that lead to complications in diabetic patients, therefore we must consider it a tool in the treatment of diabetic patients in general and for diabetic foot salvage in particular.

Efectos de los productos de glicación avanzada (AGEs) y alendronato sobre el desarrollo osteoclástico: posibles mecanismos de acción / Effect of Advanced Glycation Endproducts and Alendronate on osteoclastic development: possible mechanisms of action

Introducción: En la Diabetes Mellitus se ha descripto un incremento en el riesgo de fracturas, las cuales podrían asociarse a la acumulación de productos de glicación avanzada (AGEs) que alteran la función de los osteoclastos (Oc), células gigantes multinucleadas encargadas de resorber el hueso. Los bifosfonatos (BP), drogas ampliamente usadas en enfermedades áseas, inhiben la actividad resortiva de los Oc, aunque su uso en pacientes diabéticos es controversial. Objetivo: Estudiar el efecto de AGEs y alendronato sobre el desarrollo de Oc en cultivo, así como los posibles mecanismos involucrados en la acción de estos agentes. Materiales y Métodos: Se cocultivaron macráfagos Raw264.7 y osteoblastos UMR-106 durante 8 días, con BSA o AGE (50-200 µg/ml), con o sin alendronato (10-8-10-4M). Se evaluá el efecto de estas condiciones de cultivo sobre la formación de Oc (número de los mismos, y actividad de fosfatasa ácida tartrato-resistente [TRAP] ), la expresión de RAGE (Receptor de AGEs) en los Oc, y la expresión del ligando de RANK (RANKL) en los osteoblastos por inmunofluorescencia indirecta. Resultados: Los AGEs (50-200 µg/ml) inhibieron en forma dosis-dependiente la TRAP (10-30 %) y el número de osteoclastos generados (55 %), similarmente a lo inducido por bajas dosis de alendronato (10-8M-10-6M). La coincubación de bajas dosis de alendronato con 100 µg/ml de AGEs no indujo una inhibición adicional a la de los AGEs sobre la actividad de TRAP o el número de Oc. Altos niveles de alendronato (10-5M-10-4M) inhibieron la actividad TRAP (20-25 % respecto a BSA y 17 % respecto de AGEs), así como el número de Oc desarrollados en presencia de AGEs (16 % con respecto a AGEs). Los Oc incubados en presencia de 100 µg/ml AGEs mostraron un incremento significativo en la expresión de RAGE (152 % respecto de BSA), situación similar a la observada postincubación con alendronato 10-8M (130 % respecto de BSA). Por el contrario, altas dosis de alendronato (10-5M) no modificaron la expresión del RAGE en los cocultivos incubados con BSA (95 % respecto de BSA). Por otro lado, bajas dosis de alendronato en presencia de AGEs no alteraron la "up-regulation" del RAGE inducida por los AGEs (145 % respecto de BSA). Sin embargo, cuando los Oc se incubaron con AGEs y Ale 10-5M, esta dosis del bifosfonato bloqueá el efecto estimulante de los AGEs sobre la expresión de RAGE (105 % respecto de BSA). La incubación con 100 µg/ml AGE produjo una inhibición (50 % respecto de BSA), en la expresión del RANKL en los osteoblastos. El alendronato (10-8M-10-5M) indujo también una inhibición del RANKL en forma dosis dependiente (65-47 % respecto de BSA). Por otro lado en presencia de AGEs, el alendronato (10-8M-10-5M) no modificá la inhibición de la expresión del RANKL inducida por los AGEs (59-45 % del BSA). Conclusiones: Los AGEs y el alendronato inhiben el número y diferenciación de Oc en cultivo, con un efecto aditivo entre ambos a altas concentraciones de alendronato. También reducen la expresión de RANKL en osteoblastos, lo cual podría explicar parcialmente sus efectos sobre el reclutamiento y la maduración de Oc. Los AGEs y bajas dosis de alendronato aumentan la expresión de RAGE en Oc.

Introduction: Patients with Diabetes mellitus frequently show osteopenia and/or osteoporosis, as well as an increase in low-trauma fracture risk. This has been postulated to be caused partially by the accumulation of advanced glycation endproducts (AGEs) in bone extracellular matrix. AGEs could affect the homeostasis of bone cells, such as osteoblasts, osteocytes and osteoclasts. Osteoclasts (Oc) are multi-nucleated cells specialized in resorbing bone. Bisphosphonates (BP) are drugs widely used for treatment of bone diseases, and their principal mechanism of action is to inhibit the resorptive action of Oc. However, the use of BP for the treatment of patients with Diabetes-related bone disease is still controversial. Objective: To study the effect of AGEs and Alendronate (an N-containing BP) on the development of Oc in culture, as well as possible mechanisms of action involved in these effects. Materials and Methods: RAW264.7 macrophages and UMR106 osteoblasts were co-cultured for 8 days, with BSA or AGEs (50-200 µg/ml), with or without Alendronate (10-8-10-4M). The effect of these culture conditions on Oc formation was evaluated (number of Oc, cell-associated tartrate-resistant acid phosphatase [TRAP] activity), as well as Oc expression of RAGE (receptor for AGEs), and osteoblastic expression of RANK ligand (RANKL). These last two parameters were evaluated by indirect immunofluorescence, in order to estimate the expression and sub-cellular distribution of both membrane-associated proteins. Results: AGEs (50-200 µg/ml) dose-dependently inhibited TRAP activity (10-30 %) and the number of multinucleated Oc (55 %). Similar results were observed for low doses of Alendronate (10-8M-10-6M). The co-incubation of low doses of Alendronate with 100 mg/ml of AGEs, did not induce an additional inhibition of TRAP activity or Oc number, to that observed for AGEs alone. High levels of Alendronate (10-5M-10-4M) inhibited Oc TRAP activity (20-25 % inhibition versus BSA, and 17 % versus AGEs), and also decreased the number of Oc formed in the presence of AGEs (16 % inhibition versus AGEs). Oc incubated in the presence of 100 µg/ml AGEs, showed a significant increase in the expression of RAGE (152 % versus BSA). Similar results were found after incubating with 10-8M Alendronate (130 % versus BSA). On the contrary, high doses of Alendronate (10-5M) did not affect the expression of RAGE in co-cultures incubated with BSA (95 % versus BSA). On the other hand, low doses of Alendronate in the presence of AGEs, did not affect the up-regulation of RAGE induced by AGEs (145 % versus BSA). However, when the Oc were co-incubated with AGEs and 10-5M Alendronate, this dose of BP was able to block the stimulation of RAGE expression induced by AGEs (105 % versus BSA). In osteoblasts, incubation with 100 µg/ml AGEs induced an inhibition in the expression of RANKL (50 % versus BSA). Alendronate (10-8M-10-5M) also inhibited RANKL expression in a dose-dependent manner (65-47 % versus BSA). However, Alendronate (10-8M-10-5M) did not modify the AGEs-induced inhibition in osteoblastic RANKL expression (59-45 % versus BSA). Conclusions: AGEs and Alendronate inhibit the number and differentiation of Oc in culture, with an additive effect for both agents at high Alendronate concentrations. AGEs and Alendronate also reduce the osteoblastic expression of RANKL, which could partially explain their effects on the recruitment and maturation of Oc. In addition, AGEs and low doses of Alendronate increase the expression of RAGE in cultured Oc, and this effect correlates with their inhibition of Oc development.

Produtos da reação de Maillard em alimentos industrializados / Maillard reaction products in processed food

The ingestion of Maillard-reaction products (MRP) has increased over thelast decades in the urban areas and there are evidences that these substancesmay be absorbed and can play an important role in pathologies. PRM determination in processed foods, as well as their ingestion level from the daily diet, have been evaluated by several studies in countries within the Northern hemisphere, but there are no equivalent studies in South America. In this study, we evaluated the contents of furosine (FUR), hydroxymethylfurfural(HMF), carboxymethyllysine (CML) and fluorescent substances in flake cereals, granola-type cereals, medium-roasted coffee and powder milk from different brands. Fluorescent spectrophotometry, high performance liquid chromatography and immunoenzymatic methods were employed. Data were analyzed by descriptive statistics and principal component analysis. A great variation in MRP content for the same food product was observed. Powder milk, despite being the food product with the highest lipid content, has a low MRP content (average 7.6 mg/100g), while coffee has the highest amount (278.6 mg/100g) due to the severe thermal treatment it undergoes.These data are representative of these food products available in the marketand may be used for estimating MRP intake by the population.

El consumo de productos de la reacción de Maillard (PRM) en las áreas urbanas aumentó en las últimas décadas y hay evidencias de que estas substancias son absorbidas y pueden participar en procesos patológicos. La determinación del teor de PRM en alimentos industrializados, así como el consumo de estos compuestos a partir de la dieta ha sido evaluado en estudios conducidos en países del hemisferio Norte, pero no hay estudios equivalente en la America del Sur. En este trabajo analizamos los tenores de substancias fluorescentes, furosina, hidroximetilfurfural y carboximetillisina encereales del tipo escamas, cereales del tipogranola, café en polvo de torrefacción media, gelatina "diet" y leche en polvo integral dediferentes marcas y lotes. Las técnicas utilizadas fueron espectrofotometría de fluorescencia, cromatografía líquida de alto desempeño y teste inmunoenzimático. Los datos fueron analizados mediante estadística descriptiva y análisis decomponentes principales (PCA). Se observó grande variación en el contenido de PRM en los alimentos analizados. La leche en polvo, apesar de ser al alimento con mayor contenido de lípidos, presentó baja concentración de PRM (tenor medio 7,6mg/100g) mientras el café en polvo presentó el mayor contenido de PRM (278,6mg/100g) debido a la severidad del tratamiento térmico a que es sometido. Los datos obtenidos son representativos de los productos disponibles al consumidor y pueden ser utilizados para estimar el consumo de PRM por la población.

O consumo de produtos da reação de Maillard (PRM), nas áreas urbanas, aumentou nas últimas décadas e há evidências de que estas substâncias são absorvidas e podem tomar parte em processos patológicos. A determinação do teor de PRM em alimentos industrializados, assim como o consumo destes compostos a partir da dieta, têm sido avaliados em estudos conduzidos em países do hemisfério Norte. Não há estudos equivalentes na América do Sul. Neste trabalho, analisamos os teores de substâncias fluorescentes, furosina, hidroximetilfurfural e carboximetillisina em cereais do tipo flocos e do tipo granola, café em pó torra média, gelatina diet e leite integral em pó integral de diferentes marcas e lotes. As técnicas utilizadas foram espectrofotometria defluorescência, cromatografia líquida de alta eficiência e teste imunoenzimático. Os dados foram submetidos à análise estatística descritiva e Análise de Componentes Principais (ACP). Observou-se grande variabilidade no teor de PRM, nos alimentos analisados. O leite em pó, apesar de ser o alimento com maior teor delipídios, apresentou baixa concentração de PRM(teor médio 7,6mg/100g) enquanto o café em pó, apresentou o maior teor de PRM (278,6mg/100g) devido à severidade do tratamento térmico ao qual é submetido. Os dados obtidos são representativos dos produtos disponíveis ao consumidor e podem ser utilizados para estimar o consumo de PRM pela população. Palavras-chave: Reação de Maillard.

Modificaciones de las lipoproteínas de baja densidad en pacientes diabéticos / Modification of low-density lipoproteins in diabetic patients

En los pacientes diabéticos, las lipoproteínas presentan frecuentemente cambios cualitativos y cuantitativos en su composición y varios pasos del metabolismo están alterados. Estas anormalidades contribuyen al incremento del riesgo de enfermedad cardiovascular y se la conoce como "dislipemia aterogénica". En este trabajo se estudiaron en una población de pacientes diabéticos las modificaciones fisicoquímicas por glicación de sus lipoproteínas de baja densidad (LDL), los resultados se compararon con una población control y con ensayos de glicación in vitro. Las LDL se aislaron por precipitación selectiva y las modificaciones se evaluaron por el incremento de fructosamina, el consumo de los residuos e-amino de lisina, guanidinio de arginina y la disminución de la fluorescencia del grupo indol del triptofano. Los procedimientos seleccionados resultan accesibles al laboratorio clínico. Los valores medios para todos los analitos medidos fueron significativamente diferentes de los de la población control (p0,0001); de la comparación del ensayo in vitro pudo deducirse que las alteraciones de los residuos de arginina serían un marcador temprano de las modificaciones por glicación, en tanto que las producidas en los residuos de lisina y triptofano representarían indicadores de las alteraciones de mediano plazo. Vale considerar la utilidad de evaluar simultáneamente en una misma molécula, indicadores de control glucémico tanto de corto como de mediano plazo, teniendo en cuenta su relevancia en la fisiopatología de la ateroesclerosis.

In diabetic patients, lipoproteins usually show qualitative and quantitative changes in their composition and as a consequence, severa! metabolic pathways are altered. These alterations contribute to an increase in the risk of cardiovascular disease, also known as "atherogenic dyslipidemia". The present workstudied the physicochemical modifications by glycation of low density lipoproteins (LDL) in a population of diabetic patients. The results were compared with a control population and with the results obtained from an in vitro glycation assay. LDL were isolated byselective precipitation and the modifications were assessed by the increase in fructosamine level, the decrease of e-amino group of lysine, guanidinio of arginine and indol fluorescence of tryptophan residues. The select methods are available for clinical laboratories. The mean valúes for all the measured analytes were significantly different from those obtained for the control population (p< 0.0001). Taking into account the results of the in vitro kinetlcs assays, it can be assumed that the modifications of the arginine residues would be an early glycation marker while the changes in the lysine and triptophan residues may be considered middle term alterations. It is worth remarking the usefulness of evaluating, early and middle term ¡ndicators of glycaemic control simultaneously in the same molecule. These findings are relevant for the pathophysiology of atherogenesis.

Glicación in vitro de lipoproteínas de baja densidad y aterogenicidad en cultivos celulares / In vitro glycation of low-density lipoproteins and atherogenicity in cell culture

La hiperglucemia sostenida incrementa la glicación de proteínas. En particular, las modificaciones en las lipoproteínas de baja densidad (LDL) aumentan su potencial aterogénico. En este trabajo se comparan las modificaciones producidas por la glicación in vitro de LDL aisladas por dos métodos: precipitación selectiva (PS) y ultracentrifugación (UC). Para ello, se determinó el incremento de fructosamina, el consumo de los grupos e-amino de lisina, guanidinio de arginina y la disminución de residuos de triptofano. Para todos los analitos, los resultados cinéticos indicaron diferencias significativas con relación al basal (p<0,05), coincidentes para ambos métodos en el tiempo de aparición y en el porcentaje de variación. La aterogenicidad de las LDL glicadas separadas por PS fue estudiada en cultivos de macrófagos RAW 264.7 evaluando la formación de células espumosas y cuantificando la incorporación de LDL por tinción de los depósitos lipídicos con Oil Red. Los resultados indican que la captación de LDL modificadas aumentó con el tiempo de incubación, siendo mayor la aterogenicidad de las LDL glicadas respecto de las nativas (p<0,001, 1 h a 37 °C). El procedimiento de PS seleccionado, accesible al laboratorio bioquímico clínico, permite evaluar las modificaciones por glicación que sufren las LDL en pacientes diabéticos.

Long-term hyperglycemia increases protein glycation. In particular, modifications in the low-density lipoproteins (LDL) increase their atherogenic potential. In this study, the modifications caused by in vitro glycation of LDL separated by two methods: selective precipitation (SP) and ultracentrifugation (UC) were compared. Increase fructosamine level, decrease of e-amino group of lysine, guanidinio of arginine and triptophan fluorescence were determined. Results showed significant differences vs. basal (p<0.05) for all the tested parameters, with coincidence for the two separation methods both in time and grade of modifications. The atherogenicity of glycated LDL separated by SP was studied in macrophages RAW 264.7 in culture, through the formation of foam cells and the quantification of the dye taken up by the cellular storage lipids. Results show that the uptake of modified LDL by macrophages increased with the time of incubation, being the atherogenicity of glycated LDL greater than native LDL (p<0.001, 1 h at 37 °C). The selected SP procedure, within the facilities of routine biochemical laboratory, enables the evaluation of the modifications caused by glycation in the LDL of diabetic patients.

La combinación de los azúcares con las biomoléculas: desde la cocina al organismo / The combination of sugars with biomolecules: from the kitchen to the organism

A pesar de nuestra profesión, cuando cocinamos no reflexionamos demasiado acerca de lo complejas que resultan las operaciones culinarias desde el punto de vista químico. Nuestra condición humana requiere alimentarnos con productos que además de nutrirnos, sorprendan nuestros sentidos y nos satisfagan espiritualmente. Para introducirnos en la complejidad de los alimentos es necesario comprender la diferencia entre gusto y sabor y relacionarlos con los alimentos resultantes de la combinación de diversas biomoléculas. Debemos a ciertas reacciones químicas la generación de una enorme variedad de compuestos aromáticos, que combinados en forma adecuada, producen alimentos de los cuales disfrutamos diariamente. Mucho de este tema gira alrededor de Louis Camille Maillard, un médico que a principios del siglo XX estudió la combinación de los azúcares con las proteínas. Su principal aporte fue relacionar los procesos culinarios con los que ocurren en el organismo. Las reacciones de Maillard -la llamada glucosilación no enzimática- modifican profundamente las biomoléculas, como se ha comprobado en muchos trabajos científicos. En el organismo las reacciones de Maillard son similares a las que ocurren en la cocina, pero transcurren más lentamente y se relacionan con la enfermedad y el envejecimiento.

In spite of our profession, when we cook we do not think too much about the complex processes that take place in culinary operations from the chemical point of view. Our human nature makes us desire not only a meal that nourishes us, but also surprises our senses and satisfies us spiritually. In order to introduce ourselves in the complexity of food, it is necessary to understand the difference between taste and flavor, and to relate them to food as an outcome of a diverse combination of biomolecules. We owe to certain chemical reactions the generation of an enormous variety of aromatic compounds that combined in a suitable way, produce the meals which we enjoy daily. Most of this subject revolves around Louis Camille Maillard, a French physician who, at the beginning of XX century, studied the combination of sugars with proteins. His main contribution was that he related culinary processes to those which take place in our body. It has been broadly verified scientifically that the Maillard reaction -also known as nonenzymatic glycosylation- modifies biomolecules deeply. In the organism, Maillard reactions are similar to those which happen in the kitchen but they occur more slowly and are associated with disease and aging.