Zákerný glukozepan – prečo je hlavným páchateľom starnutia

Vypočujte si článok ako podcast

Glukozepan je molekula, ktorú vedci označujú za „molekulárne lepidlo starnutia“. Postupne sa usádza v kolagéne, čím znižuje pružnosť kože a ciev a patrí medzi hlavné príčiny, prečo telo s vekom stráca mladistvú vitalitu.

Zistite, ako glukozepan vzniká, prečo sa ho telo nedokáže zbaviť a čo by znamenalo, keby sme ho dokázali rozložiť.

„Starnutie nie je len prirodzený proces – má aj svoju vlastnú chémiu.“

Jednou z hlavných molekúl, ktoré sa podieľajú na postupnom „stuhnutí“ nášho tela, je práve glukozepan – najrozšírenejší a najodolnejší pokročilý produkt glykácie (AGE) v ľudských tkanivách.

Zatiaľ čo väčšina bielkovín sa v tele neustále obnovuje, glukozepan sa rokmi doslova zapletá do kolagénu. Výsledkom je strata pružnosti kože, ciev, šliach a kĺbov – teda viditeľné aj vnútorné prejavy starnutia.

Čo je glukozepan a ako vzniká

Glukozepan vzniká chemickou reakciou medzi glukózou a aminokyselinami lyzínom a arginínom priamo vo vláknach kolagénu. Výsledkom tejto reakcie je priečny mostík (cross-link), ktorý pevne spája kolagénové reťazce a tým znižuje ich pružnosť.

V ľudskom tele sa glukozepan nachádza v 10- až 1000-krát vyšších koncentráciách ako iné produkty glykácie, čo z neho robí najrozšírenejší pokročilý produkt glykácie (AGE) v dlhožijúcich tkanivách.

Z chemického hľadiska je glukozepan zložitá molekula, ktorá vytvára pevný kruhový útvar (tzv. 7-členný imidazolový kruh) obsahujúci zvyšky glukózy. Tento kruh spája dve aminokyseliny – lyzín a arginín – do jednej stabilnej väzby. Molekula má hmotnosť približne 647 daltonov a v tele sa vyskytuje v niekoľkých mierne odlišných formách.

Ako glukozepan vzniká – krok za krokom

1) Prvý kontakt s cukrom
Keď sa v tele nachádza veľa glukózy (cukru), začne sa naväzovať na bielkoviny kolagénu – konkrétne na jednu z ich stavebných častí, aminokyselinu lyzín. Vznikne pritom nestabilná väzba nazývaná Schiffov základ, ktorá sa neskôr zmení na trvalejšiu formu – Amadoriho produkt.

2) Medzistupeň reakcie
Amadoriho produkt sa ďalej chemicky mení a vzniká látka známa ako Ledererov glukozón. Tento medziprodukt je dôležitý „spojovací článok“ v procese tvorby glukozepanu.

3) Vznik pevného spojenia
Glukozón potom reaguje s ďalšou aminokyselinou – arginínom – a vytvorí stabilný kruh zo siedmich atómov. Tento kruh „zvarí“ dve vlákna kolagénu dokopy a vytvorí trvalý mostík (cross-link), ktorý sa už nedá prirodzene rozbiť.

„Tento proces prebieha bez prítomnosti kyslíka, takže antioxidanty, ktoré inak chránia bunky pred starnutím, ho nedokážu zastaviť.“

Kde sa glukozepan hromadí a prečo je problémom

Glukozepan sa hromadí najmä v bielkovinách, ktoré sa v tele veľmi pomaly obnovujú. Tieto „dlhožijúce“ štruktúry sú neustále vystavené pôsobeniu cukrov, preto sa v nich glukozepan rokmi ukladá a postupne mení ich vlastnosti.

Čo je kolagén a prečo klesá jeho produkcia

Najviac postihnuté časti tela:

Koža: množstvo glukozepanu v kolagéne rastie s vekom a u storočných ľudí môže dosahovať až 2000 pmol/mg kolagénu. Výsledkom je strata pružnosti, vznik vrások a stenčenie pokožky.
Cievne steny: glukozepan znižuje pružnosť artérií, čo prispieva k vysokému krvnému tlaku (hypertenzii) a zhoršenému prietoku krvi. Tým sa zvyšuje zaťaženie srdca a urýchľuje starnutie cievneho systému.
Očná šošovka: jeho hromadenie urýchľuje vznik katarakty (šedého zákalu) a zhoršuje zrak, pretože glukozepan poškodzuje bielkovinu kryštalín, ktorá je zodpovedná za čistotu a priehľadnosť šošovky.
Šľachy a kĺby: glukozepan spôsobuje stuhnutie tkanív a obmedzenie pohyblivosti, čo sa prejavuje bolesťou, zníženou flexibilitou a väčšou náchylnosťou na zranenia pri fyzickej záťaži.

Dôsledky hromadenia glukozepanu

Glukozepan doslova „zvára“ kolagénové vlákna – spája ich do pevných, nepružných štruktúr. Tento proces má viacero negatívnych dôsledkov:

Znižuje pružnosť kože a ciev, čím prispieva k vráskam a stuhnutiu artérií,
zvyšuje tuhosť tkanív a zhoršuje ich schopnosť prispôsobiť sa záťaži,
obmedzuje prenos živín, kyslíka a odpadových látok,
aktivuje zápalové procesy prostredníctvom tzv. RAGE receptorov,
spomaľuje hojenie rán a regeneráciu tkanív.

Glukozepan, vek a cukrovka – dvojnásobný problém

Glukozepan a cukrovka

U ľudí trpiacich cukrovkou (diabetom) sa glukozepan tvorí omnoho rýchlejšie než u zdravých jedincov. V koži diabetikov môže jeho množstvo dosahovať až 4000 pmol/mg kolagénu, čo je približne dvojnásobok oproti zdravým osobám rovnakého veku.

Táto nadmerná tvorba glukozepanu úzko súvisí s viacerými komplikáciami diabetu, ako sú:

diabetická retinopatia (poškodenie sietnice),
nefropatia (poškodenie obličiek),
neuropatia (poškodenie nervov) a
kardiovaskulárne ochorenia.

Glukozepan a prirodzené starnutie

Aj bez prítomnosti cukrovky sa glukozepan v tele pomaly hromadí počas celého života. V mladosti pribúda len veľmi mierne, no po 50. roku života jeho množstvo rastie oveľa rýchlejšie.

Tento nárast úzko súvisí s viditeľnými prejavmi starnutia – vznikom vrások, stratou elasticity kože, stenčením tkanív a zmenou ich štruktúry a pevnosti.

Prečo je glukozepan taký unikátny

Takmer nezničiteľný

Vedci doteraz neobjavili žiadny enzým, ktorý by dokázal glukozepan rozložiť. Táto molekula má mimoriadne stabilnú štruktúru, ktorá odoláva všetkým prirodzeným procesom rozkladu v tele.
Inými slovami – ak sa glukozepan raz vytvorí, zostáva v tkanive celé roky, dokonca desaťročia.

Absolútna dominancia

V kolagéne starnúcej kože tvorí glukozepan až päťdesiatnásobne viac priečnych väzieb ako všetky ostatné produkty glykácie dokopy.
Práve preto sa stal hlavným cieľom výskumu v oblasti regenerácie a omladenia tkanív – jeho rozloženie by mohlo zlepšiť pružnosť kože, ciev aj ďalších štruktúr v tele.

Dá sa s glukozepanom bojovať?

Syntéza a vedecký výskum

V roku 2015 sa tím Dr. Davida Spiegela z Yale University v spolupráci so SENS Research Foundation stal prvým, komu sa podarilo syntetizovať glukozepan v laboratóriu.
Tento prelomový úspech umožnil vedcom podrobne preskúmať jeho štruktúru, správanie a účinky na tkanivá – čo predtým nebolo možné.

Nádej z laboratórií – Revel Pharmaceuticals

Biotechnologická spoločnosť Revel Pharmaceuticals sa zameriava na vývoj enzýmov, ktoré by dokázali rozkladať glukozepanové väzby.
V prvých laboratórnych experimentoch (in vitro) tieto enzýmy preukázali schopnosť obnoviť pružnosť kolagénu, ktorý bol glukozepanom poškodený.
Ak sa podarí tento výskum preniesť aj do praxe, mohlo by to predstavovať revolúciu v regenerácii tkanív a spomaľovaní starnutia.

Ako možno spomaliť tvorbu glukozepanu

Aj keď jeho rozklad v tele zatiaľ nie je možný, existujú spôsoby, ako znížiť jeho tvorbu a hromadenie:

Udržiavajte stabilnú hladinu cukru v krvi – pomáha nízkoglykemická strava a obmedzenie spracovaných sacharidov.
Podporte telo antioxidantmi, ako sú vitamín C, kyselina alfa-lipoová či karnozín.
Zaraďte do stravy polyfenoly – napríklad kurkumín, resveratrol alebo katechíny z čaju.
Príjem chelátorov kovov môže pomôcť znížiť oxidačný stres, ktorý podporuje proces glykácie.

Glukozepan – tichý sabotér dlhovekosti

Dlhodobé štúdie, napríklad známa Diabetes Control and Complications Trial (DCCT), ukazujú, že množstvo glukozepanu v koži je spoľahlivejším ukazovateľom rizika diabetických komplikácií než bežne sledovaný ukazovateľ HbA1c.
To znamená, že poškodenie spôsobené glukozepanom môže pretrvávať aj po stabilizácii hladiny cukru v krvi – vedci to nazývajú „glykemická pamäť“.

Glukozepan je tak symbolom molekulárneho poškodenia spojeného so starnutím – teda hromadenia nerozložiteľných väzieb, ktoré robia naše tkanivá menej pružné, pevnejšie a menej funkčné.
Ak sa vedcom podarí vyvinúť účinný spôsob, ako tieto väzby rozbiť, mohlo by to priniesť zásadný prelom v regeneratívnej medicíne a otvoriť cestu k predĺženiu aktívneho, zdravého života.

Protokol dlhovekosti