Glikacja i jej wpływ na proces starzenia skóry

Spis treści

1. Proces glikacji
2. Czynniki endo- i egzogenne nasilające glikację
3. Wpływ glikacji na skórę
4. Profilaktyka
5. Podsumowanie

Proces glikacji

Glikacja to fizjologiczna, nieenzymatyczna reakcja zachodząca pomiędzy cukrami redukującymi (glukoza, fruktoza czy galaktoza) a białkami (kolagen oraz inne białka macierzy zewnątrzkomórkowej), lipidami oraz kwasami nukleinowymi. Jej efektem jest tworzenie się zaawansowanych produktów glikacji (AGEs, advanced glycation end products). W organizmie ludzkim glikacja zachodzi bardzo powoli (przez wiele tygodni). Na wczesnym etapie możliwe jest całkowite odwrócenie tego procesu poprzez modyfikację diety i obniżenie stężenia glukozy w  ustroju. W zdrowym organizmie zaawansowane produkty glikacji są degradowane, a następnie uwalniane i wydalane wraz z moczem.

Wraz z wiekiem i pod wpływem nieprawidłowej diety dochodzi do kumulowania zaawansowanych produktów glikacji (AGEs). Ma to bezpośredni wpływ na przyspieszenie starzenia się zarówno skóry, jak i całego organizmu. Tym bardziej, że związki te wykazują zdolność do wywoływania stresu oksydacyjnego i zapalenia.

Czynniki endo- i egzogenne nasilające glikację

Glikacja może ulegać nasileniu pod wpływem czynników endogennych i egzogennych. Czynnikami endogennymi stymulującymi ten proces są hiperglikemia, insulinooporność, cukrzyca, niewydolności nerek, infekcje, choroby o  podłożu zapalnym. Powstawaniu zaawansowanych produktów glikacji (AGEs) sprzyja także podwyższony poziom hormonu stresu – kortyzolu. Katalizatorami reakcji syntezy tych substancji są miedź i cynk, natomiast czynnikami  hamującymi –  antyoksydanty (witaminy A i E, selen, zredukowany glutation). Udowodniono również, że dym tytoniowy indukuje i istotnie nasila glikację.

Wewnątrzustrojowa synteza nie jest jedynym źródłem AGEs w organizmie. Egzogenne zaawansowane produkty glikacji (AGEs) są dostarczane wraz z pożywieniem. DAGEs (dietary advanced glycation end-products) występują w produktach pochodzenia zwierzęcego, szczególnie w wołowinie oraz wysokotłuszczowych i długodojrzewających serach (typu parmezan). Są także obecne w drobiu, wieprzowinie, rybach, jajach, maśle, serach śmietankowych, margarynie i majonezie. Niektóre procesy obróbki termicznej żywności zawierającej cukry lub tłuszcze oraz białka wielokrotnie zwiększają ilość dAGEs. Należą do nich grillowanie, smażenie i pieczenie. Oczywiście produkty spożywcze bogate w cukry proste (słodycze, produkty zawierające syrop glukozowo-fruktozowy) istotnie nasilają i przyspieszają glikację.

Wpływ glikacji na skórę

Pod wpływem działania zaawansowanych produktów glikacji (AGEs) w obrębie naskórka dochodzi do zwiększenia apoptozy (śmierci)  komórek i spadku ich podziałów (proliferacji). Zmniejsza się także adhezja międzykomórkowa, a synteza lipidów spoiwa międzykomórkowego ulega zaburzeniu. Mechanizmy te prowadzą do osłabienia przepuszczalności bariery skórnej. Efektem tego jest osłabienie jej funkcji ochronnej i większa skłonność do występowania chorób skóry o charakterze zapalnym lub infekcyjnym. 

Do zmian dochodzi również w obrębie skóry właściwej. Spada zdolność do podziałów i aktywność fibroblastów (komórek odpowiedzialnych za syntezę kolagenu, elastyny i glikozaminoglikanów (GAG) – m.in. kwasu hialuronowego). Substancje te są kluczowymi elementami podporowymi skóry. Glikowany kolagen traci swoją elastyczność i staje się sztywny, wraz z innymi białkami macierzy zewnątrzkomórkowej ulega ponadto sieciowaniu. Zmniejsza się także jego zdolność do zatrzymywania wody w skórze i podatność na działanie enzymów (proteaz), co utrudnia usuwanie starych włókien i zastępowanie ich nowymi. Ponadto powstałe AGEs przyczyniają się do aktywacji stanu zapalnego w obrębie skóry. Obserwowanym przez pacjenta efektem klinicznym jest spadek nawilżenia skóry, utrata jej sprężystości, ścieńczenie i pojawienie się zmarszczek.

Warto pamiętać, że kolagen odpowiedzialny jest także za właściwości biomechaniczne naczyń krwionośnych. Uszkodzone wskutek działania zaawansowanych produktów glikacji (AGEs) ulegają usztywnieniu i zwężeniu, co skutkuje zwiększeniem ciśnienia przepływającej przez nie krwi. Efektem tych procesów jest niedotlenienie tkanek, upośledzenie zaopatrywania komórek w niezbędne substancje odżywcze oraz wzrost ryzyka pojawienia się na skórze licznych popękanych naczynek krwionośnych (teleangiektazji).

Zaawansowane produkty glikacji (AGEs) mają także stymulujący wpływ na komórki układu odpornościowego skóry –  komórki Langerhansa. Wskutek działania na receptory dla AGE znajdujące się na powierzchni tych komórek, indukowany jest stan zapalny. Rośnie liczba cytokin prozapalnych i stres oksydacyjny. Podczas hiperglikemii zaburzeniom ulega także wzrost i ich proliferacja limfocytów T.  Pobudzanie i nieprawidłowości funkcjonowania komórek układu immunologicznego w obrębie skóry mogą prowadzić do jej wzmożonej reaktywności oraz skłonności do powstawania i zaostrzania miejscowych stanów zapalnych (m.in. atopowego zapalenia skóry, trądziku pospolitego czy łuszczycy).

Zaawansowane produkty glikacji (AGEs) mają także negatywny wpływ na komórki barwnikowe skóry – melanocyty. Nasilają ich apoptozę, a jednocześnie wpływają na powstawanie przebarwień wskutek indukowania większej syntezy i aktywności tyrozynazy.

Profilaktyka

Kluczowym elementem profilaktyki glikacji jest ograniczenie podaży żywności o wysokiej zawartości cukrów i węglowodanów prostych oraz rafinowanych. Poza tym z diety powinny być wykluczone produkty dostarczające dAGEs.

Warto włączyć do posiłków owoce i warzywa bogate w substancje antyoksydacyjne. Dobrym ich przykładem są polifenole zawarte m. in. w winogronach, ciemnych owocach jagodowych, truskawkach, zielonej herbacie, kakao. Endogenna produkcja zaawansowanych produktów glikacji (AGEs) hamowana jest także przez niektóre przyprawy, np. cynamon, goździki, oregano, ziele angielskie.

Osoby, u których stwierdzono nieprawidłowe wartości glukozy, hemoglobiny glikowanej lub poziomy glukozy i insuliny (badanie HOMA IR), powinny zwrócić szczególną uwagę na indeks i ładunek glikemiczny posiłków oraz regularnie kontrolować te parametry.

Jeśli chodzi o przygotowywanie potraw, warto wziąć pod uwagę fakt, że powstawanie dAGE’s jest mniejsze podczas gotowania, gotowania na parze oraz podgrzewania w piekarniku w warunkach wysokiej wilgotności. Warto także w miarę możliwości skrócić czas obróbki termicznej oraz dodawać do potraw kwaśne składniki, np. sok z cytryny lub ocet (odczyn kwaśny spowalnia reakcję Maillarda, której efektem jest powstawanie zaawansowanych produktów glikacji).

>>> Przeczytaj też: Nowe kryterium rozpoznania cukrzycy – hemoglobina glikowana

Podsumowanie

Zaawansowane produkty glikacji (AGEs) stanowią istotny czynnik wpływający na proces starzenia się skóry. Zrozumienie mechanizmów glikacji pozwala na podjęcie świadomych działań mających na celu ochronę skóry przed negatywnymi skutkami działania jej zaawansowanych produktów. Wprowadzenie zdrowych nawyków żywieniowych to jeden z to kluczowych elementów pozwalających utrzymać zdrową i piękną skórę przez całe życie.

Piśmiennictwo

1. Buszka A. The molecular mechanism of glycation. Harmful effects of advanced glycation end products (AGEs) on the skin. Aesth Cosmetol Med. 2023;12(1):23-27.
2. Kuzan A. i wsp.: Glikacja białek macierzy zewnątrzkomórkowej i jej znaczenie w miażdżycy. ostepy Hig Med Dosw (online), 2012; 66: 804-809
3. Zielińska A, Kamm A, Dąbrowska A. Processes in the human skin responsible for its aging. Aesth Cosmetol Med. 2022;11(2):75-80.
4. Kozieł-Resich L, Niemyska K. Rodzaje oraz przyczyny starzenia się skóry. Kosmetologia Estetyczna. 2020;9(1):17-2.
5. Draelos ZD, Pugliese PT. Fizjologia skóry – teoria i  praktyka. Wrocław: MedPharm; 2014.
6. Trommer H, Neubert RHH. Overcoming the Stratum Corneum: The Modulation of Skin Penetration. Skin Pharmacol Physiol. 2006;19(2):106-121
7. Verdier-Sévrain S, Bonté F. Skin hydration: a  review on its molecular mechanisms. J Cosmet Dermatol. 2007;6:75-82.
8. Perrone A, Giovino A, Benny J, et al. Advanced Glycation END Products (AGEs): Biochemistry, Singaling, Analytical Methods, and Epigenetic Effects. Oxid Med Cell Longev. 2020;2020:1-18. https://doi.org/10.1155/2020/3818196
9. Mackiewicz-Wysocka M, Araszkiewicz A, Wierusz-Wysocka B. Zaburzenia czynności skóry w cukrzycy. Część 1 – czynność komórek skóry. Diabetol Klin. 2014;3:108-116.
10. Strayer L. Biochemia. Warszawa: Wyd. Naukowe PWN; 2018
11. Uribarri J., Cai W., Sandu O., Peppa M., Goldberg T., Vlassara H.: Diet-derived advanced glycation end products are major contributors to the body’s AGE pool and induce inflammation in healthy subjects. Ann. NY Acad. Sci., 2005; 1043: 461–466
12. Xiao H., Cai G., Liu M.: Fe2+-catalyzed non-enzymatic glycosylation alters collagen conformation during AGE-collagen formation in vitro. Arch. Biochem. Biophys., 2007; 468: 183–192
13. Uribarri J, Woodruff S, Goodman S, et al. Advanced Glycation End Products in Foods and a Practical Guide to Their Reduction in the Diet. J Am Diet Assoc. 2020;110(6):911-16.e12.
14. Sharma C i wsp.:“Advanced glycation End-products (AGEs): an emerging concern for processed food industries. J. Food Sci. Technol., vol. 52, no. 12, pp. 7561–76, Dec. 2015.
15. Yokota M, Tokudome Y. The Effect of Glycation on Epidermal Lipid Content, Its Metabolism and Change in Barrier Function. Skin Pharmacol Physiol.2016;29:231-242.
16. Chen C, Zhang J, Li L, et al. Advanced Glycation End Products in the Skin: Molecular Mechanisms, Methods of Measurement, and Inhibitory Pathways. Front Med. 2022;9:837222.
17. Nguyen H, Katta R. Sugar Sag: Glycation and the Role of Diet in Aging Skin. Skin Therapy Lett. 2015;20(6):1-5.