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就認知上退化性關節炎(Osteoarthritis, 簡稱 OA)好像是一種年紀到了就很難避免的一種疾病,通常預防的重點會在於好好保護關節、鍛鍊肌肉幫助支撐,而在營養補充或是藥品上,非變性二型膠原蛋白葡萄糖胺或是維骨力…等就是很常出現的選擇。

然而從流行病學的觀察,罹患糖尿病的人,有較高罹患 OA 的風險,但為什麼會有這樣的結果呢?可能的原因很多,在此讓我們從糖化終產物(advanced glycation end-products, 簡稱 AGEs)的角度來研究研究。

PS:本文的糖尿病都是指第二型糖尿病。

什麼是糖化終產物(AGEs)

如果你對 AGEs 主題有興趣,共筆有一系列相關的文章,你可以連過去看看!抗糖化主題

簡單的說就是還原糖(包含葡萄糖、果糖…等)和蛋白質或脂質經過一連串反應後產生的物質。出現載人體內的 AGEs 有兩種來源,一種來自食物;另一種則在體內生成。

食物與體內生成的 AGEs 過程並不相同,新鮮或未過度加工的食物 AGEs 含量較少,一旦經過高溫、高壓與低水份烹調…等處理,食物的 AGEs 就會有不同程度的增加。至於人體內的 AGEs,只要還原糖碰到蛋白質與脂質就有可能發生。

與糖反應變成 AGEs 的蛋白質或是脂質會失去原有的功能,並會促使自由基的生成,使氧化壓力增加… 持續發展下去就是許多你常聽到的慢性疾病。

烤雞含有大量的 AGEs,可以的話避免短時間內常常吃。Photo by Gabriel Garcia Marengo on Unsplash

糖尿病促使體內 AGEs 增加

罹患 DM 的人如果沒有好好控制飲食與養成運動習慣的話,血糖就很容易控制得不好,就容易有高血糖的情形。血糖濃度高的話,這些糖在循環期間就比較容易撞到蛋白質或是脂質而不小心反應成 AGEs,此外,大量的葡萄糖進入細胞,代謝過程期間的中間產物也可能會不小心發展成 AGEs。

血中的各種蛋白質或是血管的膠原蛋白就是循環中可能變成 AGEs 的受害者;而在細胞內,就可能影響細胞的正常功能。這樣看來,AGEs 好像有很大的危害呴!其實面對這些狀況,人體早就發展出好幾種防禦機制應對,不過這防禦並不是一直都能有效發揮,一旦超過負荷,身體就會出現一些異樣。

AGEs 與退化性關節炎

2016 年,在《Osteoarthritis and cartilage》期刊上有一篇動物試驗,試驗了AGEs 對關節炎發展的影響。研究有兩個試驗,其一是以關節內注射不同濃度的核糖(D-ribose)或磷酸鹽緩衝生理鹽水到兔子右膝蓋,注射糖能誘使 AGEs 生成,注射生理時鹽水的兔子是對照組。接著以大量的運動讓兔子罹患退化性關節炎,結果發現 AGEs 多的兔子關節損傷比較嚴重。

第二次試驗,所有的兔子右膝關節都被注射糖以誘發 AGEs 生成,並讓它們口服糖尿病藥物(pioglitazone)或安慰劑,結果發現口服糖尿病藥物能減輕退化性關節炎的嚴重度。

也就是說 AGEs 可能會加速關節軟骨的分解,讓 OA 變得更嚴重。接下來的研究則更一步去觀察人類的情形。

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AGEs、OA & DM 的關係

這是一篇在 2017 年 9 月 12 日發表在〈PLOS | ONE〉期刊上的研究。總共有 84 位要進行關節置換手術的 OA 患者參與,其中有 46 位患有糖尿病,另外 38 位則無。研究會蒐集患者的隔夜至少空腹 8 小時的血液以及關節滑液的樣本。(關節滑液的樣本是在病患進行手術時取得。)

取得樣本後,以儀器去分析血液與關節滑液裡的 AGEs 和磷脂醯膽鹼(phosphatidylcholine,備註1)。分析的 AGEs 包含以下四種:

  1. MG = methyglyoxal
  2. MG-H1 = free methylglyoxal-derived hydroimidazolone
  3. CML = protein bound N-(Carboxymethyl)lysine
  4. CEL = N-(Carboxyethyl)lysine

由於要把上面四種說清楚得要一些篇幅,未來再找機會解說,現在只要大概知道體內血糖濃度高的話,這些 AGEs 就可能會比較多。(真的很想知道的人請參考文獻 3)

經過統計分析後,患者們不管有沒有罹患 DM,血液中四種 AGEs 並沒有出現顯著的差異。但在關節滑液的結果就有意思了,患有糖尿病的 OA 患者,MG 與 MG-H1 的濃度顯著較高(磷脂醯膽也是)。

研究者們認為此研究的結果或許能幫助解釋為什麼糖尿病(DM)患者有較高的風險罹患退化性關節炎(OA),同時這也能更強調血糖控制在糖尿病管理的重要性。


延伸閱讀

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備註

  • 最近發現 phophatidylcholine acyl-alkyl C 34:3(PC ae C34:3)與 C36:3(PC ae C36:3)與 OA、DM 的同時發生有關係,磷脂醯膽鹼代謝的改變可能促成了 OA 與 DM 之間關聯。(詳見文獻 2)

參考文獻

  1. Li, Y., Zhang, Y., Chen, C., Zhang, H., Ma, C., & Xia, Y. (2016). Establishment of a rabbit model to study the influence of advanced glycation end products accumulation on osteoarthritis and the protective effect of pioglitazone.
  2. Osteoarthritis and cartilage, 24(2), 307–314.Zhang W, Randell EW, Sun G, Likhodii S, Liu M, Furey A, et al. (2017) Hyperglycemia-related advanced glycation end-products is associated with the altered phosphatidylcholine metabolism in osteoarthritis patients with diabetes. PLoS ONE 12(9): e0184105.
  3. Takeuchi, M. (2016). Serum levels of toxic AGEs (TAGE) may be a promising novel biomarker for the onset/progression of lifestyle-related diseases. Diagnostics, 6(2), 23.