Metyyliglyoksaali

Glyoksaali (OCHCHO) ja metyyliglyoksaali (MG) ovat alfa-ketoaldehydejä ja dikarbonyylejä, joita syntyy soluissa niiden normaalissa aineenvaihdunnassa anaerobisen sokerin palamisen eli  glykolyysin sivutuotteena. MG-pitoisuudet ovat kohonneet monissa kroonisissa taudeissa, mm. Alzheimerin ja Parkinsonin taudeissa, dementiassa, diabeteksessa ja siihen liittyvässä valtimonkovettumataudissa. MG muuntaa "hyvää" HDL-kolesterolia "pahaksi" ja sokeroittaa LDL-kolesterolia, jolloin muodostuu "ultrapahaa" MGmin-LDL:ää. MG vaurioittaa myös diabeetikon hermoja ja lisää hermosärkyjä. Siksi valtimo- ja sydäntautien ehkäisyssä ja jarruttamisessa tulisi käyttää hyväksi metyyliglyoksaalia ehkäiseviä ja vähentäviä ravintolisiä, kuten berberiiniä, karnosiinia, ja pyridoksamiinia (B6-vitamiinia).

Glykogeeni ja yksinkertaiset sokerit muuntuvat Embden-Meyerhofin reaktiotien (glykolyysissa) ensi vaiheessa fruktoosidifosfaatiksi (Harden-Youngin esteri). Reaktiotien seuraavassa vaiheessa muodostuu trioosifosfaatteja – aluksi dihydroksiasetonia ja glyseryylialdehydi-3-fosfaattia. Näistä yhdisteistä syntyy sivutuotteena metyyliglyoksaalia (kaavakuva). Trioosifosfaateista muodostuu palorypälehappoa (pyruvaattia) (tai maitohappoa), ja reaktiot ovat siihen saakka anaerobisia. Reaktiotie jatkuu pyruvaatista lähtien aerobisena.

Syöpäsoluissa syntyy metyyliglyoksaalia (MG) aerobisessa glykolyysissä. MG sokeroittaa valkuaisaineita vaarallisiksi AGE-tuotteiksi, etenkin rinta- ja paksusuolisyövissä. MG:tä ja AGE-tuotteita sisältävät syöpäsolut ovat hanakoita lähettämään etäpesäkkeitä (metastaaseja). Karnosiini eliminoi MG:tä (Hipkiss 2017) ja ehkäisee AGE-tuotantoa, mikä tosiseikka puoltaa karnosiinin käyttöä rinta- ja paksusuolisyöpien ja muidenkin syöpien täydentävänä hoitona (Nokin ym. 2016, Chiavarina ym. 2017, Yilmaz ym. 2017).

Endogeeniset eli sisäsyntyisen dikarbonyylit, mm. MG, osallistuvat hyvin pieninä pitoisuuksina hormeettisesti moniin patofysiologisiin tapahtumiin kuten syövän syntyyn (karsinogeneesiin), AGE-tuotteiden (Advanced Glycation End-products) tuottoon, vanhenemismuutoksiin ja diabeteksen lisätautien kehittymiseen ja pahenemiseen. MG inaktivoi glutationiperoksidaasia, joka on elimistön tärkeimpiä antioksidatiivisia entsyymejä. Antioksidanttipuolustuksen murtuessa pääsee hapetustressi valloilleen, mikä selittää MG:n monia patofysiologisia haittavaikutuksia. MG lisää diabeetikon hermovaurioita ja aiheuttaa hyperalgesiaa, herkistymistä hermosäkyille (Nature Medicine 2012).

Metyyliglyoksaalia esiintyy yleisesti elintarvikkeissa ja sitä voi syntyä ilman treoniinin hajoamisestakin. Metyyliglyoksaali sisältää sekä keto- että aldehydiryhmän, joten se on melkoisen aktiivinen yhdiste. Ei ole ihme, että se nappaa kiinni karnosiiniin ja muihin biologisesti aktiivisiin peptideihin ja aminohappoihin. Vhh-ruokavalio, karnosiini ja benfotiamiini estävät glyoksaalin ja MG:n muodostumista kudoksissa.

Metyyliglyoksaalin synonyymejä:
- metyglyoksaali
- asetyyliformaldehydi
- 2-ketoaldehydi.

Kalaöljy auttaa painonhallinnassa ja ehkäisee monia sairauksia
Kalaöljyn omega-3-rasvahapot, erityisesti EPA, vaimentavat maksassa tapahtuvaa glykolyysiä ja lipogeneesiä (sokerin muuttumista rasvaksi). Silloin kudoksissa syntyy vähemmän glyoksaalia ja metyyliglyoksaalia. Omega-3:n vaikutusmekanismi tässä suhteessa on sellainen, että ne estävät soluissa tietyn proteiinin ilmentymistä ja sen pääsyä solulimasta tumaan, jonne se pyrkii kohonneen verensokeri- ja insuliinipitoisuuden vallitessa. Proteeni on nimeltään carbohydrate-responsive element–binding protein (ChREBP). Biokemiasta kiinnostuneet voivat lukea lisää aiheesta Jornal of Clinical Investation -lehdestä.

Diabetes
Glyoksaali ja MG ovat keskeisiä haittatekijöitä insuliiniresistenssissä, metabolisessa oireyhtymässä ja diabeteksessä (Hipkiss 2017). Diabeteksen liitännäistaudit johtuvat suureksi osaksi juuri MG:stä. Asiaa on selvitetty mm. Amsterdamissa Vrije-yliopistossa Hollannin diabetesliiton rahoittamissa tutkimuksissa.

Project 1
Project 2

Karnosiini, berberiini, pyridoksamiini ja ubikinoni (Q10) ovat diabeetikoille tärkeitä ravintolisiä, sillä ne estävät biokemiallisia reaktioita, jotka aiheuttavat sairaalloisia muutoksia silmissä, hermoissa, verisuonissa, munuaisissa ja ihossa.

B6-vitamiini ehkäisee sokeroitumista

Kaavakuva selvittää diabeteksen ja dyslipidemioiden yhteyksiä, joissa glyoksaalilla ja metyyliglyoksaalilla on keskeinen merkitys. Benfotiamiini ja karnosiini ehkäisevät metyyliglyoksaalin syntyä elimistössä.

Metyyliglyoksaali on koholla sekä tyypin 1 että tyypin 2 diabeetikoilla. MG muuntaa "hyvää" HDL-kolesterolia "pahaksi", jolloin sydäntaudin riski kasvaa (Godfrey ym. 2014). Tästäkin systä diabeetikon kannattaa nauttia karnosiinia, joka estää metyyliglyoksaalin tuotantoa kudoksissa.

PubMedissä on kymmenittäin julkaisuja, jotka käsittelevät metyyliglyoksaalin merkitystä masennuksessa, dementiassa, diabeteksessä ja syöpätaudeissa (hakusanapariksi ´ methylglyoxsal; diabetes´ tai "carnosine; cancer". Lue tohtori Alan R. Hipkissin erinomaiset artikkelit alla olevista linkistä.

Hipkiss AR. On the Relationship between Energy Metabolism, Proteostasis, Aging and Parkinson's Disease: Possible Causative Role of Methylglyoxal and Alleviative Potential of Carnosine. Aging and Disease. 2017 May 2;8(3):334-345. doi: 10.14336/AD.2016.1030. eCollection 2017 May. Review.
Yılmaz Z, Kalaz EB, Aydın AF, et al. The effect of carnosine on methylglyoxal-induced oxidative stress in rats. Archives of Physiology and Biochemistry. The Journal of Metabolic Diseases. 2017 Jul;123(3):192-198. doi: 10.1080/13813455.2017.1296468
Hipkiss AR. Depression, Diabetes and Dementia: Formaldehyde May Be a Common Causal Agent; Could Carnosine, a Pluripotent Peptide, Be Protective? Aging and Disease. 2017 Apr 1;8(2):128-130. doi: 10.14336/AD.2017.0120. eCollection 2017 Apr. Free Full Text pdf

Chiavarina B, Nokin MJ, Bellier J, et al. Methylglyoxal-Mediated Stress Correlates with High Metabolic Activity and Promotes Tumor Growth in Colorectal Cancer. International Journal of Molecular Sciences. 2017 Jan 21;18(1). pii: E213. doi: 10.3390/ijms18010213.
Nokin MJ, Durieux F, Peixoto P, et al. Methylglyoxal, a glycolysis side-product, induces Hsp90 glycation and YAP-mediated tumor growth and metastasis. Elife. 2016 Oct 19;5. pii: e19375. doi: 10.7554/eLife.19375.
Godfrey L, Yamada-Fowler N, Smith J et al. Arginine-directed glycation and decreased HDL plasma concentration and functionality. Nutrition & Diabetes (2014) 4, e134; doi:10.1038/nutd.2014.31 Published online 1 September 2014 Open access

Hipkiss AR. Parkinson’s Disease and Type-2 Diabetes: Methylglyoxal may be a Common Causal Agent; Carnosine could be Protective. Molecular Medicine and Therapeutics 1:2. 2012 doi:10.4172/2324-8769.1000104 Free Full Text pdf
Rabbani N, Godfrey L, Xue M, et al. Glycation of low density lipoprotein by methylglyoxal increases atherogenicity – a possible contributor to increased risk of cardiovascular disease in diabetes. Diabetes, 2011. DOI 10.2337/db11-0085

Rabbani N, Chittari MV, Bodmer CW et al. Increased Glycation and Oxidative Damage to Apolipoprotein B100 of LDL Cholesterol in Patients With Type 2 Diabetes and Effect of Metformin. Diabetes 2010;50: 1038–1045 Free Full Text pdf
Chetyrkin SV, Zhang W, Hudson BG, et al. Pyridoxamine protects proteins from functional damage by 3-deoxyglucosone: mechanism of action of pyridoxamine. Biochemistry. 2008;47(3):997-1006 [PubMed]
Han Y, Randell E, Vased S. et al. Plasma methylglyoxal and glyoxal are elevated and related to early membrane alteration in young, complication-free patients with Type 1 diabetes. Mol Cell Biochem . 2007 Jun 27; [Epub ahead of print]
Beisswenger PJ, Drummond KS, Nelson RG, Howell SK, Szwergold BS, Mauer M. Susceptibility to diabetic nephropathy is related to dicarbonyl and oxidative stress. Diabetes. 2005;54(11):3274-81.
Jia X, Olson DJH, Ross ARS, Wu L. Structural and functional changes in human insulin induced by methylglyoxal FASEB J, 2006; 20(9): 1555 - 1557. [Abstract]
Karachalias N, Babaei-Jadidi R, Kupich C, et al.High-dose thiamine therapy counters dyslipidemia and advanced glycation of plasma protein in streptozotocin-induced diabetic rats. Ann N Y Acad Sci. 2005;1043:777-83 [Abstract]
Hipkiss AR. On the mechanisms of ageing suppression by dietary restriction – is persistent glycolysis the problem? Mech Ageing Dev. 2005 Nov 3; [Epub ahead of print] [PubMed]. Artikkelin kokonaisuudessaan voi tilata emailitse Bio-Vitasta.
Stirban A, Negrean M, Stratmann B, et al. Benfotiamine prevents macro- and microvascular endothelial dysfunction and oxidative stress following a meal rich in advanced glycation end products in individuals with type 2 diabetes. Diabetes Care. 2006;29(9):2064-71. [Free Full Text]
Uribarri J, Stirban A, Sander D, et al.Single oral challenge by advanced glycation end products acutely impairs endothelial function in diabetic and nondiabetic subjects. Diabetes Care. 2007;30(10):2579-82. [Abstract] [Lue selostus suomeksi]
Uribarri J, Tuttle KR. Advanced glycation end products and nephrotoxicity of high-protein diets. Clin J Am Soc Nephrol. 2006;1(6):1293-9 [Abstract]
Yao D, Taguchi T, Matsumura T, et al. Methylglyoxal modification of mSin3A links glycolysis to angiopoietin-2 transcription. Cell 2006; 124, 275–286 [Referred]