Dissertationsschrift - Ralf Liedke 1999

1 Einleitung 12
1.1.5.1 Die Autoxidation von reduzierenden Zuckern und die autoxidative Glykosilierung
(Autoxidative Glycosylation)
Die Autoxidation von reduzierenden Zuckern ist ein weiterer oxidativer Prozeß, der unter geeigneten
Reaktionsbedingungen parallel zu der Maillard-Reaktion ablaufen kann. Bei der
Autoxidation von Monosacchariden handelt es sich um eine metall-katalysierte Reaktion, die
über eine radikalische Zwischenstufe verläuft. Aus dieser Zwischenstufe bilden sich
α-Ketoaldehyde und Wasserstoffperoxid, die allesamt in der Lage sind, als sehr reaktive Verbindungen
körpereigenes Protein oder DNA zu schädigen. Während der unspezifische
Nachweis von α-Dicarbonylstrukturen und Wasserstoffperoxid in vitro bereits gelang,
herrscht immer noch Unklarheit über die Natur der radikalischen Zwischenstufe [13]. Sicher
ist, daß es sich bei der Autoxidation von Glucose - als typisches Monosaccharid - um einen
metallkatalysierten Prozeß handelt.
Das erstmals von Wolff et al. [28] vorgeschlagene Reaktionsschema geht davon aus, daß
Glucose und andere α-Hydroxyaldehyde bzw. α-Hydroxyketone über ihre Endiolform zu den
entsprechenden α-Dicarbonylverbindungen oxidiert werden (Abbildung 11). So kommt es
über eine radikalische Zwischenstufe zur Bildung der reaktiven Glykosone und der reaktiven
Sauerstoffspezies (ROS). Wolff konnte nachweisen, daß sowohl die
α-Dicarbonylverbindungen als auch die ROS in der Lage sind, Proteine zu schädigen. Ein
Vorgang, der in Abgrenzung zur klassischen nonenzymatic glycosylation als autoxidative
glycosylation bezeichnet wird.
H
C
O
H C OH
R
H
C
C
R
O
OH
+ Me n+
- Me (n-1)+
H
H
C
C
R
C
C
R
Abbildung 11: Autoxidation von reduzierenden Zuckern (nach [13])
- H
Aus dem Reaktionsschema nach Wolff et al. geht hervor, daß bei der Autoxidation der
Glucose das Glucoson als relevante α-Dicarbonylverbindung entsteht. Baynes et al. [29]
konnten das Glucoson jedoch nicht während der Glucose-Autoxidation nachweisen. Ihre
Untersuchungen ergaben, daß sich Glyoxal als Dicarbonylverbindung bildet; parallel kommt
es in den Ansätzen zur Bildung von Arabinose. Gleichzeitig schließen sie die Möglichkeit
aus, daß das Glyoxal hierbei direkt aus zwischenzeitlich gebildetem Glucoson resultiert. Das
O
O
O
O
+ O 2
- O 2
H
C
C
R
O
O