非酶促糖基化是由还原糖参与的蛋白质翻译后修饰，首先蛋白质的自由氨基与还原糖的羰基缩合形成不稳定的Schiff碱，然后自发分子重排形成相对稳定的酮胺类化合物（Amadori产物），再进一步发生一系列脱水和缩合反应，最终形成不可逆的稳定产物，即晚期糖基化终末产物(Advanced glycation end products，AGEs)。非酶促糖基化反应在生物体内广泛存在，它可以导致蛋白质结构和功能的改变，具有促进机体组织衰老和病变的作用。核糖是一种具有一个活性醛基的还原戊糖，主要以D型存在于自然界中，并在许多生命过程中发挥重要的作用。本实验室近期发现2型糖尿病患者尿液中的核糖浓度显著高于正常对照组，表明2型糖尿病患者不仅存在葡萄糖代谢紊乱，同时也存在核糖代谢失调。虽然已知在相同条件下核糖比葡萄糖糖基化反应的速率更快，但是核糖糖基化产物与葡萄糖糖基化产物究竟有何不同，尚需进一步证实。针对这一问题，作者比较了核糖与葡萄糖的糖基化反应过程和产物的种类，同时在细胞水平，研究了核糖糖基化产物的毒性及其作用机制。　　本文参照生理条件下，葡萄糖与核糖的浓度比例（约为100∶1），用葡萄糖、核糖分别与赖氨酸进行孵育，在体外比较了这两种还原糖的糖基化反应过程。通过糖基化产物的特征荧光检测和NBT显色法来判断糖基化的反应速率及糖基化产物的生成。荧光测定的结果表明，虽然随着反应时间的延长，葡萄糖糖基化产物多于核糖糖基化产物，但是核糖糖基化反应的初始速率显著快于葡萄糖的糖基化速率。作者用NBT显色法检测了糖基化产物中果糖胺（早期糖基化产物）的含量，随着孵育时间的延长，核糖糖基化产物中果糖胺的含量先升高后降低，而葡萄糖糖基化产物中果糖胺的含量持续升高，进一步证实核糖糖基化的反应进程显著快于葡萄糖糖基化反应。通过高效液相色谱——三重四级杆质谱联用手段，发现核糖糖基化产物中CML和CEL含量显著高于葡萄糖组，葡萄糖糖基化产物中Pyrraline略微多于核糖组，通过CCK-8 Kit检测了这三种糖基化产物的细胞毒性。以上结果显示，在生理浓度比例下，核糖糖基化的反应初速率快于葡萄糖，其糖基化产物与葡萄糖糖基化产物具有明显的差别。　　为了探索核糖糖基化产物的细胞毒性，作者以核糖糖基化的牛血清白蛋白(bovine serum albumin，BSA)为研究对象，通过原子力显微镜、透射电子显微镜、凝胶过滤层析和western blotting的手段，发现随着孵育时间的延长，核糖糖基化的BSA由单体、寡聚体、多聚体逐渐形成了球状聚集。用孵育不同时间的核糖糖基化BSA处理SH-SY5Y细胞，运用CCK-8 Kit、乳酸脱氢酶细胞活性检测、TUNEL染色、casepase-3活性检测和流式细胞仪等方法，发现与核糖糖基化的BSA寡聚体、多聚体相比，糖基化单体具有明显的细胞毒性。　　为了研究核糖糖基化产物的毒性作用机制，阻断AGEs与其细胞膜表面受体（the receptor for advanced glycation end products，RAGE）的相互作用，随后再用核糖糖基化的BSA处理细胞，作者检测了阻断前后细胞裂解液中的丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)的变化以及阻断后细胞活力的改变，结果显示，当核糖糖基化的BSA导致细胞死亡时，胞内Erk和p38蛋白的磷酸化水平显著升高;阻断AGEs与RAGE的相互作用后，Erk和p38蛋白的磷酸化水平显著下降，细胞活力显著上升。以上结果表明，核糖糖基化的BSA单体通过与细胞膜表面的RAGE相互作用，从而激活胞内的MAPK通路导致细胞死亡。　　此外，作者在研究过程中发现核糖自身能够分解产生甲醛。在碱性条件以及氨基作用下，核糖首先分解生成甘油醛，随后甘油醛分解产生甲醛;氨基酸中的α-氨基在这一反应中起到了重要作用。为了进一步验证该结果，作者连续10天对C57BL/6J小鼠腹腔注射核糖，检测了血清中的甲醛含量，结果显示，核糖注射组小鼠血清中的甲醛浓度显著增加，但其增加的机制尚需进行研究。　　综上所述，生理条件下核糖糖基化的初始反应速率更快，核糖糖基化产物与葡萄糖糖基化产物具有明显的差异性。核糖糖基化的BSA单体具有明显的细胞毒性，通过激活胞内的MAPK通路介导细胞死亡。这些工作有可能对糖尿病及其并发症的认识和研究具有新的启示。