葡 萄 糖 (Glucose) 是 新 陳 代 謝 中 主 要 的 糖 類 ； 單 糖 (Monosaccharides) 像 是 葡 萄 糖 (Glucose) 半 乳 糖 (Galactose) 果 糖 (Fructose)和甘露糖(Mannose)通常以兩種形式存在：開環(Open-Chain) 或是閉環形式(Closed Ring； A Haworth Projection Form)。 對於葡萄
糖、半乳糖、和甘露糖而言，開環的形式在第一個碳上會露出一個具 有反應性的醛基(Aldehyde Group)。在生理條件中，這些糖被歸類成 還原糖(Reducing Sugars)因此通常具有反應性，醛基與游離的胺端 (E-Amino Group)像是賴胺酸(Lysine)和精胺酸(Argine)的殘基特別有 反應性(如圖 3 所示)。
當還原糖的 CO 雙鍵和一個游離的胺基端作用，會先形成席夫鹼
(Schiff Base, SB)此步驟為可逆反應(Reversible)。席夫鹼接下來再進
行 自 發 性(Spontaneous) 的 重 排 ， 稱 為 阿 瑪 多 里 重 排 (Amadori Rearrangement)形成較為安定的阿瑪多里產物(Amadori Product)，為一 種糖-胺基複合物(Sugar-Amino Group Complex)，此為生成糖基化最
終 產 物 的 中 間 物(Intermediate) 。 之 後 ， 阿 瑪 多 里 產 物 會 作 脫 水
(Dehydration)和重排，最後生成互相交連的蛋白質(Kattaet al., 2009)。
還原糖為開環結構時才能生成席夫鹼，但葡萄糖在正常情況下只 有0.002%為開環結構；甘露糖 0.005%為開環結構；半乳糖開環結構
佔了全部的 0.02%；而果糖有 0.7%是開環結構。因此葡萄糖與其他 的糖類相較之下不容易和蛋白質作用，是比較“安全＂的糖類。
糖基化作用可以發生在細胞內、外，蛋白質也能與不同的糖類進 行糖基化反應，而隨著與不同的糖類反應，重排的反應機構
(Mechanism)、產物形式也不盡相同。三種常見的糖基化最終產物的 形式如下：(1)具有螢光結構(Fluorescent Structure)且使 Lysine 與 Arginine 互相交連，如 Pentosidine。其生成來自於五碳醣(Pentose)或
是醣類碎片先與胺基酸殘基結合形成阿瑪多里產物，再進行美拉德反 應(Maillard Reaction)氧化所生成，此反應只發生在含有高濃度蛋白質 的組織當中。Pentosidine 被視為糖基化最終產物的一種，在患有白內 障的人類水晶體內發現含有高濃度的Pentosidine；(2)非熒光結構 ( Non-Fluorescent Structure )與氨基酸互相交連，生成如 Imidazole Ring 結構。Imidazole 環狀結構通常存在於組安酸(Histidine)上，但 Lysine
與Arginine 的殘基也能與甲基乙二醛(Methylglyoxal)自發反應產生 Imidazole Ring 破壞蛋白質的功能與結構。Arginine 的側鍊上有兩個 氮，能與甲基乙二醛形成Imidazole Ring，Arginine 與甲基乙二醛結 合的堆積物在老化的人類水晶體內的含量很高；而Lysine 的側鍊上 只有一個氮，因此要形成環狀架橋就需要兩個Lysine，但是一般蛋白 質當中Lysine 之間都相隔遙遠或是位在兩個完全不相關的蛋白質
上，因此由兩個 Lysine 產生的連結將會使得蛋白質結構扭曲或是蛋 白質被黏在另外一個蛋白質上，而無法進行正常的生理功能。這種交 纏在一起的蛋白質團也是糖基化最終產物的一種類型；(3)不具有交
互 連 結 的 集 結 物(Non-Cross-Linking Adduct) ， 而 是 與 Lysine 或 Arginine 以共價鍵的方式直接連結，例如 Carboxymethyl Lysine;
CML。其生成方式是由葡萄糖與 Lysine 直接縮合、重排成阿瑪多里 產物，之後直接進行氧化反應所得到(如圖 4 所示)。
糖基化反應如果發生在水晶體蛋白上時，將會破壞水晶體蛋白的
結 構 ， 使 得 原 本 穩 定 且 緊 密 排 列 的 水 晶 體 蛋 白 之 間 互 相 交 連 (Protein-Protein Crosslinks)，生成非水溶性的聚集體，進而影響水晶 體的透明度、曲光性(Ulrich & Cerami, 2001)，改變光線進入水晶體的 折射係數，造成光線散射(Kopylova et al., 2011)。
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3 蛋白質胺端與葡萄糖進行糖基化示意
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