晚期糖基化终末产物（AGEs）不是某种单一的物质，而是一组异质分子，但它们具有一些共同的特点：由美拉德反应（褐变）生成、荧光性、交联性、不溶性、随着年龄增长在胶原蛋白和晶状体蛋白中的累积增加。

这些化合物的长期累积可能会改变蛋白质的结构和功能，从而影响衰老的几个生物标志，也可能导致糖尿病和动脉粥样硬化等代谢相关的病理过程，以及引发与神经退行性疾病相关的氧化应激与炎症。

AGEs的两大来源之一是内源性生成：AGEs是由细胞或长寿命的细胞外蛋白通过糖化作用产生的。蛋白质糖化是一系列复杂的连续反应，统称为美拉德反应，组织和体液中显著浓度的葡萄糖、果糖或其他二羰基化合物均可与蛋白质发生美拉德反应。

在慢性高血糖扰动机体正常代谢和生化反应的状况下，一些由无氧糖酵解和脂质过氧化作用产生的副产物——α-二羰基化合物（α-DC）的水平会显著升高，α-DC发生糖化反应的反应性远远强于葡萄糖，它们能无差别地与蛋白质、脂质和DNA反应形成AGEs。甲基二乙醛（MGO）是一种α-DC，它在糖酵解过程中从磷酸丙糖异构体产生，是形成AGE是的关键前体。MGO之类的高反应性AGE中间体，也被一些学者命名为糖毒素（glycotoxin）。

AGEs的另一个重要来源是食物在烹调过程中产生，尤其是经干热烹调的食物，通过食物摄入被人体吸收。

已经产生或吸收的AGEs人体不能通过酶促反应将其分解，血液循环中部分水解的AGE-肽和游离的AGE加合物可在肾脏被滤过而后排泄；人和大鼠肾脏的AGEs-肽清除率低于肌酐清除率，这说明肾脏对于AGEs除了滤过还有一部分重吸收作用。

大量证据表明AGEs在多个物种的衰老过程中累积，AGEs造成胶原蛋白交联及其与动脉疾病的关系，是导致糖尿病并发症和加速衰老的主要原因之一，已经成为了科学界共识。

根据一项针对65岁及以上人群的研究发现，血浆中高羧甲基赖氨酸（一种AGE）水平，与老年人全因死亡率及因心血管疾病导致的死亡风险增加呈正相关；有趣的是，研究还发现羧甲基赖氨酸水平升高与死亡风险增加的关联，与糖尿病无关。因此，AGEs可能不仅仅是一种生物标志物，还是衰老的潜在驱动因素。

基于人体的研究证据虽有启发性，但结果仅仅是具有相关性。AGEs与寿命之间存在直接因果证据的研究来自对秀丽隐杆线虫的研究。比如，高葡萄糖条件下，线虫体内乙二醛酶GLOD-4功能丧失，会加剧二羰基化合物介导的AGEs对线粒体蛋白的修饰，也会缩短线虫寿命；对线虫施用抗结核药物利福平，可减少与年龄相关的AGEs积累，通过激活DAF-16/FOXO延长线虫寿命。

此外，在8种哺乳动物中进行的研究验证，皮肤样本中AGEs的积累速率与最大寿命成反比。目前有大量证据可证实AGEs在衰老过程中发挥着作用，并同衰老速率有因果关联。

糖尿病中长期的高血糖会导致多种病症，统称为糖尿病并发症，包括周围神经病变、心肌病、肾病和视网膜病。对糖尿病并发症的分子病理基础最有说服力的解释之一，是葡萄糖分解代谢衍生的反应性副产物α-DC的积累。

AGEs 通过作用于神经血管、神经元和神经胶质细胞，对神经造成三重打击；AGEs也通过促进纤维化等机制引发糖尿病肾病；AGEs还通过损伤血管内皮细胞，诱发级联炎症反应和血管功能障碍，导致糖尿病相关微血管和大血管疾病。

除了内源性途径积累的AGEs以外，饮食来源的外源性AGEs同样对相关疾病有显著影响，喂食小鼠高AGEs的饲料后，小鼠出现非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）的病理特征，除了体重增加，脂肪组织还分泌了大量炎症因子。这与西方饮食（也是AGEs的主要来源）的影响一致，是导致胰岛素抵抗的慢性炎症和氧化应激背后的致病因素。

除了糖尿病并发症外，AGEs还会导致与年龄相关的神经变性。

当喂食小鼠高升糖指数（GI）的饮食时，脑内AGEs形成显著增加，且主要发生在黑质中，这是帕金森病（PD）的主要病理特点。关于AGEs和PD发病机制的研究，也解释了为何糖尿病患者患帕金森病的风险显著增高。

除PD外，AGEs还与阿尔茨海默症（AD）相关。先前的研究表明，AD相关蛋白（如Aβ和tau）的糖基化在这种疾病的发病机制中起着关键作用。与年龄匹配的健康人脑相比，从AD患者大脑中提取的斑块显示AGE含量增加了3倍。此外，AGEs被认为可以稳定和促进聚集形式的Aβ和tau的形成。这些证据也有利于解释流行病学研究发现的2型糖尿病和AD发病之间的联系。

AGEs是多种促炎和抗炎细胞受体的配体，其中一种关键的促炎受体是晚期糖基化终末产物受体（RAGE）。与配体结合后，RAGE启动信号级联反应，激活核因子-κB （NF-κB）、氧化应激和炎症。RAGE活性与糖尿病微血管并发症相关，包括糖尿病肾病、视网膜病和神经病。

MGO应激可能通过影响AMPK，与代谢疾病，尤其是代谢综合征相关。AMPK是调节细胞能量状态（激活分解代谢途径和抑制合成代谢途径），维持能量稳态的中央控制点。AMPK上的三个精氨酸残基是AMP的结合位点，这个变构位点容易受到羰基攻击，尤其是甲基二乙醛（MGO）。

AMP水平非常小的升高可以引起AMPK活性显著增加，这表明即使是最低限度的AMP变构位点阻断，也可以放大 AMPK 激活减少。AMPK的失活将增强脂肪生成、胰岛素抵抗和高血糖，这些都是代谢综合征和糖尿病的标志。体内果糖水平升高、高血糖和氧化应激所致甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）失活，均可能造成MGO通量增加。

氨基胍（可通过与α-DC相互作用降低AGEs水平）曾，进行过一项用以治疗糖尿病肾病人体临床试验，但不幸的是，由于其副作用，有关公司于1999年停止了对该药物的开发。

科学家们需要设计新的方法，通过利用适当的内源性防御降低AGEs，这可能会阻止AGEs 的形成，并造成更少副作用。在最近一项临床试验中，反式白藜芦醇（tRes）和橙皮素（HESP） 的联合疗法，通过诱导乙二醛酶（Glo1），改善了健康超重和肥胖个体的血糖水平和血管炎症。这表明通过诱导乙二醛酶，抑制MGO积累，是糖化介导疾病的潜在治疗策略。

乙二醛酶的表达和活性还受到核因子类胡萝卜素2相关因子2（Nrf2）的调节，它也可能成为减低AGEs水平、减轻糖化介导疾病的良好靶标。