Az aminosavak étrend-kiegészítő klinikai alkalmazása: előnyök és hátrányok

Francesco S. Dioguardi

1 Milánói Egyetem Belgyógyászati Klinikai Táplálkozási Osztály, Via Pace 9, 20122 Milánó, Olaszország

2 Via Sannio 28, 20137 Milánó, Olaszország

Absztrakt

Bevezetés

1944-ben Schrödinger azt javasolta, hogy az élet a fizika törvényeire épülhessen [1]. Azóta számos kísérletet javasoltak az élet meghatározására. Minden próbálkozás azonban komoly kritikát kapott, de legalábbis egyetértés van az összes élő rendszerre jellemző három jellemzőről: az önreprodukcióról (az információ megőrzésének engedélyezéséről), a mutációról (az evolúció engedélyezéséről) és az anyagcseréről (a rendszer kiválasztásának lehetővé tételéről). egy bizonyos funkcióhoz) [2].

Az aminosavak (AA) emberi anyagcserében betöltött szerepének durva nézőpontjából az élet jelenti az óriási energetikai költségeket, ha koncentrált mennyiségű atomot tartanak fenn, főleg szén, oxigén, hidrogén és nitrogén. Ezek az atomok be vannak zárva a korlátozott környezetben, amelyet sejtként, szövetként, szervként és organizmusként azonosítunk. Az élettudományok az a komplex szervezet tanulmányozása, amely lehetővé teszi ezen energia folyamatos termelésének fenntartását. Az emlősöknél az energia többnyire a bizonyos tápanyagok szén-szén kötéseinek lebontásából származik. Az ilyen tápanyagokat megfelelő nagy mennyiségben kell bevinni, és így makro-tápanyagként azonosítják őket (az ókori görögből - makró = nagy, nagy). Szerves molekulák, különösen AA-k, jóval az élet kialakulása előtt voltak jelen a földön [3], és az élet végül a tevékenységek és funkciók adaptálásával vált lehetővé a környezetben rendelkezésre álló táplálkozási lehetőségeknek megfelelően. Más organizmusokkal, például növényekkel szemben az emlősök nem rendelkeznek genetikai képességgel arra, hogy szervetlen nitrogént hasznosítsanak az élet fenntartásához. Így a növekedés, fejlődés és túlélés szempontjából állandó nitrogénellátástól függünk [4].

A vázizmok mint aminosavak tározója

Ezért azok a körülmények, amelyek az ellátás és a követelmények közötti egyensúlyhiány kíséretében végső soron kimerítik a test AA AA víztározóját, a vázizomzatát [5, 6].

A szarkopénia, a pazarlás és a cachexia klinikai bizonyíték arra, hogy az AA-k fontos szubsztrátjai az élet elsődleges prioritásának - az energiatermelésnek. A megfelelő táplálkozás viszont elegendő mennyiségű szénhidrátot és lipidet biztosíthatna az AA-k túlzott lebomlásának elkerülésére az energia-anyagcseréhez, és elegendő esszenciális aminosavat (EAA) biztosíthatna a szintézis elősegítéséhez és fenntartásához [7]. Ebben az összefüggésben nem lehet eléggé hangsúlyozni annak a koncepciónak a jelentőségét, miszerint csak az EAA-k elősegítik és fenntartják az izomszintézist [8], tekintettel annak következményeinek teljességére [9]. Az EAA elérhetősége szabályozza az emberi izom szintézise és lebomlása közötti egyensúlyt, az EAA rendelkezésre állása korlátozza az új fehérjék szintézisének fenntartását. A lebomlás és a szintézis aránya alapvető a hatékony fehérjealapú tevékenységek és funkciók fenntartásához, és az AA-ellátás dimenzióinak megváltoztatása mélyen megváltoztatja ezt az egyensúlyt [10].

Az esszenciális aminosavak szerepe az izomanyagcserében

Az AA sejtek koncentrációját az emberi sejtekben az AA transzporterek expressziója szabályozza, amelyet az EAA elérhetőségének növelésével lehet szabályozni és felszabályozni [11]. Az összes EAA megfelelő sztöchiometrikus arányban való elérhetősége nem az egyetlen korlátozó tényező a fehérjeszintézis számára, de az EAA-k egyben jelzőmolekulák és gén-expresszió-modulátorok is. Így az EAA-k hosszan tartó kiegészítése növeli az inzulin/AKT/mTOR út kulcsjeleinek bazális és inzulin utáni stimulációját, és arra késztetik, hogy állítsa helyre az idősödő patkányok izmainak IRS1 inzulin utáni lebomlása iránti reakcióképességét [12]. Az öregedést kísérő másik jellemzőt, a mitokondriumok elvesztését az EAA-kiegészítés megfordítja a Sirt-1-től függő mitokondriális-biogenezis aktiválásával [13]. Ezt a tulajdonságot párosítja az oxigénellátás javulása az endotheliális nitrogén-oxid szintáz expressziójának helyreállításával a kulcsfontosságú szövetekben, például a vesékben [14]. Ezen hatások következtében a krónikus EAA-kiegészítés meghosszabbította az élettartamot az ad libitum normál étrendhez vagy a kalória-korlátozáshoz képest [13].

Embereknél különböző vizsgálatok kimutatták, hogy az EAA-k hatékonyak a fehérjeszintézis elősegítésében, kortól függetlenül [15], és csökkentik az izomkatabolizmust még idősek elhúzódó ágynyugalma esetén is [16]. Az étrendi EAA-kiegészítés más olyan kóros állapotokban is sikeres volt, amelyeket egy szarkopénia-pazarló-cachexia szindróma jellemzett, például krónikus obstruktív tüdőbetegség esetén, amelyben az EAA kiegészítése javította a fehérjeszintézist, a fizikai erőt és az artériás pO2-t [17].

A nitrogénigény karbamidszintézissel történő kiszámításának csomója

Fontos megvitatni az EAA követelményektől független nitrogénigény kiszámításából eredő lehetséges hibákat [7, 18]. A nitrogénmérleg kiszámítása biztosítja az aranyszínvonalat a nitrogénigény és -kínálat egyeztetésének értékeléséhez [19]. Széles körben elfogadott a nitrogénegyensúly kiszámítása karbamidszintézis alkalmazásával és az orális fehérjebevitel és a karbamid vizelettel történő kiválasztásának kapcsolatának elemzésével. Ebben az összefüggésben a nitrogén (N) egyensúlyt (B) a következő képlet alapján becsüljük meg:

Ez meglehetősen zavaró pont, mert Allison 1956-ban azonosította az ovalbumin referenciafehérjét, amely alkalmas az emberek megfelelő mennyiségű EAA biztosítására, és az összes enterális vagy parenterális táplálékkészítmény azóta az AA-k sztöchiometriai arányait alkalmazza, amelyek hasonlóak a referenciafehérjében találhatókhoz . Valójában Allison nagyon előrelátó volt, és aláhúzta azt a tényt is, hogy az ovalbumin tartalma nem esszenciális AA-k (például arginin), amelyek meglehetősen magasak, de valószínűleg leginkább az EAA-k megkímélésére szükségesek a petesejtek nélkülözhetetlen szervekhez. Valójában a nem alapvető AA-kat fel lehetne használni kevésbé fontos szerkezetekhez, például tollakhoz [22].

Ezenkívül az EAA-k nem szükségesek ugyanabban az összegben. Például a leucin és a triptofán napi követelményei nem azonosak. Ezért kiszámítható volt, hogy csak öt EAA felel meg a teljes nitrogén EAA 70% -ának: leucin, izoleucin, valin, hisztidin és lizin [23]. Különböző fehérje- vagy AA-hatásokkal foglalkozó vizsgálatokban az 1. ábrán bemutatotthoz hasonló AA-készítményt alkalmaztak az aminosavak lehetséges diabetogén hatásait értékelő protokollok végrehajtására [24]. Ez a készítmény az ovalbumin AA tartalmát utánozta. Ha kiszámítjuk az adott készítmény által biztosított bármely AA molekulatömegében lévő molekulák számát (azaz a sztöchiometriai arányt) csak három nem esszenciális AA-ra, például argininra, alaninra és glutaminra, valamint ezen öt EAA molekulájának számát amelyek az emberi szükségletek 70% -át fedezik, drámai érzésünk van, hogy hatalmas mennyiségű molekulát biztosítunk, amelyek nem alkalmasak a fehérjeszintézisek elősegítésére [8]. Mindegyikük azonban közvetlenül vagy közvetve (például energiára fordítva) először az argininhez, majd a karbamid szintézishez járul hozzá [25]. Az arginin az inzulinrezisztencia kialakulásában is szerepet játszik nitrogén bevezetésével [26, 27].

A különféle klinikai vizsgálatokban alkalmazott aminosavak tipikus összetétele, az ovalbumin aminosavtartalomra inspirált készítmény. Arányok 100 mg, L-formák alapján. Ez a készítmény esszenciális (EAA) és nem esszenciális aminosavakat (NEAA) egyaránt tartalmaz. A nem esszenciális aminosavak elterjedtek az esszenciálisaknál. De ha a tömeg molekulák számában alakulna át, akkor csak két nem esszenciális aminosav, az alanin és az arginin (alanin, 230 mmol; arginin, 66 mmol; összeg, 296 mmol) tartalma óriási meghaladja a öt esszenciális aminosav, amelyek az emberi nitrogénigény 70% -ának fedezéséhez szükségesek (leucin, 56 mmol; izoleucin, 39 mmol; valin, 50 mmol; hisztidin, 33.5 mmol; lizin, 38 mmol; összeg, 219.5 mmol). Az alanin és az arginin jelentősen befolyásolja a glükóz oxidatív metabolizmusát

Krónikus vesebetegségben szenvedő betegeknél az EAA-kiegészítés hatékonyabbnak bizonyult, mint az ovalbuminhoz hasonló készítmények a zsigeri fehérjék szintézisének elősegítésében a karbamidtermelés megváltoztatása nélkül [28]. Hasonló eredményeket figyeltek meg krónikus szívelégtelenségben szenvedő cukorbetegeknél [29, 30], valamint idegsebészeti beavatkozások után intenzív osztályú betegeknél [31]. Ezért mindig feltennénk magunknak a kérdést, hogy a karbamid-kiválasztás növekedése a javított nitrogénegyensúly jele-e, vagy ha ez a növekedés egyszerűen tükrözi az EAA elégtelen rendelkezésre állását a túlzott, nem alapvető AA-ellátás részeként, azaz az ellátás elmulasztását követelmények és igények.

Az aminosavak toxicitása

A kéntartalmú AA-k nélkülözhetetlenek az élethez. Ezek közül egyedül a metionint tekintik elengedhetetlennek. A Hcys-szintézis feleslegének megakadályozása érdekében a szállított metionin bármely molekulájához két-három cisztein molekula lenne a legjobb módszer a testi követelmények és a biztonsági szempontok összehangolására [44]. Az arginin az egyik nem esszenciális AA, amely „feltételesen esszenciálissá” válhat, vagyis nem szintetizálódik megfelelő mennyiségben erősen igényes kóros körülmények között. Ez a NO-termelés nélkülözhetetlen szubsztrátja, de a VINTAGE-tanulmány kimutatta, hogy az exogén krónikus ellátás potenciálisan káros lehet a szívizominfarktus után szenvedő betegeknél [45]. Az akut beadás azonban megnövekedett NO-termelést vált ki, még akkor is, ha az endotheliális intracelluláris arginin-koncentrációkat nagymértékben elegendőnek tartják a NO-szintázok teljes telítéséhez, ezt a jelenséget „arginin-paradoxonnak” nevezik [46].

Záró megjegyzések

Az EAA nélkülözhetetlen az élet fenntartásához normális és kóros körülmények között. Az EAA növekvő mennyisége által kiváltott genetikai expressziós módosítások jótékony hatásokra utalnak, ha az arány nem esszenciális AA-kkal krónikusan módosul.

Ezért az étrend kiegészítése az EAA-val hatékony módszer a nitrogénellátás hatékonyságának növelésére és az aminosavak legnagyobb tározójának, a vázizmoknak az integritásának fenntartására, miközben optimalizálják a karbamidszintézist. Javaslat lehet a szakorvos számára, hogy vegye figyelembe annak lehetőségét, hogy 1–1,5 g/10 kg –1 nap –1 kiegészítést alkalmazzon EAA-val minden olyan betegnél, akinek a plazmaalbuminja alacsonyabb, mint 3,5 g/l – 1, mivel ezek a klinikailag publikált vizsgálatokban sikeresen felhasznált összegek. Azokat a betegeket, akik 2-3 héten belül nem reagálnak ilyen kiegészítésre, vagy romló albumin értékekkel rendelkeznek, vagy azokat, akiknél az albumin értéke 3,2 g/L −1 alatt van, be kell irányítani a klinikai táplálkozási szakember intenzív ellátására. Általános klinikai és prognosztikai célokra a zsigeri fehérjék szintézisének monitorozásán kívül nincs jobb módszerünk az EAA elegendő mennyiségének megértésére.

Köszönetnyilvánítás

A kézirat szerzője igazolja, hogy betartja a Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle [53] etikai kiadói alapelveit. A szerző köszönetet mond Dr. Stephan von Haehlingnek és Kathrin Weiss asszonynak a gyümölcsöző beszélgetésekért és a hasznos javaslatokért.

Összeférhetetlenség A szerző tanácsadóként szolgál a professzionális dietetika s.r.l (Milano, Olaszország) díjaival.

Nyílt hozzáférésű Ezt a cikket a Creative Commons Nevezd meg, nem kereskedelmi célú licenc feltételei szerint terjesztjük, amely bármilyen nem kereskedelmi célú felhasználást, terjesztést és sokszorosítást lehetővé tesz bármilyen adathordozón, feltéve, hogy az eredeti szerző (k) és a forrás jóváírásra kerülnek.