Glutamiini voi olla joskus essentielli aminohappo -Väitöskirja lihasproteiinisynteesistä eri tiloissa (2005)

Suomennosta 2005-09-27

Glutamiinihappo, non-essentielli, mutta joskus miltei essentielli aminohappo!

LÄHDE: Thesis
http://diss.kib.ki.se/2005/91-7140-230-6/thesis.pdf

TJÄDER Inga. Muscle protein synthesis-effects of metabolic stress and feeding ( 2005 Karolinska Institutet)

Abstraktin suomennosta ja hieman taustaa

Kehon totaaliproteiinien menetykseen johtavia tiloja on kirurginen trauma ja sellaiset kriittiset sairaudet, joiden patofysiologisista olosuhteista johtuen proteiinien synteesin ja pilkkoutumisen kesken on alkanut vallita epätasapainoa. Luustolihaksista käsin tapahtuu eniten proteiinien menettämistä. Lihasten koon menetys onkin liittynyt korkeaan mortaliteettiin ja morbiditeetiin. Kudostason tietämystä lihasaineenvaihdunnasta tarvitaan, jotta voitaisiin käsittää trauman jälkeisiä ja kriittisissä sairauksissa tapahtuvia muutoksia.

Tässä väitöskirjatyössä keskityttiin tutkimaan metabolisen stressin ja ravinnonsaannin vaikutusta lihasproteiinisynteesiin. Tutkittiin terveitä henkilöitä, joille tehtiin jokin elektiivinen kiruginen operaatio sekä kriittisesti sairaita tehohoidon tarpeessa olevia potilaita. Lihasproteiinin synteesitahti mitattiin ( flood technique, L-(2H5)-Phenylalanine).

Katsottiin jatkuvan TPN-ravitsemuksen ( totaali parenteraali nutritio) vaikutus potilailta, joille oli tehty jokin elektiivinen keskisuuri abdominaalialueen operaatio. Lihasproteiinin synteesitahti mitattiin ennen operaatiota ja 24 tuntia operaation jälkeen täydellisen parenteraalisen nutrition aikana. Konventionelli TPN ei pystynyt kuitenkaan estämään lihasproteiinin synteesitahdin vähentymää verrattaessa kontrolliryhmään, joka sai vain kirkasta suolaliuosta. Sen sijaan glutamiini pystyi estämään tämän postoperatiivisen vaiheen akuutin proteiinin synteesin vähenemän, mitä TPN ei pystynyt tekemään.

Kuitenkin TEHO-potilailla glutamiini osoitti vain marginaalia vaikutusta lihasproteiinin synteesiin. Jotta saataisiin selville, johtuiko asia TEHO-potilailla vain i.v. glutamiinilisän määrästä, käytettiin koe-henkilöillä seuraavia eri annosmääriä: 0g, 20g, 40g, tai 60g glutamiinia painokiloa kohden päivässä viiden päivän jaksona. Päätuloksena oli se, että kaikkien glutamiinia saaneitten plasman glutamiiniarvot normalisoituivat, mutta lihaksen glutamiinipitoisuudet eivät nousseet, joten glutamiinikaan ei pystynyt heillä tehostamaan lihaksen proteiinisynteesiä.

Tutkittiin myös, mikä vaikutus on trauman suuruudella lihasproteiinisynteesin vähenemässä Osalle koe-henkilöitä oli tehty pikkukirurgiaa ja osalle isompi leikkaus. Proteiinisynteesin nopeudet katsottiin ennen ja jälkeen operaatioitten. Pikkukirurgia ei vaikuttanut ollenkaan proteiinisynteesin nopeuteen. Mutta isonkin kirurgian jälkeen oli proteiinisynteesitahti muuttumatonta.

TEHO-potilailla on keskimäärin normaali lihasproteiinin syntetisoitumistahti, mutta variaatio oli laajempi kuin terveillä. Jotta voitaisiin selvittää, oliko tähän syynä artefakta vai lihaskudoksen heterogeenisyys, otettiin lihasproteiinin syntetisoitumisnopeuden mittaus jaloista. Inter-individuaaliset erot olivat kuitenkin suuremmat ja intra-individuaalisesti vastaukset olivat normaalit eikä lihasmorfologiassa ollut lokaalisia eroja.”

Väitöskirjan taustasta muutama tiedonjyvä muistiin:

Luustolihakset ovat kehon suurin ”elin” ja käsittävät 40 % kehon valkuaisaineista.

Lihaksessa tapahtuu 50 % kaikesta kehoproteiinin synteesistä.

Kataboliassa pilkkoutuu aminohappoja esiin lihasrakenteista ja niitä kuljetetaan veressä sellaisiin elimiin, joissa aineenvaihdunnan taso on korkeampaa. Näitä aminohappoja tarvitaan mm. maksassa, suolen limakalvossa ja immuunipuolustuksen soluissa glukoneogeneesiin, ureageneesiin, oksidaatioon ja erilaisten proteiinien synteesiin. Vapaitten aminohappojen pitoisuus lihaksessa tunnetaan. Intrasellulaaristen aminohappojen tietyt kuviot vaikuttuvat syödystä proteiinista vain marginaalisesti , mutta sen sijaan trauma aiheuttaa tyypillisiä muutoksia, esim glutamiinin vähenemää. Tämä glutamiinipitoisuuden alenema korreloi proteiinin synteesin vähenemään trauman yhteydessä. Nälkätilan ja malnutrition yhteydessä on havaittu samaa. Trauman aiheuttamat muutokset korjaantuvat hitaasti ja glutamiinin pitoisuus lihaksessa on vasta usean viikon päästä normalisoitunut elektiivisen kirurgian jälkeen (Petersson 1992). Lyhyen paaston jälkeen glutamiini korjantuu nopeasti ( 2005 Hammarquist). TEHO-potilailla totaaliaminohapot vähenevät 60 % ja lihaksen glutamiinipitoisuus 70 %( Gamrin 1996).

Lihasproteiinin aineenvaihduntaa voi tutkia erilaisten lihasten aminohappotutkimusten lisäksi mm. ribosomianalyyseillä, proteiinidegradaatiotuotteitten avulla, 3-metyylihistidiinin avulla. (3-metyylihistidiiniä vapautuu lihaksesta nälkätilassa, kirurgisessa traumassa ja infektioissa ja se kuva aktiinin ja myosiinin hajoamista). Kirurgisen trauman yksi merkkiaine on myös IL-6, joka korreloi kudosvaurioon ja trauman vaikeuteen ja kestoon ( Cruickshank 1990).”

Ravitsemuksen vaikutuksesta:

Kun terveet vapaaehtoiset paastosivat 3 vuorokautta, heillä väheni lihasproteiinisynteesi 13 % verrattuna yhden yön paastoon.( Essen 1992). 3 vuorokauden paaston jälkeen havaittiin polyribosomien pitoisuudessa 25 % vähenemä ( Wernerman 1986). Ravitsemuksen vaikutus niillä, jotka olivat 3 vrk syömättä ja saivat sitten tunneittain ruokaa kymmenen tunnin ajan, tapahtui lihasproteiinisynteesissä 20 % nousua verrattuna niihin, joilla oli perustila (eli he oliat olleet vain yön yli syömättä ( McNurlan 1993).

Kun tutkittiin kahta terveitten ryhmää, josta toinen sai kymmenen tunnin ajan useita aterioita ja toinen oli 10 tuntia välillä syömättä, ei havaittu mitään eroja lihasproteiinisynteesissä näissä ryhmissä, joten katsotaan, että ravitsemuksen vaikutus lihasproteiinin synteesiin on jotakin hyvin hidasta ( slow effect).( McNurlan 1993).

Se ribosomien ja polyribosomien kato, mikä kolmen paastopäivän aikana tapahtui, ei ollut reversibeli.vielä kahden seuranneen ravintopäivän kuluessa ( Wernerman 1986).

Ristiriitaa tämän Tjäderin väitöskirjatyön kanssa tuotti eräs aiempi tutkimustieto vuodelta 1982.( Siinä tutkimuksessa tosin ei oltu mitattu proteiinisynteesiä ennen koetta: Toiset koehenkilöt saivat jatkuvana infuusiona nestemäisiä aterioitaan 15 tuntia ja toiset olivat 15 tuntia paastolla. Siinä sanottiin, että ne jotka saivat jatkuvaa ravinneinfuusiota olisivat kaksinkertaistaneet proteiininsynteesinsä.( Rennie 1982)).

Kirurgisilla potilailla kuuluu yleensä operaatiota edeltävä paasto asiaan, joskus ei postoperatiivinenkaan ravitsemus ole riittävää. Polyribosomipitoisuudet laskevat kirurgisilla potilailla noin 30 % luustolihaksissa kolmantena postoperatiivisena päivänä huolimatta parenteraalista nutritiosta.( Wernerman 1986). Varhain aloitettu postoperatiivisen kirurgisen potilaan glutamiini-infuusio on osoittautunut tehokkaaksi, kun ribosomiperspektiivista asiaa katsoo. ( Hammarqvist 1989).

Glutamiiniaminohappoa tekee keho itse , se on non-essentielli aminohappo, mutta katabolisessa tilassa sen endogeeni synteesi voi olla riittämätöntä.. Lihas tuottaa sitä splankniselle alueelle, josta se on immuunipuolustuksen ja suoliston limakalvon käytettävissä oksidatiivisena substraattina. Sitä käytetään myös nukleotidisynteesiin. Arvellaan, että jopa glutamiinikin voi olla jossain tilassa essentielli aminohappo ( Lacey, Wilmore 1990).

Plasmaglutamiinin mataluus on TEHO-potilaalla huonon prognoosin merkki. (Oudemans-van Straaten 2001). I.v. glutamiinia onkin nykyään saatavana ( Dipeptiven ym) ja se vaikuttaa edullisesti TEHO-potilaiden mortaliteetti- ja morbiditeettistatistiikkaan.

Päivitys  23.11. 2014