Хранене при вродени заболявания в метаболизма на аминокиселините
ХРАНЕНЕ И МЕТАБОЛНИ БОЛЕСТИ ПРИ ДЕЦА
Хранене при вродени заболявания в метаболизма на аминокиселините
CORNELIA MADDALON1, ALEXANDER LAEMMLE2
Има вродени метаболитни заболявания, при които специфични аминокиселини или продуктите от тяхното разпадане не могат да бъдат допълнително метаболизирани поради ензимен дефект или при които детоксикацията на амоняка не работи. Тази хетерогенна група заболявания често води до животозастрашаващо метаболитно дерайлиране и отравяне с неметаболизиращите се аминокиселини или техните метаболити или с амоняк при новороденото. Основен компонент на терапията за тези заболявания е диетата с намалено съдържание на протеини с цел избягване на абсорбцията на неразградими аминокиселини или натрупване на амоняк.
Обща информация за метаболизма
на протеини и аминокиселини
„Метаболизъм“ описва сложни химични процеси, които протичат в клетките на тялото, например за производство на енергия от доставената храна или за поддържане на голям брой други телесни функции. Полимерните съставки на храната (въглехидрати, протеини [синоним: протеини], мазнини) не могат да се използват директно от организма. Първо трябва да бъдат разделени на мономери чрез храносмилане. След това те се разделят до голяма степен на по-малки фрагменти чрез катаболни метаболитни пътища. Получените метаболити или се използват за генериране на енергия след по-нататъшни катаболни трансформации, или се изграждат отново в по-сложни молекули чрез анаболни метаболитни пътища (1, 2).
1 Квалифициран диетолог (FH, Bsc), Университетска детска болница Цюрих. 2 Клиничен и научен сътрудник, Катедра по метаболитни заболявания, Университетска детска болница Цюрих.
Протеините са високомолекулни, много сложни вещества в тяхната структура, които са изградени от отделни аминокиселини. Те се срещат в храните за животни и зеленчуци и не са подходящ източник на енергия за човешкия организъм в сравнение с мазнините и въглехидратите.По-скоро основната задача на протеините е да изграждат и обновяват собствените протеини на тялото, например производството на структурни протеини от извънклетъчната матрица Мембранни протеини, транспортни протеини, хормони или ензими (1, 2). На Фигура 1 е показана химическата структура на аминокиселина, която всъщност трябва да се нарече аминокарбоксилна киселина. Консумирайки протеини с храната, тялото може да задоволи нуждите си от аминокиселини и да ги използва за синтеза на собствените протеини на тялото. От 20-те така наречени протеиногенни аминокиселини, които изграждат собствените протеини на тялото и хранителните протеини, 9 са от съществено значение, което означава, че те не се намират в човешкото тяло-
Фигура 1: Химична структура на аминокиселина: Характерно за всички аминокиселини е наличието на амино група (NH2) и карбоксилна група (COOH), както и водородна група (H) върху -C атома на молекулата. Остатъкът (R) на молекулата, който също е прикрепен към атома -C на молекулата, варира от аминокиселина до аминокиселина, определя нейните биохимични свойства и му дава името (3).
може да се синтезира, но трябва да се добави с храна. Основните аминокиселини включват лизин, метионин, треонин, изолевцин, валин, левцин, фенилаланин, триптофан и хистидин. Останалите аминокиселини са или условно необходими като тирозин и цистеин, което означава, че човешкото тяло-
ХРАНЕНЕ И МЕТАБОЛНИ БОЛЕСТИ ПРИ ДЕЦА
вече при новородени
показва доста помия-
Фигура 2: Дефекти при разграждането на аминокиселините и при детоксикацията на амоняк: Фигурата показва различни групи ензимни дефекти в метаболизма на аминокиселините и техните метаболити, както и при детоксикацията на амоняка. Аминоацидопатиите засягат най-вече ензими, разположени в цитозола, както е илюстрирано в примера с фенилкетонурия (PKU), даден тук. В органоацидопатиите активираните CoA карбоксилни киселини, които идват от разграждането на специфични аминокиселини, не могат да се разграждат допълнително поради различни дефекти на митохондриалните ензими. В случай на дефекти на цикъла на урея, има различни дефекти, които освен всичко друго затрудняват детоксикацията на амоняка в карбамид.
Така наречените аминоацидопатии са предимно засегнати или дефектни цитозолни ензими. Тази група включва например фенилкетонурия (PKU), при която дефект във фенилаланин хидроксилазата (PAH) предотвратява разграждането на
само частично или в някои Si-Phenylalanine (Phe) до тирозин предотвратен,
екзогенен прием - което води до токсични метаболити като фенил-
зависи или не е от съществено значение като аспируват и фенил лактат в организма
партат, аспарагин, глутамат, глутамин, могат да се натрупват. На PKU ще
Глицин, аланин, серин, пролин и аргинин са описани по-долу. A
(3). друг потенциален проблем с Ami-
Всяка аминокиселина, независимо дали е незаменима или не, е ноацидопатична, освен натрупването-
от съществено значение, се произвежда в човешката организация от токсични метаболити, човекът-
трябва по специфично ензимно правило за ензимните продукти. Това играе в
действия, метаболизирани, ab-, on- или PKU подчинена роля, защото
възстановен. Нарушения в аминокиселините дори с пълен ензим-
метаболизма обикновено са генетично дефектни, обикновено достатъчно тирозин
условна биохимична дисфункция храната се консумира
на базата на специфични ензими. Чрез кан.
ензимният дефект обикновено води до органоацидопатии: органоазидо-
натрупването на специфични аминопатии лежи различно, вътре-
киселина и/или нейните метаболити, което води до дефекти на митохондриалните ензими
токсични ефекти при различни или- въз основа на които има натрупване-
ganen може да доведе. Освен това липсва организацията на активираните CoA карбоксилни киселини
организъм продуктът на ензимната реакция се среща в организма. Те могат да бъдат в
за това, в зависимост от ензима, към различните телесни течности
специфични недостатъци водят до доказване и водеща част-
разумно към остри метаболитни дисбаланси-
Дефекти при разграждането на аминокиселините и при детоксикацията на амоняк
а понякога и до хронични токсични ефекти. В органоацидопатиите често се случва в резултат на ограниченото превръщане на ензимен субстрат
Съществуват различни групи гени - също поради липса на енергия. Или
свързани с масата заболявания, които при пропионовата ацидемия, както и при
Нарушение в разграждането на аминокиселини или метилмалонова киселина, например
детоксикацията на амоняк с него - по-малко сукцинил-КоА произвежда какво
Всички тези заболявания от своя страна са важен субстрат за
по-специфичен, предимно автозомно-рецесивен, централният Zi в енергийния метаболизъм-
наследствен ензимен дефект. Липсва за бавния цикъл.
Някои от тези заболявания могат да бъдат както дефекти на цикъла на урея
ХРАНЕНЕ И МЕТАБОЛНИ БОЛЕСТИ ПРИ ДЕЦА
Увеличено кърма/адаптирано мляко за бебета. Ако нивото на Phe в кръвта е твърде ниско, важи и обратното. Например, бебе с толеранс от 200 mg Phe на ден често може да поеме повече от половината от пиеното на ден количество от кърмата. Нуждата от Phe е значителна поради силния растеж през първите месеци от живота
В зависимост от колебанията, поради което са необходими внимателно проследяване на нивото на Phe в кръвта, както и корекции на доставката на Phe. Планът за хранене, приложим за първата година от живота и разработен от Швейцарското дружество по хранене и Швейцарското дружество по педиатрия по отношение на въвеждането на
Таблица 1: Болести на метаболизма на аминокиселините и детоксикация на амоняк
Болест Аминоацидопатии: Фенилкетонурия Тирозинемия Тип I Кленов сироп Болест
Дефект на ензима
Фенилаланин хидроксилаза фумарилацетоацетаза BCKDHb комплекс
Засегнати аминокиселини a
Phe Phe, Tyr Leu, Ile, Val
Органоацидопатии: пропионова ацидемия, метилмалонова ацидемия, глутарна ацидурия, тип I, изовалерианова ацидурия
Пропионил-CoA карбоксилаза метил малонил-CoA карбоксилаза глутарил-CoA дехидрогеназа изовалерил-CoA дехидрогеназа
Ile, Thr, Met, Val Ile, Thr, Met, Val Lys, Trp Leu
Дефекти на урейния цикъл: Дефицит на орнитин транскарбамилаза или дефицит на орнитин транскарбамилаза
Ограничение на естествения протеин
Всички изброени тук заболявания имат общо, че приемът на естествения протеин трябва да бъде ограничен (повече или по-малко строго) и аминокиселините, които не са нарушени при тяхното разграждане, се допълват под формата на специфични, синтезирани аминокиселинни смеси. Този табличен преглед е просто селекция от заболявания, при които се извършва ограничаване на протеините и не е пълен списък. Например, от шестте дефекта на урейния цикъл, дефицитът на орнитин транскарбамилаза е посочен тук само като пример. В случай на дефекти на урейния цикъл, приемът на естествен протеин обикновено се намалява и неспецифичните аминокиселини се ограничават. Пациентите се допълват с висококачествени смеси от незаменими аминокиселини. a Изброени са аминокиселините, чието разграждане се нарушава от ензимния дефект (пряко или косвено) и които трябва да бъдат ограничени по отношение на диетата. Phe, фенилаланин; Tyr, тирозин; Leu, левцин; Ile, изолевцин; Вал, валин; Thr, треонин; Met, метионин; Lys, лизин; Trp, триптофан. b BCKDH, английски: Кетокиселинна дехидрогеназа с разклонена верига (на немски: кетокиселинна дехидрогеназа с разклонена верига).
Таблица 2: Състав на аминокиселинна смес без Phe
Данни за 100 mla фенилаланин в mgb енергия в kcalc протеин в gd въглехидрати в gd мазнини в gd
Мляко за кърмачета 53-75 66-67 1,2-1,5 7,4-8,4 3.2-3.6
Безфенова аминокиселинна смес 0 66-77 1,3-2,0 7,0-8,1 2,9-4,0
По отношение на енергийното съдържание и състава на въглехидратите и мазнините (както и на витамините и минералите, които не са изброени тук), аминокиселинната смес без Phe до голяма степен съответства на тази на майчиното мляко и нормалното мляко за бебета. Сместа без аминокиселини без Phe не съдържа Phe, а малко повече общ протеин от майчиното мляко и адаптираното мляко. aml, милилитри; bmg, милиграми; ckcal, килокалории; dg, грам
ХРАНЕНЕ И МЕТАБОЛНИ БОЛЕСТИ ПРИ ДЕЦА
Храната за кърмачета се прилага - с някои необходими корекции в избора на храна - също и за деца с ПКУ (http://sge-ssn.ch). Както при здравите деца, първата каша може да бъде зеленчукова или плодова храна. Едва ли има нужда да се ограничава количеството, тъй като бебетата имат отлична саморегулация и спират да ядат веднага щом се напълнят. Тъй като консумацията на допълващи храни се увеличава, бебетата автоматично пият по-малко кърма/адаптирано мляко и на практика рядко е необходимо да се определят точните количества. От 10-месечна възраст диетата на бебето все повече се състои от твърди храни.От този момент нататък бебетата също започват да научават, че има определени храни, които не са подходящи за тях и че има специални храни за тях.
Препоръчва се диета без животински протеини (месо, риба, яйца, млечни продукти), бобови растения, зърнени храни и продукти, направени от зърнени храни. Следователно, най-късно към края на първата година от живота, диетата трябва да бъде допълнена със специални продукти с ниско съдържание на протеини като хляб и тестени изделия. Сега различни доставчици продават значителен обхват, дори ако сроковете за доставка са дълги и разходите са високи. Определени количества ориз, картофи и царевица могат да се използват ежедневно в диетата благодарение на по-ниското им съдържание на протеини. С малки изключения, зеленчуците и плодовете могат да се консумират в количества, подходящи за възрастта. Абсорбцията на протеини от зеленчуци и плодове в тънките черва е много по-малка от абсорбцията на протеини от зърнени храни и животински протеинови източници като месо и
Таблица 3: Зависим от възрастта целеви диапазон на нивото на Phe в кръвта и честота на контролите
Възраст 0–2 години 2–10 години По-възрастни от 10 години жени, които искат да имат деца или са бременни
Целеви диапазон: Phe кръвно ниво 100–300 µmol/l 100–400 µmol/l 100–600 µmol/l 100–300 µmol/l
Честота на контролите На всеки 1-2 седмици На всеки 1-2 седмици Мин. 1 х на месец седмично
За да контролират диетата си, пациентите с ПКК редовно извършват самоконтрол на нивата на Phe в кръвта. За тази цел няколко капки кръв се накапват върху сухите кръвни карти, снабдени с устройство за пронизване. Картите се изсушават и изпращат по пощата до специалната лаборатория в центъра за метаболизъм, където се определя стойността на Phe. Необходим е по-строг контрол, особено в случай на малки деца (на възраст 0–2 години) и жени по време/преди бременността.
Таблица 4: Пример за ежедневно изчисляване на количеството Phe, доставено с храна
Зеленчуци, маруля и гъби (две порции) Плодове (три порции) Ориз, картофи, царевица Нископротеинови тестени изделия, хляб, сладкиши Общо количество Phe
Количество Безплатно Безплатно 150 g според апетита
Phe в mg 50 50 150 приблизително 50 300
Фиксирана сума от 50 mg Phe на ден се таксува за зеленчуци, маруля и гъби, същото важи и за плодовете. По принцип могат да се консумират безплатни количества. Препоръчваме две порции на ден за зеленчуци, маруля и гъби и три порции за плодове. Една порция е количеството, което се побира в едната ръка. Има определени ограничения за тези правила, по-специално някои зеленчуци с малко по-високо съдържание на Phe (например спанак, броколи) може да не се ядат по желание. Не е необходимо да се яде максимално поносимото количество Phe всеки ден.
ХРАНЕНЕ И МЕТАБОЛНИ БОЛЕСТИ ПРИ ДЕЦА
Референтен списък: 1. Shaw V. Clinical Pediatric Dietetics, 4th edition. John Wiley & Sons, Великобритания, 2014. 2. Elmadfa I, Leitzmann C. Хранене на човека. 4-то издание. Eugen Ulmer, Щутгарт 2004. 3. Löffler G, PE Petrides, Heinrich PC. Биохимия и патобиохимия. 8-мо издание, Springer, Heidelberg 2006. 4-то Zschocke J, Hoffmann GF. Vademecum Metabolicum. 4-то издание. Метаболизъм на Milupa, Friedrichsdorf, 2012. 5. MacDonald A, Rylance G, Davies P et al. Безплатно използване на плодове и зеленчуци при фенилкетонурия. J Inherit Metab Dis 2003; 26 (4): 327-338. 6. Weetch E, Mac-Donald A. Определянето на съдържанието на фенилаланин в храни, подходящи за фенилкетонурия. J Hum Nutr Diet 2006; 19 (3): 229-236. 7. Препоръки за лечение на фенилкетонурия и хиперфенилаланинемия. Швейцарска метаболитна група. Педиатрия. 2006, 17 (2): 14.
11 2/15