Място на нуклеотидите в клиничното хранене - Swiss Medical Journal
обобщение
Нуклеотидите и техните производни участват в повечето биохимични процеси и следователно играят важна роля в клетъчния метаболизъм. Въпреки че тези съединения могат да бъдат синтезирани или рециклирани от организма, при определени условия е необходимо екзогенно снабдяване, за да се покрият нуждите на организма. Обогатените с нуклеотиди ентерални и парентерални хранителни разтвори са разработени от предклинични резултати. Тези предлагани на пазара решения показаха своята ефективност, по-специално чрез подобряване на чревната функция и способността за по-бързо преодоляване на хирургичната травма. Въпреки тези благоприятни ефекти, употребата им може да представлява рискове за някои видове пациенти. По този начин може да е важно да се преразгледа потенциалът на тези хранителни вещества за намаляване на следхирургичните усложнения.
Въведение
Нуклеиновите киселини и техните основни съставки, нуклеотиди, са рядко взети под внимание при храненето на пациента. Това вероятно се дължи на факта, че нуклеотидите не са основни хранителни вещества, тъй като те могат да бъдат синтезирани de novo в клетките от въглехидрати и аминокиселини. Следователно няма конкретни препоръки относно дневния им прием. Нуклеотидите обаче играят съществена роля в клетъчния метаболизъм, тъй като те участват в повечето биохимични процеси. Последните проучвания показват, че приемът на нуклеотиди с храната може при определени патологии да окаже влияние върху имунната система и чревния трофизъм. Целта на този преглед е да предостави преглед на механизмите на действие и потенциала на тези хранителни вещества при хранителното управление на пациента.
Структура и номенклатура на нуклеотидите
Нуклеотидите са фосфатни естери на пентозата. Те се състоят от захари с пет въглеродни атома (пентоза), от които 1 'въглеродът е свързан с органична основа, а 5' въглеродът с фосфатна група. Тяхната органична основа е плоска хетероциклична ароматна молекула. Състои се от два кондензирани пръстена (пурин) или един пръстен (пиримидин). Наличието на азотни атоми в пръстените им придава основен характер, въпреки че при неутрално рН не се протонира база. Киселинният характер на нуклеотидите всъщност се дължи на наличието на фосфатната група, която се дисоциира при физиологични условия. При липса на последната молекулите, съставени само от основа и захар, се наричат нуклеозиди. Клетките и извънклетъчната среда съдържат малко количество. Основната разлика между РНК (рибоза) и ДНК (дезоксирибоза) е типът нуклеотидна пентоза. Другата разлика е заместването на пиримидна основа в РНК (урацил) с друга в ДНК (тимин) (фиг. 1). Таблица 1 показва номенклатурата на четирите вида рибонуклеозиди и дезоксирибонуклеозиди.
Синтез на нуклеотиди
Повечето животински клетки синтезират своите пурини и пиримидини de novo от прости въглеродни и азотни съединения, а не от предварително получени пурини и пиримидини. Тези съединения се осигуряват от прекурсори, като CO2 или тетрахидрофолат за въглеродни съединения, и глутамин или аспартат за азотни съединения. Захарта се получава от предшественик, 5-фофорибозил-1-пирофосфат (PRPP), от синтетичния път на пентозните фосфати.
Синтезът de novo на пурините първо води до образуването на инозин-5'-монофосфат (IMP). Последните могат да бъдат трансформирани в AMP или GMP чрез две отделни реакции. След това AMP и GMP се фосфорилират два пъти до ATP и GMP. Тези реакции се саморегулират с обратна сила, тъй като синтезът на AMP и GMP изисква добавянето на амино група в присъствието, съответно, на GTP и ATP (фиг. 2).
Пиримидиновите нуклеотиди също се синтезират de novo от ключов предшественик, UMP. От една страна, последният може да се трансформира в UTP чрез две последователни фосфорилирания, след това в CTP чрез добавяне на амино група. От друга страна, UMP, след като е трансформиран в dUMP от рибонуклеотид редуктаза (RR), се метилира в dTMP от тимидилат синтетаза (TS) (фиг. 3).
Всъщност всички дезоксирибонуклеотиди за синтез на ДНК се получават чрез редукция на нуклеотиди чрез RR.
Въпреки че клетките предпочитат да използват синтеза на ново нуклеотиди, последният консумира много енергия под формата на АТФ и може да бъде твърде скъп при определени условия. Например, по време на метаболитен стрес или бърз растеж на тъканите, където търсенето надвишава вътрешния капацитет за de novo синтез, клетките директно използват пурини и пиримидини от екзогенен произход или от катаболизма на нуклеиновите киселини. Пътят за възстановяване на пурините използва по-специално аденин фосфорибозил трансфераза (APRT) за образуване на AMP от аденин и хипоксантин гуанин фосфорибозил трансфераза (HGPRT) за образуване на GMP от гуанин (фиг. 2). Същото важи и за пътя за възстановяване на пиримидин, където например тимидин киназата (ТК) фосфорилира тимидин с екзогенен произход в dTMP (фиг. 3).
Метаболизъм на хранителни нуклеотиди
Ефекти на нуклеотидите върху имунната система
Влиянието на нуклеотидите върху имунната система е важно. Той действа чрез насърчаване на пролиферацията, диференциацията и узряването на имунни клетки като макрофаги, Т-лимфоцити и неутрофили. Механизмите на действие на нуклеотидите обаче не са напълно изяснени, особено след като количеството нуклеотиди с имуномодулиращо действие е много ниско в сравнение с количествата АТФ и РНК, налични в организма. 1
Няколко проучвания in vitro и in vivo се опитват да разберат тези основни механизми. При in vitro проучвания е съобщено, че един клетъчен тип, стимулиран от нуклеотиди, може последователно да индуцира активирането на друг клетъчен тип или подтип. Нуклеотидите вероятно активират макрофагите чрез стимулиране на пролиферацията на Т хелперни клетки. 2