Bilans azotowy organizmu

L98SwpJcT78raUeJs823lpHz1KQsUX.jpg
Dodano: 08:31 12 czerwca 2008
Aktualizowano: 13:01 4 lipca 2012
Źródło:

Równowaga i bilans azotowy organizmu – białko Bence – Jonesa oraz białko Tamma – Horsfalla jako znaczniki diagnostyczne; aminokwasy egzogenne i endogenne. Zagadnienie bilansu azotowego organizmu jest przedmiotem tego artykułu.

Białka

Białka, które dostarczamy do organizmu, nie są przyjmowane w celach energetycznych (preferowanym substratem energetycznym, przy dobrym natlenieniu organizmu, są tłuszczowce; w następnej kolejności preferowane są węglowodany – przemiany beztlenowe tzw. glikoliza beztlenowa w większości komórek organizmu przy niedoborze tlenu, należy jednak pamiętać, że glukoza dla niektórych komórek takich jak erytrocyty czy komórki mózgowe, jest jedynym substratem energetycznym wykorzystywanym podczas przemian metabolicznych (cykl pentozowy, glikoliza); na samym końcu są metabolizowane białka i aminokwasy zarówno te dostarczone z pokarmem jak i własne (endogenne) pochodzące z naszego organizmu – przykład obozy koncentracyjne – skrajne wychudzenie i znamienna utrata masy mięśniowej etc.) lecz w celach strukturalnych. Dla prawidłowego funkcjonowania organizmu istniejącego w stanie homeostazy ilość dostarczonego azotu i azotu utraconego powinna być taka sama – wówczas mówimy o zrównoważonym bilansie azotowym. Jeżeli natomiast dzieje się tak, że więcej azotu przyjmujemy niż tracimy, mówimy wtedy o bilansie azotowym dodatnim. Taki bilans azotowy dodatni cechuje przede wszystkim organizmy intensywnie rosnące, czyli małe dzieci, młodzież, kobiety w ciąży a także stany regeneracyjne w ciężkich chorobach przewlekłych i wyniszczających. Ma to charakter przejściowy. Jeśli więcej azotu tracimy niż przyjmujemy, mamy do czynienia z bilansem azotowym ujemnym. Tego typu sytuacja występuje głównie w okresie inwolucji organizmu, czyli w organizmach starzejących się oraz w fazach katabolicznych różnych chorób przewlekłych – w chorobach gorączkowych, nowotworowych etc. Takim stanem który charakteryzuje się hiperkatabolizmem i ujemnym bilansem azotowym jest na przykład nadczynność tarczycy, hiperkortycyzm czyli nadmiar hormonów sterydowych, choroba czy zespół Cushinga itp.

Minimum azotowe szacuje się na poziomie 24 gram białka na dobę. Minimum azotowe to pojęcie, które charakteryzuje jakie powinno być niezbędne minimalne spożycie białka w ciągu jednego dnia, aby zabezpieczyć homeostazę organizmu; szacuje się, że jest to 0,6 – 0,7 gram białka na kg masy ciała danego osobnika (według WHO wartość ta powinna oscylować w granicach 44 gram białka na dobę). Należy podkreślić, że dieta Polaków jest znacznie przebiałczona, zatem ilość białka dostarczona do organizmu znacznie przewyższa minimum zapotrzebowania, co oczywiście nie pozostaje bez oddźwięku na stanie zdrowia przeciętnego mieszkańca naszego kraju!

Stopień strawności białka ocenia na ile dane białko dostarczone do przewodu pokarmowego z pożywieniem może być wykorzystane oraz w jakim stopniu przez organizm do syntezy białek endogennych wewnątrz poszczególnych komórek. Żeby białko dostarczone mogło być wykorzystane przez ustrój do biosyntezy niezbędnych elementów białkowych musi być białkiem pełnowartościowym, musi ulegać w przewodzie pokarmowym odpowiedniej hydrolizie enzymatycznej oraz musi być wchłonięte z przewodu pokarmowego w postaci aminokwasów. Im bardziej skuteczne są wyżej wymienione procesy, tym wyższy stopień strawności białka dostarczonego z zewnątrz. Przyjmuje się, że dla dorosłego człowieka białko jaja kurzego cechuje się wartością strawności wynoszącą 100. Dla porównania w mleku krowim – kazeina cechuje się strawnością rzędu 60-70. Zawartość białka w organizmie człowieka cechuje się na poziomie 16 – 18%. Szacuje się, że dzienna synteza i degradacja białek w organizmie człowieka muszą być zrównoważone i wynoszą około 300 – 800 gram na dobę. Procesy te są zależne od tego, gdzie dane białko występuje i jaką pełni funkcję w ustroju, ponieważ białka posiadają różny okres połowicznego rozpadu (półtrwania) a tym samym różny obieg (a co za tym idzie różny czas obiegu – turn over). Najkrótszy okres półtrwania mają białka osocza (albuminy, globuliny i inne), a najdłuższym okresem połowicznego rozpadu charakteryzują się białka tkanki łącznej takie jak kolagen czy elastyna.

W przeciwieństwie do lipidów i węglowodanów nie potrafimy w specyficzny sposób białka magazynować! Nie jest ono dobrym materiałem energetycznym. Jeżeli zwiększymy podaż białka, czyli wytworzymy dodatni bilans azotowy, dochodzi mniej więcej do zrównoważonego przyrostu poszczególnych białek w organizmie, a mianowicie białek: strukturalnych, enzymatycznych, transportujących i wiążących hormony np. TBG (białko wiążące hormony tarczycy). Niemniej jednak przyrost tych białek w różnych narządach klaruje się inaczej. Najintensywniej na zwiększoną podaż białka odpowiadają wątroba błona śluzowa przewodu pokarmowego oraz osocze. Na tym właśnie obszarze dochodzi do wzrostu zawartości białek, jednak NIE SĄ one tam magazynowane! Taką pulę białka, która przyrasta w wyniku wytworzonego dodatniego bilansu azotowego, nazywamy pulą labilną albo pula migrującą (ruchomą) białek. Oznacza to, że w przypadku wytworzenia ujemnego bilansu azotowego w tych właśnie narządach dochodzi do zmniejszenia ilości białek, czyli de facto jest to pula odpowiadająca za dodatni i ujemny bilans azotowy. Narządami najmniej podatnymi na zmiany bilansu azotowego są ośrodkowy okład nerwowy (OUN) oraz mięsień sercowy. Oznacza to, iż tam nie ma ani zwiększonej syntezy białek w odpowiedzi na dodatni bilans azotowy ani zwiększonej degradacji protein w odpowiedzi na ujemny bilans azotowy.

Białka ulegając hydrolizie w przewodzie pokarmowym, mogą być wchłaniane do ustroju jako aminokwasy, które następnie są wykorzystywane do biosyntezy białek de novo, w poszczególnych tkankach organizmu. Aminokwasy dzielimy na:

Aminokwasy egzogenne - są to takie aminokwasy które MUSZĄ być dostarczone do organizmu z zewnątrz na przykład drogą pokarmową, gdyż organizm sam nie jest w stanie ich wytworzyć de novo (od podstaw), należą do nich: walina, tryptofan, treonina, fenyloalanina, metionina, lizyna, leucyna, izoleucyna.

Aminokwasy endogenne – są to takie aminokwasy, które nie muszą być dostarczane w pożywieniu, gdyż jesteśmy w stanie sami je wytworzyć (oczywiście o ile w naszym organizmie nie zaszła jakiegoś typu mutacja, której skutkiem byłby defekt enzymu, bez którego synteza danego aminokwasu endogennego byłaby niemożliwa), mają krótkie szlaki biosyntetyczne. Dziewięć z nich tworzy się z amfibolicznych związków pośrednich, trzy pozostałe tworzą się z aminokwasów, które muszą być dostarczone do organizmu (dlatego właśnie bardzo często występuje poszerzony podział aminokwasów, zawierający dodatkowo grupę aminokwasów (3) zaliczanych do częściowo egzogennych – czyli takich, które organizm sam wytwarza, ale do ich biosyntezy niezbędne są szkielety węglowe aminokwasów egzogennych): alanina, asparagina, asparaginian, cysteina, glutaminian, glutamina, glicyna, hydroksyprolina, hydroksylizyna, prolina, seryna, tyrozyna.

Białko Bence – Jonesa – znaczenie diagnostyczne

Jest to paraproteina a dokładnie są to łańcuchy lekkie immunoglobulin obecne w moczu. Aby je wykryć stosuje się termo precypitację – wytrącają się po podgrzaniu moczu do temperatury 50 – 60 stopni Celsjusza, jednak rozpuszcza się ponownie po osiągnięciu temperatury 90 – 100 stopni Celsjusza. Należy wspomnieć, że białko to nie jest wykrywalne w zwykłych testach wskaźnikowych – wykrywalne w testach termo precypitacyjnych (opisane powyżej) jednak lepszym testem diagnostycznym jest elektroforeza moczu zagęszczonego oraz badanie immunochemiczne. Łańcuchy lekkie immunoglobulin mają masę około 25 000 Da (Daltonów), zatem łatwo się przesączają przez kłębuszki nerkowe dlatego też możemy je wykryć w moczu osoby u której wystąpiła szczególna patologia. Białko Bence – Jonesa jest wykrywalne w SZPICZAKU MNOGIM (głównie IgG) oraz w MAKROGLOBULINEMII WALDENSTROMA (głównie IgM)

Białko Tamma – Horsfalla (THMP)

Jest to uromodulina opisana w latach 50-tych jako inhibitor spowodowanej obecnością wirusa hemaglutynacji, przez Igora Tamma i Frabka Lappina Horsfalla. Białko to zaliczane jest do glikoprotein (mukoproteina) – 30% masy stanowią reszty cukrowe. Masa cząsteczki waha się w granicach 85-90 kDa (kilodaltonów)> Białko Tamma – Horsfalla zawiera 616 aminokwasów, 48 reszt cysteiny, posiada strukturę 3 domen EGF – zawierających sekwencje wiążące jony wapnia, oraz jednej specyficznej – domena zbliżona do białek osłonki przejrzystej. Produkowane przez grubszą część ramienia wstępującego pętli Henlego. Białko zakotwiczone w błonie dzięki obecności glikolipidu – glikozylofosfatydyloinozytolu. W warunkach fizjologicznych w moczu dziennie występuje około 50 – 200mg tego białka (zależy to od diety, aktywności fizycznej oraz rozcieńczenia moczu). Należy wspomnieć, że białko to silnie łączy się z błona komórkową E. coli – z fimbriami typy I – zapobiega łączeniu się tych bakterii z uroplakinowymi receptorami nabłonka kanalików nerkowych (receptory uroplakinowe odgrywają główną rolę w infekcji dróg moczowych). Glikoproteina przy niskim pH agreguje tworząc żel, posiada funkcję immunomodulacyjną (In vitro hamuje proliferację limfocytów T pobudzonych antygenem oraz hamuje cytotoksyczność monocytów), ochrania nabłonek nerkowy przed infekcjami, bierze udział w transporcie jonów oraz w procesie zagęszczenia moczu, wchodzi w skład macierzy wszystkich wałeczków – główny składnik wałeczków szklistych (w szpiczaku mnogim, w połączeniu z łańcuchami lekkimi immunoglobulin tworzy wałeczki zatykające kanaliki nerkowe – jeden z patomechanizmów niewydolności nerek w szpiczaku mnogim), zapobiega wytrącaniu się złogów szczawianu wapnia głównie w kanalikach zbiorczych(=cewkach zbiorczych-z drugiej strony stwierdzono, że białko to bierze udział w tworzeniu się złogów, zatem jest to kwestia sporna i problematyczna). Białko T-H zawiera dużo mannozy, do której duże powinowactwo wykazują bakterie, oznaczane jest immunoelektroforetycznie (uprzednio poddawane jest działaniu SDS – siarczan (VI) dodecylu sodu – prążek na wysokości odpowiadającej masie 85-90kDa).

Podziel się ze znajomymi