Výživa pri vrodených chorobách v metabolizme aminokyselín
VÝŽIVA A METABOLICKÉ CHOROBY U DETÍ
Výživa pri vrodených chorobách v metabolizme aminokyselín
CORNELIA MADDALON1, ALEXANDER LAEMMLE2
Existujú vrodené metabolické choroby, pri ktorých určité aminokyseliny alebo produkty ich rozkladu nemôžu byť ďalej metabolizované v dôsledku deficitu enzýmu alebo pri ktorých nefunguje detoxikácia amoniaku. S touto heterogénnou skupinou chorôb sa u novorodenca často vyskytujú život ohrozujúce metabolické poruchy a otrava nemetabolizovateľnými aminokyselinami alebo ich metabolitmi alebo amoniakom. Ústrednou súčasťou liečby týchto chorôb je diéta so zníženým obsahom bielkovín s cieľom zabrániť absorpcii nerozložiteľných aminokyselín alebo hromadeniu amoniaku.
Všeobecné informácie o metabolizme
bielkovín a aminokyselín
„Metabolizmus“ popisuje zložité chemické procesy, ktoré prebiehajú v bunkách tela, napríklad na výrobu energie z dodanej potravy alebo na udržanie veľkého množstva ďalších funkcií tela. Polymérne zložky potravy (uhľohydráty, bielkoviny [synonymum: bielkoviny], tuky) nemôžu byť priamo používané organizmom. Najskôr sa musia štiepením rozdeliť na monoméry. Tieto sa potom z veľkej časti rozkladajú na menšie fragmenty katabolickými metabolickými cestami. Výsledné metabolity sa buď používajú na výrobu energie po ďalších katabolických transformáciách, alebo sa pomocou anabolických metabolických dráh (1, 2) znova vytvárajú v zložitejších molekulách.
1 Kvalifikovaný odborník na výživu (FH, Bsc), Fakultná detská nemocnica v Zürichu. 2 Klinický a výskumný pracovník, Katedra metabolických chorôb, Fakultná detská nemocnica v Zürichu.
Bielkoviny sú vysokomolekulárne a vo svojej štruktúre veľmi zložité látky, ktoré sú tvorené jednotlivými aminokyselinami. Vyskytujú sa v živočíšnych a zeleninových potravinách a nie sú relevantným zdrojom energie pre ľudský organizmus v porovnaní s tukmi a sacharidmi. Hlavnou úlohou bielkovín je skôr vytvárať a obnovovať vlastné bielkoviny v tele, napríklad produkciu štrukturálnych proteínov extracelulárnej matrice, Membránové proteíny, transportné proteíny, hormóny alebo enzýmy (1, 2). Na obrázku 1 je znázornená chemická štruktúra aminokyseliny, ktorá by sa v skutočnosti mala správne nazývať aminokarboxylová kyselina. Prijímaním bielkovín s jedlom môže telo uspokojiť potrebu aminokyselín a využiť ich na syntézu vlastných bielkovín v tele. Z 20 takzvaných proteinogénnych aminokyselín, ktoré tvoria telu vlastné bielkoviny a bielkoviny z potravy, je 9 nevyhnutných, čo znamená, že sa v ľudskom tele nenachádzajú.-
Obrázok 1: Chemická štruktúra aminokyseliny: Charakteristická pre všetky aminokyseliny je prítomnosť aminoskupiny (NH2) a karboxylovej skupiny (COOH), ako aj vodíkovej skupiny (H) na atóme -C molekuly. Zvyšok (R) molekuly, ktorý je tiež pripojený k atómu -C molekuly, sa líši od aminokyseliny k aminokyseline, definuje ich biochemické vlastnosti a dáva mu názov (3).
môžu byť syntetizované, ale musia byť pridané k diéte. Medzi esenciálne aminokyseliny patrí lyzín, metionín, treonín, izoleucín, valín, leucín, fenylalanín, tryptofán a histidín. Zvyšné aminokyseliny sú buď podmienečne nevyhnutné, ako je tyrozín a cysteín, čo znamená, že sú v ľudskom tele-
VÝŽIVA A METABOLICKÉ CHOROBY U DETÍ
už u novorodencov
ukazuje dosť nedbalý-
Obrázok 2: Poruchy pri odbúravaní aminokyselín a pri detoxikácii amoniaku: Obrázok ukazuje rôzne skupiny enzymatických defektov v metabolizme aminokyselín a ich metabolitov, ako aj pri detoxikácii amoniaku. Aminoacidopatie väčšinou ovplyvňujú enzýmy nachádzajúce sa v cytosóle, ako je ilustrované v príklade fenylketonúrie (PKU), ktorý je tu uvedený. Pri organoacidopatiách sa aktivované CoA karboxylové kyseliny, ktoré pochádzajú z rozkladu špecifických aminokyselín, nemôžu ďalej rozkladať z dôvodu rôznych defektov mitochondriálnych enzýmov. V prípade porúch cyklu močoviny existujú rôzne poruchy, ktoré okrem iného sťažujú detoxikáciu amoniaku na močovinu.
takzvané aminoacidopatie sú väčšinou ovplyvnené alebo chybné cytosolické enzýmy. Do tejto skupiny patrí napríklad fenylketonúria (PKU), pri ktorej porucha fenylalanínhydroxylázy (PAH) bráni rozpadu
zabránené iba čiastočne alebo v určitom Si-fenylalaníne (Phe) tyrozínu,
exogénny príjem - čo vedie k toxickým metabolitom, ako je fenyl-
je v organizme závislý alebo nie je nevyhnutný, ako je aspyruvát a fenyllaktát
partikulárne, asparagín, glutamát, glutamín, sa môžu hromadiť. Na PKU bude
Glycín, alanín, serín, prolín a arginín sú podrobne uvedené nižšie. A
(3). ďalší potenciálny problém s Ami-
Každá aminokyselina, či už je nevyhnutná alebo nie, je okrem akumulácie aj noacidopatická-
nevyhnutné, je produkovaný v ľudskej organizácii toxickými metabolitmi, človekom-
mušt podľa špecifického enzymatického pravidla pre enzýmové produkty. Toto sa hrá o
akcie metabolizované, ab-, on- alebo PKU podradnú úlohu, pretože
prestavaný. Poruchy aminokyseliny dokonca aj pri úplnom enzýme-
metabolizmus sú zvyčajne geneticky chybné, zvyčajne dostatok tyrozínu
súvisiaca s biochemickou dysfunkciou sa potravina konzumuje
špecifické enzýmy. Prostredníctvom plechovky.
porucha enzýmu všeobecne vedie k organoacidopatiám: organoazido-
akumulácia špecifických aminopatií je rozdielna, intra-
kyselina a/alebo jej metabolity, čo vedie k poruchám mitochondriálnych enzýmov
toxické účinky v rôznych alebo na základe ktorých je akum-
ganen môže viesť. Okrem toho chýba organizácia aktivovaných CoA karboxylových kyselín
organizmus produkt enzýmovej reakcie sa vyskytuje v organizme. Tieto môžu byť v
na čom, v závislosti od príslušného enzýmu, do rôznych telesných tekutín
konkrétne nedostatky vedú k preukázaniu a vedúcej časti-
k akútnej metabolickej nerovnováhe-
Poruchy štiepenia aminokyselín a detoxikácie amoniaku
a niekedy chronickým toxickým účinkom. U organoacidopatií sa často vyskytuje v dôsledku obmedzenej enzymatickej premeny substrátu
Existujú rôzne skupiny génov - tiež pre nedostatok energie. Buď
choroby súvisiace s stolom, z ktorých jedna je pri propionovej acidémii aj pri
Napríklad porucha štiepenia aminokyselín alebo metylmalonovej acidúrie
detoxikácia amoniakom s tým, že bez obsahu sukcinyl-CoA bolo vyrobené čo
gen. Všetky tieto choroby sú potom dôležitým substrátom pre
špecifickejší, väčšinou autozomálne recesívny, centrálny Zi v energetickom metabolizme-
dedičná porucha enzýmu. Pre pomalý cyklus chýba.
Niektoré z týchto chorôb môžu byť obe chyby cyklu močoviny
VÝŽIVA A METABOLICKÉ CHOROBY U DETÍ
Zvýšilo sa materské mlieko/mlieko pre dojčatá. Ak je hladina Phe v krvi príliš nízka, platí to naopak. Napríklad dieťa s toleranciou 200 mg Phe denne môže často prijať z materského mlieka viac ako polovicu vypitého množstva denne. Potreba Phe je značná kvôli silnému rastu v prvých mesiacoch života
S výhradou fluktuácií, preto je potrebné dôkladné sledovanie hladiny Phe v krvi, ako aj úpravy prísunu Phe. Plán výživy platný pre prvý rok života a vypracovaný Švajčiarskou spoločnosťou pre výživu a Švajčiarskou spoločnosťou pre pediatriu so zreteľom na zavedenie
Tabuľka 1: Choroby metabolizmu aminokyselín a detoxikácia amoniaku
Aminoacidopatie choroby: Fenylketonúria Tyrozinémia Javorový sirup typu I
Porucha enzýmu
Komplex fenylalanínhydroxylázy a fumarylacetoacetázy BCKDHb
Ovplyvnené aminokyseliny a
Phe Phe, Tyr Leu, Ile, Val
Organoacidopatie: Propionová acidémia, metylmalonová acidémia, glutarová acidúria, typ I, izovalérová acidúria
Propionyl-CoA karboxyláza metyl malonyl-CoA karboxyláza glutaryl-CoA dehydrogenáza izovaleryl-CoA dehydrogenáza
Ile, Thr, Met, Val Ile, Thr, Met, Val Lys, Trp Leu
Poruchy cyklu močoviny: nedostatok ornitín-transkarbamylázy alebo nedostatok ornitín-transkarbamylázy
Obmedzenie prírodného proteínu
Všetky tu uvedené choroby majú spoločné to, že príjem prírodného proteínu musí byť obmedzený (viac alebo menej striktne) a aminokyseliny, ktoré nezhoršujú ich odbúravanie, sú doplňované vo forme špecifických syntetizovaných zmesí aminokyselín. Tento tabuľkový prehľad predstavuje iba výber chorôb, pre ktoré sa vykonáva obmedzenie proteínov, a nie úplný zoznam. Napríklad zo šiestich defektov cyklu močoviny je tu uvedený nedostatok ornitín-transkarbamylázy iba ako príklad. V prípade porúch cyklu močoviny je prirodzený príjem bielkovín všeobecne znížený a nešpecifické aminokyseliny sú obmedzené. Pacientom sú podávané vysoko kvalitné zmesi esenciálnych aminokyselín. a Uvedené sú aminokyseliny, ktorých štiepenie je narušené chybou enzýmu (priamo alebo nepriamo) a ktoré je potrebné z hľadiska stravovania obmedziť. Phe, fenylalanín; Tyr, tyrozín; Leu, leucín; Ile, izoleucín; Val, valín; Thr, treonín; Met, metionín; Lys, lyzín; Trp, tryptofán. b BCKDH, anglicky: Keto-Acid Dehydrogenase s rozvetveným reťazcom (nem.: Keto-acid dehydrogenase s rozvetveným reťazcom).
Tabuľka 2: Zloženie zmesi aminokyselín bez obsahu Phe
Údaje na 100 ml fenylalanínu v mgb energie v proteíne kcalc v gd sacharidoch v gd tuku v gd
Dojčenské mlieko 53-75 66-67 1,2-1,5 7,4-8,4 3,2-3,6
Zmes aminokyselín bez obsahu Phe 0 66-77 1,3-2,0 7,0-8,1 2,9-4,0
Pokiaľ ide o energetický obsah a zloženie uhľohydrátov a tukov (ako aj vitamínov a minerálov, ktoré tu nie sú uvedené), zmes aminokyselín bez obsahu Phe do značnej miery zodpovedá zmesi materského mlieka a dojčenského mlieka normálnej výživy. Zmes aminokyselín bez Phe neobsahuje žiadny Phe, ale o niečo viac celkového proteínu ako materské mlieko a mlieko z umelej výživy. aml, mililitre; bmg, miligramy; ckcal, kilokalórie; dg, gram
VÝŽIVA A METABOLICKÉ CHOROBY U DETÍ
Jedlo pre batoľatá sa vzťahuje aj na deti s PKU (http://sge-ssn.ch) s niektorými nevyhnutnými úpravami výberu jedla. Rovnako ako u zdravých detí môže byť prvou kašou zeleninové alebo ovocné jedlo. Nie je potrebné nijako obmedzovať množstvo, pretože kojenci majú vynikajúcu samoreguláciu a prestávajú jesť hneď, ako sú plní. Keď sa zvýši spotreba doplnkových potravín, kojenci automaticky pijú menej materského mlieka/dojčenského mlieka pre umelé mlieko a v praxi je zriedka potrebné určiť presné množstvá. Od 10 mesiacov sa strava dojčiat čoraz viac skladá z tuhej stravy. Od tohto okamihu sa deti tiež začínajú učiť, že existujú určité jedlá, ktoré pre nich nie sú vhodné, a že pre ne existujú aj špeciálne jedlá.
Odporúča sa strava bez živočíšnych bielkovín (mäso, ryby, vajcia, mliečne výrobky), strukovín, obilnín a výrobkov z nich. Preto by mala byť strava najneskôr na konci prvého roku života doplnená o špeciálne bielkovinové výrobky s nízkym obsahom bielkovín, ako sú chlieb a cestoviny. Rôzni poskytovatelia teraz predávajú značný sortiment, aj keď sú dodacie lehoty dlhé a náklady vysoké. Definované množstvo ryže, zemiakov a kukurice je možné vďaka nízkemu obsahu bielkovín v strave použiť každý deň. Až na niekoľko výnimiek sa zelenina a ovocie môžu konzumovať v množstve primeranom veku. Absorpcia bielkovín zo zeleniny a ovocia v tenkom čreve je oveľa menšia ako absorpcia bielkovín zo zŕn a živočíšnych zdrojov bielkovín, ako je mäso a
Tabuľka 3: Cieľový rozsah hladiny Phe v krvi v závislosti od veku a frekvencia kontrol
Vek 0–2 roky 2–10 rokov Ženy staršie ako 10 rokov, ktoré chcú mať deti alebo sú tehotné
Cieľové rozpätie: Hladina Phe v krvi 100–300 µmol/l 100–400 µmol/l 100–600 µmol/l 100–300 µmol/l.
Frekvencia kontrol Každé 1–2 týždne Každé 1–4 týždne Min. 1 x mesačne týždenne
Na kontrolu stravovania pacienti s PKU pravidelne kontrolujú hladinu Phe v krvi. Za týmto účelom sa kvapká niekoľko kvapiek krvi na karty so suchou krvou opatrené odoberacím perom. Karty sa vysušia a pošlú poštou do špeciálneho laboratória v metabolickom centre, kde sa stanoví hodnota Phe. Dôkladnejšie kontroly sú potrebné, zvlášť u malých detí (0–2 roky) a žien počas/pred tehotenstvom.
Tabuľka 4: Príklad denného výpočtu množstva Phe dodaného s jedlom
Zelenina, šalát a šampiňóny (dve porcie) Ovocie (tri porcie) Ryža, zemiaky, kukurica Cestoviny s nízkym obsahom bielkovín, chlieb, pečivo Celkové množstvo Phe
Množstvo Zadarmo Zadarmo 150 g Podľa chuti
Phe v mg 50 50 150 približne 50 300
Za zeleninu, šalát a šampiňóny sa účtuje paušálny poplatok 50 mg Phe za deň, to isté platí pre ovocie. V zásade je možné spotrebovať bezplatné množstvá. Odporúčame dve dávky denne na zeleninu, šalát a šampiňóny a tri dávky na ovocie. Jedna porcia je množstvo, ktoré sa zmestí do jednej ruky. Tieto pravidlá majú určité obmedzenia, najmä niektorá zelenina s mierne vyšším obsahom Phe (napríklad špenát, brokolica) sa nemusí jesť ľubovoľne. Nie je potrebné jesť maximálne tolerované množstvo Phe každý deň.
VÝŽIVA A METABOLICKÉ CHOROBY U DETÍ
Zoznam referenčných materiálov: 1. Shaw V. Clinical Pediatric Dietetics, 4. vydanie. John Wiley & Sons, Veľká Británia, 2014. 2. Elmadfa I, Leitzmann C. Výživa ľudí. 4. vydanie. Eugen Ulmer, Stuttgart 2004. 3. Löffler G, Petrides PE, Heinrich PC. Biochémia a patobiochémia. 8. vydanie, Springer, Heidelberg 2006. 4. Zschocke J, Hoffmann GF. Vademecum Metabolicum. 4. vydanie. Milupa metabolics, Friedrichsdorf, 2012. 5. MacDonald A, Rylance G, Davies P a kol. Bezplatné použitie ovocia a zeleniny vo fenylketonúrii. J Inherit Metab Dis 2003; 26 (4): 327-338. 6. Weetch E, Mac-Donald A. Stanovenie obsahu fenylalanínu v potravinách vhodných na fenylketonúriu. J Hum Nutr Diet 2006; 19 (3): 229-236. 7. Odporúčania pre liečbu fenylketonúrie a hyperfenylalanínémie. Švajčiarska metabolická skupina. Pediatria. 2006, 17 (2): 14.
11 2/15