A nukleotidok helye a klinikai táplálkozásban - Swiss Medical Journal
összefoglaló
A nukleotidok és származékaik részt vesznek a legtöbb biokémiai folyamatban, ezért fontos szerepet játszanak a sejtek anyagcseréjében. Bár ezeket a vegyületeket a szervezet szintetizálhatja vagy újrafeldolgozhatja, bizonyos körülmények között exogén ellátásra van szükség a test szükségleteinek kielégítésére. A preklinikai eredmények alapján nukleotiddúsított enterális és parenterális tápoldatokat fejlesztettek ki. Ezek a piacon forgalmazott megoldások bizonyították hatékonyságukat, különösen a bélműködés javításával és a műtéti trauma gyorsabb leküzdésének képességével. E jótékony hatások ellenére használatuk kockázatot jelenthet bizonyos típusú betegek számára. Ezért fontos lehet átgondolni ezen tápanyagok potenciálját a műtét utáni szövődmények csökkentésében.
Bevezetés
A nukleinsavakat és azok fő alkotóelemeit, a nukleotidokat csak ritkán veszik figyelembe a beteg táplálkozásának irányításában. Ez vitathatatlanul annak köszönhető, hogy a nukleotidok nem nélkülözhetetlen tápanyagok, mivel de novo-ban szintetizálhatók a sejtekben szénhidrátokból és aminosavakból. Ezért nincsenek konkrét ajánlások a napi bevitelükre vonatkozóan. A nukleotidok azonban alapvető szerepet játszanak a sejtek anyagcseréjében, mivel részt vesznek a legtöbb biokémiai folyamatban. A legújabb vizsgálatok azt mutatják, hogy a nukleotidok étrendi bevitele bizonyos patológiákban hatással lehet az immunrendszerre és a béltrofizmusra. Jelen áttekintés célja áttekintést nyújtani a tápanyagok hatásmechanizmusairól és potenciáljáról a páciens táplálkozás-kezelésében.
A nukleotidok szerkezete és nómenklatúrája
A nukleotidok a pentóz foszfát-észterei. Öt szénatomot tartalmazó cukorokból állnak (pentóz), amelyekből az 1 'szén egy szerves bázishoz, az 5' szén pedig egy foszfát csoporthoz kapcsolódik. Szerves bázisuk egy lapos heterociklusos aromás molekula. Vagy két kondenzált gyűrűből (purin) vagy egyetlen gyűrűből (pirimidin) áll. A nitrogénatomok jelenléte a gyűrűkben bázikus jelleget kölcsönöz nekik, bár semleges pH-n egyetlen bázis sem protonálódik. A nukleotidok savas jellege valójában a foszfátcsoport jelenlétének köszönhető, amely fiziológiai körülmények között disszociál. Ez utóbbi hiányában a csak bázisból és cukorból álló molekulákat nukleozidoknak nevezzük. A sejtek és az extracelluláris táptalaj kis mennyiséget tartalmaznak. Az RNS (ribóz) és a DNS (dezoxiribóz) közötti fő különbség a nukleotid-pentóz típusa. A másik különbség az, hogy az RNS-ben (uracil) egy pirimid bázist kicserélnek egy másikra a DNS-ben (timin) (1. ábra). Az 1. táblázat a négyféle ribonukleozid és dezoxiribonukleozid nomenklatúráját mutatja.
Nukleotidok szintézise
Az állati sejtek többsége purinjait és pirimidineit de novo egyszerű szén- és nitrogénvegyületekből szintetizálja, nem pedig előre elkészített purinokból és pirimidinekből. Ezeket a vegyületeket olyan prekurzorok biztosítják, mint a szénvegyületek szén-dioxidja vagy tetrahidrofolátja, a nitrogénvegyületeké pedig a glutamin vagy az aszpartát. A cukrot a prekurzorból, az 5-foforibozil-1-pirofoszfátból (PRPP) nyerik, amely a pentóz-foszfátok szintetikus útjából származik.
A purinok de novo szintézise először inozin-5'-monofoszfát (IMP) képződését eredményezi. Ez utóbbi két különböző reakcióval átalakulhat akár AMP-vé, akár GMP-vé. Az AMP-t és a GMP-t ezután kétszer foszforilezzük ATP-vel és GMP-vel. Ezek a reakciók visszamenőlegesen szabályozódnak, mivel az AMP és a GMP szintézise egy aminocsoport hozzáadását igényli GTP és ATP jelenlétében (2. ábra).
A pirimidin-nukleotidokat de novo szintetizálják egy kulcs prekurzorból, az UMP-ből is. Egyrészt az utóbbiak két egymást követő foszforilezéssel átalakíthatók UTP -vé, majd egy aminocsoport hozzáadásával CTP -vé. Másrészt az UMP-t, miután ribonukleotid-reduktázzal (RR) dUMP-vé transzformálták, timidilát-szintetáz (TS) segítségével metilezik dTMP-be (3. ábra).
Valójában a DNS-szintézishez szükséges dezoxiribonukleotidokat mind úgy kapjuk meg, hogy a nukleotidokat RR-sel redukáljuk.
Bár a sejtek inkább a de novo nukleotid szintézist alkalmazzák, ez utóbbi sok energiát fogyaszt ATP formájában, és bizonyos körülmények között túl drága lehet. Például metabolikus stressz vagy gyors szövetnövekedés során, amikor az igény meghaladja a de novo szintézis belső képességét, a sejtek közvetlenül exogén eredetű vagy nukleinsavkatabolizmusból származó purinokat és pirimidineket használnak. A purin visszanyerési útja elsősorban az adenin-foszforbuil-transzferázt (APRT) alkalmazza az AMP képződéséhez az adeninből, és a hipoxantin-guanin-foszforybosil-transzferáz (HGPRT) felhasználásával a GMP-t a guaninból (2. ábra). Ugyanez vonatkozik a pirimidin-helyreállítási útra, ahol például a timidin-kináz (TK) az exogén eredetű timidint foszforilezi dTMP-be (3. ábra).
Élelmiszer által hordozott nukleotidok metabolizmusa
A nukleotidok hatása az immunrendszerre
Fontos a nukleotidok hatása az immunrendszerre. Úgy működik, hogy elősegíti az immunsejtek, például a makrofágok, a T-limfociták és a neutrofilek szaporodását, differenciálódását és érését. A nukleotidok hatásmechanizmusai azonban nincsenek teljesen tisztázva, különösen azért, mert az immunmoduláló hatású nukleotidok mennyisége a szervezetben jelen lévő ATP és RNS mennyiségéhez képest nagyon alacsony. 1
Számos in vitro és in vivo vizsgálat igyekezett megérteni ezeket a mögöttes mechanizmusokat. In vitro vizsgálatokban beszámoltak arról, hogy a nukleotidok által stimulált egyik sejttípus egymás után indukálhatja egy másik sejttípus vagy altípus aktivációját. A nukleotidok valószínűleg aktiválták a makrofágokat a T helper sejtek szaporodásának stimulálásán keresztül. 2