Рафт за книги на NCBI. Услуга на Националната медицинска библиотека, Национални здравни институти.

креатин

Комисия по хранене, травма и мозък на Института по медицина (САЩ); Erdman J, Oria M, Pillsbury L, редактори. Хранене и травматично увреждане на мозъка: Подобряване на острите и подострите здравни резултати във военния персонал. Вашингтон (DC): National Academies Press (САЩ); 2011 г.

Хранене и травматично увреждане на мозъка: Подобряване на острите и подострите здравни резултати във военния персонал.

Креатинът (N- [аминоиминометил] -N-метил глицин) е подобно на аминокиселина съединение, което се произвежда ендогенно в черния дроб, бъбреците, панкреаса и вероятно мозъка от биосинтеза на основните аминокиселини метионин, глицин и аргинин или получени от хранителни източници. Основните хранителни източници са храни с високо съдържание на протеини, включително месо, риба и птици. Веднъж синтезиран или погълнат, креатинът се пренася от плазмата през чревната стена в други тъкани чрез специфични транспортери на креатин, разположени в скелетните мускули, бъбреците, сърцето, черния дроб и мозъка.

Креатинът и системата креатин киназа/фосфокреатин играят важна роля като запазени източници на енергия в тъканите с високи и променливи енергийни нужди (напр. Мускули и мозък). Ролята на креатина в енергийния метаболизъм включва трансфер на N-фосфорилни групи от фосфорилкреатин в аденозин дифосфат (ADP) за регенериране на аденозин трифосфат (ATP) чрез обратима реакция, катализирана от фосфорилкреатин киназа (Andres et al., 2008; Brosnan and Brosnan, 2007).

И креатинът, и фосфокреатинът се разграждат спонтанно до креатинин, който се отстранява от тялото с урина. Степента на загуба е приблизително 1,7% от общия обем на креатина в тялото на ден. Тъй като повече от 90 процента от креатина и фосфокреатина са разположени в скелетните мускули, загубите на креатин и екскрецията на креатин варират в зависимост от разликите в мускулната маса в резултат на възрастта, пола и нивата на ежедневната активност. Екскрецията на креатинин е най-голяма при млади мъже на възраст между 18 и 29 години - типичната възраст на повечето военнослужещи в битка (Brosnan and Brosnan, 2007).

КРЕАТИН И МОЗЪКЪТ

Въпреки че мозъкът представлява само 2 процента от общото телесно тегло, той използва приблизително 20 процента от енергията на тялото. Тъй като мозъкът се нуждае от значителен обмен на АТФ, за да поддържа мембранния потенциал и сигналния капацитет, метаболизмът на креатина и системата креатин киназа/фосфокреатин са важни за нормалната мозъчна функция и могат да бъдат компрометирани при заболявания на централната нервна система (Andres et al., 2008) (виж също документи на Съливан и на Хол в Приложение В).

Доказателство за важността на креатиновата система за мозъчната функция идват от проучвания върху животни, използващи мишки с нокаут на креатин киназа, които показват значително намаляване на функционирането на хипокампата и нарушения както в ученето, така и в паметта в сравнение с негенетично модифицираните мишки. Ученето е допълнително компрометирано при мишки, които получават лекарство, което конкурентно инхибира транспортера на креатин и води до намаляване на креатиновите басейни в мускулите и мозъка (Andres et al., 2008). За разлика от това, мишките, хранени с диета, допълнена с 1% креатин, живеят по-дълго, имат по-малко реактивни кислородни видове в мозъка си и показват по-добра функция на паметта, отколкото неползваните кученца (Bender et al., 2008).

При хората индивидите, родени с грешки в синтеза на креатин или дефекти, свързани с х креатин транспортер, страдат от умствена изостаналост, аутистично поведение, тежки езикови и говорни нарушения, епилепсия и атрофия на мозъка. При някои индивиди когнитивните дефицити, произтичащи от тези вродени грешки, могат да бъдат подобрени, макар и не напълно обърнати, с хронично приложение на големи дози креатин (Andres et al., 2008; Gualano et al., 2010).

Изследвания, използващи ядрено-магнитен резонансен спектроскоп, показват, че добавянето на креатин увеличава нивата на мозъка както на креатина, така и на фосфокреатина (Dechent et al., 1999; Pan and Takahashi, 2007). Тези увеличения на мозъчния креатин могат да се превърнат в подобрения в когнитивното поведение, особено при стресови или компрометирани условия. Например, млади мъже, получавали креатинови добавки, преди да преживеят 36 часа лишаване от сън, са се справяли по-добре при тест за изпълнително функциониране от хора без добавки (McMorris et al., 2006). Допълнително е показано, че креатиновите добавки подобряват работната памет при вегетарианците, които обикновено имат по-ниски нива на креатин от всеядните (Rae et al., 2003), и подобряват резултатите от тестовете за вербална и пространствена памет при възрастни хора (McMorris et al., 2007).

Има все повече доказателства, че креатинът може да бъде от значение при лечението на редица неврологични състояния, включително вродени синдроми на дефицит на креатин, свързан с възрастта когнитивен спад (напр. Болест на Алцхаймер) и невродегенеративни заболявания (напр. Болест на Паркинсон, болест на Хънтингтън, амиотрофна странична склероза), всички от които са свързани с дисфункционален енергиен метаболизъм (Andres et al., 2008; Gualano et al., 2010). Добавката на креатин също започва да привлича вниманието като допълнителна стратегия при лечението на психиатрични разстройства (напр. Депресия, посттравматично стресово разстройство и шизофрения) (Allen et al., 2010; Amital et al., 2006b; Roitman et al., 2007).

Както е описано в глава 3, уврежданията след черепно-мозъчна травма (TBI) могат да бъдат категоризирани като първични, вторични и дългосрочни. Въпреки че разбирането на механизмите, лежащи в основата на вторичното увреждане, все още е в ранен стадий, данните показват, че нарушенията на митохондриалната функция играят роля при медиирането на забавените последици от TBI (Andres et al., 2008; Scheff and Dhillon, 2004; Sullivan et al., 2000; Zhu et al., 2004). Предполага се, че невропротективните ефекти на креатина след TBI могат да включват индуцирано от креатин поддържане на митохондриални биоенергетици (Sullivan et al., 2000). В подкрепа на тази хипотеза е констатацията на Sullivan и колеги (2000), че плъховете, хранени с диета, съдържаща един процент креатин в продължение на четири седмици, показват значително по-високи митохондриални мембранни потенциали и поддържат нива на ATP по-добри от недопълнени плъхове след контролирана контузия на кората. Други показатели за подобрена митохондриална функция при лекувани с креатин плъхове включват намалени нива на реактивни окислителни посредници и интрамитохондриален калций.

Мозъчните нива както на лактат, така и на свободни мастни киселини се увеличават след фокално мозъчно увреждане. Счита се, че тези увеличения са следствие от вторично увреждане на мозъка в резултат на натрупването на екситотоксични нива на невротрансмитера глутамат. Scheff и Dhillon (2004) демонстрират, че кортикалните и хипокампалните нива на лактат и свободни мастни киселини са по-ниски при плъхове, хранени с креатин, отколкото при плъхове без добавки (Scheff and Dhillon, 2004). Тези резултати осигуряват подкрепа за хипотезата, че невропротективните ефекти на креатина се дължат поне отчасти на намаляване на процесите, свързани с вторично мозъчно увреждане.

Предполага се също така, че невропротективните ефекти на креатина могат да отразяват способността му да подобрява цереброваскуларната функция (Prass et al., 2007). Подкрепа за това предложение идва от скорошно проучване, което демонстрира, че храненето с креатин на мишки, подложени на запушване на средната артерия, е довело до намаляване на обема на инфаркта. Въпреки че няма промени в мозъчния креатин, фосфокреатин, ATP, ADP или аденозин монофосфат (AMP), подобна добавка подобрява мозъчния кръвоток при тези животни, което предполага, че креатинът може да има благоприятен ефект върху мозъчно-съдовата функция.

Списък на проучвания при хора (1990 г. и след това), оценяващи ефективността на креатина при осигуряване на устойчивост или лечение на TBI или свързани заболявания или състояния (т.е. субарахноидален кръвоизлив, вътречерепна аневризма, инсулт, аноксична или хипоксична исхемия, епилепсия) е представен в Таблица 10-1. Това включва и подкрепящи доказателства от животински модели на TBI. Въпреки че този доклад обикновено не включва проучвания за ефективността на хранителните интервенции върху дългосрочните ефекти от ефектите на TBI, депресията като ефект от TBI е включена в тази глава. Появата или липсата на неблагоприятни ефекти при проучвания при хора е включена, ако авторите съобщават за това.

ТАБЛИЦА 10-1

Съответни данни, идентифицирани за креатин.

УПОТРЕБИ И БЕЗОПАСНОСТ

Креатинът е една от най-широко използваните хранителни добавки. Спортисти, бодибилдъри и военен персонал използват креатин за подобряване на мускулната маса и увеличаване на силата. Креатинът се използва също като ергогенен помощник за подобряване на изпълнението на упражнения с висока интензивност за кратко време (Bemben and Lamont, 2005; Branch, 2003; IOM, 2008). Популярността на креатина като хранителна добавка е допълнително увеличена от проучване от 2006 г., демонстриращо положителния му ефект върху когнитивните и психомоторните показатели (McMorris et al., 2006).

Тъй като той може да се синтезира в тялото, няма препоръчителна хранителна добавка за креатин; обаче, в резултат на ежедневните загуби, запасите от креатин трябва да се поддържат или чрез диета, или чрез синтез. Изследванията показват, че добавките с креатин увеличават креатин и фосфокреатин в мускулите, особено при по-млади индивиди, които се занимават с енергична физическа активност, и при вегетарианци, които могат да имат по-малко от оптимален фонд от фосфокреатин (Brosnan and Brosnan, 2007; Burke et al ., 2003; Rawson et al., 2002).

Експериментите сред спортисти и военен персонал показват, че креатинът, приет на нива, които обикновено се предлагат в добавките, води до минимални, ако има такива, странични ефекти (IOM, 2008; Shao и Hathcock, 2006). Използвайки доказателства от добре проектирани, рандомизирани контролирани клинични проучвания на хора за креатин, Shao и Hathcock (2006) стигат до заключението, че хроничният прием на 5 g/ден креатин е безопасен и не представлява значителни рискове за здравето.

ДОКАЗАТЕЛСТВА, ПОКАЗВАЩИ ЕФЕКТ НА УСТОЙЧИВОСТ

Човешки изследвания

Както при другите хранителни вещества или хранителни компоненти, комисията не открива проучвания при хора, тестващи потенциалните ползи от креатина при TBI или други свързани заболявания или състояния, включени в прегледа на литературата (субарахноидален кръвоизлив, вътречерепна аневризма, инсулт, аноксична или хипоксична исхемия, епилепсия ).

Изследвания върху животни

Проучванията върху животни предоставят начин за определяне на ефектите от добавката на креатин върху биохимичните и физиологичните, както и върху поведенческите последици от TBI. По-голямата част от проучванията, оценяващи невропротективните ефекти на креатина, са използвали леки контузии на кората като модел на TBI. Тези контузии водят до значително намаляване на кортикалната тъкан, нарушаване на кръвно-мозъчната бариера, загуба на хипокампални неврони и тежки поведенчески дефицити. Използвайки този модел, Sullivan и колеги (2000) демонстрират свързано с дозата намаление на кортикалното увреждане след контузии на мишки, които са получили интраперитонеални инжекции на креатин за 1, 3 или 5 дни преди индукцията на мозъчно увреждане. По същия начин, плъхове, хранени със стандартна диета за гризачи, допълнена с 1% креатин в продължение на четири седмици преди индуцирането на TBI, демонстрираха 50% по-малко кортикални увреждания, отколкото недопълнени плъхове. Допълнителни доказателства за потенциално невропротективните ефекти на креатина идват от проучване на Scheff и Dhillon (2004), които установяват, че плъховете, хранени с диета, съдържаща 1% креатин, преди да получат контролирани контузии на кората, са имали значително по-щадяща кортикална тъкан от плъховете, на които не е даден креатин.

Тези положителни открития се подкрепят от проучвания, проведени върху други модели на мозъчно увреждане. Например, Prass и колеги (2007) съобщават, че мишки, хранени с диети, съдържащи 1 или 2 процента креатин в продължение на три седмици, предшестващи запушването на средната церебрална артерия, модел на исхемия, са претърпели значително по-малко мозъчно увреждане от мишки, на които не е даден креатин. В това проучване обаче не се наблюдават невропротективните ефекти на креатина, когато се дава голяма доза креатин непосредствено след началото на исхемия или когато се подава по-малка доза в продължение на 12 месеца.

ДОКАЗАТЕЛСТВА, ПОКАЗВАЩИ ЕФЕКТ НА ЛЕЧЕНИЕТО

Човешки изследвания

Пациентите с фибромиалгия често страдат от хронична болка, умора, затруднено сън и депресия, симптоми също често срещани след мозъчна травма; докладвано е силно припокриване между фибромиалгия и посттравматично стресово разстройство (Amital et al., 2006a). В осемседмично открито проучване на креатина са наблюдавани значителни подобрения в качеството на живот, режима на сън и болката при пациенти с фибромиалгия. Тези подобрения се влошиха четири седмици след спиране на креатиновата терапия. Във всички предходни проучвания нежеланите реакции към добавките с креатин, ако има такива, са леки (напр. Гадене) и намаляват с времето.

Въпреки че резултатите от предходните проучвания предполагат обещание за възможното използване на креатин при лечението на TBI, те са ограничени от малкия им брой участници и липсата на двойно-сляпи процедури.

Изследвания върху животни

Добавката на креатин също може да намали редица вредни последици от мозъчната исхемия. След запушване на средната церебрална артерия, мишки, хранени с диета, допълнена с два процента креатин за един месец, показват значително по-добра неврологична функция и значително по-малко мозъчно увреждане от контролите, които не получават креатин. Креатинът също така значително намалява изчерпването на АТФ, медиирано от исхемия, както и активирането на каспаза-3 и цитохрома ° С освобождаване, индикатори за увреждане на клетките (Zhu et al., 2004).

Както беше отбелязано по-горе, депресията е един от най-честите симптоми на TBI. В подкрепа на проучвания върху хора върху креатин и депресия, хроничният прием на диети, допълнени с един или два процента креатин, намалява депресивно-подобно поведение по дозозависим начин при женски плъхове в принудителния плувен тест, животински модел на депресия. При мъжки плъхове обаче приемът на добавки с креатин не успява да намали депресивното поведение (Allen et al., 2010). Интересно е наблюдението на специфичните за секса ефекти на креатина, като се има предвид факта, че депресията се диагностицира по-често при жените, отколкото при мъжете.

ЗАКЛЮЧЕНИЯ И ПРЕПОРЪКИ

Въз основа на резултати от проучвания върху животни и хора, креатинът представлява обещаваща хранителна добавка за повишаване на устойчивостта и лечението на TBI. Взети заедно, резултатите от представените проучвания показват, че неврозащитата, получена в резултат на прием на добавки с креатин, се дължи, поне отчасти, на потискане на вторично мозъчно увреждане. Въпреки че са необходими повече изследвания както върху популации на животни, така и при хора, тези открития предполагат, че профилактичното лечение с креатин може да бъде полезно за хора с повишен потенциал да получат TBI; има обаче редица проблеми, които трябва да бъдат разгледани преди започване на употребата на креатин във военни популации.

По отношение на лечението, предварителните проучвания на Sakellaris и колеги (2006, 2008) предоставят доказателства за потенциално положителните терапевтични ефекти на креатина върху мозъчната функция и поведението след мозъчно увреждане. Тези положителни ефекти трябва да бъдат потвърдени при възрастната популация.

ПРЕПОРЪКА 10-1. Въз основа на доказателствата, подкрепящи ефектите на креатина върху мозъчната функция и поведението след мозъчно увреждане при деца и юноши, DoD трябва да започне проучвания при възрастни за оценка на стойността на креатина за лечение на пациенти с TBI.