от Маргарет Уол | Вторник, 30 октомври 2007 г.

куест

Известен консенсус, много противоречия относно диетата при три метаболитни заболявания

Марк Тарнополски, професор по педиатрия и медицина в университета Макмастър в Хамилтън, Онтарио, си спомня ясно пациент, който е виждал преди повече от десетилетие, когато за първи път започва да се специализира в метаболизма и храненето.

Пациентът е 8-годишно момче, което бързо е отслабнало и в крайна сметка е почти напълно парализирано след тренировка. Мускулите му се разграждат, разливайки протеин, известен като миоглобин, в кръвта и застрашавайки оцеляването на бъбреците на момчето, ако не и на самото дете.

За щастие, преди да изтече твърде много време, Тарнополски успя да достигне правилната диагноза. Детето е имало дефицит на метаболитен ензим, наречен карнитин палмитил трансфераза 2 (CPT2), който обикновено позволява разграждането на мазнините и използването им за енергия.

По-конкретно, CPT2 ескортира молекули, известни като мастни киселини, от основната част на мускулната клетка в „фабрики“ за клетъчна енергия, известни като митохондрии.

След интравенозни вливания на вода и захар, детето възстанови силите си и се върна към нормалните си дейности, сега въоръжено със специална диета и съвети за избягване на упражнения по време на периоди на стрес, например когато е било настинено или грипно.

„Ние го поставихме на диета с високо съдържание на въглехидрати и го пиехме от бутилка сок на всеки 20 до 30 минути“, казва Тарнополски, който е финансирал MDA за изследвания между 2000 и 2003 г.

„Сега е на около 20 години и е състезателен колоездач. Той е на диетичен режим, включващ въглехидратни гелове и спортни напитки. Освен един незначителен епизод няколко години след поставянето на диагнозата, той не е имал допълнителни проблеми. "

Алтернативни горива

Дефицитът на карнитин палмитил трансфераза е едно от 11-те метаболитни заболявания на мускулите, обхванати от MDA, при които способността на организма да разгражда въглехидратите или мазнините за гориво е нарушена. Основният симптом на повечето метаболитни мускулни заболявания е затруднено упражнение.

Хранителните стратегии за регулиране на тези заболявания се основават на заместване на източниците на гориво, които хората могат да използват, с тези, които не могат. Въпреки че това звучи достатъчно просто, на практика може да бъде сложно.

Въглехидрати - първи избор за енергия

Въглехидратите, мазнините и протеините са трите основни източника на енергия. Обикновено мускулите са много ефективни при набавянето на горивото, от което се нуждаят, от тези източници, като първо използват въглехидрати и след това преминават към мазнини и след това към протеини, ако е необходимо.

Въглехидратите са захари и нишесте. Захарта, под формата на глюкоза, се транспортира от кръвния поток до мускулните клетки, навлиза в мускулните клетки и се улавя вътре чрез добавяне на фосфатна група (фосфорен атом, прикрепен към четири кислородни атома).

Когато човек тренира, захарта, която постъпва в клетката по този начин, веднага се разгражда за енергия. Но ако човек почива, захарта е вероятно или да се комбинира с други молекули глюкоза и да се съхранява в мускулната клетка като гликоген, или да се превърне в мазнина.

Протеините, наречени ензими, които позволяват протичането на химични реакции, отделят този съхраняван гликоген и го разделят на съставните му молекули глюкоза, всяка от които след това преминава през по-ензимно третиране и допълнителни модификации.

Всяка стъпка в процеса на разграждане на глюкозата за незабавна енергия или нейното изграждане като молекули за съхранение на гликоген изисква специфични ензими.

„Когато започнете да тренирате, гликогенът е основното гориво. Наистина е от решаващо значение за преминаване от почивка към максимално натоварване “, казва Рон Халер от Института за упражнения и екологична медицина към Югозападния медицински център на Университета на Тексас в Далас. Haller е получил седем стипендии MDA за изследователски проекти за мускулен метаболизъм от 1989 г. насам.

Обикновено, когато хората се опитват да извършват много бързи или тежки физически упражнения, метаболизмът на гликогена в основната част на клетката се задейства веднага, веднага отделяйки малко енергия и в същото време доставяйки пируват, крайният продукт от разграждането на гликогена, за по-постоянна, Тип „поддръжка“ на енергийните доставки.

Този вид поддържаща енергия, известен също като окислителен или аеробен метаболизъм, се осъществява вътре в митохондриите, които са бактериоподобни структури (органели) вътре в клетките.

След като молекулите на гликоген са разбити и след това модифицирани, за да се превърнат в пируватни молекули, те могат да навлязат в митохондриите.

Там аеробният път може да произведе около 12 пъти повече енергия на молекула глюкоза (или глюкозна единица гликоген), отколкото само разграждането на гликогена. Но не може да го направи толкова бързо.

Клетъчните центрове за рециклиране осигуряват резервен източник на енергия

Има още един път за разграждане на гликогена и той се намира в клетъчните органели, наречени лизозоми.

Лизозомите обикновено се смятат за част от система за изхвърляне, която клетките използват, за да се освободят от неща, които не искат или имат нужда, като бактерии, износени клетъчни структури, излишен гликоген и други молекули.

Но лизозомите играят важна роля и като доставчици на нови суровини за производство на енергия, казва Алфред Слоним, метаболитен ендокринолог и клиничен професор в Молекулярно-генетичния отдел на Колумбийския университет в Ню Йорк.

Изследванията на Слоним (той е финансиран от MDA през 1989-90 и 1999-2001) показват, че има непрекъснато разграждане на излишния гликоген в лизозомите, който освобождава фосфорилирана глюкоза за производство на енергия. Приносът на разграждането на лизозомния гликоген към общото производство на енергия е малък в сравнение с този от други пътища, но все още е значителен, казва Слоним. (Други не са съгласни и това остава тема на дискусия.)

Основният път на разграждане на гликогена, извън лизозомите, отговаря само на нуждите от упражнения. Но в лизозомния път „има непрекъснато освобождаване на глюкоза от лизозомите, което продължава денем и нощем“, казва Слоним, независимо дали човек упражнява или не.

„Това е кошче за отпадъци“, казва Слоним за лизозомата, „и той изхвърля някои от веществата. Но той също разгражда сложно вещество [като гликоген или протеин] до много просто вещество, което след това се използва повторно. Ако не го използвате повторно, тогава пропускате източника на гориво. "

Мазнини - непредсказуем доставчик на енергия

Въпреки че въглехидратите са предпочитаният източник на енергия за тялото, мазнините и, ако е необходимо, протеините също могат да бъдат използвани.

„Когато ядете мазнини, като мазнините около пържола, вие ядете триглицериди“, казва Тарнополски, като отбелязва, че триглицеридите са три молекули на мастни киселини, залепени за молекула глицерол. Ензим от панкреаса, наречен липаза, разгражда триглицеридите до мастни киселини, които след това навлизат в мускулните клетки и след това в митохондриите, за да бъдат изгорени за гориво.

„При по-ниски нива на упражнения можем да [метаболизираме] тези чрез митохондриите“, казва Тарнополски. „Можете да получите енергия от мазнини, но усвояването на мазнини е много по-бавно от усвояването на въглехидрати и е по-непредсказуемо.“

Тласък от протеини

Обикновено малко количество протеин под формата на аминокиселини се използва за метаболизъм, казва Халер. Тези аминокиселини, градивните елементи на протеина, могат да бъдат насочени към митохондриите.

„По време на активност за издръжливост [като бягане], можете да комбинирате аминокиселини с кислород и те да бъдат усвоени и използвани в митохондриите“, казва Тарнополски. „Обикновено най-много получавате може би 4 до 8 процента от енергията си от аминокиселини.“

Самите мускули са предимно протеини и могат да бъдат разградени за използване като гориво при спешни случаи, когато няма налични други горива.

Избягването на този процес, който прилича на нарязване на мебелите за отопление на къщата, е основна цел на хранителните стратегии при метаболитни заболявания. Другото е избягване на натрупването на вещества като гликоген или мазнини, които не могат да бъдат разградени и могат да станат токсични за клетките.

Човек, който не може да използва всички обичайни източници на храна за енергия, трябва да се концентрира върху онези, които може да използва.

Заобикаляйки магистралата на гликогена при болестта на McArdle

Класически пример за метаболитно мускулно разстройство е дефицитът на мускулна фосфорилаза, известен също като болест на McArdle. При това състояние хората нямат ензим, който е необходим за разграждането на гликогена в основната част на клетката.

Халер казва, че според неговия опит хората с болест на McArdle имат проблеми с упражненията при всякакви обстоятелства, защото не могат да разграждат гликогена, който обикновено дава гориво за аеробен, както и анаеробен метаболизъм.

Но те могат да имат особени проблеми през първите няколко минути на опит за упражнение, тъй като отнема малко време, докато някаква компенсаторна глюкоза постъпва в мускулната тъкан от черния дроб чрез кръвния поток.

Приемането на всякакъв вид захар (всички те се превръщат в глюкоза в организма) помага да се осигури енергия при болестта на McArdle, защото захарта може да се присъедини към въглехидратния енергиен път под точката, в която гликогенът обикновено се използва.

„Вие заобикаляте блокиран път“, казва Тарнополски, сравнявайки пътя на метаболизма на гликогена с магистрала, която обикновено подава по-голямата част от автомобилите си на път на няколко мили надолу. „Ако главната магистрала е спряна, можете да увеличите няколко захранващи ленти надолу по течението“, обяснява той. Като се започне от метаболизма на глюкозата, за да се заобиколи задръстването с гликоген, се използва този подход.

„Ако имате McArdle и не можете да разградите гликоген, ако вземете парче глюкоза [като бонбон], тя попада в кръвта и намалява гликолизата [метаболизма на глюкозата] напълно добре“, казва той.

За съжаление може да се превърне и в мазнина. „Недостатъкът е, че ако приемете тонове захар, четири месеца по-късно сте спечелили 20 килограма. Трябва да съобразите приема на захар с разходите си за калории “, нещо, което обикновено изисква внимателно наблюдение от диетолог или лекар, който знае много за храненето.

Друг проблем е, че глюкозата, която не се изгаря веднага за енергия, може да се съхранява като гликоген, който човекът с нарушение на обработката на гликоген не може да използва.

Халер препоръчва тренировки за упражнения и диета, адекватна на въглехидрати при болестта на Макърдъл. Той отбелязва, че въпреки че пациентите на McArdle не могат да разграждат гликогена в мускулите, те могат да го правят в черния дроб и получената глюкоза след това може да пътува до мускулите чрез циркулацията.

Слоним не е съгласен. Приемането на захар „в началната фаза за първите пет до 10 минути упражнения е снабдяване с глюкоза в критичен период и това е много полезно“, казва той.

Но според него дългосрочното лечение на болестта на McArdle трябва да включва високо протеинова диета. „Когато давате адекватни протеини, можете да се справите със случващото се при тези необичайни условия“, казва той.

Повишаването на приема на протеин може да спести мускулна тъкан при дефицит на киселинна малтаза

Дефицитът на киселинна малтаза, наричан още болест на Помпе, е нарушение на лизозомното действие и има два основни компонента.

В най-тежката си форма, при която практически няма налична функционална киселинна малтаза, лизозомите бързо се пълнят с несмилаем гликоген, което ги кара да се спукат и да разлеят съдържанието си в мускулните влакна.

Мускулните влакна в тази форма на болестта на Помпе, която доскоро беше почти унищожителна в ранна детска възраст, умират от това лизозомно разливане и запушване на клетъчните структури с излишен гликоген. (Миналата година Myozyme, лабораторно разработен заместващ ензим киселина малтаза, беше одобрен за лечение на болестта на Помпе, значително подобрявайки прогнозата при това състояние.)

В по-малко тежката си форма обаче, когато остава някаква киселинна малтазна активност, наистина няма много натрупване на гликоген или избухване на лизозоми, казва Слоним. Вместо това според него проблемът е в липсата на гориво, което обикновено идва от разграждането на гликогена в лизозомите по време на бездействие. (Не всички са съгласни по този въпрос.)

„Тъй като има намеса в разграждането на гликогена [в лизозомите] и мастните киселини могат да влязат по-късно, единственият друг източник на гориво са аминокиселините“, казва Слоним. Тези аминокиселини, казва той, ако не се доставят адекватно в диетата, се „открадват“ от самата мускулна тъкан, добавяйки към слабостта, причинена от ензимния дефицит при късно настъпила болест на Помпе.

Слоним препоръчва диета с високо съдържание на протеини и ниско съдържание на въглехидрати за хора с болест на Помпе, придружена от умерено ниво на упражнения. Протеинът в диетата, казва той, осигурява аминокиселини за производство на енергия и предпазва мускулите от разграждане за тази цел.

Но приемът на въглехидрати е спорна област и хората с болест на Помпе изглежда се различават в реакцията си към въглехидратите. Пациентите описват редица реакции на захар и захарна сода, от усещане за енергиен прилив до чувство на пиянство и тежест.

Използване на въглехидрати при дефицит на CPT

Кратко- и средноверижните мастни киселини могат да влязат сами в митохондриите, но дългите не. Те се нуждаят от транспортна система, която разчита на молекула носител, наречена карнитин, и два ензима, наречени карнитин палмитил трансфераза (CPT) 1 и 2. Дефицитът на карнитин и дефицитът на карнитин палмитил трансфераза не позволяват на хората да използват дълговерижни мастни киселини.

Отговорът на този проблем може да бъде толкова прост, колкото даването на добавки с карнитин на пациенти с дефицит на карнитин.

Но за тези с дефицит в CPT1 или CPT2 нещата стават по-сложни. На пръв поглед изглежда, че поглъщането само на по-късите видове мастни киселини би било решение. Но тези, отбелязва Тарнополски, не се понасят добре.

„Трудно е да получите достатъчно средни или късоверижни мастни киселини, без да получите спазми и диария“, казва той.

Повечето от тях също са мазни и неприятни. Маслото е кратковерижна мастна киселина, но яденето на достатъчно от нея води до сериозни стомашно-чревни проблеми.

Пациентите с дефицит на CPT, като този, описан на страница 42, са тези, които наистина се възползват от диета с високо съдържание на въглехидрати, казва Тарнополски. „Точно там виждам най-драматичната полза. При дефицит на CPT ядете диета с високо съдържание на въглехидрати, за да поддържате запасите от гликоген и да приемате въглехидрати преди и по време на тренировка. Няколко хубави проучвания наскоро показаха ползата от тези стратегии при пациенти с дефицит на CPT2. "

Поддържането на телесна маса е от решаващо значение - дори ако това означава G-тръба

Всяко метаболитно заболяване, което пречи на получаването на енергия от диетични източници, излага хората на риск да се хранят в мастните и мускулните си запаси за енергия.

Докато някои хора с нервно-мускулно заболяване имат проблеми с поддържането на теглото си достатъчно ниско за комфорт и външен вид, когато метаболизмът е ненормален, хората често имат проблеми с поддържането на тегло.

„Научих урока си преди около 12 години с пациент с късна поява на киселина с дефицит на малтаза [AMD]“, казва Слоним. „Той беше добре до средата на 50-те години, а след това отслабна много, доста бързо, поради причини, които никой не разбираше по това време. Накарахме го да тренира и го бяхме на диета с високо съдържание на протеини и ниско съдържание на въглехидрати. Въпреки това дихателната му недостатъчност прогресира и никой не успя да я обърне. "

Това, което се случва, казва Слоним, е, че „неговият ИТМ [индекс на телесна маса] намаляваше, а мускулите му, включително дихателните мускули, бяха изчерпани“.

Защо това се случва при AMD и някои други мускулни заболявания е нещо, което се нуждае от допълнително проучване, казва Слоним, въпреки че смята, че това е комбинация от метаболитното разграждане на мускулите за енергия и слабо дъвчене и преглъщане на мускулите, което кара хората да ядат по-малко.

ИТМ се счита за надежден индикатор за телесна мастна тъкан. За възрастни на 20 и повече години ИТМ от 18,5 до 24,9 се счита в рамките на нормалното. Под 18,5 се счита за поднормено тегло, от 25 до 29,9 наднормено тегло и 30 и повече, затлъстяване.

(За подробности или за изчисляване на вашия ИТМ посетете уеб сайта на Центровете за контрол и профилактика на заболяванията на www.cdc.gov и въведете „индекс на телесна маса“ в полето за търсене.)

"Доколкото можем да се съберем, всеки, който има ИТМ под 18 години, наистина е в опасност да увеличи мускулната си деградация", казва Слоним. „Те използват своите протеинови източници от собствените си мускули. Ензимната заместителна терапия или друга терапия няма да бъдат ефективни, тъй като те постепенно губят телесна маса. Най-добрият начин да се опитате да предотвратите или обърнете този процес е да им дадете допълнително хранене. "

За хора с болест на Помпе, които не могат да поддържат ИТМ от поне 18 на високо протеинова диета, Слоним препоръчва допълнително хранене чрез гастростомна тръба (G-тръба), която се вкарва хирургично в стомаха извън тялото (не надолу в гърлото).

„Това е най-удобното за пациента и другите и е обратимо“, казва той. Той обикновено предписва през нощта хранене с G-тръба на около една трета от общата калорична нужда на пациента.

"Не ми хареса как изглеждам, но се заклех нагоре и надолу, че никога няма да си взема G-тръба", казва Хилари Гибсън от Норфолк, Вирджиния, която има късно заболяване на Помпе и веднъж е тежала 95 килограма въпреки височина 5 фута 10 инча.

Но преди четири години, на 25 години, тя се поддаде на натиска на Слоним да го направи и казва, че сега „наистина се радвам, че го направих“. Сега тя тежи 130 килограма, което отчасти отдава на тръбата. "Чувствам се много по-добре," казва тя, "и също изглеждам много по-добре."

Поддържане на форма за бъдещи терапии

От развитието на Myozyme, който замества липсващата киселинна малтаза, лекарите и пациентите имат големи надежди за подобни терапии, използващи или протеини, или гени, за лечение на други метаболитни заболявания.

Но дори такива лекарства да се появят, казва Слоним, възрастните и децата, които вече имат метаболитно заболяване, трябва да поддържат мускулите си в добра форма, за да могат да се възползват от всякакви терапии, които бъдещето може да донесе.

За конкретни съвети относно храненето при метаболитни мускулни заболявания, попитайте Вашия клиник по MDA за препоръка към диетолог или диетолог.