Abstract

Fokus for den 6. workshop er på lysin, arginin og beslægtede aminosyrer. Funktioner, metaboliske veje, kliniske anvendelser og øvre toleranceindtag er fremhævet i de følgende artikler. Lysin er vel nok den mest mangelfulde aminosyre i fødevareforsyningen i lande med fattigdom, og siden opdagelsen af nitrogenoxidsyntasevejen er arginin blevet klinisk fremtrædende på grund af nitrogenoxids rolle i den kardiovaskulære fysiologi og patofysiologi.

Kredit skal gives til afdøde Vernon Young for at have haft visionen om at organisere og opnå støtte til International Council of Amino Acid Science (ICAAS), som begyndte i 2001 med det første møde, der blev afholdt i Tokyo. Ideen bag ICAAS var at samle en kritisk masse af ekspertvidenskabsfolk, som kunne præsentere forskningsresultater og indgå i en frugtbar diskussion om det særlige emne, der skulle fremhæves på hver enkelt konference. De første tre konferencer fokuserede på generelle spørgsmål og problemer vedrørende funktion, øvre grænser og biomarkører. Fra og med den fjerde konference i Kobe, Japan, blev der lagt vægt på mere specifikke grupper af aminosyrer. Således var forgrenede aminosyrer (1) emnet for diskussionen på mødet i Kobe, og svovlaminosyrer var i fokus på den 5. ICAAS-konference i Los Angeles (2,3). De basiske aminosyrer, arginin og lysin, er fremhævet på denne, den 6. ICAAS-workshop, der blev afholdt i Budapest, Ungarn.

Arginin

I de følgende artikler diskuteres funktioner, metabolisme, farmakokinetik og klinisk anvendelse af supplerende arginin. Det er klart, at ureacyklusfunktion og kvælstofudskillelse er afgørende træk i arginins funktionalitet. Sammenligninger mellem arter med hensyn til konsekvenserne af argininmangel er fascinerende (4,5).

Felinearter har meget begrænset kapacitet til at danne citrullin i tarmslimhindenes celler, og som følge heraf udvikler katte, der kun indtager 1 måltid af en arginininfri diæt, alvorlig hyperammonæmi og dør ofte efter kun 24 timer (5). I modsætning hertil medfører fodring af kyllinger (ingen in vivo argininbiosyntese) med en argininfri kost, selv om den resulterer i negativ vækst, først dødelighed efter 27 dages fodring (6). Unge svin vokser ikke optimalt, når de fodres med et meget lavt argininindhold (7,8), men voksne svin, herunder gravide hundyr, syntetiserer nok arginin (i nyrevæv) til at opfylde deres funktionelle behov (9,10). Der blev foretaget en klassisk undersøgelse på UC-Davis, hvor voksne mennesker fik en argininfri kost i 5 d (11). Der opstod ingen symptomer på argininmangel, og plasmaammoniak og urinsyre forblev inden for normalområdet. Resultaterne af denne undersøgelse tyder på, at normale sunde voksne mennesker kan syntetisere nok arginin til at opfylde de minimale funktionelle krav.

Balls laboratorium i Alberta fodrede (ved hjælp af et mavekateter) eller gav neonatale smågrise IV en arginin- og prolinfri diæt (12). Uanset om de blev fodret enteralt eller parenteralt, opstod der hurtigt hyperammonæmi. Tilførsel af prolin i den argininfrie modermælkserstatning forhindrede imidlertid forhøjelsen af plasmaammoniak, men kun i tilfælde af enteralt fodrede smågrise. Disse interessante resultater viser, at tarmen er afgørende involveret i den argininbesparende virkning af prolin (13).

Antagonisme af arginin ved overskud af lysin i kosten er af stor interesse inden for dyreernæring. Der er artsforskelle, idet antagonisme forekommer hos kyllinger (14), rotter (15), marsvin (16) og hunde (17), men ikke hos svin (18). Dette har størst praktisk betydning for fuglearter, fordi de har et højt argininbehov, og overskydende lysin øger argininkatabolismen ved at inducere nyrearginase.

Arginin er blevet en fremtrædende aminosyre i flere sygdomstilstande, ikke kun dem, der er relateret til nitrogenoxid (NO)-produktion, men også dem, der er forbundet med det argininkatabolske enzym, arginase (19-21). Arginase frigives fra menneskelige røde blodlegemer og er derfor en faktor i hæmolytiske sygdomme som f.eks. seglcellesygdom. Arginaseaktiviteten er også forhøjet hos astmatiske patienter, hvilket muligvis begrænser tilgængeligheden af arginin til NO-biosyntese. Disse emner behandles mere detaljeret i de følgende artikler.

Lysin

Lysin kan betragtes som den “glemte” aminosyre i den menneskelige ernæring. Denne aminosyre er rig på fødevarer i de udviklede landes fødevareforsyning. I fattige lande, hvor kornprodukter dominerer fødevareforsyningen, er lysin imidlertid den mest begrænsende aminosyre i fødevareforsyningen. På grundlag af rotteundersøgelser er alle kornsorter, der er blevet undersøgt, ikke blot mangelfulde, men også 1. begrænsende for lysin (22). Lysin er også den mest begrænsende aminosyre i typiske diæter til svin; den er næstbegrænsende efter methionin i typiske diæter til fuglearter. Det er derfor ikke overraskende, at langt over 90 % af den samlede lysinproduktion anvendes til at supplere dyrefoder. I 2005 blev der alene i USA anvendt 200 000 tons lysin til dyrefoder alene i USA (23). Lysin er således sandsynligvis blevet undersøgt mere inden for dyrefoder end nogen anden aminosyre, men den har ikke fået samme vægt inden for human ernæring. Dette skyldes måske, at der kun er blevet fremført få farmakologiske anvendelser af lysin i klinisk sammenhæng.

Temaer, der behandles i de følgende artikler, er 1) lysinmetabolisme og mitokondrieoptagelse (24), 2) lysins modtagelighed i både fri og proteinbunden tilstand for Maillard-brynning i fødevarer og foderstoffer, der udsættes for høj temperatur og fugtighed (25,26), 3) lysins modtagelighed i fødevarer under varme og alkaliske forhold for tab af bioaktivitet som følge af lysinoalaninsyntese (27), 4) undersøgelser af den øvre grænse, herunder virkningerne af lysin i sig selv samt virkningerne af HCl-delen af lysin, der gives som L-lysin-HCl (18,28-31), 5) antagonisme af arginin forårsaget af overskydende lysin, der inducerer nyrearginase hos fuglearter (14,32), 6) anvendelse af lysin som referenceaminosyre i foderformuleringen til dyr baseret på det “ideelle protein” (i.e., ideelle aminosyreforhold) (5,33-37) og 7) molekylærgenetiske metoder til at øge lysinindholdet (både frit og proteinbundet) i kornsorter og oliefrø (38,39).

I de artikler, der er medtaget i dette tillæg, behandles også emner, der er underordnede til, men forbundet med lysin og arginin. Disse omfatter metabolitter af lysin såsom saccharopin, α-aminoadipinsyre, α-ketoadipinsyre (også en metabolit af tryptofan), trimethyllysin og carnitin samt metabolitter af arginin såsom ornithin, citrullin, dimethylargininin, kreatin, agmatin, polyaminer, urinstof og naturligvis NO.

Citeret litteratur