Abstract

Kuudennessa työpajassa keskitytään lysiiniin, arginiiniin ja niihin liittyviin aminohappoihin. Seuraavissa artikkeleissa korostetaan toimintoja, aineenvaihduntareittejä, kliinisiä käyttötarkoituksia ja ylempää sietokykyä. Lysiini on kiistatta puutteellisin aminohappo köyhien maiden elintarvikehuollossa, ja typpioksidisyntaasireitin löytämisen jälkeen arginiini on noussut kliinisesti merkittävään asemaan typpioksidin roolin vuoksi kardiovaskulaarisessa fysiologiassa ja patofysiologiassa.

Kunnianosoitus on annettava edesmenneelle Vernon Youngille siitä, että hänellä oli näkemystä järjestää ja saada tukea International Council of Amino Acid Science (ICAAS) -järjestölle, joka aloitti toimintansa vuonna 2001 Tokiossa pidetyllä ensimmäisellä kokouksella. ICAAS:n ideana oli koota kriittinen massa asiantuntijatutkijoita, jotka voisivat esitellä tutkimustuloksia ja käydä hedelmällistä keskustelua kussakin yksittäisessä konferenssissa painotettavasta aiheesta. Kolmessa ensimmäisessä konferenssissa keskityttiin yleisiin kysymyksiin ja ongelmiin, jotka koskivat toimintaa, ylärajoja ja biomarkkereita. Kobessa, Japanissa pidetystä neljännestä konferenssista alkaen keskityttiin tarkemmin määriteltyihin aminohapporyhmiin. Niinpä Koben kokouksessa keskusteltiin haaraketjuisista aminohapoista (1), ja Los Angelesissa pidetyssä viidennessä ICAAS-konferenssissa keskityttiin rikkipitoisiin aminohappoihin (2,3). Perusaminohappoja, arginiinia ja lysiiniä, korostetaan tässä, Budapestissa, Unkarissa pidetyssä 6. ICAAS-kokouksessa.

Arginiini

Seuraavissa artikkeleissa käsitellään arginiinin lisäravinteiden toimintoja, metaboliaa, farmakokinetiikkaa ja kliinistä käyttöä. On selvää, että ureasyklin toiminta ja typen eliminaatio ovat ratkaisevia piirteitä arginiinin toiminnassa. Lajien väliset vertailut arginiinin puutteen seurauksista ovat kiehtovia (4,5).

Kissoilla on hyvin rajallinen kyky valmistaa sitrulliinia suoliston limakalvon soluissa, minkä seurauksena kissat, jotka syövät vain yhden aterian arginiinittomalla ruokavaliolla, saavat vakavan hyperammonemian ja kuolevat usein jo 24 tunnin kuluttua (5). Sitä vastoin poikasten (joilla ei ole in vivo arginiinin biosynteesiä) ruokkiminen arginiinittomalla ruokavaliolla johtaa negatiiviseen kasvuun, mutta johtaa kuolleisuuteen vasta 27 vuorokauden kuluttua ruokinnasta (6). Nuoret siat eivät kasva optimaalisesti, kun niitä ruokitaan hyvin vähän arginiinia sisältävällä ruokavaliolla (7,8), mutta aikuiset siat, myös gravidit naaraat, syntetisoivat riittävästi arginiinia (munuaiskudoksessa) täyttääkseen toiminnalliset tarpeensa (9,10). UC-Davisissa tehtiin klassinen tutkimus, jossa aikuiset ihmiset söivät arginiinivapaata ruokavaliota 5 päivän ajan (11). Mitään arginiinin puutoksen oireita ei ilmennyt, ja plasman ammoniakki ja virtsan oroottihappo pysyivät normaalialueella. Tämän tutkimuksen tulokset viittaavat siihen, että normaalit terveet aikuiset voivat syntetisoida riittävästi arginiinia täyttääkseen toiminnalliset minimivaatimukset.

Ballin laboratorio Albertassa ruokki (mahakatetrin avulla) tai antoi IV-ruokintana arginiini- ja proliinitonta ruokavaliota vastasyntyneille porsaille (12). Riippumatta siitä, ruokittiinko niitä enteraalisesti vai parenteraalisesti, hyperammonemia ilmeni nopeasti. Proliinin lisääminen arginiinittomaan ravintovalmisteeseen esti kuitenkin plasman ammoniakkipitoisuuden nousun, mutta vain enteraalisesti ruokittujen porsaiden tapauksessa. Nämä mielenkiintoiset havainnot osoittavat, että suolisto osallistuu ratkaisevasti proliinin arginiinia säästävään vaikutukseen (13).

Ylimääräisen ravinnon lysiinin aiheuttama arginiinin antagonismi on erittäin kiinnostavaa eläinten ravitsemuksessa. Lajieroja on siinä, että antagonismia esiintyy poikasilla (14), rotilla (15), marsuilla (16) ja koirilla (17) mutta ei sioilla (18). Tällä on suurin käytännön merkitys lintulajeissa, koska niiden arginiinin tarve on suuri, ja ylimääräinen lysiini tehostaa arginiinikataboliaa indusoimalla munuaisten arginaasia.

Arginiinista on tullut merkittävä aminohappo useissa sairaustiloissa, ei ainoastaan typpioksidin (NO) tuotantoon liittyvissä, vaan myös arginiinikataboliseen entsyymiin, arginaasiin, liittyvissä sairaustiloissa (19-21). Arginaasia vapautuu ihmisen punasoluista, ja siksi se on tekijä hemolyyttisissä sairauksissa, kuten sirppisolusairaudessa. Arginaasiaktiivisuus on koholla myös astmapotilailla, mikä mahdollisesti rajoittaa arginiinin saatavuutta NO:n biosynteesiin. Näitä aiheita käsitellään tarkemmin seuraavissa artikkeleissa.

Lysiini

Lysiiniä voitaisiin pitää ihmisen ravitsemuksen ”unohdettuna” aminohappona. Tätä aminohappoa on runsaasti kehittyneiden maiden elintarvikehuollossa. Köyhissä maissa, joissa vilja hallitsee elintarvikehuoltoa, lysiini on kuitenkin elintarvikehuollon rajoittavin aminohappo. Rotilla tehtyjen tutkimusten perusteella jokainen tutkittu viljavilja on lysiinin osalta paitsi puutteellinen myös 1. rajoittava (22). Lysiini on myös rajoittavin aminohappo tyypillisessä sikojen ruokavaliossa; se on metioniinin jälkeen toiseksi rajoittavin lintulajien ruokavaliossa. Ei siis ole yllättävää, että yli 90 prosenttia lysiinin kokonaistuotannosta käytetään eläinten ruokavalion täydentämiseen. Vuonna 2005 pelkästään Yhdysvalloissa käytettiin 200 000 tonnia lysiiniä eläinten rehusovelluksiin (23). Lysiiniä on siis luultavasti tutkittu eläinten ravitsemuksessa enemmän kuin mitään muuta aminohappoa, mutta sitä ei ole painotettu yhtä paljon ihmisten ravitsemuksessa. Tämä johtuu ehkä siitä, että lysiinin farmakologisia käyttötarkoituksia kliinisessä ympäristössä on kehitetty vain vähän.

Seuraavissa artikkeleissa käsiteltyjä aiheita ovat 1) lysiinin aineenvaihdunta ja mitokondrioiden hyväksikäyttö (24), 2) lysiinin alttius sekä vapaana että valkuaisaineeseen sitoutuneena Maillardin ruskettumiselle korkealle lämpötilalle ja kosteudelle altistetuissa elintarvikkeissa ja rehuissa (25,26), 3) lysiinin alttius elintarvikkeissa lämpö- ja emäksisissä olosuhteissa tapahtuvalle biologisen aktiivisuuden häviämiselle lysinoalaniinisynteesin vaikutuksesta (27), 4) ylärajatutkimukset, mukaan lukien lysiinin vaikutukset sinänsä sekä L-lysiini-HCl:nä annostellun lysiinin HCl-osan vaikutukset (18,28-31), 5) liiallisen lysiinin aiheuttama arginiinin antagonismi, joka indusoi munuaisten arginaasia lintulajeilla (14,32), 6) lysiinin käyttö vertailuaminohappona eläimille suunnatun ruokavalion laatimisessa ”ideaaliproteiiniin” perustuen (esim.e., ideaalinen aminohapposuhde) -käsitteeseen (5,33-37) ja 7) molekyyligeneettisiin lähestymistapoihin, joilla pyritään lisäämään viljanjyvien ja öljysiementen lysiinipitoisuutta (sekä vapaata että proteiiniin sitoutunutta) (38,39).

Tässä täydennysosassa olevissa artikkeleissa käsitellään myös lysiiniin ja arginiiniin liittyviä, mutta niitä täydentäviä aiheita. Näihin kuuluvat lysiinin aineenvaihduntatuotteet, kuten sakkaropiini, α-aminoadipiinihappo, α-ketoadipiinihappo (myös tryptofaanin aineenvaihduntatuotteena), trimetyylilysiini ja karnitiini, sekä arginiinin aineenvaihduntatuotteet, kuten ornitiini, sitrulliini, dimetyyliarginiini, kreatiini, agmatiini, polyamiinit, urea ja tietysti NO.

Literature Cited