Abstract

Il focus del 6° workshop è su lisina, arginina e aminoacidi correlati. Funzioni, percorsi metabolici, usi clinici e assunzione di tolleranza superiore sono sottolineati negli articoli che seguono. La lisina è probabilmente l’aminoacido più carente nell’alimentazione dei paesi in cui esiste la povertà, e dalla scoperta della via dell’ossido nitrico sintasi, l’arginina è salita alla ribalta clinica per il ruolo dell’ossido nitrico nella fisiologia e fisiopatologia cardiovascolare.

Il merito va dato al defunto Vernon Young per aver avuto la visione di organizzare e ottenere il sostegno del Consiglio Internazionale di Scienza degli Aminoacidi (ICAAS), che è iniziato nel 2001 con il primo incontro tenutosi a Tokyo. L’idea alla base dell’ICAAS era quella di riunire una massa critica di scienziati esperti che potessero presentare i risultati della ricerca e impegnarsi in una proficua discussione sul particolare argomento da sottolineare in ogni singola conferenza. Le prime 3 conferenze si sono concentrate su questioni e problemi generali riguardanti la funzione, i limiti superiori e i biomarcatori. A partire dalla quarta conferenza a Kobe, in Giappone, sono stati enfatizzati gruppi più specifici di aminoacidi. Così, gli aminoacidi a catena ramificata (1) sono stati l’argomento di discussione alla riunione di Kobe, e gli aminoacidi solforati sono stati l’obiettivo della quinta conferenza ICAAS di Los Angeles (2,3). Gli aminoacidi di base, arginina e lisina, sono enfatizzati in questo 6° Workshop ICAAS tenutosi a Budapest, Ungheria.

Arginina

Gli articoli che seguono discutono funzioni, metabolismo, farmacocinetica e usi clinici dell’arginina supplementare. Chiaramente, la funzione del ciclo dell’urea e l’eliminazione dell’azoto sono caratteristiche cruciali nella funzionalità dell’arginina. I confronti interspecie nelle conseguenze della carenza di arginina sono affascinanti (4,5).

Le specie feline hanno una capacità molto limitata di produrre citrullina nelle cellule della mucosa intestinale e, di conseguenza, i gatti che consumano solo 1 pasto di una dieta senza arginina sviluppano una grave iperammonemia e spesso muoiono dopo sole 24 ore (5). Al contrario, alimentando i pulcini (zero biosintesi di arginina in vivo) con una dieta priva di arginina, anche se la crescita è negativa, si ha mortalità solo dopo 27 giorni di alimentazione (6). I giovani maiali non crescono in modo ottimale se alimentati con una dieta molto povera di arginina (7,8), ma i maiali adulti, comprese le femmine gravide, sintetizzano abbastanza arginina (nel tessuto renale) per soddisfare le loro esigenze funzionali (9,10). Uno studio classico è stato fatto alla UC-Davis in cui una dieta senza arginina è stata consumata da esseri umani adulti per 5 giorni (11). Non si sono verificati sintomi di carenza di arginina, e l’ammoniaca plasmatica e l’acido orotico urinario sono rimasti nella norma. I risultati di questo studio suggeriscono che gli adulti sani normali possono sintetizzare abbastanza arginina per soddisfare le esigenze funzionali minime.

Il laboratorio di Ball in Alberta ha alimentato (utilizzando un catetere gastrico) o fornito IV una dieta priva di arginina e prolina a maialini neonatali (12). Sia che siano stati alimentati per via enterale o parenterale, l’iperammonemia si è verificata rapidamente. Tuttavia, la fornitura di prolina nella formula senza arginina ha impedito l’aumento dell’ammoniaca plasmatica, ma solo nel caso di suinetti alimentati per via enterale. Questi risultati interessanti dimostrano che l’intestino è vitalmente coinvolto nell’effetto arginina-sparing della prolina (13).

L’antagonismo dell’arginina da un eccesso di lisina alimentare è di grande interesse nella nutrizione animale. Esistono differenze di specie in quanto l’antagonismo si verifica nei pulcini (14), nei ratti (15), nelle cavie (16) e nei cani (17) ma non nei maiali (18). Questo è di grande importanza pratica nelle specie aviarie perché hanno un alto fabbisogno di arginina, e la lisina in eccesso aumenta il catabolismo dell’arginina inducendo l’arginasi renale.

L’arginina è diventata un aminoacido importante in diversi stati patologici, non solo quelli legati alla produzione di ossido nitrico (NO) ma anche quelli associati all’arginina, enzima catabolico dell’arginasi (19-21). L’arginasi viene rilasciata dai globuli rossi umani ed è quindi un fattore nelle malattie emolitiche come la falcemia. L’attività dell’arginasi è anche elevata nei pazienti asmatici, probabilmente limitando la disponibilità di arginina per la biosintesi di NO. Questi argomenti sono discussi più in dettaglio negli articoli che seguono.

Lisina

La lisina potrebbe essere vista come l’aminoacido “dimenticato” nella nutrizione umana. Questo aminoacido è ricco nell’alimentazione dei paesi sviluppati. Tuttavia, nei paesi poveri dove i cereali dominano l’alimentazione, la lisina è l’aminoacido più limitante nell’alimentazione. Sulla base di studi sui ratti, ogni grano di cereali che è stato studiato non solo è carente, ma anche 1° limitante in lisina (22). La lisina è anche l’aminoacido più limitante nelle tipiche diete somministrate ai maiali; è il secondo limitante dopo la metionina nelle tipiche diete somministrate alle specie aviarie. Non sorprende, quindi, che ben oltre il 90% della produzione totale di lisina sia usata per integrare le diete animali. Nel 2005, 200.000 tonnellate metriche di lisina sono state utilizzate solo negli Stati Uniti per applicazioni nell’alimentazione animale (23). Quindi, la lisina è stata probabilmente studiata più di qualsiasi altro aminoacido nella nutrizione animale, ma non ha ricevuto lo stesso grado di attenzione nella nutrizione umana. Questo forse perché pochi usi farmacologici per la lisina in ambito clinico sono stati avanzati.

Temi trattati negli articoli che seguono sono 1) il metabolismo della lisina e l’assorbimento mitocondriale (24), 2) la suscettibilità della lisina sia allo stato libero che legato alle proteine all’imbrunimento di Maillard in alimenti e mangimi esposti ad alta temperatura e umidità (25,26), 3) la suscettibilità della lisina negli alimenti in condizioni di calore e alcaline alla perdita di bioattività come risultato della sintesi della lisinoalanina (27), 4) studi sul limite superiore, compresi gli effetti della lisina di per sé così come gli effetti della porzione HCl della lisina somministrata come L-lisina-HCl (18,28-31), 5) antagonismo dell’arginina causato dall’eccesso di lisina che induce l’arginasi renale nelle specie aviarie (14,32), 6) uso della lisina come aminoacido di riferimento nella formulazione della dieta per animali basata sulla “proteina ideale” (i..e., rapporti ideali di aminoacidi) (5,33-37), e 7) approcci genetici molecolari per aumentare il contenuto di lisina (sia libera che legata alle proteine) nei cereali e nei semi oleosi (38,39).

Negli articoli che sono inclusi in questo supplemento, vengono discussi anche argomenti accessori ma associati a lisina e arginina. Questi includono i metaboliti della lisina come la saccaropina, l’acido α-aminoadipico, l’acido α-chetoadipico (anche un metabolita del triptofano), la trimetilisina e la carnitina e i metaboliti dell’arginina come l’ornitina, la citrullina, la dimetilarginina, la creatina, l’agmatina, le poliammine, l’urea e, naturalmente, il NO.

Letteratura citata

Footnotes

Note dell’autore