Abstract

De focus van de 6e workshop ligt op lysine, arginine, en verwante aminozuren. Functies, metabole routes, klinische toepassingen, en de bovenste tolerantie inname worden benadrukt in de artikelen die volgen. Lysine is aantoonbaar het meest deficiënte aminozuur in de voedselvoorziening van landen waar armoede bestaat, en sinds de ontdekking van de stikstofmonoxide synthase pathway, is arginine klinisch in de belangstelling gekomen vanwege de rol van stikstofmonoxide in cardiovasculaire fysiologie en pathofysiologie.

Wijlen Vernon Young verdient lof voor zijn visie om de International Council of Amino Acid Science (ICAAS), die in 2001 van start ging met de eerste bijeenkomst in Tokio, te organiseren en hiervoor steun te verwerven. Het idee achter ICAAS was om een kritische massa van deskundige wetenschappers bijeen te brengen die onderzoeksresultaten konden presenteren en vruchtbare discussies konden voeren over het specifieke onderwerp dat op elke individuele conferentie de nadruk zou krijgen. De eerste drie conferenties waren gericht op algemene vragen en problemen in verband met functie, bovengrenzen en biomarkers. Vanaf de 4e conferentie in Kobe, Japan, werd de nadruk gelegd op meer specifieke groepen aminozuren. Zo waren vertakte-keten aminozuren (1) het onderwerp van discussie op de bijeenkomst in Kobe, en zwavelhoudende aminozuren vormden de focus van de 5e ICAAS-conferentie in Los Angeles (2,3). De basis aminozuren, arginine en lysine, worden benadrukt in deze, de 6e ICAAS Workshop gehouden in Boedapest, Hongarije.

Arginine

De artikelen die volgen bespreken functies, metabolisme, farmacokinetiek, en klinische toepassingen voor supplementair arginine. Het is duidelijk dat de urea-cyclus functie en stikstof eliminatie cruciale kenmerken zijn in de functionaliteit van arginine. Vergelijkingen tussen diersoorten in de gevolgen van arginine deficiëntie zijn fascinerend (4,5).

Katten hebben een zeer beperkte capaciteit om citrulline te maken in intestinale mucosale cellen, en als gevolg hiervan ontwikkelen katten die slechts 1 maaltijd van een arginine-vrij dieet consumeren ernstige hyperammonemie en sterven vaak al na 24 uur (5). In tegenstelling hiermee geeft het voeden van kuikens (nul in vivo arginine biosynthese) met een arginine-vrij dieet, hoewel dit resulteert in negatieve groei, pas sterfte na 27 d van het voeden (6). Jonge varkens groeien niet optimaal wanneer zij gevoederd worden met een dieet dat zeer arm is aan arginine (7,8), maar volwassen varkens, met inbegrip van gravide wijfjes, synthetiseren voldoende arginine (in nierweefsel) om aan hun functionele behoeften te voldoen (9,10). Een klassieke studie werd gedaan aan UC-Davis waarin een arginine-vrij dieet werd geconsumeerd door volwassen mensen gedurende 5 d (11). Er traden geen symptomen van arginine-deficiëntie op, en plasma-ammoniak en urine-o-rotinezuur bleven in het normale bereik. De resultaten van deze studie suggereren dat normale gezonde volwassenen voldoende arginine kunnen synthetiseren om aan de minimale functionele vereisten te voldoen.

Ball’s laboratorium in Alberta voerde (met behulp van een maagkatheter) of verstrekte IV een arginine- en proline-vrij dieet aan neonatale biggen (12). Of ze nu enteraal of parenteraal gevoed werden, hyperammonemie trad snel op. Het toedienen van proline in de arginine-vrije voeding verhinderde echter de verhoging van plasma-ammoniak, maar alleen in het geval van enteraal gevoede biggen. Deze interessante bevindingen tonen aan dat de darm van vitaal belang is bij het arginine-sparende effect van proline (13).

Antagonisme van arginine door een overmaat aan lysine in de voeding is van groot belang in de diervoeding. Er bestaan verschillen tussen de soorten in die zin dat antagonisme optreedt bij kuikens (14), ratten (15), cavia’s (16), en honden (17), maar niet bij varkens (18). Dit is van het grootste praktische belang bij vogelsoorten omdat zij een hoge argininebehoefte hebben, en een overmaat aan lysine het argininekatabolisme versterkt door arginase in de nieren te induceren.

Arginine is een prominent aminozuur geworden in verschillende ziektetoestanden, niet alleen die gerelateerd zijn aan de productie van stikstofmonoxide (NO), maar ook die geassocieerd zijn met het argininekatabole enzym, arginase (19-21). Arginase komt vrij uit menselijke rode bloedcellen en is daarom een factor bij hemolytische ziekten zoals sikkelcelziekte. Arginase activiteit is ook verhoogd bij astmatische patiënten, waardoor mogelijk de beschikbaarheid van arginine voor NO biosynthese beperkt wordt. Deze onderwerpen worden meer in detail besproken in de artikelen die volgen.

Lysine

Lysine zou kunnen worden gezien als het “vergeten” aminozuur in de menselijke voeding. Dit aminozuur is rijkelijk aanwezig in de voedselvoorziening van ontwikkelde landen. In arme landen, waar granen de voedselvoorziening domineren, is lysine echter het meest beperkende aminozuur in de voedselvoorziening. Gebaseerd op studies met ratten, is elk graangewas dat is onderzocht niet alleen deficiënt, maar ook 1e limiterend in lysine (22). Lysine is ook het meest beperkende aminozuur in typische diëten voor varkens; het is tweede beperkend na methionine in typische diëten voor vogelsoorten. Het hoeft dan ook geen verbazing te wekken dat meer dan 90% van de totale lysineproductie wordt gebruikt om diervoeders aan te vullen. In 2005 werd alleen al in de Verenigde Staten 200.000 metrische ton lysine gebruikt voor diervoeding (23). Aldus is lysine waarschijnlijk meer bestudeerd in diervoeding dan enig ander aminozuur, maar heeft het niet dezelfde mate van nadruk gekregen in de menselijke voeding. Dit is misschien omdat weinig farmacologische toepassingen voor lysine in de klinische setting zijn geavanceerde.

Topics behandeld in de artikelen die volgen zijn 1) lysine metabolisme en mitochondriale opname (24), 2) gevoeligheid van lysine in zowel de vrije als eiwit-gebonden toestand voor Maillard bruinkleuring in voedingsmiddelen en diervoeders blootgesteld aan hoge temperatuur en vochtigheid (25,26), 3) gevoeligheid van lysine in voedingsmiddelen onder hitte en alkalische omstandigheden voor verlies van bioactiviteit als gevolg van lysinoalanine synthese (27), 4) studies naar de bovengrens, met inbegrip van de effecten van lysine als zodanig en van het HCl-gedeelte van lysine, toegediend als L-lysine-HCl (18,28-31), 5) antagonisme van arginine door een teveel aan lysine dat arginase in de nieren induceert bij vogelsoorten (14,32), 6) gebruik van lysine als referentie-aminozuur bij de samenstelling van diervoeders op basis van het “ideale eiwit” (d.w.z.e., ideale aminozuurverhoudingen) (5,33-37), en 7) moleculair-genetische benaderingen om het lysinegehalte (zowel vrij als eiwitgebonden) in graankorrels en oliehoudende zaden te verhogen (38,39).

In de artikelen die in dit supplement zijn opgenomen, worden ook onderwerpen besproken die verwant zijn aan lysine en arginine, maar er ook mee te maken hebben. Deze omvatten metabolieten van lysine zoals saccharopine, α-aminoadipinezuur, α-ketoadipinezuur (ook een metaboliet van tryptofaan), trimethyllysine, en carnitine, evenals metabolieten van arginine zoals ornithine, citrulline, dimethylarginine, creatine, agmatine, polyamines, ureum, en, natuurlijk, NO.

Geciteerde literatuur