Abstract

Den sjätte workshopen är inriktad på lysin, arginin och relaterade aminosyror. Funktioner, metaboliska vägar, kliniska användningsområden och övre toleransintag betonas i de artiklar som följer. Lysin är utan tvekan den mest bristfälliga aminosyran i livsmedelsförsörjningen i länder där fattigdom råder, och sedan upptäckten av kväveoxidsyntasvägen har arginin kommit i fokus kliniskt på grund av kväveoxids roll i kardiovaskulär fysiologi och patofysiologi.

Den framlidne Vernon Young måste få beröm för att han hade visionen att organisera och få stöd för International Council of Amino Acid Science (ICAAS), som startade 2001 med det första mötet som hölls i Tokyo. Tanken bakom ICAAS var att samla en kritisk massa av sakkunniga vetenskapsmän som kunde presentera forskningsresultat och delta i fruktbara diskussioner om det särskilda ämne som skulle betonas vid varje enskild konferens. De tre första konferenserna fokuserade på allmänna frågor och problem som rörde funktion, övre gränser och biomarkörer. Från och med den fjärde konferensen i Kobe, Japan, betonades mer specifika grupper av aminosyror. Förgrenade aminosyror (1) var således diskussionsämnet vid mötet i Kobe, och svavelaminosyror stod i fokus vid den femte ICAAS-konferensen i Los Angeles (2,3). De grundläggande aminosyrorna, arginin och lysin, betonas i denna, den sjätte ICAAS-workshopen som hölls i Budapest, Ungern.

Arginin

I de följande artiklarna diskuteras funktioner, metabolism, farmakokinetik och kliniska användningsområden för kompletterande arginin. Det är uppenbart att ureacirkelns funktion och kväveeliminering är avgörande inslag i arginins funktionalitet. Jämförelser mellan arter när det gäller konsekvenserna av argininbrist är fascinerande (4,5).

Fjällarter har mycket begränsad kapacitet att tillverka citrullin i tarmslemhinnans celler, och som ett resultat av detta utvecklar katter som konsumerar endast en måltid av en argininfri diet allvarlig hyperammonemi och dör ofta redan efter 24 timmar (5). Däremot leder utfodring av kycklingar (ingen argininbiosyntes in vivo) med argininfri kost till negativ tillväxt, men ger dödlighet först efter 27 dagars utfodring (6). Unga grisar växer inte optimalt när de utfodras med en diet med mycket låg argininhalt (7,8), men vuxna grisar, inklusive gravida honor, syntetiserar tillräckligt med arginin (i njurvävnad) för att uppfylla sina funktionella krav (9,10). En klassisk studie gjordes vid UC-Davis där en argininfri kost intogs av vuxna människor under fem dagar (11). Inga symtom på argininbrist uppstod, och ammoniak i plasma och orostsyra i urinen förblev inom det normala intervallet. Resultaten av denna studie tyder på att normala friska vuxna kan syntetisera tillräckligt med arginin för att uppfylla minimala funktionella krav.

Balls laboratorium i Alberta utfodrade (med hjälp av en magkateter) eller gav intravenöst en arginin- och prolinfri diet till neonatala smågrisar (12). Oavsett om de utfodrades enteralt eller parenteralt uppstod snabbt hyperammonemi. Tillhandahållande av prolin i den argininfria formeln förhindrade dock förhöjningen av plasmaammoniak, men endast när det gällde enteralt utfodrade smågrisar. Dessa intressanta resultat visar att tarmen är ytterst involverad i prolinets argininbesparande effekt (13).

Antagonism av arginin genom överskott av lysin i kosten är av stort intresse inom djurfoder. Det finns artskillnader såtillvida att antagonism förekommer hos kycklingar (14), råttor (15), marsvin (16) och hundar (17) men inte hos grisar (18). Detta har störst praktisk betydelse för fågelarter eftersom de har ett högt argininbehov och överskott av lysin ökar argininkatabolismen genom att inducera njurarginas.

Arginin har blivit en framträdande aminosyra i flera sjukdomstillstånd, inte bara de som är relaterade till produktion av kväveoxid (NO) utan även de som är förknippade med det kataboliska enzymet arginin, arginas (19-21). Arginas frigörs från mänskliga röda blodkroppar och är därför en faktor vid hemolytiska sjukdomar som sicklecellsjukdom. Arginasaktiviteten är också förhöjd hos astmapatienter, vilket möjligen begränsar tillgången på arginin för NO-biosyntes. Dessa ämnen diskuteras mer ingående i de artiklar som följer.

Lysin

Lysin kan ses som den ”glömda” aminosyran i människans näring. Denna aminosyra är rikligt förekommande i livsmedelsförsörjningen i utvecklade länder. I fattiga länder där spannmål dominerar livsmedelsförsörjningen är lysin dock den mest begränsande aminosyran i livsmedelsförsörjningen. Enligt studier på råttor har alla spannmålssorter som har undersökts inte bara brist på lysin utan även en mycket låg halt av lysin (22). Lysin är också den mest begränsande aminosyran i typiska dieter som utfodras till grisar; den är näst begränsande efter metionin i typiska dieter som utfodras till fågelarter. Det är därför inte förvånande att mer än 90 % av den totala produktionen av lysin används för att komplettera djurfoder. År 2005 användes 200 000 ton lysin enbart i Förenta staterna till djurfoder (23). Lysin har förmodligen studerats mer inom djurfoder än någon annan aminosyra, men har inte fått samma uppmärksamhet inom människoföda. Detta beror kanske på att få farmakologiska användningsområden för lysin i klinisk miljö har utvecklats.

Teman som behandlas i de följande artiklarna är 1) lysinmetabolism och mitokondriellt upptag (24), 2) känslighet för lysin i både fritt och proteinbundet tillstånd för Maillard-brynning i livsmedel och foder som utsätts för hög temperatur och luftfuktighet (25,26), 3) känslighet för lysin i livsmedel under värme och alkaliska förhållanden för förlust av bioaktivitet som ett resultat av lysinoalaninsyntes (27), 4) Studier av den övre gränsen, inklusive effekter av lysin i sig självt samt effekter av HCl-delen av lysin som administreras som L-lysin-HCl (18,28-31). 5) Antagonism av arginin som orsakas av överskott av lysin som inducerar njurarginas hos fågelarter (14,32). 6) Användning av lysin som referensaminosyra i foderberedningar för djur baserade på det ”ideala proteinet” (dvs.e., ideala aminosyraförhållanden) (5,33-37), och 7) molekylärgenetiska metoder för att öka lysininnehållet (både fritt och proteinbundet) i spannmål och oljeväxter (38,39).

I de artiklar som ingår i detta tillägg diskuteras också ämnen som är underordnade men förknippade med lysin och arginin. Dessa omfattar metaboliter av lysin såsom saccharopin, α-aminoadipinsyra, α-ketoadipinsyra (även en metabolit av tryptofan), trimetyllysin och karnitin samt metaboliter av arginin såsom ornitin, citrullin, dimetylarginin, kreatin, agmatin, polyaminer, urea och, naturligtvis, NO.

Litteratur citerad