OPTYMALNY POZIOM SPOŻYCIA BIAŁKA PRZEZ CZŁOWIEKA DOROSŁEGO CZĘŚĆ II Janusz Keller
A. WARTOŚĆ ODŻYWCZA BIAŁEK
AMINOKWASY EGZOGENNE
Współczynniki strawności pozornej zakres przeciętny zakres ekstremalny białka 60-95 42,3-97,5 tłuszcze 55-96 18,7-97,5 węglowodany 92-97 68,7-99,0 białka tłuszcze węglowodany Pokarmy zawierające duże 91 95 97 ilości skł. poch. zwierz. Pokarmy zawierające średnie 85 92 95 ilości skł. poch. zwierz. Pokarmy zawierające małe 78 86 93 ilości skł. poch. zwierz.
METODY OCENY WARTOŚCI ODŻYWCZEJ BIAŁEK
METODY CHEMICZNE I.Współczynnik aminokwasu ograniczającego (chemical score CS) zawartość określonego aminokwasu egzogennego w 1 g badanego białka ----------------------------------------------------------- x 100 zawartość tego aminokwasu w 1 g białka wzorcowego II.Zintegrowany współczynnik aminokwasów egzogennych Średnia geometryczna ze wszystkich CS
III. Trawienie in vitro enzymami (wartości jedynie porównawcze)
METODY BIOLOGICZNE I.Thomas-Mitchell początek XX. wieku uwzględnia się przy tym azot metaboliczny w kale oraz azot endogenny w moczu wydalany przez szczury utrzymywane na diecie bezbiałkowej procent wykorzystania białka strawionego Biological Value = BV (procent białka zatrzymanego w organizmie młodego szczura w okresie 7-10 dni w stosunku do białka rzeczywiści strawionego)
II. Współczynnik wydajności wzrostowej Protein Efficiency Ratio = PER (procent białka zatrzymanego w organizmie rosnącego szczura w stosunku do białka spożytego)
Konieczność wyrównywania poziomu spożycia białka przez wszystkie badane szczury, co jest bardzo kłopotliwe i uniemożliwia ocenę przy wysokim poziomie spożycia tego składnika Obowiązuje tu t. zw. prawo zmniejszających się zysków
Wszystkie metody biologiczne oceny wartości odżywczej białek, to metody wzrostowe. Nie stosuje się żadnych metod biologicznych w odniesieniu do kobiet w ciąży lub laktacji, ludzi o dużej aktywności fizycznej, ludzi starzejących się.
III. Zmiany poziomu aminokwasów egzogennych w surowicy krwi występujące po spożyciu testowanego białka i określanie, który aminokwas jest limitujący
Metody badania zapotrzebowania organizmu na białko i aminokwasy
I.Bilans azotu Przeszacowywanie spożycia Niedoszacowywanie strat azotu z organizmu, w tym zwłaszcza spowodowanych przez: - działalność bakterii denitryfikujących w okrężnicy, -zmieniająca się pula mocznika w organizmie (błąd rzędu 66 % bilansu), - wydalanie mocznika przez skórę, - wydychanie amoniaku, - wydalanie w moczu azotanów. Błąd rzędu +/- 11 mg N/kg/24h (większy od wszystkich strat N z organizmu człowieka)
II. Pomiary tempa utleniania szkieletów aminokwasów znakowanych niepromieniotwórczym C-13 (testy oddechowe). Problemy metodyczne: - retencja izotopu w formie dwuwęglanu, - zmienność wzbogacenia tła w izotop, - zgodność wydalania N w moczu, a CO2 w powietrzu wydechowym, - niedocenianie strat izotopu w formie innej niż CO2, - wpływ nadmiaru wskaźnika na bilans aminokwasu
II. Metoda punktu przełomowego (Break Point) Karmienie rosnących szczurów mieszaniną aminokwasów i stopniowe obniżanie poziomu spożycia jednego, badanego aminokwasu aż do poziomu ograniczania syntezy netto białka rozpoznawanego przez zwiększenie stopnia utleniania jakiegoś innego aminokwasu.
ZAPOTRZEBOWANIE KONIECZNE I ADAPTACYJNE
I.Zapotrzebowanie konieczne jest związane z: a/wymianą białek wewnątrzkomórkowych, b/ wymianą komórek (apoptozą), c/ syntezą soków trawiennych, c/ odnawianiem glikoprotein śluzówki przewodu pokarmowego. d/ stałym wzrostem włosów i paznokci, e/ wydalaniem azotu w pocie.
Dorosły człowiek o masie ciała 70 kg żywiony dietą bezbiałkową wydala przeciętnie w ciągu doby w kale, moczu, pocie, złuszczającym się naskórku, wypadających włosach i obcinanych paznokciach około 24 g białka ogólnego (3,84 g N x 6,25). Do tego trzeba dodać 30% na zmienność indywidualną, dlatego wartość bezpieczna wynosi 31 g białka ogólnego.
II. Zapotrzebowanie adaptacyjne MUNRO lata sześćdziesiąte XX. wieku: labilna rezerwa białek głównie w wątrobie i w przewodzie pokarmowym. Rytm dobowy: - po posiłku nasila się synteza białek, - między posiłkami nasila się rozpad białek. Poziom spożycia białka wpływa na amplitudę tego cyklu retencji i utraty białek ciała.
Przy żywieniu ludzi dietą wysokobiałkową (2,3 g białka / kg/ 24 godz.) składowa adaptacyjna metabolizmu aminokwasów może osiągnąć poziom 4-krotnie wyższy od obserwowanego przy żywieniu dietą niskobiałkową (0,36 g białka / kg / 24 godz.)
Pamięć metaboliczna = Napęd kataboliczny Po gwałtownym obniżeniu poziomu spożycia białka tempo oksydatywnego katabolizmu niektórych aminokwasów utrzymuje się na niezrozumiale wysokim poziomie jeszcze przez mniej więcej 3 tygodnie.
Napęd anaboliczny = Apetyt aminostatyczny Gdy potencjalne maksymalne tempo wychwytu netto aminokwasów przez mięśnie jest większe od tempa ich aktualnego dopływu do organizmu z pożywieniem, występuje pobudzenie apetytu i zwiększanie dopływu aminokwasów do mięśni.
W normowaniu żywienia przyjmuje się, że około 10% białek pożywienia nie ulega strawieniu, a wartość odżywcza przeciętnej mieszaniny aminokwasów wchłoniętych z przewodu pokarmowego wynosi 70% więc do wartości wydalanej z organizmu na diecie bezbiałkowej dodajemy 40% i otrzymujemy zalecane spożycie białka 52 g/ 70 kg/ 24 godz.
W żywieniu grupowym należy uwzględnić ponadto straty technologiczne i talerzowe na poziomie około 12 g białka na osobę dziennie, wobec czego dla populacji przyjmuje się zalecaną średnią normę spożycia białka 70 g/ 70 kg/ 24 godz. czyli 1 g/ kg masy ciała/ 24 godz.
Aktywność ruchowa a zapotrzebowanie na białko
Przy zwiększonej aktywności ruchowej strawność pozorna białka ulega niewielkiemu obniżeniu, ale wykorzystanie białka strawionego jest nieco lepsze. W czasie aktywności ruchowej aktywność katepsyn w mięśniach szkieletowych wzrasta, natomiast w okresach odpoczynku zwiększa się tempo syntezy białka w mięśniach.
Białka pełnią rolę antyoksydantów (dysmutaza ponadtlenkowa, katalaza, peroksydaza glutationu usuwają wolne rodniki, metalotioneina, hemoglobina hamują tworzenie wolnych rodników). Jest to ważne w wysiłkach wytrzymałościowych, gdy tempo zużywania tlenu wzrasta z 0,3 do 3 litrów na minutę. Tacy sportowcy spożywają jednak przeciętnie około 50% więcej pożywienia, a z tym również około 50% więcej białka.
Młodzi dorośli sportowcy wyczynowi zwiększają masę białkową mięśni przeciętnie o około 3-4 g dziennie, na co potrzebują około 6-8 g białek pożywienia.
NIEDOŻYWIENIE SKROBIOWO-TŁUSZCZOWE = CHRONICZNY DEFICYT ENERGETYCZNY (CE) CZĘŚCIOWE NIEDOŻYWIENIE OGÓLNE = NIEDOŻYWIENIE BIAŁKOWO-ENERGETYCZNE PROTEIN-ENERGY MALNUTRITION (PEM) MARASMUS CHARŁACTWO, WYCHUDZENIE NIEDOŻYWIENIE BIAŁKOWE PROTEIN MALNUTRITION (PM) KWASHIORKOR OBRZĘKI CIAŁA, STŁUSZCZENIE WĄTROBY
SKUTKI KRÓTKOTRWAŁEGO NIEDOSTATECZNEGO POZIOMU SPOŻYCIA BIAŁKA: - pobudzenie osi podwzgórzowo-przysadkowej, - nasilenie wydzielania kortykoliberyny (CRH), - wzrost stężenia we krwi ACTH, - nasilenie wydzielania kortykosteroidów (u człowieka kortyzolu), - zmniejszenie tempa degradacji kortykosteroidów w watrobie, - nasilenie degradacji białek w mięśniach, - nasilenie glukoneogenezy w wątrobie.
PEM lub PM stosowane przez 6 dni wywołuje u dorosłych ludzi wzrost wydzielania hormonu wzrostu (GH), co powoduje uruchamianie rezerw energetycznych. Jednocześnie występuje zmniejszenie wydzielania insuliny oraz IGF-1, a zwiększenie wydzielania IGFBP-1 i ograniczenie tempa syntezy białek.
Długotrwałe PEM powoduje utratę beztłuszczowej masy ciała (mięśnie szkieletowe, narządy wewnętrzne, komórki układu krwiotwórczego i immunologicznego, hipoalbuminemię i ketozę. Mechanizmy kompensacyjne spowalniają PEM
SKUTKI NADMIERNEGO SPOŻYWANIA BIAŁKA
Przeciążenie trzustki w zakresie produkcji enzymów proteolitycznych. Zmuszenie wątroby do zbyt dużej produkcji mocznika. Zmuszenie nerek do zbyt dużej filtracji mocznika.
Krótkotrwały wzrost spożycia białka powoduje nawet około 2,5-krotny wzrost stężenia aminokwasów we krwi, nawet dwukrotne nasilenie tempa syntezy białek w mięśniach oraz spadek tempa degradacji białek w wątrobie. Ten stymulujący wpływ na anabolizm funkcjonuje jedynie przy niskim stężeniu insuliny we krwi.
Wysoki poziom spożycia białka (1,87 g / kg / 24 godz.) może zwiększać ryzyko insulinooporności i występowanie cukrzycy oraz występowanie mikroalbuminurii, będacej czynnikiem prognostycznym dla rozwoju chorób nerek (hipertrofii, hemodynamiki, produkcji eikozanoidów, raka nerek i prostaty, kamicy wapniowo-szczawianowej) oraz układu sercowo-naczyniowego.
Wysoki poziom spożycia białka (>2 g kg / 24 godz.) zmniejsza stężenie glutaminy w osoczu krwi w wyniku powstawania kwasicy metabolicznej i wzrostu ekstrakcji glutaminy w nerkach. Glutamina jest ważnym paliwem dla erytrocytów i limfocytów, więc jej brak zaburza czynność układu odpornościowego.