Mon06262017

Last update09:47:31 AM GMT

07.06.11 12:24

Оценка суточной экскреции аминокислот с потом

Написала  Оксана Станевич
Оценить
(0 голоса)
`

Образование и выведение мочевины является основным путем экскреции продуктов метаболизма аминокислот. Однако некоторая часть аминокислот экскретируется в неизмененном виде через почки и кожу. Несбалансированность рациона и режима питания, метаболические нарушения и физические нагрузки могут существенно влиять на аминокислотный состав перспирата эккриновых желез кожи.

Разработка технологии оценки суточной экскреции с потом аминокислот, особенно незаменимых, дает возможность выявлять метаболические нарушения и корректировать питание с целью повышения эффективности физических нагрузок у спортсменов. Актуальность данной работы заключается в апробации и реализации неинвазивной методики сбора суточного перспирата эккриновых желез кожи и в обсуждении, насколько большое с точки зрения информативности значение имеют показатели суточной экскреции аминокислот с потом.

Материалы и методы

Исследуемую группу составили здоровые мужчины 19-22 лет. Сбор перспирата проводили путем кожной аппликации слоя сорбента, площадь которого составляла 9 см2, после чего сорбирующий материал подвергали экстракции. Состав аппликатора в целом выглядел следующим образом (от тела кнаружи): марля, двухслойный сорбент, парафильм, клейкий пластырь.

Экстракция проводилась боратным буфером, разведенным в 2 раза с введением внутреннего стандарта – норвалина. Затем эпендорфы с образцами, залитыми экстрагентом, ставились в шейкер на 30 минут. Анализ экстрактов проводили спектрофотометрически путем записи спектров поглощения в диапазоне 200-600 нм. Расширенный спектр аминокислот в образцах перспирата определяли с помощью обращеннофазного ВЭЖХ-анализа с использованием хроматографа Agilent 1100.

Площадь поверхности тела рассчитывалась по формуле Дюбуа.

Результаты

Изучены различные варианты преаналитического этапа исследования перспирации в зависимости от сорбирующего материала, различного времени аппликации (30 мин. – 12 час.), области кожной поверхности и двух вариантов экстракции. Установлено, что даже короткая 30-минутная аппликация позволяет определить в экстрактах перспирата концентрацию аминокислот, существенно превышающую предел определения ВЭЖХ-метода. Рассчитана суточная экскреция некоторых аминокислот (мет, вал, сер, арг, лиз, фен, иле) с потом по отношению к поверхности тела. Проанализированы способы расчета суточной экскреции аминокислот в зависимости от длительности аппликации и области забора пота.

Было сделано допущение, что количество аминокислот, собранное сорбентом площадью   9 см2 в объем экстрагирующей жидкости 1,4 мл, примерно одинаково в различных участках тела, так что это количество умножалось на всю площадь поверхности тела.  Это допущение пока частично подтверждается тем, что количество  аминокислот, собранное с области поясницы и с области внутренней стороны предплечья у большинства испытуемых практически одинаково. Кроме того, было замечено, что происходит явление насыщения сорбента в течение 0,5-3 ч (причем оптимальное время – 3 ч) аппликации, после чего количество перспирата изменяется в очень малых пределах. Это позволило допустить, что суточная экскреция аминокислот с потом соответствует тому количеству перспирата, которое собралось за 0,5-3 ч, умноженное на соответствующий коэффициент.

Сравнение спектров аминокислот в поте, плазме и моче

Экскреция аминокислот с потом происходит в том случае, если в организме существуют их излишки, или если наблюдается недостаточность их катаболизма, вследствие, например, недостаточности конкретных ферментативных реакций.

Так, вовлеченность аминокислот цитруллина, орнитина и аргинина в орнитиновый цикл обуславливает их следовые, самые наименьшие, концентрации в поте по сравнению с плазмой.

Необходимость связывания аммиака для его транспортировки и последующего синтеза мочевины обуславливает малые концентрации аспартата и глутамата.
Повышенное значение процессов трансаминирования и дезаминирования, особенно в условиях голодания,  обуславливает следовое значение глутамина в поте по сравнению с плазмой. Однако с мочой выделяется большое количество глутамина. Последнее можно предположительно объяснить тем, что метаболические процессы, связанные с глутамином, с наименьшей интенсивностью протекают в коже.

Катаболизм разветвленных аминокислот валина, изолейцина и лейцина до сукцинил-КоА и ацетил-КоА, который в норме обязательно должен происходить для глюконеогенеза и кетогенеза, обуславливает совсем малые концентрации их в поте.

Малые концентрации метионина и цистеина в поте обусловлены не только их метаболической активностью, но и тем, что метионин является одной из самых недостаточных в потребляемых обычно продуктах питания.

Повышенное содержание в поте серина и лизина можно объяснить их низкой вовлеченностью в синтез биологически активных веществ и тем, что эти аминокислоты чаще выполняют структурную функцию, входя в состав белков или липидов, поэтому они присутствуют в поте как результат их распада. Кроме того, лизин в большей степени по сравнению с другими незаменимыми аминокислотами присутствует в часто потребляемых продуктах питания (яйца, молоко, говядина, творог, мука пшеничная, мука кукурузная, картофель).

При сравнении указанных спектров прослеживается некоторая аналогия, и пропорционально значения аминокислот в моче больше, поскольку это является основным путем их выведения. Однако явным исключением является всё же глутамин, который в моче присутствует в высокой концентрации по сравнению с потом. Последнее можно предположительно объяснить тем, что в почках происходит постоянное активное взаимодействие почечных клубочков с большим объемом крови и аминокислоты очень легко проходят через стенку фильтрационный барьер.

В случае наличия излишков некоторых аминокислот, не будет происходить их реабсорбция и они непосредственно выводятся с мочой. Тогда как выделение излишков аминокислот с потом происходит труднее из-за гораздо меньшего объема взаимодействия плазмы с клетками потовых желез и меньшей функциональной значимостью потовых желез в качестве экскреторных структур по сравнению с почками из-за отсутствия у них совершенной фильтрационной системы.  

Изменение состава пота при физической нагрузке и гиповитаминозе по В9 и В12

В процессе физической нагрузки происходят изменения в метаболизме белков и аминокислот в мышцах и в целом в организме человека.

По данным Joint FAO/WHO/UNU Expert Consultation on Energy and Protein Requirements, Rome, 5 to 17 October 1981, «PHYSICAL ACTIVITY: IMPACT ON PROTEIN AND AMINO ACID METABOLISM AND IMPLICATIONS FOR NUTRITIONAL REQUIREMENTS», измерение количества аминокислот в артериальной и венозной крови скелетных мышц ног и брюшины показало, что артериальный уровень аланина увеличивается во время физических упражнений и что этот рост связан с увеличением выхода аланина из белков мышц и усилением абсорбции этой аминокислоты в печени (Ahlborg и др.., 1974).

Кроме того, происходит селективное поглощение аминокислот с разветвленным углеродным скелетом активными мышцами конечностей и эквивалентное высвобождение их из ткани брюшины. Это означает возможное увеличение скорости окисления этих аминокислот с разветвленным скелетом в активных мышцах. Кроме того, поскольку аланина транспортирует азот из мышц в печень, то он может также пожертвовать свой N в цикл мочевины (Лунд, 1981), синтез которой возрастает при повышении физической активности.

Хотя окисление лейцина и, возможно, других аминокислот увеличивается в процессе упражнений, исследователи подсчитали, что вклад общего катаболизма аминокислот в общий объем расхода энергии в самом деле может быть ниже во время физических упражнений, чем в состоянии покоя. Эти данные полностью согласуются с понятием о том, что углеводы и жиры составляют основной вклад в рост окислительного катаболизма.

Указанные выше данные позволяют предположить, что, вслед за плазмой, концентрации аминокислот будут изменяться и в поте, особенно это касается аланина и аминокислот с разветвленным углеродным скелетом. Так, хотя окисление аминокислот не является основным источником энергии при физической активности, увеличение их концентрации в плазме приведет к повышению их концентрации в поте во время физической нагрузки и через какое-то время после нее эта концентрация упадет из-за последующего поглощения аминокислот мышцами. Особенно ярко это, скорее всего, отразится на концентрации лейцина.

В состоянии гиповитаминоза по В9 и В12 замедляется регенерация метионина из гомоцистеина, что влечет за собой резкое снижение концентрации метионина в биологических жидкостях, в том числе и в поте, не говоря о реализации патологических влияний гомоцистеина. Суточное снижение метионина до следовых значений в поте может служить диагностическим признаком возникшего по каким-либо причинам гиповитаминоза по В9 и В12.

Выводы. Полученные результаты суточной экскреции незаменимых аминокислот позволяют рассматривать этот метод в качестве нового, неинвазивного и информативного для оценки сбалансированности питания, метаболических нарушений и эффективности «сброса» резервов аминокислот в пул метаболитов ЦТК (цикл трикарбоновых кислот в митохондриях) при анаплерозе (процесс восполнения недостающих промежуточных продуктов биохимических каскадов).