Locul nucleotidelor în nutriția clinică - Swiss Medical Journal
rezumat
Nucleotidele și derivații lor sunt implicați în majoritatea proceselor biochimice și, prin urmare, joacă un rol important în metabolismul celular. Deși acești compuși pot fi sintetizați sau reciclați de organism, în anumite condiții, este necesară o sursă exogenă pentru a acoperi nevoile organismului. S-au dezvoltat soluții nutritive enterale și parenterale îmbogățite cu nucleotide din rezultatele preclinice. Aceste soluții comercializate și-au demonstrat eficacitatea, în special, prin îmbunătățirea funcției intestinale și a capacității de a depăși mai rapid traumatismele chirurgicale. În ciuda acestor efecte benefice, utilizarea lor poate prezenta riscuri pentru anumite tipuri de pacienți. Astfel, ar putea fi important să reconsiderăm potențialul acestor nutrienți în reducerea complicațiilor post-chirurgicale.
Introducere
Acizii nucleici și constituenții lor principali, nucleotidele, sunt rareori luate în considerare în managementul nutrițional al pacientului. Acest lucru se datorează probabil faptului că nucleotidele nu sunt substanțe nutritive esențiale, deoarece pot fi sintetizate de novo în celule din carbohidrați și aminoacizi. Prin urmare, nu există recomandări specifice cu privire la aportul zilnic al acestora. Cu toate acestea, nucleotidele joacă un rol esențial în metabolismul celular, deoarece acestea sunt implicate în majoritatea proceselor biochimice. Studii recente arată că un aport alimentar de nucleotide poate avea, în anumite patologii, un impact asupra sistemului imunitar și al trofismului intestinal. Obiectivul acestei revizuiri este de a oferi o imagine de ansamblu asupra mecanismelor de acțiune și a potențialului acestor nutrienți în managementul nutrițional al pacientului.
Structura și nomenclatura nucleotidelor
Nucleotidele sunt esteri fosfatici ai pentozei. Acestea sunt compuse din zaharuri cu cinci atomi de carbon (pentoză) din care carbonul 1 'este conectat la o bază organică și carbonul 5' la o grupare fosfat. Baza lor organică este o moleculă aromatică heterociclică plană. Este alcătuit fie din două inele condensate (purină), fie dintr-un singur inel (pirimidină). Prezența atomilor de azot în inele le conferă un caracter de bază, deși nicio bază nu este protonată la pH neutru. Caracterul acid al nucleotidelor se datorează de fapt prezenței grupării fosfat, care se disociază în condiții fiziologice. În absența acestora din urmă, moleculele compuse doar dintr-o bază și un zahăr sunt numite nucleozide. Celulele și mediul extracelular conțin o cantitate mică. Principala diferență între ARN (riboză) și ADN (dezoxiriboză) este tipul de pentoză nucleotidică. Cealaltă diferență este înlocuirea unei baze pirimidice în ARN (uracil) cu alta în ADN (timină) (fig. 1). Tabelul 1 prezintă nomenclatura celor patru tipuri de ribonucleozide și dezoxiribonucleozide.
Sinteza nucleotidelor
Majoritatea celulelor animale își sintetizează purinele și pirimidinele de novo din compuși simpli de carbon și azot, mai degrabă decât din purine și pirimidine preformate. Acești compuși sunt furnizați de precursori, cum ar fi CO2 sau tetrahidrofolat pentru compuși de carbon și glutamină sau aspartat pentru compuși de azot. Zahărul este obținut de la un precursor, 5-fosforibozil-1-pirofosfat (PRPP), provenind din calea sintetică a pentozei fosfați.
Sinteza de novo a purinelor are ca rezultat mai întâi formarea inozinei-5'-monofosfatului (IMP). Acesta din urmă poate fi transformat în AMP sau GMP prin două reacții distincte. AMP și GMP sunt apoi fosforilate de două ori în ATP și GMP. Aceste reacții se autoreglează retroactiv, deoarece sinteza AMP și GMP necesită adăugarea unei grupe amino în prezența, respectiv, a GTP și ATP (fig. 2).
De asemenea, nucleotidele pirimidinice sunt sintetizate de novo de la un precursor cheie, UMP. Pe de o parte, acesta din urmă poate fi transformat în UTP prin două fosforilări consecutive, apoi în CTP prin adăugarea unei grupări amino. Pe de altă parte, UMP după ce a fost transformat în dUMP de ribonucleotid reductază (RR), este metilat în dTMP de timidilat sintetază (TS) (fig. 3).
De fapt, dezoxiribonucleotidele pentru sinteza ADN sunt toate obținute prin reducerea nucleotidelor prin RR.
Deși celulele preferă să utilizeze sinteza nucleotidică de novo, acesta din urmă consumă multă energie sub formă de ATP și poate fi prea scump în anumite condiții. De exemplu, în timpul stresului metabolic sau al creșterii rapide a țesuturilor în care cererea depășește capacitatea intrinsecă de sinteză de novo, celulele utilizează direct purine și pirimidine de origine exogenă sau din catabolismul acidului nucleic. Calea de recuperare a purinei utilizează în special adenin fosforibosil transferaza (APRT) pentru a forma AMP din adenină și hipoxantină guanină fosforbosil transferază (HGPRT) pentru a forma GMP din guanină (fig. 2). Același lucru este valabil și pentru calea de recuperare a pirimidinei, unde, de exemplu, timidin kinaza (TK) fosforilează timidina de origine exogenă în dTMP (fig. 3).
Metabolismul nucleotidelor alimentare
Efectele nucleotidelor asupra sistemului imunitar
Influența nucleotidelor asupra sistemului imunitar este importantă. Funcționează prin promovarea proliferării, diferențierii și maturării celulelor imune, cum ar fi macrofagele, limfocitele T și neutrofilele. Mecanismele de acțiune ale nucleotidelor nu sunt însă complet elucidate, mai ales că cantitatea de nucleotide cu efecte imunomodulatoare este foarte mică în comparație cu cantitățile de ATP și ARN prezente în organism. 1
Mai multe studii in vitro și in vivo au încercat să înțeleagă aceste mecanisme de bază. În studiile in vitro, s-a raportat că un tip de celulă stimulat de nucleotide poate induce consecutiv activarea unui alt tip sau subtip de celule. Nucleotidele probabil au activat macrofagele prin stimularea proliferării celulelor T helper. 2