III. Metabolizmus aminokyselin u onemocnění střeva
Summary
In bowel disease disturbance of amino acids depends on basic underlaying disease and can be link frequently to malnutrition due to inflammatory processes in bowels and electrolyte and water disorders. Supportive positive role in the management of malnutrition can be played by parenteral or enteral nutrition. In children with inflammatory bowel disease (Crohn disease) enteral nutrition modul serves as preferential method of treatment.
Key words: branched chain amino acids, inflammatory bowel diseases disturbances, enternal nutrition
Metabolizmus aminokyselin a živin při trávení
Bílkoviny a aminokyseliny v procesu trávení
Bílkoviny při trávení podléhají hydrolýze (štěpení peptidové vazby mezi C a N ve vodním prostředí) proteolytickými enzymy v trávicím ústrojí, výsledkem je uvolnění aminokyselin.
Role žaludku v procesu trávení
Žaludek je orgánem, který dokáže přijatou potravu zpracovávat mechanicky (peristaltickými vlnami) a chemicky (trávicími šťávami obsahujícími mj. HCl a enzym pepsin).
Role HCl v žaludku:
• aktivuje pepsinogen (proenzym) na pepsin a umožňuje funkci pepsinu (kyselé prostředí);
• podílí se na denaturaci bílkovin v potravě;
• má baktericidní účinky (ochrana organizmu);
• zlepšuje resorpci železa (změnou Fe3 na Fe2) a kalcia (změnou CaCO3 na CaCl2).
Žaludeční sliznice produkuje i tzv. „vnitřní faktor“, který je nezbytný pro vstřebávání vitaminu B12 (nutný pro tvorbu erytrocytů).
Na potravu v žaludku působí především velmi kyselé prostředí uvnitř žaludku (HCl produkovaná specializovanými buňkami žaludeční sliznice) a trávicí enzym (pepsin) štěpící bílkoviny na polypeptidy složené též z aminokyselin.
Role tenkého střeva v procesu trávení
V tenkém střevě štěpení bílkovin pokračuje a současně také končí. Trypsin je hlavním proteolytickým enzymem pankreatické šťávy a podobně jako chymotrypsin štěpí proteiny na polypeptidy. Z pankreatické šťávy působí v tenkém střevě dále elastáza štěpící vláknité bílkoviny, např. vaziva. Pankreatická karboxypeptidáza a střevní aminopeptidázy a dipeptidázy štěpí zbytky polypeptidů na jejich složky, volné aminokyseliny. Některé aminokyseliny se z polypeptidů uvolňují na povrchu střevních buněk amoninopeptidázami a dipeptidázami v kartáčovém lemu těchto buněk.
Tenké střevo je multifunkčním orgánem, který zajišťuje:
• sekreci cca 2000 ml alkalické šťávy (voda, ionty a intestinální enzymy) a sliznici chránícího hlenu;
• pokračování trávicích pochodů, které začaly již v dutině ústní a pokračovaly v žaludku;
• peristaltický posun (motilitu) střevního obsahu aborálním směrem – do tlustého střeva;
• resorpci jednotlivých základních složek potravy, zpracovaných na jednoduché látky (jednoduché cukry, aminokyseliny a mastné kyseliny), dále minerálů, vitaminů a částečně i vody; resorpční plocha tenkého střeva činí (díky střevním klkům) cca 250 m2 (!);
• endokrinní sekreci (intestinální fáze regulace sekrece a motility trávicí trubice);
• imunitní bariéru.
Dvanáctník (duodenum) je poměrně krátkým úsekem GITu, kde změnu pH potravy z kyselých hodnot na zásadité zajišťuje především pankreatická šťáva a vlastní sekrece buněk duodena.
Tenké střevo dělíme anatomicky i funkčně na další dva úseky – jejunum (lačník) a ileum (kyčelník). V tenkém střevu se potrava dále štěpí a vstřebávají se z ní jednotlivé látky a živiny v té nejjednodušší podobě: složité sacharidy v podobě glukózy (převážně), bílkoviny jako aminokyseliny a tuky jako molekuly mastných kyselin. Jiná forma resorpce těchto látek není za fyziologických podmínek možná.
Role tlustého střeva v procesu trávení
Tlusté střevo dělíme anatomicky na několik částí (caekum, colon ascendens, colon transversum, colon descendens, sigma a rectum). Tlusté střevo plní několik funkcí:
• sekreční činnost: ochranný slizniční hlen + elektrolyty + voda;
• resorpční: voda, elektrolyty a další látky (některé vitaminy, léky aj.), nevstřebává živiny;
• působí jako bariéra oddělující lumen střeva od extraintestinálního (nitrobřišního) prostoru;
• pohyb, formování, skladování a evakuace stolice;
• udržuje podmínky pro existenci některých bakterií (převážně anaerobních, kvasných a hnilobných), nezbytných pro správnou funkci střeva (dochází zde k tvorbě některých vitaminů, z nichž nejvýznamnější je vitamin K);
• reguluje tvorbu a resorpci krevních plynů.
Stolice obsahuje za normálních okolností asi 75 % vody (její podíl se běžně mění), zbývající složky jsou pevným obsahem, přičemž převážná většina pevného obsahu jsou mrtvé bakterie z tlustého střeva, zbytek pak tvoří nestravitelné zbytky stravy.
Dalším projevem symbiózy našeho těla s bakteriemi obsaženými v tlustém střevě je rozkládání zbytků potravy, vytváření optimálního pH střevního obsahu tlustého střeva, které vyhovuje jak našemu organizmu, tak mikroorganizmům v tlustém střevě. Ve střevě proto přežívají (za těchto podmínek) především ty bakterie, které nás (pokud nedojde ke změně podmínek) neohrožují. Ke změně podmínek může dojít jednak poruchou střevní činnosti, anebo vstupem jiného typu mikroflóry, která pozmění poměry v GITu (např. průjmová onemocnění při poruše hygieny). V této souvislosti je třeba se zmínit také o tom, že GIT významně ovlivňuje i naši imunitu. Lidé s odstraněným tlustým střevem (pro nemoc) jsou snáze ohroženi dehydratací a ztrátou minerálů.
Onemocnění střeva a aminokyseliny
Idiopatické střevní záněty - IBD (Crohnova choroba, ulcerózní kolitida)
Crohnova choroba
Jedná se o chronické zánětlivé onemocnění nejasné etiologie postihující kteroukoli část gastrointestinálního traktu. Ve 40 % případů bývá zasaženo jak tenké, tak i tlusté střevo, ve 30 % pouze tenké a ve zbylých 30 % pouze tlusté střevo. Zánět postihuje oddělené úseky střeva, proniká celou střevní stěnou (tím se odlišuje od ulcerózní kolitidy, při níž zánětlivé změny postihují pouze sliznici a podslizniční vazivo), způsobuje vředy, zúžení, píštěle, abscesy a srůsty. K onemocnění může dojít v kterémkoli období života, avšak nejčastěji v období dospívání a časné dospělosti, nebo ve věku nad 60 let.
Příčina onemocnění není dosud známa. Může jít o abnormální alergickou reakci, nebo nepřiměřenou odpověď na infekční agens, jako jsou bakterie či viry. Předpokládají se také určité genetické predispozice (vrozená náchylnost) k tomuto onemocnění.
Příznaky: stálé nebo kolikovité bolesti (nejčastěji v podbřišku), teploty, průjmy, nebo naopak období zácpy. Při postižení tračníku a konečníku krvavé průjmy. Při postižení řiti vznikají hluboké trhliny, abscesy a píštěle.
Komplikace onemocnění: uzavření průsvitu střeva následkem ztlušťování střevních stěn. U 30 % pacientů dochází k tvorbě píštělí. Vnitřní píštěle mohou propojit jednotlivé kličky střeva. Vnější píštěle, vedoucí ze střev na povrch kůže na břiše nebo v okolí konečníku, způsobují pronikání stolice na povrch těla. Ke komplikacím postihujícím ostatní části těla patří záněty různých částí oka, závažné artritidy, postihující různé klouby a kožní afekce (včetně ekzémů).
Ulcerózní kolitida
Ulcerózní kolitida (idiopatická proktokolitida) je chronické onemocnění střevní sliznice. Je to onemocnění, které začíná obvykle postižením konečníku a omezuje se na tlusté střevo, zřídkakdy může být zánětem poškozena i konečná část tenkého střeva (terminální ileum). Ulcerózní kolitida poškozuje sliznici a působí zánětlivé změny a vředy na jejím povrchu. Onemocnění probíhá chronicky, často se střídají klidná bezpříznaková období s fázemi aktivace nemoci.
Pro zhodnocení rozsahu a tíže postižení tlustého střeva je zcela nepostradatelná kolonoskopie, při které lze z viditelně postižené sliznice odebrat vzorek na histologické vyšetření.
Léčba je režimová, dietní, medikamentózní a případně i chirurgická. U indikovaných pacientů se však stále rozšiřují možnosti dlouhodobé biologické léčby ovlivňující imunitní status nemocných (Szitanyi et al., 2014; Lochs, & Forbes, 2011; Guangnozzi, González-Castillo, Olveira, & Lucendo, 2012; Triantafillidis, Vagianos, & Papalois, 2015).
Crohnova choroba může mít výrazně negativní vliv na stav výživy. Katabolické důsledky zánětu vedou ke gastrointestinální dysfunkci, která znemožňuje normální resorpci živin. Rozvíjí se malnutrice (podvýživa), projevující se hubnutím, později hypoalbuminémií a anémií. U dětí je zpomalen růst.
Orální a enterální výživa při Crohnově chorobě a těžkých formách ulcerózní kolitidy
Pokud funguje gastrointestinální ústrojí, je vhodné pokusit se nejprve o výživu ústy, anebo za použití sondy. Ovšem bez rizika, že tím dojde ke zhoršení průjmů nebo bolestí v břiše. Výživa enterální cestou má mimo jiné tu přednost, že zajišťuje i výživu střevní sliznice, kterou atrofické pochody zpomalují. Neexistuje vymezení jídel, která by měla vliv na recidivu onemocnění. Doporučována je dieta relativně bohatá bílkovinami, vlákninou a omezující tuk. Hojení jakékoliv tkáně vyžaduje dostatečný přívod bílkovin, které jsou využívány k syntézám jejich částí. Nepříznivě se uplatňuje skutečnost, že tito nemocní často trpí zřetelnou ztrátou apetitu, ač jsou obvykle schopni přijímat větší množství bílkovin a sacharidů. V tom případě je možno doplnit výživu pomocí nazogastrické sondy. Dnes již máme k dispozici speciální plně bilancované směsi pro nemocné se zánětlivými chorobami střev. Živiny jsou v nich obsažené v lehce stravitelné podobě (oligopeptidy, oligosacharidy, triacylglyceroly s mastnými kyselinami středně dlouhého řetězce), takže jsou rychle resorbovatelné i krátkými úseky tenkého střeva. Doporučuje se denní doplňování výživy multivitaminovými přípravky, perorální suplementace (doplnění) železa a kyseliny listové.
Mnoho nemocných není ve stadiu akutní recidivy schopno snášet uspokojivý přívod živin enterální cestou. V období, kdy se chorobný proces šíří a vznikají stenózy, poruchy motility, píštěle a abscesy, anebo po rozsáhlé resekci tenkého střeva je totální parenterální (infuzní) výživa často nezbytná. Krátká přestávka v požadavcích na střevní funkce (10–14 dní) minimalizuje zatížení střevního povrchu, snižuje sekreci trávicích šťáv, peristaltiku, snižuje se i energetická spotřeba střeva. Může dojít k poklesu aktivity chorobného procesu, k uzavírání píštělí a ke zlepšení imunokompetence. Déletrvající totální parenterální výživa (4–6 týdnů) ale nezlepšuje všechny léčebné výsledky. Nicméně ji lze využít v průběhu těžkých případů. Crohnova choroba patří mezi nejčastější indikace dlouhodobé parenterální výživy v domácím ošetřování.
V nemocničním ošetření v období po ústupu akutních průjmů je u Crohnovy choroby nejčastěji předepisovanou dietou dieta č. 5 s omezením zbytků.
Tato dieta patří do 1. technologického základu. Je mechanicky, chemicky a termicky šetřící, plnohodnotná, lehce stravitelná, nenadýmavá (někdy s větším obsahem bílkovin, které lze podávat i formou druhé večeře – zvýšený odpad bílkovin průjmy), obsahuje mírně snížené tuky. Ze stravy vylučujeme potraviny zanechávající nestravitelné zbytky.
Aminokyseliny
Primárním cílem terapeutické intervence do výživy je zabránit katabolizmu a podporovat anabolizmus. Včasným přívodem aminoroztoků bychom měli předejít vzniku některých deficiencí v zátěžových stavech tak, aby byly trvale vytvořeny příznivé podmínky pro proteosyntézu. S parenterálním přívodem aminokyselin začínáme co nejdříve, a to i ve fázi oběhové nestability a orgánového postižení. Iniciální dávka aminokyselin při katabolizmu a snížené toleranci glukózy je 1,0–1,5 g/kg/den a v této situaci volíme zvýšený podíl rozvětvených aminokyselin 40–60 % „bez ohledu” na množství dodané energie. V zátěžové situaci může podíl aminokyselin na celkové energetické potřebě činit i více než 30 %. Používané druhy roztoků aminokyselin:
1. standardní roztoky aminokyselin,
2. orgánově specifické roztoky,
3. pediatrické roztoky,
4. modulační roztoky.
Enterální výživa
Enterální výživa je nejefektivnějším a nejpřijatelnějším způsobem dosáhnutí a udržení přiměřeného stavu výživy u dětí, které mají funkční GIT. Profil substrátů enterální výživy je podobný parenterálnímu profilu.
Kromě vybalancovaných přípravků jsou vyráběny i doplňkové přípravky pro léčbu renálních a jaterních postižení a výživu nemocných v zátěži, s imunodeficiencí a plicním postižením. K dispozici jsou produkty se stopovým množstvím laktózy, přípravky bezezbytkové i s vyšším obsahem vlákniny. Existují i různé typy definovaných přípravků určených dětem.
Enterální výživa přináší v porovnání s parenterální výživou méně komplikací, je jednoduší na přípravu a podávání a je lacinější. V případě, že není dostatečně tolerována, je indikována doplňková parenterální výživa. Tzv. časná enterální výživa v pozátěžovém období představuje enterální výživu zahájenou do 24 hodin po inzultu, nebo do
8 hodin po operačním výkonu. Výhodou tohoto přístupu je redukce hypermetabolické odpovědi a zlepšení integrity GITu. Zabraňuje vzniku atrofie sliznice, zlepšuje hojení ran, snižuje incidenci infekčních komplikací a bakteriální translokace. V některých studiích se potvrdilo i zkrácení hospitalizace.
Při přechodu z parenterálního nutričního zajištění kriticky nemocných na zajištění enterální předpokládáme využití přípravků, jejichž vstřebávání je zajištěno i při alteraci funkce GITu. Za výhodné považujeme podání přípravků oligopeptických, s tuky obsahujícími triglyceridy se středním řetězcem mastných kyselin (medium chain triacylglycerol), nevyžadujícími ke vstřebání pankreatickou lipázu. Transportní kapacita pro oligopeptidy a aminokyseliny je samostatná a zatížení jednoho transportního systému neovlivňuje funkci druhého. Teprve po odeznění kritické fáze postižení přecházíme na balancovanou vysokomolekulární stravu a dietetický systém.
Z pohledu chemické struktury použitých substrátů rozlišujeme přípravky následovně:
• výživa molekulární;
• výživa oligomerní;
• výživa polymerní;
• výživa modulární.
Výživa elementární (nízkomolekulární I. generace; molekulární)
Obsahuje většinu složek v molekulární formě (glukóza, aminokyseliny, mastné kyseliny). Má vysokou osmolalitu. Ke vstřebání nepotřebuje enzymatické vybavení střeva. Podává se nazogastrickou, či nazojejunální sondou, případně cestou PEG/PEJ.
Výživa oligomerní (nízkomolekulární II. generace; oligopeptidická)
Obsahuje oligopeptidy a aminokyseliny, cukry jsou zajištěny převážně maltodextrinem a tuky sójovým olejem. Má osmolalitu cca 350 mOsmol/l. Podává se převážně sondou do duodena, či cestou PEG/PEJ. Pokud je dobře chuťově korigována, je možné po kratší období tolerovat i její perorální podávání. Je standardním profilem výživy nemocných v kritickém stavu.
Výživa vysokomolekulární (polymerní)
Obsahuje hodnotný protein, maltodextrin a tuky s vysokým obsahem esenciálních mastných kyselin a MCT. Přivádí se sondou i perorálně. Osmolalita je většinou 300 mOsmol/l. Možnost dobré chuťové korekce přípravků zajišťuje jejich dlouhodobou aplikaci perorální cestou.
Modulární výživa
Modulární výživa nabízí jednotlivé nutriční substance v substrátových modulech. Nemocnému je potom možné složení výživy vytvořit podle aktuální situace (výživa připravená dle potřeb pacienta, tzv. tailored nutrition).
Profil elektrolytů, vitaminů a stopových prvků odpovídá ve všech přípravcích denním potřebám organizmu při dodržení doporučené denní dávky.
Pediatrické přípravky jsou určeny pro děti od 1 roku do 6 let. Jsou to kompletní vyvážené polymerní diety s nižším obsahem bílkovin, natria a vyšší koncentrací kalcia a vitaminu D3. Pro novorozence a kojence je možno na enterální výživu použít přípravky kojenecké výživy včetně dietetik (low lactose formule, extenzivní hydrolyzáty). Výběr přípravku a způsob podání enterální výživy závisí na věku, základním onemocnění a klinickém stavu dítěte. Z hlediska tolerance výživy je velmi důležitý vlastní způsob zavedení enterální výživy. Zahájení aplikace je nejvhodnější kontinuálně, neředěným nutričním přípravkem.
Podpůrnou pozitivní úlohu by v tomto ohledu mohla hrát parenterální suplementace aminokyselin s rozvětveným řetězcem, následovaná snížením aromatických aminokyselin a hladin amoniaku. Při zánětlivých střevních onemocněních mohou být poruchy aminokyselin s jaterní kachexií zejména u dětí zvládnuty pomocí enterální modulární výživy.
prof. MUDr. Vladimír Teplan, DrSc.
Subkatedra nefrologie IPVZ Praha
Interní klinika FN Ostrava a Interní katedra Ostravské univerzity
e-mail: vladimir.teplan@seznam.cz
LITARATURA
• Szitányi, P., Těšínský, P., Beneš, P., Havel, E., Kohout, P., Novák, F. ... Zadák, Z. (2014). Současné trendy v klinické výživě a intenzivní metabolické péči (p. 120). Praha, Czech Republic: IPVZ.
• Lochs, H., & Forbes, A. (2011). Nutritional support in inflammatory bowl dinase. In Sobotka, L. (ed). Basics in clinical nutrition (4th ed., pp. 458–466). Praha, Czech Republic: Galen.
• Guangnozzi, D., González-Castillo, S., Olveira, A., & Lucendo, A. J. (2012). Nutritional treatment in inflamatory bowel disease. An update. Rev Esp Enferm Dig, 104(9), 479–488.
• Triantafillidis, J. K., Vagianos, C., & Papalois, A. E. (2015). The role of enteral nutrition in patients with inflammatory bowel disease: current aspects. BioMed Res Int, 10, 1–12.
