Το ανθρώπινο σώμα είναι ένα πολύπλοκο εργαστήριο όπου λαμβάνουν χώρα εκατομμύρια χημικές αντιδράσεις. Ένας ολόκληρος κόσμος που η επιστήμη προσπαθεί να κατανοήσει στο μεγαλύτερο δυνατό βαθμό. Χιλιάδες χημικά συστατικά αντιδρούν μεταξύ τους για την διατήρηση της ζωής, μια διαδικασία που ονομάζουμε μεταβολισμό.
Ο Μεταβολισμός ως έννοια προέρχεται από την λέξη "μεταβολή" και αναφέρεται στην αλλαγές που συμβαίνουν στα συστατικά που υπάρχουν στο ανθρώπινο σώμα.
Ο
κύριος σκοπός του μεταβολισμού είναι η μετατροπή των διαφόρων ουσιών,
έτσι ώστε να χρησιμοποιηθούν σε δύο κύριες κατευθύνσεις. Η πρώτη
κατεύθυνση αφορά στην κατασκευή και αναδόμηση ιστών, ενώ η δεύτερη αφορά
στην παραγωγή ενέργειας.
Οι
δύο αυτές λειτουργίες (δομική και παραγωγή ενέργειας) αποτελούν τη βάση
για τη διατήρηση της ζωής σε όλους τους βιολογικούς οργανισμούς. Φανταστείτε
έναν οργανισμό που μπορεί να χτίσει και να αναδιαμορφώσει τα κύτταρα,
τους ιστούς και τα όργανα του, χωρίς δυσκολία ενώ έχει άφθονη ενέργεια
στη διάθεση του. Αυτή είναι η περιγραφή ενός υγιούς οργανισμού.
Η Μεταβολομική είναι η επιστήμη που μελετάει το αποτέλεσμα αυτών των χημικών αντιδράσεων, τους μεταβολίτες. Θεωρείται ως μια από τις 10 επιστήμες που θα έχουν την μεγαλύτερη ανάπτυξη στα επόμενα χρόνια.
Πως Γεννήθηκε η Μεταβολομική
Η πληροφορία για την κατασκευή και λειτουργία ενός οργανισμού εμπεριέχεται στα γονίδια (DNA). Αν τα γονίδια περιέχουν κάποιο λάθος στη πληροφορία που μεταφέρουν τότε έχουμε νοσήματα που υπάρχουν από τη στιγμή της γέννησης (συγγενή νοσήματα).
Το 1966 στο πανεπιστήμιο του Yale, γράφτηκε ένα σημαντικό κεφάλαιο στην ιστορία της ιατρικής, με την περιγραφή και μέτρηση του πρώτου συγγενούς μεταβολικού νοσήματος.
Τα συγγενή μεταβολικά νοσήματα αφορούν λάθη στη λειτουργία κάποιου γονιδίου και έχουν συνήθως ως αποτέλεσμα την δυσλειτουργία ενός ενζύμου.
Τα ένζυμα είναι μικροσκοπικές “μηχανές” που διεκπεραιώνουν με μεγάλη ταχύτητα τις χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν μέσα στο ανθρώπινο σώμα.
Ένα ένζυμο φέρνει κοντά ή απομακρύνει δύο ή και παραπάνω ουσίες. Με την βοήθεια των ενζύμων πραγματοποιούνται χημικές αντιδράσεις σε πολύ μεγαλύτερη ταχύτητα από αυτή που θα γινόταν χωρίς την παρουσία του ενζύμου. (βλ. Εικόνα)
Εδώ βλέπουμε μια ουσία (πράσινο χρώμα) να διαχωρίζεται με τη δράση ενός ενζύμου (γκρι χρώμα) στα δύο συστατικά που την αποτελούν (πράσινο σκούρο και πορτοκαλί).
Πληθώρα τυχαίων χημικών αντιδράσεων συμβαίνουν μέσα σε έναν οργανισμό. Όταν βρεθούν μαζί διαφορετικές χημικές ενώσεις αντιδρούν μεταξύ τους σε τυχαία βάση. Ένας ζωντανός οργανισμός περιέχει χιλιάδες χημικές ενώσεις που αλληλεπιδρούν ούτως άλλως.
Αυτό δεν σημαίνει ότι αν ανακατέψουμε μαζί τα χημικά συστατικά που αποτελούν έναν οργανισμό θα δημιουργηθεί ζωή. Τι είναι λοιπόν αυτό που καθορίζει τη μοναδικότητα κάθε οργανισμού;
Τα ένζυμα. Η ιδιότητα των ενζύμων να πραγματοποιούν πολύ συγκεκριμένες αντιδράσεις με εκπληκτικές ταχύτητες διαμορφώνει την μοναδική λειτουργία κάθε οργανισμού.
Ένα ένζυμο μπορεί να επιτελέσει εκατομμύρια αντιδράσεις σε ένα δευτερόλεπτο.
Η αντίδραση μιας ουσίας με μια άλλη μπορεί να χρειάζεται για παράδειγμα 78 χρόνια ώστε να πραγματοποιηθεί (χρόνος ημίσειας ζωής) η ίδια όμως χημική διαδικασία παρουσία ενός ενζύμου μπορεί να πραγματοποιηθεί εντός 25 millisecond! Η συνύπαρξη διαφορετικών ενζύμων διαμορφώνουν διαφορετικά μεταβολικά μονοπάτια που το καθένα εκπληρώνει μια διαφορετική λειτουργία.
Ένζυμα και Βιταμίνες
Στην πλειοψηφία των περιπτώσεων ένα ένζυμο για να ενεργοποιηθεί χρειάζεται και κάποιον άλλο παράγοντα (συμ-παράγοντα). Αυτός μπορεί να είναι μια βιταμίνη, ένα μεταλλικό στοιχείο ή κάποιο αμινοξύ. Η επάρκεια σε βιταμίνες, αμινοξέα και μεταλλικά στοιχεία είναι ζωτικής σημασίας για την επιτέλεση των διαδικασιών που κρατάνε έναν οργανισμό σε ζωή.
Μπορεί να θεωρούμε δεδομένη την ύπαρξη αυτών των συστατικών και αυτό ήταν πράγματι αληθές μέχρι και λίγες μόλις δεκαετίες πριν. Σήμερα όμως γνωρίζουμε ότι η έλλειψη αυτών των βασικών συστατικών είναι η κύρια αιτία πίσω από πλειάδα χρόνιων νοσημάτων.
Όταν
ένα συστατικό δεν υπάρχει σε επαρκή ποσότητα για την επιτέλεση μιας
χημικής αλυσίδας τότε εμφανίζουμε μια βιοχημιή διαταραχή που μπορεί να
οδηγήσει σε χρόνιο πρόβλημα υγείας.Πράγματι ελλείψεις σε μικροθρεπτικά συστατικά συνδέονται άμεσα με την δραματική αύξηση των χρονίων νοσημάτων τα τελευταία χρόνια.
Δεν έχουμε όλοι τα ίδια ένζυμα
Είναι αξιοσημείωτο ότι ο καθένας από εμάς εμφανίζει μια μοναδική ενζυμική δραστηριότητα.
Όπως είμαστε όλοι διαφορετικοί μεταξύ μας, ψηλοί, κοντοί, ξανθοί, μελαχρινοί κλπ έτσι διαφέρουν και τα ένζυμα μας. Μπορεί το ένζυμο ενός ατόμου να χρειάζεται 50 mg μιας βιταμίνης για να λειτουργήσει σωστά, ενώ το ίδιο ένζυμο κάποιου άλλου να χρειάζεται 150mg αυτής της βιταμίνης για να επιτελέσει την ίδια ακριβώς λειτουργία.
Έτσι υπό τις ίδιες συνθήκες μπορεί κάποιος να νοσεί ενώ κάποιος άλλος όχι.
Αν ζούσαμε σε ιδανικές για το σώμα μας συνθήκες το πιθανότερο θα ήταν το σώμα μας να είχε στη διάθεση του όλα τα απαραίτητα συστατικά γιατί αυτά βρίσκονταν στο περιβάλλον σε αφθονία.
Όταν όμως ένα ένζυμο που μετέχει σε ένα μεταβολικό μονοπάτι δεν λειτουργεί σωστά λόγω της έλλειψης κάποιου απαραίτητου συστατικού, εμποδίζεται τότε η ροή των χημικών αντιδράσεων και έχουμε δυσλειτουργία στο συγκεκριμένο κομμάτι του μεταβολισμού.
Η διαταραχή στο μεταβολισμό είναι αντίστοιχη του βαθμού δυσλειτουργίας του ενζύμου που με τη σειρά της πολλές φορές οφείλεται σε έλλειψη του αντίστοιχου συμπαράγοντα (βιταμίνη, μεταλλικό στοιχείο, αμινοξύ)
Όπως ανέφερα παραπάνω όταν αυτή η δυσλειτουργία οφείλεται σε γενετικούς και κληρονομικούς παράγοντες, αναφερόμαστε σε συγγενή μεταβολικά νοσήματα που μπορεί να είναι και απειλητικά για τη ζωή.
Η διάγνωση και η ανίχνευση κατά την διάρκεια των πρώτων ημερών της ζωής ενός μεταβολικού νοσήματος μπορεί να σώσει τη ζωή ενός παιδιού που πάσχει από σοβαρή έλλειψη ή δυσλειτουργία κάποιου ενζύμου.
Σε μια τέτοια περίπτωση μια ειδική διατροφή που θα αποκλείει το συστατικό που δεν μπορεί να μεταβολίσει ο συγκεκριμένος οργανισμός, παράλληλα με την χορήγηση σε μορφή συμπληρωμάτων των συμπαραγόντων που θα βοηθήσουν ένα εναλλακτικό μονοπάτι, μπορούν να σώσουν τη ζωή αυτού του παιδιού.
Η διάγνωση των μεταβολικών νοσημάτων γίνεται με την χρήση ειδικών αναλυτών που δύνανται να ανιχνεύσουν πολύ μικρές ποσότητες μορίων στο αίμα και στα ούρα (Φασματογράφοι μάζας υψηλής ανάλυσης, Tandem MS).
Όταν ένα μεταβολικό μονοπάτι εμποδίζεται λόγω της ανεπάρκειας ενός ενζύμου τότε έχουμε την συσσώρευση κάποιου μεταβολίτη στο αίμα και στα ούρα.
Ανιχνεύοντας διαφορετικούς μεταβολίτες εντοπίζουμε με ακρίβεια πια μεταβολικά μονοπάτια έχουν μπλοκαριστεί και ως εκ τούτου πιο στοιχείο είναι απαραίτητο σε μεγαλύτερη ποσότητα για την αποκατάσταση της φυσιολογικής λειτουργίας.
Μεταβολικό Προφίλ
Το 1971 ο Horning και οι συνεργάτες του ξεκίνησαν την εφαρμογή να των μεθόδων διάγνωσης των μεταβολικών διαταραχών στον ευρύτερο πληθυσμό με σκοπό να διαγνώσουν τα μεταβολικά αίτια των νοσημάτων. Τότε διαμορφώθηκαν τα πρώτα εξατομικευμένα μεταβολικά προφίλ.
Μέσα στην δεκαετία του 1970 ο Linus Pauling και ο Arthur Robinson εξέλιξαν περαιτέρω την έρευνα σχετικά με την μέτρηση των μεταβολιτών στον άνθρωπο, ενώ την δεκαετία του 1990 ξεκίνησε η κλινική εφαρμογή της Μεταβολομικής ενώ το 2007 ολοκληρώθηκε η καταγραφή του ανθρώπινου μεβολιδιώματος (Human Metabolome Project).
Από τότε μέχρι σήμερα αναπτύχθηκε μια επιστήμη που αφορά στην μελέτη των μεταβολιτών και την χρήση εξετάσεων που ανιχνεύουν διαταραχές του μεταβολισμού. Η συγκεκριμένη επιστήμη ονομάζεται Μεταβολομική.
Η Μεταβολομική βρίσκει διαγνωστικές και θεραπευτικές εφαρμογές:
- Στα Αυτοάνοσα Νοσήματα
- Στις Διαταραχές του Γαστρεντερικού Συστήματος
- Στην Ογκολογία
- Στο Διαβήτη
- Στον Αυτισμό
- Στα Νευρολογικά Νοσήματα
- Στην Παχυσαρκία
- Στην Καρδιολογία
Σήμερα η μεταβολομική θεωρείται ο πιο αντιπροσωπευτικός τρόπος για την αξιολόγηση της κατάστασης της υγείας μας.
Η μέτρηση των μεταβολιτών μπορεί να μας δώσει την πραγματική εικόνα του μεταβολισμού μας και μας επιτρέπει να αποκαταστήσουμε την φυσιολογική λειτουργία μέσα από την διατροφή και την συμπλήρωση των συμπαραγόντων που εκλείπουν.
Στην Υγειά Σας!
Πηγές:
www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC285701/?tool=pubmed
Radzicka A, Wolfenden R. (1995). "A proficient enzyme". Science 267 (5194): 90–931. doi:10.1126/science.7809611. PMID 7809611.
www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2652706/
www.clinchem.org/content/17/8/802
www.nature.com/pr/journal/v10/n1/abs/pr19765a.html#aff1
harvardmagazine.com/2011/05/the-fingerprints-of-diabetes-and-other-diseases
www.metametrixinstitute.org/file.axd?file=2011%2F6%2FPage-333.pdf
www.pnas.org/content/68/10/2374.full.pdf
www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0006386
www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20025593
www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2676437/
content.onlinejacc.org/cgi/content/full/52/2/117
pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/pr100101p
http://www.drtsoukalas.com/subject.php?id=130
0 σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου