استقلاب البروتين: البروتينات ومتطلبات البروتين

يُعد البروتين أحد المنتجات الرئيسية والحيوية. وقد أصبح من الواضح الآن أن استخدام البروتين لاستهلاك الطاقة أمر غير منطقي، إذ يُنتج تحلل الأحماض الأمينية العديد من الجذور الحمضية والأمونيا، وهي مواد ضارة بجسم الطفل.

ما هو البروتين؟

لا توجد احتياطيات بروتينية في جسم الإنسان. فقط عندما تتحلل الأنسجة، تتحلل البروتينات فيها، مُطلقةً أحماضًا أمينية تُستخدم للحفاظ على التركيب البروتيني لأنسجة وخلايا أخرى أكثر حيوية. لذلك، يستحيل النمو الطبيعي للجسم بدون كمية كافية من البروتين، لأن الدهون والكربوهيدرات لا تستطيع تعويضها. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي البروتينات على أحماض أمينية أساسية ضرورية لبناء الأنسجة حديثة التكوين أو لتجديدها الذاتي. تُعدّ البروتينات مكونًا أساسيًا في إنزيمات مختلفة (الهضم، الأنسجة، إلخ)، والهرمونات، والهيموغلوبين، والأجسام المضادة. تشير التقديرات إلى أن حوالي 2% من بروتينات أنسجة العضلات هي إنزيمات متجددة باستمرار. تعمل البروتينات كعازل، حيث تُشارك في الحفاظ على تفاعل مستمر مع البيئة في سوائل مختلفة (بلازما الدم، السائل الدماغي الشوكي، إفرازات الأمعاء، إلخ). وأخيرًا، تُعد البروتينات مصدرًا للطاقة: يُنتج غرام واحد من البروتين، عند تحلله الكامل، 16.7 كيلوجول (4 كيلو كالوري).

استُخدم معيار توازن النيتروجين لسنوات عديدة لدراسة أيض البروتين. ويتم ذلك بتحديد كمية النيتروجين الواردة من الطعام وكمية النيتروجين المفقودة مع البراز والمُفرزة مع البول. ويُستخدم فقدان المواد النيتروجينية مع البراز للحكم على درجة هضم البروتين وامتصاصه في الأمعاء الدقيقة. ويُستخدم الفرق بين النيتروجين في الطعام وإفرازه مع البراز والبول للحكم على درجة استهلاكه لتكوين أنسجة جديدة أو تجديدها الذاتي. في الأطفال بعد الولادة مباشرة أو في الأطفال منخفضي الوزن وغير الناضجين، يمكن أن يؤدي الخلل في نظام استيعاب أي بروتين غذائي، وخاصةً إذا لم يكن بروتين حليب الأم، إلى استحالة الاستفادة من النيتروجين.

توقيت تطور وظائف الجهاز الهضمي

العمر، الأشهر	منظمة الأغذية والزراعة/منظمة الصحة العالمية (1985)	الأمم المتحدة (1996)
0-1	124	107
1-2	116	109
2-3	109	111
3^	103	101
4-10	95-99	100
10-12	100-104	109
12-24	105	90

لدى البالغين، عادةً ما تكون كمية النيتروجين المُفرَزة مساوية لكمية النيتروجين المُتناولة مع الطعام. في المقابل، يتمتع الأطفال بتوازن نيتروجين إيجابي، أي أن كمية النيتروجين المُتناولة مع الطعام تتجاوز دائمًا كمية النيتروجين المفقودة مع البراز والبول.

يعتمد احتباس النيتروجين الغذائي، وبالتالي استفادة الجسم منه، على العمر. مع أن القدرة على الاحتفاظ بالنيتروجين من الطعام تبقى مستمرة طوال الحياة، إلا أنها تكون في أعلى مستوياتها لدى الأطفال. يتوافق مستوى احتباس النيتروجين مع ثابت النمو ومعدل تخليق البروتين.

معدل تخليق البروتين في فترات عمرية مختلفة

فترات العمر	عمر	معدل التخليق، جم/(كجم • يوم)
مولود جديد منخفض الوزن عند الولادة	1-45 يومًا	17.46
طفل في السنة الثانية من عمره	من 10 إلى 20 شهرًا	6.9
بالغ	20-23 سنة	3.0
رجل مسن	69-91 سنة	1.9

خصائص البروتينات الغذائية التي تؤخذ في الاعتبار عند وضع معايير التغذية

التوافر البيولوجي (الامتصاص):

• 100 (نبوست - نوت) / نبوست،

حيث أن Npost هو النيتروجين المستقبل؛ والتالي هو النيتروجين المفرز مع البراز.

الاستخدام الصافي (NPU %):

• (Nпš-100 (Nсn + Nvч)) / Nпš،

حيث Nпш هو النيتروجين الغذائي؛

Nst - النيتروجين البرازي؛

Nmch - نيتروجين البول.

نسبة كفاءة البروتين:

• زيادة الوزن لكل 1 جرام من البروتين المستهلك في تجربة قياسية على صغار الفئران.

"درجة" الأحماض الأمينية:

• 100 AKB / AKE،

حيث Akb هو محتوى حمض أميني معين في بروتين معين، ملغ؛

AKE - محتوى حمض أميني معين في البروتين المرجعي، ملجم.

ولتوضيح مفهوم "النتيجة" ومفهوم "البروتين المثالي"، نقدم بيانات حول خصائص "النتيجة" واستخدام العديد من بروتينات الطعام.

قيم "درجة الأحماض الأمينية" و"الاستخدام الصافي" لبعض بروتينات الأغذية

بروتين	سكور	تصرف
الذرة	49	36
الدخن	63	43
أرز	67	63
قمح	53	40
فول الصويا	74	67
بيضة كاملة	100	87
حليب الأم	100	94
حليب البقر	95	81

كمية البروتين الموصى بها

نظراً للاختلافات الكبيرة في تركيب البروتينات وقيمتها الغذائية، تُجرى حسابات توفير البروتين في سن مبكرة فقط وحصرياً للبروتينات ذات القيمة البيولوجية الأعلى، والتي تُضاهي في قيمتها الغذائية بروتين حليب الأم. وينطبق هذا أيضاً على التوصيات الواردة أدناه (منظمة الصحة العالمية ووزارة الزراعة في روسيا). في الفئات العمرية الأكبر سناً، حيث تكون الحاجة الإجمالية للبروتين أقل نوعاً ما، وفيما يتعلق بالبالغين، تُحل مشكلة جودة البروتين بشكل مُرضٍ من خلال إثراء النظام الغذائي بأنواع متعددة من البروتينات النباتية. في الكيموس المعوي، حيث تختلط الأحماض الأمينية من مختلف البروتينات وألبومينات مصل الدم، تتشكل نسبة أحماض أمينية قريبة من النسبة المثلى. تُصبح مشكلة جودة البروتين حادة للغاية عند تناول نوع واحد تقريباً من البروتين النباتي.

يختلف التقييس العام للبروتين في روسيا إلى حد ما عن التقييس الصحي في الخارج وفي لجان منظمة الصحة العالمية. ويعود ذلك إلى بعض الاختلافات في معايير التوفير الأمثل. على مر السنين، تقاربت هذه المواقف والمدارس العلمية المختلفة. وتوضح الجداول التالية التوصيات المعتمدة في روسيا وفي اللجان العلمية لمنظمة الصحة العالمية هذه الاختلافات.

كمية البروتين الموصى بها للأطفال دون سن 10 سنوات

مؤشر	0-2 أشهر	3-5 أشهر	6-11 شهرًا	1-3 سنوات	3-7 سنوات	7-10 سنوات
إجمالي البروتينات، جرام	-	-	-	53	68	79
البروتينات، جم/كجم	2,2	2.6	2.9	-	-	-

المستويات الآمنة لتناول البروتين عند الأطفال الصغار، جم/(كجم • يوم)

العمر، الأشهر	منظمة الأغذية والزراعة/منظمة الصحة العالمية (1985)	الأمم المتحدة (1996)
0-1	-	2.69
1-2	2.64	2.04
2-3	2.12	1.53
3^	1.71	1.37
4-5	1.55	1.25
5-6	1.51	1.19
6-9	1.49	1.09
9-12	1.48	1.02
12-18	1.26	1.00
18-24	1.17	0.94

مع مراعاة اختلاف القيمة البيولوجية للبروتينات النباتية والحيوانية، يُطبّق التوحيد القياسي على أساس كمية البروتين المُستخدَمة، وكذلك على أساس البروتين الحيواني أو نسبته في إجمالي كمية البروتين المُستهلَكة يوميًا. ومن الأمثلة على ذلك جدول توحيد بروتين M3 في روسيا (1991) للأطفال من الفئات العمرية الأكبر.

نسبة البروتين النباتي والحيواني في التوصيات الاستهلاكية

السناجب	11-13 سنة		14-17 سنة
	الأولاد	فتيات	الأولاد	فتيات
إجمالي البروتينات، جرام	93	85	100	90
بما في ذلك الحيوانات	56	51	60	54

اعتبر فريق الخبراء المشترك بين منظمة الأغذية والزراعة ومنظمة الصحة العالمية (1971) أن المستوى الآمن لتناول البروتين، من حيث بروتين حليب البقر أو بياض البيض، هو 0.57 غ/كغ من وزن الجسم يوميًا للذكور البالغين و0.52 غ/كغ للإناث. والمستوى الآمن هو الكمية اللازمة لتلبية الاحتياجات الفسيولوجية والحفاظ على صحة جميع أفراد مجموعة سكانية معينة تقريبًا. وبالنسبة للأطفال، يكون المستوى الآمن لتناول البروتين أعلى منه لدى البالغين. ويُفسر ذلك بأن تجديد الأنسجة الذاتي يحدث بنشاط أكبر لدى الأطفال.

ثبت أن امتصاص الجسم للنيتروجين يعتمد على كمية البروتين وجودته. ويُفهم النوع الأخير بشكل أدق على تركيب الأحماض الأمينية فيه، وخاصةً وجود الأحماض الأمينية الأساسية. وتُعد احتياجات الأطفال من البروتين والأحماض الأمينية أعلى بكثير من احتياجات البالغين. وقد قُدِّر أن الطفل يحتاج إلى أحماض أمينية أكثر بستة أضعاف تقريبًا من البالغين.

متطلبات الأحماض الأمينية الأساسية (ملغ لكل 1 غرام من البروتين)

الأحماض الأمينية	أطفال			البالغون
	حتى سنتين	2-5 سنوات	10-12 سنة
الهيستيدين	26	19	19	16
الأيزوليوسين	46	28	28	13
الليوسين	93	66	44	19
ليسين	66	58	44	16
الميثيونين + السيستين	42	25	22	17
فينيل ألانين + تيروزين	72	63	22	19
ثريونين	43	34	28	9
التربتوفان	17	11	9	5
فالين	55	35	25	13

يوضح الجدول أن حاجة الأطفال للأحماض الأمينية ليست أعلى فحسب، بل إن نسبة احتياجهم للأحماض الأمينية الحيوية تختلف عن نسبة احتياج البالغين. كما تختلف تركيزات الأحماض الأمينية الحرة في البلازما والدم الكامل.

الحاجة إلى الليوسين، والفينيل ألانين، والليسين، والفالين، والثريونين مرتفعة بشكل خاص. إذا أخذنا في الاعتبار أن 8 أحماض أمينية ضرورية للبالغين (ليوسين، إيزوليوسين، ليسين، ميثيونين، فينيل ألانين، ثريونين، تريبتوفان، وفالين)، فإن الهيستيدين يُعدّ أيضًا حمضًا أمينيًا أساسيًا للأطفال دون سن الخامسة. بالنسبة للأطفال في الأشهر الثلاثة الأولى من العمر، يُضاف إليها السيستين، والأرجينين، والتورين، وللأطفال الخدج، يُضاف أيضًا الجلايسين، أي أن 13 حمضًا أمينيًا ضرورية لهم. يجب مراعاة ذلك عند التخطيط لتغذية الأطفال، وخاصةً في سن مبكرة. فقط بسبب النضج التدريجي لأجهزة الإنزيم أثناء النمو، تنخفض حاجة الأطفال إلى الأحماض الأمينية الأساسية تدريجيًا. في الوقت نفسه، مع التحميل الزائد للبروتين، يحدث ارتفاع حمض الأمينو في الدم بسهولة أكبر عند الأطفال منه عند البالغين، وهو ما قد يتجلى في تأخيرات النمو، وخاصة العصبية النفسية.

تركيز الأحماض الأمينية الحرة في بلازما الدم والدم الكامل للأطفال والبالغين، مول/لتر

الأحماض الأمينية	بلازما الدم		الدم الكامل
	حديثي الولادة	البالغون	الأطفال من عمر 1 إلى 3 سنوات	البالغون
ألانين	0.236-0.410	0.282-0.620	0.34-0.54	0.26-0.40
حمض ألفا أمينوبوتيريك	0.006-0.029	0.008-0.035	0.02-0.039	0.02-0.03
الأرجينين	0.022-0.88	0.094-0.131	0.05-0.08	0.06-0.14
الأسباراجين	0.006-0.033	0.030-0.069	-	-
حمض الأسبارتيك	0.00-0.016	0.005-0.022	0.08-0.15	0.004-0.02
فالين	0.080-0.246	0.165-0.315	0.17-0.26	0.20-0.28
الهيستيدين	0.049-0.114	0.053-0.167	0.07-0.11	0.08-0.10
الجلايسين	0.224-0.514	0.189-0.372	0.13-0.27	0.24-0.29
الجلوتامين	0.486-0.806	0.527	-	-
حمض الجلوتاميك	0.020-0.107	0.037-0.168	0.07-0.10	0.04-0.09
الأيزوليوسين	0.027-0.053	0.053-0.110	0.06-0.12	0.05-0.07
الليوسين	0.047-0.109	0.101-0.182	0.12-0.22	0.09-0.13
ليسين	0.144-0.269	0.166-0.337	0.10-0.16	0.14-0.17
الميثيونين	0.009-0.041	0.009-0.049	0.02-0.04	0.01-0.05
أورنيثين	0.049-0.151	0.053-0.098	0.04-0.06	0.05-0.09
البرولين	0.107-0.277	0.119-0.484	0.13-0.26	0.16-0.23
هادئ	0.094-0.234	0.065-0.193	0.12-0.21	0.11-0.30
تورين	0.074-0.216	0.032-0.143	0.07-0.14	0.06-0.10
التيروزين	0.088-0.204	0.032-0.149	0.08-0.13	0.04-0.05
ثريونين	0.114-0.335	0.072-0.240	0.10-0.14	0.11-0.17
التربتوفان	0.00-0.067	0.025-0.073	-	-
فينيل ألانين	0.073-0.206	0.053-0.082	0.06-0.10	0.05-0.06
السيستين	0.036-0.084	0.058-0.059	0.04-0.06	0.01-0.06

الأطفال أكثر حساسية للجوع من البالغين. في البلدان التي تعاني من نقص حاد في البروتين في نظام الأطفال الغذائي، ترتفع معدلات الوفيات في سن مبكرة بمقدار 8-20 ضعفًا. ولأن البروتين ضروري أيضًا لتكوين الأجسام المضادة، فعادةً ما يؤدي نقصه في نظام الأطفال الغذائي إلى الإصابة بعدوى مختلفة، مما يزيد بدوره من الحاجة إلى البروتين. وهكذا تنشأ حلقة مفرغة. في السنوات الأخيرة، ثبت أن نقص البروتين في نظام الأطفال الغذائي في السنوات الثلاث الأولى من العمر، وخاصةً على المدى الطويل، يمكن أن يسبب تغيرات لا رجعة فيها تستمر مدى الحياة.

تُستخدم عدة مؤشرات لتقييم أيض البروتين. وبالتالي، يُعدّ تحديد محتوى البروتين وجزيئاته في الدم (البلازما) وصفًا موجزًا لعمليات تخليق البروتين وتحلله.

محتوى البروتين الكلي ونسبته (جم/لتر) في مصل الدم

مؤشر	عند الأم	دم الحبل السري	في الأطفال الذين تتراوح أعمارهم
			0-14 يومًا	2-4 أسابيع	5-9 أسابيع	9 أسابيع - 6 أشهر	6-15 شهرًا
إجمالي البروتين	59.31	54.81	51.3	50.78	53.37	56.5	60.56
الألبومينات	27.46	32.16	30.06	29.71	35.1	35.02	36.09
Α1-غلوبولين	3.97	2.31	2.33	2.59	2.6	2.01	2.19
البروتين الدهني Α1	2.36	0.28	0.65	0.4	0.33	0.61	0.89
غلوبولين A2	7.30	4.55	4.89	4.86	5.13	6.78	7.55
Α2-ماكروغلوبولين	4.33	4.54	5.17	4.55	3.46	5.44	5.60
Α2-هابتوجلوبين	1.44	0.26	0.15	0.41	0.25	0.73	1.17
ألفا 2-سيرولوبلازمين	0.89	0.11	0.17	0.2	0.24	0.25	0.39
بيتا غلوبولين	10.85	4.66	4.32	5.01	5.25	6.75	7.81
البروتين الدهني B2	4.89	1.16	2.5	1.38	1.42	2.36	3.26
بيتا 1-سيديروفيلين	4.8	3.33	2.7	2.74	3.03	3.59	3.94
B2-A-globulin، U	42	1	1	3.7	18	19.9	27.6
Β2-M-غلوبولين، U	10.7	1	2.50	3.0	2.9	3.9	6.2
Γ-غلوبولين	10.9	12.50	9.90	9.5	6.3	5.8	7.5

مستويات البروتين والأحماض الأمينية في الجسم

كما يتضح من الجدول، فإن إجمالي محتوى البروتين في مصل دم المولود الجديد أقل منه لدى الأم، ويعزى ذلك إلى عملية التخليق النشط، وليس الترشيح البسيط لجزيئات البروتين عبر المشيمة من الأم. خلال السنة الأولى من العمر، ينخفض إجمالي محتوى البروتين في مصل الدم. وتُلاحظ مؤشرات منخفضة بشكل خاص لدى الأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين أسبوعين وستة أسابيع، ثم تبدأ بالزيادة التدريجية ابتداءً من ستة أشهر. ومع ذلك، في سن المدرسة الابتدائية، يكون محتوى البروتين أقل قليلاً من المتوسط لدى البالغين، وتكون هذه الانحرافات أكثر وضوحًا لدى الأولاد.

إلى جانب انخفاض محتوى البروتين الكلي، لوحظ أيضًا انخفاض في محتوى بعض أجزائه. من المعروف أن تخليق الألبومين الذي يحدث في الكبد يبلغ 0.4 غ/كغ/يوم. مع التخليق والإخراج الطبيعيين (يدخل الألبومين جزئيًا إلى تجويف الأمعاء ويُستغل مرة أخرى؛ وتُفرز كمية صغيرة من الألبومين في البول)، يبلغ محتوى الألبومين في مصل الدم، الذي يُحدد بالرحلان الكهربائي، حوالي 60% من بروتينات المصل. في حديثي الولادة، تكون نسبة الألبومين أعلى نسبيًا (حوالي 58%) منها لدى والدته (54%). ومن الواضح أن هذا لا يُفسر فقط بتخليق الألبومين بواسطة الجنين، ولكن أيضًا بانتقاله الجزئي عبر المشيمة من الأم. ثم، في السنة الأولى من العمر، يكون هناك انخفاض في محتوى الألبومين، بالتوازي مع محتوى البروتين الكلي. ديناميكيات محتوى γ-globulin مماثلة لديناميكيات الألبومين. تُلاحظ قيم منخفضة بشكل خاص لـ γ-globulins خلال النصف الأول من العمر.

ويتم تفسير ذلك من خلال تحلل الغلوبولينات γ التي يتلقاها الطفل من الأم عبر المشيمة (وخاصة الغلوبولينات المناعية المرتبطة بالغلوبولينات β). 

ينضج تركيب الجلوبيولينات الذاتية لدى الطفل تدريجيًا، وهو ما يُفسر بطء زيادتها مع التقدم في السن. يختلف محتوى الجلوبيولينات ألفا-1 وألفا-2 وبيتا-قليلًا نسبيًا عن محتوى البالغين.

الوظيفة الرئيسية للألبومينات هي التغذية والتشكيل. ونظرًا لانخفاض وزنها الجزيئي (أقل من 60,000)، فإن لها تأثيرًا كبيرًا على الضغط الغرواني الأسموزي. تلعب الألبومينات دورًا هامًا في نقل البيليروبين، والهرمونات، والمعادن (الكالسيوم، والمغنيسيوم، والزنك، والزئبق)، والدهون، وغيرها. تُستخدم هذه الفرضيات النظرية في العيادات لعلاج فرط بيليروبين الدم، وهو سمة مميزة لحديثي الولادة. ولخفض مستوى بيليروبين الدم، يُنصح باستخدام مستحضر ألبومين نقي للوقاية من الآثار السامة على الجهاز العصبي المركزي، والتي قد تؤدي إلى اعتلال الدماغ.

الغلوبولينات ذات الوزن الجزيئي المرتفع (90,000-150,000) هي بروتينات معقدة تتضمن مركبات متنوعة. تشمل الغلوبولينات ألفا 1 وألفا 2 بروتينات مخاطية وجليكوبروتينات، وهو ما ينعكس في الأمراض الالتهابية. تُشكل الغلوبولينات غاما الجزء الرئيسي من الأجسام المضادة. أظهرت دراسة أكثر تفصيلاً للغلوبولينات غاما أنها تتكون من أجزاء مختلفة، يُعدّ تغيرها سمةً مميزةً لعدد من الأمراض، أي أن لها قيمة تشخيصية أيضًا.

وقد وجدت دراسة محتوى البروتين وما يسمى بالطيف أو الصيغة البروتينية للدم تطبيقًا واسعًا في العيادة.

في الشخص السليم، تسود الألبومينات (حوالي 60% من البروتين). نسبة أجزاء الغلوبولين سهلة التذكر: α1-1، α2-2، β-3، y-4 أجزاء. في الأمراض الالتهابية الحادة، تتميز التغيرات في الصيغة البروتينية للدم بزيادة محتوى الغلوبولينات ألفا، وخاصةً بسبب α2، مع محتوى طبيعي أو مرتفع قليلاً من الغلوبولينات Y وانخفاض كمية الألبومين. في الالتهاب المزمن، يُلاحظ ارتفاع في محتوى الغلوبولينات Y مع محتوى طبيعي أو مرتفع قليلاً من الغلوبولينات ألفا، وانخفاض في تركيز الألبومين. يتميز الالتهاب شبه الحاد بزيادة متزامنة في تركيز الغلوبولينات ألفا وجاما مع انخفاض في محتوى الألبومين.

يشير ظهور فرط غاما غلوبولين الدم إلى فترة مزمنة من المرض، بينما يشير فرط ألفا غلوبولين الدم إلى تفاقم الحالة. في جسم الإنسان، تُحلل البروتينات بالتحلل المائي بواسطة الببتيدازات إلى أحماض أمينية، تُستخدم، حسب الحاجة، لتصنيع بروتينات جديدة، أو تُحوّل إلى أحماض كيتو وأمونيا عن طريق نزع الأمين. لدى الأطفال، يقترب محتوى الأحماض الأمينية في مصل الدم من القيم النموذجية للبالغين. لا تُلاحظ زيادة في محتوى بعض الأحماض الأمينية إلا في الأيام الأولى من الحياة، ويعتمد ذلك على نوع التغذية والنشاط المنخفض نسبيًا للإنزيمات المشاركة في أيضها. في هذا الصدد، يكون مستوى حمض الأمين في البول لدى الأطفال أعلى منه لدى البالغين.

عند حديثي الولادة، يُلاحظ ارتفاع مستوى النيتروجين الفسيولوجي (حتى 70 مليمول/لتر) في الأيام الأولى من الحياة. بعد بلوغه أقصى ارتفاع له في اليومين الثاني والثالث، ينخفض مستوى النيتروجين، ليصل إلى مستوى الشخص البالغ (28 مليمول/لتر) بين اليومين الخامس والثاني عشر. أما عند الأطفال الخدج، فيرتفع مستوى النيتروجين المتبقي كلما انخفض وزن الطفل. يرتبط ارتفاع مستوى النيتروجين في هذه المرحلة من الطفولة باستئصال الكلى وقصور وظائفها.

يؤثر محتوى البروتين في الطعام بشكل كبير على مستوى النيتروجين المتبقي في الدم. لذلك، عند محتوى بروتين 0.5 غ/كغ في الطعام، يبلغ تركيز اليوريا 3.2 مليمول/لتر، وعند 1.5 غ/كغ - 6.4 مليمول/لتر، وعند 2.5 غ/كغ - 7.6 مليمول/لتر. إلى حد ما، يُعدّ طرح النواتج النهائية لاستقلاب البروتين في البول مؤشرًا يعكس حالة استقلاب البروتين في الجسم. الأمونيا، أحد النواتج النهائية المهمة لاستقلاب البروتين، مادة سامة. يتم تحييدها:

• عن طريق إخراج أملاح الأمونيوم عن طريق الكلى؛
• التحويل إلى اليوريا غير السامة؛
• الارتباط بحمض ألفا كيتوجلوتاريك مع الغلوتامات؛
• الارتباط مع الغلوتامات تحت تأثير أنزيم الجلوتامين سينثيتاز للجلوتامين.

في البالغين، تُفرز نواتج أيض النيتروجين في البول، بشكل رئيسي على شكل يوريا منخفضة السمية، والتي تُصنّعها خلايا الكبد. في البالغين، تُشكّل اليوريا 80% من إجمالي كمية النيتروجين المُفرز. في حديثي الولادة والأطفال في الأشهر الأولى من العمر، تكون نسبة اليوريا أقل (20-30% من إجمالي نيتروجين البول). في الأطفال دون سن 3 أشهر، يُفرز 0.14 جم/ (كجم • يوم) من اليوريا، من 9 إلى 12 شهرًا - 0.25 جم/ (كجم • يوم). في حديثي الولادة، كمية كبيرة من إجمالي نيتروجين البول هي حمض البوليك. يُفرز الأطفال دون سن 3 أشهر من العمر 28.3 ملجم/ (كجم • يوم)، والبالغون - 8.7 ملجم/ (كجم • يوم) من هذا الحمض. محتواه الزائد في البول هو سبب احتشاءات حمض البوليك في الكلى، والتي تُلاحظ في 75% من الأطفال حديثي الولادة. بالإضافة إلى ذلك، يُفرز جسم الطفل الصغير نيتروجين البروتين على شكل أمونيا، والذي يتراوح نسبته في البول بين 10% و15%، وفي البالغين بين 2.5% و4.5% من إجمالي النيتروجين. ويُفسر ذلك بأن وظائف الكبد لدى الأطفال في الأشهر الثلاثة الأولى من العمر لا تكون مكتملة النمو بشكل كافٍ، لذا فإن الإفراط في تناول البروتين قد يؤدي إلى ظهور نواتج أيضية سامة وتراكمها في الدم.

يُفرز الكرياتينين في البول. ويعتمد إفرازه على نمو الجهاز العضلي. يُفرز الخُدّج 3 ملغ/كغ من الكرياتينين يوميًا، ويُفرز الأطفال المولودون في موعدهم الطبيعي 10-13 ملغ/كغ، ويُفرز البالغون 1.5 غ/كغ.

اضطراب التمثيل الغذائي للبروتين

من بين الأمراض الخلقية المتنوعة الناتجة عن اضطرابات أيض البروتين، تُشكل اعتلالات الأحماض الأمينية نسبة كبيرة، وهي ناتجة عن نقص في الإنزيمات المشاركة في أيضها. وُصفت حتى الآن أكثر من 30 نوعًا مختلفًا من اعتلالات الأحماض الأمينية، وتتنوع مظاهرها السريرية بشكل كبير.

من المظاهر الشائعة نسبيًا لاعتلالات الأحماض الأمينية الاضطرابات العصبية النفسية. يُعدّ تأخر النمو العصبي النفسي، على شكل درجات متفاوتة من قلة الإدراك، سمةً مميزةً للعديد من اعتلالات الأحماض الأمينية (بيلة الفينيل كيتون، بيلة الهوموسيستين، الهيستيدين، فرط الأمونيا، السيترولين، فرط برولين الدم، داء هارتنوب، وغيرها)، وهو ما يؤكده ارتفاع معدل انتشارها، الذي يتجاوز معدل انتشارها بين عامة السكان بعشرات المرات.

تُلاحظ متلازمة التشنجات بكثرة لدى الأطفال الذين يعانون من اعتلالات الأحماض الأمينية، وغالبًا ما تظهر التشنجات في الأسابيع الأولى من الحياة. كما تُلاحظ تشنجات ثني العضلات. وهي سمة مميزة لبيلة الفينيل كيتون، وتحدث أيضًا في حالات اضطرابات استقلاب التربتوفان وفيتامين ب6 (البيريدوكسين)، وداء الجلايسين، وداء الليوسين، وبيلة البرولين، وغيرها.

غالبًا ما تُلاحظ تغيرات في قوة العضلات على شكل انخفاض ضغط الدم (فرط ليسين الدم، بيلة السيستين، داء الجليكوز، إلخ) أو على العكس، ارتفاع ضغط الدم (فرط الليوسين، فرط حمض يوريك الدم، مرض هارتنوب، بيلة الهوموسيستين، إلخ). قد تزداد أو تنقص تغيرات قوة العضلات بشكل دوري.

يُعدّ تأخر تطور الكلام سمةً مميزةً لمرض الهيستيدين. وتُلاحظ اضطرابات بصرية غالبًا في حالات اعتلال الأحماض الأمينية العطرية والكبريتية (المهق، بيلة الفينيل كيتون، الهيستيدين)، وترسب الصبغات في بيلة الكابتون، وخلع العدسة في بيلة الهوموسيستين.

التغيرات الجلدية في اعتلالات الأحماض الأمينية شائعة. اضطرابات التصبغ (الأولية والثانوية) هي سمة مميزة للمهق، وبيلة الفينيل كيتون، وبيلة الهوموسيستين بشكل أقل شيوعًا. يُلاحظ عدم تحمل أشعة الشمس (حروق الشمس) في حالة عدم التسمير في بيلة الفينيل كيتون. يُعد الجلد البلاغروي سمة مميزة لمرض هارتناب، والأكزيما سمة مميزة لبيلة الفينيل كيتون. يُلاحظ هشاشة الشعر في بيلة الأحماض الأمينية المرتبطة بالأرجينين-السكسينات.

أعراض الجهاز الهضمي شائعة جدًا في حالات الحماض الأميني. صعوبة تناول الطعام، وغالبًا ما يصاحبها القيء، هي سمات مميزة لداء الجلايسين، وبيلة الفينيل كيتون، وداء التيروزين، وفرط السيترولين في الدم، وغيرها، منذ الولادة تقريبًا. قد يكون القيء تشنجيًا ويسبب جفافًا سريعًا وحالة من النعاس، وأحيانًا غيبوبة مصحوبة بتشنجات. مع ارتفاع نسبة البروتين، يزداد القيء ويزداد تواترًا. في حالة داء الجلايسين، يصاحبه فرط كيتون الدم وبيلة كيتونية، وفشل تنفسي.

في كثير من الأحيان، مع حمض أمينو أرجينين سكسينات، بيلة هوموسيستينية، فرط ميثيونين الدم، وداء التيروزين، يتم ملاحظة تلف الكبد، حتى تطور تليف الكبد مع ارتفاع ضغط الدم البابي ونزيف الجهاز الهضمي.

يصاحب فرط برولين الدم أعراض كلوية (بيلة دموية، بيلة بروتينية). قد تُلاحظ تغيرات في الدم. يُعد فقر الدم من سمات فرط ليسين الدم، بينما يُعد نقص الكريات البيض واعتلال الصفيحات من سمات داء الجلايسين. قد تزيد بيلة الهوموسيستين من تراكم الصفائح الدموية مع تطور الانصمام الخثاري.

قد تظهر أعراض فرط حمض الأميني في فترة حديثي الولادة (مثل فرط الليوسين، فرط الجلايسين، فرط الأمونيا)، إلا أن شدة الحالة عادةً ما تزداد من 3 إلى 6 أشهر بسبب التراكم الكبير للأحماض الأمينية ونواتج اختلال أيضها لدى المرضى. لذلك، تُصنف هذه المجموعة من الأمراض بحق ضمن أمراض التخزين، التي تُسبب تغيرات لا رجعة فيها، لا سيما في الجهاز العصبي المركزي والكبد وأجهزة أخرى.

إلى جانب اضطراب استقلاب الأحماض الأمينية، يُمكن ملاحظة أمراض ناجمة عن اضطراب تخليق البروتين. من المعروف أن المعلومات الوراثية موجودة في نواة كل خلية في الكروموسومات، حيث تُشفَّر في جزيئات الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA). تنتقل هذه المعلومات عبر الحمض النووي الريبوزي الناقل (tRNA)، الذي يدخل السيتوبلازم، حيث يُترجم إلى تسلسل خطي من الأحماض الأمينية التي تُشكِّل جزءًا من سلاسل البولي ببتيد، ويحدث تخليق البروتين. تُعطِّل الطفرات في الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) أو الحمض النووي الريبوزي (RNA) تخليق البروتينات ذات البنية الصحيحة. وحسب نشاط إنزيم مُحدَّد، يُمكن حدوث العمليات التالية:

1. نقص تكوين المُنتَج النهائي. إذا كان هذا المُركّب حيويًا، فستكون النتيجة مميتة. أما إذا كان المُنتَج النهائي مُركّبًا أقل أهمية للحياة، فإن هذه الحالات تظهر فور الولادة، وأحيانًا في وقت لاحق. ومن أمثلة هذه الاضطرابات الهيموفيليا (نقص تخليق الجلوبيولين المُضاد للهيموفيليا أو انخفاض محتواه) وفرط الفيبرينوجين في الدم (انخفاض محتوى الفيبرينوجين في الدم أو غيابه)، والتي تتجلى في زيادة النزيف.
2. تراكم المستقلبات الوسيطة. إذا كانت سامة، تظهر أعراض سريرية، على سبيل المثال، في بيلة الفينيل كيتون وغيرها من اضطرابات الأحماض الأمينية.
3. قد تصبح المسارات الأيضية الثانوية رئيسية ومُثقلة، وقد تتراكم المستقلبات المُتشكلة بشكل طبيعي وتُفرز بكميات كبيرة بشكل غير عادي، على سبيل المثال، في حالة بيلة الكابتون. تشمل هذه الأمراض اعتلالات الهيموغلوبين، التي يتغير فيها تركيب سلاسل البوليببتيد. حاليًا، تم وصف أكثر من 300 هيموغلوبين غير طبيعي. وبالتالي، من المعروف أن نوع الهيموغلوبين البالغ يتكون من 4 سلاسل بوليببتيد aapp، والتي تتضمن أحماضًا أمينية بتسلسل معين (في سلسلة ألفا - 141 حمضًا أمينيًا، وفي سلسلة بيتا - 146 حمضًا أمينيًا). يتم ترميز هذه الأحماض في الكروموسومين الحادي عشر والسادس عشر. يؤدي استبدال الجلوتامين بالفالين إلى تكوين الهيموغلوبين S، الذي يحتوي على سلاسل بوليببتيد α2، وفي الهيموغلوبين C (α2β2) يُستبدل الجلايسين بالليسين. تتجلى مجموعة اعتلالات الهيموجلوبين بأكملها سريريًا من خلال انحلال الدم التلقائي أو الناجم عن عامل، وتغير القدرة على نقل الأكسجين بواسطة الهيم، وغالبًا تضخم الطحال.

يؤدي نقص عامل فون ويلبراند الوعائي أو الصفيحات الدموية إلى زيادة النزيف، وهو أمر شائع بشكل خاص بين السكان السويديين في جزر أولاند.

يجب أن تشمل هذه المجموعة أيضًا أنواعًا مختلفة من داء الماكروجلوبولين في الدم، بالإضافة إلى اضطرابات تخليق الغلوبولينات المناعية الفردية.

وبالتالي، يمكن ملاحظة اضطرابات أيض البروتين على مستوى تحلله وامتصاصه في الجهاز الهضمي، وعلى مستوى أيضه المتوسط. ومن المهم التأكيد على أن اضطرابات أيض البروتين عادةً ما تصاحبها اضطرابات في أنواع أخرى من الأيض، إذ تحتوي جميع الإنزيمات تقريبًا على مكون بروتيني.

[ 1 ]، [ 2 ]، [ 3 ]، [ 4 ]، [ 5 ]، [ 6 ]