елементи

абстрактно

Заден план:

Концентрацията на S-аденозилметионин в плазмата на метил донора (SAM) е линейно свързана с индекса на телесна маса (BMI) и мастната маса. Тъй като SAM е високоенергийно съединение и сензор за състоянието на клетъчното хранене, предположихме, че SAM ще се увеличи с прекомерно хранене.

методи:

Четиридесет нормални мъже и жени с наднормено тегло са били дозирани по 1250 kcal дневно в продължение на 28 дни.

резултатите:

SAM в серума се увеличава от 106 на 130 nmol/L (P = 0,006). В стратифицирания анализ само тези, които са имали наддаване на тегло, по-голямо от медианата (повишено телесно тегло, средно наддаване на тегло 3,9 ± 0,3 kg), са увеличили SAM (+ 42%, P = 0,001), докато пациентите с ниско тегло (наддаване на тегло 1, 5 ± 0,5). kg) не (взаимодействие P = 0,018). Прехранването не променя серумните концентрации на SAM предшественик, метионин или продукти, S-аденозил-хомоцистеин и хомоцистеин. Съотношението SAM/SAH (S-аденозилхомоцистеин) не се променя в общата популация, но се увеличава при пациенти с високо тегло (+ 52%, P = 0,006, взаимодействие P = 0,005). Промяната в SAM корелира благоприятно с промяната в теглото (r = 0,33, P = 0,041) и теглото на мазнините (r = 0,44, P = 0,009), но не и с промяната в приема на протеин или плазмен метионин, глюкоза, инсулин или липопротеин с ниска плътност (LDL) холестерол.

заключение:

Прехранване с повишен серумен SAM по отношение на получената мазнина. Увеличаването на SAM може да помогне за стабилизиране на нивата на метионин и показва чувствителността на SAM към хранителния статус при хората. Ролята на SAM в метаболизма на човешката енергия заслужава допълнително внимание.

S-аденозилметионинът (SAM) е високоенергийно съединение, което се синтезира от основната сярна аминокиселина метионин. SAM-зависимите реакции на метилиране включват ДНК метилиране, пост-транслационни модификации на протеини и синтеза на хормони, креатин и фосфатидилхолин. 1 Фосфатидилхолинът е основният фосфолипиден компонент на липопротеините, изнасяни от черния дроб. S-аденозилхомоцистеин (SAH) и впоследствие хомоцистеин са продукти на SAM-зависимо метилиране. Тъй като високите концентрации на SAH инхибират метилтрансферазите, съотношението SAM/SAH се счита за индекс на потенциала на клетъчно метилиране. Повишеното ниво на SAH в плазмата е свързано с по-ниско съотношение SAM/SAH в плазмата и хипометилиране на ДНК на лимфоцитите при хората. 2

Положителните връзки на плазмените SAM и SAH с индекса на телесна маса (ИТМ) бяха подчертани за първи път през 2009 г. и впоследствие потвърдени. 3, 4 При 610 възрастни хора установихме, че SAM плазмата е силно свързана с мастната маса и съотношението мазнини към общата мазнина. 5 Субектите в горния SAM квартил са имали средно с 6 kg по-висока мастна маса след многократно третиране, докато плазменият метионин и SAH не са свързани независимо с мастната маса. Също така забелязахме, че SAM корелира с масата на мазнините само при наднормено тегло, но не и при лица с нормално тегло. Това предполага, че асоциирането на SAM с адипозия е свързано с наличието на излишни хранителни вещества.

Синтезът на SAM чрез метионин аденозилтрансфераза (MAT) е енергоемка реакция, при която и трите високоенергийни ATP връзки се хидролизират. 1 активирането на МАТ изисква наличието на метионин и АТФ. 6 In vitro глюкозата увеличава активността на MAT и концентрацията на SAM, 7 което показва, че синтезът на SAM се увеличава с изобилие от хранителни вещества. Изследванията на напречното сечение, свързващи SAM със затлъстяването, не могат да изяснят дали повишаването на SAM предразполага, придружава или наблюдава развитието на затлъстяване. За да тестваме динамиката на тази връзка, ние изследвахме ефекта от краткосрочното пренаселеност при хора върху серумния SAM и свързаните с него метаболити.

Предмети и методи

участници

Четиридесет здрави възрастни пациенти със заседнал непушач (20/20 мъже/жени) са проучени, като се използва протоколът за прехранване, както е описано по-горе. 8, 9 Протоколът е одобрен от Комитета за човешки изследвания и етика при Св. Винсент в Сидни. Всички доброволци предоставиха писмено, информирано съгласие. Изследването е регистрирано на ClinicalTrials.gov NCT00562393.

прехранване

Участниците бяха дозирани в продължение на 28 дни по 1250 kcal на ден над основните енергийни изисквания. Хранителният състав в началото е бил 30% мазнини, 15% протеини и 55% въглехидрати, а по време на прехранването е 45% мазнини, 15% протеини и 40% въглехидрати. На изходно ниво (D0) и ден 28 (D28) се вземат кръвни проби на гладно и се измерва мастната маса, чистата маса и централната коремна мазнина, като се използва двойна рентгенова абсорбция (Lunar DPX-Lunar Radiation, Madison, WI, USA). ).

Серумът се оставя да се утаи при стайна температура в продължение на 15 минути, преди да се центрофугира при 4 ° С, да се аликвотира и да се замрази бързо в течен азот преди съхранение при -80 ° С. ° С до анализ. Серумният метионин, SAM, SAH и общият хомоцистеин се измерват чрез течна хроматография с тандемна мас спектрометрия, като се използва модификация на описания по-рано метод. Методът е модифициран, за да съдържа SAM и SAH, като се използва двоична помпа Prominence LC-20ADXR (Shimadzu, Киото, Япония), свързана с QTRAP 5500 хибриден масспектрометър с троен квадропол (AB Sciex, Framingham, MA, USA). Тестовете се провеждат на Kinetex Core Shell C18 (30 x 4,6 mm, 2,6 μm; Phenomenex, Torrance, CA, USA). Количественото определяне се основава на сравнение със стандартни криви, коригирани за наличието на изотопно маркирани вътрешни стандарти. Коефициентите на вариация за метионин, общ хомоцистеин, SAM и SAH са между 3 и 8%.

Нивата на глюкозата на гладно се анализират с помощта на глюкозооксидазен електрод (YSI Life Sciences, Yellow Springs, OH, USA) и инсулинът се измерва с помощта на радиоимуноанализ (Linco Research, St. Charles, MO, USA).

Статистически анализ

Данните са представени като средно ± sem. Повторен дисперсионен анализ беше използван за сравняване на стойностите на D0 и D28 в общата популация и за тестване на взаимодействията чрез увеличаване на теглото. Повишеното телесно тегло се определя като хора с наддаване на тегло над медианата. Частични корелации, коригирани за възраст и пол, бяха използвани за оценка на асоциациите на промените в SAM, с промени в параметрите, които представляват интерес. За анализ беше използвана PASW статистика за Mac (20, 0; SPSS Inc., Чикаго, IL, САЩ).

резултатът

Характеристики на населението

Както е посочено, участниците са 20 мъже и 20 жени, средната възраст е 36,7 ± 1,9 години, а средното наддаване на тегло при D28 е 2,8 кг. Таблица 1 показва избрани характеристики за D0 и D28 в общата популация и отделно при тези с високо и ниско наддаване на тегло. Нарастването на теглото с високо и ниско тегло е имало средно наддаване на тегло от 3,9 ± 0,3 и 1,5 ± 0,2 kg (P 0,32). Въпреки това, високото увеличение има по-висок основен енергиен прием (P = 0,029) и прием на мазнини (P = 0,019).

Маса в пълен размер

След 28 дни на прехранване, приемът на храна, протеини и общата диетична енергия се увеличи значително сред общата популация (P

увеличава

Параметри на серума на гладно в общата популация на изследването ( а, ° С, д, ж, i; N = 40) и отделно за ниско (N = 20) или високо (N = 20) наддаване на тегло ( б, д, е, з, j ) на изходно ниво (ден 0) и след 28 дни прехранване (ден 28). SAH, S-аденозил хомоцистеин; SAM, S-аденозилметионин; Hcy, общ хомоцистеин. ** P .000, 006 срещу D0. P взаимодействието се показва чрез анализ на повтарящи се дисперсионни мерки за времето (ден 0 спрямо ден 28) според взаимодействието между групите (ниско спрямо високо тегло).

Изображение в пълен размер

Корелира с делта SAM

Промяната в серумния SAM корелира благоприятно с промяната в теглото на мазнините (r = 0,44, P = 0,009) и телесното тегло (r = 0,33, P = 0,041) след корекция на възрастта и пола. Не са открити връзки на промени в серумния SAM с промени в постно тегло, прием на протеин (g дневно), серумен метионин, липопротеин с ниска плътност (LDL) -холестерол, глюкоза, инсулин или HOMA-IR (P  0,41) за всички).,

дискусия

Плазменият SAM корелира с ИТМ и мастната маса при хората. 3, 4, 5 Възможните обяснения включват: (1) SAM се променя динамично с промени в енергийния баланс или натрупването на мазнини и следователно действа като индикатор за хранителен статус заедно с други високоенергийни съединения; (2) SAM отразява генетичен или епигенетичен подпис, свързан със затлъстели фенотипове; или (3) повишено от хранителните вещества повишаване на нивата на инсулин и глюкоза увеличава синтеза на SAM, както се наблюдава in vitro. Нашата констатация, че SAM се увеличава след краткотрайно препълване в зависимост от теглото, независимо от инсулина и глюкозата, подкрепя първото обяснение.

Тези констатации протичат паралелно с няколко коментара. Монтейро и др. 12 отбелязват, че децата с по-висок SAM на еритроцитите имат по-висок енергиен прием, нормализиран спрямо телесното им тегло. Затлъстелите плъхове на Zucker, при които мутация на лептинов рецептор предизвиква хиперфагия и затлъстяване, значително увеличават SAM в черния дроб 13 и панкреаса. За разлика от това, състояния, характеризиращи се с неспособност за поддържане на клетъчни енергийни нива, като септичен шок и хипоксия, водят до инактивиране на МАТ (прегледано в Mato et al. 1). В HepG2 клетките излагането на инсулин и глюкоза се индуцира от активността на МАТ и увеличава вътреклетъчната SAM. Не открихме обаче никаква връзка между промяната в серумния инсулин или глюкоза и промяната в SAM. Очаква се LDL-холестеролът, сурогатен маркер на липопротеини, които съдържат фосфатидилхолин, синтезиран чрез SAM-зависимо метилиране, да корелира с промяна в SAM. Въпреки това, промяната в серумния SAM не е свързана с LDL-холестерол, в съответствие с наблюдението, че плазмената връзка на SAM със затлъстяването е независима от LDL-холестерола. Остава обаче възможно съставът на LDL частиците да се промени вторично спрямо промените в SAM. 15

Високият прием на метионин и протеини от животински произход, богати на метионин, е свързан със затлъстяването, 16, 17, докато плазменият метионин не е свързан с ИТМ или мастна маса. Констатацията, че серумният метионин не се променя при преливане, предполага, че концентрациите на метионин са строго регулирани в лицето на увеличеното усвояване чрез превръщане в SAM. За да подкрепи това, SAM плазмата се увеличава няколко пъти с прилагането на метионин. Ограничение на нашето проучване е, че данните за серумния фолат и В12, необходими за метилирането на хомоцистеин до метионин, не са налични, въпреки че витамините от група В не са основни фактори, определящи плазмения SAM. 4

Съобщени са няколко метаболитни и жизненоважни детерминанти на SAM плазма, включително плазмен метионин и холин (положителен), тютюнопушене (отрицателен), както и полиморфизми на MAT1A в определени подгрупи. SAM в плазмата също е повишен при различни клинични състояния, включително сърдечно-съдови заболявания, болест на Алцхаймер и чернодробни заболявания. При хората има ограничени данни за връзката на плазмените нива на SAH и SAM с тъканните нива на тези метаболити, които обикновено са с няколко порядъка по-високи. Математическо моделиране, основано на известната кинетика на метиониновия цикъл, показва плазмената концентрация на SAM и SAH като функция на износ от черния дроб и периферните тъкани, балансиран чрез отделяне на урина, без нетно движение на SAM или SAH от плазмата към тъканите. Всъщност SAH в плазмата се увеличава с намалена скорост на гломерулна филтрация при хората. Както фармакологичната добавка на фолиева киселина 24, така и дозирането на метионин18 предизвикват ясно повишаване на SAM в плазмата, което вероятно се дължи на увеличеното производство на SAM в черния дроб. Следователно, наличните доказателства сочат, че повишената плазмена SAM при излишни индивиди може да отразява промени в метаболизма на SAM в черния дроб и/или периферните тъкани.

Нашите данни повдигат въпроса дали динамичният отговор на SAM на хранителния статус при хората има епигенетични последици. В едно проучване при хора, лечението с B-витамин, което повишава SAM в плазмата, не оказва ефект върху глобалното метилиране на ДНК. Въпреки това, серумното съотношение SAM/SAH, което също се е увеличило в това проучване, е свързано с глобалното метилиране на ДНК при хората. 2 Доказателствата за асоциации на глобално метилиране на ДНК със затлъстяване са противоречиви, като проучванията показват положителни, отрицателни или никакви асоциации (прегледани във Van Dijk et al. 25). Промени в генетично специфичните модели на метилиране са демонстрирани при затлъстели лица, 25 и могат да бъдат възстановени чрез загуба на тегло. Краткосрочното прехранване при хората е свързано с широки промени в генно-специфичните промени в метилирането на скелетните мускули. Дали промените в SAM, наблюдавани в това проучване, са свързани с генно-специфичните профили на метилиране, наблюдавани по време на прехранване и затлъстяване, е интересен въпрос за по-нататъшно проучване.

Накратко, SAM серумът се увеличава с краткотрайно прехранване спрямо получената мазнина. Това откритие разширява съобщените по-рано асоциации на напречното сечение на SAM с ИТМ и мастна маса, 3, 4, 5 и допълнително документира взаимодействието на серния аминокиселинен път с енергийния метаболизъм. Серумният метионин не се променя въпреки увеличения прием на протеин, което предполага, че превръщането в SAM може да стабилизира нивата на метионин с висок прием. Дали промените в SAM, свързани с прехранване, имат епигенетични последици, особено в гени, чийто модел на метилиране е свързан с BMI, 25, 27, 28 е интересен въпрос за по-нататъшно проучване.