(praca opublikowana w czasopiśmie naukowym po ukraińsku Mediczna Chemija 2001,3,35-38)

Streszczenie: W grupie 8 pacjentów z porfirą późną skórną zastosowano przez okres 2 tygodni dietę bardzo nisko energetyczną (ok. 500 kcal) warzywno – owocową. Przed dietą i po 2 tygodniach zbadano w krwinkach i w osoczu skład kwasów tłuszczowych wielonienasyconych (WNKT) metodą wysokosprawnej chromatografii gazowej (HR – GC). Aktywność enzymów przemian kwasów tłuszczowych oceniono metodą pośrednią, obliczając stosunek kwasu tłuszczowego produktu do prekursora. Grupę kontrolną stanowiło 11 osób zdrowych. Obserwowano tendencję do normalizacji szeregu kwasów tłuszczowych, oraz aktywności enzymów pod wpływem diety, choć istotność statystyczną osiągnęły jedynie dwa kwasy szeregu n – 3 tj. EPA (C 20: 5) i DHA (C 22: 6) w krwinkach. Równocześnie całkowita aktywność desaturaz zarówno dla szeregu n-6, jak i n – 3 uległa po diecie istotnemu wzrostowi, zbliżając się do normy. W osoczu kwasy tłuszczowe zachowywały się mniej charakterystycznie. 2 – tygodniowa kuracja dietą warzywno – owocową u chorych z porfirią wywiera korzystny wpływ na metabolizm WNKT w krwinkach, normalizując zaburzoną ich homeostazę. Uzyskane wyniki być może otworzą nowe perspektywy terapeutyczne porfirii późnej skórnej.

Porfiria póżna skórna (PPS) charakteryzuje się obniżeniem aktywności dekarboksylazy uroporfirynogenu, nadprodukcją porfiryn wraz z ich odkładaniem w wątrobie i w skórze, a także kumulacją żelaza w wątrobie. Ponieważ chorobie tej często towarzyszy uszkodzenie wątroby i skóry dlatego też stanowi ona przedmiot zainteresowania zarówno internistów, jak i dermatologów. Lipidy błon komórkowych zwłaszcza wątroby i skóry stają się często celem ataku wolnych rodników, których generatorem mogą być porfiryny i żelazo [2,17,18] Reakcje te są szczególnie nasilone w przypadku niewydolności obrony antyoksydacyjnej [8] Wiadomo jest, że kwasy tłuszczowe budują błony komórkowe i od ich właściwego składu zależy sprawność funkcjonalna tych błon [16]. Nasze wcześniejsze badania [7] wskazują na niedobory kwasów tłuszczowych wielo nienasyconych u chorych z porfirią. Ponieważ różne czynniki dietetyczne mogą wpływać na profil kwasów tłuszczowych w komórce [15] dlatego też celem obecnej pracy była próba zbadania wpływu diety bardzo nisko energetycznej (ok. 500 kcal) (warzywno – owocowej), na skład kwasów tłuszczowych w błonach komórkowych erytrocytów i w osoczu u chorych z PPS.

Materiał i metody

Badaniami objęto grupę 8 pacjentów (mężczyzn), o średniej wieku 53 lat  u których na podstawie typowych zmian skórnych i zwiększonego wydalania uro- i koproporfiryn z moczem rozpoznano porfirię późną skórną.

U pacjentów zastosowano dietę bardzo nisko energetyczną (ok. 500 kcal), (tabl. 1) opartą na produktach pochodzenia roślinnego głównie warzywach nisko skrobiowych takich jak:  korzeniowe (marchew, burak, seler, rzodkiew, rzepa), krzyżowe (kapusta biała, włoska, pekińska, kalafior, brokuły), liściaste  (sałata,  natka pietruszki, szczypiorek, seler naciowy), cebulowe (cebula, czosnek, por), dyniowate (ogórek kiszony, dynia, kabaczek, psiankowate (pomidor, papryka). Kurację można było urozmaicać spożywaniem owoców niskocukrowych takich jak   jabłka, grejpfruty, czy cytryny.  Potrawy podawano głównie  na surowo jako  surówki, soki, kiszonki,   a także  w postaci gotowanej, jako zupy, leczo  jarzynowe itp. potrawy, które były  przyprawiane jedynie solą i ziołami. W  czasie kuracji zabronione były  wszystkie inne wysoko odżywcze  pokarmy  takie jak np. tłuszcze, ziarna, ziemniaki,   produkty pochodzenia zwierzęcego itp.   Do picia podawano herbaty ziołowe i  wodę mineralną nie gazowaną.  Kurację przeprowadzano przez  okres 2 tygodni.

Wartość odżywczą pokarmów w diecie odczytano z tablic [13], natomiast skład kwasów tłuszczowych oznaczono techniką wysokosprawnej (kapilarnej) chromatografii gazowej HR – GC [High Resolution  – Gas Chromatography) według  Folcha [11] w homogenacie przykładowej całodniowej diety, a także w krwinkach i w osoczu chorych przed dietą i po 2 tygodniach diety bardzo nisko energetycznej, oraz w grupie kontrolnej 11 osób zdrowych przebywających na tradycyjnym żywieniu.

Aktywność poszczególnych enzymów katalizujących wielo nienasycone kwasy tłuszczowe obliczano  metodą pośrednią, jako stosunek kwasów tłuszczowych produktów do prekursora[1].  Badania wykonano w Zakładzie Analizy i Oceny Jakości Żywności na wydziale Chemii  Politechniki Gdańskiej w Polsce. Kierownik: prof. dr hab. Andrzej Stołyhwo.

Wyniki opracowano statystycznie. Istotność różnic wyników weryfikowano testem t – Studenta, odpowiednim dla prób zależnych i niezależnych.

Przemianę niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych ilustruje rycina 1.

Ryc.1. Metabolizm wielonienasyconych kwasów tłuszczowych (WNKT) szeregu n-6 i n-3 i powstające z nich prostaglandyny (PG) i tromboksan (Tx)

 

Objaśnienia: Struktura WNKT: pierwsza liczba oznacza ilość atomów węgla w cząsteczce, cyfra po dwukropku oznacza ilość wiązań podwójnych, ostatnia cyfra określa pozycję pierwszego wiązania podwójnego licząc od metylowego końca łańcucha, co determinuje jednocześnie przynależność kwasu tłuszczowego do serii n-6, lub n-3.

Wyniki

W tabeli 1 przedstawiono charakterystykę diety bardzo nisko energetycznej warzywno – owocowej. Dieta dostarcza energii około 500 kcal, tj. ponad 5 razy mniej w porównaniu z zalecanymi normami żywienia [21] i również około 5 razy mniej białka i węglowodanów. Natomiast proporcja węglowodanów do białka w obu rodzajach żywienia była podobna i wynosiła około 6. Warzywa i owoce posiadają śladowe ilości tłuszczów roślinnych (olejów) i są bez cholesterolu.

Tabela 1. Zawartość energii i składników pokarmowych budulcowych w całodniowej diecie bardzo nisko energetycznej i w zalecanych normach żywienia [21]

 

W tabeli 2 przedstawiono skład procentowy kwasów tłuszczowych wielonienasyconych oznaczonych w homogenacie całodniowej diety warzywno – owocowej. Wśród tłuszczów roślinnych, które występowały w diecie warzywno – owocowej stwierdzono obecność głównie prekursorów kwasów tłuszczowych rodziny n-6 i n-3 tj. kwasu linolowego LA (18:2) i alfa linolenowego ALA (18:3).

Tabela 2 . Skład procentowy kwasów tłuszczowych wielonienasyconych serii n – 6 i n-3 oznaczonych w homogenacie przykładowej całodobowej diety warzywno – owocowej

 

Wśród innych kwasów tłuszczowych dominował kwas palmitynowy (C16:0) (22,48%) i stearynowy (C 18:0) (8,22%). Pozostałe kwasy tłuszczowe były obecne w ilościach śladowych.

Jak wynika z tabeli 3 u chorych z PPS większość kwasów tłuszczowych oznaczonych w krwinkach, które były przed dietą  obniżone względem normy, wykazywały po 2 tygodniowej kuracji tendencje wzrostowe, zbliżając się do normy.

Tabl. 3 Skład kwasów tłuszczowych wielonienasyconych u chorych z porfirią przed i po 2 tygodniowej diecie i w grupie kontrolnej

 

Objaśnienia: Istotność statystyczna różnic przed i po diecie: * p < 0,01,

Były to kwasy zarówno z szeregu n-6 (GLA, DGLA, AA), jak i szeregu n-3 (EPA, DPA i DHA). Jedynie kwas ALA, który był przed dietą niemal dwukrotnie wyższy względem normy – po diecie uległ obniżeniu, także zbliżając się do normy. Istotność statystyczną różnicy (przed i po diecie) uzyskały jedynie dwa kwasy szeregu n-3: EPA (C 20:5) i DHA C 22:6). Natomiast w osoczu nie obserwowano istotnych zmian w składzie WNKT pod wpływem diety.
W tabeli 4 przedstawiono indeksy desaturacji i elongacji, oraz sumę kwasów tłuszczowych 20 – i 22- węglowych, oraz tzw. współczynnik aterogenny (AA/EPA).

Tabl.4. Indeksy desaturacji i elongacji u chorych z porfirią przed i po 2 tygodniach diety bardzo nisko energetycznej i w grupie kontrolnej

 

Indeksy całkowitej aktywności desaturaz obliczone dla szeregów n-6 i n-3 były niskie przed dietą i po diecie wzrosły istotnie statystycznie, osiągając normę, zaś podwyższone przed dietą indeksy elongaz (DGLA:GLA oraz DPAn3:EPA) uległy obniżeniu (nieistotnemu statystycznie), również zbliżając się do normy. Indeksy desaturazy delta-4 obliczone dla szeregów n-6 i n-3 (DPA:DTA oraz DHA:DPAn3), których aktywność przed dietą niewiele różniła się od normy, po diecie również niewiele się zmieniły. Jedynie aktywność desaturazy delta-5 (AA:DGLA) w krwinkach po diecie przekroczyła normę niemal trzykrotnie. W osoczu stwierdzono istotne obniżenie (w kierunku normy) uprzednio podwyższonego indeksu desaturazy delta-4. W pozostałych przypadkach nie zaobserwowano istotnych zmian.

Omówienie wyników

Uzyskane wyniki wskazują, że u chorych z porfirią późną skórną pod wpływem dwutygodniowej kuracji dietą bardzo niskoenergetyczną warzywno-owocową nastąpiły korzystne zmiany w profilu wielonienasyconych kwasów tłuszczowych, zwłaszcza w erytrocytach, natomiast w osoczu zmiany były mniej istotne. Russo i wsp. [19] również podkreślają znaczenie erytrocytów jako najodpowiedniejszego modelu do badania metabolizmu kwasów tłuszczowych. W naszych badaniach u chorych z PPS warunki, w których wiele WNKT w krwinkach było uprzednio obniżonych, uległy po diecie wzrostowi, jednak nie wszystkie osiągnęły istotność statystyczną, prawdopodobnie ze względu na małą liczebność grupy oraz krótki czas trwania kuracji. Jedynie dwa kwasy n-3 – EPA (C 20:5) i DHA (C 22:6) – istotnie wzrosły po diecie, osiągając normę. Ponadto obniżona przed dietą całkowita aktywność desaturaz uległa istotnemu wzrostowi po diecie.

To zaskakujące, że niedobory dotyczyły głównie kwasów n-3, typowo obecnych w tłuszczach rybnych, a w diecie warzywno-owocowej występowały w śladowych ilościach (patrz tabl. 2). Szczególnie interesujące jest spostrzeżenie, że pod wpływem diety restrykcyjnej następuje zróżnicowanie odpowiedzi metabolicznej: obniżenie danego parametru, gdy był wyjściowo podwyższony, i podwyższenie – gdy był niski. Na przykład po diecie obserwowaliśmy równocześnie zwiększenie uprzednio niskiej aktywności desaturaz w krwinkach, obniżenie uprzednio podwyższonej desaturazy delta 4 w osoczu, zwiększenie zbyt niskich ilości kwasów EPA i DHA oraz kwasów 20- i 22-węglowych oraz obniżenie zbyt wysokiego przed dietą współczynnika aterogennego (AA/EPA). W efekcie dieta uruchomiła mechanizmy przywracające równowagę przemian, ponieważ odpowiedź organizmu była zawsze w kierunku normalizacji.

Przyczyny obniżenia aktywności desaturaz u chorych z PPS nie są znane. Desaturaza delta 6 – enzym ograniczający szlak przemian WNKT [10] – może ulec obniżeniu pod wpływem wielu czynników, takich jak starzenie, stres, wysoki cholesterol, nadmiar tłuszczów nasyconych czy ich izomerów trans (margaryny), leki przeciwzapalne, infekcje i alkohol [12]. U naszych chorych obserwowaliśmy współistniejącą infekcję HCV [9], nadużywanie alkoholu i dietę bogatą w tłuszcze zwierzęce, ale prawdopodobnie to starzenie odgrywa kluczową rolę: proces ten wiąże się z represją genów kodujących desaturazy. Restrykcje kaloryczne mogą indukować przeprogramowanie metaboliczne na poziomie genów, m.in. transkrypcje związane z metabolizmem kwasów tłuszczowych i wrażliwością receptorów insuliny [14].

W PPS często występują zaburzenia metabolizmu węglowodanów [3,6], a nasze wcześniejsze dane dowodzą korzystnego wpływu diety restrykcyjnej także w cukrzycy insulinoopornej [5]. Dieta bardzo niskoenergetyczna może więc usprawnić na poziomie genowym cały metabolizm i przywrócić homeostazę. Christophe i wsp. [4] u otyłych kobiet również zaobserwowali wzrost kwasów n-3 we krwi po diecie niskokalorycznej, co sugerowało zwiększenie aktywności desaturazy delta 6, a Tynan i wsp. [20] wykazali, że redukcja energii i jednoczesne zwiększenie PUFA w diecie wpływają nie tylko na utratę masy ciała, ale także na skład kwasów tłuszczowych błon komórkowych.

To, że proste manipulacje dietetyczne mogą przywrócić równowagę przemian kwasów tłuszczowych, otwiera nowe perspektywy w profilaktyce i leczeniu PPS i innych schorzeń.

Wniosek

Kuracja dietą bardzo niskoenergetyczną (warzywno-owocową) wyzwala w organizmie samoregulujące mechanizmy zdolne do przywrócenia do normy rozkojarzonego metabolizmu wielonienasyconych kwasów tłuszczowych.

Piśmiennictwo

1. Brassi A, Avogaro A, Crepaldi C et al. Short‐term diabetic ketosis alters n-6 polyunsaturated fatty acid content in plasma phospholipids. J Clin Endocrinol Metab. 1996;81:1650–1653.

2. Britton RS, Ferrali M, Magiera CJ et al. Increased prooxidant action of hepatic cytosolic low-molecular-weight iron in experimental iron overload. Hepatology. 1990;11:1038–1043.

3. Buruham T, Feanargh RP. Porphyria, diabetes and their relationship. Arch Derm. 1961;83(5):717.

4. Christophe A, Vermeulen A. Effects of weight loss on the fatty acid composition of serum lipids in obese women. Ann Nutr Metab. 1992;36(5–6):336–342.

5. Dąbrowska E. Podstawy żywienia człowieka w starszym wieku. In: Świątecka G, ed. Kardiologia starszego wieku. Via Medica; 1998:433–446.

6. Dąbrowska E. Obecność HCV-RNA a choroby współistniejące z porfirią późną skórną (praca po ukraińsku). Infekcijni Chworobi. 2001;3:11–16.

7. Dąbrowska E. Skład kwasów tłuszczowych krwi u chorych z porfirią późną skórną (praca po ukraińsku).

8. Dąbrowska E. Stan antyoksydacyjny u pacjentów z porfirią późną skórną zakażonych wirusem hepatitis C (praca po ukraińsku). Infekcijni Chworobi. 2000;4:31–34.

9. Dąbrowska E, Jabłońska-Kaszewska I, Falkiewicz B. High prevalence of hepatitis C virus infection in patients with porphyria cutanea tarda in Poland. Clin Exp Dermatol. 1998;23:92–96.

10. Dillon JC. Essential fatty acid metabolism in elderly: effects of dietary manipulation. In: Horisberger M, Bracco V, eds. Lipids in Modern Nutrition. Raven Press; 1987:93–106.

11. Folch J, Lees M, Sloane Stanley GH. A simple method for the isolation and purification of total lipids from animal tissues. J Biol Chem. 1957;226:497–509.

12. Horobin DF. Gamma linolenic acid: an intermediate in essential fatty acid metabolism with potential as an ethical pharmaceutical and as a food. Rev Contemp Pharmacother. 1990;1:1–45.

13. Kunachowicz H, Nadolna I, Iwanow K, Przygoda B. Wartość odżywcza wybranych produktów spożywczych i typowych potraw. PZWL; 1999.

14. Lee CK, Klopp RG, Weindruch R et al. Gene expression profile of aging and its retardation by caloric restriction. Science. 1999;285(5432):1390–1393.

15. Mandon EC, DeGomez Dumm NT, Brenner RR. Effect of high‐carbohydrate and high‐protein diets on microsomal fatty acid composition, “fluidity” and Δ6‐desaturation activity in kidney and lung. Acta Physiol Pharmacol Latinoam. 1988;38:49–58.

16. Mayes PA. Lipids of physiologic significance. In: Murray RK, Mayes PA, Granner DK, Rodwell VW, eds. Harper’s Review of Biochemistry. 22nd ed. Appleton & Lange; 1990:134–145.

17. Pietrangelo A, Gualdi R, Casalgrandi G et al. Molecular and cellular aspects of iron-induced hepatic cirrhosis in rodents. J Clin Invest. 1995;10:1824–1831.

18. Rimington C. Haem biosynthesis and porphyrias: 50 years in retrospect. J Clin Chem Clin Biochem. 1989;27:473–486.

19. Russo C, Olivieri O, Girelli D et al. Increased membrane ratios of metabolite to precursor fatty acid in essential hypertension. Hypertension. 1997;29:1058–1063.

20. Tynan MB, Nicholls DP, Maguire SM et al. Erythrocyte membrane fatty acid composition as a marker of dietary compliance in hyperlipidaemic subjects. Atherosclerosis. 1995;117(2):245–252.

21. Ziemlański Ś. Normy żywienia człowieka – fizjologiczne podstawy. PZWL; 2001.