Co jsou nukleotidy?
Nukleotidy jsou všudypřítomné sloučeniny v buňkách všech živých organismů a mají rozhodující úlohu v řadě biologických procesů.
Nukleotidy jsou obsaženy v jádrech všech buněk a vznikají po rozštěpení nukleových kyselin. Jsou to základní stavební kameny nukleových kyselin DNA a RNA, které jsou nositelky dědičnosti. Jsou rovněž součástí řady důležitých enzymů nezbytných pro nutriční a energetický metabolismus.
Z chemického hlediska jsou nukleotidy ubikvitární nízkomolekulární sloučeniny tvořené šestičlennými pyrimidinovými nebo pětičlennými purinovými dusíkatými bázemi a pentózou (ribosou nebo deoxyribosou) spolu s jednou nebo více fosfátovými skupinami. Z pyrimidinů to jsou cytosin (2-hydroxy-4-amino-pyrimidin), uracil (2,4-dihydroxypyrimidin) a thymin (5-methyl-2,4-dihydroxypyrimidin), z purinů adenin (6-aminopurin) a guanin (2-amino-6-hydroxypurin). Je-li v molekule nukleotidu přítomna ribosa, jde o ribonukleotid, je-li přítomna deoxyribosa, jde o deoxyribonukleotid.
Nomenklatura nukleotidů
| Báze | Nukleosid | Nukleotid |
|---|---|---|
| Adenin | Adenosin (A) | Adenosin-5'-monofosfát (AMP)a |
| Guanin | Guanosin (G) | Guanosin-5'-monofosfát (GMP) |
| Hypoxanthin | Inosin (I) | Inosin-5'-monofosfát (IMP) |
| Cytosin | Cytidin (C) | Cytidin-5'-monofosfát (CMP) |
| Uracil | Uridin (U) | Uridin-5'-monofosfát (UMP) |
| Thymin | Thymidin (dT)b | Thymidin-5'-monofosfát (dTMP) |
a AMP je někdy nazýván adenylová kyselina (adenylát).
b Název Thymidin je vyhrazen pro deoxyribonukleosid, proto je zkratka dT.
K čemu je náš organismus potřebuje?
V potravě, která má zabezpečovat všechny fyziologické funkce, musí být v adekvátních poměrech zastoupeny nízkomolekulární látky (stopové prvky, minerální látky, vitaminy aj.) a vysokomolekulární látky (sacharidy, lipidy, proteiny). Jen v období růstu a stárnutí, vyčerpání nebo onemocnění jsou některé složky upřednostňovány (zvýšení přísunu některých stopových prvků, vitaminů a proteinů), někdy i omezovány (sacharidy a nasycené lipidy). Ukázalo se však, že právě za výše zmíněných okolností stoupají požadavky organismu na některé další nízkomolekulární látky, které jsou sice v běžné stravě přítomny, ne však v dostačujícím množství. Jsou to především nukleotidy.
Dělící se buňka v našem organismu potřebuje 109 nukleotidů. Z tohoto údaje lze odvodit, kolik nukleotidů je v organismu zapotřebí jen pro buněčné dělení při klidové regeneraci tkání, obnově kůže, slizničních epitelů a krvetvorbu. Dříve se odborníci domnívali, že tělo si jich vytváří dostatek i v případě zvýšené potřeby, ale ukázalo se, že je nutné dodávat je navíc potravou. Proto je třeba zajistit jejich přísun v dětství pro růst organismu, v dospělosti a starším věku pro regeneraci tkání, při rekonvalescenci po nemoci nebo operaci, a hlavně pro plnohodnotný průběh imunitní odpovědi. Je vhodné zvýšit jejich příjem jako prevenci v období očekávaných epidemií infekčních chorob.
Výživa a imunita
Vzájemné spojení pojmů výživa a imunita je zvláště v poslední době předmětem základního výzkumu. Ukazuje se, že změna životního stylu v posledních desetiletích, včetně změny v charakteru výživy, má vliv na řadu onemocnění, jež jsou zprostředkována imunitními reakcemi.
Odolnost vůči nemocem a kvalita a délka života člověka stojí na třech základech: duševní rovnováze, přiměřené fyzické aktivitě a dostatečné a vyvážené výživě (nutrici). Za posledních 150 let se prodloužila v průmyslově vyspělých zemích průměrná délka života, a to především díky zavedení hygienických opatření v 19. století, v jejichž důsledku došlo k zastavení šíření nejnebezpečnějších pandemií a epidemií infekčních nemocí, a v nemalé míře také díky objevu účinných léků jako jsou chemoterapeutika a antibiotika. Avšak nejméně od poloviny minulého století si začala odborná i laická veřejnost uvědomovat, že životní styl v těchto zemích sebou přináší i negativa: snižující se odolnost populace k infekčním nemocem a nárůst alergických, autoimunitních, kardiovaskulárních, neurodegenerativních a nádorových onemocnění. Ta souvisejí nepřímo úměrně s výše zmíněnou triádou: stále stoupající trend pracovní angažovanosti je provázen zvýšeným psychickým napětím, nedostatkem času pro aktivní relaxaci (fyzickou aktivitu) a změnou stravovacích návyků (preference technologicky upravované stravy), což je často kompenzováno zvýšenou spotřebou podpůrných potravinových přípravků a v neposlední řadě léků.
Geny regulující metabolické funkce lidského organismu se vyvíjely po miliony let a jsou doposud adaptovány na způsob výživy našich prehistorických předků. Stravovací návyky provázející zásadní změny moderního životního stylu nemusí být vždy ve shodě s geneticky daným metabolismem.
Skladba potravin se od paleolitické sběračsko-lovecké společnosti dramaticky změnila. Odhaduje se, že dieta našich předků obsahovala oproti současné naší stravě 10-15krát více vlákniny, 5-10krát více n-3 nenasycených mastných kyselin a antioxidantů a 3krát více bílkovin a draselných solí. Naproti tomu dnes se přijímá 10 až 20krát více chloridu sodného a přinejmenším 4krát více nasycených a 2krát více mononenasycených mastných kyselin.
K tomu je třeba připočíst konzumaci „vysokoenergetických“, ale „nutričně prázdných“ potravin a nedostatek pohybu. Spotřeba tuků vzrostla z 20% v 19. století až na dnešních 50%, a to na úkor nízkoenergetické stravy, jejíž příjem poklesl za stejnou dobu o polovinu.
Vzájemné vztahy imunitního systému a složek výživy jsou zásadní pro růst, vývoj a zdraví jedince.
Úloha nukleotidů v prevenci a imunitě
Ještě před dvaceti lety konstatovali účastníci sympozia americké Společnosti pro výživu, že není biochemický ani fyziologický důvod pro to, aby byly nukleotidy z nutričního hlediska považovány za esenciální, protože v metabolismu dusíku hrají jen zanedbatelnou roli. Nové výzkumy přinesly zcela jednoznačné průkazy, že nukleotidy jsou důležitou a z mnoha hledisek nepostradatelnou nutriční složkou. Organismus je může z potravy využít přímo, aniž by je musel vysoce energeticky konstruovat de novo. Jejich nedostatečný přísun stravou se může projevit nejen rozkolísáním řady imunitních funkcí, ale odráží se především ve funkci jaterní tkáně, srdci a střevního traktu. V dětství pak zpožděním vývoje CNS, imunitního systému a celkového růstu.
Nukleotidy v dětské výživě
Význam nukleotidů ve výživě vynikne, uvědomíme-li si, že v průběhu dělení si musí každá buňka vytvořit nukleotidy nové, z nichž se pak skládají přesné kopie nukleotidů pro dceřinou buňku. Buňky si je sice umí vytvářet samy, ale tvorba nových nukleotidů z prvků a jednoduchých sloučenin je energeticky velmi náročná. Nejvíce těchto látek vyžadují buňky rychle rostoucích tkání a tvorba krve, a také některé buněčné typy, které jsou odpovědné za obranu organismu proti infekci. Taktéž každé hladovění nebo delší podávání neplnohodnotné a nevyvážené stravy se projeví především na vývoji těch mozkových center, která jsou odpovědná za rozvoj inteligence. Není náhodné, že u podvyživených dětí, které vyrůstají v oblastech dlouhodobě postižených různými přírodními katastrofami, se jejich duševní vývoj opožďuje.
Pro živiny včetně nukleotidů obsažených v potravě je však ke tkáním a k mozku ještě dlouhá cesta. Nejprve musí být náležitě stráveny a zpracovány, aby mohly přejít do krve, která je k cílovým tkáním dopraví. Víme, že novorozenci a kojenci nejsou schopni jíst běžná jídla. Jejich trávicí soustava se také musí vyvíjet, k čemuž potřebuje rovněž nukleotidy. Situace je však ještě složitější. Trávicí soustava a zejména střevo, jsou provázeny vysoce specializovanou tkání, která je osídlena buňkami hlídajícími „čistotu“ vnitřního prostředí organismu. Jsou to různé typy buněk pohlcujících jakékoliv cizorodé částice včetně mikroorganismů, buňky, které produkují účinné antimikrobiální látky a v neposlední řadě také buňky tvořící protilátky. Všechny tyto různorodé buňky jsou souhrnně nazývány imunokompetentními buňkami, zkráceně imunocyty, protože tvoří imunitní systém, který odpovídá za zneškodnění všech škodlivých bakterií a parazitů, které když se dostanou dále do krve, mohou způsobit závažná onemocnění. Střevo je z tohoto pohledu největším orgánem naší imunity a je to logické, protože nejsnadněji se choroboplodné zárodky dostávají do těla s potravou. Imunitní systém střeva se nejrychleji rozvíjí během prvních dvou let po narození. Proto je velmi důležité, aby zejména v tomto období dostávalo dítě plnohodnotnou stravu obsahující odpovídající množství nukleotidů.
Mezi léty 1993 až 1997 proběhly první srovnávací studie na kojeneckých ústavech v USA, Japonsku a Španělsku, které potvrdily důležitou úlohu nukleotidů pro nedonošené a uměle živené děti. Ty, které dostávaly potravu obohacenou nukleotidy, rychle doháněly váhový deficit a měly vyšší hladiny protilátek v krevním séru. Ještě více se imunostimulační vliv nukleotidů projevil u podvyživených dětí a dětí, které trpěly dlouhodobým průjmovým onemocněním následkem střevní infekce. U skupiny, která byla krmena dietou obsahující nukleotidy se stav rychle upravil a rovněž se zvýšilo množství obranných látek v séru.
Nejlepší stravou pro novorozence a kojence je mateřské mléko. Nukleotidy jsou obsaženy v mateřském mléce (mimo jiných látek) v poměrně velkých koncentracích. První studie, které prokázaly přítomnost různých štěpů nukleových kyselin ve formě polyNT, NT, nukleosidů, nebo jejich různých sloučenin v mateřském mléce se datují k roku 1960. Nejvíce těchto látek, tedy směsi, která bývá označována jako "celkově využitelné nukleotidy", obsahuje kolostrum (mlezivo), kolem 50-60 mg.l-1. V průběhu kojení jejich obsah v mléce klesá, za 3 měsíce asi na 30 mg.l-1. Celkové koncentrace jednotlivých složek závisejí na výživě matky. Postupem doby, jak dítě přechází na jinou stravu, jejich obsah v mléce klesá.
Budeme-li mít na mysli úlohu, kterou nukleotidy hrají ve výživě kojenců, nelze mateřské mléko zcela nahradit mlékem kravským. Mateřské mléko obsahuje až 5 krát více využitelných nukleotidů oproti mléku kravskému. Předškolní děti a starší děti už přijímají normální stravu, která obsahuje dostatečný přísun nukleotidů (a ostatních potravních složek) nutných pro jejich růst. Jinak je tomu u nemocných, nebo po nemoci a úrazech zotavujících se dětí, příp. u dětí žijících v oblastech zasažených průmyslově znečištěným ovzduším nebo v městských aglomeracích s vysokým dopravním provozem. Právě u těchto dětí, jejichž imunitní systém je vystaven trvalé zátěži, by bylo zapotřebí zvýšit denní příděl nukleotidů vhodně suplementovanými potravinovými přípravky.
(Šíma, P. Nukleotidy v dětské výživě. Výživa a potraviny, 2001, roč. 56, č. 1, s. 4-5.)
Výzkum a studie
Nukleotidy ve výživě seniorů
Víme, že ke zdravému životu potřebujeme pestrou stravu, obsahující základní složky (bílkoviny, tuky, sacharidy), ale také vitaminy, nerostné látky a řadu dalších substancí (flavonoidy, probiotika, prebiotika). Avšak v potravinách jsou vždy přítomny také nukleové kyseliny DNA a RNA, nositelky genů v buněčných jádrech, které jsou rovněž součástí důležitých enzymů. Mezinárodně jsou označovány jako „dietární nukleotidy“.
Méně už se ví, že při různých onemocněních, ať už infekčních nebo chronických, ale hlavně v průběhu stárnutí, vyžaduje nemocný nebo stárnoucí organismus zvýšený příjem nukleotidů. Jejich důležitost vynikne, uvědomíme-li si, že v průběhu dělení si musí každá buňka vytvořit nukleotidy nové, z nichž se pak skládají v dceřiné buňce přesné kopie DNA a RNA. Buňky si nukleotidy umějí sice vytvářet samy, ale jejich tvorba z prvků a jednoduchých sloučenin je energeticky velmi náročná. Organismus se je proto „naučil“ výhodně využívat z přijímané potravy.
Nukleotidy mají stěžejní význam pro obnovu tkání a to zejména u stárnoucího organismu. Na jedno jediné buněčné dělení se jich spotřebuje řádově miliarda. Z toho si lze odvodit, kolik nukleotidů je v organismu zapotřebí jen pro buněčné dělení při výměně buněk sliznic a kůže, a také pro tvorbu krve. Pro představu, jen buněk střevní sliznice se u člověka denně nahradí v průměru kolem 300 g. Avšak potřeba nukleotidů ještě vzrůstá v průběhu imunitní odpovědi, kdy se intenzivně dělí buňky odpovědné za obranu organismu proti infekci.
Stárnoucí organismus už nevyžaduje takový příjem potravy jako za mládí. Celkový objem potravy se u mnoha seniorů snižuje až 20%. Proto by se měl podíl chybějících nukleotidů doplňovat ve formě potravinových doplňků. Už proto, že v důsledku oslabené funkčnosti imunity senioři snadněji podléhají nakažlivým chorobám a pomaleji se uzdravují. To rovněž platí pro podporu léčby chronických nemocí, zvláště pak pro urychlení rekonvalescence po nemoci nebo po operaci.
Potravinové doplňky obsahující nukleotidy odpovídají cílům a výživovým doporučení Světové zdravotnické organizace, které jsou zahrnuty v programu „Výživa pro zdraví v 21. století“ zaměřeném na snížení infekčních, kardiovaskulárních, neurodegenerativních a nádorových chorob, a na zvýšení kvality života ve stáří.
Význam nukleotidů pro stárnoucí organismus:
- zpomalují stárnutí, protože usnadňují obnovu tkání;
- chrání před infekčním onemocněním, protože zvyšují pohotovost imunity;
- podporují léčbu chronických nemocí;
- urychlují rekonvalescenci.
Nukleotidy chrání stárnoucí organismus a zvyšují kvalitu života seniorů.
Počet lidí starších šedesáti let už dlouhodobě stoupá na celém světě. Objevy moderní lékařské vědy, nové, doposud neznámé léky s vysokou účinností, vymýcení pandemií infekčních chorob, zlepšení komunální hygieny, a zdravotnický dohled nad potravinami a pitnou vodou se odrazily jak v poklesu úmrtnosti, tak v prodloužení očekávané délky života.
Podle Světové zdravotnické organizace se v roce 2000 tohoto a vyššího věku dožilo v celém světě na 600 milionů lidí a odhad pro rok 2025 je, že počet seniorů přesáhne více jak miliardu. V průmyslově vyspělých zemích jsou nejrychleji rostoucí částí seniorské populace lidé starší osmdesáti let. Znamená to, že stáří zaujme relativně velkou část časového rozpětí lidského života, ale také, že v blízké budoucnosti budou senioři zaujímat stále vzrůstající podíl v celkové populaci.
Světová zdravotnická organizace proto pravidelně vydává řadu rezolucí a výzev, v nichž upozorňuje na zdravotní problematiku stárnutí. Valné shromáždění OSN rozhodlo, aby se od roku 1991 vždy 1. října slavil „Mezinárodní den seniorů“.
Evropská Unie vyhlásila rok 2012 za „Evropský rok aktivního stárnutí a mezigenerační solidarity“, jehož ústřední myšlenkou bylo, že po šedesátce život nekončí, že aktivní senioři hrají a budou hrát v moderní společnosti stále důležitější úlohu.
K programům prosazujícím hodnoty aktivního stárnutí se připojuje i Česká republika řadou projektů, které jsou zaměřeny na zdravotní pobyty, rekondiční programy a vzdělávání seniorů. Podstatou všech těchto aktivit je, aby se do povědomí lidí i zdravotníků dostalo, že prodlužování délky života musí být doprovázeno také zvyšováním kvality života, aby i toto životní období mohlo být prožito ve zdraví a co možná nejaktivněji.
Také příslušníci mladších ročníků si musejí uvědomit, že mají velkou pravděpodobnost dožívat se stále vyššího věku, který budou jistě chtít prožít aktivně a jako zdraví.
Nejvýznamnějším a relativně nejjednodušším způsobem jak dosáhnout aktivního stáří je dodržování zásad správné výživy a životního stylu už od raného dětství. Ve stáří je nutno počítat s dvojím ohrožením zdraví: s obezitou anebo naopak s podvýživou.
Které významné změny provázejí stárnutí?
- fyziologické: mění se složení tělesných tkání, ubývá svalová hmota (o 20 a více procent);
- energetické: snižuje se fyzická síla, výkonnost a vytrvalost (senioři mají snížené nároky na příjem energie o 20-30%), klesá tvorba tepla.
Které základní zásady musejí výživové programy pro seniory respektovat?
- přizpůsobit příjem potravy změnám provázejícím stárnutí;
- vhodnou stravou zpomalit degenerativní pochody a zvýšit regeneraci tkání organismu;
- respektovat nutriční i energetické nároky stárnoucího organismu;
- respektovat staleté stravovací kulturní návyky.
Autor
RNDr. Petr Šíma, CSc. - imunolog
Zabývá se evolucí imunity a vlivem výživy na imunitu.
Od r. 1967 až do nynější doby stále pracuje v Mikrobiologickém ústavu AV ČR. Mimoto působil v Boce Kotorské v Jugoslávii v Institutu pro výzkum mořských živočichů, v Basileji v Institute for Immunology a také jako specialista hematolog-imunolog v univerzitní nemocnici v angolské Luandě. Je nositelem Medaile J.E.Purkyně za rozvoj biologických věd a je autorem nebo spoluautorem více jak 200 vědeckých publikací. Od r.1990 je řešitelem a spoluřešitelem 19 grantových projektů. Je členem českých i mezinárodních vědeckých společností.