Tělesné bílkoviny se neustále syntetizují a odbourávají (1). Odhadovaný obrat činí ∼210 g/den (2). Aminokyseliny vznikající při degradaci bílkovin mohou být recyklovány (znovu použity k syntéze), ale tento proces není úplný. Proto jsou bílkoviny ve stravě nezbytné pro udržení štíhlé tělesné hmotnosti. Bílkoviny ve stravě jsou také nutné k náhradě bílkovin ztracených při odbourávání kůže, vlasů, nehtů, buněk v trávicím traktu a sekretů obsahujících bílkoviny. Skutečné ztráty se však odhadují na pouhých 6-8 g/den (3).
Obecně se uvádí, že k udržení bílkovinné rovnováhy je zapotřebí přibližně ∼32-46 g kvalitních bílkovin ve stravě/den (2). To je podstatně méně než množství bílkovin, které údajně konzumují dospělí Američané (∼65-100+ g/den) (4). Přebytečné aminokyseliny získané z potravy jsou pak po přeměně na glukózu přímo nebo nepřímo oxidovány jako palivo.
V roce 1915 Janney (5) za použití chlorizovaného psího preparátu jasně prokázal, že deaminované aminokyseliny (uhlíkové skelety) přítomné v bílkovinách v potravě lze využít k endogenní produkci glukózy. U většiny běžných bílkovin lze ze 100 g přijatých bílkovin získat 50-80 g glukózy. Nicméně již v roce 1913 Jacobson (6) uvedl, že požití bílkovin nezvyšuje hladinu glukózy v krvi.
Později, v roce 1924, MacLean (7) podával 50 g masových bílkovin dvěma subjektům, jednomu s mírnou cukrovkou a druhému bez ní. Teoretické množství glukózy, které mohlo vzniknout, bylo 25 g. Ke změně glykémie však nedošlo. Poté podával subjektům 25 g glukózy a glukóza v krvi byla zřetelně zvýšena. V roce 1936 Conn a Newburgh (8) uvedli, že požití i velmi velkého množství bílkovin v podobě masa (1,3 libry, 0,59 kg), nezvýšilo hladinu glukózy v krvi.
Následně byly objasněny cesty odbourávání jednotlivých aminokyselin. Z 20 aminokyselin obsažených v bílkovinách se všechny kromě leucinu mohly alespoň částečně přeměnit na glukózu a přispívat tak k cirkulujícímu fondu glukózy. Údaje z mnoha laboratoří, včetně naší, však potvrdily, že požité bílkoviny samy o sobě nezvyšují koncentraci cirkulující glukózy (9,10). Důvod tohoto stavu zůstával neznámý.
S cílem vyřešit tuto otázku jsme před několika lety (11) stanovili skutečné množství glukózy vstupující do cirkulujícího glukózového poolu pomocí techniky izotopového ředění glukózy. Tvorba močoviny byla stanovena jako index množství přijatých deaminovaných bílkovin a uhlíkových skeletů dostupných pro syntézu glukózy. Normální mladí jedinci přijali 50 g bílkovin tvarohu (kaseinu). Bylo vypočteno, že během 8 hodin studie bylo deaminováno 34 g (68 %). Množství glukózy vytvořené a vstupující do oběhu bylo pouze 9,7 g (11). Množství vyprodukované glukózy bylo tedy podstatně menší než množství teoretické (∼25 g). Koncentrace glukózy v plazmě se nezměnila.
Později bylo u osob s neléčeným diabetem 2. typu vypočteno, že požití 50 g hovězí bílkoviny mělo za následek pouze 2,0 g další glukózy přidané do oběhu během 8hodinové studie (12). Tyto výsledky byly poměrně překvapivé, protože podle očekávání byla bazální míra produkce glukózy u diabetiků vyšší než u normálních mladých osob (13-15).
Zajímavé je, že řada studií nyní prokázala, že poskytnutí některého z běžně přijímaných glukoneogenních substrátů, fruktózy, galaktózy, glycerolu, stejně jako aminokyselin, při infuzi nebo požití nezvyšuje nebo jen mírně zvyšuje jaterní produkci a uvolňování glukózy (16) a má malý vliv na koncentraci glukózy v oběhu. To je způsobeno jaterním autoregulačním procesem, který je nezávislý na změně koncentrace cirkulujícího inzulinu nebo glukagonu (17,18).
V tomto čísle časopisu Diabetes se Fromentin a spol. (19) elegantně zabývali otázkou endogenního rozdělení absorbovaných aminokyselin získaných z potravinového (vaječného) proteinu. Konkrétně se zabývají rozdělením uhlíkatých skeletů odvozených od celkových aminokyselin a rychlostí výskytu a množstvím glukózy vstupující do plazmatického poolu v průběhu 8 hodin pomocí multitracerové technologie.
Její studie je unikátní ve čtyřech ohledech: Za prvé, jako zdroj bílkovin byla použita celá vejce, tj. kromě bílkovin bylo přijato i malé množství tuku. Zadruhé, množství přijatých bílkovin (23 g) bylo nižší, než používali jiní, a je v rámci množství, které je pravděpodobně přijato během jednoho jídla. Za třetí, byly použity stabilní izotopy uhlíku a dusíku získané ze stravy. Tímto způsobem byl sledován jak osud aminočásti, tak i uhlíkových řetězců aminokyselin. Toto značení bylo provedeno přidáním dvojnásobně značených aminokyselin do krmiva nosnic. Začtvrté byly pokusné osoby vyzvány, aby po dobu 5 dnů před zahájením studie přijímaly definovanou stravu obsahující 14 % bílkovin.
Autoři vypočítali, že ∼18 g (79 %) z 23 g přijatých bílkovin mohlo připadnout na deaminaci; tyto uhlíkové skelety tedy byly k dispozici pro glukoneogenezi a uvolňování nové glukózy do oběhu. Zbytek byl pravděpodobně využit pro syntézu nových bílkovin.
Celkové množství glukózy vstupující do oběhu ze všech zdrojů bylo vypočteno na 50 g za 8 hodin. Pouze 4 g (8 %) však bylo možné připsat přijatým bílkovinám. To bylo méně než teoretické maximum, ale jak autoři zdůrazňují, frakční konverze byla stejná, jakou jsme stanovili dříve po požití kaseinu (11). To naznačuje vysoce regulovaný proces. Zbývající deaminovaný uhlík aminokyselin se objevil ve formě CO2, tj. byl přímo oxidován jako palivo.
Údaje jsou přesvědčivé, ale je třeba je interpretovat v kontextu chybějící randomizované, zkřížené, 8hodinové kontrolní skupiny nalačno. Také subjekty byly v negativní dusíkové bilanci (31 g oxidovaných bílkovin/23 g přijatých). Zajímavé by byly další studie využívající větší množství bílkovin u subjektů buď adaptovaných, nebo neadaptovaných na stravu s vysokým obsahem bílkovin (∼30 % energie v potravě).
Celkově tyto údaje jasně naznačují, že endogenní produkce a přídavek glukózy do oběhu z bílkovin ve stravě jsou relativně malé. Regulační mechanismy, které řídí rozdělení osudu aminokyselin získaných z potravy mezi syntézu nových bílkovin, deaminaci, přímou oxidaci jako palivo nebo přeměnu na glukózu a uvolňování glukózy do oběhu, je třeba ještě určit.