Le proteine del corpo vengono sintetizzate e degradate continuamente (1). Il turnover stimato è di ∼210 g/giorno (2). Gli amminoacidi risultanti dalla degradazione delle proteine possono essere riciclati (riutilizzati per la sintesi), ma questo è incompleto. Pertanto, le proteine alimentari sono necessarie per il mantenimento della massa corporea magra. Inoltre, la proteina alimentare è necessaria per sostituire le proteine perse dalla perdita di pelle, capelli, unghie, cellule del tratto gastrointestinale e secrezioni contenenti proteine. Tuttavia, le perdite effettive sono stimate a soli 6-8 g al giorno (3).
In totale, per mantenere l’equilibrio proteico sono necessari circa ∼32-46 g di proteine alimentari di alta qualità al giorno (2). Questo è notevolmente inferiore alle quantità di proteine consumate dagli adulti americani (∼65-100+ g/giorno) (4). Gli aminoacidi in eccesso derivati dal cibo vengono poi ossidati come combustibile direttamente o indirettamente dopo la conversione in glucosio.
Nel 1915, usando una preparazione per cani florizati, Janney (5) dimostrò chiaramente che gli aminoacidi deaminati (scheletri di carbonio) presenti nelle proteine alimentari potevano essere usati per produrre glucosio endogeno. Per le proteine più comuni, 50-80 g di glucosio possono essere derivati da 100 g di proteine ingerite. Tuttavia, già nel 1913, Jacobson (6) riferì che l’ingestione di proteine non aumentava la glicemia.
Più tardi, nel 1924, MacLean (7) somministrò 50 g di proteine della carne a due soggetti, uno con e uno senza diabete lieve. La quantità teorica di glucosio che poteva essere prodotta era di 25 g. Tuttavia, non ci fu alcun cambiamento nella glicemia. Ha poi alimentato i soggetti con 25 g di glucosio e il glucosio nel sangue era chiaramente elevato. Nel 1936, Conn e Newburgh (8) riferirono che l’ingestione anche di una quantità molto grande di proteine come la carne (1,3 libbre, 0,59 kg), non aumentava il glucosio nel sangue.
Successivamente, furono chiariti i percorsi di degradazione per ogni aminoacido. Dei 20 aminoacidi che si trovano nelle proteine, tutti tranne la leucina potrebbero, almeno in parte, essere convertiti in glucosio e quindi contribuire al pool di glucosio circolante. Tuttavia, i dati di molti laboratori, compreso il nostro, hanno confermato che la proteina ingerita di per sé non aumenta la concentrazione di glucosio circolante (9,10). Per affrontare questo problema, alcuni anni fa (11) abbiamo determinato la quantità effettiva di glucosio che entra nel pool di glucosio circolante utilizzando una tecnica di isotopo-diluizione del glucosio. La formazione di urea è stata determinata come indice della quantità di proteina ingerita deaminata e degli scheletri di carbonio disponibili per la sintesi del glucosio. Soggetti giovani e normali hanno ingerito 50 g di proteine della ricotta (caseina). È stato calcolato che 34 g sono stati deaminati (68%) durante le 8 ore dello studio. La quantità di glucosio prodotta ed entrata in circolo era di soli 9,7 g (11). Quindi, la quantità di glucosio prodotta era notevolmente inferiore a quella teorizzata (∼25 g). La concentrazione di glucosio nel plasma non cambiò.
In seguito, in persone con diabete di tipo 2 non trattato, fu calcolato che l’ingestione di 50 g di proteine di manzo provocava solo 2,0 g di glucosio aggiuntivo aggiunto alla circolazione durante le 8 ore di studio (12). Questi risultati erano piuttosto sorprendenti perché, come previsto, il tasso di produzione basale di glucosio nei soggetti diabetici era maggiore di quello dei soggetti giovani normali (13-15).
Interessante, numerosi studi hanno dimostrato che la fornitura di uno qualsiasi dei substrati gluconeogenici comunemente ingeriti, fruttosio, galattosio, glicerolo, così come gli aminoacidi, quando infusi o ingeriti non aumentano, o solo modestamente, la produzione epatica e il rilascio di glucosio (16) e hanno poco effetto sulla concentrazione di glucosio in circolazione. Questo è dovuto a un processo di autoregolazione epatica che è indipendente da un cambiamento nelle concentrazioni circolanti di insulina o glucagone (17,18).
In questo numero di Diabetes, Fromentin et al. (19) hanno elegantemente affrontato la questione del partizionamento endogeno degli aminoacidi assorbiti derivati da una proteina alimentare (uovo). In particolare affrontano la disposizione degli scheletri di carbonio derivati dagli aminoacidi totali e il tasso di apparizione e la quantità di glucosio che entra nel pool del plasma in un periodo di 8 ore utilizzando la tecnologia multitracciante: In primo luogo, le uova intere sono state utilizzate come fonte di proteine, cioè è stata ingerita una modesta quantità di grassi oltre alle proteine. In secondo luogo, la quantità di proteine ingerite (23 g) era inferiore a quella utilizzata da altri ed è ben all’interno di una quantità che può essere ingerita in un singolo pasto. In terzo luogo, sono stati utilizzati traccianti a isotopi stabili di carbonio e azoto derivati dalla dieta. Così, sia il destino della parte amminica che le catene di carbonio degli aminoacidi sono state tracciate. Questa etichettatura è stata realizzata aggiungendo aminoacidi doppiamente etichettati alla dieta delle galline ovaiole. In quarto luogo, i soggetti sono stati incoraggiati a ingerire una dieta definita contenente il 14% di proteine per 5 giorni prima dello studio.
Gli autori hanno calcolato che ∼18 g (79%) dei 23 g di proteine ingerite potevano essere rappresentati dalla deaminazione; quindi quegli scheletri di carbonio erano disponibili per la gluconeogenesi e il rilascio di nuovo glucosio nella circolazione. Il resto, presumibilmente, è stato utilizzato per la sintesi di nuove proteine.
La quantità totale di glucosio in circolazione da tutte le fonti è stata calcolata a 50 g nel periodo di 8 ore. Tuttavia, solo 4 g (8%) potevano essere attribuiti alla proteina ingerita. Questo era meno di un massimo teorico, ma come sottolineano gli autori, la conversione frazionale era la stessa che abbiamo determinato in precedenza dopo l’ingestione di caseina (11). Questo suggerisce un processo altamente regolato. Il restante carbonio aminoacidico deaminato è apparso come CO2, cioè è stato ossidato direttamente come combustibile.
I dati sono convincenti ma devono essere interpretati nel contesto della mancanza di un gruppo di controllo randomizzato, crossover, a digiuno di 8 ore. Inoltre i soggetti erano in equilibrio azotato negativo (31 g di proteine ossidate/23 g ingerite). Ulteriori studi con quantità maggiori di proteine in soggetti adattati o non adattati a una dieta ad alto contenuto proteico (∼30% dell’energia alimentare) sarebbero interessanti.
Nel complesso, questi dati indicano chiaramente che la produzione endogena e l’aggiunta di glucosio alla circolazione dalle proteine alimentari sono relativamente piccole. I meccanismi di regolazione che controllano il partizionamento del destino degli aminoacidi derivati dal cibo tra la sintesi di nuove proteine, la deaminazione, l’ossidazione diretta come combustibile o la conversione in glucosio e il rilascio di glucosio nella circolazione rimangono da determinare.