Eiwitten in het lichaam worden voortdurend gesynthetiseerd en afgebroken (1). De geschatte omzet bedraagt ∼210 g/dag (2). Aminozuren die vrijkomen bij de afbraak van eiwitten kunnen worden gerecycled (hergebruikt voor synthese), maar dit is onvolledig. Daarom is eiwit uit de voeding noodzakelijk voor de instandhouding van een magere lichaamsmassa. Eiwit in de voeding is ook nodig ter vervanging van eiwit dat verloren gaat door het afvallen van huid, haar, nagels, cellen in het maagdarmkanaal en eiwithoudende afscheidingsproducten. Het werkelijke verlies wordt echter geschat op slechts 6-8 g/dag (3).
In totaal is naar verluidt ongeveer ∼32-46 g hoogwaardig voedingseiwit/dag nodig om de eiwitbalans in stand te houden (2). Dit is aanzienlijk minder dan de hoeveelheid eiwit die naar verluidt door Amerikaanse volwassenen wordt geconsumeerd (∼65-100+ g/dag) (4). Het overschot aan aminozuren uit de voeding wordt vervolgens direct of indirect na omzetting in glucose als brandstof geoxideerd.
In 1915 toonde Janney (5), met behulp van een geflorhizineerd hondenpreparaat, duidelijk aan dat de gedeamineerde aminozuren (koolstofskeletten) die in voedingseiwitten aanwezig zijn, kunnen worden gebruikt om endogeen glucose te produceren. Voor de meest voorkomende eiwitten kan 50-80 g glucose worden verkregen uit 100 g ingenomen eiwit. Toch rapporteerde Jacobson (6) al in 1913 dat de inname van eiwitten de bloedglucose niet verhoogde.
Later, in 1924, voerde MacLean (7) 50 g vleeseiwit aan twee proefpersonen, één met en één zonder lichte diabetes. De theoretische hoeveelheid glucose die kon worden geproduceerd was 25 g. Er was echter geen verandering in de bloedglucose. Vervolgens voerde hij de proefpersonen 25 g glucose en de bloedglucose was duidelijk verhoogd. In 1936 meldden Conn en Newburgh (8) dat de inname van zelfs een zeer grote hoeveelheid eiwit als vlees (1,3 pond, 0,59 kg), de bloedglucose niet deed stijgen.
Daarna werden de afbraakroutes voor elk aminozuur opgehelderd. Van de 20 aminozuren die in eiwitten worden aangetroffen, kunnen alle aminozuren, behalve leucine, althans gedeeltelijk in glucose worden omgezet en zo bijdragen aan de circulerende glucosepool. Gegevens van vele laboratoria, waaronder het onze, bevestigden echter dat ingenomen eiwit op zich de circulerende glucoseconcentratie niet doet toenemen (9,10). De reden hiervoor bleef onbekend.
Om deze kwestie aan te pakken, hebben we een aantal jaren geleden (11) de werkelijke hoeveelheid glucose bepaald die in de circulerende glucosepool terechtkomt met behulp van een glucose-isotoopverdunningstechniek. De vorming van ureum werd bepaald als een index van de hoeveelheid ingenomen eiwit dat werd gedeamineerd, en de koolstofskeletten die beschikbaar waren voor de synthese van glucose. Normale, jonge proefpersonen namen 50 g cottage cheese-eiwit (caseïne) in. Er werd berekend dat 34 g werd gedeamineerd (68%) gedurende de 8 uur van het onderzoek. De hoeveelheid glucose die werd geproduceerd en in de circulatie kwam, bedroeg slechts 9,7 g (11). De geproduceerde hoeveelheid glucose was dus aanzienlijk minder dan de theoretische hoeveelheid (∼25 g). De plasmaglucoseconcentratie veranderde niet.
Later werd bij mensen met onbehandelde type 2-diabetes berekend dat de inname van 50 g rundvleeseiwit resulteerde in slechts 2,0 g extra glucose die gedurende de 8-urige studieperiode aan de circulatie werd toegevoegd (12). Deze resultaten waren nogal verrassend omdat, zoals verwacht, de basale glucoseproductie bij diabetici hoger was dan bij normale jonge mensen (13-15).
Interessant is dat talrijke studies nu hebben aangetoond dat het toedienen van een van de algemeen gebruikte gluconeogene substraten, fructose, galactose, glycerol, alsmede aminozuren, bij infusie of inname de leverproductie en afgifte van glucose niet of slechts in geringe mate verhoogt (16) en weinig effect heeft op de circulerende glucoseconcentratie. Dit is het gevolg van een hepatisch autoregulerend proces dat onafhankelijk is van een verandering in de circulerende insuline- of glucagonconcentraties (17,18).
In dit nummer van Diabetes hebben Fromentin et al. (19) op elegante wijze de kwestie behandeld van de endogene partitionering van de geabsorbeerde aminozuren afkomstig van een voedingsproteïne (ei). Zij hebben zich specifiek beziggehouden met de verdeling van de koolstofskeletten afkomstig van de totale aminozuren en de verschijningssnelheid en de hoeveelheid glucose die de plasmapool binnenkomt gedurende een periode van 8 uur met behulp van multitracer-technologie.
Hun studie is in vier opzichten uniek: Ten eerste werden hele eieren gebruikt als eiwitbron, d.w.z. dat zowel een bescheiden hoeveelheid vet als eiwit werd ingenomen. Ten tweede was de hoeveelheid ingenomen eiwit (23 g) lager dan anderen hadden gebruikt en ligt ruim binnen de hoeveelheid die waarschijnlijk tijdens één maaltijd wordt ingenomen. Ten derde werden van de voeding afgeleide stabiele koolstof- en stikstofisotopentracers gebruikt. Aldus konden zowel het lot van het aminogedeelte als de aminozuurkoolstofketens worden getraceerd. Deze etikettering werd bereikt door dubbel gelabelde aminozuren toe te voegen aan het dieet van legkippen. Ten vierde werden de proefpersonen aangemoedigd om gedurende 5 dagen voor het onderzoek een gedefinieerd dieet met 14% eiwit in te nemen.
De auteurs berekenden dat ∼18 g (79%) van de 23 g ingenomen eiwit kon worden verantwoord door deaminatie; deze koolstofskeletten waren dus beschikbaar voor gluconeogenese en het vrijkomen van nieuwe glucose in de circulatie. De rest werd vermoedelijk gebruikt voor nieuwe eiwitsynthese.
De totale hoeveelheid glucose die uit alle bronnen in de circulatie kwam, werd berekend op 50 g over de periode van 8 uur. Slechts 4 g (8%) kon echter worden toegeschreven aan de ingenomen eiwitten. Dit was minder dan een theoretisch maximum, maar zoals de auteurs opmerken, was de fractionele omzetting hetzelfde als we eerder hebben vastgesteld na inname van caseïne (11). Dit suggereert een sterk gereguleerd proces. De resterende gedeamineerde aminozuurkoolstof verscheen als CO2, d.w.z. werd direct als brandstof geoxideerd.
De gegevens zijn overtuigend, maar moeten worden geïnterpreteerd in de context van het ontbreken van een gerandomiseerde, cross-over, 8-uurs nuchtere controlegroep. Ook hadden de proefpersonen een negatieve stikstofbalans (31 g geoxideerd eiwit/23 g ingenomen eiwit). Aanvullend onderzoek met grotere hoeveelheden eiwit bij proefpersonen die al dan niet zijn aangepast aan een eiwitrijk dieet (∼30% van de voedingsenergie) zou interessant zijn.
Al met al geven deze gegevens duidelijk aan dat de endogene productie en toevoeging van glucose aan de circulatie uit eiwitten in de voeding relatief gering zijn. De reguleringsmechanismen die de verdeling van het lot van via de voeding verkregen aminozuren tussen nieuwe eiwitsynthese, deaminatie, directe oxidatie als brandstof of omzetting in glucose en het vrijkomen van glucose in de circulatie controleren, moeten nog worden vastgesteld.