Die Bedeutung nichtessentieller Aminosäuren für den Stickstoffhaushalt des Menschen unter parenteraler Ernährung

Zusammenfassung

31 stoffwechselgesunde Magenpatienten in einheitlichem Ernährungszustand wurden nach mindestens 7-tägiger Einstellung auf eine orale Standard-Diät, deren Stickstoff- und Caloriengehalt dem der nachfolgenden parenteralen Ernährungsperiode angenähert war, 3–7 Tage unter Standardbedingungen durch Infusion synthetisch zusammengesetzter Aminosäurelösungen ernährt, die alle essentiellen Aminosäuren entsprechend den Roseschen Bedarfszahlen sowie ausreichende Mengen der semiessentiellen Aminosäuren enthielten und in denen ausschließlich die nichtessentiellen N-Quellen gezielt qualitativ verändert wurden. An allen Versuchstagen untersuchten wir den N-Haushalt, wobei als wesentliche Ergänzung der N-Bilanz-Methode Analysen der freien Serumaminosäuren eingeführt wurden.

Bei Zufuhr von Glycin als einziger nichtessentieller N-Quelle wurden signifikant unter dem Niveau der Standard-Diät liegende N-Bilanzen beobachtet. Bei Zufuhr von Glycin und 6 D-Isomeren essentieller Aminosäuren sowie von Glycin und DL-Alanin lag die N-Retention etwa im Niveau der Standard-Diät, während bei Zufuhr von Glycin, L-Alanin und L-Prolin als unspezifische N-Quellen erstmals ausgeglichene N-Bilanzen erreicht wurden. Die erreichten unterschiedlichen N-Bilanzen beruhen nahezu ausschließlich auf verschieden hohen katabolen Umsatzraten der in den verschiedenen Versuchsgruppen infundierten Aminosäuren.

Es besteht eine enge Korrelation zwischen bestimmten Veränderungen des Serumaminosäurespiegels und der N-Bilanz. Auf Grund der eigenen Analysen der freien Serumaminosäuren und Literaturangaben muß eine mangelnde Synthese von Alanin und Prolin unter Infusion der von uns verwandten alanin- und prolinfreien Aminosäurelösungen angenommen werden, während die übrigen nicht zugeführten Bausteinaminosäuren Glutaminsäure, Asparaginsäure, Cystin und Tyrosin in sicher ausreichender, Serin in überschießender Menge synthetisiert werden.

Bei der Parallelität von mangelnder Prolin- und Alaninsynthese und erheblicher Aminosäurekatabolie einerseits sowie der Normalisierung des Alanin- bzw. dem geringeren Absinken des Prolinspiegels mit signifikant erhöhter N-Retention anderseits muß das Vorliegen einer echten Aminosäure-Imbalanz bei Prolin-und Alaninmangel angenommen werden. In Übereinstimmung mit Literaturangaben ist Glycin allein als Grundmolekül zur Synthese der übrigen nichtessentiellen Bausteinaminosäuren ungeeignet. Kombinationen von Glycin mit D-Aminosäuren führen wahrscheinlich durch Anhebung der Syntheserate von Prolin und Alanin zu günstigeren N-Bilanzen, jedoch wird eine ausreichende Synthese von Prolin und Alanin aus anderen nichtessentiellen N-Quellen zumindest unter den Bedingungen der parenteralen Ernährung nicht erreicht.

Prolin und Alanin sind auf Grund von Literaturangaben und der vorliegenden Untersuchung den semiessentiellen Aminosäuren gleichzusetzen; diese Aminosäuren sollten in allen Aminosäure-Infusionslösungen in ausreichender Menge enthalten sein.

Summary

31 metabolically normal patients suffering from gastric diseases but in uniform nutritional state were nourished for 3–7 days under standard conditions by infusion of amino acid solutions containing the essential amino acids according toRose, sufficient amounts of the semiessential amino acids, and — as the sole modification — different non essential nitrogen sources. Preceding the infusion period the patients had been adapted for at least 7 days to an oral standard diet, the daily N-content and the total calories of which were adjusted to the values of the following infusion period. On every day of the infusion period the N-metabolism was evaluated, the analysis of the free serum amino acids being introduced as an essential criterion in addition to the determination of the N-balances.

During the administration of glycine as the sole nonessential N-source, N-balances significantly below the values under standard diet were observed. During the administration of glycine and 6 D-isomers of essential amino acids as well as of glycine and DL-alanine, the N-retention was at about the same level of the standard diet, whereas we obtained for the first time equilibrated N-balances when administering glycine, L-alanine, and L-proline as non-specific N-sources.

The achieved different N-balances are almost exclusively due to differently high catabolic turnover rates of the amino acids in the various test-groups.

There is a close correlation between distinct changes of the serum amino acid levels and the N-balance. According to our own analyses of free serum amino acids and some references, an insufficient synthesis of alanine and proline has to be supposed when administering amino acid solutions free of alanine and proline. Other amino acids also not having been administered such as glutamic acid, asparatic acid, cysteine and tyrosine, are synthesized in a certainly sufficient amount and serine is synthesized in excess.

The insufficient synthesis of proline and alanine and the considerable catabolism of amino acids parallel each other, as well as the tendency to normalize of the alanine and the proline level, and the significantly raised N-retention do. Therefore the presence of a true amino acid imbalance is to be assumed. In accordance with certain references, glycine on its own is not suitable as a basic molecule for the synthesis of the other non-essential amino acids. Combinations of glycine and D-amino acids lead to more favourable N-balances probably by raising the synthesis rate of proline and alanine; a sufficient synthesis, however, of proline and alanine from other non-essential N-sources is not achieved, at least not under the conditions of patenteral nutrition.

Proline and alanine have to be considered like the semiessential amino acids according to some references and the present study. These amino acids should be contained in sufficient amounts in all amino acid infusion solutions. In applying these results recently the preparation AMINOFUSIN L has been developed.