Az étrendi fehérje hatása a pajzsmirigy tengely aktivitására

Absztrakt

A pajzsmirigyhormonok (TH) elengedhetetlenek minden gerinces normális fejlődéséhez és működéséhez. A hipotalamusz-hipofízis-pajzsmirigy (HPT) tengelye szabályozott az euthyroid állapot fenntartása érdekében. Az egyik legbefolyásosabb környezeti tényező, amely meghatározza a HPT tengely aktivitását, a táplálkozás. Mind az élelmiszerek elérhetősége, mind a szubsztrát sokfélesége befolyásolja a pajzsmirigyhormon-gazdaságot. Jelen cikk célja a fehérje mennyiségének és típusának a pajzsmirigy tengely aktivitására gyakorolt hatására vonatkozó irodalmi adatok összefoglalása. Ez a felülvizsgálat rávilágít arra, hogy az alacsony fehérjetartalmú étrend vagy az esszenciális aminosavak elégtelen bevitele hozzájárul a TH rendellenességekhez. Úgy gondoljuk, hogy ezen függőségek ismerete javíthatja a pajzsmirigy-tengely rendellenességeivel kapcsolatos táplálkozási beavatkozások eredményeit és javíthatja az állattenyésztés hatékonyságát.

1. Bemutatkozás

A pajzsmirigyhormonok (TH) döntő szerepet játszanak szinte minden szövet differenciálódásában, növekedésében, fejlődésében és működésében. Régóta elismerték őket az oxigénfogyasztás és az alapanyagcsere sebességének egyik legfontosabb szabályozójaként [1]. Ezeket a hatásokat a TH szívre és metabolikusan aktív szövetekre gyakorolt közvetlen hatásainak tulajdonítják, beleértve a májat, a fehér és a barna zsírszövetet és a vázizmokat [2]. A pajzsmirigyhormonok szintén részt vesznek az energiaegyensúly központi szabályozásában a hipotalamusz szintjén [3].

A szérum pajzsmirigyhormon szintjét szigorúan szabályozza egy negatív visszacsatolási mechanizmus, amely a hipotalamust, az agyalapi mirigyet és a pajzsmirigyet pontosan működő tengelyben egyesíti (HPT) [4]. A HPT tengely központi szabályozása hipofiziotróp tirotropin-felszabadító hormon (TRH) neuronokkal a hipotalamusz paraventrikuláris sejtmagjában (PVN) kulcsfontosságú a pajzsmirigy tengely aktivitásának adaptív változásai szempontjából a külső és belső ingerekre reagálva [5].

A pajzsmirigy által kiválasztott fő hormon a 3,3 ′, 5,5 ′ tetraiodotironin (tiroxin, T4), amely a célszövetekben 5 ′ dejodináción megy keresztül metabolikusan aktív 3,3 ′, 5 trijód-tironin (T3) vagy 5 diodinációval inaktív 3,3 ', 5' reverz trijód-tironinra (rT3). Az 5-ös és az 5'-es jódozást az 1. típusú jód-jodináz (D1) katalizálja; a 2-es típusú jód-dináz (D2) az 5'-es jódot katalizálja, a 3-as típusú jód-dináz (D3) pedig csak 5-es.

A TRH szintézisének és a pajzsmirigyhormon által okozott szekréció negatív visszacsatolásos szabályozásán kívül a PVN hipofiziotróp TRH neuronjai affinenseket kapnak katekolaminerg és hipotalamusz ívű sejtek (ARC) neuronjaitól [6]. Az ARC neuronok egyik csoportja anorexigén α-melanocita-stimuláló hormont (α-MSH) és kokain- és amfetamin-szabályozott transzkriptum (CART) neuropeptideket expresszál, amelyek serkentik a TRH szekrécióját; a második csoport szintetizálja az orexigén Y neuropeptideket (NPY) és az Agouti-rokon peptideket (AgRP), amelyek viszont gátolják a TRH felszabadulást. Mindkét idegsejtcsoportot metabolikus és hormonális jelek szabályozzák, ideértve a leptint, az inzulint, az YY peptidet (PYY) és a ghrelint [7]. Ezeknek a bemeneteknek az integrációja pontosan meghatározza a pajzsmirigy tengelyének aktivitását a táplálkozási változásokra reagálva.

A potenciálisan releváns tanulmányok felkutatását a PubMed/MEDLINE és az EBSCO elektronikus adatbázisok segítségével végezték. A keresési kifejezések magukban foglalták a pajzsmirigy (pajzsmirigyhormon, pajzsmirigy-stimuláló hormon, pajzsmirigy-tengely aktivitás vagy a hipotalamusz-hipofízis-pajzsmirigy tengely) és az étkezési fehérje (fehérje az étrendben, fehérjeforrás) kombinációit. A mellékelt cikkek referencia listáit szintén felülvizsgálták, hogy megpróbálják feltárni bármely más potenciálisan támogatható tanulmányt. A jogosultság további értékeléséhez csak az 1975 és 2017 május 31 között megjelent angol nyelvű cikkeket tartották meg. Miután eltávolítottuk a párhuzamos tanulmányokat a különböző keresőmotorokból, a fennmaradó cikkek címének és kivonatának független átvilágítását elvégezték. A kiválasztott dolgozatokat ezután teljes egészében elolvasták a jogosultság megerősítése érdekében.

2. A fehérjemennyiség hatása a HPT tengely aktivitására

A rendelkezésre álló adatok többsége a csökkent étrend fehérjetartalom pajzsmirigy tengely aktivitására gyakorolt hatásáról szól.

A 8% fehérjét tartalmazó étrendet fogyasztó anyák felnőtt utódainál szignifikánsan magasabb pajzsmirigyradiojód felvételt, T3 és T4 koncentrációt figyeltek meg a kontrollokhoz képest [21]. Az anya alultápláltsága magasabb máj D1 [25] és izom D1 aktivitást [20] programoz, ami hipertireózisra utal az utódokban. A fehérje-korlátozott gátak utódainak magasabb agyalapi mirigy D2-aktivitása megmagyarázhatja az in vitro TRH-stimulációra adott fokozott helyi T3-generáció csökkent TSH-válaszát [20]. Az anyai fehérje-korlátozott takarmánynak kitett borjak szérum fT3-szintjének rögzített növekedését (az ajánlott napi nyersfehérje-bevitel 70% -a) a terhesség második trimeszterében a T4 TEN-nek a prenatális glükokortikoidokkal stimulált átalakulása T3-ként magyarázta. a TH-kötő fehérje szintjének egyidejű növekedése [26]. Javasolták továbbá az fT3 hozzájárulását ezen hipertireoid alacsony születési súlyú borjak „felzárkózási növekedésének” hatásához, mivel az fT3 pozitívan korrelált az átlagos napi gyarapodási rátával [26]. A patkányoknál, akik a vemhesség alatt alacsony fehérjetartalmú étrendnek voltak kitéve, a csökkent születési súlyt magasabb takarmány-hatékonyság, emelt testhőmérséklet, magasabb nyugalmi és alapanyagcsere-arány követte a táplált és éhezett állapotban a kontrollokhoz képest [27].

A fehérje-hiányos étrenddel (8% fehérje) táplált patkányok hyperthyreoid felnőtt utódaiban a szérum leptinszint változatlan maradt a kontrollokhoz képest, annak ellenére, hogy a zsigeri és a szubkután zsírszövet depóinak jelentős csökkenése miatt alacsonyabb a testtömeg [28 ]. A fehérje-alultáplált anyák utódaiban a magasabb leptin/zsigeri zsír arány alacsonyabb hipotalamusz jelátalakítóval és a transzkripció 3 aktivátorával (STAT3), az agyalapi mirigy magasabb leptin receptorával (Ob-R) és alacsonyabb pajzsmirigy Janus tirozin kináz 2-vel (JAK2) tartalom összehasonlítva a kontroll étrenddel táplált patkák felnőtt utódjaival (23% fehérje) [28]. A hipertireózis, valamint az adipocita hipotrófiája és a leptin jelátviteli útjának megváltozása a felnőtt fehérje-korlátozott utódokban jelen lévő HPT-tengely aktivitásának szabályozásában megerősíti a pajzsmirigyhormon-anyagcsere újszülöttkori programozásának koncepcióját perifériás és központi szinten az anyai táplálkozással [28].

Továbbá, az étrend alacsony fehérjeszintje jódfelesleggel kombinálva a pajzsmirigy szélesebb körű sejtkárosodását idézte elő, mint önmagában a jód túladagolása [29]. A Wistar patkányai 6 hónapos fehérje-korlátozott étrendet tápláltak, amely 50- és 100-szoros felesleges jódot tartalmazott, a pajzsmirigy-tüszők mennyiségének jelentős növekedését, az apoptotikus sejtek számát és a hámsejtek ellaposodását mutatták. A pajzsmirigy szövettanának ezen rendellenességei alacsonyabb T4, T3, fT4 és fT3 szérumkoncentrációval jártak, mint az azonos jódmennyiségben, de fehérje korlátozás nélkül kezelt csoportokban megfigyeltek [29].

Az alacsony fehérjetartalmú étrend más módon befolyásolja a tiroxint kötő globulin (TBG) és a transztiretin (TTR) koncentrációját [35]. Alacsony fehérjetartalmú étrenddel (6% fehérje) táplált felnőtt patkányoknál a TBG újból történő expressziója az érés során eltűnt, és megnövekedett plazmaszintet eredményezett [35]. Ezzel ellentétben az alacsony fehérjetartalmú étrend a TTR plazmakoncentráció [35] és a májban való expresszió csökkenését idézte elő [36].

Másrészt elhízott középkorú nőknél a nagyon alacsony energiájú, de magas fehérjetartalmú étrend (napi 70 g fehérje/420 kcal adag) expozíció jelentős súlycsökkenést okozott, amelyet a T3 koncentráció és a csökkenés követett. a nyugalmi anyagcserében. Mindkét paraméter csökkenése tartósan bekövetkezett, és az újbóli kezelési periódus után sem érték el a diéta előtti értékeket. Meglepő módon a T4 és az fT4 szintje változatlan maradt [37].

Kimutatták, hogy a plazma TH állapota függ az etetési rendszertől, mind az etetési gyakoriságtól, mind az etetési szinttől [38,39]. A gyakoribb étkezés növeli az étkezés utáni hormonreakciókat befolyásoló energia- és fehérjekihasználás hatékonyságát. A napi négyszer etetett nehéz borjúborjú T3 és T4 plazmakoncentrációja magasabb volt, mint azoknál, akik napi egyszeri fehérjetartalmú ételt kaptak [39]. A TH-szint és az etetési szint között pozitív korrelációt is dokumentáltak [38]. Nagyobb tápanyagterhelésnek kitett borjaknál (2,5 × metabolizálható energiaigény a fenntartáshoz, MEm), amely egyenlően oszlott el több étkezés között, magasabb T3 és T4 szinteket figyeltek meg az alacsony táplálkozási szinthez (1,5 × MEm) képest [39].

Az idézett tanulmányok részleteit az 1. táblázat foglalja össze a szövegben való megjelenés sorrendjében.

Asztal 1

A fehérje mennyiségének a HPT tengely aktivitására gyakorolt hatását vizsgáló kiválasztott vizsgálatok összefoglalása.

A kiemelt vonalak humán vizsgálatok adatait szolgáltatják.

3. A fehérjeforrás hatása a HPT tengely aktivitására

Az elfogyasztott fehérje forrása jelentős hatással van a pajzsmirigy hormon állapotára. Kimutatták, hogy a kazein savas hidrolíziséből származó kén- és aromás aminosavak egy része képes volt gátolni a pajzsmirigy-peroxidáz (TPO) által katalizált jodid-oxidációs reakciót [40]. Bár kimutatták, hogy a cisztein és a metionin vagy a tirozin és a triptofán károsítják a TPO jódozási aktivitását, gátló képességük magasabb jodidkoncentrációk mellett reverzibilis volt [40]. Bizonyíték van arra is, hogy az ingerlő aminosavak (EAA), például a glutamát és az aszpartát képesek módosítani a hormon szekrécióját az agyalapi mirigy-pajzsmirigy tengelyéből [41]. A glutamát (1 -Glu, 20 és 25 mg/kg) és az N-metil-d-aspartartát (NMDA, 25 mg/kg) intraperitoneális beadása növelte a szérum T4, T3 és TSH koncentrációját szabadon mozgó felnőtt hím patkányokban [42].

Három patkánycsoportban izonitrogén (napi 10% energia fehérjéből táplálkozva) táplálékkal táplálkoztak, akár metioninnal ellátott kazein, akár metioninnal kiegészített szójafehérje-izolátum és szójafehérje-izolátum alapján, a T3 és az fT3 koncentrációiban nem volt különbség, de mind a T4, mind az fT4 a koncentrációkat, valamint a koleszterin és a trigliceridek szintjét alacsonyabbnak találták a szójafehérjével táplált patkányokban, mint a kazeinnel táplált csoportokban [45]. A 20% alkohollal mosott szójafehérje-izolátumot (SPI) tartalmazó étrend szabályozta a pajzsmirigyhormon-receptor β-1 (TRβ-1) expresszióját a májban anélkül, hogy megváltoztatta volna a patkányokban a pajzsmirigyhormon-koncentrációt. Ezért a máj TRβ-1 fehérjetartalmának modulálásával az SPI szabályozhatja a lipid anyagcserében részt vevő gének expresszióját, ezáltal fejti ki lipidcsökkentő hatásukat [46].

A szójafehérjék által kifejtett hatások összetételüktől függően változhatnak. Potter és mtsai. [47] azonos mennyiségű fehérjét tartalmazó izolált szójafehérjéből (ISP), szójafehérje koncentrátumból (SPC) vagy kazeinből álló étrendeket használtak annak értékelésére, hogy milyen hatással vannak a szír hörcsögök pajzsmirigyhormon szérumkoncentrációjára. Az SPC szérumot kapó állatokban a T4, fT4 és T3 szint szignifikánsan alacsonyabb volt, mint az ISP-vel vagy kazeinnel táplált hörcsögöknél. Tekintettel arra, hogy az izolált szójafehérje átlagos fehérjetartalma 90%, a szójafehérje koncentrátum pedig 70%, az egyéb potenciálisan biológiailag aktív vegyületek száma, beleértve az izoflavonokat, szaponinokat, fitinsavat és tripszin inhibitorokat, magasabb az SPC-ben, mint az ISP-ben, ami differenciális hormonális válaszokban [48].

Az izoflavonok, a szójabab fő alkotóeleme, befolyásolják a pajzsmirigy tengely aktivitását [49,50]. In vitro és in vivo vizsgálatokból származó adatok azt mutatták, hogy a szójaizoflavonok egyike, a genistein a TPO-aktivitás erős gátlója [50,51,52]. Megállapították, hogy a genistein és a daidzein dózisfüggő módon képesek elnyomni a TPO által katalizált jódozást és a kapcsolást. Ez a hatás azonban visszafordíthatónak bizonyult, amikor az inkubációs keveréket jodiddal egészítették ki [53]. Összehasonlítható megfigyeléseket tett Chang és Doerge [52]. Noha a TPO aktivitása fordított összefüggésben állt az étrend genistein-dózisával, a T3, T4 és TSH koncentrációval, a pajzsmirigy súlya és a szövettan nem mutatott különbséget a szokásos szójaalapú és szójamentes étrenddel etetett patkányok között [52]. Hasonlóképpen a pajzsmirigyhormonok profilja patkányokban, akik genisteint kaptak két dózisban (1 és 5 mg/kg), nem különböztek szignifikánsan a kontrollként beállítottaktól [54].

Végül meg kell említeni azt is, hogy a pajzsmirigy-károsító hatások kizárólag in vitro és állatkísérleteknek tulajdoníthatók [65,66]. Az Európai Élelmiszerbiztonsági Hatóság (EFSA) véleménye szerint a szójafehérje, a daidzeinben gazdag izoflavonok, a genistein vagy a vörös lóhere kivonat fogyasztásával összefüggésben a pajzsmirigy működésében nincsenek klinikailag releváns változások normál pajzsmirigy funkciójú postmenopauzás nőknél [67 ]. A szójaalapú termékek azonban megnövelhetik a pajzsmirigy-gyógyszerek napi adagját a hipotireózisban szenvedő betegeknél, mivel bizonyos mértékben zavarhatják a levotiroxin felszívódását. Az éhgyomorra alkalmazott gyógyszerek kizárják ezt a kockázatot [68].

Az említett vizsgálatok részleteit a 2. táblázat foglalja össze, a szövegben való megjelenés sorrendjében.

2. táblázat

A fehérje minőségének a HPT tengely aktivitására gyakorolt hatását vizsgáló kiválasztott vizsgálatok összefoglalása.

A kiemelt vonalak humán vizsgálatok adatait szolgáltatják.

4. Következtetések

Az étrendi fehérje szintje és típusa befolyásolja a HPT tengely aktivitását. A fehérjekorlátozások veszélyesek mind emberekben, mind állatokban, különösen a vemhesség és/vagy a laktáció ideje alatt, mivel hosszú távú hatást gyakorolnak az utódok fejlődésére, növekedésére, metabolikus és hormonális állapotára. Bár bebizonyosodott, hogy az izoflavonok képesek in vitro inaktiválni a TPO-t, az in vivo vizsgálat kizárta közvetlen kapcsolatukat a hypothyreosismal. További előfeltételek, mint például a jódhiány vagy más goitrogén étrendi tényezők, szükségesnek látszanak ahhoz, hogy a szójafehérje megváltoztassa a pajzsmirigy tengely aktivitását.

Köszönetnyilvánítás

Ezt a kutatást a lengyel Tudományos és Felsőoktatási Minisztérium finanszírozza a Varsói Élettudományi Kar (Humán Táplálkozási és Fogyasztástudományi) (WULS-SGGW) tudományos kutatásaihoz.

Szerző közreműködései

E.P.-G., K.L. és D.R.-H. megtervezte a felülvizsgálatot, E.P.-G. hozzájárult a kézirat elkészítéséhez. Valamennyi szerző részt vett a kézirat kritikai felülvizsgálatában. Minden szerző jóváhagyta a kézirat végleges változatát benyújtásra.

Összeférhetetlenség

A szerzők kijelentik, hogy nincs olyan összeférhetetlenség, amelyet úgy lehetne felfogni, hogy sérti a jelentésben szereplő értékelés pártatlanságát.