protein-foodsDostop do zadostnih količin hrane primerne kvalitete, ki omogočajo ohranjanje normalne telesne sestave in funkcij skozi življenjski cikel, je ključno za ohranjanje zdravja. Viri proteinov so ključen element za zdravo prehrano, saj omogočajo rast in ohranjanje 25 000 proteinov kodiranih znotraj človeškega genoma ter ostalih dušikovih spojinah, ki skupaj tvorijo telesni dinamični sistem strukturnih in funkcionalnih elementov, ki izmenjujejo dušik z okoljem.

Metabolne zahteve telesa po proteinih so tiste, ki jih determinirajo metabolne poti, ki vključujejo aminokisline in so determinirane v večini modelov zahtev po proteinih za ohranjanje telesne sestave in zahtev po proteinih za zadostitev posebnih potreb. Zadnje vključujejo rast, nosečnost in obdobje dojenja. Ohranjanje telesne strukture pa zajema vse procese, kjer se aminokisline porabljajo in pride do urinarnih, fekalnih in drugih izgub, ki vključujejo majhne dele neto proteinske sinteze v koži, dlakah in izločkih.

Prehranske potrebe predstavlja količina proteinov ali aminokislin, ki jih sestavljajo in jih moramo v telo vnesti s prehrano z namenom zadostitve metabolnih potreb ter dosege stanja ravnotežja dušika. Metabolna potreba po aminokislinah in proteinih je tok aminokislin preko poti, ki skupaj ohranjajo strukturo in funkcijo telesa. To zajema pretvorbo posameznih aminokislin v pomembne metabolite, ki se dalje pretvorijo v dušikove končne produkte, najpogosteje ureo in druge komponente urina, blata, znoja ter neto sintezo proteinov telesa, kjer do izgub prihaja preko kože, dlak in drugih izločkov.

Tekom rasti v obdobju dojenčka in otroštva pride do povečanja v dolžini in masi ter do razvoja in zorenja funkcij. Pri nosečih in doječih ženskah pride do zahtev tkivnega nalaganja in tvorbe mleka. Pri vseh teh primerih obstajajo vzorci aminokislin, ki sovpadajo z materiali, ki se nalagajo, npr. ekstracelularnimi proteini, DNA, RNA, celične membrane, kreatin, hem itd.

Proteini v prehrani so vir dušika in aminokislin, ki jih telo potrebuje za rast tkiv in njihovo ohranjanje. Glavna pot metabolizma aminokislin poteka preko sinteze proteinov. Izgradnja proteinov poteka iz aminokislin, ki se med seboj povezujejo s peptidnimi vezmi med karboksilno in amino (ali imino v primeru prolina) skupino naslednje aminokisline v vrsti. Te polipeptidne verige se sestavijo v tridimenzionalno strukturo, da nastane protein. Primarna struktura ali sekvence aminokislin so zapisane v genskem kodu.

V prehrani in v telesu se 95% dušika nahaja v obliki proteinov, 5% pa v obliki drugih dušikovih spojin, t.j. prostih aminokislin, uree in nukleotidov.

Obstaja 20 aminokislin, ki v živih organizmih tvorijo proteine in jih imenujemo proteinogene aminokisline. Te aminokisline delimo na esencialne in nesencialne. Esencialnih aminokislin je 9 (histidin, izolevcin, levcin,  lizin, metionin, fenilalanin, treonin, triptofan, valin) in jih telo ne more samo sintetizirati. Ostale aminokisline (alanin, arginin, cistein, glutamin, glicin, prolin, tirozin, asparaginska kislina, asparagin, glutamatna kislina in serin) so neesencialne.

Poleg tega, da so to sestavine v sintezi proteinov, ima vsaka aminokislina svojo ne-proteinogeno metabolno pot. Nekatere aminokisline se uporabljajo kot prekurzorji za dušikove komponente kot so glutation, različni nevrotransmiterji, dušikov monoksid, kreatin, karnitin, taurin ali niacin. Glutamin, aspartat in glicin se uporabljajo za sintezo ribo- in deoksiribonukleotidov, prekurzorjev za sintezo nukleinskih kislin RNA in DNA.

Glutamin in glutamat so prekurzorji komponent Krebsovega cikla in so tudi pomembni energijski substrati različnih celic. Aminokisline se po deaminaciji porabljajo kot energijski substrati in v glukoneogenezi in ketogenezi. Določene aminokisline so lahko posredno in neposredno vključeni v različne celične poti kot signalne molekule. Glutamat je dobro poznan nevrotransmiter, triptofan je prekurzor serotonina, tirozin je prekurzor kateholaminov in dopamina ter hormonov ščitnice, histidin je prekurzor histimina. Levcin je bil predmet številnih raziskav, kjer so ugotavljali njegovo signalno vlogo za sintezo proteinov preko mTOR signalne poti.

Metabolizem proteinov vključuje procese, ki regulirajo razgradnjo proteinov, metabolizem aminokislin in preobrat proteinov v telesu. Ti procesi vključujejo absorpcijo in zalogo tako esencialnih kot neesencialnih prehranskih aminokislin in de novo sintezo esencialnih aminokislin, hidrolizo proteinov, sintezo proteinov in vključitev aminokislin v katabolne poti ali kot prekurzorje za dušikove spojine.

Pot dušika, aminokislin in proteinov v črevesju sledi značilnim kompleksnim vzorcem. Pri ljudeh se zaužiti proteini (približno 40 -110 g/dan), endogeni proteini, ki jih izloča črevo (20-50 g/dan) in molekule, ki vključujejo neproteinski dušik (urea in druge molekule) in se izločajo v črevesje, v lumnu želodca in tankega črevesja zmešajo ter se nato vključijo v procese transporta, prebave in absorpcije. Glavni del se prenese po telesu preko črevesnega mukosa, medtem ko manjši del ostane v lumnu in doseže terminalni ileum. Ta del se, skupaj z neprebavljenimi komponentami lumna, prenese iz terminalnega ileuma v debelo črevo, kjer je v celoti podvržen vrenju, ki ga vrši mikroflora.

Razgradnja proteinov se prične v želodcu in nadaljuje v tankem črevesju. Pri zdravih ljudeh prebavni encimi in transport preko membran, ki imajo na površini mikrovile, niso omejujoči dejavniki absorpcije aminokislin. Metabolna aktivnost tankega črevesja je velika. V fazi absorpcije so glavni prekurzorji mukozne sinteze proteinov aminokisline vneseni s prehrano. Glutamin in glutamat, ki sta najpomembnejše gorivo črevesnega tkiva, se najpogosteje porabljata v črevesju. Približno 15 g proteinov na dan ostane v črevesnem lumnu in vstopi v debelo črevo. Tam se razgradi do peptidov in aminokislin s pomočjo bakterijske proteolize. Aminokisline se nato dalje deaminirajo in dekarboksilirajo.

To je proces, ki naj bi bil ena od glavnih poti izgub aminokislin pri stalnem vnosu prehranskih proteinov. Mikroflora ima ureolitsko aktivnost, da se lahko dušik uree, ki se izloča v črevesje, reciklira s pomočjo mikrobne sinteze aminokislin in s privzemom amonijaka. Kot posledica aktivnost črevesne mikrobiote, je vsebnost proteinov v blatu v večini mikrobnega izvora.

Glavna pot metabolizma aminokislin je sinteza proteinov. Pri moškem, ki tehta 70 kg, je količina proteinov v telesu 10-12 kg, od tega je 42% skeletnih mišic, po 15% v koži in krvi ter 10% v viscelarnih organih. Štirje proteini (kolagen, miozin, aktin in hemoglobin) predstavljajo polovico telesnega proteinskega sklada, 25% proteinov telesa predstavlja kolagen.

Aminokisline se nepovratno izgubijo z blatom (25 – 30% celotnih izgub aminokislin), z metabolno oksidacijo (70 – 75% celotnih izgub aminokislin) in micelarno izgubo v urinu (približno 0,6 g aminokislin ali 40 mg dušika pri odraslih moških), dlakah, koži, bronhialnimi in drugimi načini izločanja ter pri doječih ženskah kot mleko. Te izgube aminokislin morajo biti uravnotežene z vnosom aminokislin v obliki proteinov (50-100 g/dan). Ko je vnos proteinov povečan, se povečajo tudi izgube preko metabolne oksidacije, da se lahko doseže ravnotežje aminokislin in dušika.

Proteine v prehrani najdemo v različnih količinah prisotne v različni hrani, kar se kaže v razlikah vnosa proteinov s hrano znotraj in med populacijami. Proteini se razlikujejo v sestavi aminokislin in vsebnosti neesencialnih aminoskilin. Hrano živalskega izvora z veliko vsebnostjo proteinov predstavljajo: meso, ribe, jajca, mleko in dietni izdelki. Večina teh izdelkov živalskega izvora je bogatih z neesencialnimi aminokislinami. Hrana rastlinskega izvora bogata s proteini vključuje: kruh, stročnice in oreščke.

Hrana živalskega izvora Vsebnost proteinov

(N x 6,25 g/100g)

Hrana rastlinskega izvora Vsebnost proteinov

(N x 6,25 g/100g)

Rdeče meso 20-33 Zelenjava 1 -5
Ribe 15-25 Stročnice 4-14
Jajca 11-13 Sadje 0,3-2
Sir 12-34 Testenine in riž 2-6
Mlečni izdelki 2-6 Kruh 6-13
  Kosmiči 5-13

Pri odraslih povprečen vnos proteinov varira med 67 in 114 g/dan pri moških oz. od 59 do 102 g/dan pri ženskah. Na osnovi dostopnih podatkov lahko sklepamo, da je povprečen vnos proteinov pri odraslih od 0,8 do 1,25 g/kg telesne mase na dan. Povprečen vnos proteinov pri novorojenčkih in malih otrocih se giba od 29 do 63 g/dan.

Povprečen dnevni vnos proteinov se povečuje s starostjo in pri mladostnikih znaša od 61 do 116 g/dan. V splošnem velja, da potrebujejo moški večji vnos proteinov kot ženske. Samo nekaj držav ima podatke za proteine na kg telesne mase. Kljub temu ocena vnosa proteinov pri najmlajših starostnih skupinah varira od ≥3 g/kg telesne mase na dan do od 1,2 do 2,0 g/kg telesna mase na dan pri otrocih in mladostnikih starosti 10-18 let.

Leta 1985 je WHO (Svetovna zdravstvena organizacija) priporočala vnos 0,75 g kvalitetnih proteinov na kg telesne mase za odrasle. Enaka priporočila so veljala za odrasle starejše od 60 let, čeprav je učinkovitost porabe proteinov najverjetneje manjša. Priporočljiv vnos za odrasle na Nizozemskem je 9,8 g/kg telesna mase na dan, pri čemer odrasli nad 70 let glede na rezultate raziskav ne potrebujejo povečanega vnosa.

WHO je leta 2007 izpostavila, da glede na dostopne podatke raziskave ne zagotavljajo prepričljivih dokazov, da se zahteve proteinov pri starejših ljudeh (na kg telesne mase, pri čemer starostni okvir ni določen) razlikujejo od zahtev po proteinih pri mlajših odraslih. Zaključek je osnovan na podatkih dušikovega ravnovesja, ki je prikazal, da se povprečne zahteve proteinov ne razlikujejo med mladimi (21-46 let) in starejšimi (63-81 let) zdravimi ljudmi: 0,61 v primerjavi z 9,58 g proteinov/kg telesna mase na dan.

Vendar pa nižje energijske zahteve pretežno sedečih starejših ljudi pomeni, da je razmerje proteinov in energije njihovih zahtev višje kot pri mlajših starostnih skupinah. To v primeru, da starejši niso fizično aktivni lahko pomeni zahtevo po bolj proteinski prehrani.

Leta 2007 je WHO za otroke in dojenčke od 6 meseca do 18 let izračunala ohranjanje vrednosti vnosa 0,66 g proteinov na kg telesna mase na dan. Ta nivo je bil osnovan na raziskavah dušikovega ravnovesja pri otrocih med 6 meseci in 12 leti starosti. Potrebe proteinskega odlaganja so izračunali s kombinacijo dveh študij in predpostavko učinkovitosti porabe proteinov za rast, ki znaša 58 %. Povprečno porabo so ocenili kot vsoto ohranjanja proteinov in potreb po proteinih pri rasti. Potrbee hitro padejo v prvih dveh letih življenja (varni nivo za dojenčka pri 6 mesecih starosti: 1,31 g/kg telesna mase na dan; pri 2 letih: 0,97 g/kg telesna mase na dan). Nato je zmanjševanje do nivojev potreb odraslih počasnejše.

Nemško govoreče države so sledile predlogu Dewey-a, ki je leta 1996 predlagal spremembe vrednosti vnosa proteinov. Za dojenčke med 6 in 12 meseci starosti so zahteve za ohranjanje proteinskega ravnotežja določili z vnosom 0,56 g proteinov na kg telesna mase na dan. Priporočen vnos 1,1 g/kg telesna mase na dan (10 g/dan) visoko kvalitetnih proteinov je bil določen za dojenčke med 6 in 12 meseci starosti. Določili so priporočene vnose za otroke stare od enega do štirih let (1,0 g/kg telesna mase na dan) in otroke stare od štiri do petnajst let ter za fante (0,9 g/kg telesna mase na dan) in punce (0,63 g/kg) stare od petnajst do devetnajst let.

Potrebe adolescentov po proteinih so odvisne od količine proteinov potrebnih za ohranjanje obstoječe telesne mase in povečanje telesna mase v času hitrejše rasti v puberteti. Potrebe po proteinih na enoto višine so najvišje pri ženskah med 11 in 14 leti starosti in pri moških med 15 in 18 letom starosti, kar sovpada z obdobjem najvišje stopnje pridobivanja višine. Če je vnos proteinov v času adolescence premajhen, se to izraža v zmanjšani linearni rasti, odloženem spolnem dozorevanju in zmanjšanem pridobivanju telesne mase.

Za nosečnice je bil leta 1985 priporočen povprečen dodaten vnos 6 g proteinov na dan, pri čemer je priporočljiv dodaten vnos 1,2 g proteinov na dan v prvem trimesečju, 6,1 g/dan v drugem in 10,7 g/dan v tretjem trimesečju nosečnosti. Leta 2007 so priporočila posodobili in tako danes velja priporočilo 1, 9 in 31 g dodatnih proteinov na dan v prvem, drugem in tretjem timesečju. Glede na teoretični model skupno odlaganje proteinov v fetusu in maternem tkivu ocenjujejo na 925 g (predpostavka je 12,5 kg pridobljene telesna mase v nosečnosti), pri čemer se 42 % naloži v plod, 17 % v maternici, 14 % v kri, 10 % v placenti in 8 % v dojkah. V času dojenja WHO priporoča dodatni vnos proteinov, ki naj v prvih šestih mesecih dojenja znaša 19g proteinov na dan, naslednjih šestih mesecih pa 12,5 g na dan.

Proteini znotraj celic našega telesa opravljajo različne funkcije. Določeni so vključeni v strukturno podporo in gibanje celic, druge imajo vlogo encimatske aktivnosti in tretji imajo vlogo pri interakcijah celic z zunanjim okoljem. Sklepamo lahko, da so posamezni proteini tako raznoliki kot so unikatne njihove aminokislinske sekvence in kompleksna njihova tridimenzionalna struktura. Zaradi pomembne vloge proteinov v našem telesu je pomemben vnos kvalitetnih proteinskih virov v naše telo, ki nam omogoča ohranjanje telesne mase in telesnih funkcij.

Literatura:

  • (2012). Scientific Opinion on Dietary Reference Values for protein. EFSA, Parma, Italija. 10(2):2557
  • Stang J., Story M. Guidelines for Adolescent Nutrition Services: Nutrition Needs od Adolescents, Chapter 3. http://www.epi.umn.edu/let/pubs/adol_book.shtm
  • (2007). Protein and Amino Acid requirements in human nutrition. WHO Technical Report Series, 935.
  • Nature Education. (2014). Essentials of Cell Biology: Protein function. http://www.nature.com/scitable/topicpage/protein-function-14123348