ΜΕΤΑΒΟΛΟΜΙΚΗ Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΠΟΥ ΑΛΛΑΖΕΙ ΤΗΝ ΙΑΤΡΙΚΗ

Dr. Δημήτρης Τσουκαλάς  Διδάκτωρ Πανεπιστημίου UNI.NA. Federico II Ειδικός στα Χρόνια Νοσήματα και στις Διαταραχές του Μεταβολισμού American College for the Advancement in Medicine Μεταβολομική είναι η επιστήμη που μελετάει το αποτέλεσμα τον χημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν μέσα στο σώμα μας, τους μεταβολίτες. Το 1966 ο καθηγητής Kei Tanaka στο πανεπιστήμιο του Yale, έγραψε ιστορία περιγράφοντας και μετρώντας για πρώτη φορά, ένα μεταβολικό νόσημα. Κάνοντας χρήση νέων τεχνολογιών και μιας ευφυούς κλινικής σκέψης, μέτρησε έναν μεταβολίτη (isovaleric) και έγραψε ένα νέο κεφάλαιο στην ιστορία της ιατρικής. Τα μεταβολικά νοσήματα αφορούν λάθη σε κάποιο γονίδιο και έχουν συνήθως ως αποτέλεσμα την δυσλειτουργία κάποιου ενζύμου. Τα ένζυμα είναι μικροσκοπικές “μηχανές” που διεκπεραιώνουν χημικές αντιδράσεις με μεγάλη ταχύτητα.Ένα ένζυμο φέρνει κοντά ή απομακρύνει δύο ή και παραπάνω ουσίες και έτσι πραγματοποιείται μια χημική αντίδραση σε ταχύτητα πολύ μεγαλύτερη από αυτή που θα γινόταν χωρίς την παρουσία του ενζύμου. (βλ. Εικόνα) Xιλιάδες ένζυμα καταλύουν (διεκπεραιώνουν) αντίστοιχες αντιδράσεις μέσα στο σώμα μας. Πληθώρατυχαίων χημικών αντιδράσεων συμβαίνουν μέσα σε έναν οργανισμό. Η ιδιότητα όμως των ενζύμων να πραγματοποιούν πολύ συγκεκριμένες αντιδράσεις με εκπληκτικές ταχύτητες διαμορφώνει την μοναδική λειτουργία κάθε οργανισμού.   Ένα ένζυμο μπορεί να επιτελέσει εκατομμύρια αντιδράσεις σε ένα δευτερόλεπτο. Η αντίδραση μιας ουσίας με μια άλλη μπορεί να χρειάζεται για παράδειγμα 78 χρόνια ώστε να πραγματοποιηθεί (χρόνος ημίσειας ζωής) η ίδια όμως χημική διαδικασία παρουσία ένος ενζύμου μπορεί να πραγματοποιηθεί εντός 25 millisecond! Η συνύπαρξη διαφορετικών ενζύμων διαμορφώνουν διαφορετικά μεταβολικά μονοπάτια που το καθένα εκπληρώνει μια διαφορετική λειτουργία. Στην πλειοψηφία των περιπτώσεων ένα ένζυμο για να ενεργοποιηθεί χρειάζεται και κάποιον άλλο παράγοντα (συμ-παράγοντα). Αυτός μπορεί να είναι μια βιταμίνη, ένα μεταλλικό στοιχείο ή κάποιο αμινοξύ. Η επάρκεια σε βιταμίνες, αμινοξέα και μεταλλικά στοιχεία είναι ζωτικής σημασίας για την επιτέλεση των διαδικασιών που κρατάνε έναν οργανισμό σε ζωή. Μπορεί να θεωρούμε δεδομένη την ύπαρξη αυτών των συστατικών και αυτό πράγματι υφίστατο λίγες μόλις δεκαετίες πριν. Σήμερα όμως γνωρίζουμε ότι η έλλειψη αυτών των βασικών συστατικών είναι η κύρια αιτία πίσω από πλειάδα χρόνιων νοσημάτων. Δεν έχουμε όλοι τα ίδια ένζυμα Είναι αξιοσημείωτο ότι ο καθένας από εμάς εμφανίζει μια μοναδική ενζυμική δραστηριότητα. Όπως είμαστε όλοι διαφορετικοί μεταξύ μας, ψηλοί, κοντοί, ξανθοί, μελαχρινοί κλπ έτσι διαφέρουν και τα ένζυμα μας. Μπορεί το ένζυμο κάποιου ανθρώπου να χρειάζεται 50 mg μιας βιταμίνης για να λειτουργήσει σωστά, ενώ το αντίστοιχο ένζυμο κάποιου άλλου να χρειάζεται 150mg  από την ίδια βιταμίνη για να επιτελέσει την ίδια ακριβώς λειτουργία. Έτσι υπό τις ίδιες συνθήκες μπορεί κάποιος να νοσεί ενώ κάποιος άλλος όχι. Αν ζούσαμε σε ιδανικές για το σώμα μας συνθήκες το πιθανότερο θα ήταν το σώμα μας να είχε στη διάθεση του όλα τα απαραίτητα συστατικά γιατί αυτά βρίσκονταν στο περιβάλλον σε αφθονία.   Όταν όμως ένα ένζυμο που μετέχει σε ένα μεταβολικό μονοπάτι δεν λειτουργεί σωστά, τότε μπλοκάρει η ροή των χημικών αντιδράσεων και έχουμε δυσλειτουργία στο συγκεκριμένο κομμάτι του μεταβολισμού. Η διαταραχή στο μεταβολισμό είναι αντίστοιχη του βαθμού δυσλειτουργίας του ενζύμου που με τη σειρά της πολλές φορές οφείλεται σε ανεπάρκεια του αντίστοιχου συμπαράγοντα (βιταμίνη, μεταλλικό στοιχείο, αμινοξύ) Όπως ανέφερα παραπάνω όταν αυτή η δυσλειτουργία οφείλεται σε γενετικούς και κληρονομικούς παράγοντες, αναφερόμαστε σε συγγενή μεταβολικά νοσήματα που μπορεί να είναι και απειλητικά για τη ζωή. Η διάγνωση και η ανίχνευση κατά την διάρκεια των πρώτων ημερών της ζωής ενός μεταβολικού νοσήματος μπορεί να σώσει τη ζωή ενός παιδιού που πάσχει από σοβαρή έλλειψη ή δυσλειτουργία κάποιου ενζύμου. Σε μια τέτοια περίπτωση μια ειδική διατροφή που θα αποκλείει το συστατικό που δεν μπορεί να μεταβολίσει ο συγκεκριμένος οργανισμός, παράλληλα με την χορήγηση σε μορφή συμπληρωμάτων των συμπαραγόντων που θα βοηθήσουν ένα εναλλακτικό μονοπάτι, μπορούν να σώσουν τη ζωή αυτού του παιδιού. Η διάγνωση των μεταβολικών νοσημάτων γίνεται με την χρήση ειδικών αναλυτών που δύνανται να ανιχνεύσουν πολύ μικρές ποσότητες μορίων στο αίμα και στα ούρα (Φασματογράφοι μάζας υψηλής ανάλυσης, Tandem MS). Όταν ένα μεταβολικό μονοπάτι μπλοκάρει λόγω της ανεπάρκειας ενός ενζύμου τότε έχουμε την συσσώρευση κάποιου μεταβολίτη. Ανιχνεύοντας διαφορετικούς μεταβολίτες εντοπίζουμε μπλοκαρισμένα μεταβολικά μονοπάτια. Μεταβολικό Προφίλ Το 1971 ο Horning και οι συνεργάτες του ξεκίνησαν την εφαρμογή να των μεθόδων διάγνωσης των μεταβολικών νοσημάτων στον ευρύτερο πληθυσμό με σκοπό να διαγνώσουν τα μεταβολικά αίτια των νοσημάτων. Τότε διαμορφώθηκαν τα πρώτα εξατομικευμένα μεταβολικά προφίλ. Μέσα στην δεκαετία του 1970 ο Linus Pauling και ο Arthur Robinson  εξέλιξαν περαιτέρω την έρευνα σχετικά με την μέτρηση των μεταβολιτών στον άνθρωπο, ενώ την δεκαετία του 1990 ξεκίνησε η κλινική εφαρμογή της Μεταβολομικής ενώ το 2007 ολοκληρώθηκε η καταγραφή του ανθρώπινου μεβολιδιώματος (Human Metabolome Project). Από τότε μέχρι σήμερα αναπτύχθηκε μια επιστήμη που αφορά στην μελέτη των μεταβολιτών και την χρήση εξετάσεων που ανιχνεύουν διαταραχές του μεταβολισμού. Η συγκεκριμένη επιστήμη ονομάζεται Μεταβολομική. Η Μεταβολομική βρίσκει διαγνωστικές και θεραπευτικές εφαρμογές: Στα Αυτοάνοσα Νοσήματα Στις Διαταραχές του Γαστρεντερικού Συστήματος Στην Ογκολογία Στο Διαβήτη Στον Αυτισμό Στα Νευρολογικά Νοσήματα Στην Παχυσαρκία Στην Καρδιολογία και σε πληθώρα χρόνιων προβλημάτων υγείας. Σήμερα θεωρείται ο πιο αντιπροσωπευτικός τρόπος για την αξιολόγηση της κατάστασης της υγείας μας.  Η μέτρηση των μεταβολιτών μπορεί να μας δώσει την πραγματική εικόνα του μεταβολισμού μας και μας επιτρέπει να αποκαταστήσουμε την φυσιολογική λειτουργία μέσα από την διατροφή και την συμπλήρωση των συμπαραγόντων που εκλείπουν. Στην Υγειά Σας! Πηγές: www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC285701/?tool=pubmed Radzicka A, Wolfenden R. (1995). "A proficient enzyme". Science 267 (5194): 90–931. doi:10.1126/science.7809611. PMID 7809611. www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2652706/ www.clinchem.org/content/17/8/802  www.nature.com/pr/journal/v10/n1/abs/pr19765a.html#aff1     harvardmagazine.com/2011/05/the-fingerprints-of-diabetes-and-other-diseases  www.metametrixinstitute.org/file.axd?file=2011%2F6%2FPage-333.pdf www.pnas.org/content/68/10/2374.full.pdf www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0006386 www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20025593  www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2676437/ content.onlinejacc.org/cgi/content/full/52/2/117 pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/pr100101p