Systeeminen tulehdusvaste: tiamiinin ja magnesiumin tila (Sir TaM-tutkimus) (SirTaM)

Tiamiinilla ja magnesiumilla on kriittinen rooli glukoosin aineenvaihdunnassa, ja puute johtaa anaerobisten metaboliittien, mukaan lukien laktaatti (1-3), kertymiseen.

Tiamiini vaatii magnesiumin muuntamista aktiiviseksi muotoonsa, tiamiinipyrofosfaatiksi (TPP) (4). TPP vaatii myös magnesiumia saavuttaakseen TPP-riippuvaisten entsyymien aktivoitumisen glukoosin metabolian aikana (5, 6). Tiamiinitilan mittaamisen "kultastandardi" on erytrosyyttien transketolaasiaktiivisuuden (ETKA) mittaus (4, 7-9), ja tämän entsyymin aktiivisuus riippuu sekä tiamiinipyrofosfaatin että magnesiumin läsnäolosta (8, 10). ETKA voi siis edustaa magnesiumstatuksen "toiminnallista merkkiä" (7, 9, 11, 12).

Tutkimukset osoittavat, että alhainen plasman tiamiini- ja magnesiumpitoisuus liittyy useisiin sairausprosesseihin, joista monet ovat tulehduksellisia (13-17). Muiden rasvaliukoisten vitamiinien ja kivennäisaineiden tiedetään vähenevän systeemisen tulehdusvasteen aikana (18, 19), mutta tätä yhteyttä ei ole todistettu magnesiumin osalta. Systeeminen tulehdusvaste voi siksi sekoittaa plasman tiamiinin ja magnesiumin tulkintaa sepsiksen, leikkauksen tai autoimmuunisairauden yhteydessä. Elektiivinen polven nivelleikkaus aiheuttaa tulehdusreaktion ja tarjoaa siksi erinomaisen kontrolloidun mallin ymmärrykseen kehon reaktiosta systeemiseen loukkaukseen (19).

Liikalihavuuden on raportoitu liittyvän magnesiumin puutteeseen (17, 20). Solunsisäisellä magnesiumilla on keskeinen rooli insuliinin vaikutuksen, insuliinivälitteisen glukoosin oton ja verisuonten sävyn säätelyssä (21-23). Useat epidemiologiset tutkimukset ovat osoittaneet, että länsimaista ruokavaliota käyttävät aikuiset ja lapset kuluttavat 30–50 % magnesiumin RDA:sta (24, 25). Tämä puute näyttää olevan pääasiassa subkliininen, eikä sitä siksi tutkita rutiininomaisesti.

Liikalihavuus liittyy myös tiamiinin ja magnesiumin ehtymiseen (17, 20, 26, 27). Magnesiumin puute liittyy myös CRP:n nousuun (28-30). Tiamiinistatuksen on osoitettu vaikuttavan veren laktaattipitoisuuksiin (2, 3). Laktaatin kertymisen tiedetään edeltävän insuliiniresistenssin puhkeamista, ja sitä esiintyy tyypillisesti potilailla, joilla on liikalihavuuteen liittyvä diabetes (31-37).

Siksi on mahdollista, että taustalla oleva lepotilassa oleva magnesiumin ja/tai tiamiinin puute voi välittää insuliiniresistenssiä. Tiamiini ja sen lipidiliukoisempi johdannainen, benfotiamiini, ovat jo osoittaneet lupaavia diabeteksen komplikaatioiden hoidossa. Terapeuttinen potentiaali on kiehtova, mutta systeemisen tulehdusvasteen akuuttien muutosten ja tiamiini- ja magnesiumpitoisuuksien välinen suhde vaatii selvennystä. Tiamiini- ja magnesiummittausten luotettavuuden osoittamatta jättäminen systeemisen tulehdusvasteen yhteydessä voi johtaa siihen, että potilaat saavat hoitoa mitatun punasolujen tiamiinin ja seerumin magnesiumpitoisuuden puutteen vuoksi, mikä on epäluotettavaa. Jos tiamiinin ja magnesiumin yhdistelmähoidon terapeuttinen potentiaali ETKA-toiminnan optimointiin halutaan toteuttaa (8), on olennaista, että tiamiinistatuksen määrittämiseen käytetyt punasolu- ja plasmaarvot määritetään lopullisesti systeemisen tulehdusvasteen yhteydessä. . Polven nivelleikkausmalli tarjoaa tähän ihanteellisen tutkimussuunnitelman, koska liikalihavuuden ja polven nivelrikon välillä on vahva yhteys (38, 39).

1. Andersen LW, Mackenhauer J, Roberts JC, Berg KM, Cocchi MN, Donnino MW. Etiologia ja terapeuttinen lähestymistapa kohonneisiin laktaattitasoihin. Mayo Clin Proc. 2013;88(10):1127-40.
2. Andersen LW, Holmberg MJ, Berg KM, Chase M, Cocchi MN, Sulmonte C, et ai. Tiamiini lisähoitona sydänkirurgiassa: satunnaistettu, kaksoissokkoutettu, lumekontrolloitu, vaiheen II tutkimus. Crit Care. 2016; 20:92.
3. Moskowitz A, Lee J, Donnino MW, Mark R, Celi LA, Danziger J. Magnesiumpitoisuuksien ja kriittisten sairauksien maitohappoasidoosin välinen yhteys. J Intensive Care Med. 2016;31(3):187-92.
4. Lonsdale D. Tiamiinin ja magnesiumin puutteet: taudin avaimet. Med Hypoteses. 2015;84(2):129-34.
5. Lonsdale D. Tiamiini(e): elämän kipinä. Subcell Biochem. 2012;56:199-227.
6. Bettendorff L, Wins P. Tiamiinidifosfaatti biologisessa kemiassa: uusia näkökohtia tiamiinin aineenvaihduntaan, erityisesti trifosfaattijohdannaiset, jotka toimivat muina kuin kofaktoreina. FEBS J. 2009;276(11):2917-25.
7. Kochetov GA, Solovjeva ON. Transketolaasin rakenne ja toimintamekanismi. Biochim Biophys Acta. 2014;1844(9):1608-18.
8. Peake RW, Godber IM, Maguire D. Magnesiumin antamisen vaikutus erytrosyyttien transketolaasin aktiivisuuteen alkoholipotilailla, joita hoidetaan tiamiinilla. Scott Med J. 2013;58(3):139-42.
9. Sevostyanova IA, Yurshev VA, Solovjeva ON, Zabrodskaya SV, Kochetov GA. Kahdenarvoisten kationien vaikutus transketolaasin vuorovaikutukseen sen luovuttajasubstraatin kanssa. Proteiinit. 2008;71(2):541-5.
10. Dingwall KM, Delima JF, Gent D, Batey RG. Hypomagnesemia ja sen mahdollinen vaikutus tiamiinin käyttöön potilailla, jotka käyttävät alkoholia väärin Alice Springsin sairaalassa. Drug Alcohol Rev. 2015;34(3):323-8.
11. Kochetov GA, Sevostyanova IA. Transketolaasiaktiivisten keskusten toiminnallinen epäekvivalenssi. IUBMB elämä. 2010;62(11):797-802.
12. Meshalkina LE, Solovjeva ON, Khodak YA, Drutsa VL, Kochetov GA. Ihmisen transketolaasin eristäminen ja ominaisuudet. Biokemia (Mosc). 2010;75(7):873-80.
13. Liu D, Ke Z, Luo J. Tiamiinin puutos ja hermoston rappeuma: vuorovaikutus oksidatiivisen stressin, endoplasmisen retikulumin stressin ja autofagian välillä. Mol Neurobiol. 2016.
14. Georgiopoulos G, Chrysohoou C, Vogiatzi G, Magkas N, Bournelis I, Bampali S, et ai. Vitamiinit sydämen vajaatoiminnassa: ystävä vai vihollinen? Curr Pharm Des. 2017
15. Luong KV, Nguyen LT. Tiamiinihoidon vaikutus diabetes mellitukseen. J Clin Med Res. 2012;4(3):153-60.
16. Lima LF, Leite HP, Taddei JA. Alhaiset veren tiamiinipitoisuudet lapsilla teho-osastolle tullessa: riskitekijät ja prognostinen merkitys. Olen J Clin Nutr. 2011;93(1):57-61.
17. Nielsen FH. Magnesium, tulehdus ja lihavuus kroonisissa sairauksissa. Nutr Rev. 2010;68(6):333-40.
18. Ghashut RA, McMillan DC, Kinsella J, Talwar D. Punasolupitoisuudet B1, B2, B6, mutta eivät plasman C ja E ovat luotettavia ravitsemustilan indikaattoreita systeemisen tulehduksen läsnä ollessa. Clin Nutr ESPEN. 2017;17:54-62.
19. Gray A, McMillan DC, Wilson C, Williamson C, O'Reilly DS, Talwar D. Suhde akuuttien muutosten systeemisessä tulehdusvasteessa, rasvaliukoisten antioksidanttivitamiinien ja lipidien peroksidaatiossa elektiivisen polven nivelleikkauksen jälkeen. Clin Nutr. 2005;24(5):746-50.
20. Kerns JC, Arundel C, Chawla LS. Tiamiinin puute lihavilla ihmisillä. Adv Nutr. 2015;6(2):147-53.
21. Barbagallo M, Dominguez LJ. Magnesium ja tyypin 2 diabetes. Maailman J-diabetes. 2015;6(10):1152-7.
22. Mastrototaro L, Tietjen U, Sponder G, Vormann J, Aschenbach JR, Kolisek M. Insuliini moduloi Na+/Mg2+-vaihtajaa SLC41A1 ja vaikuttaa Mg2+:n ulosvirtaukseen solunsisäisistä varastoista siirtogeenisissä HEK293-soluissa. J Nutr. 2015;145(11):2440-7.
23. Voma C, Etwebi Z, Soltani DA, Croniger C, Romani A. Matala maksan Mg(2+) -sisältö edistää maksan aineenvaihduntaa: vaikutukset metaboliseen oireyhtymään. J Metab Syndr. 2014; 3(4).
24. NHANES. Mitä syömme Amerikassa , NHANES 2013-2014, vähintään 2-vuotiaat (pois lukien rintaruokitut lapset) Keskimääräinen tiamiini ja magnesium https://www.ars.usda.gov/ARSUserFiles/80400530/pdf/1314/Table_1_NIN_GEN_GEN_1 www.ars.usda.gov/nea/bhnrc/fsrg. ; 2013 - 2014 [Tiamiinin ja magnesiumin keskimääräinen päivittäinen kulutus 2013-4].
25. Altura BM, Shah NC, Shah GJ, Zhang A, Li W, Zheng T, et ai. Lyhytaikainen Mg-puutos lisää proteiinikinaasi C:n isoformien säätelyä sydän- ja verisuonikudoksissa ja soluissa; suhde NF-kB:hen, sytokiineihin, keramidin pelastussfingolipidireittiin ja PKC-zetaan: hypoteesi ja katsaus. Int J Clin Exp Med. 2014;7(1):1-21.
26. Wolf E, Utech M, Stehle P, Büsing M, Stoffel-Wagner B, Ellinger S. Preoperative mikroravinteiden tila sairaalloisesti lihavilla potilailla ennen bariatrista leikkausta: poikkileikkaustutkimuksen tulokset. Surg Obes Relat Dis. 2015;11(5):1157-63.
27. Farhanghi MA, Mahboob S, Ostadrahimi A. Liikalihavuuden aiheuttamaa magnesiumin puutetta voidaan hoitaa D-vitamiinilisällä. J Pak Med Assoc. 2009;59(4):258-61.
28. Welch AA, Kelaiditi E, Jennings A, Steves CJ, Spector TD, MacGregor A. Ruokavalion magnesium liittyy positiivisesti luuston lihasvoimaan ja lihasmassan indekseihin ja voi heikentää kiertävän C-reaktiivisen proteiinin ja naisten lihasmassan välistä yhteyttä. J Bone Miner Res. 2016;31(2):317-25.
29. Zuza EP, Barroso EM, Fabricio M, Carrareto AL, Toledo BE, J RP. Lipidiprofiili ja erittäin herkän C-reaktiivisen proteiinin tasot lihavilla ja ei-lihavilla henkilöillä, jotka saavat ei-kirurgista parodontaalihoitoa. J Oral Sei. 2016;58(3):423-30.
30. Dibaba DT, Xun P, He K. Ruokavalion magnesiumin saanti liittyy käänteisesti seerumin C-reaktiivisen proteiinin tasoihin: meta-analyysi ja systemaattinen katsaus. Eur J Clin Nutr. 2014;68(4):510-6.
31. Crawford SO, Hoogeveen RC, Brancati FL, Astor BC, Ballantyne CM, Schmidt MI, et ai. Veren laktaatin yhteys tyypin 2 diabetekseen: Ateroskleroosiriski yhteisöissä kaulavaltimon MRI-tutkimus. Int J Epidemiol. 2010;39(6):1647-55.
32. Qvisth V, Hagström-Toft E, Moberg E, Sjöberg S, Bolinder J. Laktaatin vapautuminen rasvakudoksesta ja luustolihaksesta in vivo: puutteellinen insuliinisäätely insuliiniresistenteillä lihavilla naisilla. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2007;292(3):E709-14.
33. Jansson PA, Larsson A, Smith U, Lönnroth P. Laktaatin vapautuminen ihonalaisesta kudoksesta laihoilla ja liikalihavilla miehillä. J Clin Invest. 1994;93(1):240-6.
34. Chen YD, Varasteh BB, Reaven GM. Plasman laktaattipitoisuus liikalihavuudessa ja tyypin 2 diabeteksessa. Diabetes Metab. 1993;19(4):348-54.
35. Lovejoy J, Newby FD, Gebhart SS, DiGirolamo M. Insuliiniresistenssi liikalihavuudessa liittyy kohonneisiin laktaattitasoihin ja vähentyneeseen laktaatin esiintymiseen suonensisäisen glukoosin ja insuliinin jälkeen. Aineenvaihdunta. 1992;41(1):22-7.
36. Lovejoy J, Mellen B, Digirolamo M. Laktaatin muodostuminen glukoosin nauttimisen jälkeen: suhde liikalihavuuteen, hiilihydraattitoleranssiin ja insuliiniherkkyyteen. Int J Obes. 1990;14(10):843-55.
37. Kreisberg RA, Pennington LF, Boshell BR. Laktaatin vaihtuvuus ja glukoneogeneesi liikalihavuudessa. Fenformiinin vaikutus. Diabetes. 1970;19(1):64-9.
38. Guenther D, Schmidl S, Klatte TO, Widhalm HK, Omar M, Krettek C, et ai. Ylipaino ja liikalihavuus lonkka- ja polvinivelleikkauksessa: 6078 tapauksen arviointi. Maailman J Orthop. 2015;6(1):137-44.
39. Salih S, Sutton P. Liikalihavuus, polven nivelrikko ja polven artroplastia: katsaus. BMC Sports Sci Med Rehabil. 2013; 5(1):25.