Ogólnoustrojowa odpowiedź zapalna: poziom tiaminy i magnezu (badanie Sir TaM) (SirTaM)

Tiamina i magnez odgrywają kluczową rolę w metabolizmie glukozy, a niedobór powoduje akumulację beztlenowych metabolitów, w tym mleczanu (1-3).

Tiamina wymaga przekształcenia magnezu w jego aktywną postać, pirofosforan tiaminy (TPP) (4). TPP wymaga również magnezu do aktywacji enzymów zależnych od TPP podczas metabolizmu glukozy (5, 6). „Złotym standardem” pomiaru statusu tiaminy jest pomiar aktywności transketolazy erytrocytów (ETKA)(4, 7-9), a aktywność tego enzymu zależy od obecności zarówno pirofosforanu tiaminy, jak i magnezu (8, 10). ETKA może zatem stanowić „funkcjonalny marker” statusu magnezu (7, 9, 11, 12).

Badania wskazują, że niski poziom tiaminy i magnezu w osoczu jest związany z szeregiem procesów chorobowych, z których wiele ma charakter zapalny (13-17). Wiadomo, że inne rozpuszczalne w tłuszczach witaminy i minerały zmniejszają się podczas ogólnoustrojowej odpowiedzi zapalnej (18, 19), jednak związek ten nie został udowodniony dla magnezu. Ogólnoustrojowa odpowiedź zapalna może zatem zakłócać interpretację tiaminy i magnezu w osoczu w kontekście posocznicy, operacji lub choroby autoimmunologicznej. Elektywna alloplastyka stawu kolanowego wywołuje odpowiedź zapalną i dlatego stanowi doskonały kontrolowany model do zrozumienia reakcji organizmu na uraz ogólnoustrojowy (19).

Uważa się, że otyłość jest związana z niedoborem magnezu (17, 20). Magnez wewnątrzkomórkowy odgrywa kluczową rolę w regulacji działania insuliny, wychwytu glukozy za pośrednictwem insuliny i napięcia naczyniowego (21-23). Kilka badań epidemiologicznych wykazało, że dorośli i dzieci stosujący dietę typu zachodniego spożywają 30-50% RDA dla magnezu (24, 25). Ten niedobór wydaje się być głównie subkliniczny i dlatego nie jest rutynowo badany.

Otyłość jest również związana z wyczerpaniem tiaminy i magnezu (17, 20, 26, 27). Niedobór magnezu jest również związany ze wzrostem CRP (28-30). Udowodniono, że status tiaminy wpływa na stężenie mleczanu we krwi (2, 3). Wiadomo, że gromadzenie się mleczanu poprzedza początek insulinooporności i jest charakterystyczne dla pacjentów z cukrzycą związaną z otyłością (31-37).

Jest zatem możliwe, że leżący u podstaw spoczynkowy niedobór magnezu i/lub tiaminy może pośredniczyć w insulinooporności. Tiamina i jej lepiej rozpuszczalna w tłuszczach pochodna, benfotiamina, okazały się już obiecujące w leczeniu powikłań cukrzycowych. Potencjał terapeutyczny jest intrygujący, jednak wyjaśnienia wymaga związek między ostrymi zmianami ogólnoustrojowej odpowiedzi zapalnej a stężeniem tiaminy i magnezu. Brak udowodnienia wiarygodności pomiarów tiaminy i magnezu w kontekście ogólnoustrojowej odpowiedzi zapalnej może prowadzić do tego, że pacjenci otrzymują leczenie z powodu mierzonego niedoboru tiaminy i magnezu w krwinkach czerwonych, co jest niewiarygodne. Aby wykorzystać potencjał terapeutyczny leczenia skojarzonego tiaminą i magnezem w celu optymalizacji funkcji ETKA (8), istotne jest, aby wartości erytrocytów i osocza użyte do określenia statusu tiaminy zostały ostatecznie ustalone w kontekście ogólnoustrojowej odpowiedzi zapalnej . Model alloplastyki stawu kolanowego zapewnia idealny projekt badania, ponieważ istnieje silny związek między otyłością a chorobą zwyrodnieniową stawu kolanowego (38, 39).

1. Andersen LW, Mackenhauer J, Roberts JC, Berg KM, Cocchi MN, Donnino MW. Etiologia i podejście terapeutyczne do podwyższonego poziomu mleczanów. Mayo Clin Proc. 2013;88(10):1127-40.
2. Andersen LW, Holmberg MJ, Berg KM, Chase M, Cocchi MN, Sulmonte C i in. Tiamina jako terapia wspomagająca w kardiochirurgii: randomizowane, podwójnie ślepe, kontrolowane placebo badanie fazy II. Opieka krytyczna. 2016;20:92.
3. Moskowitz A, Lee J, Donnino MW, Mark R, Celi LA, Danziger J. Związek między stężeniem magnezu przy przyjęciu a kwasicą mleczanową w stanie krytycznym. J Intensywnej Terapii Med. 2016;31(3):187-92.
4. Lonsdale D. Niedobory tiaminy i magnezu: klucze do choroby. Hipotezy medyczne. 2015;84(2):129-34.
5. Lonsdale D. Tiamina(e): iskra życia. Biochem podkomórkowy. 2012;56:199-227.
6. Bettendorff L, Wins P. Difosforan tiaminy w chemii biologicznej: nowe aspekty metabolizmu tiaminy, zwłaszcza pochodne trifosforanu działające inaczej niż jako kofaktory. FEBS J. 2009;276(11):2917-25.
7. Kochetov GA, Solovjeva ON. Budowa i mechanizm działania transketolazy. Biochim Biophys Acta. 2014;1844(9):1608-18.
8. Peake RW, Godber IM, Maguire D. Wpływ podawania magnezu na aktywność transketolazy erytrocytów u pacjentów alkoholowych leczonych tiaminą. Scott Med J. 2013;58(3):139-42.
9. Sevostyanova IA, Yurshev VA, Solovjeva ON, Zabrodskaya SV, Kochetov GA. Wpływ kationów dwuwartościowych na oddziaływanie transketolazy z jej substratem donorowym. Białka. 2008;71(2):541-5.
10. Dingwall KM, Delima JF, Gent D, Batey RG. Hipomagnezemia i jej potencjalny wpływ na wykorzystanie tiaminy u pacjentów nadużywających alkoholu w szpitalu Alice Springs. Drug Alcohol Rev. 2015;34(3):323-8.
11. Kochetov GA, Sevostyanova IA. Funkcjonalna nierównoważność centrów aktywnych transketolazy. Życie IUBMB. 2010;62(11):797-802.
12. Meshalkina LE, Solovjeva ON, Khodak YA, Drutsa VL, Kochetov GA. Izolacja i właściwości ludzkiej transketolazy. Biochemia (Mosc). 2010;75(7):873-80.
13. Liu D, Ke Z, Luo J. Niedobór tiaminy i neurodegeneracja: wzajemne oddziaływanie stresu oksydacyjnego, stresu retikulum endoplazmatycznego i autofagii. Mol Neurobiol. 2016.
14. Georgiopoulos G, Chrysohoou C, Vogiatzi G, Magkas N, Bournelis I, Bampali S, et al. Witaminy w niewydolności serca: przyjaciel czy wróg? Curr Pharm Des. 2017.
15. Luong KV, Nguyen LT. Wpływ leczenia tiaminą na cukrzycę. J Clin Med Res. 2012;4(3):153-60.
16. Lima LF, Leite HP, Taddei JA. Niskie stężenia tiaminy we krwi u dzieci przyjmowanych na oddział intensywnej terapii: czynniki ryzyka i znaczenie prognostyczne. Am J Clin Nutr. 2011;93(1):57-61.
17. Nielsen FH. Magnez, stany zapalne i otyłość w chorobach przewlekłych. Nutr Rev. 2010;68(6):333-40.
18. Ghashut RA, McMillan DC, Kinsella J, Talwar D. Stężenia B1, B2, B6 w erytrocytach, ale nie C i E w osoczu są wiarygodnymi wskaźnikami stanu odżywienia w obecności ogólnoustrojowego stanu zapalnego. Clin Nutr ESPEN. 2017;17:54-62.
19. Gray A, McMillan DC, Wilson C, Williamson C, O'Reilly DS, Talwar D. Związek między ostrymi zmianami w ogólnoustrojowej odpowiedzi zapalnej, rozpuszczalnymi w tłuszczach witaminami przeciwutleniającymi i peroksydacją lipidów po planowej alloplastyce stawu kolanowego. Clin Nutr. 2005;24(5):746-50.
20. Kerns JC, Arundel C, Chawla LS. Niedobór tiaminy u osób z otyłością. adw. Nutr. 2015;6(2):147-53.
21. Barbagallo M, Dominguez LJ. Magnez i cukrzyca typu 2. Cukrzyca świata J. 2015;6(10):1152-7.
22. Mastrototaro L, Tietjen U, Sponder G, Vormann J, Aschenbach JR, Kolisek M. Insulina moduluje wymiennik Na+/Mg2+ SLC41A1 i wpływa na wypływ Mg2+ z magazynów wewnątrzkomórkowych w komórkach transgenicznych HEK293. J Nutr. 2015;145(11):2440-7.
23. Voma C, Etwebi Z, Soltani DA, Croniger C, Romani A. Niska zawartość Mg(2+) w wątrobie promuje dysmetabolizm wątroby: implikacje dla zespołu metabolicznego. J Metab Syndr. 2014;3(4).
24. NHANES. Co jemy w Ameryce, NHANES 2013-2014, osoby w wieku 2 lat i starsze (z wyłączeniem dzieci karmionych piersią) AveragTiamina i magnez https://www.ars.usda.gov/ARSUserFiles/80400530/pdf/1314/Table_1_NIN_GEN_13.pdf: www.ars.usda.gov/nea/bhnrc/fsrg. ; 2013 - 2014 [Średnie dzienne spożycie tiaminy i magnezu 2013-4].
25. Altura BM, Shah NC, Shah GJ, Zhang A, Li W, Zheng T i in. Krótkoterminowy niedobór Mg zwiększa aktywność izoform kinazy białkowej C w tkankach i komórkach układu sercowo-naczyniowego; związek z NF-kB, cytokinami, ceramidowym szlakiem sfingolipidowym i PKC-zeta: hipoteza i przegląd. Int J Clin Exp Med. 2014;7(1):1-21.
26. Wolf E, Utech M, Stehle P, Büsing M, Stoffel-Wagner B, Ellinger S. Przedoperacyjny stan mikroskładników odżywczych u pacjentów chorobliwie otyłych przed poddaniem się operacji bariatrycznej: wyniki badania przekrojowego. Surg Obes Relat Dis. 2015;11(5):1157-63.
27. Farhanghi MA, Mahboob S, Ostadrahimi A. Niedobór magnezu wywołany otyłością można leczyć poprzez suplementację witaminy D. dr hab. J Pak Med. 2009;59(4):258-61.
28. Welch AA, Kelaiditi E, Jennings A, Steves CJ, Spector TD, MacGregor A. Dietetyczny magnez jest pozytywnie powiązany z siłą mięśni szkieletowych i wskaźnikami masy mięśniowej i może osłabiać związek między krążącym białkiem C-reaktywnym a masą mięśniową u kobiet. J Bone Miner Res. 2016;31(2):317-25.
29. Zuza EP, Barroso EM, Fabricio M, Carrareto AL, Toledo BE, J RP. Profil lipidowy i poziomy białka C-reaktywnego o wysokiej czułości u osób otyłych i nieotyłych poddawanych niechirurgicznemu leczeniu periodontologicznemu. J Oral Sci. 2016;58(3):423-30.
30. Dibaba DT, Xun P, He K. Spożycie magnezu w diecie jest odwrotnie proporcjonalne do poziomu białka C-reaktywnego w surowicy: metaanaliza i przegląd systematyczny. Eur J Clin Nutr. 2014;68(4):510-6.
31. Crawford SO, Hoogeveen RC, Brancati FL, Astor BC, Ballantyne CM, Schmidt MI i in. Związek mleczanu krwi z cukrzycą typu 2: ryzyko miażdżycy tętnic w badaniu MRI tętnicy szyjnej społeczności. Int J Epidemiol. 2010;39(6):1647-55.
32. Qvisth V, Hagström-Toft E, Moberg E, Sjöberg S, Bolinder J. Uwalnianie mleczanu z tkanki tłuszczowej i mięśni szkieletowych in vivo: wadliwa regulacja insuliny u otyłych kobiet z insulinoopornością. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2007;292(3):E709-14.
33. Jansson PA, Larsson A, Smith U, Lönnroth P. Uwalnianie mleczanu z tkanki podskórnej u szczupłych i otyłych mężczyzn. J Clin Invest. 1994;93(1):240-6.
34. Chen YD, Varasteh BB, Reaven GM. Stężenie mleczanu w osoczu w otyłości i cukrzycy typu 2. Metabolizm cukrzycy. 1993;19(4):348-54.
35. Lovejoy J, Newby FD, Gebhart SS, DiGirolamo M. Insulinooporność w otyłości jest związana z podwyższonym podstawowym poziomem mleczanu i zmniejszonym wyglądem mleczanu po dożylnym podaniu glukozy i insuliny. Metabolizm. 1992;41(1):22-7.
36. Lovejoy J, Mellen B, Digirolamo M. Generowanie mleczanu po spożyciu glukozy: związek z otyłością, tolerancją węglowodanów i wrażliwością na insulinę. Int J Obes. 1990;14(10):843-55.
37. Kreisberg RA, Pennington LF, Boshell BR. Obrót mleczanu i glukoneogeneza w otyłości. Działanie fenforminy. Cukrzyca. 1970;19(1):64-9.
38. Guenther D, Schmidl S, Klatte TO, Widhalm HK, Omar M, Krettek C i in. Nadwaga i otyłość w endoprotezoplastyce stawu biodrowego i kolanowego: ocena 6078 przypadków. Świat J Orthop. 2015;6(1):137-44.
39. Salih S, Sutton P. Otyłość, choroba zwyrodnieniowa stawu kolanowego i alloplastyka stawu kolanowego: przegląd. BMC Sports Sci Med Rehabilitacja. 2013;5(1):25.