Guna Bīlande: Olbaltumvielas

It visās jomās, gluži tāpat kā modē, ir vērojams cikliskums. Tas pats attiecas arī uz uztura vai diētu modi – periodiski ir kāda uzturviela, kas tiek slavēta, bet cita pelta kā peramais zēns. Tomēr jāatceras, ka mūsu organismam ir nepieciešamas visas uzturvielas, bet saprātīgos apjomos un piemērojot to daudzumu konkrētā indivīda vecumam, dzimumam, fiziskās slodzes apmēram un veselības stāvoklim.

No bioķīmijas viedokļa olbaltumvielas ir makromolekulas, kas sastāv no vienas vai vairākām polipeptīdu ķēdēm, kas ieņem noteiktu telpisku formu. Katra polipeptīdu ķēde sastāv no aminoskābju virknes, kas savstarpēji ir savienotas ar peptīdsaiti, bet šo aminoskābju secību polipeptīdā nosaka ģenētiskais kods. No ķīmijas viedokļa aminoskābe ir jebkura molekula, kas satur gan karboksilgrupu (-COOH), gan aminogrupu (-NH2).

Atšķirībā no augiem, kas paši spēj sintezēt visas 20 aminoskābes, daudzi citi organismi to nespēj. Trūkstošās aminoskābes, ko organisms pats nespēj sintezēt, sauc par neaizvietojamām aminoskābēm, un tās ir jāuzņem ar uzturu. Cilvēkam neaizvietojamās aminoskābes ir lizīns, leicīns, izoleicīns, metionīns, fenilalanīns, treonīns, triptofāns, valīns, bērniem arī histidīns un arginīns.

Uztura olbaltumvielas gremošanas traktā fermentu (pepsīna, tripsīna u.c.) klātbūtnē tiek sašķeltas līdz brīvām aminoskābēm, kuras uzsūcas asinīs, un no šīm aminoskābēm organisms sintezē sev nepieciešamās olbaltumvielas.

Interesants ir fakts, ka visas olbaltumvielas veido vienas un tās pašas 20 aminoskābes, tikai tās tiek savirknētas dažādās secībās, un šādi veidojas visdažādākās olbaltumvielas ar dažādu uzbūvi un funkcijām. Ir olbaltumvielas, kurām piemīt katalītiska aktivitāte, citas ir struktūru veidotājas, membrānu funkciju nodrošinātājas, nešķīstošu vai grūti šķīstošu vielu transportētājas, dažādi lādētu jonu rezervju nodrošinātājas, regulējošu procesu veicēji un pat organisma aizsargātāji pret nevēlamiem savienojumiem vai svešu dzīvību. Olbaltumvielas ir svarīgas virknei strukturāliem un funkcionāliem procesiem, kas noris cilvēka ķermenī, tāpat būtiski svarīgas tās ir augšanas un atjaunošanās procesiem.

Aptuveni 16% no pieauguša cilvēka ķermeņa svara ir olbaltumvielas, no kurām 43% ir muskuļu masa, 15% ir āda un 16% ir asinis. Katru dienu olbaltumvielas tiek uzņemtas ar uzturu, tiek noārdītas, sintezētas un oksidētas.

Olbaltumvielām cilvēka organismā ir virkne funkciju:

• strukturālā funkcija – olbaltumvielas ir svarīgs organisma struktūras komponents, un aptuveni puse no organisma olbaltumvielām veido tieši strukturālos audus, tādus kā muskuļi un āda. Šīs strukturālās olbaltumvielas ir, piemēram, kolagēns (~25% no ķermeņa olbaltumvielām), aktīns un miozīns. (Miozīns (no grieķu valodas 'mys' ('myos') — 'muskulis') ir viena no kontraktilajām olbaltumvielām, kas nodrošina muskuļu saraušanos un ietilpst miofibrillu sastāvā.);
• transporta funkcija – olbaltumvielas nodrošina daudzu uzturvielu un molekulu transporta mehānismu/pārvadāšanu gan asinīs, gan citos ķermeņa šķidrumos, piemēram, hemoglobīns, lipoproteīni;
• hormonālā funkcija – hormoni un peptīdi ir olbaltumvielas vai aminoskābju ķēdes, piemēram, insulīns, aizkuņģa dziedzera polipeptīdi. (Peptīds ir savienojums, kas sastāv no divām vai vairākām aminoskābēm, kas savienotas ķēdē, katras skābes karboksilgrupu pievieno nākamās grupas aminogrupai ar -OC-NH- tipa saiti.);
• fermentu (jeb enzimātiskā) funkcija – visi fermenti ir olbaltumvielas. (Ferments ir viela, ko sintezē dzīvs organisms un kas darbojas kā katalizators, lai izraisītu īpašu bioķīmisku reakciju.) Pie ārpusšūnu fermentu olbaltumvielām ir pieskaitāmi gremošanas fermenti, piemēram, amilāze, bet šūnu jeb intracelulārie fermenti būs tādi, kas ir iesaistīti vielmaiņas procesu norisē, piemēram, glikogēna sintēze;
• imūnā funkcija – antivielas ir olbaltumvielu molekulas. (Antivielas ir asins olbaltumvielas, kas tiek ražotas, reaģējot uz specifisku antigēnu ar mērķi to neitralizēt. Antivielas ķīmiski apvienojas ar vielām, kuras organisms atzīst par svešām, piemēram, baktērijām, vīrusiem un svešām vielām asinīs.) Olbaltumvielas vienmēr ir iesaistītas iekaisuma procesu akūtās fāzes atbildes reakcijās;
• bufera/līdzsvara funkcija – albumīns ir olbaltumviela, kas darbojas kā buferis, lai saglabātu nemainīgu asins pH līmeni.

Raugoties no uztura aspekta, olbaltumvielas ir makrouzturvielas, kas sastāv no aminoskābju ķēdēm, kas savstarpēji saistītas ar peptīdu saitēm. Olbaltumvielu struktūra ir sarežģīta, un to var sadalīt vairākos strukturālos līmeņos, sākot no lineāras aminoskābju sekvences, līdz sarežģītiem kompleksiem, kuri sastāv no daudziem polipeptīdiem.

Aminoskābes var veidot dažāda garuma ķēdes: no 2 aminoskābēm dipeptīdus, no 4–10 – oligopeptīdus, bet no vairāk nekā 10 aminoskābēm – polipeptīdus.

Olbaltumvielas ir veidotas no polipeptīdu ķēdēm, kas savienotas ar dažāda veida saitēm, un tieši šī unikālā kombinācija nosaka konkrētās olbaltumvielas formu un funkciju.

Aizstājamās un neaizstājamās aminoskābes

Ir zināmas apmēram 20 aminoskābes, no kurām astoņas (citos avotos minētas deviņas) tiek uzskatītas par neaizstājamām jeb esenciālajām aminoskābēm. Šīs neaizstājamās aminoskābes cilvēka organisms nespēj sintezēt jeb izveidot pats, tāpēc īpaši svarīgi tās uzņemt ar pārtiku. Pārējās aminoskābes organisms spēj sintezēt pats no citām aminoskābēm. Dažas no aminoskābēm zināmos apstākļos kļūst par neaizstājamām, tāpēc, piemēram, zīdaiņiem ir 10 neaizstājamās aminoskābes. Slimības laikā un dažādu veselības stāvokļu gadījumos arī aizstājamo aminoskābju veidošanās organismā var būt traucēta, tāpēc šajos periodos ļoti svarīgi uzņemt pietiekamu olbaltumvielu daudzumu.

Dažas no aminoskābēm zināmos apstākļos kļūst par neaizstājamām. Bez astoņām neaizstājāmām aminoskābēm ir vēl septiņas aminoskābes, kas ir svarīgas tieši bērniem, bet nav esenciālas pieaugošo vecumposmā (arginīns, histidīns, cisteīns, glicīns, tirozīns, glutamīns, prolīns). Šīs aminoskābes ir svarīgas bērna vecumposmā, jo organisma vajadzība pēc tām ir lielāka nekā bērna organisma spējas tās sintezēt, līdz galam vēl nav nobrieduši bioloģiskās sintēzes mehānismi, vai abu šo faktoru kombinācija nav pietiekama.

Ja uzturā trūkst kāda no neaizstājamām aminoskābēm (visbiežāk triptofāns, lizīns vai metionīns), nav iespējama organismam nepieciešamo olbaltumvielu sintēze. Tādējādi neaizstājamās aminoskābes nosaka uztura olbaltumvielu bioloģisko vērtību.

Aminoskābju saturs olbaltumvielā nosaka tās bioloģisko vērtību. Olbaltumvielām, kuras satur visas neaizstājamās aminoskābes pietiekamā daudzumā, ir augsta bioloģiskā vērtība. Ja produktam trūkst vienas vai vairāku neaizstājamo olbaltumvielu, tam būs zemāka bioloģiskā vērtība. Augstvērtīgas bioloģiskās olbaltumvielas pamatā satur dzīvnieku izcelsmes produkti – gaļa, olas, piens un piena produkti, zivis –, bet vairums augu izcelsmes produktu ir zemākas bioloģiskās vērtības olbaltumvielas. Par bioloģiski vērtīgākajām pieņemts uzskatīt piena un olu olbaltumvielas.

Kombinējot produktus ar zemu bioloģisko olbaltumvielu vērtību, ir iespējams panākt pilnvērtīgu olbaltumvielu kombināciju un nodrošināt pilnvērtīgu uzturu ar visām neaizstājamām aminoskābēm, kas ir īpaši svarīgi vegāniem. Sastādot ēdienkarti cilvēkiem, kuri nelieto uzturā dzīvnieku izcelsmes produktus, ļoti rūpīgi jāpārdomā, ko tajā iekļaut, lai netrūktu nevienas no neaizstājamām aminoskābēm.

Augu olbaltumvielu bioloģisko vērtību var paaugstināt, kombinējot augu valsts produktus ar dzīvnieku valsts produktiem.

Tā neaizvietojamā aminoskābe vai vairākas, kura/-s produktā ir nepietiekamā daudzumā, tiek saukta par limitējošo. Piemēram, kviešiem limitējošā aminoskābe ir lizīns, bet pākšaugiem tas ir metionīns. Ja uzturā tiks iekļauti gan graudaugu, gan pākšaugu produkti dažādās kombinācijās (piemēram, maize ar humusu), tiks nodrošināts pilns neaizvietojamo olbaltumvielu spektrs un olbaltumvielu deficīts nevarētu rasties.

2. attēls. Limitējošo neaizvietojamo aminoskābju piemēri

Aminoskābju kombinēšana

Joprojām eksistē mīts, kuram jau sen vairs nav nekāda zinātniska seguma, proti, augu izcelsmes produktu kombinācijas jāēd vienā maltītē, lai nodrošinātu pietiekamu visu neaizstājamo aminoskābju daudzumu. Ļoti daudzās vecās uztura mācību grāmatas joprojām šī filozofija tiek pausta, bet ir zināms, ka ķermenis īslaicīgi uzglabā neaizvietojamās aminoskābes, un tāpēc olbaltumvielu avotu kombinēšana vienā maltītē nav absolūti nepieciešama, bet tā var notikt visas dienas laikā.

Olbaltumvielu daudzums dienā

Olbaltumvielas organismā ir nepārtrauktā aprites procesā. Diennakts laikā pieauguša cilvēka organismā apgrozās 3–4 g olbaltumvielu uz katru ķermeņa svara kilogramu. Ik dienas 10–15 g slāpekļa tiek izvadīts ar urīnu (6,25 g olbaltumvielu = 1 g slāpekļa). Nelielā daudzumā slāpeklis tiek izvadīts arī caur ādu un fēcēm. Kad uzņemtā un izvadītā slāpekļa (olbaltumvielu) daudzums ir vienāds, tas tiek uzskatīts par balansu. Balstoties uz šo, pasaulē ir izstrādātas vairākas vadlīnijas, kurās norādīts rekomendējamais olbaltumvielu daudzums dažādos vecumposmos.

Pasaules Veselības organizācija ir ieteikusi šādas uztura olbaltumvielu normas uz vienu kilogramu ķermeņa masas:

• līdz gada vecumam 2–3 grami;
• no gada līdz 7 gadu vecumam 1,2 grami;
• no 8 līdz 15 gadu vecumam 1 grams;
• no 15 līdz 19 gadus veciem zēniem nepieciešami 0,9 grami, meitenēm 0,8 grami;
• pieaugušajiem un veciem cilvēkiem – 0,8 grami.

Olbaltumvielu avoti

Olbaltumvielas ir atrodamas dažādos produktos – zirņos, pupās, lēcās, riekstos, sēklās un to sviestā, sojas produktos, piemēram, tofu un sojas dzērienos, un, protams, tradicionāli ierastajos produktos: gaļā, zivīs, olās, pienā un to visu izstrādājumos. Arī graudaugi, dārzeņi un augļi satur nelielu daudzumu olbaltumvielu, tāpēc, ēdot olbaltumvielas no dažādiem uztura avotiem, vienlaikus tiek nodrošinātas organisma olbaltumvielu vajadzības un apmierināta vajadzība arī pēc dažāda veida mikrouzturvielām – dzelzs, cinka, B12 vitamīna un kalcija.

2. tabula. Olbaltumvielu daudzums dažādos produktos

Cikliski, gluži tāpat kā modes tendences, atkal un atkal aktualizējas diētas ar augstu olbaltumvielu daudzumu. Lielākajai daļai veselu cilvēku diēta ar augstu olbaltumvielu daudzumu parasti nav kaitīga, it īpaši, ja to ievēro neilgu laiku. To parasti izmanto ar mērķi samazināt svaru, jo augstais olbaltumvielu daudzums liek ātrāk un ilgāk just sātu.

Populāra šī diēta ir arī sportistu atlētu, skrējēju vidū, bet bieži vien tā tiek piekopta, neizprotot veselības riskus, ko tā var nest līdzi.

Ir pētījumi, kas liecina par efektīvu diētu ar augstu olbaltumvielu daudzumu diabēta profilaksē un ārstēšanā. Tomēr joprojām sīkāk jāizpēta dažādas izcelsmes uztura olbaltumvielu oksidatīvā stresa regulēšanas molekulārie mehānismi.

Nesen publicēti pētījumu pārskati liecina, ka diēta ar augstu olbaltumvielu daudzumu būtiski neuzlabo glikēmijas kontroli un asinsspiedienu, bet var pazemināt kopējā holesterīna, triglicerīdu un zema blīvuma lipoproteīnu holesterīna un HOMA indeksa (insulīna rezistences rādītājs) līmeni 2. tipa diabēta pacientiem.

Joprojām tiek pētīti veselības riski, ko ilgtermiņā cilvēka organismam varētu nodarīt diētas ar augstu olbaltumvielu daudzumu ar ogļhidrātu ierobežošanu. Ja ilgstoši ievēro diētu ar augstu olbaltumvielu daudzumu, var rasties vairākas veselības problēmas:

• dažas diētas tiktāl ierobežo ogļhidrātu uzņemšanu, ka tās var izraisīt uzturvielu trūksmi vai nepietiekamu šķiedrvielu daudzumu, kas, savukārt, var izraisīt tādas problēmas kā halitoze, galvassāpes un aizcietējumi;
• diētās ar augstu olbaltumvielu saturu ir tādi pārtikas produkti kā sarkanā gaļa un piena produkti ar pilnu tauku saturu, kas var veicināt sirds slimību risku;
• diēta ar augstu olbaltumvielu daudzumu var ievērojami pasliktināt nieru darbību, radot grūtības izvadīt olbaltumvielu vielmaiņas galaproduktus, kas ilgtermiņā var rezultēties podagrā un citās veselības problēmās;
• šāda veida diēta ir nepiemērota atsevišķās situācijās vai veselības stāvokļos.

Visbeidzot, jāpatur prātā, ka svara zudums, izmantojot tā saucamās olbaltumvielu diētas, var būt īslaicīgs, it īpaši, ja atgriežas pie iepriekšējā ēšanas veida. Labākais uztura plāns ir tāds, pie kura varat pieturēties ilgtermiņā un kurš reizē atbilst arī veselīga uztura principiem un ir veselību veicinošs.

Ja tiek nolemts par labu diētai ar augstu olbaltumvielu daudzumu, ir gudri jāizvēlas olbaltumvielu avoti, izvairoties, piemēram, no pārstrādātas gaļas. Vienmēr pirms šāda veida diētas ieteicams konsultēties ar ārstu, uztura speciālistu vai dietologu, lai novērtētu veselības stāvokli un diētas piemērotību. Tas ir īpaši svarīgi gadījumos, ja cilvēkam ir nieru slimības, diabēts vai cita veida hroniskas veselības problēmas.

Par daudz vai par maz olbaltumvielu

Pārmērīgi liels olbaltumvielu patēriņš (vairāk nekā 2 g uz kilogramu ķermeņa svara dienā pieaugušajiem) var izraisīt gremošanas, nieru un asinsvadu patoloģijas. Tāpēc uztura eksperti neatbalsta pārmērīgu olbaltumvielu uzņemšanu, pārsniedzot rekomendējamo dienas daudzumu.

Ja ar uzturu tiek uzņemts par maz enerģijas, ķermeņa olbaltumvielas var tikt izmantotas kā enerģētiskais substrāts. Olbaltumvielu deficīts var rasties, ja ar uzturu tiek uzņemts par maz olbaltumvielu vai par maz enerģijas, vai ir abu iepriekš minēto kombinācija.

Olbaltumvielu deficīts var rasties gados veciem cilvēkiem vai ķirurģijas pacientiem. Olbaltumvielu deficīts var rasties pastiprināta olbaltumvielu zuduma dēļ, ko var izraisīt nieru slimības, palielināts katabolisms vai traumas, apdegumi vai sepse; arī malabsorbcija var būt deficīta cēlonis. Olbaltumvielu deficīts parasti izpaužas kā muskuļu masas zudums, augšanas aizture, slikta brūču dzīšana, uzņēmība pret infekcijām, tūska un arī taukaino aknu slimība. No olbaltumvielu daudzuma uzturā ir atkarīga dzelzs un vara uzsūkšanās, bet, ja organismā ir olbaltumu deficīts, samazinās minerālvielu uzsūkšanās.

Novecošanās process ir saistīts ar pakāpenisku un progresējošu muskuļu masas zudumu, kā arī ar samazinātu spēku un fizisko izturību. Šis stāvoklis – sarkopēnija – nereti novērojams mazkustīgiem gados veciem indivīdiem. Ir pierādīts, ka regulāras aerobo un spēka vingrojumu programmas ir diametrālā pretstatā vairumam sarkopēnijas aspektu. Turklāt sabalansēts uzturs, it īpaši pietiekama olbaltumvielu un enerģijas uzņemšana, var palīdzēt ierobežot un ārstēt ar vecumu saistīto muskuļu masas, spēka un funkcionālo spēju samazināšanos.

Olbaltumvielas kā makrouzturviela nav ne labas, ne sliktas. Tās organismam ir nepieciešamas, bet adekvātos un piemērotos daudzumos, lai veicinātu organisma veselību un ilgtspēju.

Atsauces

1. Webster-Gandy, J., Madden, A., Holdsworth, M. 2012. Oxford Handbook of Nutrition and Dietetics. Oxford University Press.
2. Morozovs A., Jākobsone I., Mekšs P. Pārtikas ķīmija. LU Akadēmiskais apgāds, 2008.
3. Uztura mācība. Sestais izdevums. Z.Zariņš, L.V.Neimane, E.Bodnieks. LU apgāds, 2015.
4. Nicolaas E.P. Deutz et al. ESPEN endorsed recommendations: Protein intake and exercise for optimal muscle function with aging: Recommendations from the ESPEN Expert Group, Clinical Nutrition 33 (2014) 929-936.
5. Canada’s Food Guide. https://foodguide.canada.ca
6. Brosnan JT, Brosnan ME (June 2006). The sulfur-containing amino acids: an overview. The Journal of Nutrition. 136 (6 Suppl): 1636S–1640S.
7.  http://www.vm.gov.lv/lv/tava_veseliba/veseligs_uzturs/olbaltumvielas/ [skatīts 28.12.2019.]
8. Zhangping Yu et al. Effects of high-protein diet on glycemic control, insulin resistance and blood pressure in type 2 diabetes: A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials, Clinical Nutrition, 2019.
9. Pivovarova-Ramich O. et al. Effects of diets high in animal or plant protein on oxidative stress in individuals with type 2 diabetes: A randomized clinical trial. Redox Biology, 2019.
10. Guoyao Wu, Dietary protein intake and human health. (Review Article) Food Funct., 2016, 7, 1251-1265.

Foto: pexels.com

Rakstu lasiet arī „Ārsts.lv” 2020. gada jūlija numurā!

Portālā "Ārsts.lv" publicēto rakstu pārpublicēšana iespējama tikai, saskaņojot ar portāla redakciju!