Fenomén neznášanlivosti na prítomnosť prírodných látok v rastlinných produktoch
Rastlinné produkty predstavujú dominantný podiel nielen vo výžive HZ, ale aj ľudí. Fytomasa je zdrojom nenahraditeľných produktov ako bielkovín, tukov, vitamínov a minerálnych látok, ktoré určujú výživnú kvalitu rastlinných produktov a potravín. Avšak miera výživnej kvality okrem obsahu nutrientov je limitovaná aj výskytom antinutričných látok, ktoré pri časti populácie vyvolávajú jav intolerancie, eventuálne alergénne a metabolické reakcie, zhoršujúce využiteľnosť živín alebo spôsobujúce ich degradáciu.
Medzi antinutričné látky patria predovšetkým enzýmy hydrolyzujúce nutrienty, inhibítory tráviacich pankreatických enzýmov, látky blokujúce trávenie živín ako fytáty, kys. oxaloctová, syntetické cheláty typu EDTA, taníny a lektíny. Okrem toho v potrave môže byť nežiaduca prítomnosť ťažkých kovov, dusičňanov (najmä v zelenine), mykotoxínov, rezíduá pesticídov, látok s mutagénnym a karcinogénnym účinkom.
Výživná kvalita bielkovín je podmienená ich hydrolyzovateľnosťou tráviacimi proteolytickými enzýmami a zdrojom limitujúcich nenahraditeľných (esenciálnych) aminokyselín, predovšetkým lyzínu, tryptofanu a metionínu.
Kvalita tukov je daná zdrojmi esenciálnych nenasýtených alifatických monokarboxylových kyselín (najmä kyselinou linolovou a linolénovou), ktoré ľudský organizmus nevie syntetizovať, a sú označované ako vitamín F.
Naproti tomu sacharidy nepatria medzi nenahraditeľné látky, ich tvorba sa môže uskutočňovať aj metabolickou dráhou glukoneogenézy z nesacharidových substrátov, najmä kyseliny pyrohroznovej, mliečnej a glykogénnych aminokyselín.
Esenciálne látky musia byť nahradené potravou rastlinného a živočíšneho pôvodu. Pod kvalitou sa vždy chápe celkový súhrn záväzne určených vlastností a znakov, ktoré vykazujú schopnosť uspokojovať konkrétne výživové potreby konzumenta.
I napriek tomu, že obilniny a najmä pšenica má v celosvetovom rozsahu dominantné postavenie vo výžive ľudí , určitá časť stredoeurópskej populácie (v rozsahu 0,1-0,5 %) vykazuje manifestovanú intoleranciu (neznášanlivosť) na prítomnosť zásobných bielkovín (gluténu) pšenice, jačmeňa, raže a ovsa v potrave. Tieto vyvolávajú ochorenie známe ako celiakia (celiakálna sprue).
Frakčná skladba bielkovinového komplexu zrna rodu Pšenica - Triticum (letná, špaldová, jednozrnová, dvojzrnová, kamut a iné)je identická (Tab. 1).
Tab. 1: Variabilita frakčnej skladby bielkovinového komplexu zrna rodu Pšenica–Triticum (I. Michalik a kol., 2006).
Vyznačuje sa extrémne vysokým podielom zásobných tzv. lepkových bielkovín (frakcia prolamínov a glutelínov - glutén) okolo 60-80 %, čo nedovoľuje ich využitie na prípravu bezlepkových produktov. Majoritnou frakciou lepkových bielkovín u všetkých druhov Triticum je frakcia prolamínov - rozpustná v 30-40 % etanole, ktorá zodpovedná za vznik intolerancie na lepkové bielkoviny a odštartovanie celiakálneho ochorenia.
Jednotlivé solubilne frakcie zásobných bielkovín sú veľmi heterogénne, čo potvrdili výsledky chromatografickej a elektroforetickej frakcionácie. Výsledky chromatografického spektra (Obr. 1) poskytujú informácie o variabilnom zložení zásobných (lepkových) bielkovín, ktoré sú reprezentované frakciou omega gliadínov, vysokomolekulárnymi gluteninovými bielkovinami (HMW), nízkomolekulárnymi gluteninovými bielkovinami (LMW) a frakciou alfa, beta a gama monomérnych gliadínov.
|
Obr. 1: Chromatografické spektrum zásobných bielkovín zrna pšenice metódou RP-HPLC (kolóna: TESSEK Separon EDMA 2000) (Holečková, Michalík, 1993) |
Elektroforetická frakcionácia zásobných bielkovín (Obr. 2) poskytuje široké spektrum elektroforetických komponentov lepkových bielkovín. Pritom alergénne bielkoviny sú prítomné predovšetkým vo frakcii LMW a monomérnych gliadínov (alfa, beta a gama), čo je evidentné na elektroforetickom spektre zásobných bielkovín zrna obilnín, ktoré sú lokalizované v rámčeku.
|
Obr. 2: Elektroforetické spektrum zásobných bielkovín zrna obilnín a pseudoobilnín (I. Michalík a kol,2006) |
Príčina neznášanlivosti časti ľudskej populácie na prítomnosťoligopeptidových fragmentov gliadínu, sekalinu, hordeínu a avenínu v potrave spočíva vo vysokej frekvencii výskytu glutamínu (amid kys.glutamovej - Gln).
Minimálnou alergénnou štruktúrou i vrátané syntetických fragmentov sútetrapeptidy nasledovného zloženia: - Pro-Ser-Gln-Gln-, alebo -Pro-Gln-Gln-Gln -, ktoré tvoria bazálnu štruktúru trypsín rezistentného gliadínu (tzv. 33-mer-gliadin). Vysoká frekvencia výskytu v gluténe kys. glutámovej (Glu) a glutamínu (Gln) v relácii s lyzínom je vyjadrená aj hodnotami pomeru Lys:Gln ako 1:63 v gluténe a 1:71 v gliadíne (Michalík, Peľovský,1996).
V tenkom čreve počas trávenia cereálnych bielkovín pôsobením deaminačného enzýmu transglutaminázy (TG) molekuly glutamínu (Gln-NH2) sú enzymaticky transformované na glutamát (Glu). Týmto aktom vznikajú imunoaktívne - alergénne oligopeptidy (antigény) rozpoznávané T-lymfocytmi, ktoré sa viažu na špecifické receptory enterocytov, čím odštartujú imunitnú reakciu. V dôsledku imunitnej reakcie nastáva manifestovaná produkcia špecifických endomyziálnych protilátok (IgA a IgG), ktoré navodia stav celiakálneho ochorenia.
Ochorenie predovšetkým súvisí patologickou deštrukciou štruktúry tenkého čreva, dochádza ku redukcii absorpčného povrchu pre vstrebávanie živín. V dôsledku uvedeného vzniká maloabsorpčný syndróm, ktorý spôsobuje deficit tukov, vitamínov rozpustných v tukoch a minerálnych látok (najmä Fe, Zn, Se a Ca). Klinický dôkaz poškodenia malej intenstinálnej sliznice tenkého čreva (strata klkov) po ingescii lepkových bielkovín je evidentný ako pozitívny nález (Obr. 3).
|
Obr. 3: Klinický obraz poškodenia sliznice tenkého čreva |
Narušenie funkčnosti dvanástorníka a tenkého čreva predovšetkým procesu vstrebávania živín a trávenia vyvolá sprievodné patologické zmeny spojené s deficitom živín, hnačkami, vracaním, slabosťou a znížením odolnosti voči zápalovým procesom.
Vo všeobecnosti pre ľudí s predispozíciou ochorenia platí limit na obsah lepkových bielkovín (gluténu) v potravinách do200 mg.kg-1 a pri prepočte na gliadíny 100 mg na kg produktu. Podľa kritérií výsledkov analýzy metódou Eliza je limit pre obsah lepkových bielkovín < 0,02 %.
Ojedinele sa stretávame s mylnými názormi, že alergénne gliadinové fragmenty boli šľachtiteľskými postupmi tvorby kultúrnych druhov obilnín inkorporované do pšeničného genómu. Vychádzame z poznania, že v procese evolúcie zrnín boli sformované komponenty zásobných bielkovín z vysokým podielom amidov kys. glutámovej a asparágovej, ktoré plnia významnú úlohu endogénneho zdroja dusíka pre klíčenie semena a rast klíčku. Okrem uvedeného zohrávajú nezastupiteľnú úlohu v procesoch príjmu dusíka koreňmi a asimilácie amoniaku za vzniku aminokyselín.
Treba konštatovať, že charakteristická frakčná skladba bielkovín (Tab. 1) vrátane podielu gliadínov v zrne v terajšej dobe pestovaných odrôd ozimnej pšenice je zrovnateľná aj s divokými formami pšenice, akými sú jednozrnová a dvojzrnová pšenica. Predpokladá sa, že už starí Kelti trpeli týmto ochorením, čoho dôkazom je vysoká frekvencia celiakie v Írsku, kde jeden prípad ochorenia pripadá na 100 - 400 obyvateľov. Naproti tomu v ostatnej európskej populácii je jeden prípad na 500 - 1000 obyvateľov. Prevalencia ochorenia v jednotlivých krajinách je rozdielna, a väčšinou priebeh ochorenia je asymptomatický. Mnohé prípady nie sú diagnostikované, preto je predpokladaný výskyt celiakie ďaleko vyšší a predpokladá sa na úrovni > 1 % populácie.
Z poznania mechanizmu patogenézy vyplýva, že príčina ochorenia nie je spôsobená zásahom človeka do biologickej podstaty rastlinného druhu, ale predovšetkým evidentnými zmenami vo funkčnosti metabolického a imunitného systému ľudského organizmu. Preto nepokladáme za reálne šľachtením odstrániť gliadíny z genómu pšenice, ale ani riešiť uvedený problém technológiou pestovania či spracovania zrna.
Jedinou reálnou formou prevencie a terapie ochorenia je vylúčenie produktov zo pšenice, raže, jačmeňa a ovsa z potravy. Pre potreby bezlepkovej diéty je možne použiť nasledovné zrniny: ryža, kukurica, sója, cirok zrnový a cirok cukrový, pohanka, láskavec, rosička krvavá, ježatka obilná, proso siate, quinoa, mohár a iné.
V snahe o diverzifikáciu potravín na báze rastlinných zdrojov sme svedkami rozšírenej propagácie využitia špaldovej pšenice i pre potreby bezlepkovej diéty. Nesprávne názory môžeme dokladovať informáciou zverejnenou v časopise Rytmus života č. 3/2015, kde sa odporúča využitie celozrnnej múky zo špaldovej pšenice pre prípravu potravín pre bezlepkovú diétu. Analogicky aj v opakovanej relácii RTVS vedecký pracovník Rezortnej VVZ vrelo propagoval špaldovú pšenicu pri celiakii. V tejto súvislosti treba si postaviť otázku: je reálne, aby špaldová pšenica bola vhodná pre potreby bezlepkovej diéty? Odpoveď poskytujú výsledky uvedené v Tab.1, ktoré sú dôkazom identického podielu prolamínovej frakcie (gliadínov) u všetkých druhov rodu Triticum. Pestovanie druhu Pšenica špaldová (Triticum spelta) bolo v minulosti značne rozšírené, neskôr bola nahradená v súčasnej dobe najrozšírenejším druhom pšenice obyčajnej - Triticum estivum (pšenica letná forma zimná). Oproti bežne pestovanej pšenice letnej pšenica špaldová sa líši lámavým klasom, nízkou úrodou a nenáročnosťou na pestovateľské prostredie. Priemerné hodnoty obsahu alergénneho gluténu vo vzorkách zrna rodu pšenica metódou Eliza z využitím kitov (R. Biofarm, Transia a Tepnel) boli namerané v rozsahu od 9,5 % do 14,4 % (priemer 12,58%).
Analýzy boli realizované na Katedra Biochénie a biotechnológie SPU v Nitre (I. Michalík a kol., 2006). Pritom vo vzorke špaldovej pšenice boli namerané hodnoty 11,51 %, pričom limit pre bezlepkovú diétu je menej ako 0,02 %. Z uvedeného vyplýva, že obsah alergénnych lepkových bielkovín v zrne špaldovej pšenice prekračuje limit 550 násobne!!!
Pozornosť si zaslúži i zistenie, že niektoré produkty obchodnej siete určené pre celiatikov preukazne prekračovali hodnoty stanoveného limitu pre obsah alergénneho gluténu. Predpokladáme, že medializácia nesprávnych názorov môže byť čiastočne príčinou, že niektoré komerčné produkty určené pre celiatikov prekračujú stanovený limit pre potreby bezlepkovej diéty.
Vychádzame z poznania, že navodenie patologickej reakcie je podmienené okrem prítomnosti alergénnych oligopeptidov aj faktorom množstva (obsahu) gluténu, ktorý zrejme vyvoláva koncentračný tlak alergénnej bielkoviny na receptori epitelových buniek sliznice tenkého čreva. Je logické, že vysoký obsah prolamínovych bielkovín vytvára väčšie predpoklady pre vzájomnú interakciu s receptormi na odštartovanie ochorenia.
Príkladom môže byť zrno ovsa, ktoré je charakterizované ďaleko nižším podielom prolamínov v porovnaní so pšenicou, ražou a jačmeňom. Preto niektoré odrody ovsa nevykazujú patogénnu reakciu.
Na základe analýzy frakčného zloženia bielkovinového komplexu, biochemizmu trávenia lepkových bielkovín a patogenézy ochorenia je možné definovať nasledovné závery:
- Príčiny celiakie sú predovšetkým vo fyziologickej podstate ľudského organizmu, ktorá je determinovaná nasledovnými faktormi:
- aktivita deaminačného enzýmu – transglutaminázy (TG), ktorá zodpovedá za premenu glutamínu na glutamát (Glu-NH2 → Glu) a vznik alergénnej formy gliadínu s obsahom glutamátu (Glu),
- prítomnosť receptorov v epitelových bunkách sliznice tenkého čreva pre interakciu s gliadínovymi fragmentami tzv. 33-mer-gliadínu a štiepnymi produktmi, minimálne na úrovni tetrapeptidov,
- nedostatočná enzymatická výbava degradácie gliadínov počas trávenia spôsobuje v tenkom čreve tvorbu najmä „33-mer–gliadinu“ rezistentného na trypsín,
- senzitivita imunitného systému, ktorá zodpovedá za reaktivitu T-lymfocytov, ktoré v prítomnosti gliadínových epitopov produkujú protilátky proti bunkám enterocytov.
Alergénne komponenty gliadínu sú prítomné i v divokých typoch pšenice a tvoria prirodzenú integrálnu súčasť genómu zrna cereálií.
- Základné kritéria rastlinných produktov obilnín pre potreby bezlepkovej diéty - vhodnosť rastlinných a špeciálne obilných produktov pre potreby bezlepkovej diéty sa posudzujú predovšetkým podľa týchto ukazovateľov:
- frakčná skladba bielkovinového komplexu a osobitne prítomnosť a obsah frakcie prolamínovych bielkovín, ktoré pre pšenicu sú známe pod názvom gliadíny, pre raž sekalíny, pre jačmeň - hordeíny a pre ovos - aveníny. Hodnoty frakcie prolaminových bielkovín > 30% a gluténu > 60% predikujú kriticky stav neznášanlivosti na lepkové bielkoviny. Treba konštatovať, že vysoký obsah prolamínov a glutelínov nemusí byť jednoznačným preukazným kritériom vhodnosti či nevhodnosti pre bezlepkovú diétu. Príkladom je zrno kukurice, ktoré je charakteristické vysokým podielom prolaminovej frakcie (zeín) avšak vo výžive nevyvoláva neznášanlivosť.
- obsah lepkových bielkovín (gluténu) v potrave - limit je do 200 mg/kg produktu alebo do 100 mg/kg v prepočte na gliadíny.
- prítomnosť alergénnych bielkovín stanovených metódou Eliza, ktoré presahujú referenčné hodnoty > 0,02 %.
