Esansiyel ve Esansiyel Olmayan Amino Asitler
Esansiyel ve esansiyel olmayan amino asitler, protein sentezi, azot dengesi, biyomolekül üretimi ve enerji metabolizması için temel öneme sahip moleküllerdir. Esansiyel amino asitler vücutta yeterli miktarda sentezlenemediği için diyetle alınmalıdır; histidin, izolösin, lösin, lizin, metiyonin, fenilalanin, treonin, triptofan ve valin bu grupta yer alır. Bu amino asitler özellikle kas protein sentezi, büyüme, doku onarımı ve metabolik denge açısından gereklidir; lösin, izolösin ve valin dallı zincirli amino asitler olarak kas metabolizmasında önemli rol oynar. Esansiyel olmayan amino asitler ise normal fizyolojik koşullarda vücutta sentezlenebilir; alanin, asparajin, aspartat, glutamat ve serin bu gruba örnektir. Bu amino asitlerin sentezinde keto asitler ve transaminasyon reaksiyonları önemli rol oynar ve oluşan amino asitler amino asit havuzuna katılarak protein sentezi, nükleotid, nörotransmitter, hem ve glutatyon gibi biyomoleküllerin sentezi ile enerji üretimi ve glukoneogenez süreçlerinde kullanılır. Arjinin, sistein, glutamin, glisin, prolin ve tirozin bazı durumlarda koşullu esansiyel kabul edilir; büyüme, travma, enfeksiyon, yanık ve kritik hastalık gibi metabolik stres durumlarında gereksinimleri artabilir. Esansiyel amino asit eksikliği negatif azot dengesi, kas kaybı, büyüme geriliği ve yara iyileşmesinde gecikme ile ilişkili olabilir. Laboratuvar değerlendirmede plazma amino asit profili, total protein, albümin, prealbümin, üre ve BUN gibi parametreler klinik tabloyla birlikte yorumlanmalıdır.
Tanım
Amino asitler, proteinlerin temel yapı taşları olan azotlu organik moleküllerdir. Her proteinogenik amino asit genel olarak bir amino grubu, bir karboksil grubu, bir hidrojen atomu ve amino aside özgüllük kazandıran bir yan zincirden oluşur. İnsan beslenmesi açısından amino asitler; esansiyel, esansiyel olmayan ve bazı kaynaklarda koşullu esansiyel olarak sınıflandırılır. (NCBI)
Esansiyel amino asitler, insan vücudu tarafından yeterli miktarda sentezlenemeyen ve bu nedenle diyetle alınması gereken amino asitlerdir. İnsanlarda temel esansiyel amino asitler; histidin, izolösin, lösin, lizin, metiyonin, fenilalanin, treonin, triptofan ve valin olarak kabul edilir. (NCBI)
Esansiyel olmayan amino asitler, normal fizyolojik koşullarda vücutta sentezlenebilen amino asitlerdir. Ancak “esansiyel olmayan” ifadesi bu amino asitlerin biyolojik olarak önemsiz olduğu anlamına gelmez; aksine protein sentezi, azot metabolizması, enerji üretimi, antioksidan savunma, bağışıklık yanıtı ve biyomolekül sentezi açısından kritik görevleri vardır. (PubMed)
Görsel Açıklaması
Görselde amino asitler beslenme ve metabolik gereksinim açısından iki ana grupta gösterilmiştir. Sol bölümde esansiyel amino asitler yer almakta ve bu amino asitlerin vücutta yeterli miktarda üretilemediği için diyetle alınması gerektiği vurgulanmaktadır. Bu grupta histidin, izolösin, lösin, lizin, metiyonin, fenilalanin, treonin, triptofan ve valin gösterilmiştir.
Sağ bölümde esansiyel olmayan amino asitler yer almaktadır. Alanin, asparajin, aspartat, glutamat ve serin normal metabolik koşullarda vücutta sentezlenebilen amino asitler arasında değerlendirilir. Görselde ayrıca arjinin, sistein, glutamin, glisin, prolin ve tirozin gibi amino asitlerin bazı fizyolojik veya patolojik durumlarda koşullu esansiyel özellik kazanabileceği belirtilmiştir. Bu durum özellikle büyüme, gebelik, travma, enfeksiyon, yanık, cerrahi stres, kritik hastalık ve hızlı doku onarımı dönemlerinde önemlidir. (NCBI)
Alt bölümdeki şema, diyet proteinlerinin sindirim ve emilimden sonra amino asit havuzuna katıldığını; buradan protein sentezi, biyomolekül sentezi ve enerji üretimi gibi metabolik yollara yönlendirildiğini göstermektedir.
Akademik Açıklama
Amino asitlerin esansiyel veya esansiyel olmayan olarak sınıflandırılması, organizmanın ilgili amino asidi sentezleyebilme kapasitesine ve fizyolojik gereksinimin bu sentez kapasitesini aşıp aşmamasına dayanır. İnsan hücreleri bazı amino asitleri karbon iskeletleri ve azot transfer reaksiyonları üzerinden sentezleyebilirken, bazı amino asitlerin sentez yolları insanlarda yeterli değildir veya bulunmaz. Bu nedenle esansiyel amino asitler dış kaynaklardan sağlanmalıdır. (NCBI)
Esansiyel amino asitlerin yeterli alınması, vücutta pozitif veya dengeli azot durumunun korunması için gereklidir. Özellikle büyüme çağında, gebelikte, emzirme döneminde, yoğun fiziksel aktivitede ve doku onarımı gerektiren durumlarda amino asit gereksinimi artabilir. Esansiyel amino asit eksikliği protein sentezini sınırlandırabilir, kas protein yıkımını artırabilir ve negatif azot dengesi gelişmesine katkıda bulunabilir. (NCBI)
Esansiyel olmayan amino asitler vücutta sentezlenebilse de metabolik açıdan merkezi öneme sahiptir. Örneğin glutamat, transaminasyon reaksiyonlarında amino grubu transferi için temel bir ara bileşiktir; glutamin azot taşınması ve bağışıklık hücresi metabolizması açısından önemlidir; glisin hem protein yapısında hem de hem, kreatin ve glutatyon sentezinde rol alır; sistein glutatyon sentezi ve sülfür metabolizması açısından önemlidir. Bu nedenle literatürde “nutritionally non-essential” ifadesinin biyolojik önemi tam yansıtmadığı ve bazı durumlarda bu amino asitlerin diyetle desteklenmesinin gerekebileceği belirtilmektedir. (PMC)
Metabolizma / Fizyoloji
Diyetle alınan proteinler gastrointestinal sistemde peptitlere ve serbest amino asitlere parçalanır. Emilimden sonra amino asitler portal dolaşım yoluyla karaciğere taşınır ve sistemik amino asit havuzuna katılır. Bu havuz, protein sentezi, enzim ve hormon yapımı, nükleotid ve nörotransmitter sentezi, glukoneogenez, ketogenez ve enerji metabolizması için kullanılır. (NCBI)
Esansiyel amino asitler özellikle protein sentezinin devamlılığı için sınırlayıcı olabilir. Bir proteinin sentezlenebilmesi için gerekli tüm amino asitlerin uygun miktarda bulunması gerekir. Herhangi bir esansiyel amino asidin yetersizliği, diğer amino asitler yeterli olsa bile protein sentez hızını azaltabilir. Bu durum özellikle büyüme, kas kütlesinin korunması, yara iyileşmesi ve immün fonksiyonlar açısından önemlidir.
Dallı zincirli amino asitler olan lösin, izolösin ve valin, esansiyel amino asitler içinde özel bir alt gruptur. Bu amino asitler özellikle iskelet kası metabolizmasında önemlidir. Lösin, protein senteziyle ilişkili hücresel sinyal yollarında rol alması nedeniyle kas protein metabolizması açısından dikkat çeken bir amino asittir. Ancak bu durum, dengeli toplam protein ve amino asit alımının yerine tek başına lösin veya BCAA alımının yeterli olduğu anlamına gelmez. (PMC)
Koşullu esansiyel amino asitlerde temel ilke, normal koşullarda endojen sentezin gereksinimi karşılayabilmesi; ancak stres, hastalık veya hızlı büyüme dönemlerinde sentez kapasitesinin yetersiz kalabilmesidir. Örneğin arjinin, nitrik oksit üretimi ve üre döngüsüyle ilişkilidir; glutamin, hızlı çoğalan hücreler ve immün sistem için önemli bir azot ve karbon kaynağıdır; sistein, glutatyon sentezi ve antioksidan savunmada görev alır. (NCBI)
Görev Alan Enzimler ve Proteinler
Amino asitlerin sindirimi, emilimi ve metabolik dönüşümleri birçok enzim ve taşıyıcı protein tarafından düzenlenir. Sindirim aşamasında mide kaynaklı pepsin, pankreatik tripsin, kimotripsin, elastaz ve karboksipeptidazlar, intestinal yüzeyde ise çeşitli aminopeptidazlar ve dipeptidazlar proteinleri daha küçük peptitlere ve amino asitlere ayırır.
Emilim aşamasında bağırsak epitel hücrelerinde sodyum bağımlı ve sodyumdan bağımsız amino asit taşıyıcıları görev alır. Ayrıca dipeptit ve tripeptitlerin taşınmasında PEPT1 gibi proton bağımlı peptit taşıyıcıları önemlidir. Emilimden sonra amino asitler karaciğer, kas, böbrek ve diğer dokular arasında dinamik olarak taşınır.
Amino asit metabolizmasında aminotransferazlar, glutamat dehidrogenaz, glutamin sentetaz, glutaminaz, karbamoil fosfat sentetaz I, ornitin transkarbamoilaz, argininosüksinat sentetaz, argininosüksinat liyaz ve arginaz gibi enzimler önemli rol oynar. Esansiyel olmayan amino asitlerin sentezinde özellikle transaminasyon reaksiyonları merkezi öneme sahiptir. Bu reaksiyonlarda amino grupları genellikle glutamat ve alfa-ketoglutarat çifti üzerinden taşınır.
Klinik Önemi
Esansiyel amino asitlerin yetersiz alınması; büyüme geriliği, kas kütlesinde azalma, yara iyileşmesinde gecikme, bağışıklık fonksiyonlarında bozulma ve negatif azot dengesi ile ilişkilidir. Uzun süreli ve ciddi protein-enerji yetersizliğinde marasmus ve kwashiorkor gibi klinik tablolar gelişebilir. (NCBI)
Amino asit dengesizlikleri yalnızca yetersiz alım nedeniyle değil, doğuştan metabolizma hastalıkları nedeniyle de ortaya çıkabilir. Örneğin fenilalanin metabolizmasındaki bozukluk fenilketonüriye, dallı zincirli amino asit metabolizmasındaki bozukluk akçaağaç şurubu idrar hastalığına, metiyonin-homosistein yolundaki bozukluklar homosistinüriye neden olabilir. Bu hastalıklarda amino asit düzeyleri, metabolik ara ürünler ve klinik bulgular birlikte değerlendirilir. (NCBI)
Koşullu esansiyel amino asitler klinik beslenmede özel önem taşır. Travma, yanık, sepsis, cerrahi stres, prematürite, ağır inflamasyon ve kritik hastalık gibi durumlarda bazı amino asitlerin endojen sentezi artan ihtiyacı karşılamayabilir. Bu nedenle klinik beslenme planlarında hastanın yaşı, hastalık durumu, karaciğer ve böbrek fonksiyonları, inflamasyon düzeyi ve beslenme hedefleri birlikte değerlendirilmelidir. (NCBI)
Metabolik Aktiviteyi Artıran Koşullar
Esansiyel ve koşullu esansiyel amino asitlere duyulan gereksinim, protein sentezinin ve doku yenilenmesinin arttığı durumlarda yükselir. Büyüme çağı, gebelik, emzirme, yoğun egzersiz, kas hipertrofisi, yara iyileşmesi, cerrahi sonrası dönem, yanıklar, travma, enfeksiyonlar ve kritik hastalık bu duruma örnek verilebilir. (NCBI)
Bu koşullarda amino asitler yalnızca protein sentezinde kullanılmaz; aynı zamanda akut faz yanıtı, immün hücre proliferasyonu, antioksidan savunma, kollajen sentezi, glukoneogenez ve enerji üretimi gibi süreçlerde de kullanılır. Özellikle glutamin, arjinin, sistein, glisin ve prolin gibi amino asitlerin gereksinimi metabolik stres altında artabilir.
Metabolik Aktiviteyi Azaltan Koşullar
Protein ve amino asit metabolizması; yetersiz enerji alımı, uzun süreli açlık, ağır malnütrisyon, karaciğer yetmezliği, böbrek yetmezliği, kronik inflamasyon, immobilizasyon ve yaşlanma gibi durumlarda olumsuz etkilenebilir. Enerji alımı yetersiz olduğunda amino asitler protein sentezinden çok enerji üretimi ve glukoneogenez için kullanılabilir. Bu durum kas protein yıkımını artırarak negatif azot dengesine yol açabilir.
Karaciğer hastalıklarında amino asitlerin metabolik dönüşümleri, üre döngüsü ve plazma amino asit dengesi bozulabilir. Böbrek hastalıklarında ise amino asit, üre ve azotlu metabolitlerin değerlendirilmesi daha karmaşık hale gelir. Bu nedenle klinik yorum yapılırken yalnızca amino asit alımı değil, organ fonksiyonları ve genel metabolik durum da dikkate alınmalıdır.
Laboratuvar Yorumu
Esansiyel ve esansiyel olmayan amino asitlerin değerlendirilmesinde tek bir laboratuvar parametresi yeterli değildir. Klinik bağlama göre plazma amino asit profili, albümin, prealbümin, total protein, üre, kreatinin, karaciğer fonksiyon testleri, idrar organik asitleri, amonyak, homosistein ve spesifik metabolik tarama testleri birlikte yorumlanabilir.
Plazma amino asit analizi özellikle doğuştan amino asit metabolizma bozuklukları, açıklanamayan nörolojik bulgular, gelişme geriliği, tekrarlayan kusma, metabolik asidoz, hiperamonyemi veya yenidoğan tarama testi pozitifliği durumlarında önemlidir. Örneğin fenilalanin yüksekliği fenilketonüri açısından, dallı zincirli amino asitlerin yüksekliği akçaağaç şurubu idrar hastalığı açısından, metiyonin veya homosistein yüksekliği metiyonin-homosistein metabolizması bozuklukları açısından değerlendirilir.
Beslenme durumunun yorumlanmasında albümin ve prealbümin gibi protein belirteçleri tek başına yeterli değildir; inflamasyon, hidrasyon durumu, karaciğer fonksiyonu ve akut hastalık bu parametreleri etkileyebilir. Bu nedenle amino asit ve protein metabolizmasına ilişkin laboratuvar sonuçları her zaman klinik bulgular, beslenme öyküsü ve eşlik eden hastalıklarla birlikte değerlendirilmelidir.
Kısaltmalar ve Açılımları
AA: Amino asit
EAA: Essential Amino Acids / Esansiyel amino asitler
NEAA: Non-Essential Amino Acids / Esansiyel olmayan amino asitler
BCAA: Branched-Chain Amino Acids / Dallı zincirli amino asitler
Lösin: Dallı zincirli esansiyel amino asit
İzolösin: Dallı zincirli esansiyel amino asit
Valin: Dallı zincirli esansiyel amino asit
SAM: S-adenozilmetiyonin
NO: Nitrik oksit
NOS: Nitrik oksit sentaz
PEPT1: Proton bağımlı oligopeptit taşıyıcısı 1
ALT: Alanin aminotransferaz
AST: Aspartat aminotransferaz
GDH: Glutamat dehidrogenaz
BUN: Blood Urea Nitrogen / Kan üre azotu
Kaynakça
- Lopez MJ, Mohiuddin SS. Biochemistry, Essential Amino Acids. StatPearls, NCBI Bookshelf. Güncelleme: 2024. (NCBI)
- FAO/WHO/UNU Expert Consultation. Protein and Amino Acid Requirements in Human Nutrition. WHO Technical Report Series No. 935, 2007. (Iris)
- Wu G. Amino acids: metabolism, functions, and nutrition. Amino Acids. 2009;37:1–17. (PubMed)
- Hou Y, Yin Y, Wu G. Dietary essentiality of “nutritionally non-essential amino acids” for animals and humans. Experimental Biology and Medicine. 2015;240(8):997–1007. (PMC)
- Blachier F, et al. Tolerable amounts of amino acids for human supplementation. Nutrition Reviews / related open-access review, 2021. (PMC)
- National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. Disease-Induced Deficiency and Conditionally Essential Nutrients in Disease. NCBI Bookshelf, 2018. (NCBI)