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La glycine, un acide aminé dispensable, est conditionnellement indispensable aux stades tardifs de la grossesse humaine[1]
RÉSUMÉ
Fond
Récemment, nous avons montré qu'il y avait des besoins plus élevés en protéines, en lysine et en phénylalanine aux stades avancés de la grossesse par rapport aux stades précoces. Des études animales ont suggéré un besoin alimentaire accru d'acides aminés dispensables spécifiques pendant la grossesse ; on ne sait pas si un tel besoin existe dans les grossesses humaines.
Objectif
L'objectif de la présente étude était d'examiner si les femmes enceintes en bonne santé à la mi-gestation (20 à 29 semaines) et à la fin de la gestation (30 à 40 semaines) ont une demande alimentaire en glycine, un acide aminé dispensable, en utilisant l'indicateur de la méthode d'oxydation des acides aminés et mesure des concentrations plasmatiques de 5-oxoproline.
Méthodes
Dix-sept femmes en bonne santé (âgées de 26 à 36 ans) ont reçu au hasard différents apports de glycine de test (intervalle : 5 à 100 mg · kg − 1 · j − 1) au cours de chaque journée d'étude à mi-gestation (∼26 semaines, n = 17 observations chez 9 femmes) et en fin de gestation (∼35 semaines, n = 19 observations chez 8 femmes). Les régimes étaient isocaloriques avec une énergie à 1,7 fois la dépense énergétique au repos. La protéine a été administrée sous la forme d'un mélange cristallin d'acides aminés sur la base de la composition en protéines de l'œuf à l'exigence moyenne estimée actuelle (EAR; 0,88 g · kg – 1 · j – 1). Des échantillons d'haleine ont été prélevés au départ et à l'état d'équilibre isotopique pour mesurer l'oxydation de la L-[1–13C]phénylalanine en 13CO2(F13CO2). Le plasma a été collecté à la sixième heure de la journée d'étude. Une analyse croisée de régression linéaire et une régression linéaire simple ont été utilisées pour évaluer les réponses des concentrations plasmatiques de F13CO2 et de 5-oxoproline à différents apports en glycine.
Résultats
Aucune réponse statistiquement significative n'a été observée au milieu de la gestation. Cependant, à la fin de la gestation, des apports plus faibles en glycine ont entraîné des taux plus élevés de F13CO2 (suggérant une faible synthèse protéique) avec un point de rupture pour l'oxydation de la phénylalanine à> 37 mg de glycine · kg − 1 · j − 1 et plus de 5-oxoproline plasmatique (suggérant une faible disponibilité de la glycine) avec un point critique> 27 mg glycine · kg − 1 · j − 1.
Conclusions
Les résultats suggèrent que la glycine devrait être considérée comme un acide aminé indispensable «sous condition» pendant la fin de la gestation, en particulier lorsque les apports en protéines sont de 0,88 g · kg – 1 · j - 1, le BME actuel.
Discussion
À notre connaissance, il s'agit de la première étude à aborder directement l'impact d'une gamme d'apports en glycine (faibles à élevés) chez les femmes enceintes à 2 stades gestationnels distincts (moyen et tardif). Nos résultats suggèrent que dans les études diététiques profondes, la restriction de la glycine pendant la gestation moyenne (∼26 semaines) n'a pas d'effets significatifs sur la synthèse des protéines du corps entier, les concentrations plasmatiques de 5-oxoproline et de métabolite 1-carbone. Cependant, aux stades avancés de la gestation (∼35 semaines), la restriction de la glycine a réduit la synthèse des protéines du corps entier et une augmentation des concentrations plasmatiques de 5-oxoproline, qui a plafonné avec l'augmentation des apports en glycine (> 37 mg · kg – 1 · j – 1). Une excrétion plus précoce de la 5-oxoproline a été suggérée comme marqueur de l'état de glycine chez les femmes enceintes. La synthèse du GSH, un tripeptide de cystéine, de glutamate et de glycine, est initiée lorsque le glutamate est combiné avec la cystéine pour former la γ-glutamyl cystéine. Avec l'ajout de glycine à la γ-glutamyl cystéine, du GSH est produit. Cependant, lorsque la glycine est limitante, la γ-glutamyl cystéine est métabolisée en 5-oxoproline. Des études antérieures ont montré qu'en fin de grossesse, la 5-oxoproline plasmatique est augmentée de 128% par rapport aux femmes non enceintes, probablement en raison d'une insuffisance en glycine, ce qui peut limiter la synthèse du GSH. De plus, Jackson et al. ont montré que par rapport aux femmes non enceintes, l'excrétion urinaire de la 5-oxoproline en fin de grossesse était 365% plus élevée lorsqu'elle était standardisée contre la créatinine, ce qui suggère que la synthèse endogène de la glycine peut être insuffisante en fin de grossesse. À notre connaissance, nos résultats sont les premiers à fournir la preuve d'une relation directe entre l'apport en glycine et les concentrations plasmatiques de 5-oxoproline pendant la grossesse. Pris ensemble, nos résultats suggèrent que la glycine est conditionnellement indispensable aux derniers stades de la grossesse.
En fin de grossesse, mais pas à mi-grossesse, nous avons constaté que de faibles apports en glycine sont associés à une augmentation des concentrations plasmatiques de SAM et de SAH, qui plafonnent avec l'augmentation des apports en glycine (> 37 mg · kg − 1 · j − 1). Les mécanismes exacts derrière ces résultats sont inconnus. Nous émettons l'hypothèse qu'avec la conception de notre étude fournissant suffisamment de méthionine (et la plupart des nutriments à 1-carbone impliqués dans le cycle de la méthionine) avec de faibles apports en glycine, il est possible que la glycine N-méthyltransférase, qui catalyse la glycine en sarcosine, soit régulée à la baisse. Cependant, la phosphatidyléthanolamine N-méthyltransférase, l'enzyme responsable de la conversion de la phosphatidyléthanolamine en phosphatidylcholine, qui convertit également la SAM en SAH, est régulée à la hausse. Semblable à nos résultats, récemment, van Riet et al. ont suivi un ensemble de truies tout au long de la gestation et ont observé qu'à un stade avancé de la gestation, les concentrations plasmatiques de SAM et de SAH étaient positivement corrélées aux concentrations plasmatiques de méthionine et négativement corrélées aux concentrations plasmatiques de glycine. Finkelstein a déclaré précédemment que les concentrations plasmatiques de SAM et de SAH doivent être interprétées avec prudence, car elles ne reflètent pas les concentrations intracellulaires. Cependant, étant donné que nous avons observé des changements dans les concentrations plasmatiques de SAM et de SAH à la fin de la gestation et non au milieu de la gestation en réponse à des apports en glycine en utilisant le même plan d'étude, les différences relatives sont comparables et suggèrent que la disponibilité de la glycine est insuffisante aux stades ultérieurs de la grossesse.
Structurellement, la glycine est l'acide aminé le plus simple et est un composant clé des protéines, telles que le collagène, et est important pour la synthèse des acides nucléiques, de l'hème et de la créatine. Ainsi, un fœtus en développement a une demande accrue de glycine. Auparavant, la manière dont le fœtus répond à la demande de glycine a été explorée. La glycine peut être synthétisée à partir de la sérine via la sérine hydroxyméthyltransférase (SHMT), et comme le placenta de mouton exprime une quantité significative de SHMT, on a émis l'hypothèse que la sérine maternelle est convertie en glycine dans le placenta et transférée au fœtus. Mais cette théorie a été remise en question en raison de la faible activité SHMT dans les placentas humains, et des études sur l'absorption d'acides aminés et les interconversions suggèrent que les transferts sérine-glycine peuvent ne pas être si significatifs. Dans l'étude actuelle, les concentrations plasmatiques de glycine et de sérine ont augmenté de manière significative avec l'augmentation des apports en glycine à mi-gestation, mais pas à la fin de la gestation. Les femmes recevaient suffisamment de sérine dans le régime alimentaire, et nos résultats suggèrent donc que dans les grossesses humaines à un stade avancé, la synthèse de novo de la glycine était inadéquate et qu'il pourrait y avoir une demande de glycine préformée maternelle.
D'un point de vue physiologique, tous les acides aminés présents dans les protéines, qu'ils soient synthétisés dans l'organisme ou non, sont essentiels à la synthèse des protéines tissulaires et à diverses autres fonctions. Récemment, il y a eu plusieurs discussions sur la question de savoir si un besoin diététique peut être déterminé pour l'AAD. Tessari utilise le terme d'utilisation d'acides aminés non essentiels et, sur la base d'estimations factorielles de la composition en acides aminés du corps entier et des pertes d'azote obligatoires, a suggéré des estimations pour tous les acides aminés. Il a été suggéré que la glycine avait une utilisation de 46 à 59 mg · kg − 1 · j − 1 chez les adultes en bonne santé, à l’exclusion des femmes enceintes. Nos résultats suggèrent que pendant les stades avancés de la grossesse, il existe un besoin potentiel de glycine préformée à 37 mg · kg − 1 · j − 1. Un aspect clé de la présente étude est que l'apport en protéines les jours d'étude était à la BME actuellement recommandée de 0,88 g · kg − 1 · j − 1 pour les protéines pendant la grossesse. Celle-ci est considérablement inférieure à l'ORE pendant les stades avancés de la grossesse, comme nous l'avons récemment déterminé (1,52 g · kg − 1 · j − 1). Les femmes de notre étude ont reçu des protéines à 57–67 g/j et 64–73 g/j respectivement à mi-gestation et à la fin de la gestation. Celles-ci sont inférieures à celles normalement déclarés par les femmes enceintes au Canada (∼99 g/j). Par conséquent, alors que l'apport modéré en protéines dans l'étude actuelle pendant la mi-gestation n'a pas affecté la synthèse de la glycine de novo, en fin de gestation, la synthèse de la glycine n'était pas suffisante. En moyenne, les régimes protéinés de haute qualité fournissent ∼33 mg / kg de protéines, ce qui suggère qu'un apport de ∼1,1 g · kg − 1 · j − 1 serait nécessaire pour satisfaire un besoin en glycine de 37 mg · kg − 1 · j − 1 pendant la grossesse. Bien que ces apports soient normalement atteints dans les pays développés, nos résultats ont des implications pour les populations de femmes enceintes qui consomment des régimes avec une faible quantité et qualité de protéines. Dans les pays en développement, l'apport total en protéines pendant la grossesse est de ∼50 g/j, ce qui correspond à ∼0,83 g · kg − 1 · j − 1 pour un poids corporel de 60 kg. Ainsi, il est peu probable que les besoins en glycine soient satisfaits à ces apports protéiques, ce qui souligne la nature « conditionnelle essentielle » de cet acide aminé. Semblable à la nôtre, une autre étude a montré plus tôt chez l'adulte que lorsque l'azote alimentaire était fourni sous forme d'IAA seul avec une protéine totale à 0,6 g · kg − 1 · j − 1 (EAR pour les adultes), la synthèse d'alanine n'était pas affecté, mais la synthèse de la glycine a diminué. Une étude ultérieure à plus long terme chez de jeunes adultes, utilisant de la L-5-[1–13C]oxoproline et des régimes sans glycine ou sans méthionine + cystéine, a montré au jour 6 une excrétion urinaire et une oxydation significativement plus élevées de la 5-oxoproline. Ainsi, même chez les hommes adultes bien nourris, l'apport en glycine est crucial dans le contexte de la durée de la restriction alimentaire ou lorsqu'il est limité en azote d'acide aminé dispensable.
Notre étude a quelques limites en ce qui concerne la petite taille de l'échantillon et la conception de l'étude profonde. Cependant, la force de l'étude est l'utilisation d'une conception d’étude appliquée plus tôt pendant la grossesse pour déterminer les besoins en protéines/acides aminés et la mesure de plusieurs métabolites plasmatiques liés au métabolisme de la glycine à 2 stades gestationnels de la grossesse. Il faut cependant souligner que notre objectif dans l'étude n'était pas de déterminer un « besoin » de glycine pendant la grossesse mais plutôt de tester l'hypothèse d'un besoin alimentaire en glycine pendant les stades de la grossesse. Des études futures doivent être menées avec une gamme d'apports en glycine avec des protéines adéquates et la mesure d'autres marqueurs, y compris la synthèse du glutathion et de la créatine pendant la grossesse.
En résumé, l'étude actuelle a montré un taux accru d'IAAO lorsque les apports en glycine étaient faibles, suggérant une faible synthèse des protéines en fin de gestation mais pas en milieu de gestation. Les concentrations plasmatiques de 5-oxoproline, un biomarqueur indépendant de l'état de la glycine, étaient également élevées avec de faibles apports en glycine uniquement aux stades avancés de la grossesse. Les profils de réponse dans les métabolites plasmatiques 1-carbone, y compris SAM, SAH et, dans une moindre mesure, la choline, étaient également différents à la fin de la gestation. Pris ensemble, ces résultats suggèrent que la synthèse de la glycine de novo peut être insuffisante en fin de grossesse et est conditionnellement indispensable, en particulier lorsque les apports en protéines sont à la TME de grossesse actuellement recommandée de 0,88 g · kg − 1 · j − 1.