Annual Review of Nutrition

▪ Tóm tắt  Oxi hóa β xảy ra trong cả ty thể và peroxisome. Ty thể xúc tác quá trình oxi hóa β của phần lớn axit béo chuỗi ngắn, chuỗi vừa và chuỗi dài được hấp thụ từ chế độ ăn uống, và con đường này cấu thành quá trình chính mà qua đó axit béo được oxi hóa để tạo ra năng lượng. Peroxisome tham gia vào quá trình rút ngắn chuỗi oxi hóa β của các axit béo chuỗi dài và chuỗi rất dài như acyl-coenzyme (CoA), diacyl-CoAs, este CoA của eicosanoid, axit béo có nhánh methyl 2, và este CoA của các chất trung gian acid mật di- và trihydroxycoprostanoic, đồng thời trong quá trình này, chúng tạo ra H₂O₂. Axit béo chuỗi dài và chuỗi rất dài (VLCFAs) cũng được chuyển hóa bởi hệ thống oxi hóa ω-CYP4A cytochrome P450 thành các axit dicarboxylic, mà sẽ là substrat cho quá trình oxi hóa β của peroxisome. Hệ thống oxi hóa β của peroxisome bao gồm (a) một con đường truyền thống có khả năng xúc tác acyl-CoAs chuỗi thẳng thông qua fatty acyl-CoA oxidase, protein L-bifunctional, và thiolase, và (b) một con đường không thể kích hoạt thứ hai xúc tác quá trình oxi hóa các axit béo acyl-CoA nhánh methyl 2 thông qua branched-chain acyl-CoA oxidase (pristanoyl-CoA oxidase/trihydroxycoprostanoyl-CoA oxidase), protein D-bifunctional, và protein vận chuyển sterol (SCP)x. Các gen mã hóa con đường oxi hóa β truyền thống trong gan được điều chỉnh chuyển hóa bởi thụ thể kích hoạt bởi peroxisome proliferator α (PPARα). Bằng chứng từ chuột thiếu PPARα, fatty acyl-CoA oxidase peroxisome và một số enzym khác trong hai con đường oxi hóa β peroxisome chỉ ra tầm quan trọng thiết yếu của PPARα và fatty acyl-CoA oxidase peroxisome truyền thống trong chuyển hóa năng lượng, và trong sự phát triển của gan nhiễm mỡ, viêm gan nhiễm mỡ và ung thư gan.

Triglycerid nội bắp (IMTG) vừa là một kho dự trữ lipid động có thể phát triển trong những thời kỳ có sự gia tăng lipid, vừa là nguồn axit béo có thể được sử dụng trong những thời gian tiêu tốn năng lượng tăng cao ở những người hoạt động. Mặc dù nhiều nghiên cứu đã khảo sát các yếu tố lối sống ảnh hưởng đến hàm lượng IMTG, kết quả đạt được còn rất không nhất quán, và những nghiên cứu cố gắng làm sáng tỏ cơ chế phía sau chuyển hóa IMTG vẫn đang ở giai đoạn đầu. Chứng cứ hiện có hạn chế cho thấy rằng các enzyme chịu trách nhiệm cho sự phân hủy lipid ở cơ xương và tổng hợp IMTG đóng một vai trò quan trọng trong việc quyết định số phận của các axit béo và do đó là nồng độ của các chuyển hóa lipid và độ nhạy insulin của cơ xương. Bài đánh giá này cung cấp một tóm tắt về kiến thức hiện tại về tác động của tập luyện cấp tính và mãn tính cũng như khẩu phần năng lượng và thành phần chất dinh dưỡng đối với chuyển hóa IMTG và các tác động lên sức khỏe chuyển hóa.

Việc hiểu biết về sinh học mangan (Mn), đặc biệt là cơ chế điều hòa tế bào của nó và vai trò trong các bệnh thần kinh, đang trở thành lĩnh vực quan tâm ngày càng tăng. Mn là một vi chất dinh dưỡng thiết yếu cần thiết cho hoạt động của một tập hợp đa dạng các protein enzym (ví dụ, arginase và glutamine synthase). Mặc dù cần thiết cho sự sống, Mn sẽ trở nên độc hại nếu dư thừa. Do đó, việc duy trì mức độ Mn nội bào thích hợp là rất quan trọng. Khác với các kim loại thiết yếu khác, các cơ chế cân bằng nội mô ở cấp tế bào của Mn vẫn chưa được xác định. Trong đánh giá này, chúng tôi thảo luận về các hình thức tiếp xúc với Mn phổ biến, sự hấp thụ, và vận chuyển thông qua sự tiếp nhận/tổn thất được điều chỉnh tại ruột và hàng rào máu-não cũng như thông qua bài tiết qua mật. Chúng tôi trình bày những hiểu biết hiện tại về việc tiếp nhận và thoát của Mn trong tế bào cũng như việc lưu trữ và vận chuyển Mn ở mức độ tế bào con. Ngoài ra, chúng tôi cũng làm nổi bật các con đường phụ thuộc và phản ứng với Mn liên quan đến những bằng chứng đang gia tăng về vai trò của nó trong bệnh Parkinson và bệnh Huntington. Chúng tôi kết luận với những gợi ý cho các hướng nghiên cứu liên quan đến sức khỏe Mn trong tương lai.

▪ Tóm tắt  Quá trình hồi phục hồng cầu là quá trình sản xuất ra các hồng cầu mới. Các hồng cầu mới này thay thế cho những hồng cầu cũ nhất (thông thường khoảng một phần trăm) bị thực bào và tiêu diệt mỗi ngày. Axit folic, vitamin B₁₂ và sắt có vai trò quan trọng trong quá trình hồi phục hồng cầu. Các nguyên bào hồng cầu cần axit folic và vitamin B₁₂ để tăng sinh trong quá trình phân hóa của chúng. Sự thiếu hụt axit folic hoặc vitamin B₁₂ sẽ ức chế quá trình tổng hợp purine và thymidylate, làm suy yếu tổng hợp ADN và dẫn đến apoptosis của nguyên bào hồng cầu, gây ra tình trạng thiếu máu do hồi phục hồng cầu không hiệu quả. Các nguyên bào hồng cầu cần một lượng lớn sắt cho quá trình tổng hợp hemoglobin. Một lượng lớn sắt được tái chế hàng ngày thông qua việc phân hủy hemoglobin từ các hồng cầu cũ đã bị tiêu diệt. Nhiều protein gần đây được xác định có liên quan đến sự hấp thụ, lưu trữ và xuất khẩu sắt không heme cũng như việc hấp thụ và sử dụng sắt của nguyên bào hồng cầu. Mức độ heme trong nguyên bào hồng cầu điều chỉnh sự hấp thụ sắt và tổng hợp globin, do đó sự thiếu hụt sắt sẽ gây ra tình trạng thiếu máu do tốc độ sản xuất bị chậm lại với các hồng cầu nhỏ hơn và ít được hemoglobin hóa hơn.

▪ Tóm tắt  Ceruloplasmin là một ferroxidase huyết thanh chứa hơn 95% đồng có trong huyết tương. Protein này là một thành viên của họ oxydase đa đồng, một nhóm protein được bảo toàn trong quá trình tiến hóa, sử dụng đồng để kết hợp quá trình oxi hóa cơ chất với việc khử oxy thành nước bằng bốn electron. Mặc dù cần có đồng để ceruloplasmin hoạt động, nhưng protein này không đóng vai trò thiết yếu trong việc vận chuyển hoặc chuyển hóa kim loại này. Aceruloplasminemia là một bệnh thoái hóa thần kinh do sự mất chức năng di truyền của gen ceruloplasmin. Đặc điểm của rối loạn này đã chỉ ra vai trò sinh lý quan trọng của ceruloplasmin trong việc xác định tốc độ thoát sắt từ các tế bào có kho dự trữ sắt có thể mobilizable và đã cung cấp những hiểu biết mới về chuyển hóa và dinh dưỡng sắt ở người.

Glutamine được tổng hợp chủ yếu trong cơ bắp, phổi và mô mỡ. Glutamin huyết tương đóng vai trò quan trọng như một chất vận chuyển nitơ, cacbon và năng lượng giữa các cơ quan và được sử dụng cho việc tổng hợp ure ở gan, cho quá trình ammoniagenesis ở thận, cho gluconeogenesis ở cả gan và thận, và như một nguồn nhiên liệu hô hấp chính cho nhiều tế bào. Quá trình phân giải glutamin được bắt đầu bởi một trong hai isoform của glutaminase ty thể. Glutaminase kiểu gan chỉ được biểu hiện trong các tế bào hepatocyte periportal của gan sau sinh, nơi nó kết hợp hiệu quả việc sản xuất ammoniac với tổng hợp ure. Glutaminase kiểu thận phong phú trong thận, não, ruột, gan thai nhi, bạch cầu lympho và các tế bào chuyển hóa, nơi ammoniac tạo ra được giải phóng mà không cần tiếp tục chuyển hóa. Hai isoenzyme này có những đặc điểm cấu trúc và động học khác nhau góp phần vào chức năng và điều chỉnh ngắn hạn của chúng. Mặc dù có một độ đồng nhất cao trong chuỗi axit amin, hai loại glutaminase là sản phẩm của các gen khác nhau nhưng có liên quan. Hai isoenzyme này cũng chịu sự điều chỉnh dài hạn. Glutaminase gan tăng lên trong các trường hợp đói, tiểu đường, và khi ăn chế độ ăn giàu protein, trong khi glutaminase kiểu thận chỉ tăng ở thận để đáp ứng với toan chuyển hóa. Các thích ứng trong glutaminase gan được trung gian bởi các thay đổi trong tốc độ phiên mã, trong khi glutaminase kiểu thận được điều chỉnh ở cấp độ sau phiên mã.

Lactoferrin là một glycoprotein liên kết với sắt có khối lượng phân tử 80-kDa, có mặt trong sữa và, ít hơn, trong các dịch tiết ngoại tiết như dịch mật và nước mắt. Nó bao gồm một polypeptide chuỗi đơn với hai thùy hình cầu và tương đối kháng lại sự phân hủy bởi protease. Các cDNA hoàn chỉnh cho lactoferrin từ sữa người, bạch cầu trung tính và sữa bò đã được báo cáo, và các protein tái tổ hợp đã được sản xuất. Nhờ vào các đặc tính liên kết với sắt, lactoferrin được đề xuất là có vai trò trong việc hấp thu sắt qua niêm mạc ruột và hoạt động như một tác nhân kìm khuẩn bằng cách giữ lại sắt từ các vi khuẩn cần sắt. Sự hiện diện của nó trong bạch cầu trung tính và việc giải phóng trong quá trình viêm cho thấy rằng lactoferrin cũng liên quan đến việc tiêu diệt thực bào và phản ứng miễn dịch. Thêm vào đó, lactoferrin có thể hoạt động theo những cách không liên quan đến việc liên kết với sắt, ví dụ như một yếu tố tăng trưởng và một tác nhân diệt khuẩn. Bài đánh giá này cố gắng đánh giá các chức năng được đề xuất này và ý nghĩa sinh học của chúng một cách chi tiết hơn.

▪ Tóm tắt Homocysteine là một axit amin lưu huỳnh, có chuyển hóa nằm ở giao điểm của hai con đường: tái methyl hóa thành methionine, cần folate và vitamin B₁₂ (hoặc betaine trong phản ứng thay thế); và transsulfuration thành cystathionine, cần pyridoxal-5′-phosphate. Hai con đường này được điều hòa bởi S-adenosylmethionine, hoạt động như một chất ức chế allosteric của phản ứng methylenetetrahydrofolate reductase và như một hoạt hóa viên của cystathionine β-synthase. Tình trạng tăng homocysteine trong máu, mà các nghiên cứu dịch tễ học gần đây đã chứng minh có liên quan đến nguy cơ cao hơn về bệnh mạch máu, phát sinh từ sự rối loạn chuyển hóa homocysteine. Tăng homocysteine nghiêm trọng là do các khiếm khuyết di truyền hiếm gặp dẫn đến thiếu hụt cystathionine beta synthase, methylenetetrahydrofolate reductase, hoặc các enzyme liên quan đến tổng hợp methyl-B₁₂ và methyl hóa homocysteine. Tăng homocysteine nhẹ trong các điều kiện nhịn ăn là do sự suy giảm nhẹ trong con đường methyl hóa (có nghĩa là thiếu hụt folate hoặc B₁₂ hoặc độ bền nhiệt của methylenetetrahydrofolate reductase). Tăng homocysteine sau khi nạp methionine có thể do khiếm khuyết heterozygous cystathionine β-synthase hoặc thiếu hụt B₆. Các nghiên cứu sớm với mức homocysteine cao phi sinh lý đã cho thấy nhiều tác động có hại đối với tế bào nội mạc hoặc tế bào cơ trơn trong nuôi cấy. Các nghiên cứu gần đây với con người và động vật có tăng homocysteine nhẹ đã cung cấp kết quả khích lệ trong nỗ lực hiểu cơ chế nằm sau mối quan hệ giữa sự gia tăng nhẹ nồng độ homocysteine huyết tương và bệnh mạch máu. Những nghiên cứu với các mô hình động vật chỉ ra khả năng tác động của homocysteine tăng có tính đa yếu tố, ảnh hưởng đến cả cấu trúc thành mạch và hệ thống đông máu.