Ένζυμα: οι μηχανισμοί της ζωής

09/09/2014
Ομάδα Σύνταξης
Υγεία

Είδαμε προηνουμένως ότι τα νονίδια είναι μονάδες που περιέχουν τα δεδομένα για το σχηματισμό του ανθρώπινου σώματος, όπως ένας σκληρός δίσκος περιέχει όλα τα προγράμματα που καθορίζουν τη λειτουργία ενός υπολογιστή. Οι πληροφορίες αυτές χρησιμοποιούνται (μεταγράφονται σε μηνύματα) στο εσωτερικό κάθε κυττάρου για το σχηματισμό πρωτεϊνών. Οι πρωτεΐνες με τη σειρά τους έχουν δύο κύριες λειτουργίες: - Δομικές πρωτεΐνες (κατασκευάζουν τα όργανα, τα οστά, τους μυς, το δέρμα, τα μαλλιά κ.λπ.) - Πρωτεΐνες με ενζυματική δράση (ένζυμα). Τα ένζυμα είναι μικροσκοπικοί μηχανισμοί που διεκπεραιώνουν χημικές αντιδράσεις με μεγάλη ταχύτητα. Τα ένζυμα βρίσκονται παντού στο σώμα, μέσα και έξω από τα κύτταρα, στα πεπτικά υγρά και οπουδήποτε γίνονται χημικές αντιδράσεις. Σκοπός των ενζύμων είναι να προωθήσουν τις χημικές αντιδράσεις που βοηθούν τη ζωή. Ένα ένζυμο ενώνει ή διαχωρίζει δύο ή περισσότερες ουσίες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια χημική αντίδραση να πραγματοποιείται με ταχύτητα πολύ μεγαλύτερη από αυτή που θα σημειωνόταν εάν δεν υπήρχε αυτό το ένζυμο (βλ. Εικόνα 7-1). Χιλιάδες ένζυμα καταλύουν (επιταχύνουν) συνεχώς πολύ συγκεκριμένες αντιδράσεις στο σώμα μας, ενώ την ίδια στιγμή λαμβάνουν χώρα και τυχαίες χημικές αντιδράσεις, οι οποίες δεν καταλύονται από ένζυμα. Οι χημικές ουσίες που βρίσκονται σε ένα σώμα αντιδρούν μεταξύ τους ούτως ή άλλως. Ωστόσο, εκείνες που καταλύονται από ένζυμα λαμβάνουν χώρα σε τέτοιες ταχύτητες που καθιστούν την επίδραση των τυχαίων αντιδράσεων αμελητέα. Ένα ένζυμο μπορεί να εκτελέσει εκατομμύρια αντιδράσεις ανά δευτερόλεπτο. Μια αντίδραση μεταξύ δύο ουσιών μπορεί να χρειαστεί για παράδειγμα 78 χρόνια για να συμβεί ελεύθερα. Η ίδια όμως χημική διαδικασία, παρουσία του κατάλληλου ενζύμου, μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσα σε 25 χιλιοστά του δευτερολέπτου! Χιλιάδες ένζυμα σχηματίζουν ακριβή βιοχημικά μονοπάτια, καθένα από τα οποία αναπτύσσει μια διαφορετική λειτουργία. Τα ένζυμα είναι αυτά που, με την ικανότητά τους να προάγουν συγκεκριμένες αντιδράσεις σε ασύλληπτες ταχύτητες, καθορίζουν κάθε λειτουργία σε έναν ζωντανό οργανισμό. Τα ένζυμα σχηματίζουν χημικούς καταρράκτες, όπου μια ουσία μετατρέπεται σε μια άλλη και αυτή με τη σειρά της, μέσω της δράσης ενός άλλου ενζύμου, μετατρέπεται σε μια επόμενη και ούτω καθεξής. Τα ένζυμα για να ενεργοποιηθούν χρειάζονται ορισμένους παράγοντες που ονομάζονται συ μπαράγοντες. Οι συμπαράγοντες αυτοί μπορεί να είναι βιταμίνες, μεταλλικά στοιχεία, αμινοξέα ή άλλα οργανικά μόρια. Μέχρι πριν από μερικές δεκαετίες, η παρουσία των συμπαραγόντων ήταν δεδομένη, επειδή οι τροφές μας είχαν υψηλότερη θρεπτική αξία. Σήμερα γνωρίζουμε ότι η έλλειψη αυτών των βασικών συστατικών είναι η κύρια αιτία πίσω από πολλές χρόνιες ασθένειες. Εάν οι θρεπτικές ουσίες που απαιτούνται για την ενζυματική λειτουργία δεν διατίθενται σε επαρκείς ποσότητες, οι διαδικασίες που ρυθμίζονται από τα αντίστοιχα ένζυμα επιβραδύνονται ή μπλοκάρονται εντελώς. Τα ένζυμα, ωστόσο, δεν είναι ίδια σε όλους. Διαφορετικά ένζυμα σε διαφορετικά άτομα χρειάζονται διαφορετικές ποσότητες βιταμινών, μεταλλικών στοιχείων και συμπαραγόντων για να λειτουργήσουν σωστά. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι σε κάθε άνθρωπο παρατηρείται μια μοναδική ενζυματική δράση. Λόγω της ενζυματικής διαφοροποίησης, όλα τα ανθρώπινα όντα έχουν μια μοναδική φυσική εμφάνιση. Όπως άλλοι είναι ψηλοί και άλλοι κοντοί, άλλοι ξανθοί και άλλοι κοκκινομάλληδες, έτσι και τα ένζυμά μας είναι διαφορετικά. Ένζυμα του ίδιου τύπου μπορούν να απαιτούν διαφορετικές ποσότητες ενός συμπαράγοντα από άτομο σε άτομο. Ένα ένζυμο σε ένα άτομο μπορεί να απαιτεί τουλάχιστον 50 mg βιταμίνης Β1 για να λειτουργεί σωστά, ενώ το ίδιο είδος ενζύμου σε ένα διαφορετικό άτομο μπορεί να απαιτεί 150 mg της ίδιας βιταμίνης για να εκτελέσει αποτελεσματικά την ίδια χημική αντίδραση. Υπό φυσιολογικές συνθήκες, όλες οι απαραίτητες ουσίες για τη διατήρηση των ζωτικών λειτουργιών θα υπήρχαν σε αφθονία στη φύση και οι ενζυματικές διαφορές δεν θα ήταν εμφανείς, παρά μόνο σε ακραίες περιπτώσεις. Σήμερα, όμως, για κάποιους ανθρώπους οι διαθέσιμες ποσότητες βιταμινών, μεταλλικών στοιχείων και αμινοξέων είναι επαρκείς για τη διατήρηση των ζωτικών λειτουργιών. Για άλλους ανθρώπους, όμως, υπό τις ίδιες συνθήκες, ενδέχεται να απαιτούνται υψηλότερες ποσότητες ορισμένων συμπαραγόντων που δεν λαμβάνονται επαρκώς μέσω της διατροφής. «Όπως άλλοι είναι ψηλοί και άλλοι κοντοί, άλλοι ξανθοί και άλλοι κοκκινομάλληδες, ο καθένας χρειάζεται διαφορετικές ποσότητες συμπαραγόντων για την παραγωγή των απαραίτητων ένζυμων και τη διατήρηση της ζωής και της υγείας». Όταν ένα ένζυμο που εμπλέκεται σε μια μεταβολική οδό δεν λειτουργεί σωστά, εμποδίζεται η ροή των χημικών αντιδράσεων και εκδηλώνονται μεταβολικές διαταραχές, με τη μορφή ασθενειών. Η διάγνωση των μεταβολικών νοσημάτων γίνεται χρησιμοποιώντας αναλυτές που έχουν τη δυνατότητα να ανιχνευουν τις απειροελάχιστες ποσότητες των μορίων στο αίμα και στα ούρα (φασματομετρία μάζας υψηλής ανάλυσης). Όταν μια μεταβολική οδός είναι αποκλεισμένη λόγω της ανεπάρκειας ενός ενζύμου, πραγματοποιείται συσσώρευση ενός ή περισσοτέρων μεταβολιτών που μπορούν να ανιχνευθούν στο αίμα ή στα ούρα του ατόμου αυτού. Με τη μέτρηση των διάφορων μεταβολιτών μπορούν να προσδιοριστούν οι μπλοκαρισμένες μεταβολικές οδοί και να χορηγηθούν οι απαραίτητοι συμπαράγοντες σε θεραπευτικές δόσεις. Έτσι, όταν το σώμα διαθέτει τα θρεπτικά συστατικά σε επαρκείς ποσότητες, αποκαθίσταται η φυσιολογική λειτουργία και η υγεία του. Μεταβολικό προφίλ Ο πρώτος που μίλησε για τη μεταβολική ατομικότητα ήταν ο Roger Williams στη δεκαετία του 1940. Έπρεπε όμως να περιμένουμε έως τα τέλη της δεκαετίας του 1970 για να επιτρέψουν οι τεχνολογικές εξελίξεις την επακριβή μέτρηση των ποσοτήτων των μεταβολιτών στα υγρά του ανθρώπινου σώματος. Στη δεκαετία του 1970, ο Linus Pauling, που θεωρείται σήμερα ο πατέρας της Μεταβολομικής, και ο Arthur Robinson έκαναν περαιτέρω έρευνες και καθόρισαν τα πρώτα ατομικά μεταβολικό προφίλ προκειμένου να ελέγξουν τις διατροφικές ελλείψεις. Το 2007 ολοκληρώθηκε η καταγραφή όλων των ανθρώπινων μεταβολιτών: του λεγάμενου ανθρώπινου μεταβολιδιώματος (Human Metabolome Project). Από τη δεκαετία του 1940 μέχρι σήμερα, η Μεταβολομική έχει φτάσει στο σημείο να θεωρείται η μέθοδος που αντικατοπτρίζει με τη μεγαλύτερη ακρίβεια την κατάσταση της υγείας ενός ατόμου, ενώ ταυτόχρονα μας δίνει τη δυνατότητα να αναγνωρίσουμε τα πρώιμα σημάδια της εκδήλωσης μιας νόσου πολύ πριν από την εμφάνισή της. Η μέτρηση των μεταβολιτών μάς προσφέρει την πραγματική εικόνα του μεταβολισμού και μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε τις διατροφικές ελλείψεις ενός ανθρώπου σε πραγματικό χρόνο. Η Μεταβολομική είναι ένα εργαλείο με τεράστια αξία για το «Η Μεταβολομική είναι η πιο ακριβής μέθοδος προσδιορισμού της κατάστασης της υγείας ενός ατόμου και μας επιτρέπει να αναγνωρίσουμε τα πρώτα σημάδια μιας νόσου πολλά χρόνια πριν αυτή εκδηλωθεί». γιατρό που εφαρμόζει τη Διατροφική Ιατρική. Με βάση τις μεταβολομικές αναλύσεις, ο γιατρός μπορεί να καθορίζει με υψηλή ακρίβεια την εκάστοτε απαιτούμενη διατροφή και να χορηγήσει τα απαραίτητα συστατικά με τη μορφή συμπληρώματος. Πηγή: "Πως να ζήσετε 150 χρόνια με Υγεία” του Δρ. Δημήτρη Τσουκαλά Ευχαριστούμε τις εκδόσεις Μεταίχμιο