2. Eiwitten en aminozuren

2.I. Wat zijn eiwitten en aminozuren?

A. Eiwitten
Het menselijk lichaam is voor 18 % opgebouwd uit eiwitten, de lichaamseiwitten. Deze eiwitten moeten aangemaakt worden met behulp van “voedingseiwitten“ en “recyclage” van diezelfde lichaamseiwitten.  Dit wil zeggen dat het lichaam zelf haar eiwitten kan aanmaken met behulp van de eiwitten in de voeding & de herverwerking van reeds aanwezige lichaamseiwitten

B. Aminozuren   
Eiwitten bestaan uit aaneengeschakelde ketens van “aminozuren“. In de natuur zijn alle eiwitten opgebouwd uit twintig verschillende aminozuren, zowel de voedingseiwitten als de lichaamseiwitten. De volgorde en de interactie tussen de verschillende aminozuren bepalen het soort eiwit.  Sommige aminozuren kan het lichaam zelf aanmaken (niet-essentiële), andere dan weer niet (essentiële), noch andere enkel onder specifieke omstandigheden (zie verder bij 3).

2.II. Wat is de rol van eiwitten en aminozuren in ons lichaam?

De lichaamseiwitten vervullen talrijke belangrijke functies om het leven in stand te houden.  Bijna elke belangrijke stof in ons lichaam is opgebouwd uit eiwitten. Eiwitten zijn bouwstoffen.  De weefsels in ons lichaam (bvb. huid, hart, … ) zijn opgebouwd uit eiwitten. 

Sommige eiwitten hebben een functie als hormoon (1).  Andere eiwitten vervoeren dan weer zuurstof in ons bloed.  Het volledige afweersysteem (immuniteit) is opgebouwd uit eiwitten.  Enzymen (2) die nodig zijn om onze voeding te verteren en te verwerken zijn ook opgebouwd uit eiwitten. De celdeling wordt geregeld door eiwitten. Zelfs de bewegingen van onze spieren worden ook gecontroleerd door eiwitten. 
 
(1) Hormonen zijn chemische overdrachtstoffen van het lichaam die dienen voor de informatie overdracht bij de regeling van orgaanfuncties en stofwisselingsprocessen.
(2) Enzymen zijn stoffen die de vertering en het metabolisme regelen zonder zelf daarbij gebruikt te worden.  Ze zijn vaak specifiek voor één aminozuur of voor één welbepaalde reactie.

Opmerking: eiwitten hebben geen energieleverende functie, maar in uitzonderlijke omstandigheden leveren ze wel calorieën: 1 gram eiwit = 4 kilocalorieën (Kcal) (bij extreem katabolisme, ernstige hypoglycemieën).

2.III.  Wat gebeurt er in ons lichaam met de eiwitten (eiwitmetabolisme) ?

Om lichaamseiwitten aan te maken moet het lichaam eerst de voedingseiwitten afbreken tot afzonderlijke aminozuren. Vervolgens zal men met deze vrije aminozuren lichaamseiwitten aanmaken. 

De voedingseiwitten komen het lichaam binnen via het spijsverteringsstelsel.  De enzymen in de maag en in de dunne darm splitsen de eiwitten tot vrije aminozuren.  De vrije aminozuren worden via de dunne darmwand opgenomen in het bloed.  Het bloed transporteert de vrije aminozuren naar de lever.  De lever is de spilfiguur van het eiwitmetabolisme en regelt de aanmaak van lichaamseiwitten.  Echter zal het grootste deel van de vrije aminozuren aanwezig in de lever en in het bloed afkomstig zijn van “recyclage“ van de eigen lichaamscellen.  Door talrijke processen zal de lever met behulp van de vrije aminozuren een lichaamseiwit aanmaken dat op dat moment noodzakelijk is. 

· de lever schakelt de aanwezige vrije aminozuren op een bepaalde manier aan elkaar zodat een specifiek eiwit wordt gevormd
· de lever kan ook zelf de vrije aminozuren omzetten naar een ander aminozuur dat op dat moment nodig is om een specifiek eiwit te vormen, dit geldt echter wel niet voor elk aminozuur (3)
· de lever zorgt er ook voor dat het overschot aan vrije aminozuren veilig het lichaam verlaat (ammoniak-ureum cyclus)

 (3) De omzetting naar een ander aminozuur is niet altijd mogelijk.  Er zijn namelijk essentiële aminozuren die de lever zelf niet kan aanmaken.  Deze aminozuren moeten via de voedingseiwitten in ons lichaam komen.  Voor het menselijk lichaam zijn er acht essentiële aminozuren, isoleucine, valine, methionine, threonine, fenylalanine, leucine, lysine en tryptofaan.   De niet essentiële aminozuren kan het lichaam zelf aanmaken.  De conditioneel essentiële aminozuren zijn aminozuren die in specifieke omstandigheden essentieel kunnen worden (bvb. arginine bij leverstoornissen, tyrosine bij fenylketonurie).  Het lichaam schiet tekort in de productie of er is een onvoldoende rijping van de nodige enzymsystemen (bvb. bij prematuren).   De semi-essentiële aminozuren kunnen door het lichaam zelf worden aangemaakt vanuit een essentieel aminozuur (bvb. tyrosine uit fenylalanine, cysteïne uit methionine).

Al deze processen in het eiwitmetabolisme worden geregeld door enzymen en co-enzymen.

2.IV.  Welke soort voedingsmiddelen leveren voedingseiwitten ?

Men onderscheidt dierlijke en plantaardige eiwitten. 

Dierlijke eiwitten :

vlees                ±20 gram eiwit/100 gram product
vis                    ±20 gram eiwit/100 gram product
kaas                 tussen de 10 tot 20 gram eiwit/100 gram product
eieren               ±13,5 gram eiwit/100 gram product
melk                  ± 3,5 gram eiwit/100 gram product

Plantaardige eiwitten :

noten                           ±14 tot 26 gram eiwit/100 gram product
vleesvervangers         ±10 tot 13 gram eiwit/100 gram product
gedroogde groenten   ±8 gram eiwit/100 gram product
granen                        ± 8 gram eiwit/100 gram product
gedroogd fruit             ± 5 gram eiwit/100 gram product
groenten                     tussen 0,1 tot 4 gram eiwit/100 gram product
fruit                             tussen de 0,1 tot 2 gram eiwit/100 gram product

Dierlijke eiwitten zijn eiwitten met een hoge biologische waarde.  Dit zijn goed verteerbare eiwitten rijk aan essentiële aminozuren. 

Plantaardige eiwitten zijn eiwitten met een lagere biologische waarde.  De essentiële aminozuren zijn in een minder goede verhouding aanwezig.  Over het algemeen bevatten dierlijke producten zoals vlees, vis, ei, melk en melkproducten meer eiwitten dan plantaardige producten. 

2.V.  Eiwitbehoefte en aanbevolen hoeveelheden
 
De behoefte aan eiwit wordt bepaald door de behoefte aan essentiële aminozuren maar ook aan stikstof noodzakelijk voor de opbouw van niet-essentiële aminozuren. De behoefte varieert afhankelijk van de leeftijd, het geslacht en gezondheidstoestand.  Zuigelingen en kinderen die groeien hebben een hogere behoefte aan eiwitten dan volwassenen. 

2.VI.  Welke soort stofwisselingsziekten kan voorkomen in het eiwitmetabolisme ?

Verschillende defecten in het eiwitmetabolisme kunnen aanleiding geven tot een stofwisselingsziekte.  Een groot aantal enzymen en co-enzymen staan in voor de goede werking.

Het is dus logisch dat als één (co-)enzym niet goed of helemaal niet werkt, het volledige metabolisme verstoord kan geraken. Bij deze defecten kunnen giftige stoffen gevormd worden die schadelijk zijn voor de verdere ontwikkeling van het kind. Ook opstapeling van het geblokkeerde product kan voorkomen.

De dieetbehandeling bestaat uit het beperken van de voedingsstoffen die niet goed verwerkt kunnen worden. Dit kan één aminozuur, meerdere aminozuren of eiwitten in het algemeen zijn. Vaak worden de natuurlijke eiwitten (4) in het dieet beperkt (wegens een te hoge eiwit- en aminozuren- aanbreng) en aangevuld door een aminozurenmengsel (az-mengsel). Dit az-mengsel vervangt de nutriënten of voedingsstoffen die normaal gezien via de natuurlijke eiwitten worden ingenomen, maar bevat het aminozuur dat slecht verwerkt wordt niet (of meerdere aminozuren niet). 

(4) Natuurlijke eiwitten zijn eiwitten niet afkomstig van het az-mengsel (wel van  groenten, fruit, aardappelen, vlees, vis, ei, melk en melkproducten, …)