A fehérje metabolizmus vizsgálatának kezdetei

Az élőlények egyedeinek élete során ősidők óta ismert, jól megfigyelhető változás a növekedés. A soksejtűek fejlődésének és, - a mikroszkópos vizsgálatok bevezetése után - a sejtek életciklusának is a növekedés volt az egyik feltűnő, jól látható jellegzetessége. Látványos, ahogyan az utódok megszületnek, növekednek, majd elérik a szaporodó képességet és a kisebb méretű utód újra és újra végigjárja ezt a folyamatot. A növekedés kitűnően elképzelhető volt felépítő (anabolikus) folyamatok sorozataként, és a fejlődés morfológiai változásai is magyarázhatóak voltak új, más minőséget létrehozó un. differenciális növekedési folyamatok megjelenésével.

Nem meglepő tehát, hogy egészen a huszadik század 30-as éveiig az volt az uralkodó nézet, hogy az élőlényeket alkotó összetevők alapvetően stabilak, miután a környezetből felvett anyagok átalakítása révén a sejtek és a szervezet működő részeivé váltak. Leegyszerűsített hasonlattal élve ezen felfogás szerint az élőlény egy olyan gép, amelynek alkatrészei állandóak, a táplálék pedig főleg üzemanyagként szolgál, ill. kisebb részben az elhasználódott és elromlott alkatrészek pótlását végzi. Ez az un. „wear and tear” hipotézis, amelynek egyik első képviselője Karl von Voit (függelék 1. ábra) volt, akit a modern táplálkozástudomány megalapítójának tartanak. Hasonló nézeteket vallott Otto Folin (függelék 2-3. ábra) és Voit tanítványa Max Rubner (függelék 4. ábra).

A fenti nézetet látszólag jól alátámasztotta az a 20. század elején már széles körben ismert tény, hogy az egészséges felnőtt szervezet N-egyensúlyban van, függetlenül attól, hogy egy adott étrend nagy, vagy kis N-tartalmú. Ennek megállapítását JohanKjeldahl (függelék 5-8. ábra) módszere tette lehetővé, amelynek révén a szerves vegyületek N-tartalmát ammóniává alakítva meg lehetett mérni. A N-egyensúly azt jelenti, hogy a szervezetbe döntően fehérjék (az őket alkotó aminosavak) formájában bevitt és az onnan a lebontás után főként a vizelettel (elsősorban urea formájában) ürülő nitrogén mennyisége azonos (1.1. ábra).

A grafikonon folyamatos, szaggatott fekete vonalak mutatják a felvett és leadott N mennyiségét. A folyamat szakaszait piros nyilak jelzik.

1.1. ábra A fehérjék lebomlásából származó nitrogén tartalmú végtermékek mennyiségének változásai éheztetés és újra táplálás hatására

Fejtörést okozott azonban egy jelenség, amit folytatódó fehérje metabolizmusnak neveztek el. Eszerint a nagy N-bevitelről a kicsire való átmenet során a vizeletben jelentős N-ürítés mérhető akkor is, ha a szervezet számára biztosítva van az energia nem N-tartalmú anyagokkal, tehát nincs ún. kalorikus éhezés, vagyis a szervezetnek nem kell lebontania az aminosavakat az energia termelés érdekében. (Természetesen a folytatódó protein metabolizmus észlelhető teljes éhezéskor is.) Ez csak azzal magyarázható, hogy ilyenkor valahol a szervezetben fehérjék bomlanak le. Mivel az éhezési körülmények között a táplálék révén nem jut a szervezetbe fehérje, ez a lebomlást jelző ürített N nem származhat közvetlenül a táplálkozással bevitt fehérjéből.

Úgy látszik tehát, hogy nemcsak a táplálék fehérjéi, hanem a szervezetbe már korábban beépült fehérjék is lebomolhatnak. Megerősítette ezt a tényt az, hogy a folytatódó protein metabolizmus olyan körülmények között is kimutatható, amikor biztosították a N-egyensúly megtartását és csak a kén tartalmú aminosavak bevitelét szüntették meg (Keighley és Borsook, 1935)(1.2. ábra).

A grafikonon zöld vonal mutatja a N-egyensúlyt és fekete folyamatos, ill. szaggatott vonal a S megvonás és visszaadás hatását.

1.2. ábra A folytatódó fehérje metabolizmus akkor is megjelenik, ha a nitrogén egyensúly fenntartása mellett csak a kén tartalmú aminosavakat vonják meg a táplálékban.