ESSENTIELE EN METABOLE VETZUREN

Transcriptie

1 ESSENTIELE EN METABOLE VETZUREN 1. Inleiding Apr. biol. Els Deylgat Talrijke klinische en epidemiologische studies wijzen op het belang van een te hoge vetconsumptie in de etiologie van verschillende aandoeningen, waaronder obesitas, diabetes, CVA en kanker. Een zeer uitgebreide studie, uitgevoerd door de Belgian Interuniversity Research on Nutrition and Health (BIRNH) onderzocht onze voedingsgewoontes met betrekking tot vetconsumptie. De inname van vet bedraagt in België gemiddeld 42% van de totale energie-opname, dit is meer dan 10% hoger dan de maximum grens van 30%, aanbevolen door o.a. het Committee on Diet, Nutrition and Cancer en de American Heart Association. Recent onderzoek naar voedingsvetten en diverse pathologieën wordt voornamelijk toegespitst op de aard van de vetzuursamenstelling. 2. Vetzuren Vetzuren worden met de chemische formule RCOOH aangeduid, waar R staat voor een alkylketen. De vetzuren die via de voeding gemetaboliseerd worden, zijn de lange keten vetzuren met een alkylketen van 12 tot 26 koolstofatomen. Klassificatie van deze vetzuren berust op de verzadiging van de koolstofbindingen. Men onderscheidt : A. verzadigde vetzuren (geen dubbele bindingen) B. mono-onverzadigde vetzuren (max 1 dubbele binding) C. poly-onverzadigde vetzuren (met meer dan één dubbele binding) Vetzuren kunnen ook onderverdeeld worden naargelang de plaats van de dubbele binding. Men onderscheidt omega-3 vetzuren (n-3), omega-6 (n-6) en omega-9 vetzuren (n-9): n-3 vetzuren hebben de eerste dubbele binding tussen het derde en vierde koolstofatoom gerekend vanaf de methylkant van de molecule, n-6 vetzuren tussen het 6 e en 7 e koolstofatoom en n-9 vetzuren tussen het 9 e en 10 e koolstofatoom. Opmerking: bij de scheikundige naamgeving van de vetzuren wordt de positie van de dubbele binding gerekend vanaf de carboxylgroep Geluwe 056/ /

2 Omega-6 vetzuur Omega-3 vetzuur :2 9,12 of 18:2n6 5 Linolzuur (LA) 6 O o OH 1 2 alfa-linoleenzuur (ALA) 3 18:2 9,12,15 of 18:3n3 O o OH 2 dubbele koolstofbindingen met een CH 2 ertussen in cis-configuratie 3 dubbele koolstofbindingen met een CH 2 ertussen in cis-configuratie Essentiele vetzuren zijn vetzuren die niet door de mens kunnen gesynthetiseerd worden, maar die wel noodzakelijk zijn voor een gezond functioneren van het lichaam. In feite zijn slechts 2 vetzuren essentieel, namelijk linolzuur (LA), een n-6 vetzuur met 18 koolstofatomen en 2 onverzadigde bindingen: C18:2n6, en α-linoleenzuur (ALA), een n-3 vetzuur met 18 koolstofatomen en 3 dubbele bindingen: C18:3n3. Deze vetzuren moeten dus met de voeding worden opgenomen. Het belang van linolzuur en α-linoleenzuur berust voornamelijk op het feit dat ze in het lichaam kunnen worden omgezet in vetzuren met 20 of meer koolstofatomen en 3 of meer onverzadigde bindingen. Deze vetzuren worden meervoudig onverzadigde vetzuren (MOV) genoemd. Het lichaam gebruikt deze MOV voor de aanmaak van de zogenaamde eicosanoïden (eicosa is het griekse woord voor 20): prostaglandines, thromboxanen, leukotriënen en hydroxyvetzuren. Deze eicosanoïden zijn kortlevende, lokaal actieve substanties die betrokken zijn bij een groot aantal fysiologische processen. Ze spelen een cruciale rol bij de celmembraan- en celreceptorfunctie, reguleren inflammatoire processen, beïnvloeden de functies van de gladde spieren, endothelen, monocyten en thrombocyten, en spelen een rol bij immuunreacties. 2.1 Verzadigde vetzuren In België bedraagt de gemiddelde opname van verzadigd vet 17% van de totale energieopname in plaats van de door de National Institutes of Health Consensus Statement aanbevolen maximumgrens van 10%. De belangrijkste bronnen van verzadigd vet in België (BIRNH) zijn oliën en vetten (45%) met als voornaamste bron boter en margarines, gevolgd door vlees en gevogelte (24%), kaas en eieren (8%) en melkprodukten (4%). Verzadigde vetzuren worden al lang beschouwd als atherogeen, aangezien ze een verhoging van het circulerend LDL-cholesterol bevorderen door inhibitie van de synthese en de werking van de LDL-receptoren in de lever Geluwe 056/ /

3 Het atherogeen effect is afhankelijk van de ketenlengte. Verzadigde vetzuren met een ketenlengte C8 en C10 (Medium Chain Fatty Acids) beïnvloeden het cholesterolgehalte niet. De C12:0, C14:0, en C16:0 vetzuren hebben het meeste cholesterolverhogend effect. Talrijke studies werden ondernomen om de correlatie tussen de inname van verzadigd vet en het risico op kanker en het ontwikkelen van metastasen te onderzoeken. Meer bepaald bij borst- en colonkanker, doch ook bij pancreas-, long- en prostaatkanker werd door diverse onderzoekers een associatie vastgesteld. Een substantiële reductie van de inname van verzadigd vet in het Belgisch eetpatroon kan een belangrijke bijdrage leveren in de daling van de mortaliteit. Palmitinezuur C16:0 Myristinezuur C14:0 Palmitinezuur en myristinezuur veroorzaken een stijging van de serumconcentratie van zowel cholesterol- en LDL-cholesterol als van HDL-cholesterol. In ons klassiek voedingspatroon is palmitinezuur het meest vertegenwoordigd verzadigd vetzuur en levert 8% van de energieopname. Een hoge palmitinezuurconcentratie in het bloed is dus een belangrijke atherogene factor. Myristinezuur komt voor in zuivelprodukten. Stearinezuur C18:0 Stearinezuur is een uitzondering op de regel dat verzadigde vetzuren het atherogeen risico doen stijgen. Dit vetzuur kan in het lichaam geoxideerd worden door desaturasen tot het mono-onverzadigde oleïnezuur (C18:1n9cis). Een tegenargument voor gebruik van stearinezuur in de voeding berust in het hoger thrombogeen effect bij transport van dit vetzuur in de bloedbaan. Stearinezuur komt voor in vlees en chocolade. 2.2 Mono-onverzadigde vetzuren De gemiddelde opname van mono-onverzadigde vetzuren in België bedraagt 15% met als belangrijkste vertegenwoordiger het oleïnezuur of oliezuur, een n-9 vetzuur, dat in ons lichaam wordt omgezet tot meadzuur (C20:3n9) Oliezuur (OA) C18:1n9 cis Populaties met een mediterraan dieet, rijk aan oleïnezuur of oliezuur (olijfolie), vertonen een lagere incidentie aan CVA en borst- en colonkanker, ondanks het feit dat hun gemiddelde vetinname hoger blijkt dan de aanbevolen 30%. Bij vervanging van verzadigd vet door olijfolie verlaagt het LDL-cholesterol, wat een gunstig effect heeft op het voorkomen van CVA. Maar ook andere mechanismen die een beschermende rol zouden spelen, werden aan het licht gebracht: daling van de postprandiale triglyceridemie, vermindering van de werking van factor VII die een rol speelt bij de trombusvorming, daling van de ontstekingsrespons van het vasculair endotheel Geluwe 056/ /

4 Oliezuur bevordert de carcinogenese niet en zou zelfs een beschermende rol spelen. Voorgestelde mechanismen die dit verklaren wijzen op een competitie tussen de vetzuren voor de desaturatie / elongatie-reacties en de cyclo-oxygenase reacties die instaan voor de vorming van de eicosanoïden. Er werd een synergistisch effect gerapporteerd tussen n-3 vetzuren en oliezuur: oliezuur zou de incorporatie van de n-3 vetzuren in de celwand verhogen, terwijl de n-6 vetzuren competeren met de n-3 vetzuren. Een gezond voedingspatroon hoeft dus geen restrictie op te leggen voor oliezuur, behalve eventueel in geval van overgewicht. 2.3 Poly-onverzadigde vetzuren n-6 vetzuren De stamcel van de n-6 vetzuren is linolzuur (LA), vanwaaruit GLA, DGLA en AA worden gevormd. Linolzuur (LA) C18:2 - gamma-linoleenzuur (GLA) C18:3 - Dihomogammalinoleenzuur (DGLA) C20:3 Linolzuur, een essentieel vetzuur, is erg verspreid in de natuur en komt voor in plantaardige oliën, sojaolie, in moedermelk, in zaden en noten, spirulina, zwarte bessenzaad en komkommer. Dit n-6 vetzuur wordt, via gamma linoleenzuur (GLA), onder invloed van desaturasen en elongasen en met behulp van een aantal vitamines en minerale cofactoren omgezet tot dihomogammalinoleenzuur (DGLA). DGLA is een precursor voor de serie 1 prostaglandines zoals PGE1 met belangrijke anti-inflammatoire eigenschappen. GLA komt voor in teunisbloemolie en bernagie-olie en kan dus ook rechtstreeks via de voeding opgenomen worden. Te veel linolzuur belemmert de overgang van ALA naar EPA. Daarenboven is linolzuur zeer gevoelig aan lipidperoxydatie wat een verhoging van de plaatjesaggregatie bevordert. Het aandeel van linolzuur in de energieopname van een gemiddeld Belgisch dieet is over het algemeen te hoog (gemiddeld 6,1% van de totale energieopname), met oliën en vetten (vnl. margarine) als voornaamste bron. De door de International Society for the Study of Fatty Acids and Lipids (ISSFAL) aanbevolen dosis bedraagt 2-3%. Diverse studies tonen aan dat een voeding die te rijk is aan linolzuur, en in afwezigheid van een adequate hoeveelheid n-3 vetzuren de carcinogenese zou bevorderen. Meer bepaald voor borstkanker blijken hiervoor duidelijke aanwijzingen. Te veel linolzuur heeft tevens een suppressief effect op de immuunstatus Geluwe 056/ /

5 Arachidonzuur (AA) C20:4 DGLA wordt verder omgezet tot arachidonzuur. Dit arachidonzuur, dat eveneens rechtstreeks via de voeding (vlees, melk, eieren) wordt opgenomen, is een precursor voor de serie 2 prostaglandines (via de cyclo-oxygenaseweg) en de serie 4 leukotriënen (via de lipoxygenaseweg) met pro-inflammatoire eigenschappen, en de serie 2 tromboxanen, een plaatjesfactor met sterke pro-aggregerende en vasoconstrictieve eigenschappen. De omzetting van DGLA naar arachidonzuur wordt geremd door n-3 vetzuren n-3 vetzuren Het aandeel van de n-3 vetzuren in de totale energie-opname van het gemiddeld Belgisch dieet bedraagt volgens de BIRNH-studie slechts 0,8%. Bij de recente herziening van de voedingsaanbevelingen in ons land werd voor de aanbreng van n-3 vetzuren vooropgesteld: 1,3 tot 2% van de totale energiebehoefte waarvan tenminste 1% ALA en tenminste 0,3% EPA en DHA. Prof. H.Henderickx van de Nationale Voedingsraad stelt als volgt: wanneer gerekend wordt met een daginname van 2400 kcal en rekening houdend met de aanbeveling van 0,3% van de energie-inname als EPA en DHA, dan betekent dit 7,2 kcal of 800 mg EPA+DHA per dag, waar, rekening houdende met onze visconsumptie (berekend op 10 g per dag waarvan 32% kabeljauw, 20% haring, 15%koolvis en 13%zalm) slechts 215 mg opgenomen wordt. α-linoleenzuur (ALA) C18:3 α-linoleenzuur, een essentieel n-3 vetzuur, zit ondermeer in lijnzaadolie (50%), canolaolie (9%), sojaolie (7%), zwarte bessen, walnoten, citrusvruchten en groene groenten. Het is de precursor voor de aanmaak van DHA en EPA. Het rendement van deze omzetting bedraagt slechts 10%. Eicosapentaeenzuur (EPA) C20:5 - Docosahexaeenzuur (DHA) C22:6 Naast aanmaak uit α-linoleenzuur worden deze n-3 vetzuren ook in belangrijke mate aangebracht via de voeding, voornamelijk vette vis (haring, makreel, zalm). zeevruchten, wilde dieren, algen en plankton. EPA en DHA zijn de precursoren van prostaglandinen (PGI3), tromboxanen (TXA3) en leukotriënen (LTA5) met anti-inflammatoire eigenschappen. Het gunstig effect van EPA en DHA op hart- en vaatziekten is gekend. Een stijgende belangstelling is ontstaan voor de belangrijke rol van deze vetzuren bij de regulatie van inflammatoire processen. Moedermelk bevat van nature hoge hoeveelheden DHA Geluwe 056/ /

6 2.3.3 Transvetzuren Trans elaidinezuur C18:1n9 trans Onverzadigde vetzuren kunnen 2 verschillende ruimtelijke configuraties rond de dubbele binding aannemen. Men spreekt van cis- en trans-isomeren. De vorming van eicosanoïden kan enkel gebeuren vanuit de cis-vetzuren. In de natuur komen slechts kleine hoeveelheden transvetzuren voor (in melkprodukten en vlees). Tijdens de industriële bewerking (hydrogenatie) van oliën, zoals tijdens hardings- en geurverwijderende processen bij de productie van margarines, ontstaan trans-isomeren zoals elaidinezuur. Deze trans-isomeren hebben een nefaste invloed op de gezondheid: ze verhogen de LDL-cholesterol en verlagen de HDL-cholesterol in het plasma, ze tasten de integriteit van de membraanfuncties aan en kunnen niet fungeren voor de aanmaak van PG1 waarvan ze de aanmaak daarenboven blokkeren. Recente studies tonen aan dat trans-vetzuren duidelijk gassocieerd zijn aan een stijging van CVA. Om deze redenen vermijdt men best het gebruik van gehydrogeneerde plantaardige oliën (margarines, snacks, chips ). 3. Enzymes, activatoren en inhibitoren De biosynthese van de fysiologisch belangrijke meervoudig onverzadigde vetzuren uit LA en ALA heeft een rendement van amper 10% en is afhankelijk van de enzymes delta 6- desaturase en delta 5-desaturase voor het inbrengen van onverzadigde bindingen, en het enzyme elongase voor het verlengen van de koolstofketen. Deze enzymes zijn op hun beurt afhankelijk van inhibitoren en activatoren. De belangrijkste activatoren zijn vitamine B2, B3, B5, B6, Mg, Zn, insuline en vitamine C. De belangrijkste inhibitoren zijn trans-vetzuren, verzadigde vetzuren, alcohol, cholesterol, carcinogene stoffen, straling en ouderdom. 4. Klinische applicaties 4.1 Inflammatie Ontstekingen worden gemoduleerd door chemokinen, plasma-enzymsystemen en factoren van mestcellen, bloedplaatjes en leukocyten. Mestcellen zijn een belangrijke bron van langzaamwerkende ontstekingsmediatoren, zoals leukotriënen, prostaglandinen en tromboxanen: door veranderingen in de plasmamembraan van de mestcellen, geassocieerd met activatie van fosfolipase A2, komt arachidonzuur vrij; dit kan vervolgens al naar gelang het mestceltype gemetaboliseerd worden door lipoxygenase Geluwe 056/ /

7 enzymen in leukotriënen (LTB4, LTC4, LTD4, LTE4) of door cyclo-oxygenase-enzymen in prostaglandinen (PGD2, PGE2) en tromboxanen (TXA2). Deze ontstekingsmediatoren veroorzaken vasodilatatie, verhoogde vasculaire permeabiliteit, chemotaxis van neutrofielen, contractie van gladde spier. In de long veroorzaken ze onmiddellijke bronchoconstrictie, mucosa-oedeem en hypersecretie, wat leidt tot astma. Vele anti-inflammatoire medicijnen werken in op de degranulatie van de mestcellen (natriumcromoglycaat) of op de metabolisering van arachidonzuur (indomethacine, corticosteroïden). Een goede samenstelling van het vetzuurprofiel kan echter ook een gunstige bijdrage leveren bij een aantal chronische inflammatoire aandoeningen en autoimmuunziekten waar de pro-inflammatoire arachidonzuurmetabolieten een belangrijke rol spelen: ziekte van Crohn, colitis ulcerosa, SLE, amyloidosis, scleroderma, RA, vasculitis, psoriasis, astma... Een toename van n3-vetzuren in de voeding doet een shift ontstaan van de pro-inflammatoire LTB4, PGE2 en TXA2 productie vanuit arachidonzuur naar de anti-inflammatoire EPAmetabolieten PGI3, TXA3, en LTA5. Daarenboven hebben n3-vetzuren een inhiberend effect op de vorming van arachidonzuur vanuit DGLA, wat de vorming van de anti-inflammatoire PGF1 en PGE1 ten goede komt. Deze 2 mechanismen reduceren dus de inflammatoire processen. 4.2 Cardiovasculaire aandoeningen Verschillende studies hebben aangetoond dat een verhoogde inname van omega-3-vetzuren, in de vorm van bvb. ten minste 1 portie vette vis per week, het risico van hart- en vaatziekten vermindert. DHA reduceert de productie van verschillende cytokines, o.a. IL-1β; TNF, en IL- 6, wat leidt tot een verminderde adhesie van leucocyten aan de endotheelcellen. EPA bevordert de triglyceride clearance door activatie van plasma lipase. Het effect van EPA en DHA op de cardiovasculaire mortaliteit werd bevestigd in de GISSIstudie (1999), op meer dan patiënten die een eerste infarct overleefden. De cardiovasculaire mortaliteit was met 30% verlaagd na EPA en DHA suppletie. Er werd echter geen enkel effect bekomen op niet fatale cardiale gebeurtenissen (aritmieën, evolutie van ventrikelfibrillatie). In de Lyonstudie (1999) werd aangetoond dat een mediterrane voeding, met supplementaire toevoer van zowel ALA als EPA en DHA bijzonder doeltreffend is zowel tegen cardiovasculaire mortaliteit als tegen de niet fatale cardiale verwikkelingen. 4.3 Diabetes en insulineresistentie Een dieet rijk aan geraffineerde suikers, met weinig vezels, een hoge n6/n3 vetzuurratio en rijk aan verzadigde en transvetzuren verhoogt de kans op het ontwikkelen van 8940 Geluwe 056/ /

8 insulineresistentie. Een verhoogde opname van n-9 (olijfolie) en n-3 vetzuren verhoogt de gevoeligheid voor insuline en er treedt een daling op van de (nuchtere) glycemiewaarden. Het effect wordt voornamelijk toegeschreven aan DHA, dat verantwoordelijk is voor de fluïditeit van de cellulaire membraan waarop de insulinereceptoren zich bevinden. 4.4 Zwangerschap en lactatie Arachidonzuur (AA) en DHA spelen een belangrijke rol in de neurologische en visuele ontwikkeling van het kind zowel tijdens de zwangerschap als gedurende de eerste levensjaren. Tijdens de zwangerschap wordt veel nieuw weefsel gevormd, waardoor de behoefte aan langeketenvetzuren toeneemt. Om aan de behoefte van de foetus te voorzien spreekt de zwangere vrouw haar eigen reserves aan. Vooral de transfer van AA en DHA naar de foetus blijkt toegenomen, daar de conversie van LA en ALA naar AA en DHA nog inadequaat is. De DHA-status van de moeder na de bevalling blijkt zodanig laag en normalisatie gebeurt bij ons voedingspatroon zodanig traag dat bij elke volgende zwangerschap de reserves verder uitgeput geraken. Er werd aangetoond dat de neonatale DHA-waarden bij eerstgeborenen significant hoger liggen dan bij de volgende kinderen. Moedermelk bevat AA, DHA en andere langeketenvetzuren, waarvan de concentratie afhankelijk blijkt te zijn van de maternele reserves. Het is daarom zeer belangrijk dat tijdens zwangerschap en lactatie het dieet voorziet in de toegenomen behoeftes aan deze vetzuren. Een tekort aan n-3 vetzuren na de bevalling wordt in verband gebracht met postnatale depressie. Wanneer geen borstvoeding gegeven wordt, is het ten zeerste aangeraden om flesvoeding te gebruiken die aangereikt is met AA en DHA. AA en DHA zijn belangrijk voor groei ontwikkeling van het centraal zenuwstelsel ontwikkeling van de retina mentale en cognitieve ontwikkeling 4.5 Dyslexie, dyspraxie, ADHD, autisme, dementie EPA en DHA zijn beiden essentieel voor een optimale werking van de hersenen. DHA is belangrijk in de structuur van de neuronale membraan. Adequate hoeveelheden zijn dus nodig tijdens de vroege ontwikkeling bij de vorming van de hersenen en heel het leven lang om de vervormbaarheid (fluïditeit) van de membranen in stand te houden. EPA speelt geen of nauwelijks een structurele rol in de hersenen, maar is niettemin essentieel voor de voortdurende regulatie van de hersenfunctie via de afgeleide prostaglandines, tromboxanen en leukotriënen. Vetzuuranalyses bij kinderen die lijden aan ADHD, dyslexie, dyspraxie en 8940 Geluwe 056/ /

9 autisme toonden bij een belangrijke groep een significante daling van de DHA en EPA spiegel, met een duidelijke verbetering op zowel klinisch als biochemisch vlak na suppletie. Deze bevindingen openen nieuwe perspectieven in de behandeling van deze aandoeningen waarvan de multifactoriele aard uiteraard een zorgvuldige benadering verdient. 4.6 Obesitas Recente studies ondersteunen het feit dat n-3 vetzuren een rol kunnen spelen in de controle van de eetlust, door de centrale respons op leptine te beïnvloeden. Leptine controleert de voedingsinname door interactie met zijn receptor ter hoogte van de hypothalamus. Experimentele gegevens suggereren dat n-3vetzuren, via hun werking ter hoogte van de hypothalamus de anti-obesitas werking van leptine zou kunnen bevorderen en de resistentie tegen leptine zou kunnen voorkomen. 4.7 Kanker Recente analytische epidemiologische studies tonen een duidelijk verband aan tussen visverbruik en het risico op bepaalde kankers meer bepaald van borst, long, colon, rectum, eierstokken en prostaat. Het anti-inflammatoir effect van EPA en DHA zou hiervoor verantwoordelijk zijn. 5. Besluit Een evenwichtige samenstelling van het vetzuurprofiel heeft een belangrijke invloed op de gezondheid. Bij de recente herziening van de voedingsaanbevelingen in ons land werden volgende cijfers vooropgesteld: 1. Beperk de totale vetinname tot maximaal 30% van de totale calorie-inname. 2. Beperk de inname van verzadigd vet tot maximaal 10% van de totale calorie-inname. 3. Haal minimaal 10% van de totale calorie-inname uit mono-onverzadigde vetzuren. 4. Haal 5-10% van de totale calorie-inname uit poly-onverzadigde vetzuren, waarvan ten minste 1,3-2% uit n-3 vetzuren met name 1% uit ALA en tenminste 0,3% uit EPA en DHA. 5. Beperk de opname van transvetzuren tot maximaal 1% met een streefwaarde van 0%. Evaluatie van de vetzuursamenstelling in het bloed geeft een duidelijk zicht op het effect van het voedingspatroon van de patiënt. Het verdient tevens aanbeveling aandacht te besteden aan de inhibitoren en stimulatoren (vitamines, mineralen, anti-oxydantia) die van essentieel belang zijn om tot een evenwichtige balans te komen Geluwe 056/ /