3.2.2003 Na rozdíl od jednoduchých živých organismů, které mají schopnost samy vytvářet biologické substance z elementárních prvků, došlo u vyšších organismů, zejména savců, v průběhu fylogenetického vývoje k situaci, kdy ztratili schopnost vytvářet určité biologické substance proto, že je během vývoje získávali z nižších organismů z potravního řetězce. Ztráta schopnosti syntetizovat některé složitější biologické sloučeniny vedla vyšší organismy k jejich bezpodmínečné závislosti na příjmu těchto látek ze zevního prostředí. Proč došlo ke ztrátě schopnosti syntetizovat některé biologické substance a proč tato schopnost u jiných organismů přibližně stejného vývojového stupně zůstává zachována, není přesně objasněno. Typickým příkladem je neschopnost člověka a primátů syntetizovat kyselinu askorbovou, zatímco mnoho dalších savců si tuto schopnost podrželo. Vysvětlením může být selekční tlak prostředí, případně náhodné mutace.
Vývoj deficitu esenciálních složek výživy probíhá od asymptomatického deficitu až po obraz klinického onemocnění, případně smrti.
Při nedostatečném přívodu esenciální složky výživy (vitaminu nebo mikroelementu) dochází nejprve k mobilizaci zásob. Pro některé nutrienty mohou být zásoby velmi rozsáhlé a k jejich vyčerpání dochází až po několika letech (vitamin A, vitamin B12), avšak u některých, zejména ve vodě rozpustných vitaminů a stopových prvků, jsou zásoby velmi malé, nebo zásoby mikroelementů vůbec neexistují a deficit se projevuje již při krátkodobém omezení přívodu mikroelementu. Jak pokračuje deplece zásob, uplatní se kompenzační mechanismy, například zvýšená absorpce z potravy, jak ji pozorujeme při deficitu železa nebo zinku, případně pokles vylučování mikroelementu močí a stolicí, což je typické pro magnezium a fosfor.
Vzhledem k tomu, že vitaminy a mikroelementy jsou nepostradatelnými součástmi enzymů, kde fungují jako kofaktory, dochází v důsledku deficitu mikroelementů a vitaminů ke snížení aktivity intracelulárních enzymů, což má za následek vznik celého spektra metabolických abnormalit. V tomto stadiu se ještě nemusí deficit esenciálních složek výživy klinicky projevit. Tuto situaci nazýváme subklinickým deficitem, což je stav, při kterém je zjistitelná deplece esenciálních složek výživy, nepozorujeme však žádné zjevné klinické příznaky tohoto deficitu. Pokračující deplece vede k určitým nespecifickým klinickým symptomům, jako je apatie, únava, anorexie, psychické nebo imunologické abnormality, poruchy hemokoagulace, poruchy diferenciace buněk a výstavby tkání. Většina těchto příznaků je tak nespecifická, že nedovolí bez laboratorního vyšetření potvrdit diagnózu deficitu. Hlavní metodou zjištění časných stadií karence vitaminů a stopových prvků je cílené stanovení jejich přítomnosti v organismu, vyšetření specifických funkcí, které jsou na přítomnosti mikroprvků závislé, a dále velmi pečlivá nutriční anamnéza.

RIZIKOVÉ FAKTORY DEFICITU VITAMINŮ A STOPOVÝCH PRVKŮ

Existuje mnoho situací, které vedou k deficitu vitaminů a mikronutrientů, dokonce i bez přítomnosti charakteristické symptomatologie jejich deplece.

Nesprávné dietní návyky
V technicky rozvinutých společnostech vzniká mnoho špatných dietních návyků, zejména vycházejících z nadbytečné spotřeby rafinovaného cukru, nedostatečného přívodu vlákniny, kolísavého příjmu ovoce, zeleniny, mléka, což má za následek snížený přívod vitaminů skupiny B a železa. Každá nevyrovnaná dieta ve zdraví i v nemoci může vést k depleci vitaminů a stopových prvků.

Dospívání
Nedostatek vitaminů a stopových prvků se velmi často vyvíjí u rychle rostoucích a dospívajících jedinců, jejichž organismus má vysoké nároky na příjem zdrojů energie a bílkovin. Typickým příkladem je deficit folátů, vitaminu A a železa. Tato situace se ještě zhoršuje, jestliže dospívající jedinec používá některou z jednostranných a nevyvážených diet (například redukční dieta, dieta kulturistů, mimořádně těžce pracujících nebo intenzivně trénujících jedinců).

Nadměrný přívod alkoholu
V závislosti na podílu energie, která vzniká z alkoholu, může jeho abúzus vést k nedostatečnému příjmu ve vodě rozpustných vitaminů, především B1 a pyridoxinu, k nedostatečnému hrazení fosforu, magnezia a některých mikronutrientů. Kromě toho může být velmi výrazně zhoršen metabolismus vitaminu A a dále může vzniknout nedostatek zinku. Velmi typický klinický obraz u alkoholiků má v popředí deficit vitaminu B1, magnezia, fosfátu a vitaminu B6.

Kouření
Kuřáci mají zřetelně snížené zásoby většiny esenciálních složek výživy a mikroelementů a současně jejich zvýšenou potřebu. Prokazatelně nejvíce postižená je zásoba kyseliny askorbové, beta-karotenu a vitaminu E. Vitaminy a stopové prvky ve stáří S postupujícím věkem dochází často k rozvoji mnohočetného deficitu vitaminů a stopových prvků. Příčinou je změněný způsob stravování, poruchy dentice, obecně projevy malnutrice s poklesem transportních plazmatických proteinů, interakce s léky, chronická onemocnění a polymorbidita. Dosti často se uplatňuje na změně výživy ve stáří depresivní stav a ekonomické faktory. Karenční stavy a různý stupeň malnutrice se vyskytují ve věku nad 80 let u většiny jedinců, bez ohledu na jejich sociální a ekonomické postavení.

Zvýšená spotřeba při vývoji a anabolismu
V dětství, a především v období rychlého růstu, je zvýšená potřeba zvláště některých mikronutrientů, např. zinku, jehož nedostatek může vést k omezení růstu a vývoje dětí. Podobně může být zvýšená potřeba vitaminů a stopových prvků v podmínkách výrazného anabolismu, např. po delším nedostatku potravy, půstu nebo v období rekonvalescence.

POTŘEBA VITAMINŮ PŘI CCHOROBNÝCH STAVECH

Malabsorpce

Malabsorbce některých mikronutrientů je poměrně častá v průběhu gastrointestinálních onemocnění, pankreatické dysfunkce, jaterních onemocnění a onemocnění žlučových cest s nedostatkem žluči v trávicím ústrojí. Zhoršené vstřebávání tuků při malabsorpci vede pravidelně ke snížení zásob všech vitaminů rozpustných v tuku.
Další skupina onemocnění, která představuje riziko deficitu vitaminů a stopových prvků, jsou onemocnění spojená se zhoršenou funkcí nebo se zmenšením resorpční schopnosti střevní sliznice. Po rozsáhlých resekcích střeva a při syndromu krátkého střeva dochází k poruše resorpce vitaminu B12 a vitaminů A, D, E a K. V závažných zdravotních stavech dochází k výrazným klinickým projevům deficitu vitaminů. Zvýšené riziko deficitu mikronutrientů představují střevní zánětlivá onemocnění - např. Crohnova nemoc. Pravidelně se vyskytují deficity širšího spektra vitaminů a stopových prvků při glutenové enteropatii.
Ke zhoršené absorpci vitaminu B12 dochází při chronických onemocněních žaludeční sliznice a projevech atrofické gastritidy.

Zvýšené ztráty mikronutrientů
Všechny tělesné tekutiny obsahují vitaminy a stopové prvky a při větších ztrátách těchto tekutin dochází i k depleci mikronutrientů v organismu. Nejčastěji se tato situace objevuje při vysokých ztrátách tekutin z trávicího ústrojí, zvláště při průjmu a zvracení. Podobně velké ztráty vznikají při odsávání sekretu nasogastrickou a nasoenterální sondou, a dále při ztrátách píštělemi, zejména pokud jde o tzv. ?high output fistulae?, kdy ztráty činí i několik litrů gastrointestinálních sekretů za 24 hodin. Poměrně velké ztráty vitaminů a stopových prvků vznikají při drénování velkých dutin a abscesů.
Ke značným ztrátám vitaminů rozpustných ve vodě dochází při polyurických stavech a zcela pravidelně vznikají vysoké ztráty, které je nutné doplňovat, při hemodialýze a při peritoneální dialýze. V této situaci dochází především ke ztrátě kyseliny listové.
Zvýšená spotřeba současně s nadměrnými ztrátami mikronutrientů se rozvíjí při rozsáhlém popáleninovém traumatu. Současně se ztrátami proteinů a makroelementů dochází k výrazným ztrátám vitaminu B1, kyseliny askorbové, a z mikroprvků ke ztrátám zinku, mědi a selenu. Ztráty mikroprvků povrchem těla při popálení mnohonásobně převyšují odpady stolicí při průjmu a vylučování močí při polyurii.
Zcela pravidelně se vyskytuje výrazný deficit vitaminů, zvláště rozpustných ve vodě (B1, B2, kyselina askorbová) u pacientů v kritickém stavu na jednotkách intenzivní péče. Nedostatečná suplementace těchto vitaminů farmakologickými dávkami zvyšuje podle spolehlivých klinických studií mortalitu těchto nemocných. Množství mikronutrientů, která jsou doporučována v těchto situacích, odpovídají čtyř- až šestinásobku standardní denní dávky, potřeba však může být i vyšší.

Onemocnění spojená se zvýšenou tvorbou aktivních forem kyslíku (tzv. volných kyslíkových radikálů)
Všechna onemocnění spojená se zvýšeným energetickým obratem jsou spojená i s nadměrnou tvorbou aktivních forem kyslíku, jež mohou potenciálně poškozovat buněčné membrány, enzymy citlivé na kyslík a DNA. Aktivní formy kyslíku - volné kyslíkové radikály - mají nepárový elektron, který je velmi nestabilní a má tendenci energeticky destabilizovat další molekuly, jako jsou polynenasycené mastné kyseliny, nukleové kyseliny a na oxidaci citlivé části molekul enzymů. K této destabilizaci dochází tím, že z těchto molekul je vyjímán další elektron a následkem toho vzniká oxidativně změněná, často funkčně poškozená molekula. Jelikož tento děj probíhá v menší míře i za fyziologických podmínek, je zvýšený účinek aktivních forem kyslíku omezen přirozenými antioxidanty, mezi něž patří některé mikronutrienty:
- rozpustné ve vodě - vitamin C, kyselina močová;
- rozpustné v tuku - beta-karoten, vitamin E;
- superoxiddismutáza, metaloenzymy s manganem v mitochondriích, metaloenzymy v cytoplazmě obsahující měď a zinek;
- glutathionperoxidáza, enzymy obsahující selen, které jsou součástí systému regenerujícího vitamin E;
- metalothionein a bílkoviny bohaté na cystein, které obsahují velké množství zinku, mědi a působí též jako obecné antioxidanty.
Uvedené antioxidační systémy, jejichž důležitou a nepostradatelnou součástí jsou vitaminy a mikroprvky, jsou zvýšeně spotřebovávány ve všech situacích patologicky zvýšeného metabolismu, jako je sepse, polytraumata, kachektizující nádorová onemocnění, popálení, ateroskleróza, reperfuzní syndrom po epizodě celkové nebo lokální ischémie.
Všechny stavy, které zvyšují potřebu antioxidantů a jež jsou spojeny s nadměrnou tvorbou aktivních forem kyslíku, vyžadují i zvýšený přívod vitaminů a mikroprvků uplatňujících se v antioxidačním obranném systémů.

Deficit vitaminů a mikroprvků způsobený zhoršenou dostupností a interferencí mezi mikronutrienty
Biologická dostupnost mikroprvků, především zinku, mědi a vápníku, je snížená při nadměrném přívodu dietní vlákniny a fytátu. Zvýšený přívod železa vede k poruchám resorpce zinku a mědi.
Vzhledem k tomu, že měď i zinek využívají při resorpci z potravy v trávicím ústrojí stejný transportní mechanismus ve střevní sliznici (transportní vaznou bílkovinu metalothionein), je zřejmé, že nadbytečný přívod zinku může vést k nedostatečné resorpci mědi. Abúzus používání zinku, např. formou potravinových doplňků, pokud je zinek podáván v nepřiměřeně vysokých dávkách a dlouho, vede k bloku resorpce mědi a postupnému rozvoji deficitu zásob mědi v organismu. Deficit mědi se projevuje mikrocytární anémií, kterou není možno upravit přívodem železa ani kyseliny listové. Souběžně s anémií rezistentní na přívod železa se vyvíjejí i změny vlasového porostu, vlasy se stávají tenčími, kroutí se a šediví. Řešením je zastavení nadměrného přívodu zinku, suplementace mědi intravenózním přípravkem stopových prvků a zvýšení perorálního přívodu mědi. Podobným způsobem může naopak nadměrný přívod mědi vyvolat sníženou dostupnost zinku, depleci jeho zásob a v mimořádném případě i klinické projevy (perorální dermatitis, zhoršené hojení, snížená proteosyntéza, poruchy imunity, snížení funkce ochranného antioxidačního systému v organismu).
Zvýšený přívod zinku může být tímto mechanismem využit ke snížení absorpce mědi při Wilsonově chorobě. Absorpce železa je zřetelně zvyšována současným podáváním kyseliny askorbové.
Některé esenciální mikronutrienty mohou být ve vysokých dávkách toxické. Svojí chronickou nebo akutní toxicitou se jednotlivé elementy značně liší. Z vitaminů rozpustných v tuku je nutné zachovávat opatrnost při dávkování u vitaminů A a D, pokud jde o minerály, je nutné opatrně dávkovat železo, selen, zinek, měď a chrom. Za určité situace se uplatňuje toxicita kyseliny askorbové, která se může měnit v kyselinu šťavelovou.

OPTIMLIZACE PŘÍVODU MIKRONUTRIENTŮ

Potřeba mikronutrientů závisí na několika faktorech:
- na současném stavu zásob mikronutrientů pacienta, případně aktuálním deficitu;
- na denní potřebě mikronutrientů dané skutečnou metabolickou potřebou a denními ztrátami;
- na schopnosti absorbovat mikronutrienty v závislosti na účinnosti absorpčních schopností trávicího ústrojí, účinnosti specifických transportních mechanismů a schopnosti přenosu mikronutrientů do zásobních kompartmentů.

Biochemické a fyziologické ukazatele zásob vitaminů v organismu
Z biochemických ukazatelů jsou vedle koncentrací v plazmě ukazateli zásob vitaminů v organismu některé parametry antioxidační rovnováhy. Mezi běžné ukazatele patří koncentrace malonyldialdehydu a konjugovaných dienů.
Poměrně často se používá metoda stanovení enzymových aktivit, které jsou závislé na dostupnosti mikronutrientů - vitaminů nebo stopových prvků. Například intracelulární koncentrace thiaminu může být stanovena aktivitou transketoláz uvnitř červených krvinek (vysoká aktivita transketolázy je známkou snížené dostupnosti thiaminu). Stav zásob a dostupnost vitaminu B2 lze stanovit pomocí aktivity glutathion reduktázy a vitaminu B6 pomocí aktivity transamináz. Dostatečná potřeba selenu je indikována aktivitou glutathion peroxidázy červených krvinek.

Fyziologické ukazatele dostupnosti mikronutrientů v organismu
Na rozdíl od biochemických parametrů se projevují deficity mikronutrientů ve fyziologických ukazatelích se zpožděním, a totéž můžeme tvrdit o klinických symptomech. Také vztah nedostatku určitého mikronutrientu k poruše fyziologických funkcí nebo klinickým symptomům není tak přímočarý, jako tomu je u stanovení mikronutrientů v tělesných tekutinách nebo krevních buňkách. Skutečnost, že určitý symptom nebo porucha funkce souvisí s deficitem mikronutrientu, je prokazatelná tím, že po suplementaci mikronutrientu patologický projev vymizí.
Část mikronutruentů má výrazný vliv na funkci imunitního systému. Experimentálně i klinicky bylo prokázáno, že úprava deficitu mikronutrientů vede k vzestupu lymfocytů T4, zlepšuje odpověď lymfocytů na fytohemoaglutinin, zvyšuje počet přirozených zabíječů (natural killer cells - NK buňky) a podporuje jejich funkci.

ZÁVĚR

Oblast vitaminů a stopových prvků je velmi rozsáhlá a počet složek výživy, o nichž je známo, že jsou nepostradatelné, ještě není konečný. Velmi podstatně se jejich potřeba liší v závislosti na tělesné zátěži, věku, přítomnosti akutních nebo chronických onemocnění, celkovém nutričním stavu a dalších okolnostech. Je zcela nepochybné, že u zdravých jedinců se v průběhu roku potřeba esenciálních složek výživy mění. Velmi proměnlivá je potřeba mikronutrientů u kriticky nemocných a obecně u pacientů v intenzivní péči, dále u nemocných s dlouhodobým závažným onemocněním, zejména u onkologických pacientů a pacientů po těžkých traumatech. Právě v těchto skupinách pacientů má dostatečná suplementace vitaminů významný vliv na průběh onemocnění, kvalitu života a délku rekonvalescence.

LITERATURA

1. Chandra RK. Effect of vitamin and trace element supplementation on immune response and infection in elderly subjects. Lancet 1992;340:1124-1127.
2. Cruickshank AM, Telfer ABM, Shenkin A. Thiamine deficiency in the critically ill. Intensive Care Medicine 1988;14:384-387.
3. Shenkin SD, Cruickshank AM, Shenkin A. Subclinical riboflavin is associated with outcome of seriously ill patients. Clinical Nutrition 1989;8:269-271.