כניסה 
עקבו אחרינו בפייסבוק פוליולים - Polyols
| מדריך בדיקות מעבדה | |
| פוליולים | |
|---|---|
| Polyols | |
| שמות אחרים | Taldo; Pentose phosphate Ribose-5-phosphate deficiency |
| מעבדה | כימיה בשתן |
| תחום | חומרים ממתיקים. |
 | |
| טווח ערכים תקין | ERYTHRITOL: גיל פחות מ-11 חודש -<220 mmol/mol creatinine, גיל 1-3 שנים -<267 mmol/mol creatinine, גיל 4–17 שנים - <171 mmol/mol creatinine, גיל מעל 18 שנים - <99 mmol/mol creatinine.
ARABINITOL: גיל פחות מ-11 חודשים - <140 mmol/mol creatinine, גיל 1-3 שנים -<149 mmol/mol creatinine, גיל 4–17 שנים - ,,<97 mmol/mol creatinine, גיל מעל 18 שנים - <51 mmol/mol creatinine. RIBITOL: גיל פחות מ-11 חודשים - <31 mmol/mol creatinine, גיל 1-3 שנים - <31 mmol/mol creatinine, גיל 4–17 שנים - <17 mmol/mol creatinine, גיל מעל 18 שנים - <11 mmol/mol creatinine. SEDOHEPTULOSE: גיל פחות מ-11 חודשים - <76 mmol/mol creatinine, גיל 1-3 שנים - <27 mmol/mol creatinine, גיל 4–17 שנים - <28 mmol/mol creatinine, גיל מעל 18 שנים - <22 mmol/mol creatinine. נתונים אלה על פיWamelink וחב' ב- J Inherit Metab Dis משנת 2019, Eyaid וחב' ב- J Inherit Metab Dis משנת 2013, Huck וחב' ב- Am J Hum Genet משנת 2004, ו-Wamelink ב- J Inherit Metab Dis משנת 2008). |
| יוצר הערך | פרופ' בן-עמי סלע |
מטרת הבדיקה
אבחון של חסר באנזימים transaldolase (להלן Taldo או ribose-5-phosphate isomerase).
Polyols השכיחים במזון
ישנם 7 סוגים של פוליולים במזון שצריכתם אינה מסוכנת לאדם:
- Erythritol שמתיקותו מקבילה ל-60-80% מהסוכר השולחני ואינו מכיל קלוריות. הוא מופיע בכמות קטנה בפריטי מזון מותסס כגון miso וסויה, אם כי הוא שכיח יותר בפריטי מזון המוספים כממתיקים
- Sorbitol שמתיקותו כ-60% מזו של סוכר שולחני, ומכיל 2.6 קלוריות/ גרם. פוליול זה מופיע באופן טבעי בתירס מתוק, תפוחי עץ, נקטרינות, אבוקדו, ברוקולי, אגסים, אפרסקים ופטל. סורביטול משמש לרוב כממתיק בריבות, מנטול, גומי לעיסה, ומשחת שיניים. צריכת כמויות גדולות של פוליולים ובעיקר סורביטול ומניטול, עלולה לגרום לכאבי קיבה, נפיחות ושלשולים. יש להם גם השפעות משלשלות חזקות.
- Mannitol שמתיקותו מקבילה ל-50-70% מהסוכר השולחני, מכיל 1.6 קלוריות/גרם. מניטול נמצא באופן טבעי במספר ירקות, כגון פטריות, כרובית ואפונה
- Xylitol מספק את אותה דרגת מתיקות כמו סוכר שולחני, אך עם 40% פחות קלוריות. הוא משמש כממתיק במשחות שיניים, מנטה, גומי לעיסה וסוכריות. הוא נמצא בכמויות קטנות בדובדבנים, אצות, שמרים ומספר סוגי פטריות
- Maltitol הוא בעל 50-90% ממתיקותו של סוכר שולחני ומכיל 3 קלוריות/גרם. הוא מצוי באופן טבעי בסוגים מסוימים של ירקות ופירות, ומשמש לעיתים קרובות כממתיק בגרסאות של שוקולד לסוכרתיים, בממתקי ג'לי, ובגלידות
- Lactitol הוא בעל 35-40% ממתיקותו של סוכר שולחני, ומכיל 2.4 קלוריות/גרם. הוא מהווה גרסה של לקטוז שעבר הידרוגנציה במעבדה, דהיינו הוא מכיל מימן שהוסף לו. לקטיטול נמצא בשוקולד ובמיני מאפה
- Isomalt מכיל 45-65% מהמתיקות של סוכר שולחני. ומכיל 2.0 קלוריות/גרם. הוא מהווה גרסה שעברה הידרוגנציה של סוכר הקרוי isomaltulose, ומופיע בממתקים קשים
כל שבעת הפוליולים מכילים פחות קלוריות מאשר סוכר שולחני, ומופיעים באופן טבעי במספר ירקות ופירות.
צריכת כמויות גדולות של פוליולים ובעיקר סורביטול ומניטול, עלולה לגרום לכאבי קיבה, נפיחות ושלשולים. יש להם גם השפעות משלשלות חזקות.
פוליולים, FODMAPs והמעי
FODMAPs פירושו Fermentable Oligosaccharide Disaccharide Oligosaccharide Disachride, Monosaccahride, and Poliols. צריכת כמות גדולה של poliols עלולה לפגוע במעי, זאת כיוון שפוליולים אינם נספגים היטב, וגורמים להצטברות מים במעי, מה שעלול לגרום לנפיחות, כאבי קיבה ושלשולים הן באנשים בריאים וכן באלה הסובלים מ-IBS. באירופה, כל מצרך המכיל מ-10% של תוספי פוליולים חייב להיות מוגדר כמצרך העלול לגרום לשלשולים.
השפעות של פוליולים ספציפיים במעי
פוליולים שונים יכולים להשפיע על המעי בדרכים שונות. סורביטול ומוניטול משפיעים בכך שהם מזינים את החיידקים במעי הגס ובכך יוצרים גז המגביר כאבים ויצירת נפיחת באלה עם IBS. כיוון שסורביטול, מניטול ולקטיטול הם בעלי השפעה משלשלת חזקה, הם משמשים לעיתים במקרי עצירות. בין כל הפוליולים, קסיליול ואריטיטול משפיעים על המעי בצורה החלשה ביותר. עם זאת, מספר פוליולים הם בעלי השפעה בריאותית חיובית במעי. לדוגמה, לקטיטול ו-isomalt הם פרביוטיים בהיותם מזינים חיידקים "בריאותיים" במעי (bifidobacteria).
פוליולים ורמות סוכר בדם
פוליולים יכולים להפחית את השינויים (spikes) ברמת גלוקוז בדם כאשר משווים אותם לפריטי מזון או שתייה סוכריים. זאת כיוון שמרבית הפוליולים חסרים השפעה על רמת הסוכר בדם. לפיכך, המטופלים עם סוכרת type 2, מסתייעים בשיפור רמת הסוכר בדמם, כאשר האחרון מוחלף על ידי פוליולים. עם זאת, maltitol יכול להגביר רמת סוכר בדם בצריכה מרובה שלו, בהשוואה לפוליולים אחרים. זאת, שכן maltitol משמש לעיתים קרובות בשוקולד לחולי סוכרת. המרת סוכר בפוליולים עשויה לייצב את רמות סוכר בדם, אלא ש-maltitol מגביר את רמות הסוכר בדם יותר מאשר פוליולים אחרים, כך שחולי סוכרת אמורים להימנע מצריכת פוליול זה.
מחקרים על פוליולים במתנדבים בריאים
יש מספר מחקרים בחיות ובאדם שבחנו את השפעת פוליולים כגון xylitol, isomalt, ו-lactitol על המיקרוביום במעי. מחקר של Tamura וחב' ב-Int J Mol Sci משנת 2013, השווה את המיקרוביום הצואתי של 2 קבוצות עכברים: האחת צורכת דיאטה של 0.05% isoflavone ו-5% xylitol והאחרת צורכת דיאטת ביקורת של 5% isoflavone בלבד. הריכוז של bacteroides היה משמעותי גבוה יותר בדיאטת הביקורת, מאשר בדיאטה העשירה ב-xylitol מה שמראה ש-xylitol משפיע על המטבוליזם של איזופלבונים על ידי שינוי בפעילות המטבולית של המיקרוביוטה הצואתית. מחקר נוסף בחן את השפעת xylitol על המיקרוביום באדם, ומצא מפנה בפלורת המעי מחיידקים גראם-שליליים לחיידקים גראם-חיוביים לאחר מינון בודד של 30 גרם xylitol (Salminen וחב' ב-Food Chem Toxicol משנת 1985). מחקר נוסף כפול-סמיות, ומבוקר כנגד פלצבו, בחן את ההשפעות של צריכת דיאטה מועשרת עם 30 גרם של isomalt או עם 30 גרם סוכרוז ל המיקרוביום הקולוני של 19 מתנדבים בריאים (Gostner וחב' ב-Br J Nutr משנת 2006). התוצאות מצביעות על הסתה של המיקרוביום הקולוני לקראת הגדלה של ה-bifidobacteria עם דיאטת isomalt, בהשוואה לסוכרוז.
מחקר אחר בחן את ההשפעות של lactulose ו-lactitol על המיקרוביום הקולוני ועל ההפעלות האנזימטית ב-36 מתנדבים בריאים (Ballongue וחב' ב־JGastroenterol Suppl Scand J משנת 1997). תמיסת 10 גרם של lactulose ו-lactitol הוחדרו למשתתפי המחקר וגרמו להפחתת הפעילות של האנזימים תומכי הקרצינוגניות (urease, β glucuronidase ו-nitroreductse), וגרמו לעלייה ב-SCFA הצואתי הפרביוטי. השפעות אלו בולטות יותר עם lactulose, שהוא בעל פעילות פרביוטית חזקה יותר. מחקר נוסף, כפול-סמיות, אקראי וארוך טווח בחן את ההשפעות של lactitol במינון נמוך על המיקרוביום הצואתי (Finney וחב' ב-Eur J Nutr משנת 2007). במחקר זה, 5 מתנדבים בריאים צרכו טבלאות של 25 גרם שוקולד חלב המכילות 10 גרם סוכרוז ו-lactitol ביחס של 10:1 מדי יום למשך 7 ימים. בקבוצה שצרכה את שני חומרים אלה ביחס של 0:10, נמצאה עלייה משמעותית של bifidobacteria אך ללא שינוי משמעותי באנארובים צואתיים, ב-aerobes, ב-enterobacteriacae, או בלקטובצילי. בעלי המחקר הסיקו שמינונים קטנים של lactitol יכולים גם לפעול כפרביוטיים.
התפקוד של פוליולים
התפקוד של מסלול הפוליולים הוא לספק דרך חלופית של מטבוליזם של גלוקוז כאשר רמות גבוהות של גלוקוז פוגעות במסלול הגליקוליטי. עם זאת, מסלול הפוליולים משחק תפקיד מרכזי בהרס מאזן ה-redox של +NADP ושל NADPH (Yan ב-Animal Model Exp Med משנת 2018). כפי שהוזכר, aldolase reductase עושה שימוש ב-NADPH לאתחל את הצעד הראשון, מה שגורם להתדלדלות משמעותית של רמות NADPH בגוף. מחקר הראה ירידה בריכוז NADPH בבלוטת הלבלב, ובריאות של מטופלים עם סוכרת, וירידה של 15% ברמת NADPH בעדשה של סוכרתיים (Wu וחב' ב-Redox Biol משנת 2017, ו-Kador ו-Kinoshita ב-Am J Med משנת 1985). ירידה זו פוגעת במספר ריאקציות ביוכימיות.
Glutathione reductase עושה שימוש ב-NADPH כדי להימנע מהעקה החמצונית הנגרמת על ידי רדיקלים חופשיים בגוף האדם. מחקר הראה שבחולי סוכרת, מסלול הפוליולים מפחית את רמת גלוטתיון ואת רמת NADPH כתוצאה מהפעילות הנמוכה של glutathione reductase (Bravi וחב' ב-Metabolism משנת 1997). הצעד השני במסלול זה, ההופך סורביטול לפרוקטוז, דורש +NAD לזירוז הריאקציה, וליצירת מולקולות NADH. לתהליך זה יש מספר השפעות שליליות. Sirtuins הם אנזימים מסוג histone deacetylase הזקוקים ל+NAD לפעילותם. מחסור ב-+NAD פוגע במסלול ה-sirtuin האחראי לדה-אצטילציה של חלבונים בגוף האדם (Morris ב-Free Rad Biol Med משנת 2013). עודף של NADH מעכב מסלולים מטבוליים אחרים של גלוקוז, כגון מעגל Krebs, וכן הקומפלקסים של גליקוליזה ושל pyruvate dehydrogenase (Hwang וחב' ב-FASEB J משנת 2003).
המשמעות הקלינית
המשמעות הקלינית של מסלול הפוליול קשור לסוכרת בהקשר של הסיבוכים והטיפולים. הסיבוכים בחולה סוכרת שיכולים לנבוע ממסלול הפוליול כוללים התנפחות של העדשה, שיבוש במאזן האוסמוטי ונוירופתיה היקפית (Spector ב-Exp Eye Res משנת 1990). מחקר הראה גם שחדירת פוליול הוא מרכיב מפתח בהתפתחות קטרקט, בעיקר בחולי סוכרת (Chitra וחב' באותו כתב עת משנת 2020). המנגנון של מפגע זה, הוא כנראה יצירת היתר של רדיקלים חופשיים וירידה ביכולת להשתלט על רדיקלים אלה כתוצאה מדיכוי הפעילות של glutathione reductase ומההצטברות של סוכר בתוך הנוזל המימי של העין. מעכבים של aldolase reductase נבחנו האם הם עשויים לשמש לטיפולים יעילים. המנגנון מאחורי טיפולים אלה הוא בכך שהצטברות סורביטול מוגבלת על ידי עיכוב השלב הראשון של מסלול הפוליול, שהוא עיכוב aldolase reductase על ידי פלבונואידים, ספירו-הידנטואין, ונגזרים של חומצה קרבוקסילית (Zenon וחב' ב-Clin Pharmacol משנת 1990). השפעות שליליות של תכשירים אלה, כוללות ריאקציות של רגישות-יתר.
מחקרים הראו שמעכבים של-aldolase reductase יעילים בשלבים המוקדמים של סיבוכי סוכרת (Narayanan ב-Ann Clin Lab Sci משנת 1993). מחקר נוסף הגיע למסקנה שמעכבי aldolase reductase יכולים לספק הקלה משמעותית לחולי סוכרת במספר סיבוכים (Kirchain ו-Rendell ב-Pharmcotherapy משנת 1990). כתוצאה מהפגיעה במאזן ה-redox הנגרמת על ידי מסלול הפוליולים, אגוניסטים של GLP-1 ומעכבים של SGLT-2, יעילים בהפחתת עקה חמצונית בכליות, ובהשפעות על הבקרה הגליקמית (Matoba וחב' ב-Biomedicines משנת 2020).
Poliol היא תרכובת אורגנית המכילה מספר שיירים של הידרוקסיל. פוליולים המכילים שניים, שלושה או ארבעה שיירי הידרוקסיל מכונים triols, diols, ו-tetrols, בהתאמה. פוליולים יכולים להיות מקוטלגים בהתאם לכימיה שלהם (Howarth ב-Coatings Transact משנת 2003). אחדים מכימיות אלו הם polyethers ,polyesters ,polyarbonate וגם פוליולים אקריליים (Roester ב-Eur Patent משנת 1986). פוליולים פולי-אתריים יכולים להיות מסווגים כ-polyethylene oxide או כ-polyethylene glycol (להלן PEG), כ-polypropylene glycol (להלן PPG), או כ-polytetrahydrofuran. פוליולים מסוג polycaprolactone זמינים מסחרית. יש גם מגמה גוברת להשתמש ב-biobased poliols (Li וחב' ב-RSC Adv משנת 2015, ו-Gurunathan וחב' ב-Prog Organ Coatings משנת 2015). פוליולים פוליאסטריים יכולים לשמש להכנת קצף נוקשה (McAdams וחב' ב-J Cell Plastics משנת 2003). הם זמינים בגרסאות ארומטיות ואליפטיות, והם גם זמינים בגרסאות של תערובת ארומטית-אליפטית, שנובעים מ-polyethylene terephthalate (Makuska ב-Chemija משנת 2008). פיולים אקריליים משמשים באפליקציות בהן נדרשת יציבות לאור אולטרה-סגול. פוליולים המבוססים על caprolactone מייצרים polyurethanes עם יציבות מוגברת להידרוליזה (Takaaki ב-Eur Patent Office משנת 1990). פיולים מסוג polycarbonate משמשים ליצור isophorone diisocyanate המשמש לציפוי זכוכית (Wilson ב-J Oil Colour Chem Asso משנת 1991).
כפי שהוזכר קודם לכן, ספיגה לקויה של פיולים עלולה להשרות השפעות משלשלות, גזים במערכת העיכול (יָמְרָה), נפיחות ואי נוחות בטנית באנשים רגישים (Grembecka ב-Eur Food Res Technol משנת 2015). בדומה ליחס הנראה בספיגה לקויה, פרובוקציה של תסמינים עם פיולים באה לביטוי באופן התלוי במינון, וזו גדלה כאשר פיולים נצרכים עם פחמימות אחרות (Ramessen ו-Gudmand-Hoyer ב-Scand J Gastroenterol משנת 1987, ו-Kim חב' ב-Nutr Res משנת 2011). לדוגמה, רוב האנשים הבריאים סובלים צריכה של 10 גרם סורביטול ביום עם תחושת אי-נוחות קלה במעי, כגון גזים ונפיחות (Corazza וחב' ב-Gut משנת 1988, ו-Hyams ב-Gstroenterology משנת 1983). עם זאת, מינוני סורביטול של 20 גרם ליום, עלולים לגרום לתופעות בטניות חמורות יותר כגון כאבי בטן ושלשולים. תסמינים קשורים במינונים אלה נמצאו גם עם isomalt ,lactitol, ו-maltitol (Koutsou וחב' ב-Eur J Clin Nutr משנת 1996). אף על פי שספיגה לקויה אחראית לתסמינים רבים, מספר מחקרים הראו שתסמינים בטניים אינם נמצאים במתאם עם רמת יצירת המימן בשעת שאיפת אוויר, מה שרומז לכך שגורמים נוספים פרט לספיגה לקויה, כרוכים בתסמינים בטניים (Fernandez-Banares וחב' ב-Am J Gastroenterol משנת 1993, ו-Symons וחב' ב־Scand J Gastroenterol משנת 1992). לדוגמה, פוליולים דו-סכרידים כגון lactitol נסבלים בדרך כלל טוב יותר מאשר פוליולים חד-סכרידים כגון סורביטול, שניוניים לסורביטול היוצר ערך אוסמוטי גדול יותר במערכת העיכול, מה שאחראי לריכוז מים גדול יותר במעי הגס והשפעה משלשלת גדולה יותר (Zumbe ו-Brinkworth ב-Z. Ernahrungswiss משנת 1992, ו-Lee וחב' ב-Br J Nutr משנת 1994). המרת סוכר בפוליולים עשויה לייצב את רמות סוכר בדם, אלא ש-maltitol מגביר את רמות הסוכר בדם יותר מאשר פוליולים אחרים, כך שחולי סוכרת אמורים להימנע מצריכת פוליול זה.
מחקר אחר בחן את ההשפעות של lactuloe ו-lactitol על המיקרוביום הקולוני ועל הפעלות האנזימטית ב-36 מתנדבים בריאים (Ballongue וחב' ב-Scand J of Gastroenterol Suppl משנת 1997). תמיסת 10 גרם של lactulose ו-lactitol הוחדרו למשתתפי המחקר ורמו להפחתת הפעילות של האנזימים תומכי הקרצינוגניות (urease, beta-glucuronidase ו-nitroreductse), וגרמו לעלייה ב-SCFA הצואתי, הפרביוטי. השפעות אלו בולטות יותר עם lactulose, שהוא בעל פעילות פרביוטית חזקה יותר. מחקר נוסף, כפול-סמיות, אקראי וארוך טווח בחן את ההשפעות של lactitol במינון נמוך על המיקרוביום הצואתי (Finney וחב' ב-Eur J Nutr משנת 2007). במחקר זה, 5 מתנדבים בריאים צרכו טבלאות של 25 גרם שוקולד חלב המכילות 10 גרם סוכרוז ו-lactitol ביחס של 10:1 מדי יום למשך 7 ימים. בקבוצה שצרכה את שני חומרים אלה ביחס של 0:10, נמצאה עלייה משמעותית של bifidobacteria אך ללא שינוי משמעותי באנארובים צואתיים, ב-aerobes, ב-enterobacteriacae, או בלקטובצילי. בעלי המחקר הסיקו שמינונים קטנים של lactitol יכולים גם לפעול כפרביוטים.
מעבר מזון מואץ במעי הדק הנוצר בצריכה של פוליולים יכול לגרום לאוסמוזיס מוגבר ולהצטברות מים בנהור (lumen) של המעי הדק שגורם להגברת אי הנוחות הבטנית באנשים בריאים (Madsen ב-Dig Dis Sci משנת 2006). כיוון ש-erythritol נספג טוב יותר מאשר הפוליולים האחרים, הוא גורם לפחות תסמינים בטניים. זאת כיוון שרק כמות קטנה של erythritol חודרת למעי הגס ולפיכך נוצרת השפעה אוסמוטית קטנה יותר ויצירה מופחתת של גז (Oku ו-Mitsuko ב-Nutr Res משנת 1996). במטופלים עם IBS, פרובוקציה של תסמינים נמצאה תלויה במינון של הפוליולים. במחקר של Symoons וחב', נבחנו התסמינים הנגרמים על ידי צריכת פרוקטוז וסורביטול במטופלים עם או ללא IBS, על ידי בדיקת breath hydrogen, לאחר צריכה של מינון גבוה ונמוך של תערובת פרוקטוז וסורביטול. סך התסמינים במטופלים עם IBS אך לא במטופלי ביקורת, היה גדול יותר לאחר מינון גדול יותר של תערובת פרוקטוז וסורביטול. במחקר קודם התסמינים המושרים על ידי פרוקטוז וסורביטול, במטופלים עם IBS, נוצרו למרות עדות של ספיגה טובה יותר בהשוואה למטופלים בריאים (Yao וחב' -J Hum Nutr Diet משנת 2014).
מסלול הסורביטול הוא דו-שלבי ההופך גלוקוז לפרוקטוז. מסלול זה משחק תפקיד מרכזי בהסברת הסיבוכים במטופלים עם סוכרת בשלביה הסופיים, ומדגיש את המשמעות הקלינית של מסלול הפוליול עם הפוטנציאל הטיפולי בחולי סוכרת (Yapar וחב' ב-Bioorg Chem משנת 2021). באופן נורמלי, גלוקוז מעובד על ידי מסלול הגליקוליזה, לצורך יצירת ATP וקבלת אנרגיה. כאשר ריכוזי גלוקוז מוגברים, מסלולים אחרים משתדרגים להתייחס לגלוקוז באופן יעיל. מסלולים אלה כוללים את מסלול הגליקציה, את מסלול הגלקוזאמין, את מסלול protein kinase C, את מסלול ה-α-ketoaldehyde, ואת מסלול הסורביטול (Dunlop ב-Kidney Int משנת 2000, Lyons ו-Jenkins ב-Diabetes Rev משנת 1997, Feng וחב' ב-Can J Physiol Pharmacol משנת 2013, Schleicher ו-Weigert ב-Kidney Int משנת 2000, ו-Wolff ו-Dean ב-Biochem J מנת 1987). מחקר זה הראה שכל המסלולים הללו משותפים ביצירת ROS (Robertson ב-J Biol Chem משנת 2004). השלב הראשון במסלול הסורביטול הוא בהמרת גלוקוז לסורביטול דרך האנזים aldolase reductase. שלב זה מנצל את המימן הנתרם על ידי NADPH. השלב השני במסלול זה הוא המרה של סורביטל לפרוקטוז דרך האנזים sorbitol dehydrogenase. שלב זה תורם מימן ל-+NAD, תוך יצירת תוצר ביניים של NADH (Kawanami חב' ב-Histol Histopathol משנת 2016). שלב זה הפיך. מסלול הסורביטול משחק תפקיד במטבוליזם של גלוקוז, ושומר על איזון ה-redox על ידי שימוש במצעים כגון NADPH ו-+NAD, להחשת הריאקציות.
דאגה ביחס למסלול הסורביטול היא בכך שלא כל הרקמות מכילות את האנזים sorbitol dehydrogenase, כולל הרשתית, הכליות ותאי Schwann. כתוצאה מכך, בחולי סוכרת או באלה עם רמות גבוהות במיוחד של גלוקוז, סורביטול מצטבר לרמות טוקסיות, ונגרמים סיבוכים באיברים אלה שעלולים להיות קבועים ולפגוע באיכות החיים. רקמות המכילות את האנזים sorbitol dehydrogenase, כוללות את השחלות, בלוטות הזרע, כבד והעדשות, אם כי הן מייצגות פעילות אנזימטית נמוכה. Aldolase reductase הוא החלק האנזימטי של משפחת העל α keto reductase, העושה שימוש ב-NADPH לסייע לאנזים (Penning ו-Jez ב-Chem Rev משנת 2011). ללAldolase Reductase יכול לחזר מגוון רחב של אלדאידים בגין הספציפיות הרחבה שלו כמו שדווח בשנת 1960 Hers ב-Biochim Biophys Acta. ל-aldolase reductase יש זיקה נמוכה יחסית לגלוקוז שהמשמעות שלה שברמות נורמליות של גלוקוז, הזיקה הנמוכה של aldolase reductase לגלוקוז, מפחיתה את הפעילות של האנזים ושל המסלול באופן כללי. מאידך גיסא, sorbitol dehydrogenase הוא חבר במשפחת העל של medium-chain dehydrogenase (Oates וחב' ב-Int Rev Neurobiol משנת 2002). +NAD הדוחף את הריאקציה קדימה, מחמצן את הפחמן בעמדה 2 של סורביטול (Jedziniak וחב' ב-Invest Ophthalmol Vis Sci משנת 1981).
כאשר מסלול הפוליול ממשיך במטבוליזם של גלוקוז, מתרחשת יצירת-יתר של פרוקטוז בגוף. לכך יש מספר משמעויות מטבוליות. עודף הפרוקטוז עובר מטבוליזם על ידי fruktokinase הדורש ATP. כך נוצר יתר של acetyl-CoA והתדלדלות של ATP (Diggle וחב' ב-J Histochem Cytochem משנת 2009, ו-Johnson וחב' ב-Nat Rev Nephrol משנת 2014). יצירת-יתר של acetyl-CoA עלולה לפגוע בתפקוד חלבונים על ידי גרימת אצטילציה של חלבונים (Baeza וחב' ב-ACS Chem Biol משנת 2015). העודף של acetyl CoA עלול לגרום למחלת כבד שומני לא אלכוהולי כיוון ש-acetyl CoA הוא קודמן של חומצות שומן (Lanapsa וחב' ב-Nat Commun משנת 2013). פרוקטוז יכול גם לגרום לגליקציה של חלבונים על ידי תוצרי ביניים של מטבוליזם של פרוקטוז, כגון fructose-3-phosphate ו-3-deoxyglucose הפוגעים בתפקוד חלבונים (Gugliucci ב-Adv Nutr משנת 2017). הטרנספורטר של גלוקוז, GLUT5, אחראי לטרנספורט של פרוקטוז חופשי, והוא נמצא בספרמטוציטים, באנטרוציטים של המעי הדק ובכליות למטבוליזם נוסף. יצירת-יתר של פרוקטוז והטרנספורט דרך GLUT5 לתוך איברים אלה, עלול לגרום לנזק נוסף.
מידע קליני
פוליולים הם כוהלים סוכריים שזוהו בדם, בשתן וב-CSF. מתווים אופייניים של polyols מצביעים של מפגע של ה־pentose phosphate pathway (להלן PPP), כולל חסרים ב-TALDO וב-RPI. ה-PPP כרוך במטבוליזם של פחמימות וממוקם בציטוזול של כל התאים. שני תפקודים ספציפיים של ה-PPP הם יצירת nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (להלן (NADPH[+] ובסינתזה של ribose-5-phosphate היא מולקולה חיונית לסינתזה של נוקלאוטידים וחומצות גרעין. חסר של TALDO היא מפגע אוטוזומלי-רצסיבי הנגרם על ידי החיזור של האנזים transaldolase. ההתבטאויות הקליניות מאופיינות על ידי כשל כבדי חמור ביילודים, קואגולופתיה, רמת חלבון נמוכה בנסיוב, היפו-גליקמיה, רמת אמוניה גבוהה, היפרטרופיה מתקדמת של שריר הלב, רמה לא נורמלית של האנזים LDH ורמות נמוכות באופן בולט של שתי הטרנסאמינאזות. חסר ב-RPI הוא מפגע אוטוזומלי-רצסיבי הנגרם על ידי חסר באנזים ribose-5-phosphate isomerase. התבטאות קלינית כוללת חסכים נוירולוגיים כגון נוירופתיה ו־slow progressing leukoencephalopathy. בנוסף, שיגשון, אפילפסיה, רגרסיה, ספסטיות ועיכוב בהתפתחות פסיכומוטורית תוארו גם כן.
פוליולים עם משקל מולקולרי נמוך, משמשים באופן נרחב בכימיה של פולימרים מקום בו הם משמשים כחומרים מצליבים. לדוגמה, alkyd resins עושים שימוש בפוליולים בסינתזה שלהם. פוליולים נמוך-מולקולריים הם רזינים דומיננטיים ברוב חומרי הציפוי המסחריים. בערך 200,000 טון של alkyd resins מיוצרים מדי שנה. הם מבוססים על קישור של מונומרים פעילים על ידי יצירת קשרי ester. פוליולים המשמשים ליצירה של alkyd resins מסחריים, הם גליצרול, trimethylolpropane, ן-pentaeryhritol (Jones ב-Weinheim משנת 2006). יצירה של polyurethane prepolymer שהוא poliol-diol קטן מולקולרי דוגמת 1,4-butanediol, יכולה לשמש כמאריך שרשרת להגדלת המשקל המולקולרי בהגדילו את הצמיגות כיוון שהוא מוסיף יותר קשרי מימן. חסר ב-Transaldolase (TALDO) וב- (RPI) ribose-5-phosphate הם שני מפגעים רב-מערכתיים של מסלול pentose phosphate.
סוכרים אלכוהוליים
סוכרים אלכוהוליים, היא קבוצה של פוליולים עם משקל מולקולרי נמוך המתקבלים בדרך כלל על ידי הידרוגנציה של סוכרים (Melani וחב' ב-J Coatings Tech Res משנת 2002 ). הם בעלי נוסחה של H2CHOH)n) כאשר n=4-6 (Schiweck וחב' ב-Weiunheim משנת 2012). סוכרים אלכוהוליים מוספים לסוגי מזון בגלל הערך הקלורי הנמוך שלהם, בהשוואה לסוכרים רגילים, וכיוון שהם גם פחות מתוקים. סורביטול, מלטיטול, קסיליטול, אריתריטול ו-איזומלט הם סוכרים אלכוהוליים שכיחים.
פוליולים פולימריים
פוליולים יכולים להגיב עם diisocyanates או עם polyisocyanates ליצירה של polyurethanes. ה-MDI מוצא שימוש ניכר ליצירת קצף-polyurethanes, וחומר זה משמש ליצירה של קצף גמיש למזרנים ולמושבים, וכן ליצירת קצף נוקשה לבידוד למקררים ולפריזרים, לסוליות אלסטומריות, לסיבים כגון Spandex, ולחומרי הדבקה (Boustead ב-PlasticEurope משנת 2005). המושג polyol גם כן מיוחס למולקולות אחרות, המכילות שיירים הידרוקסיליים. לדוגמה, polyvinyl alcohol הוא בעל נוסחה n(CH2CHOH) כאשר n יכול להיות בעל ערך של אלפים. צלולוז הוא פולימר עם שיירי הידרוקסיל רבות אך אינו נחשב לפוליול. ישנם פוליולים המבוססים על מקורות הניתנים לחידוש, כגון חומרים ממקור צמחי, הכוללים שמן castor, ושמן מגרעיני כותנה (Nelson וחב' ב-J Coatings Tech Res משנת 2013, ו-Sarute ו-Palanisamy באותו כתב-עת משנת 2016, ו-Lian וחב' ב-Chinese Chem Lett משנת 2011. שמן זרעים יכול לשמש לייצר polyester polyol (Argyropoulos ב-J Coatings Tech Res משנת 2009). חלק מהאנשים מודאגים מכך שהמרת סוכר בפוליולים ממתיקים, עלולה להשפיע לרעה על בריאות העיכול, על המטבוליזם ועל ההתנהלות להורדת משקל. כאשר פוליולים מעורבבים עם ממתיקים מלאכותיים כגון sucalose או aspartame, יש צורך להקפיד על נטילתם.
כפי שהוזכר קודם לכן, ספיגה לקויה של פיולים עלולה להשרות השפעות משלשלות, גזים במערכת העיכול (יָמְרָה), נפיחות ואי נוחות בטנית באנשים רגישים (Grembecka ב-Eur Food Res Technol משנת 2015). בדומה ליחס הנראה בספיגה לקויה, פרובוקציה של תסמינים עם פיולים באה לביטוי באופן התלוי במינון, וזו גדלה כאשר פיולים נצרכים עם פחמימות אחרות (Ramessen ו-Gudmand-Hoyer ב-Scand J Gastroenterol משנת 1987, ו-Kim חב' ב-Nutr Res משנת 2011). לדוגמה, רוב האנשים הבריאים סובלים צריכה של 10 גרם סורביטול ביום עם תחושת אי-נוחות קלה במעי, כגון גזים ונפיחות (Corazza וחב' ב-Gut משנת 1988, ו-Hyams ב-Gstroenterology משנת 1983). עם זאת, מינוני סורביטול של 20 גרם ליום, עלולים לגרום לתופעות בטניות חמורות יותר כגון כאבי בטן ושלשולים. תסמינים קשורים במינונים אלה נמצאו גם עם isomalt ,lactitol, ו-maltitol (Koutsou וחב' ב-Eur J Clin Nutr משנת 1996). אף על פי שספיגה לקויה אחראית לתסמינים רבים, מספר מחקרים הראו שתסמינים בטניים אינם נמצאים במתאם עם רמת יצירת המימן בשעת שאיפת אוויר, מה שרומז לכך שגורמים נוספים פרט לספיגה לקויה, כרוכים בתסמינים בטניים (Fernandez-Banares וחב' ב-Am J Gastroenterol משנת 1993, ו-Symons וחב' ב־Scand J Gastroenterol משנת 1992). לדוגמה, פוליולים דו-סכרידים כגון lactitol נסבלים בדרך כלל טוב יותר מאשר פוליולים חד-סכרידים כגון סורביטול, שניוניים לסורביטול היוצר ערך אוסמוטי גדול יותר במערכת העיכול, מה שאחראי לריכוז מים גדול יותר במעי הגס והשפעה משלשלת גדולה יותר (Zumbe ו-Brinkworth ב-Z. Ernahrungswiss משנת 1992, ו-Lee וחב' ב-Br J Nutr משנת 1994). המרת סוכר בפוליולים עשויה לייצב את רמות סוכר בדם, אלא ש-maltitol מגביר את רמות הסוכר בדם יותר מאשר פוליולים אחרים, כך שחולי סוכרת אמורים להימנע מצריכת פוליול זה.
מחקר אחר בחן את ההשפעות של lactuloe ו-lactitol על המיקרוביום הקולוני ועל הפעלות האנזימטית ב-36 מתנדבים בריאים (Ballongue וחב' ב-Scand J of Gastroenterol Suppl משנת 1997). תמיסת 10 גרם של lactulose ו-lactitol הוחדרו למשתתפי המחקר ורמו ללהפחתת הפעילות של האנזימים תומכי הקרצינוגניות (urease, beta-glucuronidase ו-nitroreductse), וגרמו לעלייה ב-SCFA הצואתי, הפרביוטי. השפעות אלו בולטות יותר עם lactulose, שהוא בעל פעילות פרביוטית חזקה יותר. מחקר נוסף, כפול-סמיות, אקראי וארוך טווח בחן את ההשפעות של lactitol במינון נמוך על המיקרוביום הצואתי (Finney וחב' ב-Eur J Nutr משנת 2007). במחקר זה, 5 מתנדבים בריאים צרכו טבלאות של 25 גרם שוקולד חלב המכילות 10 גרם סוכרוז ו-lactitol ביחס של 10:1 מדי יום למשך 7 ימים. בקבוצה שצרכה את שני חומרים אלה ביחס של 0:10, נמצאה עלייה משמעותית של bifidobacteria אך ללא שינוי משמעותי באנארובים צואתיים, ב-aerobes, ב-enterobacteriacae, או בלקטובצילי. בעלי המחקר הסיקו שמינונים קטנים של lactitol יכולים גם לפעול כפרביוטים.
מעבר מזון מואץ במעי הדק הנוצר בצריכה של פוליולים יכול לגרום לאוסמוזיס מוגבר ולהצטברות מים בנהור (lumen) של המעי הדק שגורם להגברת אי הנוחות הבטנית באנשים בריאים (Madsen ב-Dig Dis Sci משנת 2006). כיוון ש-erythritol נספג טוב יותר מאשר הפוליולים האחרים, הוא גורם לפחות תסמינים בטניים. זאת כיוון שרק כמות קטנה של erythritol חודרת למעי הגס ולפיכך נוצרת השפעה אוסמוטית קטנה יותר ויצירה מופחתת של גז (Oku ו-Mitsuko ב-Nutr Res משנת 1996). במטופלים עם IBS, פרובוקציה של תסמינים נמצאה תלויה במינון של הפוליולים. במחקר של Symoons וחב', נבחנו התסמינים הנגרמים על ידי צריכת פרוקטוז וסורביטול במטופלים עם או ללא IBS, על ידי בדיקת breath hydrogen, לאחר צריכה של מינון גבוה ונמוך של תערובת פרוקטוז וסורביטול. סך התסמינים במטופלים עם IBS אך לא במטופלי ביקורת, היה גדול יותר לאחר מינון גדול יותר של תערובת פרוקטוז וסורביטול. במחקר קודם התסמינים המושרים על ידי פרוקטוז וסורביטול, במטופלים עם IBS, נוצרו למרות עדות של ספיגה טובה יותר בהשוואה למטופלים בריאים (Yao וחב' -J Hum Nutr Diet משנת 2014).
מסלול הסורביטול הוא דו-שלבי ההופך גלוקוז לפרוקטוז. מסלול זה משחק תפקיד מרכזי בהסברת הסיבוכים במטופלים עם סוכרת בשלביה הסופיים, ומדגיש את המשמעות הקלינית של מסלול הפוליול עם הפוטנציאל הטיפולי בחולי סוכרת (Yapar וחב' ב-Bioorg Chem משנת 2021). באופן נורמלי, גלוקוז מעובד על ידי מסלול הגליקוליזה, לצורך יצירת ATP וקבלת אנרגיה. כאשר ריכוזי גלוקוז מוגברים, מסלולים אחרים משתדרגים להתייחס לגלוקוז באופן יעיל. מסלולים אלה כוללים את מסלול הגליקציה, את מסלול הגלקוזאמין, את מסלול protein kinase C, את מסלול ה-α-ketoaldehyde, ואת מסלול הסורביטול (Dunlop ב-Kidney Int משנת 2000, Lyons ו-Jenkins ב-Diabetes Rev משנת 1997, Feng וחב' ב-Can J Physiol Pharmacol משנת 2013, Schleicher ו-Weigert ב-Kidney Int משנת 2000, ו-Wolff ו-Dean ב-Biochem J מנת 1987). מחקר זה הראה שכל המסלולים הללו משותפים ביצירת ROS (Robertson ב-J Biol Chem משנת 2004). השלב הראשון במסלול הסורביטול הוא בהמרת גלוקוז לסורביטול דרך האנזים aldolase reductase. שלב זה מנצל את המימן הנתרם על ידי NADPH. השלב השני במסלול זה הוא המרה של סורביטל לפרוקטוז דרך האנזים sorbitol dehydrogenase. שלב זה תורם מימן ל-+NAD, תוך יצירת תוצר ביניים של NADH (Kawanami חב' ב-Histol Histopathol משנת 2016). שלב זה הפיך. מסלול הסורביטול משחק תפקיד במטבוליזם של גלוקוז, ושומר על איזון ה-redox על ידי שימוש במצעים כגון NADPH ו-+NAD, להחשת הריאקציות.
דאגה ביחס למסלול הסורביטול היא בכך שלא כל הרקמות מכילות את האנזים sorbitol dehydrogenase, כולל הרשתית, הכליות ותאי Schwann. כתוצאה מכך, בחולי סוכרת או באלה עם רמות גבוהות במיוחד של גלוקוז, סורביטול מצטבר לרמות טוקסיות, ונגרמים סיבוכים באיברים אלה שעלולים להיות קבועים ולפגוע באיכות החיים. רקמות המכילות את האנזים sorbitol dehydrogenase, כוללות את השחלות, בלוטות הזרע, כבד והעדשות, אם כי הן מייצגות פעילות אנזימטית נמוכה. Aldolase reductase הוא החלק האנזימטי של משפחת העל α keto reductase, העושה שימוש ב-NADPH לסייע לאנזים (Penning ו-Jez ב-Chem Rev משנת 2011). ללAldolase Reductase יכול לחזר מגוון רחב של אלדאידים בגין הספציפיות הרחבה שלו כמו שדווח בשנת 1960 Hers ב-Biochim Biophys Acta. ל-aldolase reductase יש זיקה נמוכה יחסית לגלוקוז שהמשמעות שלה שברמות נורמליות של גלוקוז, הזיקה הנמוכה של aldolase reductase לגלוקוז, מפחיתה את הפעילות של האנזים ושל המסלול באופן כללי. מאידך גיסא, sorbitol dehydrogenase הוא חבר במשפחת העל של medium-chain dehydrogenase (Oates וחב' ב-Int Rev Neurobiol משנת 2002). +NAD הדוחף את הריאקציה קדימה, מחמצן את הפחמן בעמדה 2 של סורביטול (Jedziniak וחב' ב-Invest Ophthalmol Vis Sci משנת 1981).
כאשר מסלול הפוליול ממשיך במטבוליזם של גלוקוז, מתרחשת יצירת-יתר של פרוקטוז בגוף. לכך יש מספר משמעויות מטבוליות. עודף הפרוקטוז עובר מטבוליזם על ידי fruktokinase הדורש ATP. כך נוצר יתר של acetyl-CoA והתדלדלות של ATP (Diggle וחב' ב-J Histochem Cytochem משנת 2009, ו-Johnson וחב' ב-Nat Rev Nephrol משנת 2014). יצירת-יתר של acetyl-CoA עלולה לפגוע בתפקוד חלבונים על ידי גרימת אצטילציה של חלבונים (Baeza וחב' ב-ACS Chem Biol משנת 2015). העודף של acetyl CoA עלול מחלת כבד שומני לא אלכוהולי כיוון ש-acetyl CoA הוא קודמן של חומצות שומן (Lanapsa וחב' ב-Nat Commun משנת 2013). פרוקטוז יכול גם לגרום לגליקציה של חלבונים על ידי תוצרי ביניים של מטבוליזם של פרוקטוז, כגון fructose-3-phosphate ו-3-deoxyglucose הפוגעים בתפקוד חלבונים (Gugliucci ב-Adv Nutr משנת 2017). הטרנספורטר של גלוקוז, GLUT5, אחראי לטרנספורט של פרוקטוז חופשי, והוא נמצא בספרמטוציטים, באנטרוציטים של המעי הדק ובכליות למטבוליזם נוסף. יצירת-יתר של פרוקטוז והטרנספורט דרך GLUT5 לתוך איברים אלה, עלול לגרום לנזק נוסף.
פוליולים ובריאות השן
יש ראיות לכך שהמרת סוכר באחד משבעת הפוליולים שהוזכרו למעלה עשויה להיות טובה לשיניים. סוכר מזין את חיידקי הפה, ואלה משחררים חומצות, הגורמים נזק לשיניים. מצב זה אינו מתרחש בצריכת פוליולים הגורמים לשן מינרליזציה. רוב הראיות לתמיכה באמירה האחרונה, מתייחסות ל-xylitol, סורביטול ואריתריטול. מחקרים מצביעים על אריתריטול כפוליול היעיל ביותר בהפחתת עששת השיניים. זו גם הסיבה לכל שמשחת שיניים ותמיסות לשטיפת הפה מכילות את הפוליול הזה.
פוליולים ואיבוד משקל
לפוליולים המשמשים במקום סוכר יש הפחתה קלורית העשויה להפחית מעט במשקל. עם יוצא הדופן erythritol, לפוליולים המכילים כמות קלוריות יכולה להיות השפעה של צריכה עודפת של קלוריות.
הוראות לביצוע הבדיקה
נדרש מידע על גיל הנבדק. יש לאסוף דגימת שתן אקראית, ללא חומרים משמרים. השתן בקירור (מועדף) יציב למשך 28 יום, כמו גם שתן המאוחסן בהקפאה. שיטת הבדיקה על ידי Gas Chromatography Mass Spectrometry (GC-MS).
ראו גם
המידע שבדף זה נכתב על ידי פרופ' בן-עמי סלע, המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-שומר;
החוג לגנטיקה מולקולארית וביוכימיה, פקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב (יוצר הערך)