Nukleotydy dietetyczne - rola, zastosowanie, przeznaczenie

Nukleotydy dietetyczne – brakujący element dietoterapii

Nukleotydy zaczynają cieszyć się bardzo dużym zainteresowaniem w środowisku naukowym ze względu na swoje zalety i szerokie spektrum możliwości zastosowania. W sytuacjach zwiększonego obciążenia i potrzeby regeneracji organizmu uznawane są za warunkowo niezbędne składniki pokarmowe, z uwagi na wzrost zapotrzebowania organizmu na nukleotydy w celu wzmożonej produkcji kwasów nukleinowych (DNA i RNA). W takich przypadkach może okazać się potrzebna zwiększona ich podaż w diecie i suplementacji.

Współcześnie badania sugerują, że suplementacja nukleotydami pozytywnie wpływając na funkcjonowanie układu odpornościowego i nerwowego, wspomaga regenerację tkanek oraz gojenie stanów zapalnych.

Czym są nukleotydy?

Nukleotydy to strukturalne, podstawowe cząsteczki kwasów nukleinowych DNA i RNA, bez których organizm ludzki nie byłby w stanie podejmować kluczowych procesów na wielu płaszczyznach fizjologicznych, takich jak dzielenie i tworzenie nowych komórek, regeneracja i wzrost tkanek.

Nukleotydy mogą zostać wytworzone bezpośrednio w komórce (tzw. synteza de novo), zostać odzyskane w ramach rozpadu RNA i DNA z innych komórek lub zostać dostarczone z zewnątrz, w formie pokarmu lub suplementu.

Rola nukleotydów w organizmie ludzkim

Organizm wykorzystuje nukleotydy w procesach:

  • regeneracji tkanek wewnętrznych,
  • odbudowy zasobów układu odpornościowego,
  • odbudowy nabłonka śluzowego,
  • indukcji układu krwiotwórczego,
  • przy odbudowie komórek skóry (gojeniu ran),
  • enzymatycznych i metabolicznych (tzw. metabolizm energetyczny).

Nukleotydy w szerszym ujęciu naukowym¹

Czym są nukleotydy? Jaka jest rola nukleotydów w organizmie? Co mówią badania?


Czym są nukleotydy?

Nukleotydy są związkami organicznymi, które stanowią podstawowe elementy budulcowe dla informacji genetycznej komórek naszego organizmów, kwasów nukleinowych DNA i RNA oraz innych złożonych nukleotydów (tzw. polinukleotydy), jak Adenozynotrójfosforan (ATP) i guanozynotrójfosforan (GTP), a także ich cykliczne odpowiedniki, cykliczny adenozynomonofosforan (cAMP) i cykliczny guanozynomonofosforan (cGMP), które stanowią główne źródło energii a także uczestniczą w szlakach sygnałowych.

Cząsteczka nukleotydu składa się z reszty cukrowej – pentozy (w przypadku DNA jest to deoksyryboza, natomiast w RNA jest to ryboza), co najmniej jednej reszty fosforanowej połączonej z jedną z pięciu heterocyklicznych zasad azotowych. Te z kolei, w zależności od struktury, możemy podzielić na zasady purynowe – adenina (A) oraz guanina (G), oraz zasady pirymidynowe – cytozyna (C), tymina (T), i uracyl (U).

Nukleotydy mogą zostać wytworzone bezpośrednio w komórce (tzw. synteza de novo) lub mogą zostać odzyskane w ramach rozpadu RNA i DNA, a także mogą zostać dostarczone w ramach źródeł pokarmowych (nukleotydy dietetyczne). Warto dodać, że w zależności od rodzaju tkanki oraz fazy jej cyklu udział poszczególnych procesów w utrzymaniu niezbędnej ilości nukleotydów będzie się różnił. Istotny jest fakt, że pobranie nukleotydów z pokarmu jest jednym z najefektywniejszych i najmniej energochłonnych sposobów ich pozyskania przez organizm.


Rola nukleotydów w organizmie ludzkim 

Podstawową funkcją nukleotydów w organizmie człowieka jest synteza/wytwarzanie DNA oraz RNA, co może mieć znaczenie dla regeneracji i naprawy tkanek, syntezy białek i cyklu komórkowego.

Główne role nukleotydów w organizmie człowieka:

    • Stanowią substraty dla kwasów nukleinowych i są podstawą odbudowy komórek
    • Uczestniczą w procesie wytwarzania, magazynowania i przekazywania energii (tzw. metabolizm energetyczny)
    • Pośredniczą w komunikacji między komórkami
    • Uczestniczą w procesach enzymatycznych
    • Stanowią składniki budulcowe dla enzymów i koenzymów


Czym są nukleotydy dietetyczne?

Nukleotydy dietetyczne (dNT) są to formy nukleotydów dostarczanych do organizmu drogą pokarmową. Źródłem nukleotydów dietetycznych mogą być określone typy pożywienia np. podroby, kawior, owoce morza, soja i wołowina. Niestety współczesna dieta może w określonych przypadkach okazać się niewystarczająca do zapewnienia organizmowi ich wystarczającej ilości. Dlatego właśnie nukleotydy dietetyczne są określane mianem warunkowo niezbędnych składników pokarmowych.

Zewnętrzna podaż nukleotydów dietetycznych może być wskazana w sytuacjach obciążenia organizmu, w szczególności wzrostu i rozwoju, regeneracji po urazie, infekcji i niektórych stanach chorobowych.

W takich sytuacjach organizm często nie ma zasobów wewnętrznych do wytworzenia wystarczającej ilości DNA i RNA wymaganej do utrzymania, naprawy i odbudowy komórek w celu swojego odpowiedniego funkcjonowania. W szczególności dotyczy to komórek podlegających szybkiej rotacji, np. w tkankach nabłonka jelita, czy też komórek w układzie odpornościowym.

Badania naukowe, w których oceniano podawanie preparatów odżywczych, które w swoim składzie zawierały nukleotydy w połączeniu z innymi substancjami odżywczymi, sugerują, że mogą one mieć wpływ na wsparcie organizmu w przypadku konieczności regeneracji, przy spadku odporności lub w innych przewlekłych dolegliwościach.


Historia badań nad nukleotydami

W ostatnich latach prowadzony był szereg badań dotyczących możliwości zastosowania nukleotydów i ich wpływu na poszczególne obszary funkcjonowania różnych układów organizmu.


Odporność organizmu

Zastosowanie przez 60 dni suplementu nukleotydowego, składającego się urydyny, cytydyny, tyminy, prekursorów nukleotydów adenozyny i guanozyny oraz RNA, u wytrenowanych mężczyzn, poddanych dodatkowo treningowi o wysokiej intensywności, przyczynił się do zwiększenia poziomu immunoglobuliny IgA w ślinie w porównaniu z placebo i grupami kontrolnymi. Co ciekawe, suplementowana grupa miała również niższy powysiłkowy poziom kortyzolu (McNaughton i wsp., 2006; McNaughton i wsp., 2007)

Ponadto, zwiększenie dostępności nukleotydów w diecie wpływało na przywrócenie sprawności odpowiedzi immunologicznej. W tym przypadku suplementacja AMP, GMP i UMP przyczyniła się do zwiększenia produkcji immunoglobulin, w tym IgG i IgM (Navarro i wsp., 1996).

Zapobieganie infekcji

Zastosowanie suplementacji nukleotydami (uracyl lub adenina) wpływało na odporność na infekcje bakteryjne i grzybicze, zwłaszcza w przypadku Staphylococcus aureus i Candida albicans (Kulkarni i wsp., 1986; Fanslow i wsp., 1988).

Redukcja stanów zapalnych

Nukleotydy dietetyczne mają związek z redukcją stresu oksydacyjnego, który towarzyszy stanom zapalnym i immunosupresji. W tym przypadku, podanie adenozyny i ATP w ramach wlewów dożylnych, poprzez rozszerzenie naczyń krwionośnych, wspomagało leczenie wstrząsu krwotocznego, nadciśnienia płucnego, a także niedokrwienia tkanek (Harkema i wsp., 1992; Kato i wsp., 1999; Sommerschild i wsp., 2000).

Regeneracja mięśnia sercowego po zawale

Wlewy dożylne będące mieszaniną nukleozydów i nukleotydów (CMP, 72,2 mmol/l; UMP) 38,6 mmol/l, IMP 120,4 mmol/l i TMP 9,5 mmol/l, ale bez źródła guanozyny) wpływały na zmniejszenie markerów świadczących o chorobie niedokrwiennej serca, a także miały pozytywny wpływ na przywrócenie kurczliwość mięśnia sercowego (Usami i wsp., 1997; Iwasa, 2000).

Regeneracja jelita po przeszczepie jelita cienkiego

Wzbogacenie diety o mieszaninę złożoną zarówno z nukleotydów jak i nukleozydów, w składzie inozyna, cytydyna 5'-guanylanu sodu, urydyna i tymidyna pozytywnie wpłynęła na rozwój kosmków jelitowych we fragmencie przeszczepionego jelita, jak i części natywnej (Iijima i wsp., 1996).

Co więcej, przyjmowanie nukleotydów w diecie sprzyjało przyspieszonej regeneracji błony śluzowej jelit u starszych szczurów nawet w przypadku, kiedy były one okresowo pozbawione dostępu do pokarmu (Ortega i wsp., 1995).

Suplementacja nukleotydami wpływała na naprawę błony śluzowej jelit uszkodzonej w wyniku przewlekłej biegunki (np. u osób z nietolerancją laktozy) i niedożywieniu (Nunez i wsp., 1990; Bueno i wsp., 1994).

Suplementacja nukleotydami dietetycznymi poprawiała czynność jelit podczas przewlekłej biegunki (Nunez i wsp., 1990; Uauy i wsp., 1990).

Regeneracja i wsparcie funkcji wątroby

Suplementacja nukleotydami wpływała na profilaktykę stłuszczenia wątroby u zwierząt, po poprzedniej ekspozycji na działanie czterochlorku węgla (Fontana i wsp., 1999).

Suplementacja nukleotydami dietetycznymi pozytywnie wpływała na wzrost i naprawę wątroby (Carver, 1994).

Dodanie mieszaniny nukleozydów i nukleotydów do aminokwasów i glukozy, podawanych w ramach żywienia pozajelitowego pozytywnie wpłynęła na metabolizm azotu i czynność wątroby u zwierząt z uszkodzeniem wątroby wywołanym; porównywalnym z wirusowym zapaleniem wątroby u ludzi (Ogoshi i wsp., 1988).

Suplementacja nukleotydami dietetycznymi pomagała w naprawie uszkodzeń strukturalnych komórek (hepatocytów) spowodowanych przez marskość wątroby w ciągu 2 tygodni (Torres-Lopez i wsp., 1996).

Natomiast zwiększenie podaży adenozyny w diecie przyczyniło się do zwiększenia ilości energii w formie ATP w hepatocytach zwierząt z niedokrwieniem wątroby; co z kolei ułatwiło powrót do zdrowia po przebytym urazie (Palombo i wsp., 1993).

Promujący wpływ na wzrost mikroflory jelitowej

Suplementacja nukleotydami dietetycznymi przyczyniła się do modulacji wzrostu mikroflory jelitowej (Uauy, 1994), poprzez zwiększenie ilości bifidobakterii, pożytecznego szczepu bakteryjnego, który chroni przed infekcją wywołaną przez enerobakteriami. (Tanaka i wsp., 1980).


Odżywianie specjalistyczne (immuno-żywienie)

Włączenie nukleotydów do składu diet specjalistycznych skierowanych na wspieranie układu odpornościowego (tzw. immuno-żywienie), w którego w skład wchodziły nukleotydy dietetyczne, arginina i olej rybi, potencjalnie przyczyniło się do zmniejszenia epizodów infekcji a także liczby dni wymagających hospitalizacji w szpitalu u pacjentów w stanie krytycznym (Beale i wsp., 1999).


Pomimo, że pojawia się coraz więcej dowodów na to, że nukleotydy dostarczane w ramach diety lub bezpośredniej suplementacji mogą wspierać niektóre z funkcji organizmu, a także wspomagać procesy regeneracji, zawsze warto skonsultować ich stosowanie z lekarzem.

¹Materiał opracowano na podstawie następujących źródeł naukowych:

Grimble GK, Westwood OM. Nucleotides as immunomodulators in clinical nutrition. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2001 Jan;4(1):57-64.
Iwasa M, Iwasa Y, Ohmori Y, Ogoshi S. Effect of administration of nucleosides and nucleotides on protein turnover and the hypoxic myocardium. J Gastroenterol 2000; 35 (Suppl) 12:25±28.
Savaiano DA, Clifford AJ. Adenine, the precursor of nucleic acids in intestinal cells is unable to synthesize purines de novo. J Nutr 1981; 111:1816±1822.
Liu MP, Beigelman L, Levy E, et al. Discrete roles of hepatocytes and nonparenchymal cells in uridine catabolism as a component of its homeostasis. Am J Physiol 1998; 274:G1018±G1023.
Usami M, Saitoh Y. The effect of a nucleotide-nucleoside solution on hepatic regeneration in rats after partial hepatectomy and in primary monolayer culture of hepatocytes. Nutrition 1997; 13:365±368.
Tsujinaka T, Kishibuchi M, Iijima S, et al. Nucleotides and intestine. J Parent Ent Nutr 1999; 23:S74±S77.
Adjei AA, Jones JT, Enriquez FJ, Yamamoto S. Dietary nucleosides and nucleotides reduce infection in dexamethasone immunosuppressed adult mice. Exptl Parasitol 1999; 92:199±208.
Fontana L, Moreira E, Torres MI, et al. Effects of dietary polyunsaturated fatty acids and nucleotides on tissue fatty acid profiles of rats with carbon tetrachloride-induced liver damage. Clin Nutr 1999; 18:93±101.
Brunser O, Espinoza J, Araya M, et al. Effect of dietary nucleotide supplementation on diarrhoeal disease in infants. Acta Paediatr 1994; 83:188±191.
Beale RJ, Bryg DJ, Bihari DJ. Immunonutrition in the critically ill: a systematic review of clinical outcome. Crit Care Med 1999, 27:2799±2805
Harkema JM, Chaudry IH. Magnesium-adenosine triphosphate in the treatment of shock, ischemia, and sepsis. Crit Care Med. 1992;20(2):263-275.
Kato M, Shiode N, Teragawa H, et al. Adenosine 5′-triphosphate induced dilation of human coronary microvessels in vivo. Intern Med (Tokyo, Japan). 1999;38(4):324-329.
Sommerschild HT, Kirkeboen KA. Adenosine and cardioprotection during ischaemia and reperfusion—an overview. Acta Anaesthesiol Scand. 2000;44(9):1038-1055.
Usami M, Saitoh Y. The effect of a nucleotide-nucleoside solution on hepatic regeneration in rats after partial hepatectomy and in primary monolayer culture of hepatocytes. Nutrition. 1997;13(4):365-368.
Iwasa M. Effect of administration of nucleosides and nucleotides on protein turnover and the hypoxic myocardium. J Gastroenterol. 2000;35:25-28.
Ortega MA, Nunez MC, Gil A, Sanchez-Pozo A. Dietary nucleotides accelerate intestinal recovery after food deprivation in old rats. J Nutr. 1995;125(6):1413-1418.
Nunez MC, Ayudarte MV, Morales D, Suarez MD, Gil A. Effect of dietary nucleotides on intestinal repair in rats with experimental chronic diarrhea. JPEN J Parenter Enteral Nutr. 1990;14(6):598-604.
Bueno J, Torres M, Almendros A, et al. Effect of dietary nucleotides on small intestinal repair after diarrhoea: histological and ultrastructural changes. Gut. 1994;35(7):926-933.
Uauy R, Stringel G, Thomas R, Quan R. Effect of dietary nucleosides on growth and maturation of the developing gut in the rat. J Pediatr Gastroenterol Nutr. 1990;10(4):497-503.
Savaiano DA, Ho CY, Chu V, Clifford AJ. Metabolism of orally and intravenously administered purines in rats. J Nutr 1980; 110:1793-1804.
van Buren CT, Kulkarni AD, Rudolph FB. The Role of Nucleotides in Adult Nutrition. The Journal of Nutrition. 1994, 124; 160S–164S.
Hess JR, Greenberg NA. The Role of Nucleotides in the Immune and Gastrointestinal Systems: Potential Clinical Applications. Nutrition in Clinical Practice. 2012, 27(2), 281–294.
Carver JD. Dietary nucleotides: cellular immune, intestinal and hepatic system effects. J Nutr. 1994;124(1)(suppl):144S-148S.
Ogoshi S, Iwasa M, Kitagawa S, et al. Effects of total parenteral nutrition with nucleoside and nucleotide mixture on D-galactosamine-induced liver injury in rats. JPEN J Parenter Enteral Nutr. 1988;12(1):53-57.
Torres-Lopez MI, Fernandez I, Fontana L, Gil A, Rios A. Influence of dietary nucleotides on liver structural recovery and hepatocyte binuclearity in cirrhosis induced by thioacetamide. Gut. 1996;38(2):260-264.
Palombo JD, Bowers JL, Clouse ME, McCullough A, Forse RA, Bistrian BR. Hepatic utilization of exogenous nucleotide precursors for restoration of ATP after cold ischemia in rats. Am J Clin Nutr. 1993;57(3):420-427.
Uauy R. Nonimmune system responses to dietary nucleotides. J Nutr. 1994;124(1)(suppl):157S-159S.
Tanaka R, Mutai M. Improved medium for selective isolation and enumeration of bifidobacterium. Appl Environ Microbiol. 1980;40(5): 866-869.
Gil A. Effects of the addition of nucleotides to an adapted milk formula on the microbial patterns of faeces in at term newborn infants. J Clin Nutr Gastroenterol. 1986;1:127-132.
Carver JD, Saste M, Sosa R, Zaritt J, Kuchan M, Barness LA. The effects of dietary nucleotides on intestinal blood flow in preterm infants. Pediatr Res. 2002;52(3):425-429.
Leidig E. Pulsed Doppler ultrasound blood flow measurements in the superior mesenteric artery of the newborn. Pediatr Radiol. 1989;19(3): 169-172.
Navarro J, Maldonado J, Narbona E, et al. Influence of dietary nucleotides on plasma immunoglobulin levels and lymphocyte subsets of preterm infants. BioFactors. 1999;10(1):67-76.
Martinez-Augustin O, Boza JJ, Del Pino JI, Lucena J, Martinez-Valverde A, Gil A. Dietary nucleotides might influence the humoral immune response against cow’s milk proteins in preterm neonates. Biol Neonate. 1997;71(4):215-223.
Pickering LK, Granoff DM, Erickson JR, et al. Modulation of the immune system by human milk and infant formula containing nucleotides. Pediatrics. 1998;101(2):242-249.
Gross RL, Newberne PM. Role of nutrition in immunologic function. Physiol Rev. 1980;60(1):188-302.
Chandra RK. Protein-energy malnutrition and immunological responses. J Nutr. 1992;122(3)(suppl):597-600.
Chandra RK. Numerical and functional deficiency in T helper cells in protein energy malnutrition. Clin Exp Immunol. 1983;51(1):126-132.
Raiten DJ, Talbot JM, Waters JH. Executive summary for the report: assessment of nutrient requirements for infant formulas. J Nutr. 1998;128(11):2059S-2294S.
Commission directive 2006/141/EC of 22 December 2006 on infant formulae and follow-on formulae and amending directive 1999/21/EC. Off J Eur Union. 2006;49(L401):34.
McNaughton L, Bentley D, Koeppel P. The effects of a nucleotide suplement on the immune and metabolic response to short term, high intensity exercise performance in trained male subjects. J Sports Med Phys Fitness. 2007;47(1):112-118.
McNaughton L, Bentley DJ, Koeppel P. The effects of a nucleotide suplement on salivary IgA and cortisol after moderate endurance exercise. J Sports Med Phys Fitness. 2006;46(1):84-89.
Navarro J, Ruiz-Bravo A, Jimenez-Valera M, Gil A. Modulation of antibody-forming cell and mitogen-driven lymphoproliferative responses by dietary nucleotides in mice. Immunol Lett. 1996;53(2-3):141-145.
Kulkarni AD, Fanslow WC, Drath DB, Rudolph FB, Van Buren CT. Influence of dietary nucleotide restriction on bacterial sepsis and phagocytic cell function in mice. Arch Surg. 1986;121(2):169-172.
Fanslow WC, Kulkarni AD, Van Buren CT, Rudolph FB. Effect of nucleotide restriction and supplementation on resistance to experimental murine candidiasis. JPEN J Parenter Enteral Nutr. 1988;12(1):49-52.