بروتين (تغذية)

الأحماض الأمينية هي الوحدات المكونة للبروتين.

الأحماض الأمينية عناصر غذائية أساسية متواجدة في جميع الخلايا، وهي كذلك المركبات الأولية للأحماض النووية، والعوامل المرافقة، والهرمونات، والنظام المناعي، وجزيئات الترميم وغيرها من الجزيئات الضرورية للحياة.

البروتينات هي عناصر غذائية أساسية لجسم الإنسان.^[1]، وهي الوحدات الأساسية المكونة لنسيج الجسم ويمكن أن تعمل كذلك كمصدر للطاقة. توفِّر البروتينات مقدارا من كثافة الطاقة يماثل ما توفره السكريات: 4 كيلو حريرة (17 كيلو جول) لكل غرام، بالمقابل توفر اللبيدات 9 كيلو حريرة (37 كيلو جول) لكل غرام. الناحية الأكثر أهمية في البروتين والخاصية المميزة له من ناحية التغذية هي الأحماض الأمينية المكونة له.^[2]

البروتينات هي سلاسل مكاثير مكونة من أحماض أمينية مرتبطة ببعضها البعض عبر روابط ببتيدية. أثناء عملية الهضم تُفكك البروتينات في المعدة إلى سلاسل عديدات ببتيد أقل طولا بواسطة حمض الهيدروكلوريك والبروتياز. هذه العملية أساسية للحصول الأحماض الأمينية الضرورية التي لا يمكن تخليقها حيويا في جسم الإنسان.^[3]

توجد تسع أحماض أمينية أساسية يجب على الإنسان الحصول عليها من تناول الأطعمة في سبيل الحيلولة دون سوء التغذية بالبروتين والطاقة، وهي فينيل ألانين، فالين، ثريونين، تريبتوفان، ميثيونين، ليوسين، إيزوليوسين، لايسين والهستيدين.^[2][4] يوجد نقاش حول عدد الأحماض الأمينية الضرورية إن كان ثمانية أو تسعة.^[5] ويميل الإجماع نحو 9 وذلك لأن الهستدين لا يتم تخليقه لدى البالغين.^[6] توجد خمس أحماض أمينية يمكن للإنسان تخليقها في الجسد وهي: ألانين، حمض الأسبارتيك، أسباراجين، حمض الغلوتاميك، والسيرين. توجد ست أحماض أمينية ضرورية جزئيا والتي يمكن أن يصبح تخليقها محدودا تحت شروط فيسيولوجية مرضية خاصة، مثل ضغط الأيض الحاد، وهي: أرجنين، سيستئين، غليسين، غلوتامين، برولين وتيروسين.^[2]

من المصادر الغذائية للبروتين الحيواني والنباتي: اللحوم، منتجات الألبان، السمك والبيض وكذلك الحبوب والبقول والمكسرات، يمكن للنباتيين الحصول على كفايتهم من الأحماض الأمينية الضرورية بتناول البروتينات النباتية.^[7]

وظيفة البروتين في جسم الإنسان

البروتين عنصر غذائي يحتاج إليه جسد الإنسان للنمو ولوظائف الصيانة. بعد الماء، البروتينات هي الجزيئات الأكثر تواجدا في الجسم، ويمكن أن تتواجد في جميع الخلايا وهي مكون بنائي أساسي في جميع الخلايا وبشكل خاص الخلايا العضلية، وتتواجد كذلك في أعضاء الجسد مثل الشعر والجلد. تُستخدم البروتينات في الأغشية كذلك مثل البروتينات السكرية، حين يتم تفكيكها إلى أحماض أمينية، تُستخدم كمركبات أولية للأحماض النووية، العوامل المرافقة، الهرمونات، الاستجابة المناعية، الترميم الخلوي، ولجزيئات أخرى ضرورية للحياة، فضلا عن ذلك، البروتينات ضرورية لتكوين الخلايا الدموية.^[1][2]

مصادر

مصادر حيوانية للبروتين.

يمكن أن يُحصَل على البروتين من أطعمة مختلفة، وتعتمد التوليفة الأفضل لمصادر البروتين على مكان الفرد في العالم، الوفرة، الثمن، أنواع الأحماض الأمينية والتوازن الغذائي وكذلك الأذواق الشخصية. بعض الأطعمة غنية بأحماض أمينية محددة، لكن قابليتها للهضم والعوامل المضادة للتغذية المتواجدة بها تجعلها ذات قيمة غذائية محدودة بالنسبة للإنسان، وعليه يجب الأخذ بالحسبان قابلية الهضم وسمات التغذية الثانوية مثل الحريرات، الكولسترول، الفيتامينات وكثافة المعادن الضرورية في مصدر البروتين.^[8] على الصعيد العالمي تساهم أطعمة البروتينات النباتية بنسبة تزيد عن 60% في مصادر البروتين لكل فرد، وفي شمال أمريكا تساهم الأطعمة الحيوانية بنسبة 70% من مصادر البروتين لكل فرد.^[8]

يعتبر اللحم ومنتجات الألبان والبيض وفول الصويا والسمك مصادرا للبروتين الكامل.^[9]

تعتبر الحبوب والغلال مصادرا أخرى للبروتينات، لكنها تحتوي على حمضي الليسين والثريونين بشكل محدود، ويتوفر هذان الحمضان في أطعمة نباتية وحيوانية أخرى. من الأمثلة على الأغذية الرئيسية والغلال التي تحتوي على بروتينات تفوق 7.0% (من دون ترتيب معين) : الحنطة السوداء، الشوفان، الشيلم، الدخن، الذرى، الأرز، القمح، السورغم، القطيفة والكينوا.

تشمل المصادر النباتية للبروتينات على: البقوليات، المكسرات، البذور والفواكه. لدى بعض البقوليات التي تسمى البقول الجبية في مناطق محددة من العالم تراكيز أعلى من الأحماض الأمينية وهي مصادر أكثر اكتمالا للبروتين من الحبوب والغلال. من الأمثلة على الأطعمة النباتية ذات تراكيز تفوق 7% نجد: فول الصويا، عدس، فاصوليا كلوية، فاصوليا بيضاء، بقلة الماش، حمص، لوبياء ظفرية، عدس سوداني، ترمس، فاصوليا مجنحة، لوز، جوز برازيلي، كاجو، بقان، جوز، بذور القطن، بذور اليقطين، بذور السمسم، وبذور دوار الشمس.^[8]

مصادر نباتية للبروتين.

الأطعمة الرئيسية التي تعتبر مصادرا فقيرة للبروتين تشمل الجذريات والدرنات مثل: اليام، البفرة، البطابطا الحلوة. موز الجنة هو غذاء أساسي آخر يعتبر فقيرا للأحماض الأساسية الضرورية. محتوى البروتينات في الجذريات والدرنات والفواكه يتراوح بين 0-2%، الأطعمة الأساسية الفقيرة للبروتين يجب أن تُكمَّل بأطعمة تحتوي بروتينات كاملة وذلك لحياة صحية، وخاصة لنمو سليم للأطفال.^[1][10][11]

يكون المصدر الجيد للبروتين في العادة توليفة أطعمة مختلفة، لأن كل نوع من الطعام يكون غنيا بنوع معين من الأحماض الأمينية، يشرط في مصدرالبروتين الغذائي ليكون جيدا أن يحقق شرطين:^[8]

• احتواؤه على الأحماض الأمينية الضرورية ( هستدين، إيزوليوسين، ليوسين، ليسين، مثيونين، فنيل ألاني، ثريونين، تريبتوفان وفالين) تحت جميع الظروف، وأن يحتوي كذلك على الأحماض الأمينية الضرورية جزئيا (سستئين، تيروسين، غليسين، أرجنين، غلوتامين، برولين) تحت شروط فيسيولوجية ومرضية محددة.
• توفره على نيتروجين لانوعي لتخليق الأحماض الأمينية المتوفرة (حمض الأسبارتيك، أسباراجين، غلوتاميك، ألانين، سيرين) وتوفره على مركبات حاوية على النيتروجين مهمة فيسيولوجيا مثل: الأحماض النووية، الكرياتين والبورفيرينات.

الأشخاص الصحيون الذين يتناولون طعاما متوازنا نادرا ما يحتاجون مكملات بروتينية.^[7][8][10]

يُظهِر الجدول بالأسفل أهم المجموعات الغذائية التي تعتبر مصادرا للبروتين من وجهة نظر عالمية. ويبين أداءها كمصادر للأحماض الأمينية الضرورية، الوحدة ملغ من الحمض الأميني لكل غرام من المصدر الغذائي للبروتين.^[10]

مخفوقات الحليب، المصنوعة من مساحيق البروتين (وسط) والحليب (يسار)، هي مكملات شائعة في رياضة كمال الأجسام.

مساحيق البروتين مثل الكازين، مصل اللبن، بيض، أرز وفول الصويا هي مصادر بروتين معالجة وصناعية.^[12] توفر مساحيق البروتين هذه مصادر إضافية للبروتين بالنسبة لممارسي كمال الأجسام. نوع البروتين ضروري من ناحية تأثيره على استجابة أيض البروتين وعلى أداء العضلة للتمرين. الفرق في الخصائص الفيزيائية والكيميائية بين مختلف أنواع البروتين يمكن أن يؤثر على معدل هضم البروتين، وكنتيجة لذلك تتغير وفرة الأحماض الأمينية وتراكم النسيج البروتيني بسبب مختلف الاستجابات الأيضية البروتينية.^[12]

الاختبار في الأطعمة

المتطلبات الغذائية

حملة تثقيف أطلقتها إدارة الزراعة في الولايات المتحدة منذ 100 عام (1917-1919)، حول جبن قريش كمصدر بروتين منخفض الثمن بديلٍ عن اللحم .

حدثت نقاشات معتبرة حول متطلبات الجسم من البروتين.^[13][14] تُحدَّد كمية البروتين المطلوبة في حمية الفرد بنسبة كبيرة عبر مجمل الطاقة المتناولة، حاجة الجسم للنيتروجين والأحماض الأمينية الضرورية، وزن الجسم وتركيبه، معدل نمو الفرد، مستوى النشاط البدني، طاقة الفرد وكمية السكريات المستهلكة، والإصابة بالأمراض والجروح.^[3][12] النشاط البدني والمجهودات وكذلك الكتلة العضلية المحسنة تزيد من الحاجة إلى البروتين، كما أن المتطلبات أكبر في مرحلة الطفولة للنمو والتطور، وأثناء الحمل أو الإرضاع أو عند حاجة الجسد للتعافي من سوء التغذية أو الرضح بعد عملية جراحية.^[15]

إن لم يحصل الجسم على كفايته من الطاقة عبر الأطعمة، كما هو الحال أثناء التضور جوعا، فإنه يستخدم البروتين الموجود في كتلة العضلات لتوفير الاحتياجات المطلوبة، ويؤدي ذلك إلى نحول العضلات عبر الوقت. إن لم يستهلك الفرد كفايته من البروتين أثناء التغذية فستفقد العضلات معظم وظائفها الخلوية الحيوية (مثل: إنزيمات التنفس، خلايا الدم) وتعيد تدوير بروتين العضلات من أجل احتياجاتها الخاصة.

التوصيات الغذائية

تبعا لإرشادات نظام الكمية الغذائية المرجعية التابع لكندا والولايات المتحدة، تستهلك النساء التي تتراوح أعمارهن بين 19-70 عاما 46 غراما من البروتين يوميا في حين أن الرجال البالغين من العمر 19-70 عاما يستهلكون 56 غرام من البروتين يوميا وذلك لتقليل خطر العوز له. تم حساب هذه التوصيات بناء على 0.8 غرام من البروتين لكل كيلوغرام من وزن الجسد في جسم يتراوح متوسط وزنه 57 كلغ و70 كلغ على التوالي.^[2] إلا أن هذه التوصيات مبنية على احتياجات بنيوية لا تأخذ في الحسبان استخدام البروتين في الأيض من أجل الطاقة.^[13] وهي تناسب الأشخاص قليلي النشاط.^[16] يفوق متوسط استهلاك البروتين في الولايات المتحدة الكميات الموصى بها من قبل نظام الكمية الغذائية المرجعية، وتبعا لنتائج استقصاء اختبار الصحة والتغذية (NHANES 2013-2014) متوسط استهلاك البروتين لدى النساء البالغات من العمر 20 سنة فما فوق كان 69.8 غرام ولدى الرجال 98.3 غرام لليوم.^[17]

الأفراد النشيطون

خلصت عدة دراسات إلى أن الأفراد النشيطين والرياضيين يمكن أن يحتاجوا كميات أكبر من البروتين (مقارنة بـ 0.8 غ/كلغ) بسبب زيادة في كتلة العضلات وما يُفقَد أثناء التعرق، وكذلك الحاجة إلى ترميم الجسد ومصدر للطاقة.^[13][14][16] الكميات المقترحة للأفراد النشطين تتراوح بين 1.6 غ/كلغ و1.8 غ/كلغ، ^[14] في حين أن الكمية اليومية المقترحة القصوى تكون حوالي 25% من احتياج الطاقة وذلك حوالي 2-2.5 غ/كلغ.^[13] مع ذلك، مازالت العديد من الأسئلة بحاجة لأجوبة.^[14]

فضلا عن ذلك، اقترح البعض أن الرياضيين الذين يتبعون حميات تحديد السعرات الحرارية لتخفيض أوزانهم يجب عليهم زيادة استهلاكهم للبروتين، حوالي 1.8-2.0 غ/كلغ في سبيل تجنب فقدان كتلة العضلة الغثة.

احتياجات البروتين في الرياضة الهوائية

يختلف رياضيو التحمل عن رياضيي بناء القوة في كون رياضيي التحمل لا يبنون كتلة عضلاتهم من التمارين بالقدر الذي يقوم به رياضيو بناء القوة. أظهرت بحوث أن الأفراد الذين يزاولون نشاطات تحمُّلٍ يحتاجون لتناول البروتين أكثر من الأفراد قليلي النشاط وذلك لترميم العضلات المصابة أثناء تمارين التحمل.^[18] رغم أن متطلبات الرياضيين للبروتين مازالت خلافية ^[19] إلا أن البحوث أظهرت إمكانية استفادة الرياضيين من الزيادة في تناول البروتين لأن نوع تمرين التحمل الذي يمارسونه قد يغير مسار البروتين الأيضي. يزيد الاحتياج الإجمالي للبروتين بسبب أكسدة الحمض الأميني لدى رياضيي التحمل.^[18] رياضيو التحمل الذين يتدربون لمدة طويلة (2-5 ساعات لكل حصة تدريب) يستخدمون البروتين بنسبة 5-10% من إجمالي طاقتهم المستهلكة. وعليه، زيادة طفيفة في استهلاك البروتين يمكن أن تكون ذات فائدة لرياضيي التحمل لاستبدال البروتين المستهلك كطاقة والبروتين المستخدم في ترميم العضلات. خلص أحد الاستعراضات أن على رياضيي التحمل زيادة مقدار استهلاكهم اليومي من البروتين إلى حد أقصى يبلغ 1.2-1.4 غ/كلغ من وزن الجسد.^[12]

احتياجات البروتين في الرياضة اللاهوائية

أشارت البحوث كذلك إلى أن الأفراد الذين يمارسون نشاطات تقوية العضلات يحتاجون بروتينا أكثر من الأفراد قليلي النشاط. يمكن للرياضيين الذين يتدربون على زيادة القوة أن يزيدوا من استهلاكهم للبروتين إلى حد أقصى 1.2-1.8 غ/كلغ لتعزيز تخليق بروتين العضلات، أو لتعويض الأحماض الأمينية المفقودة أثناء التمارين. يحافظ العديد من الرياضيين على حمية غذائية غنية بالبروتين كجزء من تدريبهم. في الحقيقة، يعتقد بعض الرياضيين المختصين في الرياضات اللاهوائية (مثل حمل الأثقال) أن استهلاك البروتين بمستوى كبير أمر ضروري، وكذلك استهلاك وجبات غنية بالبروتين ومكملات غذائية بروتينية.^{[3][12][18][20]}

فئات خاصة

حساسية البروتين

حساسية الطعام هي استجابة مناعية غير عادية للبروتينات في الطعام، يمكن أن تتراوح علاماتها وأعراضها من المتوسطة إلى الحادة ويمكن أن تشمل الحكة، تورم اللسان، التقيء، الإسهال، الشرى، مشاكل في التنفس أو انخفاض في ضغط الدم. تظهر هذه الأعراض عادة خلال دقائق أو ساعة بعد تناول البروتين، وحين تكون حادة يطلق عليها اسم صدمة الحساسية. الأطعمة التالية مسؤولة عن 90% من ردود الفعل التحسُسِيّة: حليب البقر، البيض، القمح، المحار، السمك، الفول السوداني، المكسرات وفول الصويا.^[21]

مرض الكلى المزمن

على الرغم من عدم وجود دليل حاسم على أن الحمية الغنية بالبروتين يمكن أن تسبب مرض كلية مزمن، فإنه يوجد إجماع أن على الناس الذين أصيبو بهذا المرض أن يقللوا من تناولهم للبروتين. أظهر استعراض في 2009 أن الأشخاص المصابين بمرض كلى مزمن الذين قللوا من تناول البروتين لديهم نسبة خطر وفاة تقل بـ 32% عن المصابين الذين لم يقوموا بهذه التخفيضات في تناول البروتين.^[22][23] علاوة على ذلك، حين يتَّبِع الأشخاص المصابون بهذا المرض حمية منخفضة البروتين (0.6-0.8 غ/كلغ) يمكن أن يطور ذلك تعويضات أيضية تحافظ على وظيفة الكلى، رغم أنه تظهر أعراض سوء التغذية على بعض الأشخاص.^[23]

بيلة الفينيل كيتون

طفلة في نيجيريا أثناء الحرب الأهلية تعاني من كواشيوركور وهو أحد ثلاثة أمراض سوء تغذية بالبروتين ابتلي بهم ما يفوق 10 ملايين طفل في الدول النامية.^[15]

الأفراد المصابون ببيلة الفينيل كيتون (PKU) يجب عليهم إبقاء تناولهم لحمض الفينيل ألانين -حمض أميني ضروري- عند الحد الأدنى للحيلولة دون اضطرابات ذهنية ومضاعفات أيضية أخرى. الفينيل ألانين هو أحد مكونات المُحلي الصناعي أسبرتام، لذا على الأشخاص المصابين بهذا المرض تجنب المشروبات منخفضة السعرات الحرارية والأطعمة التي تحتوي على هذا المركب.^[24]

داء بول شراب القيقب

داء بول شراب القيقب مرتبط بشذوذ جيني في أيض الأحماض الأمينية متفرعة السلسلة (BCAAs). لدى الأشخاص المصابين بهذا المرض مستويات عالية من الأحماض الأمينية المتفرعة في الدم وعليهم تخفيض تناولها بشكل كبير في سبيل منع التخلف العقلي والموت. الأحماض الأمينية المتفرعة هي ليوسين، إيزوليوسين وفالين، أخذ المرض اسمه من الرائحة العطرة المميزة لبول الأطفال المصابين به. ينتشر هذا المرض بشكل كبير بين أطفال الأميش والمينوناتية ويهود أشكناز أكثر منه لدى باقي الفئات السكانية.^[2]

نقص البروتين

يمكن أن يؤدي سوء التغذية بالبروتين والطاقة (PEM) إلى العديد من الأمراض بما فيها التخلف العقلي وكواشيوركور.^[11] من أعراض مرض كواشيوركور اللامبالاة، الإسهال، عدم النشاط، الفشل في النمو، جلد متقشر، كبد دهني، واستسقاء المعدة أو الرجلين. يُفسّر هذا الاستسقاء بنشاط إنزيم الأكسيجيناز الشحمية على حمض الأراكيدونيك لتكوين لوكوترايينات، والوظيفة الطبيعية للبروتينات في توازن السوائل ونقل البروتينات الشحمية.^[25]

سوء التغذية بالبروتين منتشر بشكل معتبر في العالم لدى كل من الأطفال والبالغين وهو مسؤول على 6 ملايين وفاة سنويا. في الدول المتقدمة يلاحظُ سوء التغذية بالبروتين في الغالب بالمستشفيات حيث يكون مصاحبا لمرض آخر أو يكون موجودا لدى كبار السن.^[2]

المراجع

موسوعات ذات صلة :

• موسوعة علم الأحياء الخلوي والجزيئي
• موسوعة مطاعم وطعام