Tháng Tám 24, 2019

Các loại dung dịch amino acid sử dụng trong lâm sàng

Ds. Phạm Công Khanh – BV Hoàn Mỹ Đà Nẵng

MỞ ĐẦU

Các amino acid (hay còn gọi là acid amin, viết tắt là AA) là một thành phần thiết yếu trong hỗn hợp nuôi dưỡng đường tĩnh mạch, cùng với carbonhydrate và lipid; là đơn phân (monomer) để tổng hợp các loại protein và cũng là tiền chất để tổng hợp nên các chất sinh học khác, đóng nhiều vai trò quan trọng trong cơ thể người. Ở bệnh nhân bệnh nặng không thể nuôi dưỡng qua đường tiêu hóa, amino acid có thể được cung cấp cho người bệnh dưới dạng dung dịch hỗn hợp amino acid hoặc trong các sản phẩm phối hợp với glucose và lipid (túi 3 ngăn). Do sự phong phú của các chế phẩm cung cấp amino acid trên thị trường từ các nhà sản xuất khác nhau, như khác biệt về thành phần, hàm lượng, nồng độ đến đối tượng sử dụng, bài viết này bước đầu cung cấp các khái niệm cơ bản để dược sĩ có thể hiểu thêm về các sản phẩm này.

I. AMINO ACID: CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI

Amino acids, một hợp chất hữu cơ chứa cả nhóm amino và nhóm acid carboxylic, là đơn phân (monomer) và thành phần cơ bản tạo nên tất cả các protein. Phân tử amino acid cơ bản chứa một nguyên tử carbon ɑ trung tâm, gắn với một nhóm carboxy (COOH), một nhóm amino (NH2), một nguyên tử hydro và một chuỗi bên (side chain, thường ký hiệu là R). Cấu trúc amino acid được mô tả trong Sơ đồ 1.

Mặc dù có hơn 100 amino acid khác nhau đã được xác định trong tự nhiên, chỉ 20 amino acid tham gia vào cấu trúc của protein và đóng vai trò quan trọng trong cơ thể người. Do có 4 nhóm thế khác nhau gắn vào carbon ɑ, amino acid có thể tồn tại ở 2 dạng đồng phân là L và D, tuy nhiên thực tế hầu như chỉ gặp amino acid dạng L trong tự nhiên. Điều này ngược với các carbohydrat, khi chỉ có carbonhydrat dạng D là thường gặp trong tự nhiên.

Dựa vào cấu trúc của chuỗi bên R, các amino acid có thể được phân chia thành 4 nhóm như trong Bảng 1. Trong nhóm amino acid béo, có thể được phân chia tiếp thành 2 nhóm nhỏ: amino acid phân nhánh (branched-chain amino acids – BCAAs, bao gồm leucin, isoleucin, valin) và amino acid chứa sulphur (sulphur-containing amino acids – SAA, bao gồm cystein và methionin).

Dựa vào tính thiết yếu với cơ thể người, các amino acid có thể được phân loại thành: amino acid thiết yếu (essential AA), amino acid bán thiết yếu hay thiết yếu theo điều kiện (semi-essential AA hay conditionally essential AA) và amino acid không thiết yếu (non-essential AA).

Amino acid thiết yếu: là các amino acid mà cơ thể người không thể tự tổng hợp được, vì vậy phải được cung cấp thông qua chế độ ăn hoặc từ việc thoái giáng của các protein khác. Việc thiếu hụt bất kỳ amino acid nào trong nhóm này đều làm hạn chế sự sinh tổng hợp protein, kể cả khi có đủ các amino acid cần thiết khác.
Amino acid bán thiết yếu (hay thiết yếu theo điều kiện): là các amino acid có thể được tổng hợp đủ lượng cần thiết từ các tiền chất có sẵn trong tình trạng cơ thể khỏe mạnh bình thường. Tuy nhiên, khi cơ thể có stress hoặc trong tình trạng bệnh, việc tổng hợp các amino acid này bị giới hạn và chúng trở thành các amino acid thiết yếu.
Amino acid không thiết yếu: là các amino acid cơ thể có thể tổng hợp được từ các chất trung gian chuyển hóa một cách không giới hạn, và do đó, không cần phải cung cấp từ chế độ ăn.

Việc phân loại các amino acid theo tính thiết yếu được liệt kê trong Bảng 2.

II. CÁC LOẠI DUNG DỊCH AMINO ACID SỬ DỤNG TRONG LÂM SÀNG

II.1. Các dung dịch amino acid chuẩn:

Với việc phân loại các amino acid theo tính thiết yếu nêu trên, các sản phẩm dung dịch amino acid hiện có trên thị trường đều chứa cả 9 amino acid thiết yếu và chứa một số trong các amino acid không thiết yếu còn lại, với thành phần và hàm lượng thay đổi tùy theo nhà sản xuất (Bảng 3). Trong đó, hàm lượng amino acid thiết yếu thường chiếm từ 38 – 57 % tổng lượng amino acid và còn lại 43 – 62 % là các amino acid bán thiết yếu và không thiết yếu.

Khi được sử dụng cho cung cấp năng lượng, các amino acid cung cấp 4 kcal/gam amino acid. Do đó, từ nồng độ của dung dịch, ta có thể tính được mức độ năng lượng mà dung dịch amino acid đang dùng sẽ cung cấp cho người bệnh.

Các loại amino acid thông thường, còn gọi là các dung dịch amino acid chuẩn (standard solution), thường gặp trên lâm sàng là: Alvesin, Aminoplasmal, Aminosteril, Amiparen,…Bảng 3 trình bày thành phần của 2 dung dịch amino acid chuẩn là Alvesin và Aminoplasmal, để làm căn cứ so sánh với các dung dịch amino acid đặc biệt khác.

Bảng 3. Một số loại dung dịch amino acid thường dùng trong lâm sàng

Tên amino acids (gam)	Alvesin 10e	Aminoplasmal 10%	Morihepamin	Aminoleban	Neoamiyu	Kidmin	Nephrosteril	Vaminolact
Thể tích	1000 mL	1000 mL	Túi 500 mL	Chai 500 ml	Túi 200 mL	Chai 200 ml	Chai 250 ml	Mỗi 1000 mL
Phân loại	Chuẩn	Chuẩn	Bệnh gan	Bệnh gan	Bệnh thận	Bệnh thận	Bệnh thận	Trẻ em
L-Isoleucin	5.850	5.000	4.600	4.500	1.500	1.800	1.275	3.100
L-Leucin	6.240	8.900	4.725	5.500	2.000	2.800	2.575	7.000
L-Valin	5.000	6.200	4.450	4.200	1.500	2.000	1.550	3.600
L-Histidin	3.300	3.000	1.550	1.200	0.500	0.700	1.075	2.100
L-Lysin	7.100	6.850	1.975	3.050	1.400	1.000	1.775	5.600
L-Methionin	4.680	4.400	0.220	0.500	1.000	0.600	0.700	1.300
L-Phenylalanin	5.400	4.700	0.150	0.500	1.000	1.000	0.975	2.700
L-Threonin	5.000	4.200	1.070	2.250	0.500	0.700	1.200	3.600
L-Tryptophan	2.000	1.600	0.350	0.350	0.500	0.500	0.475	1.400
L-Arginin	9.660	11.500	7.685	3.000	0.600	0.900	1.225	4.100
Glycin	7.550	12.000	2.700	4.500	0.300	–	0.800	2.100
L-Prolin	7.500	5.500	2.650	4.000	0.400	0.600	1.075	5.600
L-Tyrosin	1.620	0.400	0.200	–	0.100	0.100	–	0.500
L-Cystein	0.500	–	–	0.150	–	0.200	0.100	1.000
L-Alanin	15.500	10.500	4.200	3.750	0.600	0.500	1.575	6.300
Acid L-Aspartic	1.910	5.600	0.100	–	0.050	0.200	–	4.100
Acid L-Glutamic	5.000	7.200	–	–	0.050	0.200	–	7.100
L-Serin	4.300	2.300	1.300	2.500	0.200	0.600	1.125	3.800
L-Ornithin	1.900	–	–	–	–	–	–	–
Taurin	–	–	–	–	–	–	–	0.300
Tổng số amino acid (gam)	100.010	99.850	37.925	39.950	12.200	14.400	17.500	65.300
Tổng hàm lượng nitơ	15.6 g/L	15.8 g/L	13.18 g/L	12.2 g/L	8.1 g/L	10 g/L	10.8 g/L	9.3 g/L
Thành phần năng lượng	400 kcal	400 kcal	151.7 kcal	160 kcal	48.4 kcal	57.6 kcal	70 kcal	240 kcal
% BCAA	17.09	20.13	36.32	35.54	40.98	45.83	30.86	20.98
% AAA	7.02	5.11	0.92	1.25	9.02	7.64	5.57	4.90
Tỷ số Fischers	3.24	5.18	54.13	37.05	5.98	7.89	7.21	5.64

II.2. Các dung dịch amino acid dùng cho bệnh nhân suy gan và suy thận:

Bệnh nhân có rối loạn về chức năng thận và chức năng gan có những thay đổi về amino acid đồ (aminogram) so với người bình thường, do đó, cần những dung dịch amino acid có thành phần được điều biến cho phù hợp với những sự thay đổi này.

Trước hết, có một khái niệm cần được đề cập, đó là tỷ số Fischer. Tỷ số Fischer là tỷ lệ mol giữa amino acid phân nhánh (BCAA – bao gồm isoleucin, leucin, valin) so với amino acid mạch thơm (aromatic amino acid – AAA – bao gồm phenylalanin, tyrosin), được tính bằng công thức:

Tỷ số này cho biết sự tương quan giữa lượng amino acid phân nhánh và amino acid mạch thơm trong cơ thể người, cũng như trong các sản phẩm dung dịch amino acid được sử dụng trong lâm sàng.

Ở bệnh nhân suy gan: Bệnh nhân suy gan có sự thay đổi đặc trưng trong nồng độ amino acid ở máu, đó là giảm nồng độ các amino acid mạch nhánh (BCAA) và tăng nồng độ các amino acid mạch thơm (AAA). Sự thay đổi này được xem là có đóng góp vai trò trong bệnh sinh của bệnh não gan (hepatic encephalopathy). Giả thuyết cho điều này là bởi các BCAA và AAA có chung các chất vận chuyển để đi qua hàng rào máu – não (blood-brain barrier – BBB), do đó khi nồng độ BCAA giảm, giảm sự cạnh tranh trên chất vận chuyển, làm thuận lợi hơn cho việc vận chuyển các AAA vào não. Các AAA này khi vào não, tạo ra các “chất dẫn truyền thần kinh giả” (“false neurotransmitters”), như octopamine, tyrosine, phenylethylamine, làm trầm trọng thêm tình trạng rối loạn chức năng não. Sự giảm nồng độ của các BCAA được cho là do chúng được tiêu thụ nhanh chóng để tạo năng lượng và tạo glutamate để giải độc ammonia ở cơ vào não; trong khi đó, sự tăng nồng độ các AAA là do gan bị bệnh suy giảm khả năng chuyển hóa và thanh thải. Do đó, các sản phẩm dung dịch amino acid được thiết kế cho bệnh nhân có bệnh về gan có hàm lượng cao của BCAA và hàm lượng rất thấp của các AAA. Vì vậy, tỷ lệ BCAA/amino acid toàn phần và tỷ số Fischer của các sản phẩm này tăng lên rất nhiều so với các dung dịch amino acid chuẩn, đồng thời tỷ lệ AAA/amino acid toàn phần giảm đi đáng kể. Ví dụ, từ Bảng 3, các sản phẩm amino acid cho bệnh lý gan như Morihepamin và Aminoleban có tỷ số Fischer lần lượt là 54.13 và 37.05, tăng nhiều so với chỉ số Fischer của dung dịch amino acid chuẩn như Alvesin (3.24) và Aminoplasma (5.18).

Ở bệnh nhân suy thận: Bệnh nhân suy thận có nồng độ amino acid huyết tương hầu như là giảm, do chế độ ăn hạn chế protein; trong đó, nồng độ các BCAA giảm đáng kể. Cụ thể, nồng độ các BCAA huyết tương giảm và nồng độ valin ở cơ cũng giảm. Sự thay đổi của nồng độ các BCAA ở bệnh nhân bệnh thận mạn và bệnh nhân lọc máu được mô tả trong Bảng 4, tổng hợp từ nhiều nghiên cứu trên lâm sàng.

Trên cơ sở này, các sản phẩm dung dịch amino acid thiết kế cho bệnh nhân suy thận cũng có hàm lượng cao của các BCAA, tức là tỷ lệ BCAA/amino acid toàn phần tăng nhiều (nhưng không giảm % hàm lượng của các AAA, do đó, tỷ số Fischer tương tự như các dung dịch amino acid chuẩn). Bảng 3 mô tả thành phần của các dung dịch amino acid dành cho bệnh nhân suy thận như Neoamiyu, Kidmin và Nephrosteril.

III.3. Các dung dịch amino acid dùng cho trẻ sơ sinh và trẻ em:

Vaminolact là ví dụ tiêu biểu cho một sản phẩm amino acid được thiết kế chuyên biệt cho trẻ sơ sinh và trẻ em, với các đặc điểm:

Thành phần chứa 18 amino acid thiết yếu và không thiết cần cho sự tổng hợp protein, thành phần này dựa trên công thức của sữa mẹ.
Có chứa taurin, một amino acid thường có trong sữa mẹ, giúp phòng ngừa ứ mật ở trẻ sơ sinh, và nếu thiếu taurin có thể gây rối loạn võng mạc ở trẻ.
Chứa cystein và tyrosin, các amino acid cần thiết cho trẻ, đặc biệt là trẻ sinh non.

Bảng 3 cung cấp thành phần của sản phẩm Vaminolact dành cho trẻ sơ sinh và trẻ em.

KẾT LUẬN:

Với số lượng phong phú các sản phẩm bổ sung amino acid trên thị trường hiện nay, thì bài viết này không thể đề cập đầy đủ và toàn diện, mà chỉ lựa chọn giới thiệu một số sản phẩm thường gặp nhất, nhằm cung cấp cho dược sĩ những thông tin căn bản ban đầu, từ đó có thể áp dụng để tìm hiểu và phân tích thành phần của các dung dịch amino acid khác đang được sử dụng tại bệnh viện mình công tác, để có thể tư vấn cho bác sĩ lựa chọn một sản phẩm bổ sung dinh dưỡng cho từng đối tượng bệnh nhân khác nhau.

Tài liệu tham khảo:

Kelly Kane, Kathy Prelack (2019). Advanced Medical Nutrition Therapy, Jones & Bartlett Learning, Burlington.
Sangita Sharma et al (2016). Nutrition at a glance, 2nd edition, John Wiley & Sons.
Rifat Latifi, Stanley J. Dudrick (2003). The Biology and Practice of Current Nutritional Support 2^nd Landes Bioscience.
van Goudoever JB, et al., ESPGHAN/ESPEN/ESPR guidelines on pediatric parenteral nutrition: Amino acids, Clinical Nutrition (2018), https://doi.org/10.1016/j.clnu.2018.06.945.
Yarandi S.S., Zhao V.M., Hebbar G., Ziegler T.R. Amino acid composition in parenteral nutrition: What is the evidence? Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. 2011;14:75–82.
Holeček M. Branched-chain amino acids in health and disease: metabolism, alterations in blood plasma, and as supplements. Nutr Metab (Lond) 2018;15:33.
Cano NJ, Fouque D, Leverve XM. Application of branched‐chain amino acids in human pathological states: renal failure. J Nutr. 2006;136:299S‐307S.
Thông tin kê toa các sản phẩm.