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Page 1: L'apport azoté parentéral origine, actualités, perspectives

Nutr. Clin. Metabol. 1989 ; 3 : 225-232

L'apport azot parent ral Origine, actualit s, perspectives

Peter FiJrst et Peter Stehle

Institute for Biological Chemistry and Nutrition, University of Hohenheim, Stuttgart, RFA.

I - Un peu d'histoire

Nous nous proposons dans cette revue de preciser les grandes lignes evolutives en nutrition clinique dans le domaine des acides amines. Nous envisagerons successi- vement les thematiques de recherche qui peuvent 6tre considerees comme les principales bases du developpe- ment de nouvelles modalites d 'un tel traitement. En effet, peu de domaines en recherche medicale ont fait l'objet de progr6s aussi substantiels et importants que l'alimentation artificielle (enterale et parent6rale). I1 existe depuis des siecles des malades incapables d'ingerer, de digerer ou d'absorber une quantit6 adequate de nutriments et qui r6clamaient un traitement ; mais on avait, jusqu'a recem- ment, peu de choses ~ leur proposer [1]. Les progres actuels n 'ont bien entendu et6 rendus possibles que grace aux recentes avancees dans le domaine du metabolisme des acides amin6s et des m6canismes de transport des solutes. Mais on ne saurait cependant tenir pour negli- geable l 'apport subtil d'observations plus aneiennes, ac- cumulees pendant pr6s de 300 ans, dont l'evaluation, la relecture et l'interpretation a posteriori, ont contribu6 aux progres recents en nutrition clinique. La premi6re observation de nutrition parenterale qui nous soit parvenue est la courte experience de Sir Christopher Wren en 1656. Wren raconte a l 'un de ses amis : (~ l'expe- rience la plus importante a laquelle je me sois livre r6cemment est celle-ci : j 'ai injecte du vinet de la biere en quantit6 importante en intraveineuse directe a un chien jusqu'/t ce qu'il soit completement saoul, mais il l 'a aussit6t 61imine en urinant >~ [2]. Wren utilisait de fines seringues ou des plumes d'oiseaux attach6es/t des vessies, contenant le liquide /t injecter. Ces experiences remar- quables <~ d'injections liquidiennes intraveineuses ~ sont

Correspondance: P. FGrst, Institute for Biological Chemistry and Nutrition, University of Hohenheim, Garbenstrasse 30, D-7000 Stutt- gart 70, RFA.

rapport6es en page 227 d 'un extrait de l'Histoire de la Soci6te Royale de Sprat: <~ c'est comme cela que les diff6rents animaux ont pu 6tre tr6s rapidement traumati- ses, intoxiqu6s, tues ou au contraire r6anim6s, selon le liquide qu 'on leur injectait ~ [3]. Je ne peux resister au plaisir de citer ce morceau d'anthologie medicale en esperant bien que, d 'une fa£on ou d'une autre, il magnifie les perspectives de notre toute jeune sous-sp6cialit6 et encourage notre demarche de recherche.

Plus de 200 ans plus tard, Friedrich fut probablement le premier ~t perfuser de l 'azote, sous forme d'une solution peptonique, en m6me temps que des lipides, du glucose et du sel [4]. Ainsi, cette experience d'avant-garde de 1904 est probablement la premiere tentative d'approche du concept de nutrition parent6rale totale.

En 1913, Henriques et Andersen obtinrent un bilan azot6 6quilibr6 chez une ch6vre, par perfusion intraveineuse d'acides amines, produits par hydrolyse enzymatique d'une pr0teine, comme source unique d 'apport azote [51.

I1 fallut attendre encore 24 ans pour que cette experience soit appfiqu6e en therapeutique par Elman [6 ], montrant les effets b6nefiques d 'un hydrolysat acide de cas6ine chez des patients incapables d'ingerer des proteines. La pr6pa- ration etait enrichie en tryptophane, methionine et cys- tine. Elman insista sur l ' importance capitale d'injecter ces 3 acides amin6s en m6me temps que l'hydrolysat de base. Ce furent les premiers pas du d6veloppement, puis de la fabrication en serie des nombreuses solutions d'acides amines obtenues ~ partir de l 'hydrolyse de diff6rentes proteines.

Vers le milieu des annees quarante, Wretlind [ 7] obtint le premier hydrolysat enzymatique de caseine satisfaisant. Cette solution, l 'Aminosol ®, fut largement utilisee, avec des r6sultats tres satisfaisants jusque dans les annees 70, epoque ~ laquelle apparurent sur le march6 de nombreu- ses preparations d'acides amin6s cristallises [8, 9].

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II - - Mais quelle est la finalit6 de I'apport azot6 parenteral ?

Darts les situations de catabolisme post-agressif, c'est la masse maigre qui est mobilis6e (et done consommee) la premiere. Ce catabolisme est davantage une perte de contenu cellulaire qu'une diminution du nombre de cellules, avec comme resultat une diminution des r6serves proteiques de l'organisme et tout particulierement de son principal composant, la masse musculaire squeletti- que [10, 11].

Le passage de << l'impression clinique >> ~t l'6valuation quantitative du catabolisme musculaire a 6te r6alis6 par le travail princeps de Cuthberson, qui mit en 6vidence une augmentation du m6tabolisme de base et de l'excretion d'azote, de soufre, de phosphore et de cr6atinine apres fracture des os longs chez l'homme [12]. Ces observa- tions ont et6 compl6t6es ult6rieurement par des etudes de bilan metabolique, qui ont fait clairement apparaitre la negativation du bilan azote comme etant la caract6ristique majeure du catabolisme. Ainsi, le but principal de l'apport nutritionnel pourrait 6tre d'apporter des nutriments sous une forme permettant au malade de les utiliser pour restaurer, ou mieux encore, stabiliser sa masse cellulaire corporelle [ 13 ].

Les premieres tentatives d'optimisation de la nutrition chez les malades de chirurgie en periode aigu6 ont donn6 des resultats contradictoires : pour certains, il etait illu- soire d'esperer obtenir une utilisation de cet azote en pleine periode catabolique ; pour d'autres at] contraire, le responsable principal de la perte azotee etait le jefine, plut6t que les reactions neuro-endocriniennes obfigatoi- res. Ce n'est que plus tard qu'on a mis en 6vidence l'amelioration du bilan azote en periode catabolique par augmentation de l'apport azot6, sans d'ailleurs, et c'est essentiel, qu'il y &it diminution des pertes azot6es [14, 15 ]. En defim'tive, le principal inter6t de l'apport azote ne reside pas en une baisse du catabolisme prot6ique muscu- laire, mais plut6t en une stimulation des processus de synthese proteique, avec comme resultante une perte azot6e << nette >> moins importante [ 16, 17]. Des etudes recentes montrant que le catabolisme muscu- laire, mesure par l'excretion de 3-m6thylhistidine, 6volue parall61ement a la perte totale de proteines par l'orga- nisme [18], sont tres en faveur de cette hypothese. L'excr6tion de 3-m6thylhistidine est fortement angmentee dans les traumatismes et les brOlures graves, et elle n'est pas modifiee par des apports azotes parenteraux elev6s, alors que le bilan azote est nettement amelior6 (Fig. 1) [14, 19, 20]. Ceci suggere, d'une part que l'hypercatabolisme musculaire post-traumatique, d'em- bl6e 61eve, n'est pas modifi6 par l'apport azot6, d'autre part qu'il est quasi-obligatoire, quel que soit l'apport nutritionnel. On peut sans doute en conclure que l'ame- lioration du bilan azot6 est due a une augmentation de la synthese proteique, proportionnelle ~t l'importance de l'apport en acides amines [18, 21]. L'interpretation des resultats des etudes portant sur l'excretion de la 3-me- thylhistidine est l'objet de discussions tr6s animees, en

g N/jour

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400 , 7

2 3 4 5 6 7 8

BILAN AZOTE

BILAN AZOTE CUMULATIF

EXCRETION DE 3-METHYLHISTIDINE

JOUR APRES L'AGRESSION

Figure 1. Bilan azot~ et excr#tion de 3-m#thylhistidine chez des traumatisOs graves. Sans ([], © ) et avee (11, • ) apport d'acides aminds (24-31 g d'N-AA/j) (adapt~ de [ 14]).

particulier fi propos de la contribution eventueliement significative des muscles lisses ou d'autres sources que le muscle a la production de 3-methylhistidine [22]. Les 6tudes recentes sont tr6s en faveur d'une participation majoritaire des muscles lisses intestinaux a la production de 3-methylhistidine [23, 24]. Ceci incite ~ une grande prudence dans l'interpr6tation des donnees concernant la 3-m6thylhistidine, sans pour autant negliger son int6r6t prometteur pour l'6valuation de la reponse au traitement des traumatismes s6veres et autres pathologies~ ai- gu6s [25]. En d6pit des nombreuses discussions et controverses actuelles sur l'importance respective de la synthese et du catabolisme post-agressifs, un faisceau d'arguments plaide en faveur de la predominance de l'hypercatabolisme proteique dans les formes graves de traumatisme ou d'infection, alors que, lors d'agressions plus 16geres, il s'agirait plut6t d'une diminution de la synth6se proteique.

III - - Le concept de pool intracellulaire d'acides amin6s

I1 est important de noter qu'un catabolisme azote s'ob- serve dans des circonstances aussi differentes que le simple repos au lit, le jefme partiel ou total, la periode

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post-op6ratoire, les situations d'agression s6v6re ou d'in- fection, et se traduit par un bilan azot6 negatif. Celui-ci varie de 1 g d'azote par jour (en cas de repos simple au fit) a 40 grammes et plus en cas d'agression ou d'infection s6v6res (Fig. 2). Ce qui veut dire que, dans toutes ces circonstances, il doit y avoir transport net d'acides amines du muscle vers le reste de l'organisme. L'importance de ces modifications du pool azote corporel explique tout l'int6r6t porte au metabolisme des acides amines.

BR SS ST PO SI SS

5

- 1 0

- 1 5

- 2 0

BILAN N g/jour

BR - repos au lit SS - semi-jeene ST = jeOne PO = postop, SI = agression severe SS =septicemie

I

mmol/I eau i.c.

20

10

0

T f /

/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /

NORMAL

P ~ 0.001

T

TRAUMA

Figure 3. DOpl~tion intracellulaire (i. c.) en glutamine dans le muscle humain. Compilation de r#sultats de Stockholm, New-York, Vienne et Manchester. Calculs d partir de [27-32]. Moyenne± D.S.

Figure 2. Bilan azot# n#gatif observO dans diff~rentes circonstances d'hypercatabolisme.

Les etudes de flux montrent clairement que les modifica- tions des acides amines du compartiment extraceUulaire dependent 6troitement du pool intracellulaire d'acides amines libres ; la concentration intracellulaire en amino- acides est elle-m~me la resultante du catabolisme protei- que musculaire, des voles du metabolisme intermediaire et de la fiaite des acides amines vers le compartiment plasmatique [26]. Tout porte /t penser que l'rtude du compartiment intracellulaire pourrait permettre une meil- leure apprrhension du mrtabolisme des acides amines en periode catabolique. Les modifications de concentration intracellulaire des acides aminrs rev~tent un aspect assez constant en pr- riode catabolique : dans tousles cas, on observe une augmentation de la concentration intracellulaire des aci- des amines a chaine ramifiee (AACR), des acides amines aromatiques et de la methionine, une diminution marqure de la glutamine et une baisse modeste des acides amines basiques [27, 28]. Tout ceci plaide en faveur de l'exis- tence d'un ~ proffl-type ~ de concentration des acides amines fibres intracellulaires dans les 6tats cataboliques. La constante diminution de la glutamine libre intracellu- laire apparait en particulier comme l'une des principales caracteristiques de la reponse de l'organisme au catabo- lisme (Fig. 3). Cette diminution marqu6e apparait quasi-obligatoire, quels que soient l'apport nutritionnel ou l'intensit6 de l'agression [ 27-31 ].

IV -- Influence de la nutrition parent(~rale sur le pool intracellulaire des acides amines

L'efficacite therapeutique des solutes d'acides amines actuellement disponibles est un point incontournable de 1'evaluation de leur utilite clinique. Les etudes recentes ont compare l'effet de nutritions parentrrales apportant des acides amines en quantite et proportion variables des sujets subissant un catabolisme d'origines va- rires [26, 32, 33]. Les modifications des concentrations intracellulaires de chaque acide amin6 n'ont semble 6tre irifiuencees ni par la quantite totale d'acides aminrs ni par la composition des solutrs utilises. Bien plus, l'apport de quantitrs elevees d'acides aminrs ne s'est accompagne ni d'une augmentation parallele du pool musculaire d'acides amines, ni d'une attenuation de la diminution prolongee de la concentration musculaire en glutamine. L'apport d'acides amines rarnifies ne s'est pas non plus traduit par un quelconque effet brnefique ou specifique sur la syn- these proteique nette. Les hypothrses et les tentatives d'explication des modifi- cations de concentration intraceUulaire des acides amines induites par l'agression sont legion et le lecteur qui souhaite les etudier en drtail les trouvera dans plusieurs revues recentes [26-28, 34, 35]. I1 n'est bien stir pas question, darts le cadre de cet article, d'entrer plus ~ fond darts un sujet aussi discute et qui fair l'objet de debats contradictoires, voire de veritables polemiques. Cepen- dant, certains points relatifs aux variations de concentra- tions des acides amines ramifies pourraient se rrvrler

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particufierement importants. Ces dernieres annees, un grand int6r6t a et6 porte ~i l'utilisation des acides amines ~i chaine ramifi6e darts le traitement de maladies vafi6es, en particulier hepatiques; en dernier lieu, c'est leur utilisation dans les traumatismes et les infections s6veres qui est propos6e [36, 37] : on a mis l'accent sur les effets benefiques tres particuliers des acides amines fi chaine ramifiee sur le metabofisme prot6ique global et il a 6te maintes fois pretendu que l'apport de solut6s d'acides amines ramifies (on enrichis en AACR) ameliorait le bilan azote dans les situations d'hypercatabolisme ma- jeur [38-41]. Certains pensent que les AACR, dans ces circonstances, sont oxydes par suite d'un deficit energ6ti- que intracellulaire, entrainant une depl6tion intracellulaire en AACR [40, 41 ]. Le deficit 6nerg6tique tissulaire observe dans les traumatismes ou les infections severes s'accompagne en fait d'une accumulation intracellulaire d 'AACR [27, 28, 30, 42]. Ceci est plus en faveur d'une defaillance metabolique clue d'un manque de substrat energ6tique au niveau cellulaire. Les modifications obser- vees des concentrations des AACR ne sont donc pas le moteur, mais plut6t la consequence des modifications de la synth6se proteique. Un groupe de fondamentalistes et cliniciens a passe en revue r6cemment ce sujet hautement controverse qu'est l'utilisation des AACR lors du tranmatisme et de l'agres- sion [43]. La conclusion majeure de la relecture des 6tudes disponibles chez l'animal a ete que l'effet stimulant de la leucine et de l'alphacetoisocaproate sur la synthese proteique ne pouvait 6tre mis en evidence de maniere fiable que chez l'animal jeune en periode de croissance et que, chez l'adulte, un apport enrichi en AACR ne permettait pas de diminuer le catabolisme post-traumati- que [43]. Dans les etudes consacrees ~ l'homme ayant subi une agression, l'oxydation de la leucine est directe- ment proportionnelle a l'elimination azot6e urinaire et le bilan azote post-operatoire ne varie pas selon que l'apport est fiche ou pauvre en AACR [ 16, 44]. De plus, le fait de faire varier la quantite d 'AACR apportee n'a pas modifie l'incorporation de tyrosine dans les proteines. II faut remarquer que les effets favorables des solutions enrichies en AACR n'ont pu 6tre mis en evidence [45] que chez les malades graves, et seulement en cas de restriction de l'apport en acides amines. Dans leurs conclusions, les experts estiment que ~( on ne peut envisa- get d'elargir les indications des AACR, que ce soi ten solution pure ou fi titre de complement d'apport, rant que ses avantages chez l'homme n'ont pas et6 clairement d6montr6s ~; en attendant, ~ les solutions enrichies en AACR doivent 6tre consid6r6s comme des instruments de recherche utiles pour apprecier la cin6tique des acides amines, le metabolisme proteique et l'accretion azo- tee ~ [43]. Comme il arrive souvent, les chercheurs du monde entier se donnent beaucoup de mal pour fournir, qui des theories, qui des axiomes, postulats et autres propositions, toutes plus enthousiasmantes les unes que les autres ; mais ceci ne les dispense pas de devoir faire la preuve de leur validite en clinique avant d'6tre accept6es et mises en pratique. Le Conseil de Faraday : ~( ne soute-

nit une theorie que du bout des doigts, de teUe sorte qu'elle soit balay6e par le moindre souffle de realit6 )) semble particulierement adapte en la cireonstar~ce. Pour terminer, soulignons que l'aspect de l'amino-acido- gramme intracellulaire constamment observe en situation de catabofisme ne semble guere modifie par les solutes d'acides amines actuellement ~i notre disposition, quel que stir le schema therapeutique adopte. De m6me, on recommande, pour optimiser la synthese proteique, d'uti- liser un melange 6qullibre d'acides amin6s, c'est-a-dire de composition proche de celle d'une proteine de haute valeur biologique, apportant donc tousles acides amines essentiels et non essentiels trouves darts ce type de prot6ine [46, 47]. Dans la mesure off les solutions d'acides amines actuellement disponibles manquent de glutamine, tyrosine et cystine, on doit done les considerer comme incompletes et/ou probablement inadaptees aux malades de reanimation [26, 33].

V -- Nutrition parent~rale contenant des petits peptides

Nous avons depuis peu la possibilit6 d'utiliser des solut6s de petits peptides, ou de remplacer les solut6s conven- tionnels d'acides amin6s par des petits peptides stables et tres solubles, contenant de la glutamine, de la tyrosine et de la cyst6ine [48, 49]. A Stuttgart, nous avons d'abord commence par etudier simultanement la synth6se et les caract6ristiques de peptides contenant de la glutamine, de la tyrosine et de la cysteine, puis leur captatiola et leur utilisation tissulaire in vivo. a) Les etudes chez l'animal montrent sans ambiguite une bonne biodisponibilite des peptides et leur utilisation rapide pour la synthese proteique, pref6rentiellement au niveau musculaire en ce qui concerne la L-alanyl-L-glu- tamine (Ala-Gln) [50, 51]. Chez les rats en situation catabolique, la nutrition parenterale totale continue (NPT) sans Ala-Gln entraine une diminution marquee de la concentration tissulaire en glutamine fibre, par rapport aux rats normaux. Si l 'on ajoute de l'Ala-Gln fi la NPT, on obtient une augmentation du pool tissulaire de gluta- mine fibre, pr6dominante au niveau hepatique, et non n6gligeable au niveau musculaire [52]. Ces constatations demontrent donc la captation pref6rentielle de ce peptide par le muscle et plaident pour l'utifisation effective de la glutamine apres sa liberation dans le tissu. b) L'utifisation chez l'homme sain de peptides contenant de la glutamine et de la tyrosine, administres par voie intraveineuse, vient pour la premiere fois d'6tre 6tu- di6e [50, 53-55]. Les etudes cin6tiques ont mis en evidence une disparition rapide des deux peptides, avec une demi-vie d'environ 3 a 4 minutes et une clairance plasmatique d'environ 2,5 1/min (Fig. 4). Les acides amines constitutifs (alanine, glutamine, tyrosine, glycine) ont 6te liber6s rapidement, avec une demi-vie d'elimina- tion de 7 fi 10 minutes (Fig. 4). La perfusion du solute enrichi en peptides ne s'est accompagnee d'aucun effet secondaire et les concentrations de glutamine et de tyro- sine fibres ont augment6 des le d6but de la perfusion

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APPORT AZOTE PARENTERAL

v M O L / L

0000

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4000

$000

2000

1000

0

A

ALA-GLN

0 1 2 5 4 6 B 10 15

H I N U T E S

7 zo ~o

p M O L / L

.00 "1 B 1 2 0 0 -

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400 '

= o o ALA

0 . . . . . , , ,

P I INUTE5

Figure 4. Courbes de concentration plasmatique de l'Ala- Gin (A), de glutamine et alanine libres (B) aprds injection flash d'Ala-Gln chez 10 sujets normaux. (Moyenne +. D.S.). (Adapt~ de [53] avec permission de l'auteur).

HMOL/L l O 0 0

BOO

6OO

4 O 0

2OO

~ G L N

ALA

~ ~ ~"~.~ ALA-GLN 0 , , . . . . . . . . , , , ,

0 30 60 120 l B 0 2 4 0 2 ' 7 0 3 0 0 360 N I N

~----I NF US I 0 N ~

Figure 5. Concentrations plasmatiques d'alanine, gluta- mine et Ala-Gln avant, pendant et apr~s perfusion d'une solution d'acides amines, additionn6e d'Ala-Gln. (Moyenne + D.S.). (Adapt6 de [54] avec permission de l'auteur).

(Fig. 5). L'etat d'equilibre a 8te obtenu en une heure environ, avec une augmentation des concentrations de ces acides amines, respectivement d'environ 30 a 70% par rapport aux valeurs de base; le retour aux chiffres de depart a ete obtenu des la quinziSme minute suivant l'arrSt de la perfusion. Pendant toute la dur6e de la perfusion, les deux peptides, bien que detectables dans le plasma, n'etaient presents qu'en quantites infimes (Fig. 5), ce qui est en faveur d 'une hydrolyse pratique- ment totale. Ces 8tudes chez le volontaire sain permettent donc d'affirmer que le peptide de synthese Ala-Gln est bien toler8 et effectivement utilise. Grgce a son elimina- tion tres rapide, on peut envisager d 'en apporter des quantitSs importantes sans risque d'accumulation plasma- tique. Ces resultats sont globalement en faveur de son utilisation comme source, ~ la fois efficace et sans danger, de glutamine libre. c) Chez les malades en periode catabolique, les peptides peuvent done 8tre considSres comme une veritable nou- velle classe th6rapeutique en nutrition parenterale. Leur raise en eeuvre repose sur l 'hypothSse qu'une solution d'acides amines << specialement adaptee ~ ameliore l'effi- cacite de la nutrition parenterale pour cette population donnSe de malades en periode catabolique. Dans une 6tude rScente, nous avons rendu compte de notre expSrience de l'utilisation in vivo de l'Ala-Gln en post-opSratoire [55, 56] : douze malades ayant subi une intervention digestive majeure non cornpliquSe ont ete repartis par tirage au sort en deux groupes, l'un temoin, l'autre recevant le peptide, les deux groupes recevant des quantites egales d'Snergie (40Kcal/kg/j) et d'azote (0,23 g/kg/j) par voie parenterale pendant cinq jours. Dans le groupe <~peptide~, une partie des acides amines (280 mg/kg/j) (soit 56 mg N peptidique/kg/j) 8tait rempla- cee par de l'Ala-Gln. Une biopsie musculaire transcutanee et des prelevements sanguins etaient realises le matin g je0n, avant l'induction anesthesique et au 3 ° jour post-operatoire, pour dosage des peptides et des acides amines sanguins et tissulaires. Le bilan azote 8tait calcule h partir des pertes urinaires des 24 heures, sans tenir compte des pertes extrarSnales. Le bilan azote quotidien a et8 trouv8 significa- tivement meilleur dans le groupe ~ peptide ~ chaque jour de l'etude, avec un bilan azot8 quotidien moyen (ealcule sur les 5 premiers jours post-operatoires) de - 1 , 5 _ 0,4 g d 'N dans le groupe peptide et de - 3 , 6 _ 0,2 g d 'N dans le groupe temoin (P < 0,001). Les bilans azotes cumules ont 8t8 respectivement de - 7,1 + 2,2 g N e t - 18,1 _ 1,7 g N (Fig. 6). Les concentrations plasmatiques en Ala-Gln 8taient inferieures au seuil de detection ; eelles des acides amines constituants n'Staient pas diffSrentes d'un groupe l'autre. Les concentrations prS-opSratoires de glutamine musculaire ont ete maintenues pratiquement constantes dans le groupe peptide (94,6 ± 6,4 %) et ont nettement diminue dans le groupe contr61e (61,6 q- 4,8 %) (Fig. 7). Par rapport aux valeurs basales, ces rSsultats montrent que l'apport de 12 a 14 grammes de glutamine par jour, sous forme de dipeptide Ala-Gln, abolit pratiquement la dSplS- tion musculaire en glutamine induite par le traumatisme et amSliore le bilan azote. Surtout, l'apport complementaire en

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P. FURST et P. STEHLE

gN 0

-10

- 2 0

~t ~t ~t

= | i ! m

1 2 3 4 5 jours

Figure 6. Bilans azot#s eumul#s observes ehez des patients recevant une solution d'acides amin#s soit eonventionnelle (A), soit additionn#e d'Ala-Gln ( 0 ) . (Moyenne+_ D.S.). ***=p< 0,001. **=p< 0,01. (Adapt# de [56] avec permission de l'auteur).

glutamine sous forme de peptide a compens6 l 'augmenta- tion des besoins intestinaux [56-58] e t a et6 du meme ordre de grandeur que l 'amSlioration du bilan azot6. Nous disposons de quelques resultats preliminaires obte- nus chez 5 patients ayant subi un traumatisme sev6re (trauma cr~mien, fracture des os longs, trauma thoraci- que) [ 55 ]. Deux d 'entre eux ont requ une NPT apportant 310 mg d 'azote alpha amin6 et 165 kJ/kg/j . Trois autres ont regu une NPT iso-azotee et iso-calorique, mais dans laqueUe 52 nag d 'azote de la solution d'acides aminhs etaient remplaces par de l 'Ala-Gln. Des biopsies muscu- laires et des prhl6vements sanguins simultanhs etaient pratiqu6s en debut d ' appor t nutritiormel. I1 est int6ressant de noter qu'iei t ' apport quotidien d 'environ 20 g d 'Ala- Gin ( 13 g de glutamine) n 'a pas modifi6 sensiblement les

1 0 0 - I i l

%

50

"I"

Figure Z Modifications du pool intracellulaire de glum- mine recevant soit une solution d'acides amin#s conven- tionnelle ([~ ), soit additionn#e d'Ala-Gln (11). En pourcentage des valeurs pr#op#ratoires. Moyenne 4- D.S. ***=p< 0,001. (Adapt# de [56] avec permission de l'auteur).

concentrations intracellulaires musculaires de glutamine, alors que les bilans azot6s quotidiens et cumules ont paru amelior6s (Tab. I). A la lumi6re de ces resultats, il semble qu'en cas de chirurgie non compliquee on pourrai t conseiller d 'appor-

Tableau I : Bilan azot# quotidien moyen (moyenne ± #cart-type) ealcul# sur cinq jours (3 ~ d 7 jour apr#s l'agression) et bilans azot#s cumul#s individuels chez des traumatis#s graves sous NPT avec ou sans Ala-Gln. (Adapt# de [55]).

NPT

Sans Ala-Gln Avee Ala-Gln

Patients N ° 1 N ° 2 N ° 1 N ° 2 N ° 3

Bilan N moyen - 15,3 _ 2,0 - 17,1 4- 4,5 - 4,8 + 0,8 - 5,6 -t- 2,7 5 9,7 -4- 4,8 (g N./j)

Bilan N cumul6 - 76,3 - 85,6 - 24,2 - 27,8 - 48,5

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A P P O R T A Z O T E P A R E N T E R A L

ter environ 20 g d 'Ala -Gln , pour tout a la fois preserver le poo l de glutamine intracellulaire muscu la i re et am61io- rer l '6pargne azot6e. A u contraire, apres t r auma t i sme s6v6re, le m6me appor t d ' A l a - G l n n ' a pas d ' i n f luence sur le poo l intracellulaire rnusculaire de g lu tamine , b ien que l 'epargne azotee soit am61ior6e. D a n s cet te si tuation, peut-6tre faudrait-il r e c o m m a n d e r un a p p o r t de 35 g d 'Ala-Gln .

VI -- Epilogue

N o u s insisterons pour te rminer sur le fait clue cet te raise au poin t ne pouvait au mieux que survoler ce sujet tres sp6cialis6, vaste et controvers6. R e p o r t o n s - n o u s , c ' e s t la moindre des choses , / t ce que disait J o h n Hun te r , le pere de la chirurgie experirnentale, il y a 200 a n s : ~ l ' inf lam- marion, non seulernent est parfois la cause d ' u n e maladie , mais souvent eUe est aussi un m o y e n de g u e r i s o n ~. E n outre, la situation creee par une p a t h o l o g i c acciden- telle est fondamenta lement diff~rente de celle a s soc iee ~i la maladie en ce sens que le t raumat i sme dans tous les cas tend a 6voluer spontan6ment vers la gu6r i son et /t pro- duire les moyens de la guerison. A l '6vidence, on distingue deux m6can i smes de compen - sation : a la fois l ' evolu t ion naturel le et les m o y e n s de la guerison. Le premier processus d ' adap ta t ion es t la selec- t ion naturelle sous l 'effet de l ' agress ion ; le second , lui- m6me in t imement lie au pr6cedent , est le p rocessus d 'autoregulat ion vers la ~ normali t6 ~. O n p e u t ra isonna- b lement esperer que les progres ~t ven i r c o n c e r n a n t la nutr i t ion visant /t minimiser la r eponse au t r auma t i sme finiront par 6tre r6compens6s par une a m e l i o r a t i o n de la survie des malades. Cependant , une m o d i f i c a t i o n effective de la r6ponse de l ' o rgan isme au t r auma t i sme sous l 'effet de manipulat ions nutr i t ionnelles devra, & a n t d o n n e la complexi te de cette r6ponse, 6tre c l a i r e m e n t raise en evidence avant qu 'une v6ritable the rapeu t ique nutr i t ion- nelle puisse r6el lement se voir reconna i t re la p l ace qui lui est r6serv6e. Revenons une derniere fois a J o h n H u n t e r et /t ses conseils m6morables : ~ c 'es t p e u de c o n n a i t r e les consequences d 'une maladie, ce qui i m p o r t e c ' e s t de comprendre leur m6canisme ~ [59]. R e l e v o n s le d6f i !

Bibliographie

1. Cuthbertson DP. Parenteral and enteral nutrition : whither the future. Clin. Nutr. 1982 ; 1 : 5-23.

2. Wren C. An account of the method of conveying liquors immediately into mass of blood. As reported by Henry Oldenburn, Philos, Trans. R. Soc. London 1665.

3. Cited by Annan GL. An exhibition of books on the growth of our knowledge of blood transfusion. Butt. N.A. Acad. Med. 1939 ; 15 : 622-632.

4. Friedrich PL. cit. Geyer, Friedrich, Arch. klin. Chir. 1904 ; 73 : 507.

5. Henriques V, Andersen AC. Ober parenterale Ernfthrung durch intravenOse Injektion. Hoppe-Seyler's Z. Physiol. Chem. 1913 ; 88 : 357-369.

6. Elrnan R. Urinary output of nitrogen as influenced by intrave-

nous injection of a mixture of amino acids. Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 1937 ; 37 : 610-613.

7. Wretlind A. Free amino acids in dialysed casein digest. Acta Physiol. Scand. 1945 ; 13 : 45-54.

8. Ftirst P, Hallgren B, Josephson B, Vinnars E. Parenteral nutrition by a solution of crystaline amino acids. Acta Med. Scand. Suppl. 1967; 472: 283-299.

9. Vinnars E, Fiirst P, Hermansson IL, Josephson B, Lindholmer B. Protein catabolism in the postoperative state and its treatment with amino acid solution. Acta Chir. Scand. 1969 ; 136 : 95-109.

10. Kinney JM. Surgical diagnosis, patterns of energy, weight and tissue change. In: Wilkinson AW, Cuthbertson D eds., Metabolism and the response to injury. Pitman Medical, 1988 ; 121-154.

11. Kinney JM, Elwyn DH. Protein metabolism and injury. Ann. Rev. Nutr. 1983 ; 3 : 433-466.

12. Cuthbertson DP. Observations on the disturbance of metabo- lism produced by injury to the limbs. Quart. J. Med. 1932 ; 25 : 233-246.

13. Elwyn DH. Repletion of the malnourished patient. In : Black- burn GL, Grant JP, Young VR, Littleton MA, Wright PSG, amino acids : metabolism and medical applications. 1983 ; 359-375.

14. Shenkin A, Neuh~iuser M, Bergstr6m J, Chao L, Vinnars E, Larsson J, Liljedahl SO, Schildt B, Ffirst P. Biochemical changes associated with severe trauma~ Am. J. Clin. Nutr. 1980 ; 33 : 2119-2127.

15. Rowlands B J, Giddings AEB, Johnston AOB. Nitrogen spa- ring effect of different feeding regimes in patients after operation. Br. J. Anaesth. 1977 ; 49 : 781-787.

16. O'Keefe SJ, Sender PM, James WP. ~ Catabolic ~ loss of body nitrogen in response to surgery, Lancet 1974; 2: 1035-1037.

17. Kien CL, Young VR, Rohrbaugh DK, Burke JF. Whole body protein synthesis and breakdown rates in children before and after reconstructive surgery of the skin. Metabolism 1978 ; 27 : 27-34.

18. Neuh~iuser M, Bergstr6m J, Chao L, Holmstrfm B, Nordlund L, Vinnars E, Ftirst P. Urinary excretion of 3-rnethylhisti- dine as an index of muscle protein catabolism in postopera- tive trauma : The effect of parenteral nutrition. Metabolism 1980 ; 29 : 1206-1213.

19. WiUiamson DH, Farrell R, Kerr A, Smith R. Muscle protein catabolism after injury in man as measured by urinary excretion of 3-methylhistidine. Clin. Sci. Mol. Med. 1977 ; 52 : 527-533.

20. Ftirst P. Clinical application of 3-methylhistidine. In : Wes- dorp RIC, Soeters PB eds. Clinical nutrition. Churchill Livingstone, 1982 ; 213-223.

21. Crane CW, Picou D, Smith R, Waterlow JC. Protein turnover in patients before and after elective orthopaedic operations. Brit. J. Surg. 1977 ; 64 : 129-133.

22. Rennie MJ, Millward DJ. 3-methylhistidine excretion and the urinary 3-methylhistidine/creatinine ratio are poor indica- tors of skeletal muscle breakdown. Clin. Sci. 1983 ; 65 : 217-225.

23. Millward DJ, Bates PC. 3-methylhistidine turnover in the whole body, and the contribution of skeletal muscle and intestine to urinary 3-methylhistidine excretion in the adult rat. Biochem. J. 1983 ; 214 : 607-615.

24. Wassner SJ, Li JB. 3-methylhistidine release : contribution of rat skeletal muscle, GI-tract, and skin. Am. J. Physiol. 1982 ; 243 : E293-297.

231

Page 8: L'apport azoté parentéral origine, actualités, perspectives

P. ~ ] R S T et P. STEHLE

25. F~irst P. Criteria underlying the formulation of amino acid regimens : Established and new approaches. In : Kleinber- ger G, Deutsch E eds., New aspect of clinical nutrition. Karger. 1983 ; 361-376.

26. Fiirst P. Regulation of intracellular metabolism of amino acids. Sir Arvid Wretlind Lecture. In: Bozzetti, Dionigi eds., Nutrition in Cancer and Trauma Sepsis. Karger. 1985; 21-53.

27. Vinnars E, Bergstrfm J, Ffirst P. Influence of the postoperative state on the intracellular free amino acids in human muscle tissue. Ann. Surg. 1975 ; 182 : 665-671.

28. Askanazi J, Ffirst P, Michelsen CB, Elwyn DH, Vinnars E, Gump FE, Stinchfleld FE, Kinney JM. Muscle and plasma amino acids after injury. Hypocaloric glucose vs. amino acid infusion. Ann. Surg. 1980 ; 191 : 465-472.

29. Askanazi J, Carpentier YA, Michelsen CB, Elwyn DH, Ftirst P, Kantrowitz LR, Gump FE, Kinney JM. Muscle and plasma amino acids following injury. Influence of intercur- rent infection. Ann. Surg. 1980 ; 192 : 78-85.

30. Milewski PJ, Threlfall CJ, Health DF, Holbrook IB, Wilford K, Irving MH. Intracellular free amino acids in undernou- fished patients with or without sepsis. Clin. Sci. 1982 ; 62 : 83-91.

31. Roth E, Funovics J, MfJhlbacher F, Schemper M, Maurits W, Sporn P, Fritsch A. Metabolic disorders in severe abdomi- nal sepsis: glutamine deficiency in skeletal muscle. Clin. Nutr. 1982 ; 1 : 25-41.

32. Vinnars E., HolmstrOm B, Schildt B, Odeb/ick AC, Fi.irst P. Metabolic effects of four intravenous nutritional regimes in patients undergoing elective surgery II. Muscle amino acids and energy-rich phosphates. Clin. Nutr. 1983 ; 2 : 3-11.

33. Fiirst P. Intracellular muscle free amino acids - their measure- ments and function. Proc. Nutr. Soc. 1983 ; 42 : 451-462.

34. Fiirst P. Catabolic stress on intracellular amino acid pool. In : HOrl WH, Heidland A eds., Advances in Experimental Medicine and Biology, vol. 167. Plenum Press, 1984; 571-579.

35. Gil KM, Ffirst P, Wood J, Askanazi J, Elwyn DH, Kinney JM. Muscle and plasma amino acids during semistarvation in normal subjects : Hypocaloric glucose vs. amino acid infu- sions. Clin. Nutr. 1985 ; 4 : 21-27.

36. Freund H1L Ryan JA, Fisher JE. Amino acid derangements in patients with sepsis : Treatment with branched chain amino acid rich infusion. Ann. Surg. 1978 ; 188 : 423-430.

37. Freund HR, Yoshimura N, Lunetta L, Fischer JE. The role of the branched-chain amino acids in decreasing muscle cata- bolism in vivo. Surgery 1978 ; 83 : 611-618.

38. Freund HR, Hoover H, Atarnian S, Fisher JE. Infusion of the branched-chain amino acids in postoperative patients. Ann. Surg. 1979; 190: 18-23.

39. Sax H, Talamini M, Fischer JE, Clinical use of branched-chain amino acids in liver disease, sepsis, trauma and burns. Arch. Surg. 1986 ; 121 : 358-366.

40. Ryan NT, Blackburn GL, Clowes GHA Jr. Differential tissue sensitivity to elevated endogenous insulin levels during experimental peritonitis in rats. Metabolism 1974; 23: 1081-1089.

4 I. O'Donnell TF Jr, Clowes GHA Jr, Blackburn GL. Proteolysis associated with a deficit of peripheral energy fuel substrates in septic man. Surgery 1976 ; 80 : 192-200.

42. Roth E, Z6ch G, Schulz F. Amino acid concentrations in

plasma and skeletal muscle of patients with acute hemorrha- gic necrotizing pancreatitis. Clin. Chem. 1985; 31: 1305-1309.

43. Brennan MF, Cerra F, Daly JM, Fischer JE, Molclawer LL, Smith R J, Vinnars E, Wannemacher R, Young VR. Report of a research workshop: Branched-chain amino acids in stress and injury. JPEN 1986 ; 10 : 446-452.

44. Birkhahn RH, Long CL, Fitkin D, Geiger JW, Blakemore WS. Effects of major skeletal trauma on whole body protein turnover in man measured by L - [ 1--14C] leucine. Surgery 1980 ; 88 : 294-300.

45. Cerra FB, Cheung NK, Fischer JE. A multicenter trial of branched-chain enriched amino acid infusion (F080) in hepatic encephalopathy (HE). JPEN 1985 ; 9 : 288-295.

46. Wretlind A. Complete intravenous nutrition. Theoretical and experimental background. Nutr. Metab. 1972 ; 14 : 1-57.

47. Wretlind A. Parenteral Nutrition. Nutr. Rev. 1981; 39: 257-265.

48. Fiirst P. Peptides in parenterai nutrition. Clin. Nutr. 1985 ; 4 (suppl.) : 105-115.

49. Adibi SA. Experimental basis for use ofpeptides as substrates for parenteral nutrition : a review. Metabolism 1987 ; 36 : 1001-1011.

50. Ffirst P, Albers S, Stehle P. Stress-induced intracellular gluta- mine depletion. The potential use of glutamine-containing peptides in parenteral nutrition. In : Contr. Infusion Ther. Clin. Nutr., Karger-Verlag, 1987; 117-136.

51. Stehle P, Ratz I, F/irst P. In vivo utilization of intravenously supplied L-alanyl-L-glutamine in various tissues of the rat. Nutrition 1989; 5: 411-415.

52. Albers S, Abele R, Amberger I, Mangold J, Pfaender P, Ffirst P. Komplette parenterale Ernahrung mit und ohne einem synthetischen Dipeptid (L-alanyl-L-glutamin) bei Ratten mit experimenteller Katabolie. Aktuel. Ern/ihrungsmed. 1984 ; 9 : 147-149.

53. Albers S, Wernerman J, Stehle P, Virmars E, F~irst P. Availabi- lity of amino acids supplied intravenously in healthy man as synthetic dipeptides : Kinetic evaluation of L-alanyl-L-glu- tamine and glycyl-L-tyrosine. Clin. Sci. 1988; 75: 463-468.

54. Albers S, Wernerman J, Stehle P, Vinnars E, Fiirst P. Availabi- lity of amino acids supplied by constant intravenous infusion of synthetic dipeptides in healthy man. Clin. Sci. 1989 ; 76 : 643-648.

55. Karner J, Roth E, Stehle P, Albers S, FiJrst P. Influence of glutamine-containing dipeptides on muscle amino acid metabolism. In : Hartig W, Dietze G, Weiner R, Fiirst P eds. Proc. 10th Congr. ESPEN, Leipzig 1988, Karger, 1989; 65-70.

56. Stehle P, Zander J, Mertes N, Albers S, Puchstein C, Lawin P, Fiirst P. Effect of parenteral glutamine peptide supplements on muscle glutamine loss and nitrogen balance after major surgery. Lancet 1989 ; i : 231-233.

57. Souba WW, Wilmore DW. Postoperative alteration of arterio- venous exchange of amino acids across the gastrointestinal tract. Surgery 1983 ; 94 : 342-350.

58. Souba WW, Smith RJ, Wilmore DW. Glutamine metabolism by the intestinal tract. JPEN 1985 ; 9 : 608-617.

59. Hunter J. Proposals for the recovery of persons apparently drowned. In : The works of Jotm Hunter, Haswall, Barfing- ton ans Haswell, 1840 ; 185-194.

232