سمية البروتين

تُعرف سمية البروتين بتراكم مركبات الفضلات الأيضية للبروتين ، مثل اليوريا وحمض اليوريك والأمونيا والكرياتينين . ولها أسباب عديدة، منها اضطرابات دورة اليوريا ، والطفرات الجينية، والإفراط في تناول البروتين، وقصور وظائف الكلى، مثل أمراض الكلى المزمنة وإصابات الكلى الحادة . [ ^{1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] تشمل أعراض سمية البروتين القيء غير المبرر وفقدان الشهية. وقد تؤدي سمية البروتين غير المعالجة إلى مضاعفات خطيرة ،} مثل النوبات، واعتلال الدماغ ، وتفاقم تلف الكلى، وحتى الوفاة. ^{[ 1 ] [ 5 ] [ 6 ]}

وصف المستكشف القطبي فيلهيالمور ستيفانسون أحد أشكال التسمم البروتيني، والذي يُعرف باسم "تسمم البروتين" أو "مجاعة الأرانب"، بأنه يحدث عندما يعيش الإنسان على حيوانات هزيلة كالأرانب، دون استهلاك كميات كافية من الدهون أو الكربوهيدرات لفترة طويلة. وينتج هذا النوع من سوء التغذية الحاد عن ارتفاع نسبة البروتين في النظام الغذائي، وليس عن نقص السعرات الحرارية، على الرغم من تناول كميات كافية من الطعام. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

تحدث سمية البروتين عندما تتراكم مخلفات استقلاب البروتين في الجسم. أثناء استقلاب البروتين، تُنتج مخلفات نيتروجينية مثل اليوريا وحمض اليوريك والأمونيا والكرياتينين. لا يستفيد الجسم من هذه المركبات، وعادةً ما تُطرح عن طريق الكلى. ^{[ 9 ]} مع ذلك، في حالات مثل القصور الكلوي، تعجز الكلى عن طرح هذه المخلفات، مما يؤدي إلى تراكمها في الجسم وحدوث التسمم. على الرغم من وجود أسباب عديدة لسمية البروتين، إلا أن هذه الحالة أكثر شيوعًا لدى مرضى الكلى المزمن الذين يتناولون نظامًا غذائيًا غنيًا بالبروتين، وخاصةً البروتينات الحيوانية سريعة الهضم والاستقلاب، مما يؤدي إلى إطلاق تركيز عالٍ من مخلفات استقلاب البروتين في مجرى الدم بسرعة. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

تلعب سمية البروتين دورًا هامًا في الأمراض التنكسية العصبية، سواءً كان ذلك بسبب الإفراط في تناول البروتين، أو الاضطرابات المرضية التي تؤدي إلى تراكم مخلفات البروتين، أو عدم كفاءة استقلاب البروتينات، أو تكتل الأحماض الأمينية الناتج عن التحلل البروتيني. تشمل الآليات التي يمكن أن يؤدي بها البروتين إلى أمراض تنكسية عصبية معروفة: خلل في النسخ، وانتشار المرض، وظهور شوائب سيتوبلازمية مرضية ، وخلل في الميتوكوندريا وحبيبات الإجهاد . ^{[ 4 ]}

الأمونيا، أحد نواتج استقلاب البروتين، مادة ضارة للغاية، خاصةً للدماغ، حيث تعبر الحاجز الدموي الدماغي مسببةً طيفًا واسعًا من الاضطرابات العصبية، بدءًا من ضعف الإدراك وصولًا إلى الوفاة. يمتلك الدماغ آليةً لمواجهة وجود هذه المادة الأيضية الضارة. إحدى هذه الآليات، التي تُسهم في تلف الدماغ، هي اختلال قدرة الخلايا النجمية على تنظيم تركيز البوتاسيوم، حيث تلعب هذه الخلايا دورًا محوريًا. مع ذلك، كلما زادت كمية الأمونيا التي تعبر الحاجز، يتشبع هذا النظام، مما يؤدي إلى تورم الخلايا النجمية وحدوث وذمة دماغية. ^{[ 12 ]}

اليوريا هي منتج نفايات آخر ينتج عن استقلاب البروتين في جسم الإنسان. ومع ذلك، يستخدم الجسم اليوريا كمصدر للنيتروجين الضروري للنمو والحياة. وتُعدّ الاضطرابات الوراثية من أهمّ الاضطرابات التي تُصيب دورة اليوريا، إذ تؤدي إلى خلل في الإنزيمات أو النواقل، مما يُعيق إعادة امتصاص اليورات، وبالتالي ارتفاع مستويات الأمونيا، وهي مادة سامة. ^{[ 13 ]}

قد يؤدي الإفراط في تناول البروتين إلى زيادة هدر البروتين، وهذا يختلف عن التسمم البروتيني، إذ ترتبط المشكلة بارتفاع مستوى نواتج الأيض الناتجة عن هذا الفضلات. عادةً ما تحدث هذه الحالة عندما يتجاوز استهلاك البروتين ثلث الكمية الغذائية المتناولة. يتمتع الكبد بقدرة محدودة، ولا يقوم بإزالة مجموعة الأمين من البروتينات، مما يؤدي إلى زيادة النيتروجين في الجسم. لا يستطيع معدل إفراز اليوريا مواكبة معدل إنتاجها. قد يؤدي هدم الأحماض الأمينية إلى مستويات سامة من الأمونيا. علاوة على ذلك، فإن قدرة الجهاز الهضمي على امتصاص الأحماض الأمينية من البروتينات محدودة. ^{[ 14 ]}

حمض اليوريك ليس ناتجًا أيضيًا ثانويًا مشتقًا من استقلاب البروتين، ولكن العديد من الأنظمة الغذائية الغنية بالبروتين تحتوي أيضًا على نسب أعلى من الأحماض النووية. أحد نوعي الأحماض النووية، البيورينات (والآخر هو البيريميدينات ، وهي غير ضارة)، يتم استقلابه إلى حمض اليوريك في جسم الإنسان عند زيادته، مما قد يؤدي إلى مشاكل صحية، أبرزها النقرس.

تؤدي الكليتان دورًا أساسيًا في إعادة امتصاص حمض اليوريك وإخراجه. وتُنظّم بعض النواقل الموجودة في النفرون، على السطحين القمي والقاعدي الجانبي، مستويات حمض اليوريك في الدم. حمض اليوريك ليس سامًا كغيره من مشتقات النيتروجين، وله وظيفة مضادة للأكسدة في الدم عند مستويات منخفضة. يعاني الأشخاص المصابون بمشاكل في الكلى من انخفاض في إخراج حمض اليوريك، مما يؤدي إلى العديد من الأمراض، بما في ذلك تفاقم تلف الكلى، وأمراض القلب والأوعية الدموية، وداء السكري، والنقرس. ^{[ 15 ]}

قد لا يكون الكرياتينين مؤشرًا مباشرًا على سمية البروتين؛ ومع ذلك، من المهم الإشارة إلى أن الكرياتينين قد يرتفع نتيجةً لإجهاد الكلى بسبب التعرض لمستويات عالية من نفايات البروتين. كما أن ارتفاع مستويات الكرياتينين في الدم قد يشير إلى انخفاض معدل الترشيح الكلوي نتيجةً لأمراض الكلى، أو زيادة نواتج التحلل العضلي، أو ارتفاع استهلاك البروتين. ^{[ 16 ]}

يُعدّ النظام الغذائي الغني بالبروتين مصدر قلق صحي لمرضى الكلى . ويكمن القلق الرئيسي في أن الإفراط في تناول البروتين قد يُفاقم تلف الكلى، مما قد يؤدي إلى تسمم البروتين. فالتغيرات الفسيولوجية الناتجة عن زيادة تناول البروتين، مثل ارتفاع ضغط الكبيبات وفرط الترشيح ، تُزيد من الضغط على الكلى المتضررة أصلاً. وقد يؤدي هذا الضغط إلى عدم كفاية استقلاب البروتينات، وبالتالي التسبب في التسمم. كما أن النظام الغذائي الغني بالبروتين قد يُسبب مضاعفات لمرضى الكلى، وقد رُبط بتفاقم المرض. وقد وجدت دراسة صحة الممرضات الشهيرة وجود علاقة بين تدهور وظائف الكلى وزيادة تناول البروتين الحيواني لدى الأشخاص الذين تم تشخيص إصابتهم بأمراض الكلى. ^{[ 17 ]} تشير هذه العلاقة إلى أن تناول كميات من البروتين تتجاوز التوصيات قد يُسرّع من تفاقم أمراض الكلى، ويزيد من خطر تسمم البروتين لدى المريض. ولهذا السبب، يُعدّ تقييد البروتين الغذائي علاجًا شائعًا لمرضى الكلى الذين يعانون من بيلة بروتينية . وقد تبين أن الأفراد الذين يتبعون نظامًا غذائيًا منخفض البروتين لديهم معدلات أبطأ في تطور أمراض الكلى لديهم. ^{[ 18 ]}

مع ذلك، لم تجد العديد من الدراسات أي دليل على أن تناول كميات كبيرة من البروتين يُلحق الضرر بوظائف الكلى لدى الأصحاء، مما يؤدي إلى تسمم الكلى. ^{[ 19 ]} وقد وُجد أن الأنظمة الغذائية التي تتجاوز بانتظام التوصيات المتعلقة بتناول البروتين تؤدي إلى زيادة معدل الترشيح الكبيبي في الكلى، كما تؤثر على الجهاز الهرموني في الجسم. من المعروف أن هذه التأثيرات الفسيولوجية ضارة بالأفراد المصابين بأمراض الكلى، لكن الأبحاث لم تجد أن هذه الاستجابات ضارة بالأصحاء الذين يتمتعون بنشاط كلوي كافٍ. في الأشخاص ذوي وظائف الكلى السليمة، تعمل الكلى باستمرار على إخراج نواتج استقلاب البروتين ، مما يمنع حدوث تسمم البروتين. استجابةً لزيادة استهلاك البروتين الغذائي، تحافظ الكلى على التوازن الداخلي للجسم من خلال العمل بقدرة أكبر، وإنتاج كمية أكبر من اليوريا، ثم إخراجها من الجسم. على الرغم من أن بعض الباحثين قد اقترحوا أن هذه الزيادة في إنتاج الفضلات وإخراجها ستؤدي إلى زيادة الضغط على الكلى، إلا أن أبحاثًا أخرى لم تدعم هذا الرأي. ^{[ 17 ]} تشير الأدلة الحالية إلى أن التغيرات في وظائف الكلى التي تحدث استجابةً لزيادة تناول البروتين الغذائي هي جزء من نظام التكيف الطبيعي الذي يستخدمه الجسم للحفاظ على التوازن الداخلي . في الشخص السليم ذي الكلى السليمة، لا داعي للقلق من أن تؤدي زيادة تناول البروتين الغذائي إلى تسمم البروتين وانخفاض وظائف الكلى.

لقد ثبت أن سمية البروتين والاضطرابات الأيضية الأخرى المرتبطة بالفشل الكلوي المزمن ترتبط بمضاعفات جهازية أكثر مثل تصلب الشرايين وفقر الدم وسوء التغذية وفرط نشاط الغدة الدرقية . ^{[ 20 ]}

يُعدّ القيء غير المبرر وفقدان الشهية من مؤشرات التسمم البروتيني. وإذا ترافق هذان العرضان مع رائحة كريهة تشبه الأمونيا في النفس، فمن المرجح أن يكون السبب هو بداية الفشل الكلوي. يُنصح مرضى الكلى غير الخاضعين لغسيل الكلى بتجنب تناول البروتين قدر الإمكان، لأن الإفراط في تناوله يُسرّع من تفاقم الحالة وقد يؤدي إلى الوفاة. تنشأ معظم هذه المشاكل من تراكم السموم والفضلات غير المُصفّاة الناتجة عن استقلاب البروتين .

تتراجع وظائف الكلى بشكل طبيعي مع التقدم في السن بسبب الفقدان التدريجي للنيفرونات (المرشحات) في الكلى.

تشمل الأسباب الشائعة لأمراض الكلى المزمنة داء السكري ، وأمراض القلب ، وارتفاع ضغط الدم المزمن غير المعالج ، ^{[ 21 ]} بالإضافة إلى الإفراط في تناول المسكنات مثل الإيبوبروفين والأسبرين والباراسيتامول . ^{[ 22 ]} قد تكون أمراض الكلى ، مثل مرض الكلى متعدد الكيسات، وراثية وتتطور مع تقدم العمر. ^{[ 23 ]}

في الظروف الطبيعية، ينتج الجسم الأمونيا واليوريا وحمض اليوريك والكرياتينين من خلال استقلاب البروتين، وتُطرح هذه المواد عبر الكلى في البول. وعندما يعجز الجسم عن التخلص من هذه الفضلات بشكل سليم، فإنها تتراكم وتصبح شديدة السمية. ويُعدّ استهلاك البروتين مصدراً رئيسياً لهذه الفضلات. وقد يحدث تراكم لهذه الفضلات لدى الأشخاص المصابين بقصور كلوي والذين يتناولون نظاماً غذائياً غنياً بالبروتين، وبالتالي لا يستطيعون التخلص من الفضلات بشكل سليم. ^{[ 24 ]}

يقيس اختبار نيتروجين يوريا الدم (BUN) كمية نيتروجين اليوريا في الدم. ارتفاع مستويات اليوريا في الدم ( اليوريميا ) مؤشر على ضعف التخلص من اليوريا من الجسم، وعادةً ما يكون ذلك بسبب تلف الكلى. ^{[ 24 ]} يمكن أن ترتفع مستويات نيتروجين يوريا الدم بسبب أمراض الكلى، وحصى الكلى، وفشل القلب الاحتقاني، والحمى، ونزيف الجهاز الهضمي. كما يمكن أن ترتفع مستويات نيتروجين يوريا الدم لدى النساء الحوامل والأشخاص الذين يعتمد نظامهم الغذائي بشكل أساسي على البروتين. ^{[ 25 ]}

يمكن أن تكون زيادة مستويات الكرياتينين في الدم أيضًا علامة على تلف الكلى وعدم القدرة على إخراج مخلفات البروتين بشكل صحيح.

غالبًا ما يتم تأكيد الإصابة بأمراض الكلى أو الفشل الكلوي عن طريق إجراء فحص دم يقيس تركيز الكرياتينين واليوريا (BUN). ^{[ 25 ]} وعادةً ما يُجرى فحص الكرياتينين وفحص اليوريا معًا إلى جانب فحوصات دم أخرى للتشخيص. ^{[ 26 ]}

تشمل خيارات علاج سمية البروتين علاجات استبدال الكلى مثل غسيل الكلى وترشيح الدم. ^{[ 27 ]}

يمكن أيضًا دمج تعديلات نمط الحياة مثل اتباع نظام غذائي منخفض البروتين، وتقليل تناول الصوديوم، وممارسة الرياضة كجزء من خطة العلاج.

قد تُوصف الأدوية أيضًا بناءً على الأعراض. ​​تشمل الأدوية الشائعة الموصوفة لأمراض الكلى أدوية ارتفاع ضغط الدم مثل مثبطات الإنزيم المحول للأنجيوتنسين (ACEI) وحاصرات مستقبلات الأنجيوتنسين 2 (ARB)، إذ وُجد أنها تحمي الكلى. ^{[ 28 ]} كما قد تُوصف مدرات البول لتسهيل إخراج الفضلات ومعالجة احتباس السوائل.

تُعد جراحة زراعة الكلى خيارًا علاجيًا آخر يتم فيه التبرع بكلى سليمة من متبرع حي أو متوفى إلى المتلقي. ^{[ 27 ]}

يُمكن أن يُؤدي تراكم نواتج استقلاب البروتين في الجسم إلى أمراض ومضاعفات خطيرة مثل النقرس، واليوريمية، والفشل الكلوي الحاد، والنوبات، واعتلال الدماغ، والوفاة. وتشمل هذه النواتج اليوريا، وحمض اليوريك، والأمونيا، والكرياتينين، وهي مركبات يجب على الجسم التخلص منها لكي يعمل بشكل سليم.

يُعرف تراكم حمض اليوريك، الذي يؤدي إلى ارتفاع مستوياته في الدم، باسم فرط حمض يوريك الدم . وقد يؤدي فرط حمض يوريك الدم المزمن إلى ترسب بلورات يورات الصوديوم الأحادية في المفاصل أو حولها، مما ينتج عنه حالة التهابية تُعرف باسم النقرس . ^{[ 29 ]}

عندما يعجز الجسم عن التخلص من اليوريا، قد يُصاب بحالة طبية خطيرة تُسمى اليوريميا، وهي ارتفاع مستوى اليوريا في الدم. تشمل أعراض اليوريميا الغثيان والقيء والتعب وفقدان الشهية وفقدان الوزن وتغير الحالة العقلية. إذا تُركت اليوريميا دون علاج، فقد تؤدي إلى نوبات صرع وغيبوبة وسكتة قلبية ووفاة. ^{[ 30 ] [ 31 ]}

عندما يعجز الجسم عن معالجة الأمونيا أو التخلص منها، كما في حالة التسمم البروتيني، يتراكم الأمونيا في مجرى الدم، مما يُسبب حالة تُعرف باسم فرط أمونيا الدم . تشمل أعراض ارتفاع مستوى الأمونيا في الدم ضعف العضلات والإرهاق. إذا تُركت الحالة دون علاج، يُمكن للأمونيا أن تعبر الحاجز الدموي الدماغي وتؤثر على أنسجة الدماغ، مما يؤدي إلى طيف واسع من الأعراض العصبية والنفسية، بما في ذلك ضعف الذاكرة، والنوبات، والتشوش، والهذيان، والنعاس المفرط، وفقدان التوجه، ووذمة الدماغ، وارتفاع ضغط الدم داخل الجمجمة، والغيبوبة، وحتى الموت. ^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]}

لا يمكن تحديد مدى انتشار سمية البروتين بدقة نظراً لوجود العديد من الأسباب التي يمكن أن تنشأ منها سمية البروتين.

يعاني العديد من الأشخاص من تسمم البروتين نتيجةً لمرض الكلى المزمن أو الفشل الكلوي في مراحله النهائية. وقد ظل معدل انتشار مرض الكلى المزمن (بجميع مراحله) في الولايات المتحدة الأمريكية ثابتًا نسبيًا عند حوالي 14.2% سنويًا خلال الفترة من 1988 إلى 2016. ^{[ 35 ]} وارتفع معدل انتشار الأشخاص الذين تلقوا علاجًا للفشل الكلوي في مراحله النهائية إلى حوالي 2284 شخصًا لكل مليون نسمة في عام 2018، مقارنةً بـ 1927 شخصًا لكل مليون نسمة في عام 2007. ويزداد معدل انتشار الفشل الكلوي في مراحله النهائية مع التقدم في السن، وهو أكثر شيوعًا بين الذكور منه بين الإناث، كما أنه أعلى بين سكان هاواي الأصليين وسكان جزر المحيط الهادئ مقارنةً بأي مجموعة عرقية أخرى. ^{[ 36 ]} ومع ذلك، يصعب تحديد معدل انتشار تسمم البروتين بدقة، إذ يبدأ الأشخاص المصابون بأمراض تُسبب تراكم نواتج أيض البروتين عادةً غسيل الكلى قبل ظهور الأعراض. ^{​​[ 37 ]}

تُسبب اضطرابات دورة اليوريا أيضًا تراكمًا سامًا لمستقلبات البروتين، وتحديدًا الأمونيا. في عام 2013، قُدِّر معدل الإصابة باضطرابات دورة اليوريا في الولايات المتحدة بحالة واحدة لكل 31,000 ولادة، مما ينتج عنه حوالي 113 حالة جديدة سنويًا. ^{[ 38 ]}

• اعتلال البروتين – الضرر الناجم عن البروتينات المطوية بشكل خاطئ
• فرط حمض اليوريك في الدم