مواضيع المحاضرة: Nutritional Disease
background image

1

 

 

Nutritional Disease 

 

The object of this lecture is to describe some aspects of the relationship between nutrition 
and disease; the basic principles are as follows: 
 

1-  The  total  nutritional  requirements  of  an  individual  =  the  basal  requirements  + 

additional  or  adaptive  requirements  e.g.  during  disease,  pregnancy,  lactation  or 
growth (Neonates). 

2-  Nutritional  requirements  are  met  by  oral  intake  unless  artificial  support  is 

necessary, so it is important to be sure about the appropriate food and absorption. 

3-  Adequate food intake, because deficiency states may lead to further problems such 

as anorexia and changes in the immune status of patients. 

4-  Malnutrition is common even in affluent societies, as is obesity, which is frequent 

in western world.  

 
Normal dietary requirements: 
Normal  diet  could  be  defined  as  one  in  which  the  contents  of  various  nutrients  are 
sufficient to maintain optimal growth and functions of the body. 
 

Metabolic effects of starvation: 

The  mechanisms  of  adaptation  to  an  inadequate  nutritional  intake  are  of  fundamental 
importance to survival.  
The changes depend on the duration of starvation; they include  
 

1- 

Continuous  utilization  of  glucose  as  an  energy  substrate, this  leads  to  a  fall  of 
blood glucose followed by a decrease in insulin secretion. 

2- 

To offset this hypoglycaemia, hepatic glycogen is broken down to glucose. This 
mechanism lasts only for about 16 h. this is because hepatic storage is limited, and 
muscle  glycogen  cannot  be  mobilized  to  sustain  blood  glucose  (since  muscles 
lack the enzyme Glucose 6- phosphatase). 

3- 

When  hepatic  stores  are  exhausted,  increased  hepatic  gluconeogenesis  takes 
place,  utilizing  amino  acids  as  substrate.  The  amino  acids  are  derived  from  the 
breakdown  of  protein  especially  that  of  muscles;  this  leads  to  an  increase  in 
urinary urea excretion. 

4- 

Increased  fat  catabolism  (breakdown)  in  adipose  fatty  tissues  that  leads  to 
accumulation of keton bodies derived from fatty acids metabolism. 

5- 

Keton bodies could be used as source of energy by nervous tissue, especially in 
the  brain  and  if  this  is  increased,  it  may  lead  to  decrease  glucose  requirement, 
decrease gluconeogenesis with subsequent decrease in protein catabolism. So urea 
decreases in urine. 

6- 

In advanced starvation acidosis caused by the accumulation of keton bodies leads 
to increase excretion of hydrogen ion by the kidneys as ammonium cations.  


background image

2

 

 

 The  aims  and  results  of  the  above  mentioned  adaptations  are  that  the  major  energy 
stores  of  the  body  are  mobilized  in  away  that  spares  protein  breakdown  and  permit 
maximal survival. 
 
The  adipose  tissue  stores,  which  usually  comprise  9-15  kg,  provide  energy  for  about 
40-70 days. 
 
The total body protein is about 9-11 kg including 3-4 kg of muscle proteins. 
Muscle stores will allow survival for about 75 days  
 

Nutrient deficiencies  

These can be classified into 
Type  1
:  characterized  by  specific  signs  or  symptoms  that  reflect  reduced  tissue 
concentration of such elements or nutrients as iron, iodine, and vit. B   
 
Type  2:
  is  characterized  by  reduction  in  growth  rate  as  in  protein-energy 
malnutrition.  The effects are more severe and are clearly evident in infancy and early 
childhood.  
 

 

Protein energy malnutrition Syndrome (PEM)  

This syndrome is characterized by 

1-  Loss  of  adipose  tissue  (as  measured  by  skin  fold  thickness)  and  loss  of  tissue 

proteins. As a result of the latter the skin becomes thin and inelastic and the hair is 
dry and fall easily. 

 
2-  Lowered basal metabolic rate with a fall in heart rate and blood Pressure 
 
3-  Amenorrhoea. 
 
Causes of PEM 
1-  Inadequate food intake. 
2-  Chronic diseases. 
3-  Anorexia nervosa. 
4-  Alcoholism. 

 
In children  PEM is classified  as  marasmus,  kwashiorkor  and intermediate  forms  in 
between these two.  
A.  
  Marasmus,  which  is  a  disease  of  infancy  resulting  from  early  weaning  onto  a  diet, 
which is deficient in protein and calories. 
 
The main features of marasmus 

1-  Growth retardation. 


background image

3

 

 

2-  Wasting with loss of subcutaneous fat. 
3-  Edema is usually absent. 

4- 

Wizened  face  and  premature  aged  appearance

.  (Wizened  means  wrinkled,  dried  up 

and thin). 

5-  The patient is alert and hungry. 

 
B.  Kwashiorkor, 
this term is derived from Ga- language of West Africa (

Ga 

pertaining to, a 

member of, a Black people of Ghana; (of) the language of this people)

 means sickness of the older child 

when the next one is born. 
It affects older children 18-24 months after weaning to high CHO, low protein diet. 
 
Main features are 

1-  Growth failure (retardation). 
2-  Loss of skeletal muscle mass, but subcutaneous fat is present. 
3-  Generalized edema with moon face. 

[]

 

4-  Skin exfoliation (

shedding of the surface of the skin in the form of thin layers or scales)

5-  Straight  friable  hair  due  to  atrophy  of  the  hair  follicles.  The  hair,  additionally,  is 

depigmentated. 

6-  Fatty, enlarged liver. 
7-  Anemia. 
8-  Vitamin deficiency. 
9-  Apathy and irritability. (

Apathy refers to lack of interest or emotion).

 

 
Kwashiorkor  and  marasmus  represent  the  extreme  ends  at  the  spectrum  of  PEM,  hybrid 
status exists between these two extremes as typified by edematous marsmus and wasted 
kwashiorkor. 

[]

 

 
In  PEM  there  is  marked  predisposition  to  infections  such  as  T.B  and  viral  infections 

[].

 

There is also diarrhea, which is caused sometimes by overgrowth of even normal flora in 
the gut. 
This  predisposition  to  infections  is  due  to  reduced  T  lymphocytes  count  that  results  in 
impaired delayed hypersensitivity reactions as well as impairment in complement system 
responses.  
 
Treatment 
This aim is to
  

1-  Control the infection. 
2-  Replace deficient diets. 
3-  Follow up the patients 

 
Effects of the disease on nutritional status 
Injury and infections are usually associated with hypercatabolic response to injury.  
Two main groups of mediators are involved in this condition  


background image

4

 

 

 

1-  Hormones  such  as  glucocorticoids,  adrenaline,  and  glucagon,  all  these  can 

mobilize carbohydrates and fat stores as sources of energy.  

 
2-  Cytokines such as interlukine (IL) 1 and 6 as well as TNF α (tissue necrosis factor), 

which induce fever and gluconeogenesis.  

 
Patients in hypercatabolic status require provision of extra-energy substrates and proteins, 
for example this is about  

10% for an abdominal surgery e.g. cholecystectomy  
25% for major surgery complicated by sepsis  
50%

 

– 100%: accidental trauma and widespread full thickness burn. 

 
Malignant tumors:-  
                     Most patients dying of cancer have evidence of PEM or (cancer  cachexia  
the pathogenesis of cancer Cachexia is illustrated below  
 
 
 
Anorexia                                    Reduced nutrient                            Behavioral   difficulties    
                                                            intake    
 
                                        
Abnormal losses                          Reduced absorption                     
 
 
 

 

 

 

 

Cancer cachexia 

 
Reduced tissue synthesis                                     
 
 
Chemotherapy-Radiotherapy                    Host/ tumor competition for          
                                                                                            nutrients                                                                                
 
 
 
                                                      Tissue Catabolism  
 
                                                        

Abnormal tissue metabolism 

                                                          
 

(Factors involved in cancer cachexia) 

Vomiting, diarrhea 
           fistula 


background image

5

 

 

 Tumor  necrosis  factor  α formerly known as cachexin. It causes increased mobilization 
of fat from adipose tissue through inhibition of lipoprotein lipase. 
 

Systemic diseases associated with cachexia other than malignancy 

G.I.T. diseases 
Malabsorption Syndrome: gluten-sensitive enteropathy. 
* Surgical operation.  
* Entero-cutaneons fistula. 
* Artificial feeding. 

[]

  

 
Renal diseases  
Renal failure:  leads to restriction of protein diet        

 

protein deficiency. 

 
Liver diseases 
The  liver  is  a  major  nutrient-processing  organ  in  the  body,  so  in  acute  hepatitis 
carbohydrate should be increased and low fat and protein diet is required. 
In  chronic  liver  diseases  and  hepatic  failure,  Na

intake  should  be  reduced  to  minimize 

edema and ascites. 
 
Pulmonary disease 
This is related to difficulties in chewing & swallowing because of difficulty in breathing.  
 
Inborn errors of metabolism  
These may affect absorption and metabolism of many nutrients.  
 

Vitamins  

They are divided into: 

A.  Fat-soluble types A, D, E, and K. 
B.  Water-soluble types B, C. 

 
Factors responsible for vitamin deficiency  

1-  Reduced dietary intake. 
2-  Wrong procedures for cooking and storage. 
3-  Impaired G.I.T. absorption. 
4-  Increased metabolic demands. 
5-  Iatrogenic (Drugs like isoniazid that interferes with B

absorption). 

 

Vitamin A 

Functions 

1-  Affects function of mucus secreting epithelium. 
2-  Maintains normal vision. 

 


background image

6

 

 

Well-established  deficiency,  which  is  called  (xerophthalmia),  leads  to  drying  and 
wrinkling  of  the  cornea.  This  in  turn  may  lead  to  corneal  ulceration  and  liquefaction 
(keratomalacia) with subsequent scarring and blindness

[]

 

 
Vitamin  A  deficiency  may  also  lead  to  recurrent  respiratory  tract  infections;  renal 
stones
 formation (around keratin debris). 

[]

 

 
 

Vitamin D:  

It can be regarded as a vitamin as well as a hormone.  
Functions  
Maintains normal plasma levels of Ca

++ 

and PO

4

-3

 

This function is achieved with the help of parathyroid hormone. 
In humans vit D is derived from both dietary sources and endogenous synthesis  
 
Endogenous Synthesis of Vit D  
This occurs in the skin, where exposure to sunlight converts the abundant precursors 
 
                               Sunlight     
                                
                                

 U.V of sun  

 

 
7- Dehydro-cholesterol                   

 

 Vit.D  

 
Deficiency Features 
Rickets in children, and osteomalacia in adults  
 
Rickets 
This is a bone disease produced by hypovitaniosis D and is characterized by 

1-  Failure of normal mineralization of newly laid- down osteoid. 
2-  Defective  mineralization  of  epiphyseal  cartilage,  which  is  necessary  to  control 

cartilaginous  growth  at  the  epiphyseal  plate.  This  will  lead  to  skeletal  deformities 
e.g. bowing of the legs. 

[]

 

 
Osteomalacia  
This is a condition that affects adults due to hypovitaminosis D. 
In this condition there is failure of bone mineralization that results in excess unmineralized 
matrix  and  abnormally  wide  osteoid 

[].

  These  lead  to  radiolucency  of  the  skeleton  and 

predispose to fracture. 
 
 
 


background image

7

 

 

Causes of Vit D deficiency 

1-  Decrease dietary intake. 
2-  Lack of cutaneous exposure to UV light. 
3-  Chronic renal failure. 
4-  Malabsorption.  

 
 

Vitamin E 

Functions 

  It is a potent antioxidant factor that can neutralize the free radicals generated by 

many cellular redox reactions. 

  It minimizes free radical induced membrane lipid peroxidation, a protective role that 

is particularly important in the nervous system and in preventing red cell lysis. 

  As an antioxidant, recent works suggest that it may have a role in the prevention of 

atherosclerosis. 

Deficiency features 

-  Peripheral neuropathy  
-  Retinopathy  

 

Vitamin K 

 This vit is essential for synthesis of clotting factors such as II (prothrombin), VII, IX, and 
X. 
It is synthesized by intestinal bacterial flora and such a source can provide the body with 
its requirement of this vit. Accordingly its deficiency is uncommon. However, in case of 
neonates receiving broad-spectrum antibiotics, and also in patients receiving warfarine (an 
anticoagulant, which block recycling of the vit), deficiency occurs.  
 
Clinical manifestation of vit K deficiency 
Hemorrhage, Ecchymosis, gingival bleeding, malena and haematemesis  
 
 

Water Soluble Vitamins: 
Thiamine (B1) 

Functions 

-  Cofactor for the oxidative decarboxylation reaction for the synthesis of ATP.  
-  Cofactor in the pentose phosphate pathway. 
-  Maintains the integrity of cell membranes. 

 
Thiamine deficiency is caused by 

Long-term  parenteral  nutrition

. (Parenteral refers to the introduction of a substance into the 

body other than by the mouth or gut, esp. by injection.) 

[]

  

-  Severe diarrhea.  


background image

8

 

 

Deficiency features 

1-  Polyneuropathy (dry beriberi). 

[]

 

2-  Cardiac dysfunction (wet beriberi), which is associated with edema. 

[]

 

3-  Central nervous system dysfunction. 

 

Riboflavin (vit B

2

)  

Functions 

-  Flavoprotein  (vit  B

2

  is  one  of  its  constituents)  is  essential  for  normal  cell 

metabolism. 

-  Act as coenzyme of many reactions. 

 

Deficiency features 

  Cheilitis 

[]

 

  Glossitis 

[]

 

  Seborrhoeic dermatitis  
  Keratitis of cornea  

 

Niacin (Nicotinic acid)  

Main functions 
In  oxidative  metabolism  it  is  a  constituent  of  two  coenzymes  that  are  involved  in  the 
metabolism of fat, CHO, and amino acids.  
 
Niacin deficiency 
This causes Pellagra (rough skin), which is characterized by the three D

s

  

Dermatitis  
Diarrhea  
Dementia  
 
The dermatitis is called glove dermatitis, but it also affects face, neck, arms and feet. It is 
an  erythematous  and  burning  lesion.  Later  the  skin  becomes  scaly  with  irregular 
pigmentation. 

[]

 

 

Pyridoxine (Vit B

6

Functions  

  Metabolism of amino acids 
  Haem synthesis 

  Stabilization of muscle phosphorylase. 

 
 
 


background image

9

 

 

Causes of deficiency 

1.  Pregnancy and lactation can render the mother and subsequently the 

infant deficient in Vit B

6

.  

2.  Chronic  alcoholism;  an  increased  risk  of  deficiency  is  due  to 

accumulation of an alcohol metabolites which displaces pyridoxal- 5- 
phosphate from its normal site of action. 

3.  Drugs like penicillamine and isoniazid; these are known to inactivate 

B

6

, so after long term use Vit B

6

 deficiency occur. 

Features of deficiency include 

  Cheilitis  
  Glossitis  

  Seborrhoeic dermatitis  
  Peripheral neuropathy  

 

Ascorbic acid (Vit C) 

Functions  

  Reducing agent  
  Synthesis of stabilization of collagen. 

  Noradrenaline synthesis. 
  Absorption of iron. 

 
Vit C deficiency (Scurvy)  
This is a disease produced as a result of Vit C deficiency, which is uncommon nowadays.  
It is characterized by  

  Skeletal changes,  

  Hemorrhage and gingival bleeding 

[]

 

  Impaired wound healing. 

[]

 

 

Minerals and Trace elements 

These are essential components of many of the body's enzymes. They are required in very 
small amount. 
 

Iron 

Functions 
Cellular respiration. 
It  is  one  of  the  components  of  hemoglobin,  myoglobin,  cytochromes,  catalase  and 
peroxidase. 
 
Deficiency  
Signs and symptoms of iron deficiency include 

1-  Anemia with associated reduced capacity of physical activity 


background image

10

 

 

2-  Increased susceptibility to infection. 
3-  Abnormal thermoregulation. 
4-  Koilonychi

[]

 

 

Calcium 

Total content of the body (wt of 70Kg.) is about 1300gm. 
 About 99 % of the calcium in the body is within the skeleton (bones). 
 
Functions  

1-  Maintaining skeletal function. 
2-  Contraction and relaxation of skeletal and cardiac muscles. 
3-  Neuronal excitation and neuromuscular transmission. 

 
Deficiency    
This leads to neuromuscular irritability and tetany. 

[]

  

 
 

Magnesium 

Function: maintains neuromuscular and nervous transmission. 
Deficiency  

1.  Weakness of muscles and irritability. 
2.  Tetany and cardiac arrhythmias.  

 

Copper 

It is one of the trace elements. 
Functions  
      It is involved in the following pathways 

1-  Cytochrome oxidase and superoxide dismutase. 
2-  Ceruloplasmin and haem synthesis. 
3-  Collagen synthesis. 
4-  Melanin production. 
5-  Dopamine beta-hydroxylase neuro-transmitter. 

 
It is excreted in bile and feces. 
Its deficiency  may lead to hypochromic microcytic anemia with neutropenia and skeletal 
disorders. 
 
Wilson's  disease:  this  is  a  disorder  of  copper  metabolism  determined  by  a  pair  of 
autosomal recessive genes, in which there is increasing amount of copper that accumulates 
in  the  liver,  lenticular  nuclei  of  the  brain,  kidneys  and  eyes 

[].

  In  the  liver  the  damage 

eventuates  in  macronodular  cirrhosis,  whereas  brain  damage  leads  to  neurological 
manifestations. 


background image

11

 

 

 

Zinc 

Function:  tissue  repair,  wound  healing  and  maintenance  of  normal  function  of  the 
reproductive system. 
 
Zinc deficiency is associated with  

  Hypogonadism and infertility. 
  Impaired wound healing.  

  Skin rash. 

[]

 

  Growth retardation in children.  




رفعت المحاضرة من قبل: Mubark Wilkins
المشاهدات: لقد قام 4 أعضاء و 84 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل