Vitamin je název pro přírodní a syntetické sloučeniny s chemicky podobnou strukturou, ale odlišnou biologickou aktivitou. Jednotná nomenklatura byla navržena společnou komisí IUPAC-IUB pro biochemickou nomenklaturu na základě chemických podobností (1982). Podle tohoto, vitamin je obecný termín pro sloučeniny, které nejsou karotenoidy a mají biologickou aktivitu retinolu, vitamin alkohol. Tato definice tohoto pojmu je z hlediska ortomolekulárního působení problematická, protože ne všechny deriváty (deriváty) vitaminu A mají plnou aktivitu vitaminu A. Z tohoto důvodu se doporučuje klasifikace podle biologicko-lékařských aspektů. Podle něj se název vitamin A vztahuje na sloučeniny, které mají všechny účinky tohoto vitaminu. Mezi tyto sloučeniny patří retinol a retinylestery (estery mastných kyselin s retinolem), jako je retinylacetát, palmitát a propionát, které jsou metabolizovatelné na kyselinu retinovou a retinovou, stejně jako karotenoidy s aktivitou provitaminu A, jako je beta-karoten. Retinoidy - přírodní a syntetické deriváty kyseliny retinové - na druhé straně nevykazují plnou aktivitu vitaminu A, protože je nelze metabolizovat na mateřskou látku retinol. Nemají žádný vliv na spermatogenezi (tvorbu spermie) nebo na vizuálním cyklu. Biologický účinek vitaminu A je vyjádřen v mezinárodních jednotkách (IU) a ekvivalentech retinolu (RE):
- 1 IU vitaminu A odpovídá 0.3 µg retinolu
- 1 RE odpovídá 1 µg retinolu 6 µg beta-karoten 12 µg další karotenoidy s účinkem provitaminu A.
Ukázalo se však, že biologická dostupnost alimentárních (dietních) vitaminů aktivních karotenoidů a jejich biokonverze (enzymatická konverze) na retinol byly dříve významně nadhodnoceny. Podle nedávných zjištění vykazují karotenoidy provitaminu A pouze 50% dříve předpokládané aktivity retinolu. Konverzní faktor 6, který byl použit k výpočtu aktivity vitaminu A z beta-karoten, byl nyní opraven nahoru. Nyní se předpokládá, že 1 µg retinolu.
- 12 ug beta-karotenu.
- 24 µg dalších karotenoidů s účinkem provitaminu A odpovídá.
Strukturálním rysem vitaminu A je polynenasycená polyenová struktura, skládající se ze čtyř izoprenoidových jednotek s konjugovanými dvojnými vazbami (chemický strukturní rys, který střídá jednoduchou vazbu a dvojnou vazbu). Isoprenoidový postranní řetězec je připojen k beta iononovému kruhu. Na konci acyklické části je funkční skupina, kterou lze v organismu modifikovat. Esterifikace tedy (rovnovážná reakce, při které an alkohol reaguje s kyselinou) retinolu s mastné kyseliny vede k retinylu esterya oxidace retinolu reverzibilně (reverzibilně) na retinál (vitamin A aldehyd) a nevratně (nevratně) na kyselinu retinovou. Jak beta-iononový kruh, tak izoprenoidní řetězec jsou molekulárními předpoklady pro účinnost vitaminu A. Změny v kruhu a postranním řetězci s <15 atomy C, respektive <2 methylovými skupinami vést ke snížení aktivity. Karotenoidy tedy s kyslíknesoucí prsten nebo bez prstencové struktury nemají žádnou aktivitu vitaminu A. Konverze all-trans retinolu na jeho cis izomery vede ke strukturální změně a je také spojena s nižší biologickou aktivitou.
Syntéza
Vitamin A se nachází výhradně v živočišných a lidských organismech. V této souvislosti je to z velké části odvozeno od rozpadu karotenoidů, které lidé a zvířata přijímají potravou. Konverze provitaminů A probíhá ve střevě a v játra. Decentralizované štěpení beta-karotenu enzymem 15,15′-dioxygenázou - karotenázou - enterocytů (buněk tenkého střeva epitel) vede k 8'-, 10'- nebo 12'-beta-apokarotenu v závislosti na místě degradace (rozpadu) molekuly, která se další degradací nebo zkrácením řetězce převede na retinal. Při centrálním štěpení beta-karotenu játra alkohol dehydrogenáza, dva molekuly sítnice se regenerují (tvoří). Retinal může být následně redukován na biologicky aktivní retinol - reverzibilní proces - nebo oxidován na kyselinu retinovou - nevratná přeměna. K oxidaci sítnice na kyselinu retinovou však dochází v mnohem menší míře. Konverze betakarotenu a dalších provitaminů A na retinol se u různých druhů liší a závisí na dietních vlastnostech ovlivňujících střevní vstřebávání a na individuálním zásobování vitaminem A. Přibližně ekvivalentní s účinkem na 1 µg all-trans-retinolu jsou:
- 2 µg beta-karotenu v mléko; 4 µg beta-karotenu v tucích.
- 8 µg beta-karotenu v homogenizované mrkvi nebo vařené zelenině připravené s tukem.
- 12 µg beta-karotenu ve vařené, napjaté mrkvi.
Vstřebávání
Jako všechny rozpustné v tucích vitamíny, vitamin A se vstřebává (vstřebává) v horní části tenké střevo během trávení tuků, tj. přítomnost potravinových tuků jako lipofilních transportérů (rozpustných v tucích) molekuly, žlučové kyseliny solubilizovat (zvýšit rozpustnost) a tvořit micely (tvoří transportní kuličky, díky nimž jsou látky rozpustné v tucích přenosné ve vodném roztoku) a esterázy (trávicí enzymy) je nutné pro optimální střevní štěpení retinylesterů vstřebávání (vstřebávání střevem). Vitamin A se vstřebává buď ve formě provitaminu - obvykle beta-karotenu - z rostlinných potravin, nebo ve formě esterů mastných kyselin - obvykle retinylpalmitátu - ze živočišných produktů. Retinylestery se hydrolyticky štěpí (reakcí s voda) ve střevním lumenu cholesterylesterázou (trávicí enzym). Retinol uvolněný v tomto procesu dosáhne okrajové membrány štětce sliznice buňky (buňky střevní sliznice) jako složka smíšených micel a je internalizována (interně absorbována) [1-4, 6, 9, 10]. The vstřebávání rychlost retinolu se pohybuje od 70-90%, v závislosti na literatuře, a je vysoce závislá na typu a množství dodaného tuku současně. Zatímco ve fyziologickém (normální pro metabolismus) koncentrace absorpce retinolu nastává podle kinetiky nasycení energeticky nezávislým způsobem odpovídajícím pasivní difúzi zprostředkované nosičem, farmakologické dávky jsou absorbovány pasivní difúzí. V enterocytech (buňkách tenkého střeva epitel), retinol se váže na buněčný protein vázající retinol II (CRBPII) a esterifikuje enzymy lecitin-retinol acyltransferáza (LRAT) a acyl-CoA-retinol acyltransferáza (ARAT) s mastné kyseliny, primárně kyselina palmitová. Poté následuje inkorporace (absorpce) retinylesterů do chylomikronů (lipoproteiny bohaté na lipidy), které vstupují do periferních oběh přes lymfy a jsou degradovány na zbytky chylomikronu (zbytky chylomikronu s nízkým obsahem tuku).
Transport a distribuce v těle
Během přepravy na játra, retinylestery mohou být v malé míře přijímány enzymem lipoproteinem lipáza (LPL) do různých tkání, například do svalu, tukové tkáně a mléčné žlázy. Většina esterifikovaného retinolu však byla molekuly zůstávají ve zbytcích chylomikronu, které se vážou na specifické receptory (vazebná místa) v játrech. To má za následek absorpci retinylesterů do jater a hydrolýzu na retinol v lysosomech (buněčných organelách) parenchymálních buněk. V cytoplazmě parenchymálních buněk je retinol vázán na buněčný protein vázající retinol (CRBP). Retinol vázaný na CRBP může na jedné straně sloužit jako krátkodobé skladování v parenchymálních buňkách, může být funkčně používán nebo metabolizován a na druhé straně může být dlouhodobě skladován jako přebytek retinolu perisinusoidními hvězdicovými buňkami ( tuk ukládající hvězdicovité nebo Ito buňky; 5-15% jaterních buněk) po esterifikaci - většinou s kyselinou palmitovou - jako retinylestery. Retinylestery perisinusoidních hvězdicových buněk tvoří asi 50-80% z celkového množství vitaminu A v těle a asi 90% z celkového množství jater koncentrace. Skladovací kapacita hvězdicových buněk je téměř neomezená. Proto i při chronicky vysokém příjmu mohou tyto buňky obsahovat mnohonásobek obvyklého množství paměti. Zdraví dospělí mají průměr koncentrace retinylesterů 100–300 µg a dětí 20–100 µg na g jater. Poločas retinylesterů uložených v játrech je 50–100 dní nebo méně při chronické konzumaci alkoholu [1–3, 6, 9]. Pro mobilizaci uloženého vitaminu A jsou retinylestery štěpeny specifickým retinylem estery hydroláza (enzym). Výsledný retinol, původně vázaný na CRBP, se uvolňuje do intracelulárního (umístěného uvnitř buňky) proteinu vázajícího apo-retinol (apo-RBP), vázaného a vylučovaného (vylučovaného) do krev plazma jako holo-RBP. Protože komplex retinol-RBP by se rychle ztratil v glomerulárním filtrátu ledvina díky své nízké molekulové hmotnosti, reverzibilní vazbě holo-RBP na transthyretin (TTR, tyroxin-binding prealbum) se vyskytuje v krev. Komplex retinol-RBP-TTR (1: 1: 1) cestuje do extrahepatálních (mimo játra) tkání, jako je sítnice, varlata a plíce, kde je retinol přijímán buňkami způsobem zprostředkovaným receptorem a vázán intracelulárně na CRBP pro transport jak uvnitř buňky, tak přes krev/ tkáňové bariéry. Zatímco extracelulární zbývající TTR je k dispozici pro obnovené transportní procesy v krevní plazmě, Apo-RBP je katabolizován (degradován) ledvina. V metabolismu buněk zahrnují konverze následující:
- Reverzibilní dehydrogenace (štěpení z vodík) retinolu - retinol ↔ sítnice.
- Ireverzibilní oxidace sítnice na kyselinu retinovou - retinal → kyselina retinová.
- Izomerizace (přeměna molekuly na jiný izomer) - trans ↔ cis - retinolu, retinalu nebo kyseliny retinové.
- Esterifikace retinolu s mastné kyseliny - retinol ↔ retinyl estery - překlenout krátkodobý deficit dodávek.
Kyselina retinová - all-trans a 9-cis - interaguje v cílových buňkách navázaných na buněčný protein vázající kyselinu retinovou (CRABP) s nukleárními receptory kyseliny retinové - RAR a RXR s podtypy - patřící do hormonu steroid-štítná žláza (štítná žláza) rodina receptorů. RXR přednostně váží kyselinu 9-cis-retinovou a tvoří heterodimery (molekuly složené ze dvou různých podjednotek) kontaktem s jinými receptory, jako je kyselina all-trans-retinová, trijodtyronin (T3; hormon štítné žlázy), kalcitriol (vitamin D), estrogen, nebo progesteron receptory. Jako transkripční faktory ovlivňují receptory nukleové kyseliny retinové gen exprese vazbou na specifické sekvence DNA. Kyselina retinová je tedy důležitým regulátorem růstu a diferenciace buněk a tkání.
Vylučování
Přibližně 20% orálně dodávaného vitaminu A není absorbováno a je vylučováno prostřednictvím žluč a výkaly nebo moč. K přeměně vitaminu A na vylučovatelnou formu podléhá biotransformaci, stejně jako všechny lipofilní látky rozpustné v tucích. Biotransformace probíhá v játrech a lze ji rozdělit do dvou fází:
- Ve fázi I je vitamin A hydroxylován (inzerce skupiny OH) systémem cytochromu P-450, aby se zvýšila rozpustnost.
- Ve fázi II dochází ke konjugaci s vysoce hydrofilními (ve vodě rozpustnými) látkami - za tímto účelem se kyselina glukuronová přenáší na dříve zavedenou OH skupinu vitaminu A pomocí glukuronyltransferázy
Většina metabolitů dosud nebyla objasněna. Lze však předpokládat, že produkty vylučování jsou hlavně glukuronidovaná a volná kyselina retinová a kyselina 4-ketoretová.
