Vitamin E (tokoferol): Definice, syntéza, absorpce, transport a distribuce

Vitamín E je název pro všechny přírodní a syntetické deriváty tokolu a tokotrienolu (deriváty), které mají biologickou aktivitu alfa-tokoferolu. Alfa-tokoferol nebo jeho stereoizomer RRR-alfa-tokoferol (starý název: D-alfa-tokoferol) představuje nejdůležitější sloučeninu vyskytující se v přírodě [2, 3, 11–13]. Termín „tokoferol“ je odvozen z řeckého slova slabiky tokos (narození) a pherein (plodit). Vzhledem k objevu na počátku 1920. let XNUMX. století závisí reprodukční kapacita a prevence atrofie (tkáňové atrofie) reprodukčních orgánů samic a samců potkanů ​​na dietní složce rozpustné v tucích, která byla pojmenována vitamin Ebyl vitamin E pojmenován „vitamin plodnosti“. Strukturálním rysem tokoferolů je chroman-6-ol kruh s postranním řetězcem sestávajícím ze tří izoprenu molekuly. Počet a umístění methylových skupin na chroman-6-olovém kruhu určují rozdíl vitamin E aktivita jednotlivých tokoferolů. Tokoferoly a tokotrienoly se vyskytují jak ve volné formě, tak i esterifikované kyselinou octovou nebo jantarovou připojenou k fenolové hydroxylové (OH) skupině 6-chromanolového kruhu. Mezi sloučeniny vitaminu E rostlinného původu patří:

  • 4 Tokoferoly - alfa-, beta-, gama-, delta-tokoferol - s nasyceným isoprenoidovým postranním řetězcem.
  • 4 tokotrienoly - alfa-, beta-, gama-, delta-tokotrienol - s nenasyceným isoprenoidovým postranním řetězcem

Plně a polosyntetická forma vitaminu E jsou ekvimolární směsi stereoizomerů alfa-tokoferol - all-rac-alfa-tokoferol (starý název: D, L-alfa-tokoferol), směs osmi enantiomerů které se liší pouze polohou methylových skupin v molekule. Esterifikace OH skupiny chroman-6-olového kruhu, například octanem (soli a estery octová kyselina), sukcinát (soli a estery kyseliny jantarové) nebo nikotinát (soli a estery kyseliny jantarové) kyselina nikotinová), zvyšuje stabilitu chromanové struktury. Chcete-li standardizovat aktivitu vitaminu E derivátu tokoferolu, podle Německé společnosti pro výživu (DGE) a Národní rady pro výzkum (NRC) USA, doporučení pro příjem a hladiny v strava jsou vyjádřeny jako ekvivalent RRR-alfa-tokoferolu (alfa-TE). Aktivita vitaminu E RRR-alfa-tokoferolu se považuje za 100% (referenční látka) a ostatní sloučeniny jsou vyjádřeny jako procento z toho podle jejich aktivity. Biologická aktivita (v% na RRR-alfa-tokoferol) a konverzní faktory pro jednotlivé formy vitaminu E:

  • 1 mg RRR-alfa-tokoferol (5,7,8-trimethyltokol) = 100%.
    • Odpovídá 1.00 mg alfa-TE = 1.49 IU (mezinárodní jednotky).
  • 1 mg RRR-beta-tokoferolu (5,8-dimethyltokol) = 50%.
    • Odpovídá 0.50 mg alfa-TE = 0.75 IU
  • 1 mg RRR-gama-tokoferol (7,8-dimethyltokol) = 10%.
    • Odpovídá 0.10 mg alfa-TE = 0.15 IU
  • 1 mg RRR-delta-tokoferol (8-methyltokol) = 3%.
    • Odpovídá 0.03 mg alfa-TE = 0.05 IU
  • 1 mg RRR-alfa-tokoferylacetátu = 91%.
    • Odpovídá 0.91 mg alfa-TE = 1.36 IU
  • 1 mg RRR-alfa-tokoferyl vodík sukcinát = 81%.
    • Odpovídá 0.81 mg alfa-TE = 1.21 IU
  • 1 mg R-alfa-tokotrienolu (5,7,8-trimethyltokotrienol) = 30%.
    • Odpovídá 0.30 mg alfa-TE = 0.45 IU
  • 1 mg R-beta-tokotrienolu (5,8-dimethyltokotrienol) = 5%.
    • Odpovídá 0.05 mg alfa-TE = 0.08 IU
  • 1 mg all-rac-alfa-tokoferolu = 74%.
    • Odpovídá 0.74 mg alfa-TE = 1.10 IU
  • 1 mg all-rac-alfa-tokoferylacetátu = 67%.
    • Odpovídá 0.67 mg alfa-TE = 1.00 IU
  • 1 mg all-rac-alfa-tokoferyl vodík sukcinát = 60%.
    • Odpovídá 0.60 mg alfa-TE = 0.89 IU

Ve srovnání s přirozeně se vyskytujícím RRR-alfa-tokoferolem (biologická aktivita: 110%) má osm stereoizomerů syntetického RRR-alfa-tokoferylacetátu následující biologické aktivity.

  • RRR-alfa-tokoferol-acetát = 100%.
  • RRS-alfa-tokoferol-acetát = 90%.
  • RSS-alfa-tokoferol-acetát = 73%
  • SSS-alfa-tokoferol-acetát = 60%
  • RSR-alfa-tokoferol-acetát = 57%
  • SRS-alfa-tokoferol-acetát = 37%
  • SRR-alfa-tokoferol-acetát = 31%
  • SSR-alfa-tokoferol-acetát = 21%

Biologická účinnost různých forem vitaminu E byla stanovena experimentálně pomocí studií plodnosti u potkanů ​​- vstřebávání a těhotenství příbuzný. Jednalo se nejprve o zažívací (ovlivnění potravy) vyčerpání (vyprázdnění) vitaminu E zvířat do fáze kritického deficitu s následným perorálním podáním správa různých derivátů vitaminu E v definovaných množstvích a stanovení preventivního (profylakticky) účinného dávka - ve srovnání s RRR-alfa-tokoferolem. Biologická aktivita derivátů tokoferolu klesá s počtem methylových skupin na chroman-6-olovém kruhu a nemá přímý vztah k antioxidant potenciál.

Syntéza

Pouze rostliny jsou schopné syntézy vitaminu E. Různé deriváty tokoferolu a tokotrienolu pocházejí z kyseliny homogentisové, která vzniká jako meziprodukt při rozkladu aminokyseliny fenylalanin a tyrosin. Poměr jednotlivých tokoferolů se navzájem mění v průběhu růstu rostlin. Zatímco (tmavé) zelené části rostlin obsahují relativně vysoké hladiny alfa-tokoferolu v souladu s jejich obsahem chloroplastů (buněčné organely schopné fotosyntézy), relativně nízký koncentrace vitaminu E najdete ve žlutých rostlinných tkáních, stoncích, kořenech a plodech zelených rostlin. V zelených rostlinách nebo rostlinných tkáních je kromě alfa-tokoferolu přítomen hlavně gama-tokoferol a obsah vitaminu E je úměrný (úměrný) koncentrace chromoplastů (plastidy produkující barvy). Při srovnání pomalu rostoucích a zralých rostlin s rychle rostoucími a mladými rostlinami je obsah tokoferolu vyšší u prvních rostlin. Vitamin E vstupuje do živočišného organismu prostřednictvím potravinového řetězce a je tak detekovatelný v živočišných potravinách, jako je maso, játra, Ryba, mléko, a vajíčka. Hladiny tokoferolu v potravinách živočišného původu jsou však mnohem nižší než v rostlinných produktech a jsou velmi závislé na strava zvířat.

Vstřebávání

Jako všechny rozpustné v tucích vitamíny, vitamin E 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 pankreatické esterázy (trávicí enzymy ze slinivky břišní) k štěpení tokoferylesterů je nezbytné pro optimální střevní vstřebávání (vstřebávání střevem). Tokoferylestery získané z potravin nejdříve podléhají hydrolýze (štěpení reakcí s voda) ve střevním lumenu pomocí esteráz (trávicí enzymy) ze slinivky břišní. V tomto procesu lipázy (esterázy štěpící tuky) upřednostňují estery RRR-alfa-tokoferolu a vykazují vysokou afinitu (vazebné pevnost) a aktivita na acetylestery. Volný RRR-alfa-tokoferol se dostává na okrajovou membránu enterocytů (buňky tenkého střeva) epitel) jako složka smíšených micel a je internalizována (interně absorbována). Intracelulárně (uvnitř buňky) dochází k inkorporaci (absorpci) vitaminu E do chylomikronů (lipoproteiny bohaté na lipidy), které transportují lipofilní vitamin prostřednictvím lymfy do periferie krev oběh. Mechanismus intestinálního vychytávání RRR-alfa-tokoferolu probíhá fyziologicky (normální pro metabolismus) koncentrace rozsah podle kinetiky saturace energeticky nezávislým způsobem odpovídající pasivní difúzi zprostředkované nosičem. Farmakologické dávky jsou absorbovány pasivní difúzí. An vstřebávání při fyziologickém příjmu vitaminu E lze očekávat míru mezi 25-60% biologická dostupnost lipofilního vitaminu závisí na dávka dodané, druh a množství stravy lipidy přítomnost a přítomnost žlučové kyseliny a esterázy ze slinivky břišní. Při podávání 12 mg, 24 mg a 200 mg vitaminu E byly při průměrném příjmu tuku pozorovány míry absorpce přibližně 54%, 30% a 10%. Nasycený se středním řetězcem mastné kyseliny stimulují a polynenasycené mastné kyseliny s dlouhým řetězcem inhibují enterickou absorpci alfa-tokoferolu. Acetátem esterifikovaný alfa-tokoferol má podobnou rychlost absorpce jako volný alfa-tokoferol.

Transport a distribuce v těle

Během transportu do jater se uvolňují volné mastné kyseliny (FFS), monoglyceridy a v menší míře alfa-tokoferol z chylomikronů do periferních tkání, jako jsou tukové tkáně a svaly, působením enzymu lipoprotein lipáza (LPL) ), který je umístěn na buněčných površích a štěpí triglyceridy. Tento proces degraduje chylomikrony na zbytky chylomikronu (zbytky chylomikronů s nízkým obsahem tuku), které se vážou na specifické receptory (vazebná místa) v játrech. K příjmu sloučenin vitaminu E do jaterních parenchymálních buněk dochází prostřednictvím endocytózy zprostředkované receptory. V cytoplazmě parenchymálních buněk se vitamin E přenáší na protein vázající alfa-tokoferol nebo protein přenosu (alfa-TBP / -TTP), který přednostně váže RRR-alfa-tokoferol a transportuje jej v krevní plazmě ve formě lipoproteinů. VLDL (lipoproteiny s velmi nízkou hustotou) syntetizované v játrech ukládá pouze molekuly vitaminu E s plně methylovaným chroman-6-olovým kruhem a volnou skupinou OH a s uhlíkovým postranním řetězcem s R-stereochemickou konfigurací v centru chirality 2 (→ RRR-alfa- tokoferol). VLDL je vylučován (vylučován) játry a zaveden do krevního řečiště za účelem distribuce RRR-alfa-tokoferolu do extrahepatálních (mimo játra) tkání. Cílové orgány zahrnují svaly, srdce, nervový systém a depotní tuk. Příjem vitaminu E cílovými buňkami je úzce spojen s katabolismem lipoproteinů (degradace lipoproteinů). Protože se VLDL váže na periferní buňky, je část alfa-tokoferolu, volných mastných kyselin a monoglyceridů internalizována pasivní difúzí působením lipoproteinové lipázy (LPL). To má za následek katabolismus VLDL na IDL (lipoproteiny se střední hustotou) a následně na LDL (lipoproteiny s nízkou hustotou; lipoproteiny s nízkou hustotou bohaté na cholesterol), které mohou stále obsahovat až 60-65% vitaminu E. Alfa-tokoferol vázaný na LDL je přijata do jater a extrahepatálních tkání prostřednictvím receptorem zprostředkované endocytózy na jedné straně a přenesena do HDL (lipoproteiny s vysokou hustotou; lipoproteiny s vysokou hustotou bohaté na bílkoviny) na straně druhé. HDL má obsah vitaminu E mezi 20–25% a významně se podílí na transportu alfa-tokoferolu z periferních buněk zpět do jater. Kromě jaterního alfa-TBP byl objeven další transportní protein pro alfa-tokoferol, který je všudypřítomný (distribuovaný všude), ale je exprimován (produkován) hojněji v játrech, prostatě a mozku. Jedná se o intracelulární protein asociovaný s alfa-tokoferolem (TAP), hydrofobní protein vázající ligand, který má sekvenci CRAL (vazebný motiv pro cis-sítnici) a vazebné místo pro GTP. Analýzy databáze naznačují, že se v současné době předpokládají (předpokládají se) tři podobné geny TAP -TAP1, TAP2 a TAP3.

skladování

Pro alfa-tokoferol neexistují žádné specifické ukládací orgány. Celková zásoba vitaminu E v těle je přibližně 2–5 g [1, 2, 12,13]. Vitamin E je detekovatelný v následujících tělesných tkáních:

  • Tuková tkáň - 0.2 mg / g lipidu; 150 ug / g vlhké hmotnosti.
  • Nadledvinka/ kůra nadledvin - 0.7 mg / g lipidu; 132 ug / g vlhké hm.
  • Hypofýza - 1.2 mg / g lipidu; 40 ug / g vlhké hm.
  • Varlata (varlata) - 1.2 mg / g lipidu; 40 ug / g vlhké hm.
  • Destičky (krev destičky) - 1.3 mg / g lipidu; 30 ug / g vlhké hmotnosti.
  • Sval - 0.4 mg / g lipidu; Vlhká hmotnost 19 ug / g.
  • Játra - 0.3 mg / g lipidu; 13 ug / g vlhké hm.

Ve výše uvedených tkáních se vitamin E nachází hlavně ve frakcích bohatých na membrány, jako je např mitochondrie („Energetické elektrárny“ buňky), mikrosomy (vezikuly obsahující enzymy) a jádra (→ ochrana před peroxidací lipidů). V tomto procesu je vitamin integrován do buněčná membrána prostřednictvím svého lipofilního postranního řetězce. Na každých 1,000 3,000–XNUMX XNUMX mastných kyselin molekulyexistuje asi 0.5-5 molekul tokoferolu. Zatímco alfa-tokoferol může být mobilizován velmi pomalu pouze z lipidového oddílu tukové tkáně, svalu, erytrocyty (Červené krev buňky), mozek a mícha - nervová tkáň (poločas rozpadu 30-100 dní), tkáně jako plazma, játra, ledvina a slezina vykazují rychlejší obrat vitaminu E (poločas rozpadu 5-7 dní). U konkurenčních sportovců však bylo zjištěno, že sérová koncentrace vitaminu E se zvyšuje po intenzivní svalové aktivitě. Ve všech tkáních kromě jater jsou alfa forma a RRR stereoizomer tokoferolu (→ RRR-alfa-tokoferol) přednostně retinylovány (zadrženy). Přednostní výskyt přírodního stereoisomeru - plazmatického faktoru 2: 1 - je také pozorován v krevní plazmě. Obsah vitaminu E v lidském těle se skládá z přibližně 90% RRR-alfa-tokoferolu a přibližně 10% gama-tokoferolu. Jiné formy vitaminu E jsou přítomny pouze ve stopových množstvích.

Vylučování

S tím souvisí i vylučování vitaminu E. antioxidant funkce. Po jaterní (vyskytující se v játrech) oxidaci tokoferoxylového radikálu na tokoferylchinon peroxylovými radikály se chinon redukuje na odpovídající hydrochinon mikrosomální enzymy. Alfa-tokoferylhydrochinon lze eliminovat pomocí žluč a výkaly nebo dále degradovány v ledvinách na kyselinu tokoferonovou a odpovídající lakton. Pouze asi 1% perorálně požitého vitaminu E se vylučuje močí jako takzvaný Simonův metabolit, glukuronid vytvořený z tokoferonolaktonu. Hlavní cestou vylučování metabolizovaného i neabsorbovaného tokoferolu je však fekální odstranění, hlavně ve formě tokoferylchinonu, tokoferylhydrochinonu a polymeračních produktů. Za přítomnosti dostatečného nebo nadměrného přísunu vitaminu E se vylučování tokoferolu zvyšuje ve formě metabolitu 2,5,7,8-tetramethyl-2 (2'-karboxyethyl) -6-hydroxy-chromanu (alfa-CEHC), který, na rozdíl od molekul tokoferolu, které mají antioxidant účinky, má chromanovou strukturu, která je stále neporušená a je vylučována ledvinami (prostřednictvím ledvina) jako voda-rozpustný síran estery nebo jako glukuronid. Studie ukázaly, že gama- a delta-tokoferol, stejně jako syntetický all-rac-alfa-tokoferol, jsou rychleji degradovány na CEHC než RRR-alfa-tokoferol - což naznačuje, že RRR-alfa stereoizmer je přednostně zadržován v těle .