Vitaminok A vitaminok az emberi szervezet számára nélkülözhetetlen, kis molekulájú, különféle kémiai összetételű biológiailag aktív szerves vegyületek. Az emberi szervezetbe a vitaminokat a táplálékkal kell bevinni. A vitaminok közül egyesek a kémiailag hozzájuk hasonló szerkezetű anyagból, az elővitaminokból (provitaminok) képződnek. Antivitaminok (vitaminantagonista):a vitaminokhoz hasonló szerkezetű antimetabolitok, amelyek a koenzimként működő vitaminnak a helyét elfoglalják, ennek következtében az enzim biológiailag hatástalanná válik. Vitaminhiányt, ill. vitaminelégtelenséget okoznak (pl: K-vitamin – szalicilsav). Vitaminhiányos táplálkozás esetén kóros tünetek jelentkezhetnek: enyhébb esetben a vitaminszegénység (hipovitaminózis); súlyosabb esetben vitaminhiány (avitaminózis) léphet fel. Ugyanakkor túlzott bevitelük is káros lehet, ilyenkor hipervitaminózisról beszélünk (ez pl. vitamintabletták mértéktelen szedése esetén alakulhat ki), s ez szintén súlyos betegségtünetekkel járhat. A vegyes táplálkozás általában fedezi a vitaminszükségletet, de az étrend összeállításánál nem csak arra kell törekedni, hogy a táplálék nyersanyaga vitaminban gazdag legyen, hanem figyelemmel kell lenni arra is, hogy az ételek elkészítése során – főleg a hevítés hatására – a vitaminok 10-50%-a is elbomolhat, elveszhet. Az egészséges szervezet működéséhez nemcsak vitaminokra, hanem ásványi anyagokra, kofaktorokra és nyomelemekre is szükség van.
284
Vitaminok csoportosítása A vitaminokat oldhatóságuk alapján két nagy csoportra oszthatjuk: •Zsírban oldódó vitaminok (lipovitaminok), •Vízben oldódó vitaminok. A két csoport tagjai között aligha van szerkezeti rokonság, de a vízben oldódó vitaminok között sem találunk ilyet. A vitaminok élettani hatására leginkább hiányuk (az avitaminózis) esetén fellépő betegségekből következethetünk. A vitaminról alkotott fogalmunk, az utóbbi évtizedek kutatásainak eredményeivel, tovább módosul, Kiderült egyes vitamin jellegű anyagokról, bár ennek ellenkezőjét gondolhatnánk, hogy más állatfajok számára egyáltalán nem nélkülözhetetlenek. Az emberben a B12-, és K-vitamin vitaminhiányos állapotát hiányos étrenddel nem lehet létrehozni, mert a normális bélbaktérium-flóra ezeket képes előállítani. Ha azonban a szervezetben felszívódási zavarok lépnek fel, ha fertőzések következtében, antibiotikumok adagolása, vagy egyes gyógyszerek kölcsönhatásainak következtében elpusztul a bélflóra – kialakulhat a hiánybetegség. Néhány hiánybetegség: skorbut (C-vitamin hiánya); angolkór (D-vitamin hiánya); farkasvakság (A-vitamin hiánya). Léteznek dokumentációk arra, hogy egyes vitaminok nagy mennyiségű szedésének mellékhatásai vannak. Minél magasabb a túladagolás mértéke, annál erősebbek a mellékhatások. Kizárólag természetes élelmiszerfogyasztással általában nem érhető el a túladagolás. A vitaminok túladagolása csak ritkán okoz maradandó megbetegedést. Gyakran a vitaminkészítmények adalékanyagai okozzák a mellékhatásokat – néhány esetben maradandót is. Amerikában 2004-ben 62 562 esetet regisztráltak; a 80%-a 6 éven aluli gyermekeknél történt, 53 súlyos megbetegedés volt, de 3 halálozás is bekövetkezett. (ismeretlen mérgezéssel csupán 19 250 főt kezeltek) Mindez vezetett oda, hogy megállapították a „tolerable upper intake level”-t (UL), azt az adagot, amelyet a lakosság még a mellékhatások jelentkezése nélkül elfogyaszthat egy nap.
285
Ez a felsorolás nem tükrözi híven a vitaminok sajátságait, és megtévesztő is lehet. Csak a természetes vegyületekre igaz, a származékaira nem. Pl: vitamin készítményekben a C-vitamin mint aszkorbinsav-palmitát van jelen, ez pedig zsírban oldódik, a K-vitamin hatású menadion-biszulfit vízben oldódik
Induktív vitaminok
Prosztatikus vitaminok Csoporttagok
B- és K-vitaminok
A, C, D, E, H, P
Előfordulásuk
Általános
Csak bizonyos sejtekben és magasabb rendű élőlényekben
Szerepük
Anyagcserében nélkülözhetetlenek! Koenzimek részei
Sajátos feladatok! Nem részei koenzimeknek!
Szöveti koncentrációjuk
Állandó
Változó
Előfordulásuk a vérben
Alakos elemekben
Plazmában
Szintézise a szervezetben
Baktériumok a bélflórában!
Nem szintetizálódnak a szervezetben!
Működésük gátlása
„Antivitaminok” ismertek
„Antivitaminok” ismertlenek
Túladagolás
Hipervitaminózis nem ismert
Hipervitaminózis lehetősége fennáll! 286
Vitaminok esetében ismert az úgynevezett csoporthatás, amikor egy dolog zavartalan működéséért több vitamin együttesen felelős. Ebben az esetben a vitaminhiányért, és a kialakult hiánybetegségért akár a csoport egyetlen egy vitaminja is felelős lehet! • • • • • •
A szervezet fertőzésekkel szembeni ellenálló képességét növelik: A, B1, B2, C, D, H, P Idegrendszer kifogástalan működéséhez nélkülözhetetlen: A, B1, B2, C Vérképződést serkentik: A, B2, C, D, folinsav Csontszövetek felépítéséhez szükségesek: A, B1, C, D Nemi folyamatok: A, C, E Növekedést elősegítik: H – vitamin kivételével mindegyik
287
Az A-vitamin A karotinoid származék, táplálékkal bevitt retinol gyakorlatilag teljesen felszívódik. A provitaminok vitaminná történő átalakítása során a b-karotin kb. 1/6-a, az egyéb karotinoknak csupán az 1/10-e alakul át retinollá. Mivel a karotinok fontos szerepet töltenek be a szükséglet kielégítésében, bevezették a retinol-ekvivalens fogalmát. A retinolekvivalens a hasonló kémiai szerkezetű, azonos biológiai hatású vegyületek közös neve. A legfontosabb A-vitamin hatású vegyületek: a retinol, retinal, és provitaminok: alfa-, béta- és gamma-karotin, egyéb karotinoidok. Biológiailag a legaktívabb a béta-karotin. Az A-vitamin szükségletet a vegyes táplálkozás fedezi. A szükséglet növekedésével kell számolni a zsíremésztés, felszívódás zavarai, vagy számos idegen anyag, gyógyszer fogyasztása esetén. A túlzott A–vitamin bevitel súlyos toxikus tüneteket okoz. Az A-vitamin hiánya a korai szakaszában az ún. farkasvakságot okozza, amikor szürkületben, vagy gyenge világítás esetén látászavar következik be. Az A-vitamin nélkülözhetetlen a szemideghártya (retina) fényérzékeny anyagának, a látóbíbornak a felépítésében. Jellemző még az A-vitamin hiányra a hámszövet-, könnymirigy-elsorvadása, a verejték- és faggyúmirigyek megbetegedése, a bőr kiszáradása, a szőrzet és a hajszálak törékenysége, kihullása. Gyermekeknél a csontosodási folyamat sérülése következtében növekedési zavar is bekövetkezhet. A felnőtt ember napi szükséglete kb. 1,5 mg (más források szerint csupán 900 µg), terhesség és a szoptatás ideje alatt 2,0-2,5 mg. Túladagolás esetén hipervitaminózis: sárgás bőrszín, hajhullás, bőrgyulladás stb. léphet fel.
288
A látás fotokémiája (addíció, elimináció, izomerizáció): Az emberi szem kétfajta receptor sejtet tartalmaz: pálcikákat és csapokat • pálcikák (retina peremén helyezkednek el, gyenge fényviszonyoknál aktívak színlátásra nem alkalmasak.) • csapok (retina központi részén találhatók, erős fényviszonyok között aktívak, színlátásért felelősek) Állatvilágban: • galambok (csak csapok: csak nappal látnak), • baglyok (csak pálcika: színvakság, viszont szürkületben is látnak) A pálcikákban található a rodopszin kromofórja a 11-cisz-retinal. A rodopszin kialakulása során a retinal karbonilcsoportjára addícionálódik a fehérje (opszin) egy aminocsoportja (AdN-reakció), majd egy vízmolekula eliminációjával jön létre az imin (ez a rodopszin, látóbíbor). A látást a pálcikákban található rodopszin biztosítja, mely fény hatására elhalványodik, lebomlik. A fényérzékeny komponens, a retinén, egy foton hatására cisz konfigurációja all- transz konfigurációra változik, elhagyja a fehérjemolekulát, melynek ekkor bekövetkező konfigurációváltozása megváltoztatja a membránpermeabilitást. Így alakul ki a látásinger. Sötétség hatására a rodopszin újratermelődik.
289
290
A-vitamin természetes forrásai Az A-vitamin jellemző mennyisége 100 g élelmiszerben: • gabonafélék, hüvelyesek és őrleményeik, kenyerek, péksütemények: nyomokban • száraztésztákban: 0-0,04 μg • sajtos, túrós sütemények: 5-50 μg • zöldség, gyümölcs: 0-0,01 μg • vaj, margarinféleségek: 250-650 μg • húsok, húsipari termékek: 0,3-70 μg • májak, májkészítmények: 1500-1600 μg • szív, vese és készítmények: 5-500 μg • halak: 10-60 μg • tej: 30-100 μg • tojás: 350-600 μg
Az A-provitamin (karotin formában) jellemző mennyisége 100 g élelmiszerben: • gabonafélék, hüvelyesek és örleményeik, kenyerek, péksütemények: 0-1,5 mg • száraztésztákban: 0-0,04 mg • sajtos, túrós sütemények: 0 mg • zöldség, gyümölcs: 0,1-12 mg (felső érték a sárgarépa) • vaj, margarinféleségek: 0,2-0,5 mg • húsok, húsipari termékek: nem jellemző • halak: 0,5-2 mg • tej: 0,005-0,1 mg • tojás: 0,5-1,2 mg
291
A D-vitamin (kalciferol) A kalciferol gyűjtőnév. Több azonos biológiai hatású, de kémiailag egymástól különböző anyagot jelölnek vele. Először a csukamájolajról állapították meg, hogy gyógyítja az angolkórt, majd a napfénnyel besugárzott táplálékról is megállapították ugyanezt. Az utóbbiból kristály formájában előállított anyagot D1-vitaminnak nevezték el, mely kalciferolt és lumiszterint tartalmaz. Az erősebb hatású kalciferol a D2-vitamin nevet kapta. A további kutatások még egy anyagot fedeztek fel, a 7-dehidrokoleszterint, amely a bőrben ultraibolya sugárzás hatására, D3-vitaminná alakul. Az állati eredetű élelmiszerek D3- és D2-vitamint, a növényi eredetűek D2-vitamint tartalmaznak.
A D-vitamin-hatású vegyületek szteroidszármazékok. Táplálkozásélettani szempontból a D2(ergokalciferol) és a D3- (kolekalciferol) vitamin jelentős. Biológiai hatásukat tekintve aktívabb a D3-vitamin, amely a bőrben az ultraibolya sugárzás hatására keletkezik, előanyagából a 7dehidrokoleszterinből. A D-vitamin elősegíti a kalcium és foszfor felszívódását a bélcsatornából, és közvetlenül befolyásolja a csontképződést.
292
A D-vitamin elősegíti a kalcium és foszfor felszívódását a bélcsatornából, és közvetlenül befolyásolja a csontképződést. A szervezetbe kerülő egyes idegen anyagok (ólom, kadmium), valamint egyes gyógyszerek növelik a vitaminszükségletet. A legbőségesebb kalciferol-források a halmájolajok, máj, tojás, tej és tejtermékek, de egyes élelmiszereket (pl. gyermektápszereket, tejtermékeket, margarinokat) is D-vitaminnal dúsítanak. Hiánya gyermekekben angolkórt, felnőttekben csontlágyulást okozhat, de az általános tüneteken túl a vesekőképződés veszélye is fennáll. Hipervitaminózisa azt eredményezi, hogy megemelkedik a vér kalcium-szintje, túl sok épül be a csontokba, az érfalakba; növeli az érelmeszesedés kockázatát, növekedési zavarokat okozhat. Az D-vitamin (kalciferol formában) jellemző mennyisége 100 g élelmiszerben: • gabonafélék, hüvelyesek és őrleményeik, kenyerek, péksütemények: nem jellemző • száraztésztákban: 0-0,4 μg Nő • zöldség, gyümölcs: nem jellemző 11 - 14év: 10 µg • vaj, margarinféleségek: 0,5-7,5 μg 15 - 18év: 10 µg • húsok, húsipari termékek: 1-4 μg felnőtt: 10 µg • halak: 0,5-10 μg terhesség: 10 µg • tej: 0,05-0,3 μg szoptatás: 10 µg • tojás: 5-25 μg Gyermek Férfi 0 - fél év: 7,5 µg 11 - 14 év: 10 µg fél - 1 év: 10 µg 15 - 18 év: 10 µg 1 - 3 év: 10 µg felnőtt: 10 µg 4 - 6 év: 10 µg 7 - 10 év: 10 µg 293
E-vitamin Tokoferolok: számos E-vitamin hatású vegyület ismert, így az a-, b-, g-, és d-tokoferol, valamint a szintetikus úton előállított észter-származékok, pl. tokeferol-acetát. Legjobb E-vitamin forrásaink a növényi olajok, tehát a napraforgó-, búzacsíra-, tökmag-, olíva-, kukoricaolaj, a búzacsíra és az egyéb gabonacsírák, a zöld növények, a hús, a máj és a tojás. Az emberben a tokoferol hatása kevéssé ismert, hiánya nem okoz jellemző tüneteket. A tokoferolok könnyen oxidálódnak, miközben antioxidáns hatást fejtenek ki, így megakadályozzák a többszörösen telítetlen zsírsavak oxidációját. Biológiailag a D-a-tokoferol a leghatásosabb. Gyulladásgátló hatása is ismert. A vegyes táplálék E-vitamin tartalma nagymértékben függ az elfogyasztott zsír mennyiségétől és minőségétől (állati zsír, vagy növényi olaj). A többszörösen telítetlen zsírsavakban gazdag étrend mellett nagyobb az E-vitamin szükséglet. 1g többszörösen telítetlen zsírsav, 0,5-0,8 mg-al növeli a tokoferol szükségletet. Embernél nem fordulnak elő hiánytünetek, mert a normális vegyes étrend tartalmazza, illetve az egészséges szervezet ezekből képes előállítani a neki szükséges mennyiséget. Hiánya vérszegénységet, meddőséget, izomsorvadást okoz. Túladagolása nem ismert E-vitaminban gazdagok a növényi olajok, zöldnövények, gabonamagvak, de főleg a csíráztatott magvakból nyert olajok.
294
Hiánya vérszegénységet, meddőséget, izomsorvadást okoz. Túladagolása nem ismert. E-vitaminban gazdagok a növényi olajok, zöldnövények, gabona magvak, de főleg a csíráztatott magvakból nyert olajok. Az E-vitamin (tokoferol formában) jellemző mennyisége 100 g élelmiszerben: • gabonafélék, hüvelyesek és őrleményeik, kenyerek, péksütemények: 0,1-12 mg • száraztésztákban: 0-0,6 mg • sajtos, túrós sütemények: 0,05-1 mg • diós, mákos sütemények: 0,3-3 mg • zöldség, gyümölcs: 0-3 mg • vaj, margarinféleségek, szalonna, növényi olaj: 0,5-84 mg • húsok, húsipari termékek: 0,5-2,5 mg • halak: 0,2-3,5 mg • tej: 0,1-1,6 mg • túrók, sajtok: 0-1 mg tojás: 0,5-1,5 mg
295
H- és a K-vitamin A H-vitamin a (biotin – B7-vitamin) A hámszövet védelmi vitaminja, baktériumok, élesztőgombák fontos koenzimje. Az anyagcserében játszik fontos szerepet. Hiánya étvágytalanságot, bőrelváltozásokat okozhat, gyulladások lépnek fel, esetenként gerincvelői bántalmakat okoz. Az élesztőkivonat az embernél gátolja az őszülés kialakulását. Legjobb biotinforrásaink a máj, a vese, a tojássárgája, az élesztő, a karfiol, a dió- és mogyorófélék, a gabonafélék. A gyümölcsök és a húsfélék igen keveset tartalmaznak. A K-vitamin a természetben két formában fordul elő: K1-vitamin (fillokinon), amit a zöld növények, valamint a K2-vitamin (menakinon), melyet baktériumok szintetizálnak. A természetes K-vitaminok csak zsírban, a mesterségesen előállított származékok vízben is oldódhatnak. Az ember K-vitamin szükségletét a táplálék K1-vitaminja és a bélbaktériumok által előállított K2-vitamin kb. fele-fele arányban fedezi. Normális bélflóra és vegyes táplálkozás esetén a szervezet K-vitamin ellátottsága megfelelő. A Kvitamin 10-70%-a szívódik fel. Felnőttekben a hosszantartó antibiotikus kezelés és a csökkent K-vitamin bevitel hiánytüneteket okozhat. Gyermekeknél és koraszülöttekben a bélbaktériumok csekély száma miatt előfordulhat K-vitamin hiányon alapuló vérzékenység. K-vitaminforrások: brokkoli, fejes saláta, káposzta, paraj, tejtermékek, és máj. 296
B1-vitamin (tiamin) Vízben jól oldódó, hőre érzékeny vegyület. Jelentős szerepe van a szénhidrátanyagcserében, miután a piroszőlősav dekarboxilezését végző enzim koenzimje, energiát generál, segíti a szénhidrátok elégetését, valamint létfontosságú szerepet tölt be az idegrendszer, az izmok és a szív normális működésében. A tiamin szükséglet a szénhidrátbevitellel függ össze, a gyakorlatban az energia bevitellel számolnak. Felnőttek számára 0,125/1000 kJ tiamin bevitele ajánlott, ami legalább 1 mg tiamint jelent naponta. Az idős emberekben a rosszabb tiamin felhasználás miatt 1 mg/nap bevitel javasolt még akkor is, ha energia bevitelük kisebb, mint 8 MJ/nap. A hiánybetegség a tejsav és a piroszőlősav felhalmozódását okozza a szervezetben, neuraszténiás tünetekkel, étvágytalansággal jár, szívgyengeség és keringési elégtelenség léphet fel. Ennek eredménye a fáradtság, a gyengeség, a depresszió, valamint egyes bélrendszeri problémák. A B1-vitamin hiánya okozza – főleg a keleti országokban – a beriberi nevű betegséget. Tiaminban gazdag a máj, a teljes kiőrlésű liszt, a barnakenyér, a hüvelyesek az élesztő. • gabonafélék, hüvelyesek és őrleményeik, kenyerek, péksütemények, száraztészták: 30-800 μg • zöldség, gyümölcs: 15-300 μg • dió, olajos magvak: 100-2020 μg (felső érték a napraforgó) • vaj, margarinféleségek, olaj, szalonna: 0-30 μg • húsok, húsipari termékek, máj, szív, vese: 80-800 μg • halak: 20-100 μg • tej: 50-180 μg • tojás: 50-150 μg 297
B2- és B3-vitamin A riboflavin (B2 vitamin) koenzimek része (FAD – FADH), a piroszőlősav, zsírsavak és az aminosavak oxidatív lebontását végzik, fontos szerepet töltenek be a szöveti légzésben és méregtelenítésben. Az ember bélflórája is termel riboflavint, ezért hiánytünetek ritkán fordulnak elő. Hosszantartó, széles spektrumú antibiotikum-kezelés azonban elpusztítja a bélflórát, így riboflavin-hiányt idézhet elő. Hiánya az embernél bőrelváltozásokat, szemlencse-elváltozásokat, szemviszketést, szemégést, szemvörösödést, emésztési zavarokat és kirepedt ajkakat okoz. Közrejátszhat az ízületi gyulladás kialakulásában is. Életkortól függetlenül 0,15 mg/1000 kJ riboflavin bevitel ajánlott, idős korban nem lehet kevesebb, mint 1,2 mg/nap. Főbb riboflavin források: tej és tejtermékek, máj, vese, tojás, hüvelyesek. Nikotinsav (B3-vitamin), a szöveti oxidredukciós folyamatokban résztvevő koenzimek alkotórésze (NAD – NADH). Az elfogyasztott táplálék minden 1 MJ energiájára 1,6 mg niacinekvivalens-bevitel ajánlott. A szükségletek megállapításánál figyelembe kell venni a triptofánból történő képzést: 60 mg triptofánból 1 mg nikotinamid képződik, az átalakulás piridoxint, tiamint, riboflavint igényel. A legtöbb esetben a vitaminkészítményekben a niacin helyett niacin-amidot találunk, mely egyes vélemények szerint a szervezet számára nem kellően helyettesíti a vitamint. A niacin-amidot azért fejlesztették ki, hogy kiküszöböljék az allergén reakciónak hitt bőrvörösödést, amit a niacin okoz, de a niacinamid nem. Hiányában bélrendszeri zavarok, fáradékonyság, depresszió, étvágytalanság, fejfájás alakulhat ki. A pellagra (pelle agra = durva bőr) a (B3-vitamin) hiánya okozta betegség. Niacinban gazdag a hús, máj, vese, zöldségfélék és a barnakenyér. Triptofán-forrás: a hús, a növényi fehérjék, kivéve a kukoricát.
298
B6- és B7-vitamin
A piridoxin (B6-vitamin) koenzimek alkotórésze melyek résztvesznek az aminosav anyagcserében, bevitelük a fehérjebevitellel arányos kell, hogy legyen, miután a legfőbb feladata az aminosavak átalakítása: 1 g fehérje mellé 0,015-0,02 mg B2-vitamint rendelnek. A piridoxinnál felszívódási veszteséggel nem kell számolni. Hiánya ún. pellegrás nyelv- és bőrtüneteket, a perifériás idegek gyulladását, vérszegénységgel és idegrendszeri zavarokkal járó epilepsziás görcsöket okozhat, de az úgynevezett „fekete nyelv” kialakulásában is szerepet játszik. További hiánytünetek lehetnek: az ajkak nyálkahártyájának berepedezése, fokozott faggyúmirigy-működés, idegesség, álmatlanság, izomgyengeség, hajhullás, végtaggörcs. B6-vitamin adását javasolják migrénes fejfájás esetén, a terhesség alatt, de a röntgen-besugárzás és a narkózis után bekövetkező hányások csillapítására is. Bőséges forrás a máj, hús, tejtermékek, hüvelyesek és az élesztő, kisebb mértékben a tej és a tojás. A biotin (H-, B7 vitamin) számos karboxiláló enzim koenzimje, melyeknek reguláló szerepük van a szénhidrát- és lipid anyagcserében. A biotinszükséglet és a javasolt bevitel megállapítását nehezíti, hogy az ember bélflórája is termeli. Felszívódási vesztesége 50% körül van. A biotin szabad és kötött formában is jelen lehet az élelmiszerekben. Jó biotinforrás a máj, a vese, a tojássárgája, és néhány zöldség. A búza is tartalmaz biotint, de kötött formában, ami felszívódásra nem alkalmas. A hús, a gyümölcsök biotinban szegények. Hiányakor túlzott kimerültség, álmosság, izomfájdalmak, hajhullás, depresszió, és szürkés bőrszín jelentkezhet. 299
B12-vitamin Kobalaminok, a gyomor és a vékonybél nyálkahártyája által kiválasztott glikoproteinhez kapcsolódva szívódnak fel. Az esetek többségében vitaminhiány akkor lép fel, ha nem képződik a kobalaminokat szállító faktor, így a táplálékban jelen lévő vitamin nem tud bejutni a szervezetbe. A kobalaminok koenzim formájában kapcsolódnak be a fehérjék, a szénhidrátok és más nitrogéntartalmú anyagok anyagcseréjébe. A kobalaminnak nevezett anyag 4,5%-ban tartalmaz kobaltot, innen származik a neve. B12-vitamint a növények nem tartalmaznak, a szükségletet csak állati eredetű élelmiszerekkel lehet fedezni. Normális körülmények között a tápláléknak nem kell kobalamint tartalmaznia, mert a bélben naponta 20-szor annyi keletkezik, mint amennyi a táplálékkal kerül a szervezetbe.
Innen rendkívül nehezen szívódik fel, a felszívódása csak belső faktor jelenlétében megy végbe, és a bélben képződő mennyiség tizede szívódik csak fel, a többi kiürül a szervezetből. Az ember évi szükséglete kb. 1 mg-ra tehető. Vészes vérszegénységben szenvedő betegnek havonta kb. 100 mg-ot kell kapnia. A B12-vitamin részt vesz a nukleinsavak felépítésében, befolyásolja a szervezet fehérjeszintézisét, elősegíti az aminosavak fehérjékbe való beépülését és fokozza ezek hasznosítását, de az egész szervezetet érintő hatása van. Az orvosi gyakorlatban a vészes vérszegénység, általános testi leromlás, kimerültség, ideggyulladás, hosszabb betegség utáni lábadozás esetén használják. Az egész szervezetre kiterjedő erősítő, roboráló hatása van. 300
B5-, B9-, B13-vitamin A pentoténsav a koenzim A alkotórésze. Szerepe van az energiahordozó szénhidrátok lebontásában, zsírsavak szintézisében és lebontásában, a különböző szterolok, szteroid-hormonok, porfirinek szintézisében. Emberben valódi hiánytünetek vegyes táplálkozás mellett nem lépnek fel, bár a pantoténsav-szükséglet nem tisztázott kellőképpen. A fizikai erőkifejtés és a stresszhelyzetek növelik a szükségletet. B9-vitamin (M-vitamin) a folsav vízben oldódó vitamin. Nagyon fontos szerepe van a szervezetben, különösen a várandós édesanyáknál, mert a terhesség korai szakaszában a fejlődő embrió gerincét, a velőcsövet lezáró folyamat csak folsav jelenlétében megy végbe hibátlanul. Ezért várandós édesanyáknak mindenképpen ajánlott a folsav pótlása. Szerepe van még a fehérvérsejtek, vörösvértestek, vérlemezkék képzésében, az aminosavak, és nukleinsavak anyagcseréjében, de hozzájárul a gyomor-bélrendszer, és a szájnyálkahártya épségéhez is. A mesterséges készítményekből felszívódása jobb, mint a természetes forrásokból. A szervezet jó folsav ellátottsága mellett elfedheti a B12-vitamin hiányában kialakuló tüneteket. Ez különösen vegetáriánus táplálkozás esetén lehet veszélyes. Legjobb folsavforrásaink a máj, a leveles zöldségek (különösen a paraj), a gyümölcsök, és az élesztő. A túl nagy folsavbevitel csökkentheti a cink hasznosulását.
301
B13 – és B15 - vitamin Az orotsav antioxidáns hatása révén megvéd bizonyos májműködési zavaroktól és a korai öregedéstől, elősegíti a szklerózis multiplex kezelését. A felnőttek ajánlott adagja 0,003 mg. Hiánytünet egyelőre nem ismert. Megtalálható a gyökérzöldségekben és a tejsavóban. Magnézium-orotát formájában adva oldja a szorongást és feszült állapotokat, enyhíti a pszichovegetatív kimerültséget, gátolja a koncentráló- és emlékezőképesség csökkenését.
Nem nélkülözhetetlen az étrendből, ugyanis nem „igazi” vitamin. Antioxidáns hatással rendelkezik, A- és E-vitaminnal együtt történő alkalmazása előnyös lehet. Elősegíti a sejtek és szövetek oxigén-anyagcseréjét, megakadályozza egyes szervek (pl. máj) elzsírosodását. Csökkentheti az alkohol utáni vágyat, elmulasztja a fáradtságot, csökkenti a vér koleszterin szintjét. Hiánybetegsége nem ismert!
302
A C-vitamin A C-vitamin -aszkorbinsav- a hexonsav laktonja. Vízben jól oldódó, erősen redukáló vegyület. Teljesen eloxidált formájában elveszti vitaminhatását. Az aszkorbinsav a sejtek biokémiai folyamataiban mint hidrogéndonor vesz részt, ez adja meg elsőrendű biológiai jelentőségét. 85%-a szívódik fel. Elősegíti a vas felszívódását a bélrendszerből. Az aszkorbinsavat számos állatfaj szintetizálja, ugyanakkor az ember és néhány állatfaj nem képes erre. A környezeti stressz hatások, a dohányzás, egyes gyógyszerek, (pl. orális fogamzásgátlók), lázas állapot, műtéti beavatkozások növelik a szükséges adag mértékét. A C-vitaminnal jól ellátott anya Szent-Györgyi Albert tejének aszkorbinsav-tartalma 30...55 ml/l. 1893-1986 Szent-Györgyi Albert biokémikus az 1930-as években izolálta a C-vitamint, munkásságát 1937-ben Nobel-díj - 1937 orvosi és élettani Nobel-díjjal ismerték el. Az egészséges ember napi C-vitamin szükségletét a helyesen összeállított és jó konyhatechnikával elkészített ételekkel még a tél végi és tavaszi hónapokban is fedezni lehet. Aszkorbinsavban gazdag zöldségfélék: a zöldpaprika, paradicsom, burgonya, saláta, és a káposztafélék: (káposzta, brokkoli, kelbimbó), friss gyümölcsök, (elsősorban áfonya, ribizli, a vadrózsa termése, a csipkebogyó, narancs, citrom, grapefruit), télen ezek, vagy az ezekből úgynevezett „hideg” eljárással készült teák, szörpök, gyümölcsborok fogyasztását kell szorgalmazni. A zöldségféléket lehetőleg nyersen, salátának elkészítve, vagy pároltan célszerű fogyasztani. A C-vitamin hiány hatására kialakuló betegség a skorbut. Jellemzője a kiszáradt bőr, emésztési zavarok, fogínysorvadás következtében meglazult fogak. Éveken, évtizedeken keresztül fennálló C-vitamin hiány esetén, rendkívüli mértékben megemelkednek a szív- és érrendszeri kockázatok. 303
A P-vitamin A rutin (más néven citrin) a flavonoidok családjába tartozó vegyület. Kémiai szempontból egy glikozid Egyes vérzékenységgel járó, a skorbuthoz hasonló betegségek tiszta C-vitaminnal nem gyógyíthatók, de citromlé vagy paprikakivonat adására javulnak. A P-vitamint a paprikából sikerült kivonni. Ez az anyag csökkenti a hajszálerek áteresztőképességét (permeabilitását), innen az elnevezése is. A P-vitamin segíti a C-vitamin felszívódását és megvédi az oxidációtól, ezenkívül erősíti a hajszálereket. A C-vitamin kísérője, általában ugyanazokban az élelmiszerekben fordul elő. Legbővebben a citrusfélék, a csipkebogyó, az áfonya, a brokkoli, a paradicsom, valamint más gyümölcsök és zöldségek tartalmazzák – elsősorban a gyümölcs húsa gazdag ebben a vitaminban. Emberben kifejezetten P-vitamin hiánybetegség vagy túladagolás nem ismert, de feltételezhető, hogy hiányában a Cvitamin felszívódása és felhasználása zavart szenvedhet, éppen ezért tüneteik átfedhetik egymást. A vízben oldódó vitaminok esetében nincsen túladagolás mert a vízben oldódó vitaminokat nem tudja tárolni a szervezet.
304
Vegetáriánus étrend hátrányai 1. A növényeket általában hosszú ideig kell főzni az emészthetetlen anyagok miatt. Ez az előkészítési folyamat roncsolja a bennük található, a szervezet számára értékes anyagokat. 2. A B12 vitamin teljesen hiányzik a növényekből. 3. Telítetlen és többszörösen telítetlen zsírsavakat tartalmaz, amely terhet jelent a szervezetre nézve, mert több antioxidáns hatású vitamint igényel. 4. Aminosavakat tekintve a lizin, cisztin, metionin szinte teljesen hiányzik a növényekből; aminosavak, mikro- és makroelemek nem megfelelő arányban vannnak jelen. 5. Az arachidonsav esszenciális zsírsav nem található meg növényekben. 6. Makroanyagokat tekintve sok kálium és kevés kalcium vagy foszfor jellemző. Nincs benne koleszterin, de van benne fitosztein. 7. Sok rostot tartalmaznak, amelyek jó hatása ismert, de csökkentik a zsír, ásványi anyagok és fehérjék emészthetőségét. 8. Az ovovegetariánus étrend – mely tartalmaz tojást és tejet is – kielégítő lehet.
305
Porfin vázas vegyületek (PORFIRINEK)
Az élő szervezetekre jellemző kémiai átalakulások két kiemelkedő fontosságú folyamata a porfinvázas vegyületekhez kapcsolódik. Az egyik a zöld növények széndioxid-asszimilációja, a másik az állati szervezetekben végbemenő biológiai oxidáció. A zöld növényekben a szerves anyagok képződése a klorofill (levélzöld) fényabszorpciója során, azaz a Nap sugárzó energiájának a felhasználásával megy végbe. A biológiai oxidáció folyamán a gerincesek vörös vérsejtjeiben lévő hemoglobin a légzőszervekben megköti a levegő oxigénjét és elszállítja a vérárammal a sejtekhez, ahol biológiai égés zajlik. A gerinctelen szervezetekben az oxigén felvételét és szállítását az eritrokruorinok végzik. Az oxigén megkötésére és továbbítására a gerincesek és gerinctelenek izomsejtjeiben egyaránt előforduló mioglobin is képes. A biológiai oxidációt lezáró terminális oxidációban a citokrómok játszanak fontos szerepet, melyek minden aerob szervezetben megtalálhatók. Ugyancsak minden szervezetben előfordul a kataláz és peroxidáz enzim, az előbbi az oxidációs folyamatokban képződő és a szervezetre káros hidrogénperoxid bomlását segíti, az utóbbi az aminok és fenolok oxidációját katalizálja. A fentiekben felsorolt életfontosságú anyagok valamennyien porfinvázat tartalmaznak. A klorofill kivételével olyan összetett fehérjék (kromoproteidek), amelyekben a molekula nemfehérje jellegű része (prosztetikus csoportja) a porfinváz.
A porfinváz és hasonló gyűrűrendszerek A porfinváz olyan makrociklusos rendszer, melyben négy pirrol kapcsolódik össze. A klorofill esetében az egyik pirrol gyűrű részlegesen telített, így 7,8-dihidro-porfinváz építi fel, amit klorinváznak nevezünk. A porfinvázas vegyületek oxidatív lebomlásának a termékei az epefestékek, melyek a bélrendszeren keresztül ürülnek ki a szervezetből. Ugyancsak emlékeztet a porfinvázra az élettanilag igen fontos B12-vitamin, melyben korrinváz található.
A porfin 26 p-elektronja kielégíti a Hückel-szabályt (4n + 2), tehát aromás vegyületnek tekinthető.
A porfin A porfin nagyon stabil sötétvörös kristályos vegyület, mely 360 C-ig hevítve sem olvad meg. Két tautomer formában létezik, melyek nem különíthetők el egymástól, mivel az izomerek gyorsan és folyamatosan egymásba alakulnak.
A porfin stabilitása jól értelmezhető szerkezetével, ugyanis a molekula koplanáris, melyben a kettős kötések folytonos konjugációban vannak. A porfin 26 -elektronja kielégíti a Hückel-szabályt, tehát aromás vegyületnek tekinthető. A molekulában két savas és két bázikus nitrogén található és ennek megfelelően savban és lúgban egyaránt oldható. A vegyületből képzett kation vagy anion töltései egyenletesen oszlanak el mind a négy nitrogénatomon.
A porfin fémekkel stabil sókat képez, a vas(II)-sóit hemeknek, a vas(III)-sóit pedig hemineknek nevezzük. Ezek a vegyületek az ionos szerkezetű, koordinatíve telítetlen vas-komplexsók csoportjába tartoznak.
Hem A hem az oxigénszállító fehérjékben (mioglobin, hemoglobin), és a citokrómokban található. Ez utóbbiakban oxidációs – redukciós folyamatok játszódnak le.
A hem a mioglobinban
A mioglobin a gerincesek izomszövetében található oxigénkötő fehérje, szerepe az izmok oxigénnel való ellátása hosszabb terhelés esetén. Az általa megkötött vas-ion miatt színe vörös, ez adja a hús színét. A sokáig víz alatt tartózkodó tengeri emlősök (bálnák, fókák) izmai különösen gazdagok mioglobinban. A mioglobin egyetlen polipeptidláncból álló, kis globuláris protein. A mioglobin elsősorban tárolja az oxigént
A hemoglobin A hemoglobin a gerincesek vörös vérsejtjeiben lévő összetett fehérje (kromoproteid). Oxigénszállító szerepét régen felismerték és már 1862-ben kristályosan el is tudták különíteni. A hemoglobin fehérjementes része egy szubsztituált porfinvázas vegyület a porfirin vas(II)-komplexe. A hem totálszintézisét és ezzel szerkezetének felderítését H. Fischer (1929) valósította meg. A fehérjerész hisztidin nitrogénje a porfinváz síkjára merőleges irányból koordinatíve kapcsolódik a központi vas(II)-atomhoz. Ezzel ellentétes oldalról a vas(II)-atom egy oxigénmolekulát képes megkötni. Az oxigéntartalmú fehérjét oxihemoglobinnak nevezzük. CH2
HC
CH H3C
N HC N
H3C
N Fe II N CH
H2C H2C COOH
CH3 O CH CH2
N
N Fe
CH CH3
O kordinatíve kötött oxigén
N
N
fehérje
N
CH2 CH2 COOH
a hemoglobin hemje
NH
a hem síkja
a fehérje hisztidin része
az oxihemoglobin szerkezete
A közel 68000 molekulatömegű globuláris fehérjében négy 17000 molekulatömegű kromoproteid egység kapcsolódik össze. A négy alegységet aminosavsorrendje alapján két-két azonos polipeptidlánc (a- és b-lánc) építi fel és mindegyikhez kapcsolódik hem.
Epefestékek hemoglobin hemje
biológiai oxidáció
Az epefestékek szerkezetileg és genetikusan szorosan összefüggnek a purinvázas vegyületekkel. A hemoglobin hemjének természetes lebomlási termékei, melyek vasmentesek és már nem tartalmaznak porfinvázat. Az oxidatív lebomlás főként a májban megy végbe. A hemoglobin hemjéből először biliverdin képződik, ami enzimes redukcióval bilirubinná alakul. A bilirubin tovább bomlik egyéb pirrolvázas vegyületekké, majd kiürül a szervezetből.
COOH COOH
H3C HO
N
CH2
CH2
CH2
CH2
CH H3C
CH2
CH2 CH3 H3C
CH
CH
N
CH
N
CH
N
OH
H biliverdin redukció COOH COOH
H3C HO
N
CH2
CH2
CH2
CH2
CH H3C
CH2
CH2 CH3 H3C
CH
CH
N
CH2
H
N H
bilirubin
CH
N
OH
A klorofill klforoill a: CH3 klorofill-b: CHO
H2C
A klorofill a Nap sugárzó energiáját abszorbeálja és HC közvetíti a növényi sejtek energiát igénylő szintetikus folyamatai számára. A klorofill viaszállományú, rendkívül H3C érzékeny vegyület, ami már enyhe behatásra (levegő, N fény, savak, lúgok stb.) is irreverzibilis változást mutat. A HC klorofillt Willstätter (1904-1913) különítette el először N H3C tisztán és megállapította, hogy két hasonló szerkezetű H anyag keveréke. A két vegyület, a klorofill-a és a klorofillH2C H b csak a 3-helyzetű szénatom szubsztituensében H2C különböznek. A 7,8-dihidro-porfinváz komplex kötésű O C magnéziumot tartalmaz. A gyűrű oldalláncában lévő egyik karboxilcsoportot egy diterpénalkohol, a fitilO alkohol észteresíti.
R CH
3
CH2 CH3
N CH
Mg N
CH3
C H
O COOCH3
CH3
H3C
fitil-csoport H
H3C
CH2
H
CH3 CH3
klorofill-a (R=CH3) klorofill-b (R=COH)
A B12-vitamin hiánya vészes vérszegénységet okoz. A betegség kezelésére korábban máj kivonatot használtak, de a tiszta hatóanyagot a sztreptomicin gyártás során visszamaradó anyalúgból izolálták (Folkers, 1948). A B12-vitamin sötétvörös kristályos vegyület, optikailag aktív – vizes oldata balra forgató. Szerkezetét röntgendiffrakciós módszerekkel 1957-ben tisztázták, amit 1971-ben totálszintézissel igazoltak (Woodward, 1971). A B12-vitamint szerkezete alapján cianokobalaminnak nevezték el. A korrinvázas vegyület középpontjában kobalt(III)-atom található, ami a gyűrű nitrogénjeihez egy kovalens és három koordinatív kötéssel kapcsolódik. A korrinváz nem teljesen síkalkatú, mivel a folytonos konjugáció csak 13 atomra terjed ki. A kobaltatomhoz a négy nitrogénatom síkjára merőlegesen felülről egy ciáncsoport kapcsolódik kovalens kötéssel, alulról pedig a benzimidazolgyűrű nitrogénjével létesít koordinatív kötést.
A B12-vitamin O CH3
H2N C CH2 CH2
C
O H3C H2N C CH2 H3C O H H2N C CH2
N
CN
O H3C N
CH
Co N
N
CH2 C NH2 O H CH2 CH2 C NH2 CH3
O H C H CH3 O C CH2 CH2 CH3 CH3 CH2 CH2 C NH2 NH O CH3 CH2 CH O N P CH3 OH O O N CH3 HO CH2
O
B12-vitamin (cianokobalamin)
A B12-vitamin biológiailag aktív formájában a ciáncsoport helyett adenozintrifosztát kapcsolódik a kobaltatomhoz.
