Vitaminok (konzultáció)
Ambrus Attila Orvosi Kémia, I. évfolyam 2009. május 14-15. Semmelweis Egyetem Orvosi Biokémia Intézet
Definíció, általános tulajdonságok Vitaminok (Kazimierz Funk, 1912; “vital amin”): az élőlény számára az élethez feltétlenül szükséges szerves molekulák, melyeket az nem vagy csak korlátozottan képes előállítani. Biológiai (kémiai) aktivitás és nem szerkezet alapján csoportosítottak a vitaminok, így alfabetikus csoportosításuknál (A,B,C, stb.) egy betűvel jelzett vitamin alatt sokszor több azonos biológiai hatást mutató anyagot is értünk (vitamerek; sokszor konvertálódnak egymásba is a szervezetben [pl., A-vitamin: retinal, retinol, karotinoidok]. A vitaminok enzimek “segédmolekulái” (koenzimek), hormonhatással (D-vit.) vagy egyéb funkcióval (pl., antioxidáns vagy reguláló hatással) bíró (E és A-vit.) molekulák. Vízoldékony vitaminok: B-vitaminok (1,2,3,5,6,7,9,12) és a C-vitamin Zsíroldékony (lipo)vitaminok: A,D,E,K-vitaminok (bél traktus, lipidek) Koenzim = lazán kötött, az enzimről könnyen disszociáló, a katalízis hatékonyságát növelő kis szerves molekula (pl., NAD+, NADP+, CoA)
Prosztetikus csoport = az enzimhez szorosan kötött, normálisan nem disszociáló, a katalízis hatékonyságát növelő kis szerves molekula (pl., FAD, FMN, TPP, PLP, THF, DHB, biotin, kobalamin) Pro- vagy elővitaminok: szerkezetileg hasonló előanyagok Antivitaminok (vitamin-antagonisták): vitamin-”eltávolító” hatású anyagok (pl., nikotinsavban –COOH helyett -SO2OH)
Hipo/hiper-vitaminózis (ill. avitaminózis): vitamin-szegénység/túladagolás rendes, vegyes táplálkozás! B12 és K-vitamint bakteriálisan termel a bélflóra (antibiotikus kezelés vagy műtéti bélcsatorna-eltávolítás okozhat avitaminózist). Tipikus hiánybetegségek: Farkasvakság (A-vitamin hiánya) Beri-beri (B1-vitamin hiánya, beri-beri vitamin) Vészes vérszegénység (B12-vitamin hiánya) Skorbut (C-vitamin hiánya) Angolkór (D-vitamin hiánya) Véralvadási zavar (K-vitamin hiánya) Pellagra (niacin [B3-vitamin] hiánya)
Túladagolás: étrenddel ritkán, vitamin-készítményekkel könnyebben (ritkán okoz maradandó megbetegedést, sokszor az egyéb adalékanyagok okoznak mellékhatást) USA, 2004: ~60e vitamintúladagolás (80% 6 év alatt, ~50 súlyos beteg, 3 halálozás) (versus ~19e egyéb mérgezés!) “tolerable upper intake level” (UL): mellékhatások nélküli maximum napi adag Vitaminok bomlékonysága: bizonyos vitaminok elbomlanak hosszabb tárolásnál ill. főzésnél/sütésnél Ásványi anyagokra, nyomelemekre és (egyéb) kofaktorokra is szükség van!
Adott vegyület egyik fajban vitamin, a másikban nem feltétlenül! Magzatvédő vitaminok: segítségükkel megelőzhetők a súlyos, magzati korban fellépő fejlődési rendellenességek. Speciális arány és mennyiség. Pl., velőcső-záródási rendellenességek (VZR; spina bifida (nyitott gerinc), anencephalia (koponyahiány), encephalokele (agysérv) ) ellen: folsav (Czeizel Endre, 1992, England Journal of Medicine)
Alternatív vitaminszemlélet (ERŐSEN VITATOTT): A szervezet optimális működéséhez nagy mennyiségben szükségesek a vitaminok és az ásványi anyagok (civilizációs betegség a kevesebb bevitel lehetősége=régebben több vitamin volt a nyers táplálékainkban) (Matthias Rath/Lenkei Gábor).
Hivatkozás: Szent-Györgyi Albert és Linus Pauling magas C-vitamin fogyasztása (már 500-1000mg/nap is =1,5 kg paprika, 20 kg alma).
Krónikus betegségek (szív- és érrendszeri betegségek, cukorbetegség, csontritkulás, allergia, magas vérnyomás, magas koleszterin szint, depresszió, stb.) valamelyik vitamin vagy ásványi anyag tartós (esetleg évtizedeken át fennálló) elégtelenségének a következménye. A szemlélet szerint, ezért a tünetek enyhítésére vagy megszüntetésére kifejlesztett gyógyszerek nem hozhatnak tartós megoldást, tünetet kezelek (gyógyszerlobby). Hypervitaminózis: nem létezik, csak a többi vitaminhoz mért arány változik és generál tüneteket. Klinikai gyógyszerkísérletek: szupermagas C és E-vitamin nem bizonyult hatékonynak rákterápiában. A B-vitaminokat jelenleg is vizsgálják.
Alapkísérletek/korai megfigyelések: Az ókori Egyiptomban májat etettek a farkasvakságban szenvedő beteggel 1749: James Lind észrevette, hogy a citrusfélékkel megelőzhető a skorbut 1884: Takaki Kanehiro japán orvos két hadihajó legénységével kísérletezve (csak hántolt rizs versus normál táplálék) bizonyította, hogy a táplálák milyensége betegséget okozhat. 1897: Chritiaan Eijkman csirkéknek hántolt és hántolatlan rizst adott. A hántolt rizst evők beri-beri betegségben szenvedtek. 1898: Frederick Hopkins feltételezte, hogy ún. kiegészítő faktorok vannak jelen a táplálékban (a szénhidrátokon, zsírokon és fehérjéken kívűl) amik a szervezet működéséhez szükségesek. Eijkman és Hopkins 1929-ben Orvosi Nobel-díjat kapott számos vitamin felfedezéséért.
Patkányok rendes fejlődéséhez két anyag mindenképpen szükséges volt. Az egyik zsíroldékony a másik vízoldékony volt. Az elsőt A-vitaminnak, a másodikat B-vitaminnak nevezték el. A B-vitamin a skorbutra hatástalan volt, így a hatásos anyagot C-vitamin-nak nevezték el. Az A-vitamint két anyag keverékének találták: hevítés után a szaruhártyafekélyt nem, de az angolkórt gyógyította (D-vitamin). A harmadik és a negyedik zsírban oldódó vitamin lett az E és a K-vitamin. Hevítési kísérletekkel jutottak a B1, B2, B6 és B12 vitaminokhoz is. Egyéb akkor már ismert szerkezetű alkotókra is bukkantak: biotin,
nikotinsav, pantoténsav.
1931: a C-vitamin szerkezete (“ hexuronsav” ), Szent-Györgyi Albert (és Joseph Svirbely); Nobel-díj: 1937
Enzimek: adott szubsztrátra specifikusak Koenzimek: adott reakciótípusra specifikusak! Pl., Oxidoreduktázok koenzimei lehetnek: NAD+, NADP+, FAD, FMN, liponsav, aszkorbinsav, DHB = dihidrobiopterin, citokrómok, vas-kén centrumok Transzferázok koenzimei lehetnek: SAM = S-adenozilmetionin, THF, betain (pl., metiltranszferázok) TPP=tiamin-pirofoszfát (pl., transzketoláz, transzaldoláz) HS-CoA = koenzim A (aciltranszferázok) PLP=piridoxál-foszfát (aminotranszferázok) Ligázok koenzime lehet: Biotin (karboxilázok)
Energiatermelő folyamatok koenzimei: NAD, FAD, FMN, TPP, KoA, (PLP), biotin Bármelyik hiányzik → szénhidrát-, zsír-, aminosavlebontás ↓ → ATP hiány → gyorsan osztódó sejtek (bőr, gyomor-béltraktus, légzőrendszer, húgy-ivarszervek, vérsejtek), és nagy energiaigényűek (szív, idegrendszer, izom) rosszul működnek. Ezen vitaminok hiánytünetei ezért hasonlóak.
Aminosav- és nukleotidanyagcserében részt vevő vitaminok: piridoxin, folát, kobalamin Hiányukban az aminosavak metabolizmusa, a nukleotidok szintézise, ezért a nukleinsavak (DNS, RNS) szintézise is sérül. Főképp a gyorsan osztódó sejtek érintettek, a sejtek nem szaporodnak: vérsejtek, bőr, nyálkahártyák (respiratoricus, genitourinaris, gastrointestinalis)
Vízoldékony vitaminfelesleg kiürül a vesével, néhány tárolódik a májban: folát, kobalamin (6 év), piridoxin (2 hónap).
Zsíroldékony vitaminok zsírokkal együtt szívódnak fel és szállítódnak a vérben lipoproteinekben.
Farmakológiai dózisok sem okoznak mérgezést, túladagolást, kivéve a B3, B6, A és D-vitaminokat.
Vitaminhiány gyakori az átlagpopulációban nálunk: folsav, kobalamin, piridoxin (A-vitamin Afrikában) Vitaminhiány előfordulhat rosszultápláltakban, alkoholistákban: tiamin, riboflavin, niacin, aszkorbinsav, K-vitamin, D-vitamin Vitaminhiány csak extrém éhezésben, súlyos bélbetegségben: pantoténsav, biotin, tokoferol Hőérzékenyek: folsav, aszkorbát, tiamin, pantoténsav Fényérzékeny: riboflavin Felszívódása bonyolult, sok tényező hátráltathatja, csak bakteriális, gomba és állati eredetű: B12 vitamin Egyes gyógyszerek gátolják a felszívódását, gyorsítják a lebomlását vagy antagonistáik: riboflavin, niacin, piridoxin, K-vitamin, folsav
Alkoholizmus hatása a vitaminokra - gastroenteritis, diarrhoea → rossz felszívódás - steatohepatitis, cirrhosis
→ máj tároló kapacitása csökken főleg piridoxál, folát, kobalamin
- szállítófehérjén vetélkedés acetaldehiddel - vasfelszívódás nő
→ piridoxin-lebomlás nő
→ vaslerakódás májban, ROS = reaktív oxigén származék keletkezik májban, bélben
Vitaminok részletes tárgyalása
B1-vitamin = tiamin (aneurin) → TPP = tiamin-pirofoszfát prosztetikus.csoport Funkció: oxidatív dekarboxilező enzimekben: PDHC, α-KGDHC, elágazó szénláncú ketosav-dehidrogenáz és transzketoláz Hiányában nincs aerob glukózbontás, citrátkör, aminosavbomlás, ATPhiány lesz (csak glikolízisből), pentózfoszfát-út nem megy, NADPHhiány, laktát acidosis
A tiazol N és S közti C-atomja könnyen deprotonálódik, itt köt.
Kisfokú hiány idősekben, rosszul tápláltakban: étvágytalanság, székrekedés, depresszió, perifériás neuropathia, ingerlékenység, fáradtság Közepes hiány krónikus alkoholistákban = Wernike-Korsakoff-szindróma: mentális zavar, ataxia (mozgáskoordináció zavara), ophtalmoplegia (szemmozgató képesség csökkent) Súlyos hiány = beri-beri: alkoholistákban, csak fényezett rizst evőkben: izomatrófia, szívelégtelenség, laktát acidosis (glűkóz fokozza, halálos lehet) Igény nő: szénhidrátdús táplálék, láz, trauma, terhesség, szoptatás, tea- és kávéivók (a kávésav és tannin antagonisták) Forrás: minden natúr szerves táplálék: vörös húsok, máj, élesztő, tojás, tejtermékek, teljes kiőrlésű liszt Nincs: fényezett rizs, fehér liszt, finomított cukor
B2-vitamin = riboflavin → FAD, FMN prosztetikus csoport ("ribóz" és “flavin”)
Funkció: egyes dehidrogenázok és reduktázok, jellemzően oxidázok prosztetikus csoportjai, pl. szukcinát-deh., mt. glicerin-3P-deh., elektrontranszportfeh., acil-KoA-deh., dihidrolipoil-deh., glutationreduktáz, NADH-deh., aminosav oxidázok. xantin-oxidáz, citokróm P450-red., piruvát-deh., ketoglutarát-deh. izoalloxazin gyűrű és ribitol A két N egyenként képes felvenni egy-egy H-atomot a flavin-adenin-dinukleotidban flavin-adenin-mononukleotidban
Előállítók: növények, baktériumok, gombák Raktárak: máj, vese, tojás, tej Hiánytünetek krónikus alkoholistákban: chelitis (szájzuggyulladás) glossitis (nyelvgyulladás) stomatitis (szájgyulladás) photophobia (fényiszony) pikkelyes dermatitis (bőrgyulladás) Egyes hormonok, gyógyszerek gátolják a felszívódását. Látható és UV fény elbontja a (sárga) vitamint. A hyperbilirubinaemia miatt UV-fénnyel kezelt újszülöttekben elbomlik a bőrben.
Niacin, nikotinsav, nikotinsavamid =B3-vitamin ("vitamin PP”) → NAD,NADP (nicotinic acid + vitamin – hogy megkülönbötssék a nikotintól)
Funkció: NAD = nikotinsavamid-adenin-dinukleotid: dehidrogenázok jellemző koenzime NADPH = redukált NAD-foszfát: reduktázok jellemző koenzime
nikotinsav
nikotinsavamid-adenin-dinukleotid
hidrid-ion
Nem teljesen vitamin, triptofánból szintetizáljuk, de nem eleget. Szintézishez kell Trp, piridoxin, riboflavin, vas. Források: sovány hús, olajosmagvak, hüvelyesek, máj, hal, élesztő, korpa (kukoricában alig van ill. nem emésztődik) Hiányában éhező öregekben, alkoholistákban pellagra (= durva bőr) = 4 D tünetegyüttes: dermatitis, dementia (elbutulás), depresszió (kedélybetegség), diarrhoea (hasmenés) és nyálkahártyák gyulladása (GI, GU) Igény nő: terhesség, szoptatás, krónikus betegség Legújabb kutatások szerint egy természetes koleszterinszint-szabályzó. Egér modellben megelőzte az Alzheimer tüneteit.
Pantoténsav= B5-vitamin
→ HS-KoA, ACP
Funkció: mindenhol ahol a KoA-nak szerepe van (szénhidrát-, zsírsav-, koleszterin-, aminosav-anyagcserében), pl., PDHC, α-KGDHC Forrás: minden élő eredetű nem finomított táplálék, főleg: máj, hús, tej, tojás, hüvelyesek, gomba, halak, gabona maghéj körül Sav-, lúg- és hőérzékeny. Hiánytünetek: önmagában nem fordul elő, a többi B-vitamin hiánytüneteivel együtt mutatkoznak
Piridoxin, piridoxál, piridoxamin=B6-vitamin → piridoxál-foszfát=PLP Funkciói: Glikogén-foszforiláz (ebben legnagyobb mennyiségben) Aminosavanyagcserében: 1. transzaminázok: Gly, Ala, Val, Leu, Ile, Tyr, Cys, Glu, Asp, ornitin 2. aminosav-dekarboxilázok: noradrenalin, dopamin, adrenalin, szerotonin, hisztamin, GABA szintézise 3. hem szintézise (hemoglobin, mioglobin, citokrómok) 4. szfingolipidek szintézise (membránalkotók) 5. Ser, Thr, Cys, Gly metabolizmusában Ser-dehidratáz, Thr-aldoláz, deszulfináz, cisztation-szintáz és liáz, Gly hasító-enzim 6. NAD(P) szintézisben
Hiánytünetek: Ingerlékenység, depresszió, perifériás neuropathia, görcsök, microcytás anaemia, glukóztolerancia csökken, thrombosis, cardiovascularis tünetek Forrás: Hús, máj, zöldségek, teljes kiőrlésű gabona, tojássárgája, makréla, avokádó, banán Igény nő: szoptatás, terhesség, orális fogamzásgátló szedése, fehérjedús diéta
piridoxál-foszfát: az aminosav az aldehid-csoporthoz kötődik Schiff-bázisként vagy a PLP az enzim Lys aminocsoportjához kötődik Schiff-bázisként
Biotin = B7-vitamin (korábban H-vitamin) Funkció: Karboxilázok koenzime: piruvát-karboxiláz: glukoneogenezisben/citrátkör feltöltő acetil-KoA-karboxiláz: zsírsavszintézisben propionil-KoA-karboxiláz és metilkrotonil-KoA-karboxiláz aminosavlebontásban Forrás: mogyoró, tojás, csokoládé, minden élőből származó táplálék keveset tartalmaz, bélbaktériumok is szintetizálják, valamennyi felszívódik. Hiánytünetek: depresszió, hallucináció, dermatitis, izomfájdalom Hiány oka: extrém malabszorpció, nyers tojásfehérjében avidin antidótum
A jelölt N köti a CO2-ot karboxilcsoporként.
folsav = B9-vitamin → THF = H4F = tetrahidrofolsav Funkció: Ser, Gly, His, Trp, kolin lebomlása Met, dTMP, puringyűrű szintézise metil-, metilén, metenil-, formimino-, formil-csoportok átvitele Makromolekulák posztszintetikus módosítása (rRNS, tRNS, DNS)
folsav Ser
Gly
Red pira ukció a zingyű rűn
N5-Me-THF B12-vitamin!
S-adenozil-metionin rendszer
metilén-tetrahidrofolsav
Forrás: minden friss, nem hőkezelt élő eredetű táplálék = nyers gyümölcsök, zöldségek, spenót, (máj); nagyon hőérzékeny Igény nő: szoptatás, terhesség Hiány oka: bélbetegségek, egyes gyógyszerek, elégtelen táplálkozás (a harmadik világ legáltalánosabb vitaminhiánya) Hiánytünetek: macrocytas anaemia, thrombosis, fehérvérsejtszám csökkenés Mikroorganizmusok növekedési faktora: szulfonamidok gátolják a folsavszintézist.
Kobalamin = B12-vitamin
adenozil-kobalamin, metil-kobalamin
Funkció: Az agy, az idegrendszer normális működéséhez és a vérképződéshez
szükséges (DNS és zsírsavszintézis ill. regulációjuk, energiatermelő folyamatok). S-adenozil-metionin rendszer
Ile, Val, Thr, timin, koleszterin
metil-THF, homocisztein propionil-KoA L-metilmalonil-KoA
(2.)
Metionin (1.) szukcinil-KoA citrát-kör
metil-kobalamin
Emberben csak ehhez a kettő reakcióhoz szükséges.
korringyűrűben Co+ ion, 6. koordinációs helyen: metil-csoport (1.) (adenozil-csoport a másik reakcióban) (2.) Cianokobalamin: szintetikus termék (átalakul metil/adenozil kobalaminná a szervezetben)
Forrás: csak baktériumok szintetizálják, minden állati sejtben van, mert felveszik és használják; az emberi test azonban átalakítani képes növényekben nem található (vegetariánusok veszélyben) Hiánytünetek: A gyomorban szintetizálódó “intrinsic faktor” (egy 59 kDa fehérje) nélkül a B12-vitamin nem szívódik fel (gyomor teljes műtéti eltávolítása problémája): vérsejtképzés csökken, gyorsan osztódó szövetekben nem képződnek nukleotidok, nukleinsavak, megaloblasztos anaemia, anaemia Periniciosa; neurológiai tünetek: metil-malonát acidosis és abnormális mielinhüvely miatt Hiány lehet: veleszületett transzporterdefektusok miatt, vagy szerzett bélbetegségek, anaciditás = gyomor sósavhiány, ellenanyagok miatt
B12-vitamin
ATP, transzferáz
B12-kofaktor
L-Aszkorbinsav = C-vitamin Funkció: antioxidánsként és kofaktorként (csak L-enantiomer) - kollagénben Lys- és Pro-hidroxilálás, kollagén stabilizálás - Pro-hidroxilázhoz az osteocalcin és C1q komplement szintézisekor - hidroxilázok a protein C és karnitin szintézisekor a májban - mellékvese és idegrendszer: noradrenalin és adrenalin szintézise (dopamin β-hidroxilázban Cu2+-t redukál, egyes peptidhormonok szintézisekor is)
- redukálószer: Fe3+/Fe2+ (felszívódás bélből nő), Cu2+/Cu+, Tyr lebomlás - antioxidáns hatás: A- és E-vitaminok redukálása, ROS-ok eliminálása (néhány faj H2O2-t redukál vele (L-aszkorbát peroxidáz))
- folsavfelhasználást segíti, epesavszintézishez kell Nem képes termelni: -főemlősök, tengerimalac, néhány madár és hal (az L-gulonolakton oxidáz [a négylépéses glűkózból való szintézis utolsó lépése] hiányzik (~45 M éve történt egy mutáció). Érdekes, hogy ugyanezek a fajok a hugysavat sem képesek tovább bontani (urikáz enzim hiánya). A hugysav erős redukálószer és antioxidáns! Átvette a C-vitamin szerepét a hugysav?
L-gulonsav-γ-lakton= L-aszkorbinsav
dehidroaszkorbinsav átmegy a vér-agy gáton! neuroprotektív?
ox. glutation
Forrás: Friss növények. A szervezet kiürités mellett le is képes bontani (L-aszkorbát oxidázzal). Egy kecske napi ~13g (!) aszkorbátot szintetizál! Főzésnél nem bomlik el (csak 190 oC-on és/vagy rézedényben)! Hűtőben sem bomlik el a friss gyümölcsben. Kioldódik azonban a főzésnél! Hiánytünetek: Skorbut: tűhegynyi bevérzések, zúzódások, osteoporosis, fogkihullás, anaemia (vashiányos), sebgyógyulás csökken, izomgyengeség, halál Dohányosokat egyértelműen védi a tüdő megbetegedéseitől az extra Cvitamin.
K-vitamin = menakinon, fillokinon ("Koagulations-Vitamin" (német)) Funkció: fehérjék poszt-transzlációs módosulásához májban véralvadási fehérjék Glu aminosavának gamma-karboxilálása (Gla, γ-glutamil karboxiláz), ami membránhoz/helyhez kötődéshez szükséges véralvadáskor (Ca2+-kötődéshez) illetve csont mátrixfehérjék szintézisekor, Apatitlerakódáskor is fontos.
K2-vitamin= menakinon baktériumok szintetizálják a bélben A naftokinon az aktív csoport!
K1-vitamin= fillokinon zöld növényekben
Hiánytünet: vérzékenység, embrionális osteomalacia (csontgyengeség, ásványanyag hiánya) Hiány okai: -zsírfelszívódási zavar pancreas, epe vagy bélhám betegsége/ elégtelensége miatt vagy széles spektrumú antibiotikumok szedésénél (az előbbiek minden zsírban oldódó vitamin felszívódását gátolják!!) - kumarin túladagolás (antithrombotikus terápia: véralvadási fehérjék (pl., protrombin, Faktor VII) karboxilációja után a vitamin oxidált állapotban van. Ennek redukcióját (hidrokinon (az aktív) formába) a K-vitamin epoxid-reduktáz végzi, amit a kumarin (vagy a warfarin antikoaguláns gyógyszer) gátol (K-vitamin antagonisták). [K-vitamin ciklus=karboxiláció/epoxidáció-redukció] -újszülött állapot (tejben kevés) Szintetikus K-vitaminok: K3 (kisállatok tápjában), K4, K5 (gombásodás ellen) Klinikai felhasználás: máj- és prosztatarákban hatékony volt (kozmetikai alkalmazása is előtérbe került már)
A-vitamin Az A, D és E-vitaminok nem enzimek koenzimeiként működnek. A kb. 100-féle α,β,γ-karotinoid a növények , algák, néhány gomba és baktérium sárga színanyagai, a fotoszintézishez szükséges kék fényt nyelik el és gátolják a színtestek auto-oxidáció miatti károsodását. Emberben szintén antioxidáns hatással bírnak. Provitaminok, a bélben hasítással alakulnak át A-vitaminná (β-karotin-15,15’monooxigenáz). A narancssárga színanyag a sárgarépáról kapta nevét:carrot. Felszívódásukhoz lipid kell, ezért a tisztán növényi táplálékok karotinoidjai nem olyan jó források, mint az állati retinol. (1/12, 1/24 rész szívódik fel) “all-trans”
retinol = alkohol retinál = aldehid (ebből lesz a többi) retinsav = sav Retinol/retinál dehidrogenázok, retinál oxidáz
Források: retinol: máj, vaj, tojás karotinoidok:sárgarépa, kelkáposzta, édesburgonya, spárga, tök, barack Funkciói: látás: 11-cisz-retinal izomerizációja a szignál retinsav a ligandja az RXR és RAR (retinoic acid X receptor, retinoic acid receptor) transzkripciós faktoroknak. Az RXR RAR-ral, vagy más hormonok receptorával heterodimert képez, amikor a ligandok kötődtek, és a megfelelő DNS-szekvenciához kötődve (response element) gének átírását szabályozzák. Embrionális fejlődéshez, hematopoezishez, normál immunitáshoz, csontfejlődéshez, egészséges bőr kialakulásához kell. antioxidáns, a szívbetegségek kockázatát csökkenti izotreitoin = 13-cisz-retinsav: akne ellenes (teratogén!)
Hiány: Évente 250000-500000 gyerek vakságát okozza A-vitamin-hiány. 1998 (!) óta 1,25 millió ember halálát okozta A-vitamin-hiány 40 ázsiai és afrikai országban. Hypervitaminosis: gyógyszerként túladagolva vagy mindennapos máj (halmáj) fogyasztással csak növényi táplálékból nem lehetséges májelégtelenség sárgasággal, idegrendszeri tünetek, osteoporosis csonttöréssel, hasi- és izomfájdalmak
A D-vitamin metabolizmusa: A koleszterinszintézis az emberben mindenhol jelen van, legjelentősebb a májban, a bőrben és a bélben. Köztiterméke: 7-dehidrokoleszterin. Ez a bőr epidermális részében (stratum basale és stratum spinosum) D3-vitaminná alakul. táplálék UVB-fény
7-dehidrokoleszterin
spontán izomerizáció
previtamin
kolecalcipherol= D3-vitamin
295-300 nm
máj
parathyroid-hormon (alacsony szérum Ca2+ esetében)
25-hidroxiláz
1-hidroxiláz, vese kalcitriol kalcidiol =1,25-dihidroxikolekalciferol aktív hormon 24-hidroxiláz vesében
inaktív 24-hidroxilált metabolitok
Nyitott B-gyűrűjű ún. szekoszteroidok = secosterols
25
D2-vitamin ergocalciferol
kolecalciferol D3-vitamin
1
1,25-dihidroxikolekalciferol = kalcitriol aktív hormon
A D3-vitamin hatása a Ca2+-háztartásra vér Ca2+ ↓→ parathyroid hormon szekréció mellékpajzsmirigyből → 1-hidroxiláz aktivitás és kolekalciferol szekréció a veséből a vérbe → bélből és veséből Ca2+-visszaszívódás ↑ és csontból ásványanyag kioldódás ↑→vér Ca2+ ↑ sok kolekalciferol → 24-hidroxiláz indukálódik → inaktív metabolitok sok Ca2+ a vérben → kalcitonin pajzsmirigyből → vesében Ca2+-kiválasztás nő és csont reszorpció ↓→ vér Ca2+ ↓ Normál táplálkozás esetén, vagyis megfelelő ásványanyag, aminosav és vitamin-ellátottság esetén, megfelelő a csontok mineralizációja és szűk határok között változik a vér ionszintje. A D-vitaminok aktív metabolitjai a D-vitamin receptorhoz, VDR-hoz kötődnek, így az aktív transzkripciós faktor a sejtmagban a DNS megfelelő szakaszához (ER6, DR6) kötődik és gének expresszióját szabályozza (amelyeknek szerepe van a Ca2+ abszorpciójában (pl., calbindin) a bélben). A D-vitaminoknak szerepe van a sejtproliferációban, differenciációban, B és T-sejtek immunválaszában, biotranszformációban a Ca2+ és foszfát-háztartás mellett.
D-vitaminok és egyéb szterolok forrásai: ergosterol = ergoszterin (ergosta-5,7,22-trien-3-β-ol): gombák és néhány protozoon és gerinctelen sejtmembránjában koleszterin helyett, azonos funkcióval ↓ UV-fény és termális izomerizáció ↓ D2-vitamin = ergokalciferol növények ún. fitoszterolokat tartalmaznak a sejtmembránjukban, amik védik a növényt a napfénytől, az emberben gátolják a bélből a koleszterin felszívódását, a fitoszterolok nem/alig szívódnak fel a bélből (stigmasterol, brassicasterol, sitosterol, campesterol) D3-források: halmáj-olaj, kövér húsú halak, egész tojás, marhamáj mesterségesen dúsított: margarin, joghurt, kenyér, müzlik
D-vitamin hiánya kevés napfény és táplálék elégtelen kalcitriol tartalma ↓ PTH = parathyroid hormon szekréció csökken ↓ Ca2+ fel- és visszaszívódás ↓ ↓ csontok mineralizációja ↓ ↓ rikettsia gyerekekben: alacsony növés, deformált csontokkal, osteomalacia felnőttben (csontlágyulás stb.) Hypervitaminosis Csak D-vitamin gyógyszerkénti túladagolás esetén fordul elő, túlnapozni nem lehet, táplálékkal nem lehet. Tünetei: Magas vérnyomás, a lágy szövetek kalcifikációja = calcinosis.
E-vitamin: tokoferolok és tokotrienolok
tokosz = gyerekszülés/születés pherein = okoz, termel, szül
RRR-α-tokoferol: az (egyik) legerősebb biológiai hatású vegyület köztük (mindhárom metilcsoport R konfigurációjú, a lánc síkja mögött van) A másik jelentős a gamma-tokoferol: nitrogén-szabadgyököket közömbösít.
Források: olajos magvak és olajaik: búzacsíra, napraforgó, tökmag,mandula, mogyoró, dió, oliva, amerikai mogyoró, kukorica kivi, halak, zöld növények, húsok, belsőségek
E-vitaminok funkciója a növényekben: Az olajok trigliceridjeiben és főleg a kloroplasztiszok sejtmembrán lipidjeiben védi a telítetlen zsírsavakat a lipidperoxidációtól. Fontos lipidoldékony antioxidáns vegyület, az élemiszeripar is ezért használja. Védi a sejtmembránokat, lipoproteineket, triglicerideket.
LH – lipid, LOO – lipid-peroxil-gyök, LOOH – lipid-hidroperoxid
TOH – tokoferol, TOO – tokoferoxil-gyök
1982-ben Burton, Joyce és Ingold írta le a lánctörő, lipidperoxidáció ellenes hatást.
Egyéb antioxidansok, mint aszkorbát, glutation, húgysav, bilirubin, α-liponsav visszaoxidálják a tokoferilgyököt; kataláz, GSH-peroxidáz = GPX, szuperoxid dizmutáz = SOD: védik a tokoferolt (is) Az α-tokoferol gátolja a szabadgyökök keletkezését is a következő enzimek által: NADPH-oxidáz, foszfolipáz A2 = PLA2, ciklooxigenáz = COX Serkenti a glutation keletkezését a γ-glutamil-cisztein-szintáz aktiválása által. A tokoferolok számos gén expresszióját szabályozzák 1.) α-tokoferolkötő transzportfehérje = TTP: specifikusan köti ezt az izomert, májból ez kerül a vérbe lipoproteinekben, így a többi szervhez 2.) oxidált LDL-t kötő és koleszterin(észtert) transzportáló scavenger receptorok keletkezését gátolja makrofágban, simaizomban: CD36, SR-A, SRB1, ezáltal koleszterinlerakódást gátló, antiatherotikus hatása van a plakkok keletkezésének korai fázisában
3.) Extracelluláris mátrix fehérjék keletkezését szabályozza: serkenti: tropomiozin, kötőszöveti növekedési faktor (CTGF) → sebgyógyulás gátol: kollagenáz, kollagén (hepatitis esetén) 4.) Gátolja a gyulladásos mediátorok szintézisét az endothelben, neutrofil granulocitákban, monocitákban: integrin, ICAM, VCAM 5.) A sejtnövekedést lassítja, a sejtciklust gátolja, antitumor hatása van: gátolja expressziójukat/aktivitásukat: PKC, ciklin D és E serkenti expressziójukat: PPARγ, p53, p27 Hiányában: az egér elvetél, trofoblasztok nem fejlődnek emberben: ataxia, areflexia, dysarthria, pigmentált retinopathia, proprioceptiv érzékelés kiesés, paraesthesia, hemolitikus anemia Hiány okai: zsírfelszívódás zavara, máj epepangása, máj tokoferolkötő fehérjéjének mutációja, lipoproteinek hiánya (apoproteinek mutációja miatt) 35000 férfiben végzett klinikai tesztet idő előtt befejezték, mert Se-nel együtt adva nem volt előnyös hatással prosztata-rákosokra. Veleszületett szívproblémákat is okoz nagymennyiségű szedése.
