Struktura in funkcija lipidotopnih vitaminov

Datoteke:
DatotekaVelikost
Snemi datoteko (vitaminiadek.doc)vitaminiadek.doc144 kB
Lipidotopni vitamini (A,D,E,K) so nepolarne, hidrofobne molekule, derivati izoprena.Telo jih samo ne more sintetizirati v zadostnih količinah, zato jih mora dobiti s prehrano, za kar pa mora biti absorpcija maščob v prebavilih normalna. Po krvi se prenašajo vezani na lipoproteine ali na specifične vezavne proteine.
Do hipovitaminoze (pomanjkanja določenega vitamina) lahko pride zaradi steatoreje (slaba absorpcija maščob v črevesju), nepravilnega delovanja v žolčnem sistemu, odrezanega dela črevesja ali nepravilne prehrane. Ker vitamini niso prisotni, ne morejo opravljati svojih funkcij in razvijejo se razne bolezni ali druge nepravilnosti v delovanju organizma. Prav tako pa je zaradi skladiščenja nevarna tudi hipervitaminoza vitaminov A in D, ki sta v večjih količinah strupena.

1) Vitamin A
Vitamin A vključuje retinol in njegova derivata, retinal in retinojsko kislino. Od njega so odvisni vid, odpornost na infekcijske bolezni, integracija epitelijskih celic, preoblikovanje kosti in reprodukcija. Poleg tega pa vitamin A in β-karoten zmanjšujeta možnost obolenja za rakom, ker delujeta kot antioksidanta (najbolj učinkovita pri nizkih koncentracijah kisika) in onemogočata prostim radikalom da bi škodovali celice.
V rastlinah se vitamin A pojavlja kot provitamin β-karoten (2 retinala združena v aldehidnem koncu verige), ki pa je samo za eno šestino tako učinkovit vir vitamina A kot retinol. Po zaužitju encim β-karoten dioksigenaza razcepi β-karoten v 2 molekuli retinala, pri čemer se porablja kisik. Retinal se reducira v retinol s pomočjo encima retinaldehid reduktaze in nato vključi v hilomikrone (majhne maščobne kapljice), s katerimi potuje do jeter. Majhen delež retinala pa se oksidira v retinojsko kislino.
Vitamin A je shranjen večinoma kot ester retinola v jetrih. Za transport do tkiv je najprej hidroliziran in nato vezan na RBP (retinol-binding protein). Ta ga prenese do golgijevega aparata od koder se s sekrecijo izloči v krvno plazmo. Ko pride do tarčnih celic se znotraj njih veže na CRBP (cellular retinol-binding protein). Hipervitaminoza A se pojavi, če je več retinola kot RBP, zaradi česar so celice izpostavljene nevezanemu retinolu. Retinojska kislina se po plazmi prenaša vezana na albumin.
Retinol in retinal se lahko pretvarjata drug v drugega, retinojska kislina pa se, ko enkrat nastane iz retinala, ne more več pretvoriti nazaj v retinal ali retinol.
Retinol se v celici veže na jedrne proteine in je tako vpleten v izražanje genov (v tem pogledu se vede podobno kot steroidni hormoni). S tem vpliva na reprodukcijski sistem.

Retinal je sestavni del rodopsina, vidnega pigmenta, ki se nahaja v paličicah v mrežnici očesa. 11-cis-retinal (izomer all-cis-retinala) se veže na protein opsin in skupaj tvorita rodopsin. Ko je ta izpostavljen svetlobi, razpade na all-trans-retinal in opsin, kar sproži odprtje kalcijevih kanalov na membranah paličic in s tem živčni impulz.

retinal
izomeraza
all-trans-retinal 11-cis-retinal

opsin


svetloba rodopsin

Retinojska kislina sodeluje pri sintezi glikoproteinov in s tem pri rasti in diferenciaciji tkiv, saj prenaša oligosaharide skozi lipidne membrane.
Pomanjkanje vitamina A povzroča nočno slepoto, poroženenje epitelijskega tkiva očesa, pljuč, črevesja…, suho kožo, suhe sluznice, upočasnjeno rast in razvoj tkiv, sterilnost pri moških… Na pomanjkanje vitamina A so še posebno občutljivi alkoholiki. Znaki hipervitaminoze so izpadanje las, boleči sklepi…

2) Vitamin E
Vitamin E predstavlja skupino sorodnih lipidov, znanih kot tokoferoli. Najbolj razširjen in biološko najbolj aktiven med njimi je D--tokoferol.
Vitamin E se po absorpciji iz črevesja prenaša po krvi vezan na lipoproteine. Vključi se v hilomikrone, ki raznosijo vitamin v tkiva, ki vsebujejo lipoproteinsko lipazo in od tam v jetra v hilomikronskih ostankih. Iz jeter se prenaša na LDL (proteini z majhno specifično težo), shranjuje pa se v maščobnem tkivu.
Vitamin E je najbolj pomemben antioksidant, saj med drugim reagira s prostimi kisikovimi radikali, ki v nasprotnem primeru oksidirajo nenasičene maščobne kisline v fosfolipidnih membranah in s tem povzročijo razpad membran in posledično celic. Antioksidativna aktivnost vitamina E je največja pri visokih koncentracijah kisika (kar se dopolnjuje z antioksidativno aktivnostjo ß-karotena pri nizkih koncentracijah kisika), zato se vitamin E pogosto nahaja na membranah, izpostavljenim velikemu parcialnemu tlaku kisika (eritrociti, retina, dihala…).
Drugo zaščito membran pred lipidno peroksidacijo predstavlja encim glutation-peroksidaza, katerega sestavni del je selen. Selen in vitamin E delujeta vzajemno. Selen je potreben za normalno delovanje trebušne slinavke ter s tem normalno absorpcijo lipidov, vključno z vitaminom E, ta pa potem preprečuje izgubo selena v telesu in ohranja njegovo aktivnost.
Pomanjkanje vitamin E se lahko odraža v motnjah živčevja, pri nosečnicah in novorojenčkih pa pride tudi do anemije (slabokrvnosti).

3) Vitamin D
Vitamin D je steroidni hormon, ki se nahaja v rastlinah, živalih in glivah kvasovkah. Vpliva na količino kalcija in fosfata ter na mineralizacijo kosti. Tako kot vitamin A, svojo funkcijo izvaja z aktivacijo določenih genov in je vpleten v celično diferenciacijo in imunsko odpornost. V rastlinah nastaja iz ergosterola ergokalciferol (vitamin D2), v živalih pa nastaja v koži izpostavljeni soncu iz 7-dehidroholesterola kolekalciferol (vitamin D3). Oba vitamina sta enako učinkovita.



ergosterol vitamin D2


Vitamin D3 se po tem, ko nastane v koži oz. po absorpciji iz prebavil, po krvi prenaša na posebnem proteinu vse do jeter, kjer ga encim D3-25-hidroksilaza pretvori v 25-hidroksivitamin D3. Ta oblika vitamina je v največjih količinah shranjena v jetrih, maščobnem tkivu in skeletnih mišicah. V ledvičnih cevkah, kosteh in posteljici se 25-hidroksivitamin D3 pretvori v kalcitriol (1,25-dihidroksivitamin D3), najbolj učinkovit produkt vitamina D, ki je odgovoren za absorpcijo kalcija v črevesju.
Pomanjkanje vitamina D pri otrocih privede do rahitisa (nepravilna rast kosti), pri odraslih pa do osteomalacije (mehčanje kosti). Zastrupitev z vitaminom D ne more biti posledica prekomernega sončenja, ponavadi pa se pojavi zaradi prekomernega uživanja dodatkov tega vitamina.




1,25-dihidroksivitamin D3 25-hidroksivitamin D3


4) Vitamin K
Vitamin K3 je izvorna sestavina serije vitaminov K. V živem telesu se alkilira (doda se mu alkilna skupina) v enega od vitaminov K2. K1 se nahaja v rastlinah, K2 pa v živalskih tkivih, kjer ga sintetizirajo bakterije v črevesju.



vitamin K3 vitamin K1 vitamin K2 (n=6,7 ali 9)
Kot drugi lipidotopni vitamini tudi vitamin K po krvi potuje vezan na lipoproteine. Za razliko od vseh ostalih lipidotopnih vitaminov, pa se lahko vitamin K3, ker je vodotopen, absorbira tudi v odsotnosti žolčnih soli in potuje naravnost v portalno jetrno veno. Čeprav se vitamin K prične v jetrih kopičiti takoj, je njegova zaloga omejena in njegova koncentracija hitro pada.
Vitamin K vzdržuje normalne količine faktorjev II, VII, IX in X, ki so odgovorni za strjevanje krvi. Ti faktorji se sintetizirajo v jetrih kot neaktivni predhodni proteini. Aktivni strjevalni faktorji nastanejo s spremembo glutamatskega ostanka v predhodnih proteinih v γ-karboksiglutamatski ostanek. To reakcijo katalizira encim odvisen od vitamina K.

glutamat γ-karboksiglutamat





Vitamin K se lahko regenerira v tako imenovanen ciklu vitamina K, ki poteka v endoplazmatskih retikulih v jetrih. Prekinitev regenerativnega cikla vitamina K je osnova delovanja nekaterih antikoagulantov.
Pomanjkanje vitamina K pri odraslih je nemogoče, saj ga poleg zaužitega v hrani dobimo tudi od bakterij v črevesni flori. Zato pa so toliko bolj izpostavljeni novorojenčki, ker posteljica ne prepušča dobro tega vitamina, črevo pa je pri njih še sterilno. Če zaradi pomanjkanja vitamina K pade koncentracija faktorja II (protrombina) nastopi hemoragija (krvavitev).

5) Bistvene ugotovitve
 Lipidotopni vitamini so nepolarne, hidrofobne molekule, derivati izoprena. Da se lahko absorbirajo mora absorpcija maščob potekati normalno, v nasprotnem primeru pa se razvijejo razne bolezni ali druge nepravilnosti v delovanju organizma.
 Vitamin A, retinol, (ki ga lahko pridobimo tudi iz ß-karotena) in retinojska kislina delujeta s kontroliranjem genske ekspresije, retinal pa je pomemben pri vidu in pri sintezi glikoproteinov. Zaradi pomanjkanja se razvijeta nočna slepota in kseroftalmija.
 Vitamin D je steroidni hormon. Njegov derivat kalcitriol vpliva na metabolizem kalcija in fosforja. Njegovo pomanjkanje vodita do rahitisa in osteomalacije.
 Vitamin E (tokoferol) je najpomembnejši antioksidant v telesu. Ščiti pred vplivi toksičnih radikalov.
 Vitamin K je potreben za aktivacijo nekaterih faktorjev za strjevanje krvi. Deluje kot kofaktor karboksilaze, ki pretvarja glutamat v γ-karboksiglutamat in s tem aktivira neaktivne predhodne proteine.

6) Uporabljeni viri
LEHNINGER, NELSON, COX: Principles of biochemistry, Second edition
http://arbl.cvmbs.colostate.edu/hbooks/pathphys/misc_topics/vitamins.html
http://web.indstate.edu/thcme/mwking/vitamins.html
Slovenski medicinski slovar, elektronska verzija

You have no rights to post comments