ویتامین A: تعریف ، سنتز ، جذب ، انتقال و توزیع

ویتامین A نامی است که به ترکیبات طبیعی و مصنوعی با ساختار شیمیایی مشابه اما فعالیت بیولوژیکی متفاوت داده می شود. یک نامگذاری واحد توسط کمیسیون مشترک IUPAC-IUB در مورد نامگذاری بیوشیمیایی بر اساس شباهت های شیمیایی (1982) پیشنهاد شد. مطابق با این، ویتامین A هست یک عمومی اصطلاح ترکیباتی که نیستند کاروتنوئیدها و دارای فعالیت بیولوژیکی رتینول ، ویتامین A الکل. این تعریف از این واژه با توجه به عملکرد ارتومولیکی مشکل ساز است ، زیرا همه مشتقات ویتامین A (مشتقات) فعالیت کامل ویتامین A را ندارند. به همین دلیل ، طبقه بندی با توجه به جنبه های بیولوژیکی-پزشکی توصیه می شود. بر اساس آن ، نام ویتامین A به ترکیباتی اطلاق می شود که همه اثرات این ویتامین را دارند. این ترکیبات شامل رتینول و رتینیل استرها (استرهای اسیدهای چرب رتینول) ، مانند رتینیل استات ، پالمیتات و پروپیونات است که قابل تبدیل به شبکیه و رتینوئیک اسید و همچنین کاروتنوئیدها با فعالیت پروویتامین A ، مانند بتاکاروتن. رتینوئیدها - مشتقات طبیعی و مصنوعی رتینوئیک اسید - از سوی دیگر ، فعالیت کامل ویتامین A را نشان نمی دهند زیرا نمی توانند به ماده اصلی رتینول متابولیزه شوند. آنها هیچ تاثیری بر اسپرماتوژنز (تشکیل نطفه) یا در چرخه بصری. اثر بیولوژیکی ویتامین A به ترتیب در واحدهای بین المللی (IU) و معادل رتینول (RE) بیان می شود:

  • 1 IU ویتامین A معادل 0.3 میکروگرم رتینول است
  • 1 RE مربوط به 1 میکروگرم رتینول 6 میکروگرم است بتاکاروتن 12 میکروگرم دیگر کاروتنوئیدها با اثر پروویتامین A

با این حال ، نشان داده شده است که دسترسی به زیستی کاروتنوئیدهای فعال غذایی (غذایی) ویتامین A و تبدیل زیستی آنها (تبدیل آنزیمی) به رتینول قبلاً به طور قابل توجهی بیش از حد تخمین زده شده بود. بر اساس یافته های اخیر ، کاروتنوئیدهای پروویتامین A تنها 50 درصد از فعالیت های رتینول قبلی را نشان می دهند. بنابراین ، ضریب تبدیل 6 ، که برای محاسبه فعالیت ویتامین A مورد استفاده قرار گرفت بتاکاروتن، در حال حاضر به سمت بالا تصحیح شده است. اکنون فرض بر این است که 1 میکروگرم رتینول.

  • به ترتیب 12 میکروگرم بتاکاروتن.
  • 24 میکروگرم کاروتنوئیدهای دیگر با اثر پروویتامین A مربوط به.

ویژگی ساختاری ویتامین A ، ساختار پلی اشباع نشده چند لایه است که از چهار واحد ایزوپرنویید با پیوندهای دوگانه مزدوج تشکیل شده است (یک ویژگی ساختاری شیمیایی که یک پیوند واحد و یک پیوند دوگانه را جایگزین می کند). زنجیره جانبی ایزوپرنویید به حلقه بتا یونون متصل شده است. در انتهای قسمت غیر چرخه ای یک گروه عملکردی وجود دارد که می تواند در ارگانیسم اصلاح شود. بنابراین ، استری سازی (واکنش تعادلی که در آن یک الکل واکنش با اسید) رتینول با اسیدهای چرب منجر به رتینیل می شود استرو اکسیداسیون رتینول به ترتیب برگشت پذیر (برگشت پذیر) به شبکیه (ویتامین A آلدهید) و برگشت ناپذیر (برگشت ناپذیر) به اسید رتینوئیک. حلقه بتا یونون و زنجیره ایزوپرنویید پیش نیازهای مولکولی برای اثربخشی ویتامین A هستند. تغییرات حلقه و زنجیره جانبی به ترتیب با <15 درجه اتم C و <2 گروه متیل ، رهبری به کاهش فعالیت بنابراین ، کاروتنوئیدها با یک اکسیژنحلقه تحمل یا بدون ساختار حلقه هیچ گونه فعالیت ویتامین A ندارد. تبدیل رتینول تمام ترانس به ایزومرهای cis آن منجر به تغییر ساختاری می شود و همچنین با فعالیت بیولوژیکی پایین تر مرتبط است.

ترکیب

ویتامین A منحصراً در ارگانیسم های حیوانی و انسانی یافت می شود. در این زمینه ، این تا حد زیادی از تجزیه کاروتنوئیدهایی است که انسان و حیوانات به ترتیب با غذا می خورند. تبدیل پروویتامین A در روده و در روده انجام می شود کبد. تجزیه غیر متمرکز بتاکاروتن توسط آنزیم 15,15،XNUMX′ دیوکسیژناز-کاروتناز-انتروسیت ها (سلولهای روده کوچک اپیتلیوم) بسته به محل تخریب (تجزیه) مولکول ، که به ترتیب با تخریب بیشتر یا کوتاه شدن زنجیره به شبکیه تبدیل می شود ، منجر به ایجاد 8′- ، 10′- یا 12′-بتا آپوکاروتن می شود. پس از برش مرکزی بتاکاروتن توسط کبد الکل دهیدروژناز ، دو مولکول ها شبکیه بازسازی می شود (شکل می گیرد). شبکیه می تواند متعاقباً یا به رتینول فعال بیولوژیکی - فرآیند برگشت پذیر - تبدیل شود یا به اسید رتینوئیک اکسید شود - تبدیل برگشت ناپذیر. با این حال ، اکسیداسیون شبکیه به اسید رتینوئیک به میزان بسیار کمتری رخ می دهد. تبدیل بتاکاروتن و سایر پروویتامین های A به رتینول در گونه های مختلف متفاوت است و به ویژگی های غذایی م affectثر بر روده بستگی دارد. جذب و در مورد تأمین فردی ویتامین A تقریباً معادل 1 میکروگرم تمام ترانس رتینول عبارتند از:

  • 2 میکروگرم بتاکاروتن در شیر؛ 4 میکروگرم بتاکاروتن در چربی ها.
  • 8 میکروگرم بتاکاروتن در هویج همگن یا سبزیجات پخته شده تهیه شده با چربی.
  • 12 میکروگرم بتاکاروتن در هویج پخته و صاف شده.

جذب

مانند همه محلول در چربی ویتامین ها، ویتامین A در قسمت بالایی جذب (جذب) می شود روده کوچک در طی هضم چربی ، یعنی وجود چربی های رژیم غذایی به عنوان ناقل لیپوفیلیک (محلول در چربی) مولکول ها, اسیدهای صفراوی برای حل شدن (افزایش حلالیت) و تشکیل میسل (تشکیل دانه های انتقال دهنده که مواد محلول در چربی را در محلول آبی قابل حمل می کند) و استرازها (گوارشی آنزیم ها) برای برش استرهای رتینیل برای روده بهینه لازم است جذب (جذب از طریق روده). ویتامین A یا به شکل پروویتامین-معمولاً بتاکاروتن-از غذاهای گیاهی یا به شکل استرهای اسیدهای چرب آن-معمولاً رتینیل پالمیتات-از محصولات حیوانی جذب می شود. استرهای رتینیل به صورت هیدرولیتی شکسته می شوند (در واکنش با آب) در لومن روده توسط کلستریل استراز (آنزیم گوارشی). رتینول آزاد شده در این فرایند به غشای مرز برس برسد مخاط سلولها (سلولهای مخاط روده) به عنوان جزء میسلهای مخلوط شده و داخلی می شود (جذب داخلی می شود) [1-4 ، 6 ، 9 ، 10]. جذب بسته به مقالات ، میزان رتینول بین 70 تا 90 درصد متغیر است و بستگی زیادی به نوع و میزان چربی ارائه شده در همان زمان دارد. در حالی که از نظر فیزیولوژیکی (طبیعی برای متابولیسم) غلظت محدوده ، جذب رتینول با توجه به سینتیک اشباع به روش مستقل از انرژی مربوط به انتشار منفعل با واسطه حامل انجام می شود ، دوزهای دارویی توسط انتشار منفعل جذب می شوند. در انتروسیت ها (سلولهای روده کوچک اپیتلیوم) ، رتینول به پروتئین II سلولی متصل به رتینول (CRBPII) متصل شده و توسط آنزیم ها لسیتین-Retinol acyltransferase (LRAT) و acyl-CoA-retinol acyltransferase (ARAT) با اسیدهای چرب، در درجه اول پالمیتیک اسید. پس از آن ادغام (جذب) استرهای رتینیل به شیلومیکرون (لیپوپروتئین های غنی از لیپید) ، که وارد محیط می شوند ، دنبال می شود. گردش از طریق لنف و به بقایای چیلومیکرون (بقایای چیلومیکرون کم چرب) تجزیه می شود.

حمل و نقل و توزیع در بدن

در حین حمل و نقل به کبد، رتینیل استرها ممکن است تا حد کمی توسط آنزیم لیپوپروتئین مصرف شوند لیپاز (LPL) به بافتهای مختلف ، به عنوان مثال ، ماهیچه ، بافت چربی و غدد پستانی وارد می شود. با این حال ، اکثر رتینول استری شده مولکول ها در بقایای چیلومیکرون که به گیرنده های خاص (محل اتصال) در کبد متصل می شود ، باقی می ماند. این امر منجر به جذب رتینیل استرها به کبد و هیدرولیز به رتینول در لیزوزومها (اندامکهای سلولی) سلولهای پارانشیمی می شود. در سیتوپلاسم سلولهای پارانشیم ، رتینول به پروتئین اتصال دهنده رتینول سلولی (CRBP) متصل می شود. رتینول متصل به CRBP از یک سو می تواند به عنوان ذخیره کوتاه مدت در سلولهای پارانشیمی عمل کند ، از نظر عملکردی مورد استفاده قرار گیرد یا متابولیزه شود و از سوی دیگر ، در بلند مدت به عنوان رتینول اضافی توسط سلولهای ستاره ای پریسینوسوئید ذخیره شود ( سلولهای ستاره ای یا ایتو ذخیره کننده چربی ؛ 5 تا 15 درصد از سلولهای کبدی) پس از استری شدن-بیشتر با اسید پالمیتیک-به عنوان استرهای رتینیل. رتینیل استرهای سلولهای ستاره ای پریسینوسوئید حدود 50-80٪ از کل ویتامین A بدن بدن و حدود 90٪ از کل کبد را تشکیل می دهند. غلظت. ظرفیت ذخیره سلولهای ستاره ای تقریبا نامحدود است. بنابراین ، حتی با مصرف زیاد مزمن ، این سلول ها می توانند چندین برابر مقدار معمول ذخیره سازی را در خود جای دهند. بزرگسالان سالم میانگین دارند غلظت از رتینیل استرهای 100-300 میکروگرم و کودکان 20-100 میکروگرم به ازای هر گرم کبد. نیمه عمر رتینیل استرهای ذخیره شده در کبد 50-100 روز یا در مصرف مزمن الکل کمتر است [1-3 ، 6 ، 9]. برای بسیج ویتامین A ذخیره شده ، رتینیل استرها توسط یک رتینیل خاص جدا می شوند استر هیدرولاز (آنزیم). رتینول حاصله ، در ابتدا به CRBP متصل می شود ، به پروتئین اتصال دهنده آپو رتینول (apo-RBP) به داخل سلولی (واقع در داخل سلول) منتقل می شود ، متصل و ترشح می شود (ترشح می شود) خون پلاسما به عنوان holo-RBP. از آنجا که کمپلکس رتینول-RBP به سرعت در فیلتراسیون گلومرولی از بین می رود کلیه به دلیل وزن مولکولی پایین ، اتصال برگشت پذیر holo-RBP به ترانستیرتین (TTR ، تیروکسین-binding prealbum) در خون. کمپلکس رتینول-RBP-TTR (1: 1: 1) به بافتهای خارج کبدی (خارج از کبد) مانند شبکیه ، بیضه ها و ریه، جایی که رتینول توسط سلولها به روش واسطه گیرنده جذب می شود و به صورت داخل سلولی به CRBP متصل می شود تا هم درون سلول و هم از طریق آن منتقل شود. خون/موانع بافتی در حالی که TTR باقی مانده خارج سلولی برای فرآیندهای جدید حمل و نقل در پلاسمای خون در دسترس است ، Apo-RBP توسط کاتابولیز (تخریب) توسط کلیه. در متابولیسم سلولها ، تبدیل شامل موارد زیر است:

  • دهیدروژن زدایی برگشت پذیر (جدا شدن از هیدروژن) از رتینول - رتینول ↔ شبکیه.
  • اکسیداسیون برگشت ناپذیر شبکیه به رتینوئیک اسید - شبکیه → رتینوئیک اسید.
  • ایزومریزاسیون (تبدیل مولکول به ایزومر دیگر) - ترانس سیس - رتینول ، شبکیه یا رتینوئیک اسید.
  • استری شدن رتینول با اسیدهای چرب - رتینول - رتینیل استر -برای رفع کسری عرضه کوتاه مدت.

رتینوئیک اسید-تمام ترانس و 9-cis-در سلولهای هدف ، متصل به پروتئین اسید رتینوئیک سلولی (CRABP) ، با گیرنده های اسید رتینوئیک هسته ای-RAR و RXR با زیرگونه ها-متعلق به هورمون استروئید-تیروئید (تیروئید) تعامل دارد. خانواده گیرنده RXR ترجیحاً 9-cis-retinoic acid را متصل کرده و با تماس با گیرنده های دیگر مانند اسید تمام ترانس رتینوئیک ، تری یدوتیرونین (T3 ؛ هورمون تیروئید) ، هترودایمرها (مولکول های متشکل از دو زیر واحد متفاوت) را تشکیل می دهد. کلسیتریول (ویتامین D) ، استروژن ، یا پروژسترون گیرنده ها به عنوان عوامل رونویسی ، گیرنده های اسید رتینوئیک هسته ای تأثیر می گذارد ژن بیان با اتصال به توالی های DNA خاص. بنابراین ، رتینوئیک اسید تنظیم کننده مهم رشد و تمایز سلول و بافت است.

دفع

تقریباً 20 درصد ویتامین A خوراکی تأمین شده جذب نمی شود و از طریق آن حذف می شود صفرا و مدفوع یا ادرار برای تبدیل ویتامین A به شکل دفع کننده ، مانند سایر مواد چربی دوست (محلول در چربی) نیز دچار تغییر شکل می شود. تبدیل زیستی در کبد صورت می گیرد و می تواند به دو مرحله تقسیم شود:

  • در مرحله I ، ویتامین A توسط سیستم سیتوکروم P-450 برای افزایش حلالیت هیدروکسیله می شود (قرار دادن یک گروه OH).
  • در مرحله دوم ، ترکیب با مواد بسیار آب دوست (محلول در آب) رخ می دهد-برای این منظور ، گلوکورونیک اسید با کمک گلوکورونیل ترانسفراز به گروه OH ویتامین A که قبلاً وارد شده بود منتقل می شود.

بسیاری از متابولیتها هنوز روشن نشده اند. با این حال ، می توان فرض کرد که محصولات دفع به ترتیب عمدتا گلوکورونید شده و رتینوئیک اسید آزاد و 4-کتورتیک اسید هستند.