Витамин А е името, дадено на природни и синтетични съединения с химически подобна структура, но различна биологична активност. Единна номенклатура беше предложена от Съвместната комисия по биохимична номенклатура на IUPAC-IUB въз основа на химическите прилики (1982 г.). Според това, витамин А е родов термин за съединения, които не са каротеноиди и имат биологичната активност на ретинола, витамин А алкохол. Това определение на термина е проблематично по отношение на ортомолекулярното действие, тъй като не всички производни на витамин А (производни) имат пълна активност на витамин А. Поради тази причина се препоръчва класификация според биологично-медицинските аспекти. Според него името витамин А се отнася за съединения, които имат всички ефекти на витамина. Тези съединения включват ретинол и ретинилови естери (естери на мастни киселини на ретинол), като ретинилацетат, палмитат и пропионат, които се метаболизират в ретината и ретиноевата киселина, както и каротеноиди с активност на провитамин А, като напр бета-каротин. Ретиноидите - естествени и синтетични производни на ретиноева киселина - от друга страна, не проявяват пълна активност на витамин А, тъй като не могат да се метаболизират до основното вещество ретинол. Те нямат ефект върху сперматогенезата (образуването на сперма) или върху визуалния цикъл. Биологичният ефект на витамин А се изразява съответно в международни единици (IU) и еквиваленти на ретинол (RE):
- 1 IU витамин А е еквивалентно на 0.3 µg ретинол
- 1 RE съответства на 1 ug ретинол 6 ug бета-каротин 12 µg други каротеноиди с провитамин А ефект.
Доказано е обаче, че бионаличност на хранителни (диетични) активни на витамин А каротеноиди и тяхната биоконверсия (ензимно превръщане) в ретинол преди това са били значително надценени. Според скорошни открития, каротеноидите на провитамин А проявяват само 50% от по-рано приетата активност на ретинола. По този начин коефициентът на преобразуване 6, който се използва за изчисляване на активността на витамин А на бета-каротин, сега е коригиран нагоре. Сега се приема, че 1 µg ретинол.
- 12 µg бета-каротин, съответно.
- 24 µg други каротеноиди с провитамин А ефект съответстват.
Структурна характеристика на витамин А е полиненаситената полиенова структура, състояща се от четири изопреноидни единици с конюгирани двойни връзки (химическа структурна характеристика, която редува единична връзка и двойна връзка). Изопреноидната странична верига е прикрепена към бета йононов пръстен. В края на ацикличната част има функционална група, която може да бъде модифицирана в организма. По този начин, естерификация (равновесна реакция, при която алкохол реагира с киселина) на ретинол с мастни киселини води до ретинил естер, и окисление на ретинол обратимо (обратимо) до ретинал (витамин А алдехид) и необратимо (необратимо) съответно до ретиноева киселина. Както бета-йононовият пръстен, така и изопреноидната верига са молекулярни предпоставки за ефикасност на витамин А. Промени в пръстена и страничната верига с <15 С атоми и <2 метилови групи, съответно, олово до намаляване на активността. По този начин, каротеноидите с кислород-носещият пръстен или без пръстенна структура нямат активност на витамин А. Превръщането на изцяло транс-ретинола в неговите цис изомери води до структурна промяна и също е свързано с по-ниска биологична активност.
Синтез
Витамин А се намира изключително в животински и човешки организми. В този контекст до голяма степен се получава от разграждането на каротеноидите, които хората и животните, съответно, поглъщат с храната. Превръщането на провитамините А се извършва в червата и в черен дроб. Децентрализирано разцепване на бета-каротин от ензима 15,15′-диоксигеназа - каротеназа - на ентероцити (клетки на тънките черва епителий) води до 8′-, 10′- или 12′-бета-апокаротен, в зависимост от мястото на разграждане (разграждане) на молекулата, което се превръща съответно в по-нататъшно разграждане или скъсяване на веригата. При централно разцепване на бета-каротин от черен дроб алкохол дехидрогеназа, две молекули на ретината се регенерират (образуват). Впоследствие ретината може да бъде редуцирана до биологично активен ретинол - обратим процес - или окислена до ретиноева киселина - необратимо превръщане. Окисляването на ретината до ретиноева киселина обаче се случва в много по-малка степен.Конверсията на бета-каротин и други провитамини А в ретинол се различава при различните видове и зависи от хранителните характеристики, засягащи чревната абсорбция и за индивидуалното снабдяване с витамин А. Приблизително еквивалентни по ефект на 1 µg изцяло транс-ретинол са:
- 2 µg бета-каротин в мляко; 4 µg бета-каротин в мазнини.
- 8 µg бета-каротин в хомогенизирани моркови или варени зеленчуци, приготвени с мазнина.
- 12 µg бета-каротин в варени, прецедени моркови.
Абсорбцията
Както всички мастноразтворими витамини, витамин А се абсорбира (поема) в горната част тънко черво по време на храносмилането, т.е. наличието на хранителни мазнини като транспортери на липофилни (мастноразтворими) молекули, жлъчни киселини за разтваряне (повишаване на разтворимостта) и образуване на мицели (образуват транспортни зърна, които правят мастноразтворимите вещества транспортируеми във воден разтвор) и естерази (храносмилателни ензими) за разцепване на ретинилови естери е необходимо за оптимално чревно абсорбция (абсорбция през червата). Витамин А се абсорбира под формата на неговия провитамин - обикновено бета-каротин - от растителни храни или под формата на естери на мастни киселини - обикновено ретинил палмитат - от животински продукти. Ретиниловите естери се разцепват хидролитично (чрез реакция с вода) в чревния лумен от холестерилестераза (храносмилателен ензим). Ретинолът, освободен при този процес, достига мембраната на четката на четката лигавицата клетки (клетки на чревната лигавица) като компонент на смесените мицели и се интернализира (абсорбира вътрешно) [1-4, 6, 9, 10]. The абсорбция процентът на ретинол варира от 70-90%, в зависимост от литературата и е силно зависим от вида и количеството мазнини, доставяни едновременно. Докато е във физиологичен (нормален за метаболизма) концентрация диапазон, абсорбцията на ретинол се осъществява според кинетиката на насищане по енергийно независим начин, съответстващ на медиирана от носител пасивна дифузия, фармакологичните дози се абсорбират чрез пасивна дифузия. В ентероцитите (клетки на тънките черва епителий), ретинолът се свързва с клетъчния ретинол-свързващ протеин II (CRBPII) и се естерифицира от ензими лецитин-ретинол ацилтрансфераза (LRAT) и ацил-CoA-ретинол ацилтрансфераза (ARAT) с мастни киселини, предимно палмитинова киселина. Това е последвано от включване (поглъщане) на ретинилови естери в хиломикрони (богати на липиди липопротеини), които навлизат в периферните Тя Чрез лимфа и се разграждат до остатъци от хиломикрон (остатъци от хиломикрон с ниско съдържание на мазнини).
Транспорт и разпределение в тялото
По време на транспорт до черен дроб, ретиниловите естери могат да се поемат в малка степен от ензима липопротеин липаза (LPL) в различни тъкани, например мускули, мастна тъкан и млечна жлеза. Въпреки това, по-голямата част от естерифицирания ретинол молекули остават в остатъците на хиломикрона, които се свързват със специфични рецептори (места за свързване) в черния дроб. Това води до поемане на ретинилови естери в черния дроб и хидролиза до ретинол в лизозомите (клетъчните органели) на паренхимните клетки. В цитоплазмата на паренхимните клетки ретинолът се свързва с клетъчния ретинол-свързващ протеин (CRBP). Ретинолът, свързан с CRBP, може, от една страна, да служи като краткосрочно съхранение в паренхимните клетки, да бъде функционално използван или метаболизиран и, от друга страна, да се съхранява дългосрочно като излишен ретинол от перисинусоидалните звездни клетки ( натрупващи мазнини звездни или Ito клетки; 5-15% от чернодробните клетки) след естерификация - предимно с палмитинова киселина - като ретинилови естери. Ретиниловите естери на перисинусоидалните звездни клетки представляват около 50-80% от общия басейн на витамин А в тялото и около 90% от общия дроб концентрация. Капацитетът за съхранение на звездните клетки е почти неограничен. По този начин, дори при хронично висок прием, тези клетки могат да побират многократно обичайното количество съхранение. Здравите възрастни имат средно ниво концентрация на ретинилови естери от 100-300 µg и деца от 20-100 µg на g черен дроб. Полуживотът на ретинилови естери, съхранявани в черния дроб, е 50-100 дни или по-малко при хронична консумация на алкохол [1-3, 6, 9]. За да мобилизират складирания витамин А, ретиниловите естери се разцепват от специфичен ретинил естер хидролаза (ензим). Полученият ретинол, първоначално свързан с CRBP, се освобождава във вътреклетъчния (разположен вътре в клетката) апо-ретинол-свързващ протеин (апо-RBP), свързан и секретиран (секретиран) в кръв плазма като холо-RBP, Тъй като комплексът ретинол-RBP бързо би се загубил в гломерулния филтрат на бъбрек поради ниското си молекулно тегло, обратимо свързване на холо-RBP с транстиретин (TTR, тироксин-обвързващ преалбум) се среща в кръв. Комплексът ретинол-RBP-TTR (1: 1: 1) пътува до екстрахепатални (извън черния дроб) тъкани, като ретината, тестисите и бял дроб, където ретинолът се поема от клетки по медииран от рецептора начин и се свързва вътреклетъчно с CRBP за транспорт както в клетката, така и през кръв/ тъканни бариери. Докато извънклетъчният оставащ TTR е на разположение за подновени транспортни процеси в кръвната плазма, Apo-RBP се катаболизира (разгражда) от бъбрек. В метаболизма на клетките преобразуванията включват следното:
- Обратимо дехидрогениране (отделяне на водород) на ретинол - ретинол ↔ ретината.
- Необратимо окисление на ретината до ретиноева киселина - ретинална → ретиноева киселина.
- Изомеризации (превръщане на молекулата в друг изомер) - трансцис - на ретинол, ретинална или ретиноева киселина.
- Естерификация на ретинол с мастни киселини - ретинол ↔ ретинил естер - за преодоляване на краткосрочен дефицит на предлагане.
Ретиноевата киселина - изцяло транс и 9-цис - взаимодейства в прицелните клетки, свързана с клетъчния ретиноева киселина-свързващ протеин (CRABP), с ядрени рецептори на ретиноева киселина - RAR и RXR с подтипове - принадлежащи към стероидно-щитовидния (щитовиден) хормон семейство рецептори. RXR предпочитано свързва 9-цис-ретиноева киселина и образува хетеродимери (молекули, съставени от две различни субединици) чрез контакт с други рецептори, като изцяло транс-ретиноева киселина, трийодтиронин (Т3; тиреоиден хормон), калцитриол (витамин D), естроген или прогестерон рецептори. Като транскрипционни фактори влияят рецепторите на ядрената ретиноева киселина ген експресия чрез свързване със специфични ДНК последователности. По този начин ретиноевата киселина е важен регулатор на растежа и диференциацията на клетките и тъканите.
отделяне
Приблизително 20% от перорално доставения витамин А не се абсорбира и се елиминира чрез жлъчка и изпражнения или урина. За да превърне витамин А в отделяема форма, той се подлага на биотрансформация, както и всички липофилни (мастноразтворими) вещества. Биотрансформацията се извършва в черния дроб и може да бъде разделена на две фази:
- Във фаза I витамин А се хидроксилира (вмъкване на ОН група) от системата на цитохром Р-450, за да се увеличи разтворимостта.
- Във фаза II настъпва конюгация с силно хидрофилни (водоразтворими) вещества - за тази цел глюкуроновата киселина се прехвърля в предварително въведената OH група на витамин А с помощта на глюкуронилтрансфераза
Голяма част от метаболитите все още не са изяснени. Въпреки това може да се предположи, че екскреционните продукти са главно глюкуронирана и свободна ретиноева киселина и съответно 4-кеторетична киселина.
