Витамин С: Определение, синтез, абсорбция, транспорт и разпределение

Витамин С принадлежи към групата на вода-разтворим витамини и е исторически интересен витамин. През 1933 г. структурата на витамин С е изяснено от англичаните Хауърт и Хърст. През същата година витаминът е наречен аскорбинова киселина от Haworth и унгарския биохимик Szent-Györgyi. В същото време Haworth и швейцарецът Tadeus Reichstein произвеждат независимо витамин С от гликоза (Синтез на Райхщайн). Поради своя антискорбутичен ефект, аскорбиновата киселина се нарича още „антискорбутичен фактор“ (скорбут; лат. = Скорбут). Витамин С е родов наименование на L-трео-хекс-2-еноно-1,4-лактон и неговите производни (производни), които качествено проявяват биологичния ефект на L - (+) - аскорбинова киселина. За разлика от това, стереоизомерите D-аскорбинова киселина, L-изоаскорбинова киселина и D-изоаскорбинова киселина (еритробна киселина) са биологично неактивни. L-аскорбиновата киселина има силен редокс потенциал (редукционен / окислителен потенциал) и лесно се автоксидира във воден разтвор в зависимост от кислород парциално налягане (съотношение на кислорода към общото налягане в газовата смес), рН, температура и наличие на следи от тежки метали. Докато витаминът остава стабилен в кисели водни решения (pH <6), той бързо се окислява или разлага в алкални разтвори. Следи от тежки метали, По-специално желязо и мед йони, каталитично ускоряват процеса на разрушително окисление. Киселини като лимонена киселина, моно- и полизахариди, пептиди и флавоноидиот друга страна може значително да намали окислителното разлагане на аскорбиновата киселина и по този начин да действа като защитни вещества. В процеса на окисление L-аскорбиновата киселина се превръща обратимо (обратимо) в дехидроаскорбинова киселина (DHA) чрез реактивната междинна полудехидроаскорбинова киселина - отказвайки един електрон. DHA е силно реактивно съединение, което претърпява кондензационни реакции с амино съединения в (сушени) плодове или плодови сокове, което води до нежелано покафеняване на продуктите. DHA може необратимо да се превърне във витамин-неефективната 2,3-дикетогулонова киселина - екскреционен метаболит - чрез отваряне на лактоновия пръстен чрез хидратация (добавяне на вода молекули) или обратимо превръща в аскорбинова киселина чрез редукция с помощта на глутатион (GSH; състоящ се от аминокиселини глутаминова киселина, цистеин и глицин). И накрая, L-аскорбинова киселина с полудехидро- и дехидроаскорбинова киселина представлява обратима редокс система, което води до антиоксидант ефект на витамин С.

Синтез

L-аскорбиновата киселина е гама-лактон на 2,3-ендиол-L-гулонова киселина и се синтезира от D-гликоза от висшите растения и повечето животни чрез глюкуронатния път. Глюкуронатният път включва следните синтетични стъпки:

  • D-гликоза → D-глюкуронова киселина → L-глюконова киселина → L-гулонолактон → 3-оксо-L-гулонолактон → L - (+) - аскорбинова киселина.

Окисляването на L-гулонолактон до 3-оксо-L-гулонолактон се осъществява от ензима L-гулонолактон оксидаза. Хората, големите човекоподобни маймуни, както и морските свинчета и някои видове насекоми, включително скакалци, не могат да синтезират ендогенно L-гулонолактон оксидаза (в самото тяло) поради ген мутация и следователно разчитат на екзогенен хранителен прием на витамин С. Докато биосинтезът на L-аскорбинова киселина при бозайниците се случва в черен дроб, витамин С при птиците се синтезира в бъбрек.

Абсорбцията

Погълнатата през устата аскорбинова киселина вече се усвоява незначително през устата лигавицата, вероятно чрез медииран от носител, неактивен процес, като носителят (свързан с мембраната транспортен протеин) има висока транспортна способност. Основните сайтове на абсорбция представляват дванадесетопръстник и проксимална йеюнум. Механизмът на дуоденалния и йеюналния витамин С абсорбциясъответно е специфичен за видовете и доза-зависим. При плъхове и хамстери, чревни абсорбция на L-аскорбинова киселина се получава чрез проста дифузия. Хората и морските свинчета абсорбират ниски дози L-аскорбинова киселина стереоселективно чрез активно вещество натрий-калий-ATPase (Na + / K + -ATPase) -движена транспортна система. Към днешна дата два транспорта протеини - SCVT1 и SCVT2 - са идентифицирани, които прехвърлят L-аскорбинова киселина към лигавичните клетки (мукозните клетки) на горната част тънко черво след кинетиката на насищане. Високите дози L-аскорбинова киселина се усвояват допълнително пасивно чрез дифузия, тъй като повишените концентрации на витамин С намаляват активността на Na + / K + -ATPase. За разлика от L-аскорбиновата киселина, окислената форма DHA преминава през ентероцитната мембрана ( мембрана на чревни епителни клетки) изключително чрез улеснена дифузия. Като администриран доза на витамин С се увеличава, скоростта на абсорбция намалява, отчасти поради понижаване на регулирането (понижаване) на трансмембранния транспорт на витамин С протеини в ентероцитите (епителните клетки) на горната част тънко черво когато съдържанието на витамин С в чревния лумен е високо и отчасти поради неефективността на пасивния абсорбционен път в сравнение с активния транспортен механизъм. По този начин, в контекста на обичайния хранителен прием или през устата доза до 180 mg / ден, между 80-90%, при доза от 1 g (1,000 mg) / ден около 65-75%, при 3 g (3,000 mg) / ден около 40% и при 12 g (12,000 16 mg ) / ден се абсорбира само около XNUMX% от витамин С. Неабсорбираният витамин С се разгражда предимно от флората на дебелото черво въглероден диоксид (CO2) и органични киселини. Поради тази причина приемът на високи дози витамин С може да доведе до стомашно-чревни (стомах) симптоми, като диария (диария) и коремна болка (болка в корема).

Транспорт и разпределение в тялото

Витамин С абсорбира и се появява в кръв плазмата - 0.8-1.4 mg / dl - е 24% свързана с протеина и разпределена в организма, но с различен афинитет (свързване сила) към тъканите. Особено богати на витамин С при хора в низходяща концентрация са:

  • Хипофизната жлеза (хипофизната жлеза).
  • Надбъбречна жлеза
  • Очна леща
  • Левкоцитите (бял кръв клетки, особено лимфоцити (клетъчни компоненти на кръв; те включват В клетките, Т клетките и естествените клетки убийци).
  • Мозък
  • Черен дроб
  • Панкреас (панкреас)
  • далак
  • Бъбрек
  • Миокард (сърдечен мускул)
  • Бял дроб
  • Скелетен мускул
  • Тестисите (тестисите)
  • Щитовидната жлеза

In левкоцити и лимфоцити (бели кръвни телца), съответно витамин С се намира предимно в цитозола. Хората нямат специфични запаси от аскорбинова киселина. Всеки прекомерен прием не се абсорбира или се елиминира фекално (чрез изпражненията) и / или бъбречно (чрез бъбрек). Пулът на аскорбиновата киселина при хората е около 1.5 до максимум 3 g при пълно насищане. Намаляване на общия телесен басейн до нива под 300 mg - витамин С в плазмата концентрация ≤ 0.2 mg / dl - води до симптоми на дефицит - скорбутът се счита за класически клиничен симптом на дефицит на витамин С. Общият дневен оборот (оборот) е около 1 mg / kg телесно тегло, зависи от размера на басейна и дневния прием и се влияе от стрес, пушене, и хронично заболяване. Биологичният полуживот на витамин С варира между 10-30 дни поради хомеостатичната регулация, докато фармакокинетичният полуживот, за разлика от него, е средно само 2.9 часа.

отделяне

Разграждане на L-аскорбинова киселина в черен дроб и бъбрек се появява окислително чрез дехидроаскорбинова киселина и 2,3-дикетогулонова киселина до оксалова киселина. При физиологичен прием на витамин С - плазма концентрация 1.2-1.8 mg / dl; общ пул на тялото ~ 1.5 g - аскорбинова киселина (10-20%) и нейните основни метаболити (междинни продукти) DHA (около 20%), 2,3-дикетогулонова киселина (около 20%) и оксалова киселина (приблизително 40%) се екскретират през бъбреците, тъй като плазмата концентрация на витамин С значително надвишава реабсорбционния капацитет на бъбреците - бъбречен праг за витамин С> 1 mg / dl. В допълнение са описани редица други метаболити, като L-треонова киселина, L-ксилозаи аскорбинова киселина-2-сулфат, които се елиминират предимно през бъбреците отстраняване на витамин С не е толкова мярка за усвояване, колкото показател за пълно насищане на тъканите. Приблизително 35-50% от дневната урина оксалова киселина (приблизително 30-40 mg) се получава от аскорбинова киселина при здрави възрастни след нормално диета. В този контекст, индуцираната от витамин С екскреция на оксалова киселина изглежда не играе роля при образуването на калций оксалатни камъни в здравото население. Според Харвардското обществено училище 3драве проспективни кохортни проучвания - Проучване на здравето на лекарите (PHS) и Проучване на здравето на медицинските сестри (NHS) - на 45,251 85,557 мъже и 1.5 XNUMX жени без анамнеза за бъбречно-каменна болест, дори високи дози витамин С (≥ XNUMX g витамин С / ден) не са свързано с повишен риск от нефролитиаза (камъни в бъбреците). Gerster (1997), който предоставя преглед на няколко клинични интервенции и проспективни проучвания, включително проучванията на NHS / PHS, стига до същото заключение. Въпреки това, пациенти с рецидивираща нефролитиаза (камъни в бъбреците), нарушена бъбречна функция или дефект в метаболизма на аскорбинова киселина или оксалат трябва да ограничат приема на витамин С до 50-100 mg на ден. Под a плазмена концентрация от 1.2 mg / dl, аскорбиновата киселина се реабсорбира от активно вещество натрий-зависим процес с помощта на носител (свързан с мембраната транспортен протеин) в проксималната тубула (бъбречна тубула). С намаляването на съдържанието на витамин С в кръвната плазма се увеличава скоростта на тубулна реабсорбция. При нормални условия приблизително 3% от приетия през устата витамин С се екскретира във фекалиите непроменен и / или под формата на метаболити. Фекални отстраняване става все по-важно при високи дози витамин С, така че при ежедневен прием на> 3 g витамин С, неметаболизираната аскорбинова киселина се екскретира до голяма степен фекално (чрез изпражненията) и само малка част се екскретира бъбречно (чрез бъбреците) чрез гломеруларна филтрация.