Витамин Е (токоферол): Определение, синтез, абсорбция, транспорт и разпределение

Витамин Е е името, дадено на всички естествени и синтетични производни на токол и токотриенол (производни), които имат биологичната активност на алфа-токоферол. Алфа-токоферолът или неговият стереоизомер RRR-алфа-токоферол (старо име: D-алфа-токоферол) представлява най-важното съединение, срещащо се в природата [2, 3, 11-13]. Терминът „токоферол“ произлиза от гръцката дума срички tocos (раждане) и pherein (за раждане). Поради откритието в началото на 1920-те години, че репродуктивният капацитет, както и предотвратяването на атрофия (атрофия на тъканите) на репродуктивните органи на женски и мъжки плъхове зависят от разтворим в мазнини хранителен компонент, който е наречен витамин Е, витамин Е е наречен „витамин за плодовитост“. Структурна характеристика на токоферолите е хроман-6-ол пръстенът със странична верига, състояща се от три изопрена молекули. Броят и разположението на метиловите групи върху хроман-6-олния пръстен определят различното витамин Е активност на отделните токофероли. Токоферолите и токотриенолите се срещат както в свободна форма, така и естерифицирани с оцетна или янтарна киселина, прикрепени към фенолната хидроксилна (ОН) група на 6-хроманоловия пръстен. Витамин Е съединения от растителен произход включват:

  • 4 Токофероли - алфа-, бета-, гама-, делта-токоферол - с наситена изопреноидна странична верига.
  • 4 токотриенола - алфа-, бета-, гама-, делта-токотриенол - с ненаситена изопреноидна странична верига

Съответно напълно и полусинтетичните форми на витамин Е са еквимоларни смеси на стереоизомерите на алфа-токоферол - изцяло рац-алфа-токоферол (старо име: D, L-алфа-токоферол), смес от осем енантиомери които се различават само в положението на метиловите групи в молекулата. Естерификация на OH групата на хроман-6-олния пръстен, например с ацетат (соли и естери на оцетна киселина), сукцинат (соли и естери на янтарна киселина) или никотинат (соли и естери на никотинова киселина), повишава стабилността на хромановата структура. За да се стандартизира активността на витамин Е на производно на токоферол, според Германското дружество по хранене (DGE) и Националния съвет за изследвания на САЩ (NRC), препоръки за прием и нива в диета се изразяват като еквивалент на RRR-алфа-токоферол (алфа-ТЕ). Активността на витамин Е на RRR-алфа-токоферол се приема като 100% (референтно вещество), а останалите съединения се изразяват като процент от това според тяхната активност. Биологична активност (в% към RRR-алфа-токоферол) и коефициенти на превръщане за отделни форми на витамин Е:

  • 1 mg RRR-алфа-токоферол (5,7,8-триметилтокол) = 100%.
    • Еквивалентно на 1.00 mg алфа-TE = 1.49 IU (международни единици).
  • 1 mg RRR-бета-токоферол (5,8-диметилтокол) = 50%.
    • Еквивалентно на 0.50 mg алфа-ТЕ = 0.75 IU
  • 1 mg RRR-гама-токоферол (7,8-диметилтокол) = 10%.
    • Еквивалентно на 0.10 mg алфа-ТЕ = 0.15 IU
  • 1 mg RRR-делта-токоферол (8-метилтокол) = 3%.
    • Еквивалентно на 0.03 mg алфа-ТЕ = 0.05 IU
  • 1 mg RRR-алфа-токоферилацетат = 91%.
    • Еквивалентно на 0.91 mg алфа-ТЕ = 1.36 IU
  • 1 mg RRR-алфа-токоферил водород сукцинат = 81%.
    • Еквивалентно на 0.81 mg алфа-ТЕ = 1.21 IU
  • 1 mg R-алфа-токотриенол (5,7,8-триметилтокотриенол) = 30%.
    • Еквивалентно на 0.30 mg алфа-ТЕ = 0.45 IU
  • 1 mg R-бета-токотриенол (5,8-диметилтокотриенол) = 5%.
    • Еквивалентно на 0.05 mg алфа-ТЕ = 0.08 IU
  • 1 mg all-rac-алфа-токоферол = 74%.
    • Еквивалентно на 0.74 mg алфа-ТЕ = 1.10 IU
  • 1 mg all-rac-алфа-токоферилацетат = 67%.
    • Еквивалентно на 0.67 mg алфа-ТЕ = 1.00 IU
  • 1 mg all-rac-алфа-токоферил водород сукцинат = 60%.
    • Еквивалентно на 0.60 mg алфа-ТЕ = 0.89 IU

В сравнение с естествено срещащия се RRR-алфа-токоферол (биологична активност: 110%), осемте стереоизомери на синтетичния RRR-алфа-токоферилацетат имат следните биологични дейности.

  • RRR-алфа-токоферол ацетат = 100%.
  • RRS-алфа-токоферол ацетат = 90%.
  • RSS-алфа-токоферол ацетат = 73%
  • SSS-алфа-токоферол ацетат = 60%
  • RSR-алфа-токоферол ацетат = 57%
  • SRS-алфа-токоферол ацетат = 37%
  • SRR-алфа-токоферол ацетат = 31%
  • SSR-алфа-токоферол ацетат = 21%

Биологичната ефективност на различните форми на витамин Е е определена експериментално, като се използват проучвания за фертилитета при плъхове - абсорбция и бременност свързани. Това включва първо алиментарно (засягащо храната) изчерпване на витамин Е (изпразване) на животните до етапа на критичен дефицит с последващо орално приложение администрация на различните производни на витамин Е в определени количества и определяне на превантивната (профилактично) ефективна доза - в сравнение с RRR-алфа-токоферол. Биологичната активност на производни на токоферол намалява с броя на метиловите групи на хроман-6-олния пръстен и няма пряка връзка с антиоксидант потенциал.

Синтез

Само растенията са способни да синтезират витамин Е. Различните производни на токоферол и токотриенол произхождат от хомогентизова киселина, която се образува като междинен продукт при разграждането на аминокиселини фенилаланин и тирозин. Съотношението на отделните токофероли един към друг се променя в хода на растежа на растенията. Докато (тъмно) зелените части на растенията съдържат относително високи нива на алфа-токоферол в съответствие с тяхното съдържание на хлоропласт (клетъчни органели, способни на фотосинтеза), сравнително ниско концентрация на витамин Е може да се намери в жълтите растителни тъкани, стъблата, корените и плодовете на зелените растения. В незелените растения или растителните тъкани освен алфа-токоферол присъства предимно гама-токоферол, а съдържанието на витамин Е е пропорционално (пропорционално) на концентрация на хромопласти (цветни пластиди). Когато се сравняват бавнорастящи и зрели растения с бързорастящи и млади растения, съдържанието на токоферол е по-високо в първите. Витамин Е навлиза в животинския организъм през хранителната верига и по този начин се открива в животински храни, като месо, черен дроб, риба, мляко, и яйца. Въпреки това, нивата на токоферол в храни от животински произход са много по-ниски, отколкото в растителните продукти и са силно зависими от диета на животните.

Абсорбцията

Както всички мастноразтворими витамини, витамин Е 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 панкреатични естерази (храносмилателни ензими от панкреаса) за разцепване на токоферилови естери е необходимо за оптимално чревно абсорбция (абсорбция през червата). Токофериловите естери, получени от храната, първо се подлагат на хидролиза (разцепване чрез реакция с вода) в чревния лумен посредством естерази (храносмилателни ензими) от панкреаса. В този процес липазите (разцепващи мазнини естерази) предпочитат естерите на RRR-алфа-токоферол и проявяват висок афинитет (свързване сила) и активност към ацетилови естери.Безплатен RRR-алфа-токоферол достига четката мембрана на четката на ентероцити (клетки на тънките черва епителий) като компонент на смесените мицели и се интернализира (поглъща се вътрешно). Вътреклетъчно (в клетката), включването (усвояването) на витамин Е се случва в хиломикрони (богати на липиди липопротеини), които транспортират липофилния витамин през лимфа в периферната кръв циркулация. Механизмът на чревно поемане на RRR-алфа-токоферол се проявява във физиологичния (нормален за метаболизма) концентрация обхват според кинетиката на насищане по енергонезависим начин, съответстващ на медиирана от носител пасивна дифузия. Фармакологичните дози се абсорбират чрез пасивна дифузия абсорбция процент между 25-60% може да се очаква при физиологичен прием на витамин Е бионаличност на липофилния витамин зависи от доза предоставени, вида и количеството на диетата липиди присъства и присъствието на жлъчни киселини и естерази от панкреаса. При прилагане на 12 mg, 24 mg и 200 mg витамин Е, степента на абсорбция от съответно приблизително 54%, 30% и 10% се наблюдава при среден прием на мазнини. Наситени със средна верига мастни киселини стимулират и дълговерижните полиненаситени мастни киселини инхибират ентеричната абсорбция на алфа-токоферол. Естерифицираният с ацетат алфа-токоферол има подобна скорост на абсорбция като свободния алфа-токоферол.

Транспорт и разпределение в тялото

По време на транспортирането до черния дроб свободните мастни киселини (FFS), моноглицеридите и в по-малка степен алфа-токоферолът се освобождават от хиломикроните в периферните тъкани, като мастната тъкан и мускулите, под действието на ензима липопротеин липаза (LPL) ), който се намира върху клетъчните повърхности и разцепва триглицеридите. Този процес разгражда хиломикроните до остатъци от хиломикрон (остатъци от хиломикрон с ниско съдържание на мазнини), които се свързват със специфични рецептори (места за свързване) в черния дроб. Приемането на съединения на витамин Е в чернодробните паренхимни клетки се осъществява чрез ендоцитоза, медиирана от рецептора. В цитоплазмата на паренхимните клетки витамин Е се прехвърля към алфа-токоферол-свързващия протеин или трансферния протеин (алфа-TBP / -TTP), който за предпочитане свързва RRR-алфа-токоферола и го транспортира в кръвната плазма под формата на липопротеини. VLDL (липопротеини с много ниска плътност), синтезирани в черния дроб, съхранява само молекули на витамин Е с напълно метилиран хроман-6-олов пръстен и свободна OH група и с въглеродна странична верига с R-стереохимична конфигурация в хирален център 2 (→ RRR-алфа- токоферол). VLDL се секретира (секретира) от черния дроб и се въвежда в кръвния поток за разпределяне на RRR-алфа-токоферол в екстрахепаталните (извън черния дроб) тъкани. Целевите органи включват мускули, сърце, нервна система и депа. Поглъщането на витамин Е от целевите клетки е тясно свързано с липопротеиновия катаболизъм (разграждане на липопротеините). Тъй като VLDL се свързва с периферните клетки, част от алфа-токоферол, свободни мастни киселини и моноглицериди се интернализират чрез пасивна дифузия чрез действието на липопротеинова липаза (LPL). Това води до катаболизъм на VLDL към IDL (липопротеини с междинна плътност) и впоследствие до LDL (липопротеини с ниска плътност; богати на холестерол липопротеини с ниска плътност), който все още може да съдържа до 60-65% витамин Е. Алфа-токоферолът, свързан с LDL, е погълнат в черния дроб и екстрахепаталните тъкани чрез рецептор-медиирана ендоцитоза, от една страна и прехвърлен в HDL (липопротеини с висока плътност; богати на протеини липопротеини с висока плътност), от друга. HDL има съдържание на витамин Е между 20-25% и участва значително в транспорта на алфа-токоферол от периферните клетки обратно към черния дроб. В допълнение към чернодробния алфа-TBP е открит и друг транспортен протеин за алфа-токоферол, който е повсеместен (разпределен навсякъде), но се експресира (произвежда) по-обилно в черния дроб, простатата и мозъка. Това е вътреклетъчният алфа-токоферол-свързан протеин (TAP), хидрофобен лиганд-свързващ протеин, който има CRAL последователност (cis-ретинален свързващ мотив) и GTP-свързващ сайт. Анализите на базата данни показват, че в момента се постулират (хипотезирани) три подобни TAP гена -TAP1, TAP2 и TAP3.

Съхранение

Няма специфични органи за съхранение на алфа-токоферол. Общият телесен запас от витамин Е е около 2-5 g [1, 2, 12,13]. Витамин Е се открива в следните телесни тъкани:

В горните тъкани витамин Е се намира главно във фракции, богати на мембрани, като напр митохондрии („Енергийни електроцентрали“ на клетката), микрозоми (ензим-съдържащи везикули) и ядра (→ защита срещу липидна пероксидация). В този процес витаминът се интегрира в клетъчната мембрана чрез липофилната си странична верига. На всеки 1,000-3,000 мастни киселини молекули, има около 0.5-5 молекули токоферол. Докато алфа-токоферолът може да се мобилизира много бавно от липидния отдел на мастната тъкан, мускулите, еритроцити (червен кръв клетки), мозък и гръбначен мозък - нервна тъкан (полуживот 30-100 дни), тъкани като плазма, черен дроб, бъбрек и далак показват по-бърз оборот на витамин Е (полуживот 5-7 дни). При състезателни спортисти обаче е установено, че серумната концентрация на витамин Е се увеличава след интензивна мускулна активност. Във всички тъкани, с изключение на черния дроб, алфа формата и RRR стереоизомерът на токоферол (→ RRR-алфа-токоферол) са за предпочитане ретинилирани (задържани). Предпочитано появяване на естествения стереоизомер - плазмен фактор 2: 1 - също се наблюдава в кръвната плазма. Съдържанието на витамин Е в човешкото тяло се състои от приблизително 90% RRR-алфа-токоферол и около 10% гама-токоферол. Други форми на витамин Е присъстват само в следи.

отделяне

Екскрецията на витамин Е е свързана с тяхното антиоксидант функция. След чернодробно (настъпващо в черния дроб) окисление на токофероксилния радикал до токоферилхинон от пероксилни радикали, хинонът се редуцира до съответния хидрохинон чрез микрозома ензими. Алфа-токоферилхидрохинонът може да бъде елиминиран чрез жлъчка и изпражненията или допълнително се разграждат в бъбреците до токоферонова киселина и съответния лактон. Само около 1% от приетия през устата витамин Е се екскретира с урината като така наречения метаболит на Simon, глюкуронид, образуван от токоферонолактон. Основният път на екскреция на метаболизирания, както и на абсорбирания токоферол, е фекален отстраняване, главно под формата на токоферилхинон, токоферилхидрохинон и продукти за полимеризация. При наличие на адекватна или излишна доза витамин Е, екскрецията на токоферол се увеличава под формата на метаболита 2,5,7,8-тетраметил-2 (2′-карбоксиетил) -6-хидрокси-хроман (алфа-CEHC), които за разлика от молекулите на токоферол, които имат антиоксидант ефекти, има хроманова структура, която все още е непокътната и се елиминира през бъбреците (чрез бъбрек) като вода-разтворим сулфат естер или като глюкуронид. Проучванията показват, че гама- и делта-токоферолът, както и синтетичният изцяло рац-алфа-токоферол, се разграждат по-бързо до CEHC, отколкото RRR-алфа-токоферолът - което показва, че RRR-алфа стереоизерът се задържа за предпочитане в тялото .