februar 2004 VITAMIN A ~ ŽELEZO

Transcript

1 VITAMIN A ~ ŽELEZO 0. PREDGOVOR Spoštovani/a študent/ka, pred tabo je seminarska naloga, napisana na eno izmed tem, ki se obravnavajo pri predmetu biokemija I na MF UL. Kot podlaga mi je služila ena od seminarskih nalog, ki so bile objavljene na MedenemSrcu ( in sedaj, ko sem svoje delo uspešno opravil ter prejel lepo oceno, v želji pomagati nadaljnjim generacijam študentov, tudi jaz objavljam svojo, nekoliko predelano različico, na internetu. Naj le še opomnim, da je dotična seminarska naloga nalašč brez naslovnice in brez slik, ki so sicer za dobro razumevanje snovi vsekakor nujno potrebne. Vse ti pač ne more biti postreženo na pladnju. =) Za morebitne vsebinske napake ne odgovarjam. Veliko sreče pri interpretaciji in lep pozdrav! Andrej DM03-1 -

2 I. VITAMINI Vitamini so organske molekule, ki so bistvene za normalno delovanje človeškega telesa. Vendar jih človeško telo ne more sintetizirati, zato morajo biti vitamini pridobljeni s prehrano. Delijo se na dve skupini, in sicer so to v vodi topni vitamini ter v maščobah topni vitamini. V maščobah topni vitamini V to skupino spadajo vitamini A, D, E in K. Za svojo črevesno absorpcijo potrebujejo žolčne kisline. Po telesu se prenašajo s pomočjo plazemskih lipoproteinov ali specifičnih transportnih proteinov. Ker jih ledvice ne morejo izločiti, se kopičijo v lipidno bogatih telesnih strukturah. Vitamin A Biološko aktivne oblike vitamina A so retinoidi, in sicer so to retinol, retinal in retinojska kislina. Hrana živalskega izvora vsebuje večino vitamina A v obliki estrov med retinolom in dolgoverižno maščobno kislino. Estri retinola se hidrolizirajo s pomočjo encima trebušne slinavke v tankem črevesu in v prisotnosti žolčnih kislin se prost retinol absorbira z učinkovitostjo od 40% do 80%. V črevesnih sluzničnih celicah se večina retinola zopet estrificira z dolgoverižno maščobno kislino. V rastlinah je glavni predhodnik vitamina A β-karoten, ki ga cepi β -karoten dioksigenaza v citoplazmi črevesnih sluzničnih celic. Absorpcija in cepitev sta precej manj učinkoviti, saj iz 6 mg β-karotena nastane le 1 mg retinala. Retinal je v ravnotežju z retinolom prek NADH odvisne dehidrogenazne reakcije, s tem da se majhna količina nepovratno oksidira v retinojsko klislino. Retinol se v tesni povezavi z retinol vezavnim proteinom (RBP) prenaša iz jeter predvsem v epitelna tkiva, ki lahko ravno tako oksidirajo retinol v retinal in retinal v retinojsko kislino. Retinal predstavlja sestavni del rodopsina, vidnega pigmenta paličic in čepkov. V temi zavzame obliko kot 11-cis-retinal, na svetlobi pa se pretvori v transretinal

3 Retinojska kislina se podobno kot steroidni hormoni veže na receptorske proteine v jedru, tak kompleks pa regulira izražanje genov. Pomembna je tudi za vzdrževanje epitelnega tkiva. Pomanjkanje vitamina A Do pomanjkanja pride zaradi nepravilne prehrane, napak v transportu ali slabe absorpcije maščob. Posledice so: pomanjkanja retinala -> kurja slepota pomanjkanje retinojske kisline -> keratinizacija epitelnega tkiva (suha koža, suhe oči ali celo slepota, sušenje sluznic) mikrocitična anemija (majhni eritrociti) oslabitev razmnoževalne funkcije Presežek vitamina A Ena sama doza od več kot 200 mg retinola ali retinala oz. kronična poraba več kot 40 mg na dan sproži nespecifične simptome zastrupljenosti. Simptomi so slabost, vrtoglavica, bruhanje, razdraženost, tudi izpadanje las in glavoboli. Kar pa je še bolj pomembno, vitamin A je močen teratogen, ki v prekomernih dozah povzroča hude spačenosti pri razvoju otroka v zgodnji nosečnosti. Karoteni niso strupeni, ampak se kopičijo v tkivih. Zato tolšča pogosto pridobi rumen ton barve. Priporočen dnevni vnos za odraslega moškega je 1 mg retinola. Status vitamina A pa se lahko ovrednoti z določitvijo serumskega retinola. Vrednosti med 10 in 100 μ g/dl se smatrajo za normalne. Nižje vrednosti seveda pomenijo primanjkljaj vitamina A, višje pa zastrupljenost. Nahajališča Jetra, meso, mlečni izdelki in (ne)slavno ribje olje vsebujejo vitamin A v obliki estrov retinola, medtem ko so karoteni prisotni predvsem v rumeni in oranžni zelenjavi ter sadju. Kot zdravilo se preparati z vitaminom A uporabljajo za zdravljenje raznih kožnih bolezni, vključujoč navadne akne

4 II. MINERALI V SLEDOVIH Poznanih je skoraj ducat mineralov v sledovih, ki so prehrambeno pomembnega značaja. Večinoma so to kovine, ki so bistvene komponente posameznih proteinov. Čeprav so v predpisani prehrani potrebni, je večina mineralov v sledovih strupenih v višjih dozah. Eden najbolj pomembnih mineralov v medicinski praksi je železo. Železo Železo lahko prehaja iz dvovalentnega (Fe 2+ ) v trovalentno (Fe 3+ ) stanje ali obratno in zato lahko deluje kot redoks sistem. Železo je tudi sposobno vezati vrsto raznolikih ligandov, vključujoč cianid, ogljikov monoksid, molekularni kisik in proste elektronske pare na dušikovih atomih v organskih molekulah. Ta lastnost je izkoriščena v proteinih, kot sta hemoglobin v eritrocitih in mioglobin v mišicah. Telo odraslega moškega vsebuje 3 do 4 grame železa. Dve tretjini od tega sta prisotni v hemoglobinu, večina ostalega pa v feritinu in hemosiderinu, dveh intracelularnih skladiščnih proteinih, ki ju je obilno v jetrih, vranici, kostnem mozgu, črevesni sluznici, trebušni slinavki, srčni mišici in drugih tkivih. Feritin vsebuje dve rahlo različni polipeptidni verigi, ki tvorita lupino iz 24 polipeptidnih podenot. Votlo jedro molekule lahko shrani do 4500 železovih (Fe 3+ ) ionov v obliki železovih oksohidroksidnih (FeOOH) kristalov. Hemosiderin, drugo železovo skladišče, prav tako vsebuje železov oksohidroksid in enake polipeptidne podenote kot feritin, od katerega se razlikuje le po svoji netopnosti v vodi. Feritin prevladuje takrat, kadar so tkivne zaloge železa nizke, hemosiderin pa takrat, kadar je železa v tkivih veliko. Mehanizem in regulacija absorpcije železa sta slabo poznana. Absorbirano železo je prvotno vezano na feritin v črevesnih sluzničnih celicah. Iz intracelularnega feritina se prenese na transferin, ki s krvjo kroži po telesu. Transferin je derivat β -globulina iz jeter. Posamezna polipeptidna veriga transferina vsebuje dve mesti, ki vežeta železov - Fe 3+ (a ne - 4 -

5 železast - Fe 2+ ) ion z zelo visoko afiniteto. Ponavadi je zasedena le približno tretjina železo-vezavnih mest, kar se izraža s 33% nasičenostjo. Železo, ki je vezano na transferin, preide v celice z endocitozo. V endocitotskem veziklu se ph zniža na približno vrednost 5, nakar tvori organel, poznan kot CURL (kompartment ločitve receptorjev in ligandov). V pogojih pri nizkem ph se v CURL železo loči od transferina in se prenese v citoplazmo. Sam vezikel pa se reciklira v celično površino in tako lahko transferin nadaljuje svojo pot skozi obtočila. Transport železa v telesu poteka iz vranice in drugih mest uničenja eritrocitov v kostni mozeg, kjer eritrociti nastajajo. Železo se večinoma absorbira v dvanajsterniku, in sicer le v Fe 2+ obliki. Ker pa v hrani prevladuje Fe 3+ oblika, se mora železo v želodcu reducirati, k čemur pripomoreta nizek ph želodčne kisline in prisotnost substanc, kot je askorbinska kislina (vitamin C). Normalno se absorbira samo približno 5% železa, ki ni vezano v hem, medtem ko je železo, ki je vezano v hem, absorbirano z učinkovitostjo od 20% do 25%. Celice regulirajo količino prejetega železa s prilagoditvijo števila receptorjev za transferin v plazemski membrani: ob povečani količini železa se število receptorjev za transferin zniža; ko pa so celične zaloge železa znižane ali ko je enostavno potrebna povečana količina, število receptorjev transferina naraste. Sinteza receptorjev za transferin je regulirana na mrna nivoju, kjer igra pomembno vlogo regulatorni protein IRE-BP. Pomanjkanje železa Primanjkljaj železa je najbolj razširjen prehrambeni primanjkljaj po vsem svetu, s skupno vsaj pol milijarde prizadetimi ljudmi. Kadar se s hrano ne vnaša dovolj železa, se najprej začnejo porabljati zaloge v feritinu in hemosiderinu, še preden se vpliv razširi na hemoglobin in druge bistvene železove proteine. Pomanjkanje železa je tako redko povzročeno samo z neustrezno prehrano. Tipični vzroki so namreč naslednji: akutna močna krvavitev (ne povzroči dolgotrajne anemije, ker se najprej porabljajo zaloge) kronična krvavitev (menstruacija, prikrite krvavitve) rast (večanje volumna krvi) - 5 -

6 nosečnost in dojenje (izgube krvi prek posteljice in popkovine ter prek krvavitev pri rojevanju) Primanjkljaj železa se sprevrže v mikrocitično hipokromično anemijo, kar pomeni majhne eritrocite in nizko vsebnost hemoglobina na celico. Bledica, slabost in utrujenost so tipični simptomi primanjkljaja železa. Anemija zaradi primanjkljaja železa se zdravi z nadomestki železa. Presežek železa Železo se lahko izloča le takoj po absorpciji, in sicer prek odmrlih črevesnih sluzničnih celic. Čeprav prvotno brez simptomov, je prekomerno kopičenje železa nevarno, ker pripomore k tvorbi uničevalnih prostih radikalov. Hemosideroza pomeni prekomerno kopičenje v feritinu in hemosiderinu. Napredna oblika tega stanja pa se imenuje hemokromatoza. Najpogostejši simptomi so poškodba jeter, poškodba trebušne slinavke, kardiomiopatija, hiperpigmentacija kože in bolečine v sklepih. Hemokromatoza je najbolj pogosta dedna metabolična motnja pri beli populaciji. Značilna je večinoma za moški spol, kajti pri ženskah se železo redno izloča z menstruacijo. Kaže da tudi alkohol spodbuja večjo absorpcijo železa. Zdravi se s ponavljajočim se puščanjem krvi. Nahajališča Nahaja se v mesu (perutnini in ribah), sicer pa tudi v žitaricah, sadju in zelenjavi. Velik delež konzumiranega železa pa ne izvira iz samih živil, temveč iz kuhinjske posode, ki se uporablja za pripravo hrane (vendar z uporabo sodobnih posod vse manj)

7 VIRI (spletne povezave preverjeno delujejo na dan ) gradivo, ki mi ga je priskrbel mentor (Metabolism: Vitamins and Minerals)