Vitaminele liposolubile Vitamina K Termenul de vitamina K se referă la o clasă de compuşi a căror activitate este similară. Vitamina K1 (filochinona)

Transcript

1 Vitaminele liposolubile Vitamina K Termenul de vitamina K se referă la o clasă de compuşi a căror activitate este similară. Vitamina K1 (filochinona) este forma majoră a vitaminei din plante. Vitamina K2 (menachinona) este prezentă în animale (sintetizată de bacteriile din flora intestinală). Există multe forme ale menachinonei, forme care diferă prin mărimea lanţului hidrocarbonat. Aceste forme prezintă acţiuni şi modalităţi de absorbţie diferite. Vitaminele sunt derivaţi de naftochinonă a căror catene laterale sunt diferite. Filochinona conţine un rest fitil, pe când menachinona conţine o catenă laterală poliizoprenoidă. Menadiona este un analog sintetic al vitaminei K (vitamina K3 compus care este convertit în organism prin alchilare la vitamina K2). Una din formele vitaminei K2, menatetrenona, este investigată în scopul utilizării sale la tratarea osteoporozei. Absorbţia şi transportul vitaminei K Vitamina K este absorbită în intestinul subţire în prezenţa acizilor biliari. Este înglobată în chilomicroni. Ajunge la ficat prin intermediul limfei. rganismul reţine o cantitate mică de vitamina K. Majoritatea vitaminei K se depozitează în ficat. De aici o parte din vitamina K se distribuie la alte ţesuturi, iar o altă parte se pierde prin intermediul bilei în urină. Funcţii 1. Vitamina K este implicată în modificarea postranslaţională a factorilor de coagulare a sângelui (protrombinei). De asemenea, vitamina K asistă la sinteza unor proteine care încetinesc procesul de coagulare a sângelui (proteinele C şi S). 2. Vitamina K este coenzimă, implicată în procesul de conversie a 3 resturi de acid glutamic ( -carboxilarea resturilor de glutamat) dintr-o proteină care leagă ionii de calciu, osteocalcina, inducând astfel mineralizarea oaselor.

2 Simptomele deficienţei vitaminei K 1. hemoragii la nou născuţi; 2. utilizarea îndelungată a antibioticelor poate conduce la deficienţe de vitamina K datorită eliminării florei intestinale. Surse de vitamina K a. bogate: varza, spanacul, fasolea; b. medii: brânza, untul, ouăle şi ficatul; c. sărace: orezul, roşiile, piersicile, bananele sau cartofii. Toxicitatea Excesul de vitamina K1 sau K2 nu daunează organismului. Vitamina K3 este mai puţin utilizată datorită interferenţei sale asupra glutationului (o tripeptidă cu proprietăţi antioxidante). Antagoniştii vitaminei K sunt dicumarolul (anticoagulant) şi warfarina. Aceştia inhibă o enzimă care converteşte epoxidul vitaminei K la vitamina K (forma redusă). Mai mult, salicilaţii sunt antagonişti ai vitaminei K. H H 2 H H CH 2 CH C Dicumarolul Warfarina Vitaminele hidrosolubile Vitamina B 1 Rolul metabolic. Tiamina joacă un rol important în metabolismul energetic al celulei. Tiamina este parte a coenzimei tiamin pirofosfat (TPP), care participă la decarboxilarea acidului piruvic la acetil-coenzima A. Aceasta este o etapă necesară în producerea energiei celulare din carbohidraţi. Magneziu este necesar pentru conversia tiaminei la TPP. Tiamina poate exista şi sub forma tiamintrifosfatului în celulele nervoase sau musculare. Aceasta formă a tiaminei activează transportul electroliţilor prin membranele acestor celule (permit buna funcţionare a impulsurilor nervoase sau contracţia musculară). Carenţa de Vitamina B 1 (tiamină, vitamina antineuritică) produce o maladie numită beri-beri. Afecţiunea se manifestă, între altele, prin pierderea poftei de mâncare, simptome gastro-intestinale, edeme, tulburări circulatorii, simptome neurologice (somnolenţă, dureri de cap, nevrită periferică), degenerarea sistemului nervos periferic şi paralizia membrelor, prin tulburări ale funcţiei inimii (lărgirea organului), scăderea capacităţii de memorare pe termen scurt şi prin afecţiuni ale pielii. Simptome similare pot fi produse şi experimental, la animale sau păsări, prin hrănirea lor cu orez decorticat.

3 Deficienţa în tiamină poate apărea datorită unei alimentaţii neadecvate. Această deficienţă este întâlnită frecvent la persoanele alcoolice, care de cele mai multe ori nu se hrănesc corespunzător. Alcoolul este o sursa de energie fără a oferi nutrienţii necesari organismului. Alcoolul induce o absorbţie mai scăzută a tiaminei şi creşte excreţia acesteia. În peştele crud şi moluşte există enzime care distrug tiamina. De asemenea, taninurile din ceai sau cafea pot oxida tiamina, reducând asimilarea acestei vitamine prin dietă. Simptomele deficienţei tiaminice pot fi induse de către analogii tiaminei, cu rol antivitaminic, cum ar fi piritiamina şi hidroxitiamina. Tiamina se găşeste în cantităti mici în aproape toate alimentele, în special în cerealele integrale. Numai alimentele procesate au un conţinut redus de tiamină. Produsele derivate din carnea de porc conţin o cantitate importantă de tiamină. Mâncărurile sănătoase care sunt bogate în vitamina B 1 includ laptele de soia, fisticul, mazărea şi pepenele roşu. Prin fierbere cantitatea de tiamină este redusă substanţial. Cele mai frecvent folosite suplimente alimentare sunt clorhidratul de tiamină şi nitratul de tiamină. Vitamina B 2 (Riboflavina) Riboflavina se regăseşte ca parte a coenzimei numite flavin adenin dinucleotid (FAD). Coenzimele derivate de la riboflavine sunt numite flavine. Flavinele intervin în metabolismul carbohidraţilor, grăsimilor sau proteinelor. Flavinele joacă un rol important în metabolismul şi eliminarea toxinelor, medicamentelor, substanţelor cancerigene sau a hormonilor steroidici. FAD-ul este utilizat în ciclul reducerii şi oxidarii glutationului. Acest ciclu are un rol important în protejarea organismului faţă de radicalii liberi. FAD-ul este folosit şi la reducerea glutationului prin readucerea lui la forma redusă cu scopul de a proteja celula. Riboflavina este necesară în lanţul respirator, intervenind în ciclul acidului tricarboxilic (ciclul Krebs). Riboflavina este absorbită în intestinul subţire şi ulterior eliberată în urină. Deficienţele riboflavinei pot cauza inflamaţii ale membranelor, ale pielii sau ale tractului gastrointestinal. Surse bogate de riboflavină: cereale integrale, spanac, brocoli, sparangel. Surse moderate de riboflavină: soia şi migdalele. Deşi nu este distrusă la încălzire, vitamina B 2 este distrusă sub acţiunea luminii UV. Vitamina B 3 (niacina, vitamina PP) poate apărea sub două forme: acidul nicotinic (niacina) şi amida acidului nicotinic (niacin amida).

4 Rol metabolic Nicotinamida acţionează în reacţiile de oxido-reducere din organism sub forma a două coenzime, NAD + (nicotinamid-adenin-dinucleotidul) şi NADP + (nicotinamidadenin-dinucleotid-fosfatul). Reducerea şi oxidarea acestor cofactori, NAD + sau NADP +, utilizaţi în reacţiile catalitice de către únele enzimele, sunt procese reversibile. În aceste procese, ele servesc drept purtători de electroni. Moleculele de NAD + sau NADP + sunt slab legate de apoenzimă (partea a enzimei fără cofactor) şi sunt indispensabile pentru aceste enzime. Ambele coenzime, derivaţi ai piridinei, NAD + şi NADP +, numite şi piridin-coenzime sau piridin-nucleotide, au proprietăţi oxido-reducătoare în cadrul unor dehidrogenaze. NAD-ul este implicat în reacţii de scindare a carbohidraţilor, grăsimilor, proteinelor sau alcoolului, reacţii în care este eliberată energie. NADP + intervine mai mult în reacţiile de biosinteză (a acizilor graşi sau a colesterolului). Au fost identificate peste o sută de reacţii biochimice dependente de aceste coenzime (NAD + şi NADP + ): 1. Sinteza legăturilor bogate în energie. 2. Metabolismul acidului piruvic. 3. Metabolismul pentozei. 4. Metabolismul lipidelor. 5. Glicoliza. 6. Metabolismul azotului (dezaminarea oxidativă a aminoacizilor) 7. Fotosinteza. Niacina poate fi sintetizată din triptofan. În momentul în care se instalează o deficienţă de niacină boala se numeşte pelagra. Pelagra este însoţită de diaree, dermatite, demenţă sau chiar moarte. Surse de niacină: cerealele, ciupercile, diverse vegetale. Carnea de porc, oaie, pui, peste sau produşi derivaţi sunt bogate în niacină, dar şi în colesterol. Niacina este stabilă la încălzire Vitamina B 5 Vitamina B 5 sau acidul pantotenic este un derivat al -alaninei, ce este larg răspândit în natură ( panto = peste tot) şi indispensabil creşterii drojdiei de bere, a bacteriilor şi a animalelor superioare. Absorbţia se realizează la nivelul intestinului şi, imediat, tot în aceste celule, este fosforilat la gruparea de alcool primar, formând acidul 4'-fosfopantotenic. Formele active ale acidului pantotenic sunt 4'-fosfopantoteina şi coenzima A (CoA). Acidul pantotenic, sub forma de Coenzima A, este necesar pentru sinteza colesterolui şi la sinteza melatoninei (un hormon steroidic). Coenzima A este vitală în sinteza acetilcolinei, un neurotransmiţător. Hemul, o componentă a hemoglobinei, necesită CoA pentru sinteză. Mai mult, ficatul are nevoie de CoA

5 pentru a metaboliza o serie de medicamente şi toxine. CoA este necesară pentru sinteza lipidelor utilizate în straturile mielinice din celulele nervoase, şi de asemenea poate participa la sintetiza fosfolipidelor din membranele celulare. Surse de acid pantotenic: cerealele integrale, nucile sau seminţele, drojdia alimentară, cartofi dulci, legume, ciuperci, roşii şi brocoli. Acidul pantotenic nu este toxic şi este eliminat prin urină. Contraceptivele orale pot creşte nevoile de acid pantotenic. Deşi suplimentul cel mai stabil este pantotenolul, sărurile de calciu sau sodiu a D-pantotenatului reprezintă o alternativă. Lipsa acestei vitamine provoacă dermatite, tulburări de creştere, albirea părului, necroza glandelor suprarenale, hemoragie etc. Vitamina B 6 (piridoxina, adermina) include trei compuşi naturali, piridoxina, piridoxamina şi piridoxalul, derivaţi ai piridinei, care se deosebesc prin natura radicalului din poziţia 4. Toţi aceşti compuşi pot fi convertiţi într-o formă activă - piridoxal fosfatul. Piridoxal fosfatul joacă un rol determinant în multe reacţii din organism. În organism, piridoxal-5-fosfatul şi piridoxamin-5-fosfatul îndeplinesc rolul de grupări prostetice, adică sunt legate covalent de apoenzimă. Vitamina B6 este depozitată în ţesutul muscular. Glucoza este stocată sub forma de glicogen în ţesutul muscular. Piridoxal-5-fosfatul este o coenzimă pentru enzima glicogen fosforilaza, care catalizează eliberarea glucozei din glicogen. În alt proces, numit glucogeneză, coenzima este necesară în reacţia de conversie a aminoacizilor la glucoză. Unii neurotransmiţători sunt sintetizaţi utilizând enzime dependente de piridoxal- 5-fosfat. Serotonina este sintetizată, plecând de la triptofan, în creier, cu ajutorul acestei coenzime. Rolul metabolic. Piridoxal-fosfatul şi piridoxalamino-fosfatul sunt cofactori în special în enzimele care catalizează transferul grupărilor aminice. Printre enzimele ce necesită piridoxal fosfat sa află şi: 1. Decarboxilazele aminoacizilor.

6 2. Transaminazele. Dintre acestea, numai cele dintre glutamat şi piruvat cu formarea alaninei şi dintre glutamat şi oxaloacetat cu formarea aspartatului sunt reacţii reversibile. 3. Racemazele. Aceste enzime catalizează formarea DL-alaninei din D- sau L- alanină. 4. Dezaminazele (pentru serină şi treonină). Piridoxal-5-fosfatul se leagă sub forma unei baze Schiff cu gruparea ε-amino a unui rest de lizină din apoenzimă. În timpul formării complexului enzimă-substrat, această grupare este eliberată. Numai piridoxalul îndeplineşte funcţii de coenzimă. În calitate de coenzimă a aminotransferazelor, vitamina B 6 este prezentă sub formă de fosfopiridoxamină. Vitamina B 6 este distrusă la consumatorii de alcool. În organism alcoolul este scindat la acetaldehida. Acetaldehida determină scindarea piridoxal-5-fosfatului de pe enzimele corespunzătoare şi astfel coenzima este îndepărtată. Unele medicamente, ca hidrazida acidului izonicotinic (utilizată la tratarea tuberculozei) determină clivarea coenzimei. Nivelul ridicat de homocisteina din sânge este un indicator care sugerează creşterea riscului apariţiei bolilor cardiovasculare. Vitamina B 6 este folosită la îndepărtarea homocisteinei din sânge prin conversia acesteia la cisteină. Printr-o reacţie consecutivă folatul şi vitamina B 12 îndepărtează homocisteina din sânge convertind-o în metionină. Vitamina B 6 nu este toxică în situaţia în care este obţinută prin dietă. Tulburările de aport vitaminic conduc la stări de nervozitate, insomnie, tulburări de mers, afecţiuni cutanate în jurul nasului, ochilor, gurii, limfocitopenie, edeme. Aceste tulburări ale pielii seamănă cu pelagra, însă nu se pot vindeca cu acid nicotinic. Vitamina B 7 Vitamina B 7 (biotina, vitamina H- din greacă bios = viaţă) controlează diviziunea celulară. Este necesară funcţionării normale a pielii (vitamina H, de la cuvântul german Haut = piele). A fost izolată în stare cristalizată de Kögl (1936) din gălbenuş de ou, apoi din ficat de către Vigneaud, care i-a determinat structura. Biotina poate fi sintetizată numai de bacterii (din intestinul gros - peretele intestinului gros este specializat pentru absorbţia biotinei), alge, drojdii, ciuperci sau únele plante. Biotina este utilizată de 4 enzime importante carboxilaze. Acetil-CoA carboxilaza este utilizată la sinteza acizilor graşi. Piruvat carboxilaza catalizează producerea glucozei din grăsimi şi proteine (glucogeneza). Metil-crotonil-carboxilaza este catalizator în metabolismul leucinei. Propionil-CoA carboxilaza este utilizată în metabolismul colesterolului, aminoacizilor sau a unor acizi graşi. Biotina influenţează şi procesele de transcripţie şi translaţie ale ADN-ului.

7 S-a constatat o deficienţă de biotină în cazul consumului de albuş de ou crud. Biotina poate lega avidina, o proteină prezentă în albuşul de ou. La încălzire cele două molecule nu mai sunt asociate, deci biotina nu mai este legată. Deficienţa de biotina poate rezulta şi din lipsa genei biotinidazei, care codează o enzimă care îndepărtează biotina din proteinele mai mici. Lipsa biotinidazei este o boală genetică rară. De asemenea, femeile însărcinate pot fi la limită cu nivelele de biotină. Dezvoltarea fătului necesită mai multă biotină decât este necesară la un adult. Mai mult, la dozele mari de acid pantotenic poate apărea o concurenţa cu biotina pentru absorbţia la nivelul intestinului. În plus, antibioticele pot descreşte producerea biotinei, deoarece unele dintre acestea reduc numărul de bacterii din colon. Hipovitaminoza B 7 se manifestă prin tulburări nervoase, dermatită, oboseală musculară, anemie, scăderea apetitului. Simptomele includ acumularea de substraturi ale enzimelor biotin-dependente, care pot fi detectate în urină, de exemplu: acidul lactic, acidul -hidroxi-metilcrotonic, acidul -hidroxi-izovalerianic şi acidul -hidroxipropionic. Vitamina B 9 Vitamina B 9 (acidul folic) se găseşte sub formă de poliglutamaţi cu 4-6 resturi glutamil. Acidul folic este transportor de grupe C 1, în special al grupelor formil. Molecula sa este redusă la acid tetrahidrofolic (coenzima) şi sub această formă leagă radicali de tipul CH 2 -, -CH, CH 2 H, -CH=NH, adică radicali ce conţin un singur atom de carbon, de aici şi funcţia sa de transportor C 1. Coenzimele folatului acţionează ca donori sau acceptori ai unei unități structurale ce conţine un atom de carbon într-o serie de reacţii care intervin în metabolismul amino acizilor sau acizilor nucleici. Sinteza ADN-ului este dependentă de coenzimele derivate de la acidul folic. Molecula acidului folic se compune din trei părţi distincte: un nucleu de pteridină, un rest de p-aminobenzoic şi un rest de acid glutamic. Folatul împreună cu vitamina B12 este necesar în sinteza metioninei. Metionina este utilizată la sinteza S-adenozil-metioninei (SAM), compus care este un donor de grupări metilice către ADN sau ARN. Grupările metilice pot proteja ADN-ul împotriva mutaţiilor care pot provoca cancer. Sinteza metioninei din homocisteină este importantă pentru

8 controlul cantitaţii de homocisteină (compus care determină apariţia bolilor de inimă) din sânge. Folatul din alimente este în mod normal legat de aminoacizii din proteine (sub forma poliglutamatului). Pentru absorbţia intestinală, se impune ca folatul să fie legat doar de un singur aminoacid (monoglutamat). Enzimele digestive situate în celulele de pe suprafaţa intestinului hidrolizează poliglutamatul la monoglutamat. grupare metil este ataşată la acest monoglutamat (coenzima nu-şi mai exercită funcţiile) pentru a permite transportul moleculelor de folat în sânge, la ficat sau la diferite celule. Activarea folatului este asistată de vitamina B 12 care îndepărtează gruparea metil de la folat. Carenţa de vitamină B 9 apare din cauza unui aport alimentar scăzut, stresului (sarcină), tulburărilor de absorbţie, deficitului de enzime implicate în sistemul de transport sau terapiei cu unele medicamente (aspirina, medicamentele anticanceroase sau contraceptivele orale). Carenţa se manifestă exclusiv prin perturbarea hematopoiezei, simptomul fiind anemie megaloblastică. Surse de folat: legume (verzi), fructe, cereale integrale. Folatul poate fi distrus la încălzire, sub acţiunea luminii sau aerului. Vitamina B 12 (Cobalamina) Vitamina B 12 este o vitamină atipică care conţine ioni de cobalt şi o structură complexă. Formele active ale vitaminei B 12, în organism, sunt metil-cobalamina şi deoxiadenozil-cobalamina. Suplimentele de vitamina B 12 sunt sub forma ciano-cobalaminei, care poate fi convertită în cele două forme active necesare organismului. Rolul vitaminei B 12 (metal-cobalaminei) este de a converti homocisteina în metionină. Cealaltă formă activă (deoxi-adenozil-cobalamina) are rol în producerea energiei din proteine şi grăsimi. Vitamina B 12 este esenţială pentru menţinerea sistemului nervos şi pentru sinteza moleculelor implicate în biosinteza acizilor graşi. Vitamina B 12 este necesară pentru menţinerea straturilor mielinice care înconjoară celulele nervoase. Vitamina B 12 este unul dintre compuşii necesari sintezei hemoglobinei, pigmentul care leagă oxigenul, o proteină din sânge. Vitamina B 12 este necesară pentru sinteza ADN-ului din celulele (care se divid rapid) din măduva spinării. Lipsa vitaminei B 12 sau folatului determină producerea de celule roşii imature, cu un conţinut redus de hemoglobină. Lipsa vitaminei B 12 din organism produce anemie pernicioasă (cauzată de distrugerea celulelor stomacului), o maladie a sângelui însoţită de tulburări nervoase. Injecţiile cu vitamina B 12 restabilesc numărul de celule (globule) roşii şi reechilibrează sistemul nervos central în anemia pernicioasă. Vitamina B 12 se găseşte numai în alimentele de origine animală (carne, lapte sau ouă). Cobalamina este produsă şi de bacteriile din colon.

9 Vitamina B12 este distrusă la încălzire. Vitamina C (acidul ascorbic, vezi carbohidraţi) Rol metabolic. Acidul ascorbic se comportă în celulele vii ca un agent reducător, în timp ce forma sa oxidată, acidul dehidroascorbic, ca un oxidant. Principalele reacţii la care participă vitamina C sunt: hidroxilarea prolinei şi a lizinei pentru sinteza colagenului, hidroxilarea fenilalaninei, sinteza catecolaminelor, hidroxilarea sterolilor, desaturarea acizilor graşi, absorbţia fierului, metabolizarea xenobioticelor etc. Acidul ascorbic este un acid de tăria acizilor carboxilici: el poate fi titrat cu hidroxizi alcalini, descompune carbonaţii şi formează săruri. Aciditatea sa este conferită de una din grupele H enolice. Carenţa în vitamina C sau aportul alimentar redus poate conduce la tulburări gastro-intestinale, boli infecţioase, neoplazii şi la apariţia scorbutului (precedată de anemie, inapetenţă, scăderea rezistenţei la efort, infecţii, dureri articulare, uscăciunea tegumentelor). Într-un stadiu mai avansat, apar hemoragii subcutanate, musculare, gingivale. De asemenea, apar leziuni ale ţesutului osos şi ale cartilagiilor, ca urmare a perturbării biosintezei colagenului.