Vitamin A: Definisi, Sintesis, Penyerapan, Pengangkutan, dan Pembahagian

Vitamin A adalah nama yang diberikan kepada sebatian semula jadi dan sintetik dengan struktur yang serupa secara kimia tetapi aktiviti biologi yang berbeza. Tatanama yang disatukan telah diusulkan oleh Suruhanjaya Bersama IUPAC-IUB untuk Tatanama Biokimia berdasarkan kesamaan kimia (1982). Menurut Ini, vitamin A ialah generik sebutan untuk sebatian yang tidak karotenoid dan mempunyai aktiviti biologi retinol, yang vitamin A alkohol. Definisi istilah ini bermasalah berkaitan dengan tindakan ortomolekul, kerana tidak semua derivatif vitamin A (derivatif) mempunyai aktiviti vitamin A sepenuhnya. Atas sebab ini, digolongkan klasifikasi mengikut aspek biologi-perubatan. Menurutnya, nama vitamin A berlaku untuk sebatian yang mempunyai semua kesan vitamin. Sebatian ini merangkumi retinol dan ester retinil (ester asid lemak retinol), seperti retinil asetat, palmitat dan propionat, yang dapat dimetabolismekan ke retina dan asid retinoik, serta karotenoid dengan aktiviti provitamin A, seperti beta karotena. Retinoid - derivatif asid retinoik semula jadi dan sintetik - di sisi lain, tidak menunjukkan aktiviti vitamin A sepenuhnya kerana ia tidak dapat dimetabolisme menjadi bahan induk retinol. Mereka tidak mempengaruhi spermatogenesis (pembentukan spermaatau pada kitaran visual. Kesan biologi vitamin A dinyatakan dalam Unit Antarabangsa (IU) dan setara retinol (RE), masing-masing:

  • 1 IU vitamin A bersamaan dengan 0.3 µg retinol
  • 1 RE sepadan dengan 1 µg retinol 6 µg beta karotena 12 µg yang lain karotenoid dengan kesan provitamin A.

Walau bagaimanapun, telah ditunjukkan bahawa bioavailabiliti dari karotenoid aktif vitamin A (diet) dan biokonversi (penukaran enzimatik) kepada retinol sebelumnya telah berlebihan. Menurut penemuan baru-baru ini, karotenoid provitamin A menunjukkan hanya 50% aktiviti retinol yang diandaikan sebelumnya. Oleh itu, faktor penukaran 6, yang digunakan untuk mengira aktiviti vitamin A beta karotena, kini telah diperbaiki ke atas. Kini diandaikan bahawa 1 µg retinol.

  • 12 µg beta-karoten, masing-masing.
  • 24 µg karotenoid lain dengan kesan provitamin A sesuai.

Ciri struktur vitamin A adalah struktur poliena tak jenuh ganda, yang terdiri daripada empat unit isoprenoid dengan ikatan berganda terkonjugasi (ciri struktur kimia yang menggantikan ikatan tunggal dan ikatan berganda). Rantai sisi isoprenoid dilekatkan pada cincin ionon beta. Pada akhir bahagian asiklik terdapat kumpulan berfungsi yang dapat diubah suai dalam organisma. Oleh itu, esterifikasi (reaksi keseimbangan di mana alkohol bertindak balas dengan asid) retinol dengan asid lemak membawa kepada retinil ester, dan pengoksidaan retinol secara terbalik (boleh diterbalikkan) ke retina (vitamin A aldehid) dan masing-masing (tidak dapat dipulihkan) kepada asid retinoik. Kedua-dua cincin beta-ionone dan rantai isoprenoid adalah prasyarat molekul untuk keberkesanan vitamin A. Perubahan cincin dan rantai sisi dengan atom <15 C dan <2 kumpulan metil, masing-masing, membawa kepada pengurangan aktiviti. Oleh itu, karotenoid dengan oksigen-bentuk cincin atau tanpa struktur cincin tidak mempunyai aktiviti vitamin A. Penukaran retinol all-trans ke isomer cisnya mengakibatkan perubahan struktur dan juga dikaitkan dengan aktiviti biologi yang lebih rendah.

Sintesis

Vitamin A terdapat secara eksklusif pada organisma haiwan dan manusia. Dalam konteks ini, sebahagian besarnya berasal dari pemecahan karotenoid yang dimakan oleh manusia dan haiwan dengan makanan. Penukaran provitamin A berlaku di usus dan di hati. Pemecahan beta karoten oleh enzim 15,15′-dioksigenase - karotenase - enterosit (sel-sel usus kecil epitelium) menghasilkan 8′-, 10′- atau 12′-beta-apocarotene, bergantung pada lokasi degradasi (pemecahan) molekul, yang ditukarkan ke retina dengan degradasi selanjutnya atau pemendekan rantai, masing-masing. Setelah pembelahan pusat beta-karoten oleh hati alkohol dehidrogenase, dua molekul retina dijana semula (terbentuk). Retinal kemudiannya boleh dikurangkan kepada retinol aktif secara biologi - proses terbalik - atau dioksidakan menjadi asid retinoik - penukaran tidak dapat dipulihkan. Walau bagaimanapun, pengoksidaan retina menjadi asid retinoik berlaku pada tahap yang jauh lebih rendah. Penukaran beta-karoten dan provitamin A lain menjadi retinol berbeza dalam spesies yang berbeza dan bergantung kepada ciri-ciri makanan yang mempengaruhi usus. penyerapan dan mengenai bekalan vitamin A individu. Kira-kira setara dengan 1 µg all-trans-retinol adalah:

  • 2 µg beta-karoten dalam susu; 4 µg beta-karoten dalam lemak.
  • 8 µg beta-karoten dalam wortel homogen atau sayur-sayuran yang dimasak dengan lemak.
  • 12 µg beta-karoten dalam wortel masak, tegang.

Penyerapan

Seperti semua larut lemak vitamin, vitamin A diserap (diambil) di bahagian atas usus kecil semasa pencernaan lemak, iaitu kehadiran lemak makanan sebagai pengangkut lipofilik (larut lemak) molekul, asid hempedu untuk melarutkan (meningkatkan kelarutan) dan membentuk misel (membentuk manik pengangkutan yang menjadikan bahan larut dalam lemak dapat diangkut dalam larutan berair), dan esterase (pencernaan enzim) untuk memecahkan ester retinil diperlukan untuk usus yang optimum penyerapan (penyerapan melalui usus). Vitamin A diserap sama ada dalam bentuk provitaminnya - biasanya beta-karoten - dari makanan tumbuhan atau dalam bentuk ester asid lemaknya - biasanya retinil palmitat - dari produk haiwan. Ester retinil dibelah secara hidrolitik (dengan tindak balas dengan air) dalam lumen usus oleh cholesterylesterase (enzim pencernaan). Retinol yang dilepaskan dalam proses ini mencapai membran sempadan berus dari mukosa sel (sel mukosa usus) sebagai komponen misel campuran dan diinternalisasi (diserap secara dalaman) [1-4, 6, 9, 10]. The penyerapan kadar retinol berkisar antara 70-90%, bergantung pada literatur, dan sangat bergantung pada jenis dan jumlah lemak yang dibekalkan pada masa yang sama. Semasa dalam fisiologi (normal untuk metabolisme) kepekatan julat, penyerapan retinol berlaku mengikut kinetik tepu dengan cara bebas tenaga yang sesuai dengan penyebaran pasif yang dimediasi pembawa, dos farmakologi diserap oleh penyebaran pasif. Dalam enterosit (sel-sel usus kecil epitelium, retinol terikat dengan protein II pengikat retinol selular (CRBPII) dan diesterifikasi oleh enzim lesitin-retinol acyltransferase (LRAT) dan acyl-CoA-retinol acyltransferase (ARAT) dengan asid lemak, terutamanya asid palmitik. Ini diikuti dengan penggabungan (pengambilan) ester retinil ke dalam chylomicrons (lipoprotein kaya lipid), yang memasuki periferal peredaran melalui limfa dan diturunkan kepada sisa-sisa chylomicron (sisa-sisa chylomicron rendah lemak).

Pengangkutan dan pengedaran dalam badan

Semasa pengangkutan ke hati, ester retinil boleh diambil sebilangan kecil oleh enzim lipoprotein lipase (LPL) ke dalam pelbagai tisu, misalnya, otot, tisu adiposa, dan kelenjar susu. Walau bagaimanapun, majoriti retinol esterifikasi molekul kekal di sisa-sisa chylomicron, yang mengikat reseptor tertentu (laman pengikat) di hati. Ini mengakibatkan penyerapan ester retinil ke dalam hati dan hidrolisis ke retinol dalam lisosom (sel organel) sel parenkim. Dalam sitoplasma sel-sel parenkim, retinol terikat dengan protein pengikat retinol selular (CRBP). Retinol yang terikat dengan CRBP dapat, di satu pihak, berfungsi sebagai penyimpanan jangka pendek di sel parenkim, digunakan secara fungsional atau dimetabolisme, dan, di sisi lain, disimpan jangka panjang sebagai kelebihan retinol oleh sel-sel stellate perisinusoidal ( sel stellate lemak atau sel Ito; 5-15% sel hati) selepas esterifikasi - kebanyakannya dengan asid palmitik - sebagai ester retinil. Retinil ester sel stellate perisinusoidal menyumbang kira-kira 50-80% daripada jumlah kumpulan vitamin A badan dan kira-kira 90% daripada jumlah hati kepekatan. Kapasiti penyimpanan sel stellate hampir tidak terhad. Oleh itu, walaupun dengan pengambilan yang tinggi secara kronik, sel-sel ini dapat menyimpan jumlah simpanan yang berkali-kali. Orang dewasa yang sihat mempunyai rata-rata kepekatan ester retinil 100-300 µg dan kanak-kanak 20-100 µg per g hati. Separuh hayat ester retinil yang disimpan di hati adalah 50-100 hari, atau kurang dalam pengambilan alkohol kronik [1-3, 6, 9]. Untuk menggerakkan vitamin A yang tersimpan, ester retinil dibelah oleh retinil tertentu ester hidrolase (enzim). Retinol yang dihasilkan, yang awalnya terikat pada CRBP, dilepaskan ke protein pengikat apo-retinol intraselular (terletak di dalam sel) (apo-RBP), terikat, dan dirembeskan (dirembeskan) ke dalam darah plasma sebagai holo-RBP. Oleh kerana kompleks retinol-RBP akan cepat hilang di filtrat glomerular buah pinggang kerana berat molekulnya yang rendah, pengikatan holo-RBP yang boleh diterbalikkan ke transthyretin (TTR, tiroksin-binding prealbum) berlaku di darah. Kompleks retinol-RBP-TTR (1: 1: 1) bergerak ke tisu extrahepatic (di luar hati), seperti retina, testis, dan paru-paru, di mana retinol diambil oleh sel dengan cara yang dimediasi oleh reseptor dan terikat secara intraselular ke CRBP untuk pengangkutan baik di dalam sel dan melalui darah/ penghalang tisu. Walaupun TTR yang tersisa ekstraselular tersedia untuk proses pengangkutan yang diperbaharui dalam plasma darah, Apo-RBP dikatabolisme (direndahkan) oleh buah pinggang. Dalam metabolisme sel, penukaran merangkumi yang berikut:

  • Dehidrogenasi terbalik (berpisah dari hidrogenretinol - retinol ↔ retina.
  • Pengoksidaan retina kepada asid retinoik - retina → asid retinoik yang tidak dapat dipulihkan.
  • Isomerisasi (penukaran molekul menjadi isomer lain) - transisi - retinol, retina atau asid retinoik.
  • Pengasingan retinol dengan asid lemak - retinol ↔ retinil ester - untuk merapatkan defisit bekalan jangka pendek.

Asid retinoik - all-trans dan 9-cis - berinteraksi dalam sel sasaran, terikat dengan protein pengikat asid retinoik selular (CRABP), dengan reseptor asid retinoik nuklear - RAR dan RXR dengan subtipe - tergolong dalam hormon steroid-tiroid (tiroid) keluarga reseptor. RXR secara khusus mengikat asid 9-cis-retinoik dan membentuk heterodimer (molekul yang terdiri daripada dua subunit yang berbeza) dengan bersentuhan dengan reseptor lain, seperti asid all-trans-retinoik, triiodothyronine (T3; hormon tiroid), kalsitriol (vitamin D, estrogen, atau progesteron reseptor. Sebagai faktor transkripsi, reseptor asid retinoik nuklear mempengaruhi gen ekspresi dengan mengikat urutan DNA tertentu. Oleh itu, asid retinoik adalah pengatur penting pertumbuhan dan pembezaan sel dan tisu.

Perkumuhan

Kira-kira 20% vitamin A yang dibekalkan secara lisan tidak diserap dan dihilangkan melalui bile dan najis atau air kencing. Untuk mengubah vitamin A menjadi bentuk yang dapat dikeluarkan, ia mengalami biotransformasi, seperti halnya semua bahan lipofilik (larut lemak). Biotransformasi berlaku di hati dan boleh dibahagikan kepada dua fasa:

  • Pada fasa I, vitamin A dihidroksilasi (penyisipan kumpulan OH) oleh sistem sitokrom P-450 untuk meningkatkan kelarutan.
  • Pada fasa II, konjugasi berlaku dengan bahan yang sangat hidrofilik (larut dalam air) - untuk tujuan ini, asid glukuronik dipindahkan ke kumpulan vitamin A OH yang dimasukkan sebelumnya dengan bantuan glukuroniltransferase

Sebilangan besar metabolit belum dapat dijelaskan. Walau bagaimanapun, dapat diasumsikan bahawa produk perkumuhan masing-masing adalah asid retinoik glukuronidasi dan bebas dan asid 4-ketoretik.