Vitamin A: Định nghĩa, Tổng hợp, Hấp thụ, Vận chuyển và Phân phối

Vitamin A là tên gọi để chỉ các hợp chất tự nhiên và tổng hợp có cấu trúc giống nhau về mặt hóa học nhưng hoạt tính sinh học khác nhau. Một danh pháp thống nhất đã được đề xuất bởi Ủy ban Hỗn hợp IUPAC-IUB về Danh pháp Hóa sinh dựa trên những điểm tương đồng về mặt hóa học (1982). Theo điều này, vitamin A là một chủng loại thuật ngữ cho các hợp chất không caroten và có hoạt tính sinh học của retinol, vitamin A rượu. Định nghĩa của thuật ngữ này có vấn đề liên quan đến hoạt động trực phân tử, vì không phải tất cả các dẫn xuất vitamin A (dẫn xuất) đều có hoạt tính vitamin A đầy đủ. Vì lý do này, nên phân loại theo khía cạnh sinh học-y tế. Theo đó, tên gọi vitamin A được áp dụng cho các hợp chất có tất cả các tác dụng của vitamin. Các hợp chất này bao gồm retinol và retinyl este (este axit béo của retinol), chẳng hạn như retinyl axetat, palmitat và propionat, có thể chuyển hóa thành axit retinal và retinoic, cũng như caroten với hoạt động cung cấp vitamin A, chẳng hạn như beta-caroten. Mặt khác, retinoids - các dẫn xuất axit retinoic tổng hợp và tự nhiên - mặt khác, không thể hiện đầy đủ hoạt động của vitamin A vì chúng không thể chuyển hóa thành retinol chất gốc. Chúng không ảnh hưởng đến quá trình sinh tinh (hình thành tinh trùng) hoặc trên chu kỳ thị giác. Tác dụng sinh học của vitamin A được biểu thị bằng Đơn vị quốc tế (IU) và tương đương retinol (RE), tương ứng:

  • 1 IU vitamin A tương đương với 0.3 µg retinol
  • 1 RE tương ứng với 1 µg retinol 6 µg beta-caroten 12 µg khác caroten với hiệu ứng provitamin A.

Tuy nhiên, nó đã được chứng minh rằng sinh khả dụng của carotenoid hoạt tính vitamin A (chế độ ăn uống) và sự chuyển đổi sinh học của chúng (chuyển đổi enzym) thành retinol trước đây đã được đánh giá quá cao đáng kể. Theo những phát hiện gần đây, các carotenoid provitamin A chỉ thể hiện 50% hoạt tính retinol đã được giả định trước đây. Do đó, hệ số chuyển đổi 6, được sử dụng để tính hoạt tính vitamin A của beta-caroten, hiện đã được sửa trở lên. Bây giờ người ta giả định rằng 1 µg retinol.

  • 12 µg beta-caroten, tương ứng.
  • 24 µg các carotenoid khác có hiệu ứng provitamin A tương ứng với.

Đặc điểm cấu tạo của vitamin A là cấu trúc polyene không bão hòa đa, bao gồm bốn đơn vị isoprenoid với các liên kết đôi liên hợp (một đặc điểm cấu trúc hóa học xen kẽ một liên kết đơn và một liên kết đôi). Chuỗi bên isoprenoid được gắn vào một vòng beta ionone. Ở cuối phần mạch hở có một nhóm chức có thể được biến đổi trong cơ thể sinh vật. Do đó, quá trình este hóa (phản ứng cân bằng trong đó một rượu phản ứng với một axit) của retinol với axit béo dẫn đến retinyl ester, và quá trình oxy hóa retinol thuận nghịch (có thể đảo ngược) thành retinal (vitamin A aldehyde) và không thể đảo ngược (không thể đảo ngược) thành axit retinoic, tương ứng. Cả vòng beta-ionone và chuỗi isoprenoid đều là tiền đề phân tử cho hiệu quả của vitamin A. Những thay đổi trong vòng và một chuỗi bên có <15 nguyên tử C và <2 nhóm metyl, tương ứng, dẫn giảm hoạt động. Do đó, các carotenoid với một ôxy- vòng sinh sản hoặc không có cấu trúc vòng không có vitamin A hoạt động. Việc chuyển đổi retinol all-trans thành các đồng phân cis của nó dẫn đến thay đổi cấu trúc và cũng có liên quan đến hoạt tính sinh học thấp hơn.

Tổng hợp

Vitamin A chỉ được tìm thấy trong cơ thể động vật và con người. Trong bối cảnh này, nó phần lớn bắt nguồn từ sự phân hủy các carotenoid mà con người và động vật ăn vào cùng với thức ăn. Việc chuyển đổi các vitamin A diễn ra trong ruột và gan. Sự phân chia phi tập trung của beta-carotene bởi enzyme 15,15'-dioxygenase - carotenase - của các tế bào ruột (tế bào của ruột non biểu mô) dẫn đến 8′-, 10′- hoặc 12′-beta-apocarotene, tùy thuộc vào vị trí phân hủy (phân hủy) của phân tử, được chuyển thành retinal bằng cách thoái hóa thêm hoặc rút ngắn chuỗi tương ứng. Khi sự phân cắt trung tâm của beta-carotene bằng gan rượu dehydrogenase, hai phân tử của retinal được tái tạo (hình thành). Sau đó, võng mạc có thể bị khử thành retinol hoạt tính sinh học - quá trình thuận nghịch - hoặc bị oxy hóa thành axit retinoic - chuyển đổi không thể đảo ngược. Tuy nhiên, quá trình oxy hóa retinal thành axit retinoic xảy ra ở mức độ thấp hơn nhiều. Việc chuyển đổi beta-carotene và các vitamin A khác thành retinol khác nhau ở các loài khác nhau và phụ thuộc vào đặc điểm chế độ ăn uống ảnh hưởng đến đường ruột hấp thụ và về nguồn cung cấp vitamin A cá nhân. Tác dụng tương đương với 1 µg all-trans-retinol là:

  • 2 µg beta-caroten trong sữaC & ocirc; ng; 4 µg beta-caroten trong chất béo.
  • 8 µg beta-carotene trong cà rốt đồng nhất hoặc rau nấu chín được chế biến với chất béo.
  • 12 µg beta-caroten trong cà rốt nấu chín, căng.

Hấp thụ

Như tất cả các chất béo tan vitamin, vitamin A được hấp thụ (hấp thụ) ở phần trên ruột non trong quá trình tiêu hóa chất béo, tức là sự hiện diện của chất béo trong chế độ ăn uống như là chất vận chuyển của chất béo (tan trong chất béo) phân tử, axit mật để hòa tan (tăng khả năng hòa tan) và hình thành các mixen (hình thành các hạt vận chuyển làm cho các chất hòa tan trong chất béo có thể vận chuyển trong dung dịch nước), và các esterase (tiêu hóa enzyme) để phân cắt các este retinyl là cần thiết cho đường ruột tối ưu hấp thụ (hấp thụ qua ruột). Vitamin A được hấp thụ dưới dạng provitamin - thường là beta-caroten - từ thực phẩm thực vật hoặc ở dạng este axit béo của nó - thường là retinyl palmitate - từ các sản phẩm động vật. Các este retinyl bị thủy phân phân cắt (bằng phản ứng với nước) trong lòng ruột nhờ cholesterylesterase (men tiêu hóa). Retinol được giải phóng trong quá trình này đến màng viền bàn chải của niêm mạc tế bào (tế bào niêm mạc ruột) như một thành phần của hỗn hợp mixen và được nội hóa (hấp thụ bên trong) [1-4, 6, 9, 10]. Các hấp thụ Tỷ lệ retinol dao động từ 70-90%, tùy thuộc vào tài liệu, và phụ thuộc nhiều vào loại và lượng chất béo được cung cấp cùng một lúc. Trong khi ở trạng thái sinh lý (bình thường cho quá trình trao đổi chất) tập trung phạm vi, sự hấp thụ của retinol xảy ra theo động học bão hòa một cách không phụ thuộc vào năng lượng tương ứng với sự khuếch tán thụ động qua trung gian chất mang, các liều dược lý được hấp thụ bởi sự khuếch tán thụ động. Trong tế bào ruột (tế bào của ruột non biểu mô), retinol được liên kết với protein liên kết retinol II (CRBPII) của tế bào và được ester hóa bởi enzyme noan hoàng tố-retinol acyltransferase (LRAT) và acyl-CoA-retinol acyltransferase (ARAT) với axit béo, chủ yếu là axit palmitic. Tiếp theo là sự kết hợp (hấp thu) các este retinyl thành chylomicrons (lipoprotein giàu lipid), đi vào ngoại vi lưu thông thông qua bạch huyết và bị phân huỷ thành tàn dư chylomicron (tàn dư chylomicron ít chất béo).

Vận chuyển và phân phối trong cơ thể

Trong quá trình vận chuyển đến gan, các este retinyl có thể được enzym lipoprotein hấp thụ ở một mức độ nhỏ lipaza (LPL) vào các mô khác nhau, ví dụ, cơ, mô mỡ và tuyến vú. Tuy nhiên, phần lớn retinol được este hóa phân tử vẫn còn trong tàn dư chylomicron, chúng liên kết với các thụ thể cụ thể (vị trí liên kết) trong gan. Điều này dẫn đến việc hấp thu các este retinyl vào gan và thủy phân thành retinol trong lysosome (bào quan tế bào) của các tế bào nhu mô. Trong tế bào chất của các tế bào nhu mô, retinol được liên kết với protein liên kết retinol của tế bào (CRBP). Mặt khác, retinol liên kết với CRBP có thể đóng vai trò lưu trữ ngắn hạn trong tế bào nhu mô, được sử dụng hoặc chuyển hóa về mặt chức năng, và mặt khác, được lưu trữ lâu dài dưới dạng retinol dư thừa bởi các tế bào hình sao perisinusoidal ( Tế bào hình sao hoặc tế bào Ito dự trữ chất béo; 5-15% tế bào gan) sau khi este hóa - chủ yếu bằng axit palmitic - dưới dạng các este retinyl. Các este retinyl của tế bào hình sao perisinusoidal chiếm khoảng 50-80% tổng lượng vitamin A trong cơ thể và khoảng 90% tổng lượng gan tập trung. Khả năng lưu trữ của tế bào hình sao gần như không giới hạn. Do đó, ngay cả với lượng hút vào cao thường xuyên, các tế bào này có thể chứa gấp nhiều lần lượng dự trữ thông thường. Người lớn khỏe mạnh có mức trung bình tập trung của retinyl este là 100-300 µg và trẻ em là 20-100 µg mỗi g gan. Thời gian bán hủy của retinyl este được lưu trữ trong gan là 50-100 ngày, hoặc ít hơn khi uống rượu mãn tính [1-3, 6, 9]. Để huy động vitamin A dự trữ, các este retinyl được phân cắt bởi một loại retinyl cụ thể ester hydrolase (một loại enzym). Retinol tạo thành, ban đầu liên kết với CRBP, được giải phóng vào protein liên kết apo-retinol nội bào (nằm bên trong tế bào) (apo-RBP), liên kết và tiết ra (tiết ra) vào máu huyết tương dưới dạng holo-RBP Vì phức hợp retinol-RBP sẽ nhanh chóng bị mất trong dịch lọc cầu thận của thận do trọng lượng phân tử thấp, liên kết thuận nghịch của holo-RBP với transthyretin (TTR, thyroxin-binding prealbum) xảy ra trong máu. Phức hợp retinol-RBP-TTR (1: 1: 1) di chuyển đến các mô ngoài gan (ngoài gan), chẳng hạn như võng mạc, tinh hoàn và phổi, nơi retinol được tế bào tiếp nhận theo cách thức trung gian thụ thể và liên kết nội bào với CRBP để vận chuyển cả trong tế bào và qua máu/ hàng rào mô. Trong khi TTR còn lại ngoại bào sẵn sàng cho các quá trình vận chuyển mới trong huyết tương, Apo-RBP bị dị hóa (phân hủy) bởi thận. Trong quá trình trao đổi chất của tế bào, các chuyển đổi bao gồm:

  • Quá trình khử hydro có thể đảo ngược (tách ra khỏi khinh khí) của retinol - retinol ↔ retinal.
  • Quá trình oxy hóa không thuận nghịch của retinal thành axit retinoic - retinal → axit retinoic.
  • Đồng phân hóa (chuyển đổi phân tử thành đồng phân khác) - chuyển hóa - của retinol, retinal hoặc axit retinoic.
  • Este hóa retinol với axit béo - retinol ↔ retinyl ester - để thu hẹp thâm hụt nguồn cung ngắn hạn.

Axit retinoic - all-trans và 9-cis - tương tác trong các tế bào đích, liên kết với protein liên kết axit retinoic tế bào (CRABP), với các thụ thể axit retinoic hạt nhân - RAR và RXR với các loại phụ - thuộc hormone steroid-tuyến giáp (tuyến giáp) họ thụ. RXR ưu tiên liên kết axit 9-cis-retinoic và tạo thành dị phân tử (phân tử bao gồm hai tiểu đơn vị khác nhau) bằng cách tiếp xúc với các thụ thể khác, chẳng hạn như axit all-trans-retinoic, triiodothyronine (T3; hormone tuyến giáp), canxitriol (vitamin D), oestrogen, hoặc progesterone các cơ quan thụ cảm. Là yếu tố phiên mã, các thụ thể axit retinoic trong hạt nhân ảnh hưởng đến gen biểu hiện bằng cách liên kết với các trình tự DNA cụ thể. Vì vậy, axit retinoic là một chất điều hòa quan trọng đối với sự phát triển và biệt hóa của tế bào và mô.

Bài tiết

Khoảng 20% ​​lượng vitamin A được cung cấp qua đường uống không được hấp thu và được thải trừ qua mật và phân hoặc nước tiểu. Để chuyển đổi vitamin A thành dạng bài tiết, nó phải trải qua quá trình biến đổi sinh học, cũng như tất cả các chất ưa béo (tan trong chất béo). Biến đổi sinh học diễn ra trong gan và có thể được chia thành hai giai đoạn:

  • Trong giai đoạn I, vitamin A được hydroxyl hóa (chèn một nhóm OH) bởi hệ thống cytochrome P-450 để tăng khả năng hòa tan.
  • Trong giai đoạn II, sự liên hợp xảy ra với các chất rất ưa nước (tan trong nước) - vì mục đích này, axit glucuronic được chuyển sang nhóm OH của vitamin A đã được chèn trước đó với sự trợ giúp của glucuronyltransferase

Phần lớn các chất chuyển hóa vẫn chưa được làm sáng tỏ. Tuy nhiên, có thể giả định rằng các sản phẩm bài tiết chủ yếu là axit retinoic tự do glucuronid hóa và axit 4-ketoretic tương ứng.