Vitaminy

1. Vitaminy Jana Novotná Ústav lék. chemie a biochemie 2. LF UK

2. Vitamin B1 objevil polský biochemik Kazimierz Funk v roce 1912 v otrubách rýže. Navrhl název vitamin podle latinského vital a amine = „životně důležitý amin“. Nejde o aminy z chemického hlediska, ale název se ujal. Tento termín byl později rozšířen na všechny podobné látky (vitaminy A, B, C, …K a pseudovitaminy).

3. Biologický význam vitaminů • Organické látky, vyžadovány v malých kvantech pro různé biochemické funkce a lidský organismus si je nedokáže sám vyrobit. • V lidském organismu mají funkci katalyzátorů biochemických reakcí, antioxidantů, hormonů. • Podílejí se na metabolismu bílkovin, tuků a cukrů. • Nedostatek (hypovitaminóza) vede k různým onemocněním.

4. Biologický význam vitaminů • Přebytečných vitaminů rozpustných ve vodě se organismus dokáže zbavit. • Toxické jsou hyper dávky vitaminů rozpustných v tucích. • Vitaminy jsou nutné pro udržení mnohých tělesných funkcí a jsou schopny posilovat a udržovat imunitní reakce.

5. Působení vitaminů • Hydrofilní vitaminy - součástí enzymů v anabolických a katabolických metabolických drahách, především kofaktory řady enzymů. • Hydrofóbní vitaminy se podílejí na řadě fysiologických funkcí (vidění, srážení krve, hospodaření s vápníkem a fosforem), působí jako antioxidanty (interakce mezi vitaminem C a vitaminem E).

6. Vitaminy rozpustné v tucíchVitamin A Vitamin A - retinol • Biologicky aktivními formami jsou retinoidy: retinol, retinal, kyselina retinová. • Prekurzory – provitaminy, karotenoidy. • V živočišné potravě většinou ve formě esterů – retinol a douhá mastná kyselina (retinylpalmitát) Cyklohexanové jádro a isoprenoidní řetězec

7. Transport vit. A a jeho metabolismus • Estery retinolu → hydrolýza pankreat. enzymy. • Absorpce s účinností 60% -90%. • b-karoten štěpen b-karotendioxy-genasou na retinal. • Střevní buňky → esterifikace retinolu a ten transport chylomikrony. • Remnants chylomikronů → játra→ esterifikace (pokud koncentrace esterů převýší 100 mg, jsou skladovány). • Transport retinolu (retinol-binding protein, RBP) do mimojaterních tkání.

8. Vitamin A a vidění • Nutný pro tvorbu rodopsinu (tyčinky) a iodopsinu (čípky) - zrakového pigmentu. • Retinaldehyd je prostetickou skupinou opsinu. • All-trans-retinol izomerace → oxidace a 11-cis-retinaldehyd reakce s opsinem (Lys) → holoprotein rodopsin. • Působením světla → konformační změny opsinu.

9. Vitamin A a vidění • Následuje celá série izomerací → a iniciace nervového signálu. • Disociace aldehydu a opsinu. • Nedostatek vitaminu vede k šerosleposti. • Je také důležitý antioxidant.

10. Retinol retinal kyselina retinová retinoldehydrogeasa retinaldehyddehydrogenasa Vitamin A a jeho další funkce Transkripce a diferenciace • Kyselina retinová reguluje přepis genů – působí přes jaderný receptor (podobně jako steroidní receptory). • Vazbou na různé jaderné receptory stimuluje (RAR – retinoid acid receptor) nebo inhibuje (RXR- retinoid „X“ receptor) transkripci. Na RAR se váže all-trans-retinová kyselina a na RXR 9-cis-retinová kyselina. • Kyselina retinová je nezbytná pro funkci a udržování epitelových tkání.

11. Vitamin A - nedostatek • Prvotní příznak – ztráta citlivostipro zelené světlo, • stupňování → snížení adaptace na tlumené světlo • noční slepota • stupňování - cylindrický epitel se mění na dlaždicový (skvamózní) epitel → skvamózní metaplasie • spojivky – redukce glykoproteinů v slzách, redukce slz → xeroftalmie ( „suché oko“), • komplikace bakteriální nebo chlamidiová infekce, perforace rohovky, slepota

12. Vitamin A - nedostatek • Přeměna epitelu respiračního – ztráta ochranné funkce dýchacích cest (antibakteriální vlastnosti) → bronchitidy. • Přeměna epitelu močových cest → vyšší frekvence tvorby močových kamenů. • Snížená imunita. • Snížená reprodukční schopnosti (muži i ženy). • Celosvětový odhad nenostatku vit. A u dětí • 3 – 10 mil. každoročně – xeroftalmie, • 250 – 500 tis. – oslepne • 1 mil zemře na infekce

13. Vitamin A - toxicita • Toxická dávka: • jednorázově 200 mg • dlouhodobě 40 mg denně • Akutní projev – bolest hlavy, zvracení, porucha vědomí. • Chronická intoxikace – hubnutí, zvracení bolesti kloubů, svalů, rozmazané vidění, padání vlasů, nadměrný růst kostí. • V těhotenství – teratogenní účinky. • Karotenoidy toxické nejsou - hromadění ve tkáních bohatých na lipidy (kůže dětí předávkovaných mrkvovou šťávou může být oranžová).

14. Zdroje vitaminu A • mrkev • brokolice • špenát • papája • meruňky • játra • maso • vejce • mléko • mléčné výrobky http://health.allrefer.com/health/nutrition.html

15. Vitamin D • Kalciol, vitamin D2 (cholekalciferol) → prekurzor kalcitriolu, D3 (1,25-dihydroxykalciferol). • Reguluje spolu s PTH hladinu vápníku a fosfátů. • Syntéza v kůži (7-dehydrocholesterol) UV zářením → další přeměna v játrech a v ledvinách.

16. Syntéza UV záření 270 – 300 nm Fotolýza (trvá asi 12 dní) Neenzymatická reakce v kůži Transport do jater

17. Játra Ledviny Inaktivní forma

18. Účinky vitaminu D • Krví transportován na nosiči (vitamin-D binding protein, VDBP). • 1,25(OH)2D se váže na intracelulární receptory (střevo, kost, ledviny). • Hlavní funkcí je udržovat plasmatickou hladinu Ca (nezbytnou pro nervosvalovou aktivitu) a hladinu fosfátů: • zvýšení absorpce Ca ve střevě • snížení vylučování Ca (stimuluje parathormon-dependentní reabsorpci Ca v distálním tubulu) • mobilizuje kostní minerál spolu s parathormonem

19. Vitamin D - nedostatek • Porucha absorpce ve střevě. • Nedostatečná hydroxylace (jaterní i renální, vrozený deficit 1 a-hydroxylasy). • Nedostatek UV záření. • Vit. D – nezbytný pro prevenci kostních změn (rachitis u rostoucích jedinců, osteomalacie u dospělých). • Základním projevem nedostatku vit. D je porušená osifikace nově vytvořeného osteiodu, nadbytek nemineralizované matrix.

20. Vitamin D a imunita • Zvyšuje aktivitu NK buněk (cytotoxické lymfocyty). • Zvyšuje fagocytární schopnost makrofágů. • Snižuje riziko vzniku viróz (nachlazení, chřipka). • Snižuje riziko vzniku řady nádorových onemocnění (karcinom tlustého střeva, karcinom prsu a vaječníků). • Snižuje riziko kardiovaskulárních chorob – příznivě ovlivňuje složení plasmatických lipidů.

21. Zdroje vitaminu D • Kromě slunění: • ryby různých druhů (losos, makrela sardinky, tuňák, sumec, úhoř), rybí tuk (z jater tresky) • vejce, hovězí játra, houby

22. Vitamin E • Existují čtyři tokoferolové (a-, b-, g-, d-) a čtyři tokotrienolové izomery (a-,b-, g-, d-), které mají biologickou aktivitu. • Všechny jsou tvořené chromanovým kruhem a hydrofobním fytylovým vedlejším řetězcem. • Nejvyšší biologickou aktivitu vykazuje a-tokoferol.

23. Vitamin E • Absobován v tenkém střevě, příjem je vázán na fungující vstřebávání tuků. • Krví přenášen v lipoproteinech → vychytáván v játrech receptory pro apolipoprotein E. • Navázán na a-tokoferol transportní protein (a-TTP) → přenášen do cílových orgánů (přebytek uložen v adipocytech, ve svalech, játrech). • b-, g- a d-tokoferoly přenášeny do žluče a degradovány.

24. Vitamin E jako antioxidant • Zastavuje radikálové reakce (peroxylový radikál ROO , kyslíkové radikály HO, lipoperoxidové radikály LOO). Chromanové jádro s OH skupinou → vychytávání radikálů: -TOH + ROO-Toc + ROOH ROO +-TocTocOOR

25. Radikálová řetězová reakce Fosfolipasa A2 superoxiddismutasa Glutathionperoxidasa Katalasa PUFA-H = polynenasycená mastná kyselina PUFA-OO = peroxylový radikál polynenasycených mastných kyselin PUFA-OOH = hydroperoxypolynenasycená mastná kyselina PUFA-OH = hydroxypolynasycená MK

26. Vitamin E jako antioxidant • Součinnost s vitaminem C → chromanový kruh s –OH skupinou je natočen do hydrofilní části membrány → na rozhraní vodné a hydrofóbní fáze reaguje s vit. C nebo glutathionem. • Tokoferolový radikál v lipidové části membrány → rozštěpení chromanového jádra → vznik chinonů a hydrochinonů (nevratné metabolity lipoperoxidace), vit. E se již neobnoví. • Obsah vyšších mastných kyselin značně převyšuje obsah a-tokoferolu → během lipoperoxidace se vit. E rychle vstřebává.

27. Vitamin E jako enzymový kofaktor • a-tokoferolchinon vzniklý oxidací a-tokoferolu může působit jako kofaktor vzniku nenasycených mitochondriálních mastných kyselin. • a-tokoferolchinon + cytochrom B5 + NADH+H+ iniciuje tvorbu dvojné vazby MK – přechodně se mění na a-tokoferol-hydrochinon (za přítomnosti O2 se mění zpět na a-tokoferolchinon).

28. Vitamin E – nedostatek a toxicita • Nedostatek a-tokoferolu v plasmě je často spojen s poruchami vstřebávání nebo distribucí tuků, u cystické fibrózy, u pacientů s resekcí střeva. • Projevy - neurologické potíže, zhoršení vidění, paralýza očního svalu, agregace krevních destiček, porucha fertility u mužů, snížená obranyschopnost. • Toxicita relativně malá.

29. Zdroje vitaminu E • Rostlinné oleje – sojový, kukuřičný, slunečnicový, olivový, • pšeničné klíčky, • hlávkový salát, • zelí, • celer, • ořechy http://health.allrefer.com/health/nutrition.html

30. Vitamin K • Označení "K" je odvozeno z německého slova "Koagulation", srážení krve. • Je nezbytný pro funkci několika proteinů podílejících se na srážení krve. • Nezbytný v procesu mineralizace kostí, buněčného růstu a metabolismu proteinů cévní stěny.

31. Vitamin K Vitamin K1 • Vitamin K1 (fylochinon) – rostlinný původ. • Vitamin K2 (menachinon) – produkován střevními bakteriemi. • K1 a K2 jsou v organismu využívány rozdílným způsobem • K1 - hlavně pro srážení krve a jeho hlavním orgánem působení jsou játra, • K2 – důležitý v nekoagulačních dějích, v metabolismu a mineralizaci kostí, v buněčném růstu a v metabolismu buněk cévní stěny. Vitamin K2 Syntetické deriváty Vit.K

32. Vitamin K - funkce • Kofaktor jaterní mikrosomální karboxylázy → mění glutamátové zbytky nag-karboxyglutamát během syntézy protrombinu a koagulačních faktorů VII, IX a X. • Tato modifikace umožňuje vázat Ca2+ ionty, umožňuje navázání koagulačních faktorů na membrány. • Formuje vazebné místo pro Ca2+ i u jiných proteinů – osteokalcin.

33. Vitamin K - nedostatek • Nedostatek vzniká při poruše resorpce tuků ve střevech, jaterním selhání. • Poruchy srážlivosti krve – nebezpečí u kojenců, život ohrožující krvácení (hemoragie). • Řídnutí kostí – osteoporóza – špatná karboxylace osteokalcinu a snížená aktivita osteoblastů. • Za normálních okolností nedochází k nedostatku, je v potravě hojně zastoupen.

34. Zdroje vitaminu K • zelená listová zelenina • rostlinné oleje • brokolice • cereálie http://health.allrefer.com/health/nutrition.html

35. Vitaminy rozpustné ve vodě • Vitamin B1 (thiamin) • Vitamin B2 (riboflavin) • Vitamin B3 or Vitamin P or Vitamin PP (niacin) • Vitamin B5 (kyselinapanthotenová) • Vitamin B6 (pyridoxin a pyridoxamin) • Vitamin B7 or Vitamin H (biotin) • Vitamin B9 or Vitamin M and Vitamin B-c (kyselina listová) • Vitamin B12 (cyanocobalamin)

36. Vitaminy rozpustné ve voděVitamin B1 (thiamin) • První objevený vitamin. • Složen ze substituovaných jader, je silně hydrofilní. • Aktivní je jako thiamin pyrofosfát (thiamin difosfát), TPP • TPP je koenzym multienzymových komplexů • oxidativní dekarboxylace a-ketokyselin →pyruvátdehydrogenasa v metablismu sacharidů, • a-ketoglutarátdehydrogenasa→ cyklus kyseliny citrónové, • dehydrogenasa rozvětvených aminokyselin (valin,leucin, isoleucin). • Koenzymem transketolas.

37. Vitamin B1 - nedostatek • Projevuje se jako beri-beri - degradace myelinových pochev motorických a sensorických vláken dolních končetin (parestézie, svalová slabost, vyčerpanost). • Neurologické degenerativní změny (deprese, podrážděnost, zmatenost). • Degenerace kardiovaskulární systému. • Beri-beri způsobuje dlouhodobá konzumace potravy bohaté na sacharidy ale chudé na thiamin → loupaná rýže, bílá mouka a rafinovaný cukr.

38. Vitamin B1 - zdroje • neloupané obiloviny, cereálie • maso • pivovarské kvasnice • med • ořechy http://health.allrefer.com/health/nutrition.html

39. Vitamin B2 (riboflavin) • Žluté až oranžově žluté přírodní barvivo slabě rozpustné ve vodě. • Patří mezi flaviny. • Fluoreskuje, je odolný vůči vysokým teplotám, ale rozkládá se působením světla. • Jakoflavinmononukleotid FMNaflavinadenindinukleotid FADsoučástenzymů přenášejících vodík u řady chemických reakcí.

40. Vitamin B2 FMN → ATP-dependentní fosforylace riboflavinu FAD → další reakce s ATP, kdy je na FMN přenesen AMP

41. Funkce FMN a FAD FMN a FAD jsou prostetické skupiny mnoha oxidoredukčních enzymů, flavoproteinů: • oxydasaa-aminokyselin – odbourávání aminokyselin • xantinoxidasa – odbourávání purinů • aldehyddehydrogenasa • mitochondriální glycerol-3-fosfátdehydrogenasa – transport redukujících jednotek z mitochondrie do cytosolu • sukcinátdehydrogenasa – cyklus kyseliny citrónové • sukcinyl CoA-dehydrogenasa – b-oxidace mastných kyselin • NADH-dehydrogenasa – součást dýchacího řetězce v mitochondriích • koenzymy při přenosu vodíku - vzniká redukovaná forma FMNH2 a FADH2

42. Vitamin B2 v potravě • potraviny živočišného původu (játra, vepřové a hovězí maso, mléko, mléčné výrobky, ryby vejce), • kakao, ořechy, kvasnice • menší množství v cereáliích. • Nedostatek vit B2 - ve vyspělých zemích není znám (jen u alkoholiků, pacientů s chronickými infekcemi a pokročilými malignitami). • Projevy - ragády ústních koutků, keratitida, dermatitida http://health.allrefer.com/health/nutrition.html

43. Vitamin B3 - niacin • Aktivní forma je nikotinová kyselina a nikotinamid. • NAD a NADP → klíčové složky metabolických drah sacharidů, lipidů, aminokyselin. • Kyselina nikotinová zabraňuje uvolňování mastných kyselin z tukové tkáně, snížení lipoproteinů VLDL, IDL a LDL. • Ve vysokých dávkách rozšiřuje cévy.

44. Niacin – nedostatek a toxicita • Nedostatek způsobuje nemoc pelagru (fotosensitivní dermatitida, šupinaté boláky). • Možná syntéza z tryprofanu – 60 mg Trp nahradí 1 mg niacinu (ve většině cereálií není biologicky dostupná forma niacinu). Syntéza z Trp je pomalá a vyžaduje vitamín B6. • Toxicita – vysoké dávky způsobují jaterní poškození (použití při léčbě hyperlipidemie).

45. Vitamin B3 v potravě • potraviny živočišného původu • pivovarské kvasnice • semena slunečnice, fazole, hrách • zelená listová zelenina • brokolice, mrkev http://health.allrefer.com/health/nutrition.html

46. Vitamin B5 – kyselina pantotenová • Součást acetyl-CoA - amid mezi pantoátem a b-alaninem.

47. Vitamin B5 – kyselina pantotenová • CoA – energetický metabolismus, vstup pyruvátu do cyklu kyseliny citrónové. • Přeměna a-ketoglutarátu na sukcynyl-CoA • Biosyntéza mastných kyselin, cholesterolu, acetylcholinu. • CoA – další reakce jako acylace, acetylace, signální transdukce, deaminace.

48. Vitamin B5 - projevy nedostatku • Podobné jako u ostatních B vitamínů. • Poruchy energetického metabolismu – únava a apatie. • Poruchy syntézy acetylcholinu – neurologické symptomy (parestesie).

49. Vitamin B5 v potravě • maso, potraviny živočišného původu, • kvasnice, • celozrnné pečivo (obiloviny nesmí být zbaveny svrchní slupky – tam je ho nejvíc), • brokolice, avokádo • mateří kašička

50. Vitamin B6 -pyridoxin • Prekurzor aktivního koenzymu pyridoxalfosfátu – PPL.