curs vitamine

1

1

Vitaminele – Caracterizare generală

Definiţie: substanţe organice diferite ca structură chimicăşi proprietăţi şi absolut indispensabile pentru asigurareafuncţiilor vitale ale organismului. În concentraţii foarte mici,acestea prezintă activitate biologică şi nu constituie surseenergetice sau plastice pentru celule.

Excepţii: În majoritatea cazurilor, omul şi animalele nu lepot sintetiza pornind de la compuşi simpli.

acidul ascorbic – vit.C – poate fi sintetizat demajoritatea animalelor

niacina – vit.PP – poate fi sintetizat de organismuluman

vitamina K – sintetizată de flora bacteriană din intestinulanimalelor în cantitate suficientă

2

- „vitamină” denumire dată concentratului izolat din tărâţele deorez (1911), cu care a vindecat păsările bolnave de polinevrităaviară. Concentratul conţinea o substanţă cu proprietăţi bazicepe care Funk a considerat-o indispensabilă vieţii şi a numit-o„vitamină” sau „amina vieţii”.

- avitaminoze - denumire dată de Funk bolilor ale căror cauzesunt datorate carenţelor alimentare în substanţe cu acţiunevitaminicăEx. scorbutul, pelagra, rahitismul, beri-beri etc

- observă că pe lângă principiile nutritive prezente în alimentaţieşi care sunt cunoscute, este indispensabilă prezenţa unorcompuşi noi - vitaminele.

Kazimir Funk

3

Istoric:

3 etape:

Etapa descrierii empirice a bolilor determinate de lipsavitaminelor

• etapa cea mai lungă (din antichitate până în secolul XX)• observarea şi descrierea simptoamelor unor maladii care, înurma cercetărilor experimentale şi analizelor chimice din primajumătate a secolului XX, au dovedit a avea ca etiologieavitaminozele• ex: - scorbutul – avitaminoza C – descoperită de marinari,tratată cu plante verzi, conifere şi citrice

-rahitismul sau ,“boala englezească” – descrisă încă dinsec. XVI-XVII - avitaminoza D – tratată cu untură depeşte-“pell-agra” – 1730 - Francesco Frapolli - avitaminoza PP –(piele aspră)

4

- „hemeralopia” - avitaminoza A, - semnalată pentruprima oară, acum 3.500 ani, în papirusul “Ebber”

- „beri-beri” - avitaminoza B1 - a fost descrisă de peste2.500 ani.

Etapa cercetărilor experimentale (fiziologice)

• prima jumătate a secolului al XX• caracterizată prin experimente care constau în aplicarea unuiregim alimentar sintetic sau carenţial, capabil să determineapariţia unor modificări patologice specifice avitaminozelor• apariţia unor modificări patologice specifice avitaminozelor:şoarecii hrăniţi cu lapte proaspăt se comportau normal, în timpce şoarecii hrăniţi cu apă, proteine, lipide şi glucide extrase dinlapte şi cu cenuşa obţinută prin incinerarea laptelui, bogată însăruri minerale şi oligoelemente, prezentau tulburări grave şi morîn primele luni de experiment.

2

5

Etapa descoperirilor majore.

- începe în perioada anilor ’30 care reprezintă perioada deglorie a descoperirii, caracterizării structurale şi sintezeivitaminelor.- elucidarea rolului şi mecanismelor biochimice ale vitaminelorşi aplicarea profilactică sau terapeutică a acestora- se descoperă majoritate vitaminelor; vit.A, vit.D, vit.B, vit.C,vit.PP, etc.- exemple:- i) R. Ruhn (1933-1936) stabilirea structurii şi realizarea sintezei vitamineiB2, - riboflavina;- ii) M. K. Mitchell (1940) au extras din drojdia de bere o substanţă careîndepărtează simptomatica anemiei macrocitare - acid folic;

6

iii) F. Kögl şi B. Tonnis (1936) au izolat din gălbenuşul de ou o substanţă

pe care au denumit-o biotină sau vitamina H;

iv) R. Kuhn şi G. Wendt (1938) au identificat piridoxina sau vitamina B6,iar în 1939 S. Harris şi F. M. Felkers i-au determinat structura şi au realizat

sinteză chimică;

v) s-a demonstrat că substanţele care puteau vindeca câinii de aşa numita

boală „limba neagră”, care avea simptoame asemănătoare cu ale pelagrei,sunt acidul nicotinic şi amida sa. Aceste substanţe au fost izolate din ficat

şi au fost reunite sub denumirea de vitamină PP. S-a menţionat că aceşti

compuşi se găseau şi în fracţia „vitamină”, impură, izolată de către K. Funk

în 1911 şi caracterizată anterior. În 1938, I. D. Sies şi col. au folosit

vitaminele PP în tratamentul pelagrei la oameni.

7

În prezent se cunosc proprietăţile fizico-chimice alevitaminelor, caracteristicile carenţelor, acţiunea şi rolul lor.- pentru primele vitamine descoperite (A, D, B1, C, PP),distanţa dintre descrierea bolilor şi descoperirea vitaminelors-a extins pe perioade de sute şi mii de ani;- pentru celelalte vitamine descoperite (B12, acid folic),etapele sunt mai scurte şi chiar inversate.

8

Nomenclatura

recomandată de Comisia de Nomenclatură BiochimicăEx: ergocalciferol – Vit.D2; colecalciferol – Vit. D3; piridoxina – Vit.B6;tocoferoli – Vit.E

Denumirea alfabetică:

Cu litere majuscule, în ordinea descoperirii lor cronologiceEx: A, B, C, D, E, etc

Cu litere majuscule cu indici numericiPe măsură ce au fost descoperiţi factori diferiţi în cadrul aceleiaşi grupe,acestea au fost notate cu indici diferiţi

Ex: A1-3, D2-6, B1-5, K1-7, etc.Cu litere majuscule cu indici numerici şi litere mici

Literele mici identifică subgrupe în cadrul aceluiaşi indice numeric dintr-ogrupă

Ex. B12a, B12b, B12c, etc.

Denumirea chimică -

3

9

Noţiuni întâlniteVitamine: grupa substanţelor organice diferite ca structură chimică şi proprietăţi şicu o activitate biologică în doze miciProvitamine: precursori vitaminici inactivi (exogeni) care, în organism, setransformă în vitamine activeVitagene: factori esenţiali care diferă de vitamine din punct de vedere structural şicantitativ, prezintă aceleaşi simptome carenţiale, dar intră în structura celulelor, sauservesc ca sursă de energieVitamere: substanţe naturale sau sintetice înrudite cu vitaminele şi care pot avea oacţiune similară cu acestea.Antivitamine: substanţe cu acţiune antagonistă vitaminelor care produc simptoamecarenţiale specifice vitaminelor respective

Denumirea terapeutică

Desemnează efectul farmacodinamic al vitamineiEx: vit. Antiascorbică – vit.C;

vit. Antisterilică – vit. E;vit. Coagulării- vit.K, etc.

În practica medicală, farmaceutică şi biochimică pentrudenumirea vitaminelor se utilizează diferite variante

10

Definirea stărilor patologice asociate cu carenţasau excesul de vitamine

Carenţa

PrecarenţaFormă uşoarăNoţiunea se aproprie mai

mult de starea normalădecât de cea patologică

HipovitaminozaForme uşoare, în

mare măsurăreversibile

Se recunosc prinmanifestări clinice şibiochimice

AvitaminozaForme grave,

chiar mortale

Cauzele care le produc

primare secundareLipsa reală a vitaminei din alimentaţie;Tulburări de absorbţie;Alterarea florei microbiene intestinale;Imposibilitatea transformării provitaminelor

în vitamine

Existenţa unei stări patologice;Existenţa în alimente a unor antivitamine;Afectare funcţională a organismului şi implicit

a unor organe cu rol în biosinteza vitaminelor

Latenţa clinică

Excesul - Hipervitaminoza

Forma uşoară Forma severăreversibilă intoxicaţie cu vitamine

11

Clasificarea vitaminelor

În funcţie de solubilitate (după Osborne şi Mendel 1915)

Vitamine Hidrosolubile

Caracteristici:• Termolabile stabile în mediu acid• Instabile în mediu bazic• Nu pot fi depozitate sub formă derezerve

Cuprinde:• Grupul vitaminelor B (B1.6; B8; B10-16)• Acid lipoic• Acid folic – vit.M• Vit.C• Vit.P• Substanţe cu acţiune vitaminică (CoQ,colina)

Vitamine Liposolubile

Caracteristici:• Termostabile• Instabile în mediu acid• Instabile în mediu bazic• Pot fi depozitate sub formă de rezerve

Cuprinde:• Grupul Vit.A• Grupul Vit.D• Vit.E• Vit.F• Vit.K

12

Rolul vitaminelor în metabolismV i t a m i n a F u n c ţ i e

p r o c e s u l v e d e r i ic r e ş t e r er e p r o d u c e r es e c r e ţ i e m u c o a s ăr ă s p u n s i m u n

G r u p u l v i t a m i n e l o r A( r e t i n o l u l )

a u t o a p ă r a r e f a ţ ă d e p r o l i f e r a r e a m a l i g n ăG r u p u l v i t a m i n e l o r D( c a l c i f e r o l i i )

c a l c i f i e r e a o a s e l o r

a n t i o x i d a n tV i t a m i n a E( t o c o f e r o l u l ) s t a b i l i t a t e m e m b r a n a r ăV i t a m i n a K c o a g u l a r e a s a g v i n ă

r e a c ţ i i l e d e o x i d o - r e d u c e r ec r e ş t e r e a o r g a n i s m e l o r t i n e r r eî n s t r u c t u r a m e m b r a n e l o r c e l u l a r eV i t a m i n a F

( a c i z i g r a ş i e s e n ţ i a l i )r e a c ţ i i l e d e o x i d o - r e d u c e r ef o r m a r e a c o l a g e n u l u is i n t e z a c a t e c o l a m i n e l o rc a t a b o l i s m u l c o l e s t e r o l u l u iV i t a m i n a C

a n t i o x i d a n tr e a c ţ i i l e d e d e c a r b o x i l a r eV i t a m i n a B 1

( t i a m i n a ) f o r m a r e a g r u p ă r i l o r c e t o -V i t a m i n a B 2( r i b o f l a v i n a ) r e a c ţ i i e n z i m a t i c e o x i d a t i v e

c o e n z i m a p i r i d o x a l f o s f a t u l u it r a n s a m i n a r e a a m i n o a c i z i l o rV i t a m i n a B 6

( p i r i d o x i n a )d e c a r b o x i l a r e a a m i n a c i z i l o r

V i t a m i n a P P( n i a c i n a ) s t r u c t u r a N A D ş i N A D P

r e a c ţ i i d e o x i d o - r e d u c e r e

B i o t i n ac o e n z i m ă p e n t r u r e a c ţ i i d e c a r b o x i l a r e

c u C O 2 ş i p e n t r u t r a n s f e r u l g r u p ă r i ic a r b o x i l

A c i d p a n t o t e n i c

s t r u c t u r a C o As t r u c t u r a p r o t e i n e l o r p u r t ă t o a r e d eg r u p ă r i a c i l -

t r a n s f e r u l g r u p u l u i a c i l -

V i t a m i n a B 1 2

f o r m a r e a m i e l i n e is i n t e z a m e t i o n i n e ii n t e r c o n v e r s i a f o l a t u l u is i n t e z a A D N

A c i d f o l i c t r a n s f e r u l u n u i a t o m d e C

4

13

VITAMINELE A sau RETINOLULIstoric

• Cel mai vechi produs vitaminic•acum 3500 ani – este semnalată hemeralopia (papirusul “Ebber”)

• 1904 –copii hrăniţi cu lapte degrasat = necroza conjunctivă;regim vegetarian = keratomalacie (necroza corneei)

• 1909 – Steep şi Hopkins – lipsa factorilor esenţiali de creştere din hrană =xeroftalmie

• 1914 – McCollum şi Davis - şobolanii tineri nu ajung la maturitate atunci cândsunt hrăniţi numai cu proteine, hidraţi de carbon, slănină şi sare. Creşterea revine

repede la normal dacă în hrană se adaugă extract eteric din unt sau ou înalimente există factori esenţiali printre care şi “factor A liposolubil”

• 1918 - se descoperă legătura dintre carenţele descrise clinic şi cele experimentale:apariţia xeroftalmiei la om era o consecinţă a diminuării cantităţii de unt, bogat în

vitamina A, din regimul alimentar.• Danemarca – consumul excesiv de margarină - provoacă sindromul clinic

determinat de lipsa vitaminei A 14

Istoric

• 1931 – Karrer P – izolează vit.A şi-i determină structura chimică

•1937 – prepararea sintetică a vit.A

• 1938 – Euler şi Karrer – carotenii din plante = substanţele colorate din plante, careau acelaşi efect fiziologic ca şi vitamina A provitamine A.

•Cercetările ulterioare - provitaminele sunt generos distribuite în regnul vegetal,- vitamina A poate fi identificată numai la animale.

•1928-1930 - determinarea structurii -carotenului,

• 1950 prepararea prin sinteză a -carotenului.

• Concomitent au fost caracterizate structural şi funcţional şi alte provitamine naturaledin plantele verzi: - şi γ-carotenii, criptoxantina, afanina, mixoxantina, afamicina. Înficat a fost identificată hepaxantina.

•1986 – Gross J. Şi Budawski P. – unii peşti de apă dulce sintetizează retinolul (vit.A1)din β-caroten

15

1. Structura şi proprietăţile provitaminelorşi vitaminelor A

1.1. Clasificarea provitaminelor A1.1. Clasificarea provitaminelor ACarotenoizii:- compuşi organici larg răspândiţi în regnul vegetal şi animal,

- substanţe cristaline polienice, constituite din unităţi izoprenice,- diferă între ei doar prin raportul dintre atomii de carbon şi hidrogen,- structura polienică, le conferă culori diferite care variază de la galben la

portocaliu şi respectiv de la roşu la violet (numărul mare de dublelegături conjugate),

- nr. mare de izomeri cis-trans (teoretic 29 = 512);- majoritatea sunt all-trans (mai săraci în energie mai stabili);- substanţe solubile în grăsimi şi solvenţi organici şi insolubili în apă;- se oxidează foarte uşor în prezenţa luminii şi în contact cu aerul.

16

1.1. Clasificarea provitaminelor A1.1. Clasificarea provitaminelor A

-carotenul: - cel mai important precursor al vitaminei A;- se găseşte în cloroplaste împreună cu clorofila, sub formă de

complecşi proteici hidrosolubili, sau de picături lipidice.- o cantitate apreciabilă în morcovi (aproximativ 30% din totalul

carotenoizilor, faţă de 1% - caroten şi respectiv 0.1% -carotenului);- substanţă cristalină, galben-portocalie, insolubilă în apă,

solubilă în solvenţi organici, optic inactivă;- dintr-un amestec de metanol şi benzen poate să cristalizeze sub

formă de tablete violet închis;- punct de topire de 1840C.- structura C40H56 - două cicluri de - iononă

- o catenă nesaturată formată din 4 unităţiizoprenice (prin oxidare duce la eliberare de: acidului glutamic, acidului geronic,acidului dimetil-malonic, acidului dimetilsuccinic şi acidului acetic)

5

17


- carotenul: - prezintă un ciclu - iononic şi unul - iononic;- compus optic activ;- se găseşte în plante alături de - caroten, deşi în unele plante

lipseşte (spanac, urzică, orz, etc.);- poate să cristalizeze dintr-un amestec de metanol-benzen sub

formă de prisme arămii care prin uscare capătă o coloraţie roşie-închis, violet;- se dizolvă uşor în solvenţi organici, soluţiile având coloraţii diferite

în raport cu solventul;- se dizolvă uşor în grăsimi, uleiuri şi este foarte greu solubil în

alcool absolut;- punctul de topire este de 188,50C;- rezistă la încălzire dar este foarte uşor distrus de acizi şi oxigen.

18


- carotenul: - conţine numai un singur ciclu -iononic;- este considerat însoţitor permanent al - carotenului din plante,

unde se întâlneşte în cantităţi extrem de mici. În unele cazuri, cum este frunza deCuscuta salina, - carotenul este componentul principal;

- sistem de cristalizare aciform formând mănuchiuri de snopi;- punctul de topire la 1780C;- poate fi cristalizat dintr-un amestec de carotenoizi cu ajutorul unui

amestec de alcool şi sulfură de carbon

Criptoxantina - este un 3- sau 4-hidroxi--caroten;

- foarte răspândită în ţesuturile vegetale unde împreună cu -carotenul formează peste 30% din cantitatea totală a pigmenţilor vegetali.

- se dizolvă în benzen (prezintă benzi caracteristice de absorbţie la483, 452, 424 nm) şi în sulfură de carbon (benzi la 520, 484 şi 452 nm)

19


Echinenona: - un 4-ceto--caroten;- izolată din gonadele ariciului de mare, dar şi la alte nevertebrate şi

alge marine.Din unele Cyanophyceae au fost izolate afanina, afanicina, afanizofila şi

flavocina. Mai târziu s-a stabilit că afanina şi mixoxantina sunt identice cu echinenona.Xantofila: - izolată din frunzele plantelor.zeaxantina: - în frunzele plantelor în cantităţi relativ miciLicopina: - carotenoid aciclic care conţine 13 duble legături, din care 11 suntconjugate,

- izolată din tomate fructe de măceş, pepeni, caise, ardei, piersici,etc.

20

1.2. Clasificarea vitaminelor A1.2. Clasificarea vitaminelor A

(conform regulilor IUPAC-IUB (1966)

Vitamina A1 forma alcoolică = RETINOL1 (AXEROFTOL) R-CH2-OHforma aldehidică = RETINAL1 (RETINEN) R-CH=O

forma acidă = AC.RETINOIC1 R-COOH

•Vitamina A2 forma alcoolică = RETINOL2 R2-CH2-OHforma aldehidică = RETINAL2 R2-CH=O

forma acidă = AC.RETINOIC2 R2-COOH

•Vitamina A3 forma alcoolică = RETINOL3 R3-CH2-OHforma aldehidică = RETINAL3 R3-CH=O

•Izomeri ai vit.A1 neovitamina Aa (13-cis-retinol)

izovitamina Aa (9-cis-retinol)izovitamina Ab (9,13-dicis-retinol)

neovitamina Ab (11-cis-retinol)neovitamina Ac (11,13-dicis-retinol)

6

21

Forma alcoolică (vitamina A1, retinol)- în funcţie de acţiunile sale fiziologice = vitamină antixeroftalmică (axeroftol), vitaminăde apărare a epiteliilor, vitamină de creştere liposolubilă, etc.-conţine 5 legături duble conjugate: din care 4 în catena laterală polienică şi 5 grupemetil din care 3 pe ciclul -iononic;-prezintă o grupare alcoolică primară în poziţia trans şi o configuraţie all-trans (trans-trans) a catenei polienice;- teoretic, ar putea există sub forma a 32 stereoizomeri (se cunosc doar 6 izomerinaturali care au putut fi izolaţi şi/sau sintetizaţi). Se pare că în natură formele cis nusunt foarte frecvente.

neovitamina Aa - grupareaalcoolică este în poziţie cis;


22

izovitamina Aa - prezintă izomerie cis înpoziţia 9;izovitamina Ab (11-cis);neovitamina Abneovitamina Ac (11,13-di-cis).Toţi izomerii all-trans ai retinolului manifestăo activitate crescută. Forma cea mai activă oconstituie retinolul pur, utilizat ca standardinternaţional.


23


Forma aldehidică (Retinal1, aldehida vitaminei A1)- extrasă din pielea unor broaşte (Rana pipiens, Rana aesculanta) şi din retină;- prezintă mai mulţi stereoizomeri: all-trans retinal; 13-cis retinal, sau neoretinal;,11-cis retinal, sau neoretinalb; 11,13-di-cis retinal, sau neoretinalc; 9-cis retinal, sauizoretinala; 9-13-di-cis retinal, sau izoretinalb.

Forma acidă (Acid retinoic)este posibil să reprezinte forma activă a vitaminei A.Un izomer - acidul 13-cis retinoic sau izotretioina, cu activitate vitaminică A:

24

2. Surse de caroteni şi vitamină A

VegetaleSe sintetizează în cloroplaste în cantităţi variabile în funcţie de stadiul de vegetaţie alplantei

În timpul conservării de lungă durată, legumele şi fructele îşi modifică conţinutul înpigmenţi carotenoidici. Astfel, la morcovii conţinutul în caroteni scade de la 18 mg%/g la13,4 mg %/ g produs proaspăt, după 120 zile de păstrare la 00 C

aliment medie(mg%) aliment medie (mg%)

ardei gras 8-25 spanac 13-14

ardei kapia 25-35 tomate 6.5-12

gogoşari 23-25 agrise 0.1-0.2

fasole verde 0.1-0.2 banane 6.8-8.3

morcovi 7-18 caise 1.2-4.2

pepene verdei 3-4 mazăre verde 0.2-0.4

ridichi 1.5-2 dovleac cantalup 0.2-0.8

salată 3-6 ceapă 0.1-0.5

2.1. Surse de caroteni2.1. Surse de caroteni

Tabelul 1.1. Cantitatea de caroteni din alimente şi vegetale proaspete

7

25

2.1. Surse de caroteni2.1. Surse de caroteni

Animale

-asimilează, sintetizează, depozitează carotenoidele, sau le transformă în carotenoide

proprii;

-pot fi în stare liberă, sau sub formă de complexe cu lipoproteinele în ţesutul adipos

subcutanat şi în ţesutul adipos din jurul organelor interne. O cantitate redusă este

prezentă sub formă cristalizată în ţesuturile cornoase: solzi, pene, ciocul păsărilor, etc.

- crustacee – cel mai mare depozit de carotenoide;

- peşti – nu le pot biosintetiza de novo;

- principala sursă o constituie biomasa acvatică bogată în caroteni exogeni;

- surse: piele, carne, gonade, ficat, ochi, solzi, etc;

- predominant formele ceto- şi cetohidroxicarotenoide (β-ioanina);

- mamifere – carotenoide - şi -ioninice,

- în principal în sânge (100 – 300 g/100 ml sânge),

- în ficat 2 mg/kg corp – predomină forma

- ţesut adipos

- ţesut muscular – cantitate mică 26

Animale

– Ierbivore: transformă carotenoizii din hrană în retinol;

– Carnivore: procură vitaminele A din alimentaţia de origine animală;

– Peşti: - procură vitaminele A din planstonul marin,

- cea mai mare cantitate este depozitată în ţesutul adipos al ficatului peştilor

marini. Comercializată sub formă de untură de peşte, sau ulei de peşte;

- iau vitaminele A din planctonul marin,

Om: principalele surse de vitamină A din alimente sunt carotenii, mai ales -carotenii,

care sunt de origine vegetală şi retinil esterii de origine animală.

•ficatul animalelor şi al păsărilor conţine cantităţi apreciabile de retinol.

•carnea, viscerele, gălbenuşul de ou, produsele lactate conţin vitamina A1 în cantităţi

variabile, care sunt mai mari pe perioada verii şi mai mici iarna.;

•nu conţin vitamina A uleiurile vegetale, untura, seul, margarina, slănina, etc.

2.2. Surse de vitamine A2.2. Surse de vitamine A

27

Tabelul 1.2: Rata de echivalenţă în retinol pentru β-caroten şi altecarotenoide


Retinolul - standardul internaţional de măsurare a activităţii vitaminei A- raportarea prezenţei în organism a vit. A se face în funcţie de acesta;- 2 g β-caroten, sub formă uleioasă, administrat ca supliment nutriţional

poate fi convertit de către organism într-un microgram de retinol;- când β-carotenul provine din alimente, sunt necesare 12μg β-caroten

pentru ca organismul să obţină un microgram de retinol.

Alte carotenoide sunt mai puţin eficiente - se absorb mai greu decât β-carotenul şi ducla obţinerea unei rate de echivalenţă în retinol (RER) de 24:1.

Cantitate consumată Cantitatea convertită la retinol RER

1μg de vitamină A din dietă sau ca supliment nutriţional 1 μg retinol 1:1

2 μg de β-caroten ca supliment nutriţional 1 μg retinol 2:1

12 μg β-caroten din dietă 1 μg retinol 12:1

24 μg α-caroten din dietă 1 μg retinol 24:1

24 μg β-criptoxantină din dietă 1 μg retinol 24:1

28


o unitate internaţională (U.I.) este echivalentă cu 0,3 μg retinol.

Surse sintetice de vitamină Aretinil palmitat şi retinil acetatmultivitaminele - aproximativ 5.000 de U.I. standard de vitamină A, echivalentecu 1.500 μg retinol, sau mai puţin, în funcţie de cantitatea de β-caroten pe care oconţin

Factori majori care controlează utilizarea de către organism a surselor devitamină A:

i) modul de transport;ii) mărimea particulei de vitamină A care este transportată.

8

29

Alimente Cantitate VitaminaA (μgRAE)

α-caroten

(μg)

α-caroten

(μgRAE)

β-caroten (μg)

β-caroten (μgRAE)

ulei din ficatde cod

1 lingură 4,080 0 0 0 0

fulgi decereale

ceaşcă 140-280 0 0 0 0

Ouă 1 ou mare 119 0 0 0 0

unt 1 lingură 107 0 0 0 0

lapte integral 1 ceaşcă 76 0 0 0 0

cartofi dulci ½ de ceaşcă,piure

1,136 0 0 13,635 1,136

morcov ½ de ceaşcă,tăiat mărunt

595 2,975 124 5,655 471

spanac ½ de ceaşcă,gătit

393 0 0 4,717 393

caise un fruct 74 0 0 893 74

Tabelul 1.3: Conţinutul în vitamină A al principalelor alimente din dietă

30

3. Metabolismul vitaminelor A33..11. Biogeneza carotenilor. Biogeneza carotenilor

- 1931 – I. Kuhn – descompune carotenul în 3 izomeri (-, -, -) - cei mai importanţiprecursori ai vit. A;

- Gold Smith – un singur precursor – fiten (C40H64) care se formează din acetilCoA- Alte provitamine A: criptoxantina, afanina, afanicina, mixoxantina, echinenona şi

hepaxantina;

Teorii privind biogeneza carotenilor•Prima teorie - prezentată de W.Poter şi E.Lincoln

- au stabilit rolul iniţial al tetrahidrofitenului, care este dehidrogenat sprefiten, fitofluen, tetrahidrolicopen (neurosporen) şi licopen

- din licopen se obţine - şi -caroteni;- -carotenul apare prin izomerizarea γ-carotenului.

•A doua teorie – prezentată de W.Goodwin- sinteza de -caroten, cel puţin în etapele finale, nu trece prin licopen.

•J.Rabourn unifică etapele biogenezei şi propune o altă schemă

31

33..11. Biogeneza carotenilor. Biogeneza carotenilor

Teoria lui W. Goodwin/Chichester & Mackinney

tetrahidrofiten

fiten

fitofluen

Carotenoizi aciclici

Compusi alifatci

Compusi alchilici

Teoria lui Rabournfiten

fitofluen

ζ-caroten

neurosporen

γ-caroten

licopen

γ-caroten

δ-caroten

ε-caroten

-caroten

β-caroten

Teoria lui Poter W.şi a lui Lincoln E.

tetrahidrofiten

fiten

fitofluen

ζ-caroten

cis-neurosporen

cis-licopen

licopen

γ-caroten

β-caroten

neurosporen

-caroten

α-zeacaroten

δ-caroten

-caroten

β-zeacaroten

γ-caroten

β-caroten

licopina

32


fragmente „C2 active” (acetil-CoA)

intermediari, comuni cu ceidin biosinteza sterinelor

acid -hidroxi--metil-glutaril-CoA,acid mevalonic (MVA),mevalon-pirofosfat,izopentenil-5-pirofosfat,dimetilalil-pirofosfat,geranil-pirofosfat,farnezil-pirofosfat

plastochinone

ubichinone

scualen,

colesterol

hormoni steroizi

vitamina A

acid -hidroxi--metil-glutaril

acid mevalonic

izopentenil - pirofosfat

dimetil-alil-pirofosfatul

geranil-pirofosfat

farnezil-pirofosfat

9

33

Ipoteze:a) - - - carotenul vitamina A

1 - caroten = 2 -caroten = 4 -carotenPosibil mecanism: conversie prin scindarea hidrolitică a -carotenului în douămolecule de retinol;b) printr-un proces de degradare oxidativă repetatăPosibil mecanism:


începe de la una din extremităţile moleculei, întotdeauna se va forma o moleculă de retinol; degradarea oxidativă a - şi -carotenilor - se formează o singură moleculăde retinol, sau un compus inactiv, în funcţie locul primului atac enzimatic. locul iniţial de atac al enzimei - dublă legătură din catena polienică, aflată învecinătatea ciclului iononic -apo-10’-carotinalului ca produs intermediar. desprinderea treptată a câte 2 atomi de carbon forma aldehidică a vit. A; degradarea oxidativă este stopată după formarea retinalului, deoarecemolecula acestuia posedă o grupare metil în poziţia - faţă de grupareaaldehidică

Sinteza Vitaminelor A pornind de la provitaminele A

34Figura 1.4. Mecanismul de clivare a β-carotenului

35

la nivelul intestinului subţire, diferit în funcţie de specie fără clivaj în celula intestinală;

lentă şi incompletă (doar 10% din aportul alimentar în caroteni) cea mai mare capacitate de absorbţie – om, maimuţă

unele animale nu sunt capabile să absoarbă carotenoizii - ovine la nivelul eritrocitelor din sânge sunt transformaţi în retinol şi

transportaţi cu ajutorul limfei spre alte celule. mai întâi sunt hidrolizaţi la retinal care este redus la retinol sau este oxidat la acid

retinoic ( 90% din retinalul total) mecanism de absorbţie pentru β-caroten – pasiv; foarte puţin cunoscut:

•complexe - „caroteno-proteine” disocierea carotenoidelor (enzimedigestive) dizolvare în miceliile lipidice (săruri biliare) difuziune pasivă în

intestinul subţire (duoden, jejun)• Erdam şi col. (1993) - alte mecanisme de transport care implică anumite

tipuri celulare şi/sau transportori specifici intracelulari

33..22. Absorbţia. Absorbţia

33..22.1. Absorbţia carotenilor.1. Absorbţia carotenilor

36

factorii nutriţionali: mărimea particulelor alimentare; modul de preparareal alimentelor; natura şi cantitatea de carotenoide din alimente; aportul

alimentar de lipide; statusul general al cantităţii de vitamină A din organism; reglarea – hormonal: hormonii tiroidieni stimulează activitatea carotinazei

(trecerea carotenilor în vitamină A)


Metabolismul -carotenului: -carotenul inclus în miceliile lipidice pereteleintestinului subţire transformare în retinal reducere la retinol (retinen-reductaza) transportat de chilomicroni în limfă chilomicronii remanenţi suntcaptaţi, în principal, de către ficat metabolizare / stocare eliberare în sânge(transportate de lipoproteine)

10

37


Figura 1.5. Metabolismul β-carotenului

38

retinil esterii - reacţia de esterificare a retinolului cu acizii graşi din celuleleintestinale;

mecanism de absorbţie: esterii retinalului lumenul intestinal absorbit deenterocite unde este hidrolizat la retinol (retinilesteraza pancreatică / săruri

biliare) incorporat în micelii lipidice absorbit printr-un mecanism activ, înpartea superioară a intestinului gros captat de cRBP II („celular retinol binding

protein”) transesterificare la palmitat (lecitin-retinol-aciltransferaza (LRAT)) incorporare în chilomicroni limfă / circulaţia generală

exces de vitamină A: celulele intestinale esterificarea retinolului (acil-CoA-retinil-acil-transferaza (ARAT)) stocare în particule lipidice intra-citoplasmatice

33..22.2. Absorbţia vitaminelor A.2. Absorbţia vitaminelor A

39

33.3. Forme de circulaţie şi depozitare.3. Forme de circulaţie şi depozitare

Caroteni- transportul în plasmă sub formă de complexe transportoare - cu ajutorul LDL

(„Low density lipoprotein”) în celulele Kupfer din ficat.la om complex format din “prealbumine-proteine specifice de legare a retinolului”denumit “retinol binding protein” - RBP.- depozitare - 80% în ţesutul adipos; 10% în ficat; cantităţi mici în testicule,ovare şi glande suprarenale; sub formă de urme în păr, mucoasele bucale,membranele eritrocitare, leucocite, şi în celelalte organe: pancreas, rinichi, inimă,tiroidă, ochi. La nivelul ochiului se găsesc sub formă de zeaxantină în maculă şiluteină în retină.- excreţie - materiile fecale - 50 şi 80% din carotenoidele neabsorbite sub formăneutră

- prin lapte- nu există o excreţie urinară, lipsesc din transpiraţie şi LCR

Vitamina A- în sânge după 3-5 ore de la absorbţie; sub formă alcoolică, o mică parteesterificată;-transport: legată de globulinele plasmatice (1-globuline) sistemulreticulohistiocitar depozitare în ficat (90 – 95%) majoritar sub formă de palmitat-Sângele fetal - 30% mai sărac în vitamină A depozit redus de vitamină A 40


Depozitare: 95% în ficat; cantităţi apreciabile în epiteliul pigmentar alrinichilor, intestin, pancreas, plămâni, încheieturile oaselor, păr, organele dereproducere;

Figura 1. 7. Transportul şi depozitarea vitaminei A

11

41

- în special sub formă de esteri ai retinolului eliberarea retinolului(retinil-ester hidrolaza) esteri care se fixează la cRBP trec în celulele stelateperisinusoidale (celulele lui Ito / lipocite) retinolul este eliberat, şi re-esterificatcu acizi graşi (în principal palmitat, oleat, stearat) stocat în picăturile lipidice;

- factori care influenţează depozitarea: valoarea nutritivă a alimentelor; stareafiziologică a organismului

- excreţia: - prin fecale (la noul născut această cale reprezintă aproximativ 1/3din aportul alimentar);

- nu se elimină prin urină- excepţii - în condiţii patologice: boli renale, infecţiile cronice,

cancer, diabet, pneumonie;- administrarea unei cantităţi mari de vitamină A

creştere uşoară a diurezei şi o eliminare sporită de retinol-gluconat şi acid retinoic.


42

Sinteza ac.retinoic

nu este pe deplin elucidată retinolall poate fi transformat în retinal all care trece în acid all-trans retinoic. In vivola aceste tipuri de reacţii participă o serie de dehidrogenaze, printre care şi o alcooldehidrogenază citosolică în celulele intestinale -carotenul este transformat în retinal care este redus laretinol. O mică parte din retinal (1‰) poate fi oxidată în ac.retinoic care poate fi pusîn circulaţie prin vena portă fără nici o fază de metabolizare

Figura 1.6 Metabolismul vitaminei A

3.4. Transformarea în metaboliţi

43

Sinteza altor metaboliţi activi ai vit.A

Ac. 3,4-didehidroretinol, metabolit activ al retinolului se formează prindehidrogenarea şi apoi oxidarea succesivă a retinolului. Compusul este capabil să selege la receptorii pentru ac.retinoic şi prezintă o acţiune morfogenă în dezvoltareaembrionară.

3.5. Catabolismul

Retinol: în microzomii hepatici se poate oxida la 4-hidroxiretinol şi 4-oxoretinol, metaboliţi care in vivo au fost localizaţi în ficat;glucuronide care se elimină în bilă şi urină

Ac.retinoic nu poate fi transformat în retinal şi retinol; este rapid metabolizat în derivaţi polari, diferiţi de la un ţesut la altul

3.4. Transformarea în metaboliţi

44

4. Rolul biologic al vitaminelor A

factor de protecţie: ectodermă; ţesuturi epiteliale;factor de creştere şi de reglare a osteoblastelor şi osteoclastelor;procese de protecţie moleculară şi în mecanismul vederii;metabolisme intermediare şi în interacţiunile cu alte vitamine, hormoni, etc.

metabolismul lipidelor:metabolismul glucidelor:metabolismul proteic:

membranele celulare – asigură:integritatea structurală şi permeabilitatea membranelor celulare;creşterea permeabilităţii membranelor lizozomale din ficat;efect de dilatare şi dezorganizare a membranei celulare şi nucleare;procesele de sulfo-conjugare a fenolilor.

12

45

4. Rolul biologic al vitaminelor A

4.1. Participarea vitaminei A în procesul vederii

- 3 linii filogenetice: moluşte, artropode şi vertebrate- în molecula fotoreceptoare de la nivelul ochiului se întâlneşte un cromofor comun,identic, numit 11-cis-retinal

Retina

membrană fină a cărei jumătate posterioară reprezintă retina vizuală. retina vizuală este fotosensibilă şi conţine două tipuri de celule fotoreceptoare caresunt activate de lumină:

• conurile – nr. de aprox. 3 mil, dimensiuni mici, situate în partea centrală a retineivizuale, adaptate la lumină puternică, responsabile de vederea deplină, colorată• bastonaşele – nr. de aprox. 1 bil., situate la periferia retinei vizuale, nu percepculorile, sunt adaptate pentru vederea slabă crepisculară şi nocturnă numită vedere“scotoptică”

46

funcţiile biochimico-fiziologice sunt distinct compartimentate, în cadrul segmentului“extern” şi “intern” din structura bastonaşelor, întreg ansamblul fiind delimitat de omembrană plasmatică. segmentul “extern” – formaţiune specializată în fotorecepţie; segmentul “intern” – caracteristicile celulelor obişnuite, generatoare deenergie; este bogat în ribozomi şi mitocondrii; transmite semnalul declanşat înurma excitaţiei vizuale

Figura 1.8. Compartimentarea funcţiilor fiziologice ale retinei


funcţii:

• transformarea luminii în impulsuri nervoase• integrare a informaţiei vizuale

47

• proces iniţiat la nivelul bastonaşelor (rodopsina – purpura vizuală), sau conurilor(iodopsina, cinopsina) din retină.• celulele fotoreceptoare convertesc lumina în mişcare atomică şi aceasta în impulsnervos.• bastonaşele şi conurile stabilesc sinapse cu celulele bipolare care la rândul lorinteracţionează cu alte celule nervoase de la nivelul retinei. Semnalele electricegenerate de fotoreceptori parcurg o arie din zona celulelor nervoase din retină dupăcare sunt transmice prin fibrele nervilor optici în creier.

fotosensibilitatea


Excitaţia vizuală

48

- declanşare: prin acţiunea luminii asupra pigmenţilor vizuali din segmentul external bastonaşelor din retină.- un foton o moleculă de rodopsină se eliberează un electron energiadirecţionată spre capătul opus al bastonaşului transmiterea “informaţiei”vizuale.- Partea proteică a rodopsinei – opsina – leagă prin gruparea -NH2 a unui restde lizină gruparea cromoforă 11 cis-retinal prin gruparea sa aldehidică şi seformează o bază Schiff protonată.

C19H27-CHO + H2N-R C19H27-CH=+NH-R + H2O11-cis-retinal -Lys baza Schiff

- Lumină + 11 cis-retinalul all –trans-retinal (izomerizare stereochimică,degajare energie) modificarea complexului “opsină – rodopsină” (reacţiiireversibile; devin reversibile atât in vitro sub acţiunea enzimelor cât şi in vivo prinreacţii fotochimice la temperaturi scăzute)

Excitaţia vizuală


13

49

Figura 1.9. Mecanismul excitaţiei vizuale


ipoteze privind mecanismele de amplificare:•ipoteze catalitice,•ipoteze membranare•concepţia modernă a biochimiei vederii

50

Procesul vederii = secvenţă de reacţii biochimice care se desfăşoară ciclic şi implicăenzime şi reacţii biochimice diferite :lumină - reacţii de decolorare ale rodopsinei cu eliberarea opsinei şi all-trans-retinalului.întuneric - reacţii de refacere, respectiv transformarea all-trans-retinalului în 11-cis-retinal, singurul capabil să se lege la opsină pentru a reconstitui rodopsinacond. fiziologice normale: echilibru între rata desfacerii şi refacerii rodopsinei şi întreformele retinal şi retinol. Ex. Hemeralopia - scade viteza de refacere a rodopsineidatorită unui aport redus de precursori; se caracterizează printr-un nivel scăzut alrodopsinei din retină.Vederea deplină, colorată - trei receptori fundamentali: legarea 11-cis-retinalul la:cianopsină maximul de absorbţie în albastru;iodopsină deplasarea maximului de absorbţie în verde;porfiropsină maxim de absorbţie în roşu.


51

5. Unităţi de activitate vitaminică A şinecesităţi nutriţionale

1 μg retinol = 6 μg β-caroten pur = 12 μg amestec de caroteni, = 3,3 unităţiinternaţionale (U.I.).

Tabelul 1.4. Necesarul zilnic de vitamină A

Necesarul de vit. A: stabilit de Organizaţia Mondială a Sănătăţii (OMS) în funcţie devârstă şi de sex

52

6.Vitaminele A în stări fiziologice normaleşi patologice

6.1. În stare fiziologică normală

Adulţi: - variază în funcţie de vârstă, starea fiziologică; nu este influenţat decantitatea de energie consumată;concentraţia de vit. A din sânge variaţii foarte mari în funcţie de momentul zilei;circulă sub formă de retinol (80%);necesarul max. de vit. A = 8.000-10.000 U.I vitamină A/zi, = 6.000-3.000 μgvitamină A (sub formă de retinol)/zi.la femei, valori normale mai mici decât la bărbaţi

Tabelul 1.5. Necesarul zilnic de vitamină A (sub formă de retinol)recomandat de Comitetul Internaţional pentru Nutriţie (FNB)

14

53


Copii: - nou-născuţi rezerva hepatică de vitamină A este de 1/10 din cea aadultului şi se epuizează în 22-23 de zile de carenţa vitaminică;- creşte treptat în timpul primelor săptămâni de viaţă- femei gravide - consum echilibrat de 800 μg retinol/zi (2.600 U.I/zi)

6.2. Hipovitaminoza A- cauze majore: i) cauze alimentare; ii) cauze patologice- este accentuată de malnutriţie- cauzele patologice: i) bila se găseşte în cantităţi mici sau lipseşte;

ii) dietele sărace în grăsime;iii) ciroza hepatică;iv) diabetul zaharat, hipotiroidism şi mixedem,

- Manifestări: încetarea creşterii, pierderea în greutate, scăderea rezistenţei la infecţiişi toxine, tulburări la nivelul ochiului, pielii, aparatului urogenital, digestiv şi respiratorşi respectiv al glandelor exocrine şi endocrine, etc.alterarea amplasării şi activităţii osteoblastelor şi osteoclastelor- Acţiune epiteloptropă: ecto-, endo-, sau mezodermică

apar epitelii de „cheratinizare” deteriorarea glandelor exocrine,lacrimale, din piele, din tractul digestiv, respirator şi urogenital chisturi, ocluzii,abcese, însoţite adesea de infecţii microbiene

hipercheratoza - apare starea de “piele de broască râioasă”scade activitatea unor enzime hepatice şi intestinale 54

6.2. Hipovitaminoza A

Acţiunea antiinflamatoare: xeroftalmie, pielocistite, stări febrile şi alterări aleaparatului respirator (bronhopneumonie), scăderea secreţiei gastrice (colite cu diareemucosanguinolentă), febră puerperală, etcEfecte ale tratamentului cu vit. A:asigurarea integrităţii membranelor şi menţinerea rolului de barieră al epiteliilor;stimularea mijloacelor umorale de apărare nespecifică şi a capacităţii de producere aanticorpilorvitamina A creşte rezistenţa organismului şi scade incidenţa şi gravitatea unor bolicauzate de alterarea barierelor de rezistenţă a celulelor epiteliale şi respectiv amucoaselor. Deficienţa ei duce la modificarea rezistenţei organismului faţă de unelemicroorganisme patogeneRolul vitaminelor A în funcţiile aparatului genital şi în reproducere:•scăderea capacităţii de reproducere şi în final la apariţia sterilităţii

cheratinizarea celulelor vaginale, tulburări ale ciclului,scăderea greutăţii testiculelor şi atrofia tubilor seminiferi cu scăderea

spermatogenezei.•sinteza hormonilor sexuali – se pot naşte copii cu malformaţii: anoftalmie,microftalmie, microcefalie

55

Acţiunea asupra ochiului:•tulburărilor funcţionale

nictalpia-hemeralopia - „vedere scotoptică” - tulburări reversibile

•alterări anatomo-morfologice - stare carenţială avansează:xeroza corneei –xeroftalmie –cheratomalacia -

6.3. Hipervitaminoza A apare relativ rar; cauze: administrarea unei cantităţi prea mari de vitamină A, într-o perioadă scurtăde timp

•alimentare: dietă abundentă în vegetale care conţin caroteni (ardei kapia,gogoşari, morcovi, spanac) - xantoza cutanată (colorarea mucoasei şi a pielii)•intoxicaţii cu retinol: animale de experienţă - pierderea în greutate, dispariţialuciului blănii, căderea părului, edeme ale botului şi ochilor şi decalcifiereamasivă, etc.

om - icterul carotenic - hipercarotinemie, hiperlipemie,hipercolesterolemie, depozitarea exagerată a carotenilor în piele, hepato-spleno-megalie, anemie secundară supradozea la copii (5.000 U.I./kg greutate corporală/zi/timp de 5 zile) - cefalee,insomnie, anorexie, pierderea luciului părului şi căderea lui, hepato-spleno-megalie,modificări osoase, şi transpiraţii nocturne. 56

6.4. Interrelaţii cu alte vitamine

Vitamine:Vit. E: creşte viteza de reabsorbţie a vit. A

carenţă de vit. A - administrare simultană vit. A-caroteni-vit. E- [vit. A] din ficat şi sânge [vit. E] din sânge

exces de vit. A - scade necesităţile de vit. EVit.K: acţiune hipoprotrombinică

carenţă de vit.A - afectarea sintezei de vit.k de către flora intestinală sau prininteracţii la nivel hepaticVit.C: carenţă de vit.A - scăderea vitaminemiei C

- administrarea vit. A întârzie apariţia scorbutului-dozele excesive de vit. A (200.000 U.I.) cresc eliminarea

urinară a vitaminei CHormoni:H. tiroidieni: - reglarea metabolismului bazal

- hipotiroidieni - vitaminemia A , nivelul carotenilor (grad redusde activare a carotenazei cauzat de deficitul de hormoni tiroidieni)H. steroizi (progesteron, corticosteron, deoxicorticosteron): vitaminemia A sintezăde h.steroidieni Elementele mineraleZincul: - deficienţa în Zn: scăderea sintezei RBP; scăderea activităţii retinil palmitatulFierul: : deficienţa în vitamină A poate multiplica deficienţa în Fe anemie

15

57

VITAMINELE D sau RETINOLULIstoric

1650 – Glisson: rahitismul sau „boala englezească” - copii subnutriţi din marile oraşeeuropene

1960 – Hopkins: rahitismul este rezultatul unei nutriţii necorespunzătoare- Huldsinschi (pediatru german): vindeca copiii de rahitism prin expunerea lor la

soare,- Mellamby: vindeca copiii de rahitism prin utilizarea unturii de peşte

1926- analiza sterolilor:- ergosterolul ar putea avea rol de vit.D

1930 - Webster şi Askew : ergosterol iradiat izolarea un compus cristalin cu oputernică activitate antirahitică = calciferol = vit. D1

Ergosterol = vit. D2

iradierea sterolilor D4, D5, D6 şi D7

58

1. Structura şi proprietăţile provitaminelorşi vitaminelor A

1.1. Structura şi proprietăţile provitaminelor D1.1. Structura şi proprietăţile provitaminelor D-compuşi steroidieni-substanţe cu o largă răspândire naturală (steroli, acizi biliari, hormoni sexuali, hormonicorticosuprarenali. etc.),-au un schelet de carbon tetraciclic de tip ciclo-pentano-perhidro-fenantren (I)

Sterolii (steros – solid):- alcooli cristalizaţi care se găsesc în formă liberă, sau esterificată cu acizi alifaticisuperiori- intră în compoziţia tuturor lipidelor de origine animală şi vegetală. Sterolii se izoleazădin porţiunea nesaponificabilă a lipidelor.

Figura 2.1. Structura unui sterol (I) şi a colesterolului (II)

59

- Clasificare: după provenienţă•zoosteroli (origine animală)•fitosteroli (origine vegetală)•micosteroli (drojdii şi mucegaiuri)•steroli marini (buretele de mare)

- Provitamină D = Sterol + sistem de duble legături conjugate în poziţiile 5-6 şi 7-8 dinciclul B

- Se deosebesc între ei prin: grad de nesaturare a nucleului tetraciclic, naturasubstituenţilor şi a catenelor laterale R1 şi R2.- Numerotarea - ca şi la colesterol (C27H46O)- substituenţi β (deasupra planului general al nucleului),

(sub planul nucleului)60

1.1.1. Izolarea provitaminelor D

Ergosterol (provit. D2)în laborator - procesul de saponificare a grăsimilorindustrial - se izolează din drojdia de bere

7-Dehidrocolesterol (provit. D3)la nivelul intestinului şi în piele se formează parţial prin dehidrogenarea

colesteroluluiîn laborator - cristalizarea fracţionată a esterilor; cromatografie pe coloană;

sublimarea în vid

Figura 2.2. Structura provitaminelor D

16

61

1.1.2. Proprietăţile provitaminelor D

Ergosterolul C28H44O (provitamina D2),

Lanosterolul C27H50O (provitamina D3)

22-Dehidroergosterol C28H460 (provitamina D4)-

7 -dehidrositosterol C29H470 (provitamina D5) –

7-dihidrostigmasterol C29H45O (provitamina D6) –

1.1.3. Sinteza provitaminelor D

1935 – Windaus: transformă colesterolul în acetat de colesterolergosterol provit. D4

izomerii sitosterolului extraşi din uleiul de soia provitamina D5

stigmasterol provit. D6

62

1.1.3. Structura şi proprietăţile vitaminelor D

Prin iradierea provitaminelor

Figura 2.2. Structura vitaminelor D

63

2. Surse de provitamine şi vitamine D2. Surse de provitamine şi vitamine D2.1. Surse de provitamine D

- în regnul animal şi vegetal,sub formă de steroli- 7-dehidrocolesteroluldominant la om şi la animale- fitosterolii, sitosterolii şistigmasterolii dominant lavegetale- Drojdia de bere (0,3 gergosterol/l00 g drojdie) -obţinerea preparatelorvitaminice farmaceutice

Tabelul 2.1. Conţinutul în fitosteroli al legumelor şi fructelor (mg/100 gmasă uscată)

64

2.2. Surse de vitamine D

Tabelul 2.3. Conţinutul în vitamină D al alimentelor (%)- surse exogene cât şiendogene- produsele vegetale –surse sărace în vit.D- surse endogene:acţiunea razelormitogenetice asupraprovitaminelor; acţiuneaenzimelor de la nivelulmucoasei intestinale(colesterol provitamină); acţiunearazelor U.V. asupra 7-dehidrocolesterolului, de lanivelul pielii.

17

65

3. Metabolismul vitaminelor D3. Metabolismul vitaminelor D3.1. Transformarea provitaminelor în vitamine D

Windaus- sub acţiunea U.V. provit. D vit. D;conversia se poate realiza şi sub acţiunea razelor catodice, a curenţilor de înaltăfrecvenţă şi a altor factoriMecanism: ergosterol / 7-dehidrocolesterolu1ui şi celelalte provitamine

proces ireversibil = (225 – 313) nmin vitro, continuarea iradierii derivaţi toxici (toxisterolul,

suprasterolul I, suprasterolul II, pirocalciferolul, etc)

Figura 2.3. Transformarea provitaminelor D în vitamine D 66

3.2. Absorbţia intestinală a provitaminelor şi vitaminelor D

la nivelul intestinului subţire,în prezenţa bilei şi a lipidelor alimentaredurată: 6 şi 8 ore de la administrareEtape: incorporare în chilomicroni transport pe cale limfatică ficat rinichi

în sânge sunt vehiculate de α-2-globuline / α 1-globulineficat - depozitare parţială a vit. D,

- esterificare cu acizi graşi, în proporţie de 10%- activări “secundare”, prin procese de hidroxilare suplimentară

rinichi - activări “secundare”, prin procese de hidroxilare suplimentarăMecanism:colecalciferol (vit. D3) 25 hidroxicolecalciferol (25(OH)D)

25(OH)D-proteină transportoare 1α-25-dihidrocolecalciferolul (1,25(OH)2D)

1,25(OH)2D-proteină transportoare intestin procese de absorbţie a Ca

(hidroxilază hepatică)

(1- hidoxilaza )

67

Metabolismul vitaminei D

68

3.3. Catabolismul şi eliminarea calciferolilor şi a derivaţilor lor

Figura 2.5. Reprezentarea schematică a căilor de degradare a calciferolilor

18

69Figura 2.4. Reprezentarea schematică a factorilor care reglează nivelul concentraţiei 1,25(OH)2D în sânge.

70

Adaptarea sintezei 1,25(OH)2D la necesităţile organismului în fosfor şi calciu implicăo serie de factori de reglare:- polipeptidici – parathormonul, prolactina- steroidieni – 1,25(OH)2D3 inhibă propria sa sinteză

- estrogenii şi glucocorticoizii nu influenţează în mod direct- ionici - ionii de stronţiu şi difosfat pot inhiba 1--hidroxilaza

3.4. Depozitarea vitaminelor D în organism

- În sânge - cantităţi diferite de vit. D funcţie de anotimp- La nivel celular - în mitocondrii, microzomi, nuclei şi membrane- Vit. D2 se depozitează mai întâi în ficat, apoi în oase, intestin, rinichi, sânge,

muşchiul cardiac, muşchii striaţi- Depozitarea în organe este eficientă pentru o perioadă de timp care variază între

1 şi 12-14 săptămâni

71

4. Rolul biologic al4. Rolul biologic al vitaminevitaminelorlor DD4.1. Rolul vitaminelor D în metabolismul calciului şi al fosforului

favorizează absorbţia intestinală a calciului - reglează concentraţia şi raportulcalciu/fosfaţi,1,25(OH)2D3 - influenţează transportul activ al calciului la nivelul “bordurii în perie” aintestinului subţire;

- fluxul normal de la mucoasă spre seroasă este de 5-10 ori mai rapid decâtcel invers;

- are loc împotriva gradientului de concentraţiei,- este cuplat cu cel al ionilor de sodiu,- este consumator de ATP (energo-dependent)- mecanism aflat sub control hormonal- 1,25(OH)2D3 localizat în compartimentele subcelulare unde se fixează la

receptori proteici specifici se leagă la o proteină transportoare ajunge înnucleul celulelor ţintă (intestinale, osteoblaste, osteocite şi unele segmente aletubilor renali) se integrează în cromatina nucleară şi modulează transcripţia unuiARNm specific induce biosinteza „calcium binding protein” (CaBP)

- natura transportoare a CaBP a fost pusă în discuţie de studiile ulterioare- s-au identificat noi proteine: o proteină de 45 kDa care se formează

înainte de iniţierea transportului Ca2+ din intestin; o proteină de 84 kDa a căreiformare este sincronizată cu transportul Ca2+ din intestin.

în final, transportul se realizează prin intermediul unor vezicule sau chiar almitocondriilor 72

4.1. Rolul vitaminelor D în metabolismul calciului şi al fosforului

Figura 2.6. Ipoteze asupra efectelor 1,25(OH)2D3 în absorbţia intestinală a calciului

19

73

4.1. Rolul vitaminelor D în metabolismul calciului şi al fosforului

• Vit. D manifestă efecte bimodale în reglarea proceselor implicate în economiafosfaţilor -•Vit. D are acţiune directă asupra activităţii tubilor renali -•1,25(OH)2D3 are o activitate de 40 de ori mai mare decât a vitaminei D3 înstimularea transportului calciului prin peretele intestinal

•intervine în mobilizarea calciului din oase.•Calciferolii acţionează şi asupra cartilajelor•1,25(OH)2D3 şi 24,25(OH)2D3 - stimulează incorporarea sulfului în proteoglicani•Vit. D favorizează absorbţia fosfatului în mitocondrii•Vit. D inhibă desfăşurarea ciclului acizilor tricarboxilici – inhibă activitateaaconitazei (transformarea citratului în izocitrat)

74

5. Unităţi de activitate vitaminică D şi necesităţinutriţionale

• O unitate internaţională de vitamina D (U.I.) = cantitatea de vitaminăcare are o activitate biologică echivalenta cu 0,025 g calciferol.

• Alimentele naturale - cantităţi foarte mici de vit. D, cu excepţia unor peşti(somon, hering, sardine, morun, etc. care conţin 20-60 g D3/100 g).• calciferolul endogen sintetizat la nivel cutanat - sursa principală• Producţia zilnică de 1,25(OH)2D3 = 0,3-1,0 mg

variabliăaportul suplimentar (profilactic) pentru nou-născuţi = 20-30 g/zi în

primii doi ani de viaţă, iar în timpul iernii până la 4-5 aniaportul suplimentar pentru femeile aflate în ultimele luni de sarcină =

10-20 g/zi.

75

6. Vitamina D în stări fiziologice normale şipatologice

6.1. Hipovitaminoza D

Factori:• biosinteza cutanată deficitară:

i) expunere insuficientă la soare;ii) poluare atmosferică;

b) aport deficitar de calciferol exogeni) nesuplimentarea cu vitamină D a hranei subiecţilor din categoria risc;ii) regim alimentar particular ce scade absorbţia intestinală a calciferolilor

(regim sărac în grăsimi);iii) malabsorbţie intestinală, obstrucţia şi atrezia căilor biliare;

c) catabolism accelerat al calciferolilor: tratament anticonvulsiv;d) creşterea necesarului de 1,25(OH)2D:

i) efort;ii) sarcină;iii) diete alimentare sărace în calciu şi fosfor sau diete care diminuează

absorbţia acestor ioni;e) pierderi crescute:

i) malabsorbţie intestinală;ii) insuficienţe hepatobiliare,iii) sindrom nefritic;iv) dializă peritoneală cronică. 76

6.1.1. Rahitismul

Cauze:a) deficit în vitamină D;b) existenţa unui regim alimentar în care raportul Ca/P este mult diferit de 1,5;c) absorbţia la nivel intestinal este dezechilibrată;d) în unele afecţiuni renale când activitatea 1-α-hidroxilazică este absentă.

Manifestări:perturbare a mineralizării oaselor aflate în curs de creştere, leziuni ale oaselor prin

trei procese diferite:i) demineralizareii) scăderea absorbţiei intestinale a calciului;iii) scăderea absorbţiei fosfaţilor (se formează fosfaţi de calciu insolubili) Ca2+PO4

2- din plasmă .

Forma severă de rahitismCauze: hipocalcemia induce un răspuns al paratiroidelorEfect: parathormonul tinde să aducă la normal calcemia, demineralizarea osului

hiperfosfatemie

20

77

condiţiile în care se realizează schimbul de calciu dintre mamă şi făt în perioadaprenatală• aportul insuficient de calciu şi fosfor din laptele matern în perioada neonatală.alimentaţia artificială - rahitogenă (excesul de lapte de vacă, orarul neregulat alsupturilor)• copii înţărcaţi - regim alimentar predominant glucidic (făinoasele prezintă un raportCa/P 0,15)• simptoame:

• forme uşoare: întârzierea creşterii, dureri osoase, evitarea poziţiei şezând,musculatură hipotonă• forme mai grave: anomalii scheletice. (picioare curbe, deformarea craniului,închiderea tardivă a fontanelelor şi erupţie dentară întârziată, torace deformat prinieşirea în relief a sternului şi îndepărtarea coastelor inferioare• forme grave: scăderea pronunţată a tonusului muscular, “abdomen de batracian”,tetanie manifestă sau lentă, uneori cu spasm corpo-prendal

• asimilarea fierului este mult mai diminuată – anemie• tratament: funcţie de gravitate

• sugari: 250 U.I./zi – prevenire• copilărie şi adolescenţă - 400 U.I./zi,• prematuri - 1.000 U.I./zi.• rahitism sever, - 2.500-5.000 U.I./zi timp de 40-50 zile sau doze unice de600.000 U.I./zi, uneori chiar şi de 1.200.000 sau 1.800.000 în 2-3 reprize

Rahitismul la copii:

78

„Rahitism vitamino-D rezistent primitiv hipofosforic”: rahitism rezistent lavitamina D.• cauze:

• insuficienţă în mecanismele de absorbţiei a calciului la nivel intestinal• simptoame:

• asemănătoare cu cele din rahitism,• apar mult mai târziu, după 2-3 ani, uneori chiar la pubertate• unele stări patologice hepatice şi renale

6.1.2. Osteomalacia

• carenţă de vit.D , Ca şi P la adulţi• boală de origine dietetică• incidenţă mai mare la femei• manifestări: decalcifierea defectuoasă a ţesutului osos - dureri ale membrelorinferioare, deformări ale coloanei şi oaselor pelviene, fracturi ale oaselor

79

6.2. Hipervitaminoza D

În cazuri de supradozări• manifestări:

• tulburarea severă a creşterii la copii, cefalee, sensibilitate crescută a scalpului;• Apare hipercalcemia: calcifiere a ţesuturilor moi;

tulburări gastrice, oboseală, dezorientare, poliurie, anorexie,senzaţia de greaţă şi vomă, pierderea în greutate

leziuni renaleblocarea secreţiei hormonului paratiroidian

• modificări ale echilibrului Mg2+/Ca2+

• hipertensiune arterială - indică hipercalcemie (16 mg%).• poate fi letală – cauze: uremia sau tulburările cardiovasculare• examene biochimice:

• în urină - prezenţa albuminei, a cilindrilor hialini, frecvenţa leucocitelor;• în sânge - fosfataza alcalină are valori foarte mici.

• tratament:• oprirea administrării vitaminei D;• cazurile grave, mai ales la sugari, se impune administrarea intravenoasă de serfiziologic, şi antibiotice, se va bea multă apă, regim sărac în Ca• simptoamele continuă multe luni iar urina nu va fi concentrată

80

6.1.3. Interrelaţii. Antivitamine D

Antivit. D - substanţe total diferite structural de calciferoli•acţiune rahitogenă –

•acidul fitic (cereale)•carotenoizii (spanac)•cortizonul•actinomicină,•mitramicină,•rezerpina,•fenobarbitalul,•EDTA,•vitaminele B1, B2 şi E,•Al(OH) 3•uleiul de parafină,

•acetatul de cortizon - induce manifestări similare cu cele care apar în hipervit. D

Vit. A în doze mari inhibă activitatea vit. D în rahitismVit. K împreună cu vit. D intervin în sinteza osteocalcinei

21

81

VITAMINELE E sau TOCOFEROLUL

tocoferol - tocos- descendenţă, pherein-porter, ol-alcool- termen generic utilizat pentru a desemna un ansamblu de

tocoferoli şi de tocotrienoli naturali- rolul pe care îl are în reproducere

• 1922 - Evans şi Bishop descoperă în germenii de grâu un factor liposolubilcu rol în reproducere Lipsa acestuia din alimentaţia animalelor de laborator afost asociată cu moartea fătului de şobolan şi cu atrofierea testiculelor• 1924 – Sure îl denumeşte vitamină E• 1936 s-au izolat pentru prima dată α- şi β-tocoferolul din germeni de grâu,• 1938 - Fernholtz a stabilit structura chimică,• 1956 - au mai fost izolaţi ε- şi -tocoferolul• 1969 IUPAC stabileşte normele privind nomenclatura tocoferolilor• În prezent se consideră că vitaminele E posedă un rol ubiquitar

ISTORIC

82

1. Structura şi proprietăţile tocoferolilor

Structura de bază – tocolul- este un ciclu cromanol (hidroxicroman, dihidro-benzopiran)- cromanul - un ciclu benzenic şi un heterociclu piranic- tocoferolii - un hidroxil fenolic în poziţia 6

- o catenă laterală săturată, derivată de la fitol(C20H390H), legată la C2 al heterociclului

- un radical metil - la C2- sunt -, β-, - şi - tocoferoli

83

Proprietăţi fizice:• molecule chiralice• sinteză - amestec racemic („All-Rac -T” sau „DL--T”)• toate centrele de chiralitate sunt racemice• Toţi tocoferolii şi tocetrienolii naturali prezintă aceeaşi configuraţie Rla nivelul C2 (numai „RRR-T”, sau „d-T”, sau (+)--T se găseşte înnatură)• RRR-T prezintă o activitate biologică de ~ 100% (raportat la -tocoferol)• β- şi -tocoferolii prezintă o activitate vitaminică redusă (între 15% şi30% din activitatea -tocoferolului)• - şi β-trienolii au activitate vitaminică redusă (20% şi respectiv 5%)• tocoferolul se obţine din tocol (2-metil-2-fitil-6-hidroxicroman)• se cunosc şapte tocoferoli (-, β-, -, -, -, şi - tocoferol)• sunt lichide vâscoase, de culoare galbenă, insolubili în apă, solubili îngrăsimi şi solvenţi organici (acetonă, alcool etilic, cloroform, hexan, etc)prezintă fluorescenţă ( de excitaţie: 290 nm, de emisie: 325 nm)

84

Proprietăţi chimice:

• carcateristici oxidante: >>β>.• stabili la căldură, lumina vizibilă şi în mediu alcalin, în absenţaoxigenului. Ei sunt rapid distruşi de radiaţiile UV şi în prezenţaoxigenului ca oxidant• gruparea reactivă - gruparea metil din poziţia C5• participă la reacţii de substituţie• pot forma eteri şi esteri• sunt oxidaţi de clorura ferică şi nitratul de argint în prezenţă de nitrat• dau reacţie de culoare (roşie) cu reactivul Emmerie Engel• sunt oxidaţi de radicalii liberi- carbon (alchil), oxigen (alcoxil, hidroxilRO, peroxid ROO, anion superoxid O2-)-, cu formare de chinone,semichinone, epoxichinone, dimeri şi trimer antioxidant major

Sinteza chimică:

1938 - Karrer - prima sinteză chimicăAlte procedee - utilizează fitol natural extras şi purificat din ţesuturi vegetalesau halogenuri de fitil şi 2,3,5- trimetil fenolul sau unii derivaţi ai acestuiaInd. Farmaceutică – fitolul se extrage din frunze de urzică

- concentratele obţinute prin extracţie conţin max. 65% -tocoferol

22

85

2. Surse de vitamine E

Tabelul 3.3. Cantitatea medie de tocoferol în diferite surse naturale

86

Tabelul 3.4. Cantitatea medie de tocoferol din unele legume şi fructe

87

Tabelul 3.5. Conţinutul în tocoferoli al uleiurilor extrase din cereale

88

3. Metabolismul vitaminei E

plantele verzi (în special graminee) - biosinteza tocoferolului porneşte dela fitol

organismele animale - sunt incapabile să sintetizeze tocoferolul

animale şi om: tocoferolii din hrană sunt absorbiţi la nivelul intestinuluisubţire tocoferolii urmează metabolismul lipidelor la trei ore de laadministrarea orală sub formă de acetat de -tocoferol marcat cu deuteriuajung în plasmă, transportaţi de lipoproteine între 6 şi 12 oreconcentraţia lor atinge un prag maxim concentraţia se menţine la acestnivel timp de 12 ore scădere lentă a concentraţiei preluat dechilomicroni, apoi de VLDL („very low density lipoprotein”), LDL („lowdensity lipoprotein”) 40-60%, HDL (high density lipoprotein) foartetârziu ajung la nivelul membranelor eritrocitare 35%. Concentraţia sericăa tocoferolilor este în strânsă legătură cu nivelul lipemiei şi alcolesterolemiei, situându-se în jurul valorii de 0.6-0.8 mg tocoferoli/glipide totale plasmatice. Ponderea tocoferolilor în ser mai depinde de sex,vârstă etc.- cantitatea de vitamina E raportată la kilogram corp, este în jur de 50mg/kg corp la bărbaţi şi respectiv 160 mg/kg corp la femei.

23

89

3.1. Absorbţia intestinală a tocoferolilor

• proces pasiv, se desfăşoară viteză relativ mică; diferiţii izomeri sunt înglobaţi închilomicroni într-o manieră nediscriminatorie• necesită prezenţa sărurilor biliare – se formează micelii care permit atacul lipazeipancreatice asupra lipidelor• esterii tocoferolilor sunt supuşi acţiunii unei esteraze pancreatice specifice careeliberează tocoferolul sub formă de -tocoferol• chilomicronii intraţi în circulaţia limfatică sunt:

- hidrolizaţi (lipoproteinlipază) - acizii graşi eliberaţi în principal în ţesuturişi muşchi;

- transferaţi împreună cu lipoparticulele pot intra în structura HDL;- captaţi de ficat prin intermediul unui receptor modulator care implică

apolipoproteina E

3.2. Secreţia hepatică prin intermediul VLDLnu există o reală depozitare hepatică a vitaminei Etocoferolii sunt înglobaţi în VLDL sau eliminaţi prin bilă şi apoi prin fecale-tocoferolul este excretat în mare parte în bilă este eliminat împreună cu alţimetaboliţi ai tocoferolilor (tocoferol chinona, formele dimere).

90

• incorporarea în particulele de VLDL nou formate un proces selectiv care depindede activitatea RRR--tocoferol care este de 5 până la 10 ori mai importantă decât ceade -tocoferol, sau de stereoizomeri SRR--tocoferol.• proteină de legare a tocoferolilor

- proteină de 32 kDa, citosolică, izolată şi purificată exclusiv din ficat, seleagă preferenţial la RRR--tocoferol.

- eficienţa de legare a - şi -tocoferolului este de două şi respectiv de treiori mai mică decât a β-tocoferolul decât a cu -tocoferolul în competiţia pentru legarela proteină

- defect de natură genetică a acestei proteine apariţia de carenţe familialeîn vitamină E• VLDL secretate de ficat sunt supuse acţiunii lipoprotein lipazei lipoproteinebogate în esteri al colesterolului:

- IDL („Intermediate density lipoprotein”), care sunt parţial captate de ficat,parţial transformate în LDL LDL sunt captate de ţesuturile periferice prinintermediul unor receptori specifici• RRR--tocoferolul secretat de hepatocite în VLDL poate fi:

i) parţial transferat în HDL în timpul lipolizei VLDL;ii) în parte recaptat de ficat prin IDL;iii) o altă parte trimisă la ţesuturile periferice prin LDL şi în unele cazuri prin

HDL.

3.2. Secreţia hepatică prin intermediul VLDL

91

Figura 3.1. Metabolismul vitaminei E

92Figura 3.2. Distribuţia tocoferolilorîntre diferitele fracţii lipoproteice

• tocoferolii se schimbă cuuşurinţă între HDL şi altelipoproteine într-o manierănediscriminatorie, printr-unproces independent deacţiunea proteinelor de transfera lipidelor neutre;• distribuţia vitaminei E întrediferitele fracţii lipoproteiceeste corelată cu raportul demasă al acestor fracţii

3.3. Distribuţia şi schimburile de tocoferoli între diferitelefracţii de lipoproteine plasmatice

24

93

3.4. Distribuţia vitaminei E în eritrocite

• este prezentă în elementele figurate ale sângelui,•repartiţia între diferitele tipuri de tocoferoli (în stare fiziologică normală) este sensibilidentică cu cea observată în plasmă• apare în eritrocite la un interval de 5 – 8 ore după injectarea de acetat de -tocoferol;• în membrana eritorcitară conc. de vit.E este de 5 ori mai mică decât cea întâlnită înplasmă, fiind corelată cu nivelul de vitamină E din HDL

3.5. Distribuţia vitaminei E în alte ţesuturi

• con. Vit. E din ţesuturi depinde de alimentaţie•Distribuţie:• glandele suprarenale (132 g/g)

• ţesutul adipos (150 g/g) - situsul principal de stocare a -tocoferolului înorganism• ficat (13g/g)

• raportul /β tocoferol poate varia în funcţie de:• ţesutul care captează preferenţial -tocoferolul,• rolul manifestat de proteina de transfer hepatică

94

3.6. Eliminarea tocoferolilor din organism

• în special, prin bilă şi fecale- mai ales sub formă de tocoferoli liberi,- şi sub forma unor derivaţi oxidaţi cum ar fi acidul tocoferonic, tocoferono-

lactona, tocoferil-p-chinona etc.• pe cale urinară, eliminarea tocoferolilor se face, în principal, sub formă deglucuronoconjugati.

4. Rolul biologic al vitaminei E

Efectele vitaminei E în organismul animal pot fi clasificate în:• efecte antioxidante• efecte de stabilizare a membranelor• efecte mai selective, derivate din primele, în funcţie de nivelul particular la care semanifestă:

- efecte de stabilizare a membranei celulare- acţiunea tocoferolilor asupra activităţii unor enzime- rolul vitaminei E în agregarea plachetelor sanguine- acţiunea tocoferolilor asupra eritrocitelor

95

4.1. Efecte antioxidante

Sub acţiunea radicalilor liberi acizii graşi nesaturaţi, dar şi alte molecule nesaturate, potforma peroxizi = peroxidarea lipidicăin vivo, aceste procese de oxidare sunt permanente şi sunt menţinute la un nivel minimprintr-o serie de transformări, insuficient elucidatetocoferolii reprezintă „modalitatea cea mai eficientă de a economisi” radicalii liberitocoferolii formează unii produşi stabili transformându-se în chinone, sau în derivaţicomplecşi ai peroxizilor lipidici

LO2 + T –OH LOOH + TQLO2 + T-OH LO2-TH

LO2 + [LO2OH] LOOH + TQO2 - peroxid lipidic

LOOH - hidroperoxid lipidicT-OH - tocoferol

TQ - tocoferil-chinona

Exemplu: mecanismul de acţiune al glutationului în descompunerea peroxizilor lipidici şia hidroxiacizilor derivaţi

96

Figura 3.3. Mecanismul de acţiune al glutation peroxidazei îndescompunerea peroxizilor lipidici şi a hidroxiacizilor derivaţi (PUFA – acizigraşi nesaturaţi, LOOH – peroxizi, GSSG – glutation peroxidază neredusă, GSH– glutation perohidază redusă)

4.2. Efecte de stabilizare a membranei celulareLucy şi Diplack - că tocoferolii participă la formarea şi stabilizarea componenteifosfolipidice a membranelor,

- efectul de stabilizare poate fi independent de efectul antioxidantAranjamentul tridimensional al complexului permite hidroxilului grefat pe nucleulcroman şi grupărilor polare ale acizilor graşi să se orienteze către faza apoasă, şi astfelsă participe la o serie de reacţii biochimice

25

97

4.3. Acţiunea tocoferolilor asupra activităţii unor enzime

4.4. Rolul vitaminei E în agregarea plachetelor sanguine

hipovitaminoza E duce la:• diminuarea activităţii sistemului oxidazic citocrom P450-dpendent din fracţiamicrozomală, creşterea activităţii cAMP-fosofdiesterazei, scăderea niveluluirespiraţiei celulare, stoparea conversiei ciancobalaminei în forma sa coenzimaticăactivă, etc ;• activarea enzimelor căilor catabolice: RNA-za, DNA-za, catepsinele, etc;• inhibarea proteinogenezei şi implicit a diviziunii celulare

Vit.E se găseşte în conc. mare în plachetele sanguineExp. - hipovitaminoza E induce o creştere a capacităţii de agregare plachetară:

- fie prin creşterea permeabilităţii membranelor faţă de cationi (Na+, K+,Ca2+, Mg2+, etc.),

- fie printr-o modificare a vitezei de biosinteză a prostaglandinelor la nivelulplachetelor.tocoferolii acţionează prin diminuarea activităţii lipoxigenazei plachetare

98

4.5. Acţiunea tocoferolilor asupra eritrocitelor

• În hipovitaminoza E, eritrocitele devin sensibile la hemoliză, efect produs in vivo prinacţiunea unor oxidanţi cum ar fi peroxidul de hidrogen. Fenomenul stă la baza testuluibiologic de evaluare a activităţii vitaminei E. Această anomalie nu este însoţită demodificări hematologice, cu excepţia maimuţelor Maccacus rhesus la care după 5-30luni, se observă apariţia anemiei macrocitare;• tocoferolii intervin în procesul biosintezei hemului modulând în felul acesta nu numaibiosinteza hemoglobinei ci şi a enzimelor hemo-dependente (citocromi, catalaza etc.);• relaţie de cauzalitate între:

- nivelul sanguin de tocoferol şi incidenţa aterosclerozei coronariene;- tocoferolemie şi riscul de cardiopatie ischemică

5. Unităţi de activitate vitaminică E şi necesităţinutriţionale

1 U.I. Vit E = 1 mg de acetat de DL--tocoferol sau 0.91 mg DL--tocoferol liber,respectiv 0,67 mg D--tocoferol liber

99

• În anii '60 OMS a stabilit un necesar zilnic de 13-20 mg -tocoferol pentru adulţi,- în anii '80 a fost redus la aproximativ 10 mg/zi.- actualmente se stabileşte în funcţie de conţinutul în acizi graşi nesaturaţi al

alimentelor; raportul optim mg tocoferoli / l g acizi graşi nesaturaţi se situează în jurulvalorii de 0,6.• populaţia nord-americană şi vest-europeană, - de aproximativ 1,2 ori mai maredatorită creşterii ponderii uleiurilor vegetale din alimente;• nou-născuţi şi la prematuri - între 5 şi 50 mg, în funcţie de alimentaţie;

laptele matern conţine acizi graşi nesaturaţi, în special acid linoleic înproporţie de aproximativ 8% din totalul lipidelor, în timp ce în laptele de vacă saupreparatele de lapte praf, ponderea acestora este mult mai mare, ajungând până la50%

Necesarul de vit. E - relativ greu de stabilit,- în strânsă corelaţie cu conţinutul alimentar în acizi graşi

nesaturaţi

100

6. Vitamina E în stări fiziologice normale şipatologice

6.1. Stare fiziologică normală

• omul adult - între 10 şi 30 mg/zi, în funcţie de tipul de grăsime din dietă• necesarul depinde de: sex (la femeii este mai mare decât la bărbaţi), vârstă,stare fiziologică şi fiziopatologică a organismului, compoziţia hranei, anotimp, şimedicamentele ingerate• în cursul sarcinii necesarul creşte progresiv cu vârstă fătului, ajungând ca înlunile 8 şi 9, tocoferolemia medie să fie de 1,8 mg/l00 ml ser, faţă de primele 4luni de sarcină când necesarul este de 1,25 mg/l00 ml ser aport suplimentarprogresiv de la 10 mg/zi la 50 mg/zi, vit.E• mama cedează zilnic, prin lapte, noului născut 8-10 mg vitamina E necesarul la 15-30 mg/zi, în raport cu vârstă şi alimentaţia noului născut• în hrănirea artificială a noului născut se impune administrarea unei cantităţisuplimentare de vitamina E

26

101

• apare foarte greu comparativ cu alte avitaminoze şi numai după absenţaîndelungată a tocoferolilor din alimente, sau în timpul unor boli pancreatice sauhepatice

• simptome diferite în funcţie de sex şi vârstă: distrofie musculară, creatinemie,degenerarea testiculelor şi apariţia unor leziuni ireversibile ale tubilor seminiferi,moartea şi resorbţia fătului, anemia hemolitică, etc

66..22..11.. InfluenţaInfluenţa hipovitaminozeihipovitaminozei EE asupraasupra sistemuluisistemului muscularmuscular• Hipo- şi avitaminoza E conduc la apariţia distrofiei musculare prin accelerarea

activităţii enzimelor proteolitice şi liza parţială a proteinelor musculare• Incidenţă mare la prematuri, noii-născuţi cu tulburări la nivelul absorbţiei

intestinale, copii malnutriţi şi la persoanele cu maladii cronice care provoacă oabsorbţie deficitară (steatoree, malabsorbţie)

• creatinuria –6.2.2. AnemiaAnemia hemoliticăhemolitică• a reprezentat primul sindrom caracteristic atribuit avitaminozei E, descris la om• factori care contribuie la instalarea avitaminozei E la prematuri:i) rezervele scăzute de tocoferoli ale fătului (3-7 mg/kg comparativ cu 50-160 mg/kg

la adulţi);ii) nivelul scăzut al absorbţiei digestive în primele trei luni;iii) conţinutul scăzut al laptelui uman în tocoferoli (5-6 mg/l);iv) ponderea mare a acizilor graşi nesaturaţi în laptele praf, etc.

6.2. Hipovitaminoza E

102

6.2.3. SindromulSindromul neurodegenerativneurodegenerativApare ca urmare a unei absorbţii intestinale defectuoaseDacă este cuplată cu insuficienţa pancreato-biliară poate determina hipoplazie biliarăintrahepatică care la rândul ei afectează şi mai mult absorbţia intestinală.Principalele elemente sunt:disfuncţionalităţi perifericedisfuncţionalităţi la nivelul sistemului nervosdisfuncţionalităţi retiniene6.2.4. InfluenţaInfluenţa avitaminozeiavitaminozei EE asupraasupra organelororganelor genitalegenitale şişi embrionuluiembrionului• Când embriogeneza are loc într-un organism matern cu carenţă vitaminică E, seproduce, mai întâi, o dereglare a dezvoltării cavităţii ectodermice şi apoi apar modificărila nivel placentar, cu perturbarea proliferării vasculare fetale;• Bărbaţii, cu avitaminoză E avansată, prezintă o atrofie testiculară;• La femei, în primul stadiu al carenţei, nu apar leziuni morfologice sau funcţionale aleovarelor, modificări ale aparatului genital feminin apărând doar în stadiile avansate aleavitaminozei6.2.5. InfluenţaInfluenţa avitaminozeiavitaminozei EE asupraasupra sistemuluisistemului imunimunExp. la păsări şi mamifere carenţate - s-au observat modificări ale imunităţii umorale, alerăspunsului limfocitar, ale răspunsului faţă de infecţiile bacteriene precum şi alerăspunsului anafilactic

103

6.3. Interrelaţii. Antivitamine

Interrelaţiicu vitamina Acu vitamina B1cu vitamina C,

Analogi structurali-tocoferilchinonaacetatul de crezol,tricrezol-fosfatul,3,5-wilenolul,piridina,bisulfitul de sodiu,sulfamidele,acizi graşi nesaturaţi

104

VITAMINELE F (Acizi Graşi Esenţiali - AGE)Istoric

• 1920-1930 - G.Burr şi M.Burr: evidenţiază pentru prima dată carenţa în AGE• Vitamine sau vitagene ???

1. Structura şi proprietăţile vitaminelor FDupă gradul de nesaturare ei pot fi clasificaţi:• acizi graşi mononesaturaţi (monoetoxizi);• acizi graşi polinesaturaţi (polietoxizi) care la rândul lor pot fi:

i) cu două duble legături şi cu formula generală CnH2n-3COOH (ex. acidlinoleic);

ii) cu trei duble legături, cu formula generală CnH2n-5COOH (ex. acid linolenic,acidul gama-linolenic, acid homolinolenic);

iii) cu patru duble legături cu formula generală CnH2n-7COOH (ex. acidarahidonic).

CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOHAc. linoleic - C18H32O2 -

CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOHAc. linoleic -C18H30O2-

CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)3-COOHAc. arahidonic -C20H32O2-

27

105

2. Surse de vitamină F

în plante (acidul linolic, şi linoleic)în ţesuturile animale (acidul linolic, linoleic şi arahidonic)alimentele de origine vegetală - uleiul de porumb şi floarea soarelui, nucile, pâinea

neagră şi intermediară, arahidele, etc.alimentele de origine animală sunt mai sărace în vitamina F, cele mai bune surse fiind

untul, osânza, măduva, pestele, laptele de vacă, etc.râncezire oxidativă:i) -oxidarea, care are loc sub influenţa enzimelor produse de mucegaiuri, a

grăsimilor vegetale nerafinate, precum şi a uleiurilor de peşte în stare brută, caresunt bogate în lipaze;

ii) autooxidarea, este cel mai frecvent proces, în care acizi graşi cu duble legăturiizolate se transformă în acizi graşi cu duble legături conjugate

3. Metabolismul vitaminei F

plante – capabile să biosintezeze de novo acizii graşi cu catena lungă;- citoplasmă,- catalizat de complexul enzimatic acid-gras-sintetaza (şapte enzime -precursor gen. - Acetil-CoA, -NADPH)

106

3. Metabolismul vitaminelor F

La om:•grăsimile alimentare, de origine vegetală sau animală, intestin proces parţialde hidroliză sub acţiunea lipazei pancreatice (prezenţa bilei) vitamina F estetransformată în complecşi polienici hidrosolubili care se absorb uşor acizii graşinesaturaţi ajung în ficat prin circulaţia portă conversia parţială a acidului linolicîn acid arahidonic şi biosinteza de fosfolipide, în special lecitine, care reprezintăformele circulante ale vitaminei F în organism• în sânge, acţiunea hidrolitică a lecitinazei se eliberează acizii graşi esterificarea colesterolul sub formă de colesteride, acizii graşi esenţiali sunttransportaţi la nivelul organelor şi ţesuturilor• degradarea componentelor vitaminei F - în principal, pe calea -oxidării

- o anumită cantitate este utilizată înformarea prostaglandinelor• eliminarea din organism se face prin fecale, iar la femeile care alăptează mai alesprin glandele mamare. Laptele uman conţine cantităţi mult mai mari de acizi graşinesaturaţi esenţiali decât laptele mamiferelor

107

Figura 4.1. Căile debiosinteză şi metabolizareale acidului arahidonic.(PLA1 – fosfolipaza A1;PLC – fosfolipaza C; PLD –fosfolipaza D; LDL –lipoproteine cu densitatemică; PA – acid fosfatidic;lysoPLA – lizofosfolipaza;DAG – diacilglicerol; MAG –monoacilglicerol; COX –ciclooxigenaza; LO –lipooxigenaza; Cyt P-450 –citocrom P-450; PGG –prostaglandina G; PGH –prostaglandina H; PG –prostaglandina; LT –leukotriena; TX –tromboxan; HPETE – acidhidroperoxieicosatetranoic;HETE – acidhidroxieicosatetranoic; Lx –lipoxina)

4. Rolul biologic al vitaminei F

4.1. Prostaglandinele

108

Figura 4.2. Căile demetabolizare ale aciduluiarahidonic. (COX –Prostaglandina G/Hsintaza; LO –lipoxigenaza;prostaglandina H2 –prostaglandin endoperoxinH2; HPETE – acidhidroxieicosatetranoic;PGs – prostaglandine; TXs– tromboxani; LT –leukotriena; Lx- lipoxina)

28

109

4.1.1. Acţiunea prostaglandinelor asupra sistemului nervos central4.1.2. Acţiunea prostaglandinelor asupra sistemului renal şi gastro-intestinal4.1.3. Interrelaţia prostaglandinelor cu hormonii4.1.4. Efectele prostaglandinelor asupra hematopoiezei4.1.5. Rolul prostaglandinelor în reglarea lipolizei4.1.6. Rolul prostaglandinelor în metabolismul glucidic şi proteic

5. Unităţi de activitate vitaminică F şi necesităţinutriţionale

Drept etalon în evaluarea activităţii vitaminei F se consideră acidul linolic a căreiactivitate a fost stabilită la 100 U.I./g. Raportat la acesta, acidul linoleic are o activitatede 9 U.I./g, iar acidul arahidonic de 130 U.I./g.Necesităţile zilnice de vitamina F depind de vârstă, stare fiziologică, compoziţiaalimentelor şi alţi factori.

110

6. Vitamina F în stări fiziologice normale şipatologice

6.1. Stare fiziologică normală

• adult: - acizii graşi reprezintă aproximativ 1-2% din valoarea caloricăglobală a org.

- variază cu starea fiziologică a organismului respectiv şi cu mediulambiant;

- minim de acid linolic - circa 50-60 mg linoleat/zi; proporţional cuvârsta organismului;

- acid arahidonic -3,2%;- acid linoleic 5,7%;- indice de iod al acizilor graşi din sânge – 12.

• în laptele matern, acidul linolic reprezintă circa 4-5% din valoarea luicalorică.

• un adult cu muncă sedentară [acidul linolic] - să nu depăşească 7-8g/zi(100 mg/kg corp), necesar zilnic de 1,5 g din substanţa uscată (500-600g) a dietei zilnice.

pentru o dezvoltare fiziologică normală este suficientă o administrare de1% acid linolic, din necesarul caloric

111

Vitaminele K

Istoricansamblu de substanţe liposolubile, derivate de la nucleul 2-metil-1,4-naftochinonic,care participă în principal la activarea unor factori ai coagulării sanguine (factorul II,VII, IX, X şi proteinele C şi S recent descoperite);

1929 - Dam: sindromul hemoragic observat la puii de găină este datorat unui defect decoagulare;1935 - efectele sindromului hemoragic induse de un regim alimentar sărac în lipide şicolesterol nu pot fi anulate de nici una dintre vitaminele liposolubile deja cunoscute şinici de vitamina C. Dam emite ipoteza existenţei unui nou factor liposolubil pe are l-adenumit vitamina K (koagulation).1937 – sindromul hemoragic începe să fie demonstrat la mamifere;1939 - structura vitaminei K; prima sinteză chimică (Premiul Nobel în 1943);anii ’60 – se demonstrează existenţa vitaminei K şi implicarea ei în procesul decoagulare 112

1. Structura şi proprietăţile vitaminei K

Proprietăţi:i) îşi pierde activitatea la lumină, sau în prezenţa substanţelor alcaline;ii) este rezistentă la temperaturi de 1200C pentru câteva ore;iii) reacţionează cu sulfatul de calciu şi magneziu dar şi cu carbonul activ.iv) ulei galben, cu un spectru de absorbţie în ultra – violet care cristalizează în

acetonă rece sau alcool (izolată şi purificată din surse vegetale)v) solubile în hexan sau izopropanol, şi prezintă un spectru de absorbţie în UV între

230 – 270 nm

K2(20), K2(30), K2(35),K2(40), K2(50), K2(60)

29

113

2. Surse de vitamină K

Surse naturale

Tabelul 5.1. Surse vegetale şi animale de vitamină K

• La mamifere, vitamina K este biosintetizată la nivelul epiteliului intestinului subţire• Principalele microorganisme producătoare de vitamină K: Bacillus mycoides,Bacillus subtilis, Bacillus cereus, bacillus aerogenes, Sarcina lutea, Straphilococcusaureus, Escherichia coli

114

Surse sintetice

Vitamina K3 = menadionă- substanţă cristalină care se descompune uşor la lumină;- reprezintă cea mai simplă formă a vitaminei K, nu are catenă

laterală şi se obţine prin oxidarea 2-metil-naftalinei cu acid cromic;- irită pielea şi căile respiratorii, iar soluţia sa alcalină determină

formarea de veziculeDerivaţii hidrosolubili de vitamină K3i) 2-metil-1,4-naftochinona difosfat, numită şi sodiu menadion difosfat;ii) bisulfit de sodiu 2-metil-1,4-naftochinona, numită şi sodium menadion

bisulfit.Vitamina K4 = menadiol - reprezintă forma redusă a menadionei.Vitaminele K5, K6, şi K7 - la 2-metil-naftalină

• formează săruri cu sulfaţi şi hidroxid de sodiu, ele trec în formehidrosolubile şi pot fi utilizate ca preparate medicamentoase care pot fiinjectate intravenos

115

Biogeneza la plante şi la microorganisme implică formarea separată a lanţuluilateral, după principiul biosintezei poliizoprenilor, până la geranil-geranil pirofosfatşi a 2-metil-hidronaftochinonei, care împreună duc la formare vitaminei K.3.1. Absorbţia:• Din dozele fiziologice sau farmaceutice administrate la om, 70 - 80% dincantitatea ingerată este absorbită. Din aceasta numai 20% este eliminată prinurină• majoritar în reg. proximală a intestinului subţire în prezenţa bilei şi a suculuipancreatic incorporată în chilomicroni transferată pe -lipoproteine până cândajunge în sistemul limfatic apare în plasmă după 20 de min. de la ingestie, cu unmaxim la 2 – 4 ore, şi o diminuarea a conc. acesteia în următoarele 720 de ore

3. Metabolismul vitaminei K

3.2. Repartiţia. Depozitarea. Rezerve circulante• acumulare preferenţială în ficat;• repartiţia exactă în organism nu este încă complet cunoscută• la nivel celular - 13% în nucleu, 10% în mitocondrie, 63% în microzomi şi 14% încitosol ;• în plasmă - circulă nelegată la proteine

- concentraţie medie de 0,16ng/ml (extrem 0,10 – 0,66 ng/ml)• depozitarea - la nivelul hepatocitelor

116

• catena laterală până când rămân 5 at. de C lactona sa complecşiglicoconjugaţi• eliminare: 50% prin urină şi 50% prin bilă şi se regăseşte în materiilefecale

din cantitatea eliminată prin fecale, 20% este efectiv eliminată,iar 30% este reabsorbită la nivelul colonului, metabolizată în hepatocite şiîn final eliminată prin bilă

4.1. Rolul vitaminei K în coagularea sângelui4.1.1. Sistemul de coagulare a sângelui4.1.1. Sistemul de coagulare a sângelui

hemostaza se realizează în trei etape:i) timpul primar (hemostaza primară);

reducerea calibrului vaselor lezate prin retracţia şi/sau vasoconstricţiaactivă debitul sanguin;

se formează trombosul alb prin adeziunea şi agregarea plachetelorsanguine

test al timpului de sângerare - între 2 -4 min

4. Rolul biochimic al vitaminei K

3.3. Catabolizare şi eliminare

30

117

ii) timpul plasmatic (coagularea propriu-zisă)= hemostaza definitivă,permanentăFormarea cheagului se realizează sub acţiunea următorilor factori:fibrinogenul (factorul I),

protrombina (factorul II),tromboplastina tisulară (factorul III),calciul ionic (factorul IV),proaccelerina (factorul V),

iii) timpul trombinic (retracţia cheagului şi fibrinoliza)se formează complexul enzimatic activ protrombinazaretracţia cheagului şi fibrinoliza, fenomeme deobturarea vaselor sanguine

accelerina (factorul VI),proconvertina (factorul VII),globina antihemolitică (factorul VIII),factorul Chrismas (IX),factorul Hogeman (XII)factorul fibrinostabilizant (XIII)

Secvenţa mecanismelor care se produc în coagularea sângelui, in vitro:i) declanşarea procesului sub acţiunea unui agent exterior (contactul cu sticla,

tromboplastine tisulare) activarea enzimatică a unuia din factorii coagulării;ii) reacţii enzimatice în cascadă formarea trombinei;iii) trombina transformă fibrinogenul în fibrină;iv) polimerizarea fibrinei – 2 etape: 118

Figura 5.2. Schema coagulării sanguine. factorul I–fibrinogenul; factorul II-protrombina; factorul III- tromboplastina tisulară; factorul IV-calciul ionic;factorul V-proaccelerina; factorul VI-accelerina; factorul VII-proconvertina,globina factorul VIII-antihemolitică, IX-factorul Chrismas; XII-factorulHogeman; XIII-factorul fibrinostabilizant.

119

Formarea fibrineitrombină factorul XII

fibrinogenul solubil monomeri de fibrină cheagul de sânge(formarea fibrinei solubile (S), urmată de formarea fibrinei insolubile (I))

Formarea trombinei – enzimă proteolitică derivată din protrombinăprotrombinază

protrombină trombină

Figura 5.3. Reprezentareaschematică a protrombinazei.Calciul este necesar pentru fixareafactorului Xa şi a protrombinei lafosfolipid

120

inhibitori ai căilor de formare a trombinei:α2-macroglobulina (α2M),antitrombina III (AT III),cofactorul heparinei şi proteina C.

In vivo, ansamblul de fenomene se derulează în asociaţie cu fenomenelehemodinamice şi mecanismele de interacţie celulară

4.1.2. Mecanismul de acţiune al vitaminei K asupra factorilor coagulării sanguine4.1.2. Mecanismul de acţiune al vitaminei K asupra factorilor coagulării sanguine

Vit.K intervine în activarea a cel puţin şase factori ai coagulării sanguine: factorii II,VII, IX, X şi proteinele C şi S

În 1974 Stenflo şi col. - la extremitatea NH2-term. a protrombinei active existăunaminoacid original - acid -carboxiglutamic (Gla)

Figura 5.4. Formarea acidului -carboxiglutamic

31

121Figura 5.5. Ciclul de modificări la care este supusă vitamina K în vedereaobţinerii acidului -carboxiglutamic

Ciclul de modificări suferite de vit. K:

• reducerea vit. K în prezenţa NADH;• epoxilare cuplată cu carboxilare;• refacerea structurii vit. K sub acţiunea epoxi reductazei.

122

5. Unităţi de activitate vitaminică K şi necesităţinutriţionale

1 U.I. de vitamină K = 1g menadionă1 U.I. de vitamină K = 244 unităţi Dam

1 U Dam = cantitate de vit. K/kg corp care normalizează în 3 zile sistemul decoagulare a sângelui, la puiul de găină avitaminizat)

1 U.Dam = 0,14 g vit. K21 U.Dam = 0,04 g vit. K3

necesităţile zilnice sunt foarte greu de stabilit - 0,09 – 1,50 g vitamină K/kg corp, laadulţi6. Vitamina K în stări fiziologice normale şi patologice

6.1.Hipovitaminoza KCarenţa vitaminică poate fi determinată de : aport alimentar scăzut, malabsorbţie,anomalii genetice ale factorilor de coagulare vitamino- dependenţi, în insuficienţahepatică, etc6.2. Hipervitaminoza Knu determină o stare de toxicitateLa nou-născuţi, administrarea de vit. K sintetice duce la apariţia anemiei hemoliticesevere, la hiperbilirubinemie şi icter datorită competiţiei cu vitaminele şi bilirubinacare apare în momentul realizării reacţiilor de glucurono-conjugare care au loc înhepatocite

123

Caracteristici:• Termolabile stabile în mediu acid• Instabile în mediu bazic• Nu pot fi depozitate sub formă de rezerve

Cuprinde:• Grupul vitaminelor B (B1-6; B8; B10-16)• Acid lipoic• Acid folic – vit.M• Vit.C• Vit.P• Substanţe cu acţiune vitaminică (CoQ, colina)

Vitamine Hidrosolubile

124

VITAMINA B1 (Tiamina)Istoric

• 1926 Jansen şi Donath - izolează şi purifică clorhidratul de tiamină;• extractul apos din tărâţe de orez previne instalarea maladiei beri-beri, vindecăpolinevrita aviară şi este indispensabil procesului de creştere a şobolanilor tineri

două fracţii diferite: una termostabilă, (activitate de factor de creştere –vit.B2)şi cealaltă termolabilă (proprietăţi anti-beri-beri) = aneurină = tiamină = vit. B1

1. Structura şi proprietăţile vitaminei B1

3-(4’-amino-2’-metil-pirimidil-5’-metil)-5-(2-hidroxietil)-4-metil-tiazol

32

125

Tiaminpirofosfat ATP-fosforil-transferaza

126

Proprietăţile clorhidratului de tiamină:- substanţă cristalină, albă, cu miros caracteristic, uşor solubilă în apă,

greu solubilă în alcool şi insolubilă în solvenţi organici- în mediu slab acid, tiamina este relativ stabilă faţă de acţiunea agenţilor

oxidanţi şi temperatură, dar foarte instabilă în mediu neutru şi alcalin. În mediualcalin, în aer sau în prezenţă de I2, H2O2, tiamina se transformă într-o formădisulfidică (oxidată);

- la plante şi animale se înregistrează un echilibru între formele reduse şioxidate ale tiaminei şi ale esterilor fosforici

2. Surse de vitamină B1

Surse endogene - poate fi sintetizată de unele bacterii intestinale situate la nivelulcecumului;Surse exogene - drojdia de bere (1-7mg/100g), cortexul şi germenii boabelor decereale (grâu, porumb, secară, orez), legumele (soia, mazăre, fasole, sfeclă, spanac,lăptuci), fructele (prune, struguri, nuci), carnea (creier)Surse sintetice - tiamin-hidroclorică şi nitrat de tiamină

127

Tabelul 6.1. Surse alimentare bogate în tiamină

128

3. Metabolism vitaminei B1

Biosinteza - diferit în funcţie de organism.• majoritatea microorganismelor sunt capabile să realizeze sinteza totală a vitamineiB1,• unele vegetale primesc tiamina de la organismele simbiotice,• vertebratele, ciupercile şi alte microorganisme sunt incapabile să biosintetizezetiamina.

Absorbţia:•în duoden şi în regiunea proximală a intestinului subţire;• mecanism de transport activ care se saturează la o preluare orală de aproximativ10 mg;• viteza de absorbţie maximă a fost evaluată la 8-15 mg/24 ore;odată cu absorbţia se produce şi fosforilarea unei părţi din tiamina sub acţiuneatiaminfosfokinazei intestinale,Defosforilarea;transportul la ficat şi depozitarea;Transport către organe şi ţesuturi;Fosforilare: tiaminpirofosfat (TPP) –pirofosfatkinazeTPP este transformat în tiamintrifosfat (TTP) (TPP-ATP-fosforil-transferaza);Eliminare - majoritar prin urină (50-250 g/zi)

- redusă în cazuri patologice- transpiraţie

33

129

4. Rolul biochimic al vitaminei B1

-tiaminpirofosfat (TPP);-enzimele participante la metabolizarea α-cetoacizilor şi α-cetolilor (ruperea legăturiicovalente dintre doi atomi de carbon, unul purtător al unei grupări funcţionale aldo iarcelălalt al unei grupări ceto). Se obţine o aldehidă legată la TPP care reprezintă formaactivă care participă la reacţiile ulterioare:

a) decarboxilarea oxidativă a acidului piruvic în aldehidă acetică (etanal), piruvat decarboxilaza (drojdia de bere în cursul fermentaţiei alcoolice);

b) decarboxilarea oxidativă a acidului piruvic şi α-cetoglutaric, în acetilcoenzima A şi respectiv, succinil-coenzima A, reacţii care au loc în cadrul degradăriiaerobe a glucozei. Reacţiile sunt catalizate de complexul multienzimatic al piruvatdehidrogenazei şi α-cetoglutarat dehidrogenazei;- c) reacţii de transacetilare din cadrul gluconeogenezei şi fotosintezei;transferarea unei grupări cu doi atomi de carbon de la o aldoză la alta, sub acţiuneatranscetolazei

Funcţii: i) coenzimă a enzimelor cu TPP, ii) mediator în funcţionarea sistemului nervosparasimpatic, iii) intervine în biosinteza acetilcolinei; iv) generarea potenţialuluimembranar.

4.1. Rol de coenzimă

130

4.2. Procese la care participă formele active ale B1

4.2.1. Fermentaţia alcoolică4.2.1. Fermentaţia alcoolică

se realizează în anaerobioză(TPP) este implicată în decarboxilarea α-cetoacizilor cu formare de alcooli (piruvatdecarboxilaza)

4.2.2. Degradarea aerobă a glucozei4.2.2. Degradarea aerobă a glucozei

• La vertebratele superioare• TPP reprezintă coenzima piruvat decarboxilazei (complexului multi-enzimatic piruvatdehidrogenaza) - transformă acidul piruvic în acetil-CoA

131Figura 6.8. Complexul piruvat dehidrogenazei

piruvat-decarboxilaza

dihidrolipil-transacetilaza

lipoamid-dehidrogenaza

132

Figura 6.7. Formarea acil-SCoA

34

133

4.2.3. Reacţiile de transacetilare4.2.3. Reacţiile de transacetilare

Transcetolaze - cofactor enzimatic TPP;- localizate în ficat, inimă, rinichi, intestin, creier,hematii;- rol în degradarea glucidelor prin transformarea lorîn pentoze;în calea pentozofosfaţilor - xiluloza-5-fosfat transferăprimii doi atomi de carbon pe riboză-5-fosfat pentrua da naştere gliceraldehid-3-fosfatului şisedoheptulozo-7-fosfatului

apotranscetolază + TPP holotrascetolază(sistem enzimatic activ)

134

5. Unităţi de activitate vitaminică B1 şinecesităţi nutriţionale

1 U.I. = 3 g clorhidrat de tiamină (1mg = 333 U.I)

necesarul zilnic de tiamină - greu de realizat;adult (70 kg), în condiţii fiziologice normale - aproximativ 0,5 mg/1000 kcal

Tabelul 6.2. Necesarul de vitamină B1 în funcţie de vârstă

135

• aport zilnic prin alimentaţie - 2 mg/zi pentru bărbatul adult şi 1,2 mg/zipentru femeie

• regimul lipidic economiseşte tiamina; regimul cu preponderenţăglucidic o epuizează;

• aportul zilnic = foarte important (incorporarea în ţesuturi se realizeazălent, în timp ce eliminarea se face foarte rapid);

• necesităţi crescute:- regim bogat în făinoase,

- alcoolici,- sugari hrăniţi artificial cu lapte de vacă şi făinoase,

- diferite stări patologice: tulburări de absorbţie (administrareaunor medicamente, colite ulcerative, atrofii şi inflamaţii ale mucoaselor,

fistule, scurtări intestinale), boli metabolice (diabet), bolile infecţioase;- alimentaţie artificiale

136

6. Vitamina B1 în stări fiziologice normale şipatologice

Vit. B1 din alimente asigură necesităţile organismului, în măsura în care nu estedistrusă prin prelucrarea alimentelor;nou născuţi - metabolismul cerebral reprezintă aproximativ 65% din metabolismulbazal,Procentul se diminuează cu vârsta, în cazul adultului ajungând până la 23%.inima - organ sensibil la variaţiile concentraţiei de vitamină B1

carenţă în TPP poate avea urmări asupra oxidării glucozei (prin diminuareaactivităţii complexului piruvat dehidrogenazic), dar şi asupra nivelului oxidării acizilorgraşi prin diminuarea activităţii ciclului acizilor tricarboxilici

6.1. Hipovitaminoza B1

Forme experimentale induse la animale tablou diferit de carenţele naturale,nespecifice carenţei de vit. B1, - complexitate policarenţială

La om - simptomele grupate în:i) generale: astenie, pierdere în greutate, anorexie, deranjamente gastrice;ii) dereglări nervoase periferice: amiotrofie, parestezii şi hipostezii, diminuarea

reflexelor osteotendinoase;iii) tulburări psihice severe: stări depresive, iritabilitate, imposibilitatea concentrării

atenţiei, tulburări de memorie

35

137

6.2. Avitaminozele

Encefalopatia Gayet-Wernicke –- vărsături incoercibile, infecţii, intoxicaţii, neoplasme stări de denutriţie şi epuizareagravate de alcoolism;- simptoame: tulburări vizuale, stare de slăbiciune, lipsa reflexelor osteotendinoase,confuzii mintale, hemoragii, poliencefalită superioară cu focare de congestie hemoragicăşi degenerescenţă în talamus şi hipotalamus = „encefalopatie hemoragică” sau„beri-beri cerebral”

Sindromul neuropatic tropical –- Africa de sud, Egipt, India,- pierderi masive de tiamină prin transpiraţie- tulburări digestive, neurologice şi cutanate

Beri-beri –- forma cea mai importantă şi răspândită,- stare de carenţă cronică care poate dura ani de zile,- manifestări diferite în funcţie de vârstă

„Beri-beri uscat” –- Efecte – paralizia, tulburări nervoase (polinevrite ale membrelor), cardiace şi atrofiemusculară

„Beri-beri umed” (edematos, cardiovascular) –- hipertrofie a inimii cu apariţia miocardiopatiei, tahicardie constantă, palpitaţii, dispnee,edem generalizat

„Beri-beri difuz” are manifestări mai puţin specificeBeri-beri la nou născuţi şi copii –

- evoluţie acută - inapetenţă, vomă, tulburarea somnului, pierderea în greutate,hipertonie musculară, asistolie acută şi insuficienţă cardiacă 138

6.3. Maladii metabolice ereditare tiamino-dependente

maladii rare şi foarte rare la care concentraţia de tiamină în sânge şi urinăprecum şi activitatea transcetolazică sunt normale şi necesită administrareacontinuă şi masivă de tiamină

Leucocinoza sensibilă la tiamină-• erori metabolice care afectează procesul de decarboxilare oxidativă a trei α-cetoacizi-leucina, izoleucina şi valina• simptoamele clinice: întârzierea creşterii, ataxie, acidoză, convulsii, întârzieremintală, pot fi îndepărtate prin administrarea unor doze forte mari de tiamină (10 -1.000 mg/zi)Acidoza lactică congenitală sensibilă la tiamină –• bolnavi cu tulburări ereditare ale metabolismului piruvatului, care reacţionează laadministrarea de tiamină• copii de până la opt ani la care s-au constatat modificări neurologice, convulsii,ataxie şi creşterea concentraţiei acidului lactic în sângeEncefalopatia necrotică subacută Leigh-Feigin-Wolf –• factori metabolici: deficit de piruvat dehidrohenază, citocrom c-reductază, biotinilază,etcAnemia megaloblastică tiamino-dependentă –• maladie recesivă autozomală datorată fenomenului de consangvinizare;•se manifestă în primul an de viaţă prin instalarea anemiei megaloblastice rezistentă lavitamină B12, acid folic şi vitamină B6este asociată cu diabetul zaharat, surditatea neurosenzorială şi cu manifestărineurologice şi cardiace caracteristice bolii „beri-beri”

139

6.4. Hipervitaminoza B1

• rar întâlnită,• adultul tolerează doze mari (de până la 500 mg tiamină/zi)timp de o lună• în unele cazuri, dozele foarte mari au efecte curarizante• în caz de intoleranţă, chiar a dozelor uzuale, apar fenomenealergice, nervozitate, ameţeli, eriteme, dureri gastrice,vărsături

-carenţa de vit. A - accentuare a avitaminozei B1

- vit. B6 şi vit. C - protejează organismul faţă de carenţă B1

- vit. PP, acidul folic şi vit. B2 – accelerează starea carenţială de vit. B1

6.5. Interrelaţii vitaminice. Antivitamine

Antivitaminele - se obţin prin înlocuirea grupării NH2:- cu o grupare OH - se obţine 4’-oxitiamina;- cu un halogen - obţine 4’-cloro- şi 4’-bromo-oxitiamina.

- substituirea nucleului tiazolic cu unul pirimidinic, cu păstrarea grupărilorfuncţionale grefate la nucleu, conduce la piritiamină sau neopiritiamină, care auefecte antagoniste vit. B1

- Enzimele tiaminolitice - boala „tiaminazei”,140

VITAMINA BVITAMINA B22 (Riboflavina)(Riboflavina)Istoric

precursorul a două coenzime (flavinadenin mononucleotid – FMN şi flavinadenin dinucleotid – FAD).

1932 - Warburg şi Christian: izolează uncompus de culoare galbenă cu rolesenţial în mecanismele respiratoriicelulare - transportor de oxigen molecular1879 - Blyth extrage un pigment galben-verzui, - lactoflavină;1920-1932 - din albuşul de ou a fostextrasă ovalbumina, din ficathepatoflavina, din plante ierboase şidrojdii verdoflavina sau liocromul1933 - R. Kuhn purifică şi caracterizeazăvit. B2 din lapte, o sintetizează şi-idetermină structurariboflavină = lactoflavina, ovoflavina,hepatoflavina, verdoflavina, liocrom,uroflavina, etc.

36

141


C17H20N4O6,o moleculă de ribitol legată de un heterotriciclu tetraazotat numit izoaloxazină

Proprietăţi:• substanţă cristalină, de culoare galben-oranj,fără miros şi cu gust amar;• trei forme polimorfe cristaline diferite, cupuncte diferite de topire şi solubilitate;• puţin solubilă în apă (10-13 mg/100 ml), uşorsolubilă în soluţii alcaline, piridină, alcool amilic,acid acetic, ciclohexanol, fenol şi insolubilă înalcool, eter, acetonă, cloroform, benzen;• în soluţie apoasă, prezintă culoare galbenă şimaxim de absorbţie la 444 nm

• termostabilă în mediu acid şi termolabilă în mediu bazic;• în intervalul de pH 2-5 riboflavina este stabilă timp de o oră la 1200C, în timp ce lapH>8,7 pierde rapid mai mult de jumătate din activitatea vitaminică;• specificitatea acţiunii vitaminice a riboflavinei depinde de:

• prezenţa celor două grupări metil din poziţiile 6 şi 7,• de absenţa unor substituenţi la azotul grupării -NH din poziţia 3,• de natura radicalului din poziţia 9 a nucleului izoaloxazinic

142Figura 7.2. Descompunerea riboflavinei prin oxidare şi termoliză

143

• nucleul izoaloxazinic al riboflavinei conferă culoarea galbenă şifluorescenţa galben verzuie în domeniul de pH 3-9


Surse naturale:• bine reprezentată în regnul vegetal, animal şi la microorganisme.• se găseşte atât liberă cât şi sub forma celor două coenzime nucleotidice.• drojdia de bere - cea mai bogată sursă de riboflavină (până la 7 mg/100 g);• ţesuturile plantelor verzi - 0,25 - 2,5 mg/100 g: frunze tinere, seminţe în stare degerminaţie, polen;• la mamifere: ficat, rinichi, inimă, splină şi creier - 1-3 mg/100 g;• laptele matern - 40 μg/100 ml (60 μg/100 Kcal),• laptele de vacă - 100-200 μg/100 ml

• se reduce uşor conduce la formarea derivatului incolor şi auto-oxidabil, leucoriboflavina

144

Tabelul 7.1. Conţinutul în vitamină B2 în diferite produse vegetale

Surse sintetice:• cele mai întâlnite surse sintetice sunt riboflavina şi riboflavin 5’-monofosfat,• riboflavina face parte din complexele multivitaminice farmaceutice;• preparatele farmaceutice se obţin prin biosinteză microbiană şi prin sintezăchimică

37

145

3. Metabolismul vitaminei B2

• absorbţia - în partea superioară a tractului digestiv; mecanism necunoscut;- fosforilarea riboflavinei la FMN - în mucoasa intestinală; mecanism

necunoscut; absorbţia este favorizată de prezenţa sărurilor biliare;• o cantitate însemnată de riboflavină şi întreaga cantitate de FMN ajung în circulaţie se leagă la proteinele plasmatice (albumină, proteina de legare a riboflavinei –„Riboflabin Binding Protein”-RBP);

- FMN şi FAD tind să se lege la un număr foarte mare de apoenzime reprezintă forme de stocare a riboflavinei;• în condiţii fiziologice normale, zilnic se elimină între 9-30% din cantitatea deriboflavină ingerată;

- pe cale urinară şi prin fecale;-excreţie urinară proporţională cu cantitatea ingerată, dependentă de

activitatea tiroidiană;- la copii, excreţia este proporţională cu greutatea acestora şi este mai

mare decât la adulţi;•imediat după naştere, concentraţia de riboflavină din laptele matern este aproapezero, dar creşte rapid putând ajunge la 300 μg/24 ore, în funcţie de aportulalimentar al mamei

146

Prin coenzimele sale FAD şi FMN:rol de cofactori în structura unui mare număr de enzime flavinice implicate în:fotosinteză, dezaminarea oxidativă a aminoacizilor, oxidarea hidracizilor şi a aldehidelor,procesele de incorporare a iodului în biosinteza hormonilor tiroidieni.Partea activă a coenzimelor flavinice o constituie sistemul celor două duble legăturiconjugate din ciclurile B şi C ale nucleului izoaloxazinic: -N=C-C=N-.Dehidrogenarea substratelor - printr-o reacţie inversă adiţiei (1,4), specifică dienelor

FMN + 2 e- + 2H+ FMNH2FAD + 2 e- + 2H+ FADH2

forma oxidată forma redusătransportori de electroni ai lanţului respirator

NADH +H+ + FMN NAD+ + FMNH2FMN va reoxida întotdeauna NADH şi nu invers ( NAD+/NADH + H+ = -0,32V)

NADH +H+ + FMN NAD+ + FMNH2în reacţiile de decarboxilare oxidativă a a-cetoacizilor, FADH2 este oxidat de către NAD+


147

în funcţie de sensul reacţiei catalizate oxidoreductazele flavinice pot figrupate în:i) dehidrogenazeii) oxidaze.

FAD face parte din complexele enzimatice participante la:• decarboxilarea oxidativă a piruvatului şi a α-cetoglutaratului,• reoxidarea acidului lipoic într-o etapă ulterioară formării acetil-CoA sau succinil-CoA

• este legat la succinat-dehidrogenază, enzimă implicată în dehidrogenareasuccinatului la fumarat în ciclul Krebs

148

• cofactor enzimatic şi pentru acil-CoA-dehidrogenază, enzimă care participăla -oxidarea acizilor graşi, în etapa de obţinere a acidului -b-etilenic

R-CH2-CH2-COSCoA + FAD R-CH=CH-COSCoA + FADH2• oxidazele flavinice utilizează ca agent oxidant oxigenul molecular, protonii fiindutilizaţi la formarea apei oxigenate

Figura 7.5. Reacţia de oxidare a hipoxantinei catalizată de xantin-oxidază

38

149

flavinenzima redusă poate fixa direct O2 transformându-se în peroxidsau hidroxiperoxid

• este implicată în procesul vederii;• este compusul responsabil de bioluminescenţa licuricilor şi a altor organismefluorescente

5. Unităţi de activitate vitaminică B2 şi necesităţinutriţionale

necesităţile zilnice ale oamenilor depind de compoziţia hranei;omul adult - aproximativ 1,6 mg/zi;sugar - 0,5 mg/zi;femeii care alăptează -2 mg/zi, din care 10-20% trece în lapte

150

Tabelul 7.2. Necesarul de vitamină B2 în funcţie de vârstă

151


1.6.2. Hipovitaminoza B2apare rar – sursele endogene sunt suficiente pentru a asigura necesarul zilnic;este caracterizată printr-o puternică perturbare a metabolismului aminoacizilor şi

proteinelor, căile metabolice de degradare a acizilor graşi, prin reacţii de b-oxidare

la om - leziuni ale pielii, mucoaselor, ochilor, tulburări gastrointestinale şihematologice;

principalelor modificări fiziopatologice şi clinice caracteristice hipo- şi avitaminozei B2(experimental):

i) modificări morfologice ale ţesutului hepatic -ii) modificări ale activităţii enzimelor flavin-dependente -iii) aciduria -

1.6.2. Avitaminoza B2 şi teratogeneza

• la femeile însărcinate - malformaţii severe la făt• la nou născut - multiple modificări scheletice (diviziunea palatină, diminuareaoaselor lungi, fuziunea coastelor şi degetelor), leziuni oculare, hidrocefalie,malformaţii cardiace;• la animale de laborator - creşterea incidenţei unor malformaţii asemănătoare prinadministrare de galactoflavină;• ameliorează simptomele şi chiar dispariţia carenţei - o doză de 10 mg de vit. B2,administrată zilnic, timp de 2-3 săptămâni 152


• apare foarte rar la om şi la animale;•au fost produse pe cale experimentală;• se consideră că vit. B2 nu este toxică;• câinii şi şobolanii suportă o cantitate de până la 2g/kg corp riboflavină, dozăinjectabilă, şi până la 10 g/kg corp, doză orală. Toxicitatea sa a fost testată şipe iepuri, cobai, găini, peşti, etc

39

153

VITAMINA BVITAMINA B33 (Niacina / Vitamina PP)(Niacina / Vitamina PP)• niacină = acid nicotinic, amida sa (nicotinamida) şi toţi derivaţii acestoracare pot fi transformaţi in vivo în compuşi biologic activi.

denumirea generică de vitamina PP - utilizată pentru prima oarăîn tratarea pelagrei

• Este precursorul a doi cofactoricare intervin în aproape toatereacţiile de oxido-reducere dinorganism: nicotinamid adenindinucleotidul (NAD)nicotinamid adenin dinucleotidfosfat (NADP)

• pelagră” (de la expresia italianăpella-agra, piele aspră) = mal de larosa = „the four D’s” („maladia celor4 D” - diaree, demenţă, dermatită,deces) = „limba neagră la câine”,caracterizată prin afecţiunihematologice, dereglări alesistemului nervos central şi periferic,ficat gras, etc.

154


Figura 8.1.Vitamina B3 şi formele sale biologic active

nicotina şi acidulnicotinic, suntsubst. cristaline,incolore,uşor solubile înapă, alcoolmetilic şi etilic,greu solubile saupractic insolubileîn benzen şi eter

155

Activitatea biochimică a acidului nicotinic şi a nicotinamidei estecondiţionată de păstrarea integrităţii structurale

Forme biologic active ale vit. B3:i) coenzima NAD+

ii) coenzima NADP+

Forme biologic inactive ale vit. B3:i) derivaţii 1N metilaţi (betaine) =reprezintă metaboliţii de eliminare;ii) produşii parţial sau total saturaţi(guvacina şi acid nipecotinic);iii) acidul picolinic - izomer al ac.nicotinicCompuşi cu acţiune antivitaminicăB3:i) ac. izonicotinicii) hidrazida ac. izonicotinic (HIN)Compuşi cu rol de precursor însinteza acidului nicotinic, pornindde la triptofan:i) ac. chinolinic

Figura 8.2. Principalii izomeri ai acidului nicotinic

156


• surse exogene;• surse endogene (se sintetizează pornind de la triptofan) - insuficient

Tabelul 8.1.Conţinutul în niacină a principalelor alimente din dietă

• ţesuturile proaspete ale mamiferelor conţin 3-5 mg vitamină B3/100g;• cele mai bogate surse alimentare de niacină sunt drojdia, carnea de pui, peştii(ton, somon), cerealele (în special fulgi de cereale), legumele şi hrana marină;• este depozitată în ficat, pancreas, rinichi, inimă, creier, placentă şi timus ;• în plante, în special în boabele de grâu şi porumb, niacina poate fi legată laglucoză cu care formează glicozide, care îi descresc semnificativ activitatea biologică– ex = niagina

40

157


• triptofanul poate înlocui (cel puţin parţial) vitamina B3 la om, animale, şimicroorganismele vitamin-PP dependente, deoarece joacă un rol dublu înprocesul de biosinteză a acidului nicotinic: este transformat în cofactorinicotinici şi este stimulator al florei intestinale producătoare de acid nicotinic.

Surse sintetice de niacină:• nicotinamidă• acid nicotinic

3.1. Absorbţia intestinală

traversarea bordurii în formă de perie a enterocitelor este un proces saturabil,dependent de sodiu, rapid şi inhibat de analogi structurali de tipul uabainei(inhibitor pentru Na+-K+ ATPază);Absorbţia se realizează şi printr-un mecanism de difuzie pasivă, după oprealabilă concentrare a niacinei

158Figura 8.4. Biosinteza formei biologic active a vitaminei B3 (NAD+),pornind de la triptofan

3.2. Biosinteza niacinei

159

4.3. Circulaţia, activarea, catabolismul şi eliminarea vitaminei B3

• sânge uman - 4-10 mg acid nicotinic/l (NAD+ şi NADP+, majoritar îneritrocite şi globulele albe);• ser uman - 0,02-0,05 mg de acid nicotinic liber;NAD(P)+ - în toate ţesuturile, predominant în ficat, care conţine în jur de 65mg acid nicotinic;• activarea ac. nicotinic în cofactorul său activ are loc în aproape toateţesuturile• La nivelul rinichilor are loc:

• un proces activ de excreţie tubulară, mediat de transportori specifici;• un proces activ de reabsorbţie al niacinei, Na-dependent care poate fiinhibat de analogii structurali ai vitaminei;

• eliminarea: sub formă de acid nicotinuric

Figura 8.5. Activarea niacinei160

4. Rolul biochimic al vitaminei B3NAD+ (nicotinamid-adenin-dinucleotid) localizare intramitocondrial

NADP+ (nicotinamid-adenin-dinucleotid-fosfat) localizare citoplasmatică

• reacţii de oxido-reducere,• aproximativ 200 de enzime,

• NAD+ enzimele implicate în reacţiile de degradare (catabolism),• NADP+ enzimele implicate în biosinteză (anabolism)

• joacă rol de acceptor, sau donor de electroni,

Figura 8.6. Reacţia generală de oxido-reducere a NAD(P)+.(Rib – riboză, H- - ion hidrură)

Potenţialul normal de oxidoreducere al cuplului este de - 0,32V, în celulăacesta este modulat în funcţie de proporţiile relative ale formelor oxidate şireduse

41

161

Tabelul 8.2. Principalele dehidrogenaze, care au drept cofactori enzimatic NAD(P)+,substratele asupra cărora acţionează şi produşii lor de reacţie

162

5. Unităţi de activitate vitaminică B3 şi necesităţinutriţionale

echivalentul de niacină (NE): 60 mg triptofan sunt echivalenţi cu 1 mg deniacină

• necesităţile de nicotinamidă şi acid nicotinic ale unui adult sunt estimate la 10-20mg/zi;• sunt asigurate o treime din alimente şi flora intestinală şi două treimi dintriptofan, care îndeplineşte rolul de provit. B3;• aportul zilnic este dependent de numărul de calorii consumate;

se recomandă o medie de 5,4 mg/1.000 kcalorii,adolescenţi - 17 - 25 mg acid nicotinic/zi;

• necesităţile cresc în perioadele de sarcină, lactaţie, la utilizarea contraceptivelororale şi în cancer• Conform FNB necesarul zilnic de niacină (RDA) - pelagra poate fi prevenită deaproximativ 11 mg NE/zi, dar, în condiţii fiziologice normale o conc. de 12 – 16mg/zi poate normaliza excreţia urinară a metaboliţilor niacinei.

• indicator al statusului nutriţional - „excreţia metaboliţilor niacinei”

163

Tabelul 8.3. Necesarul zilnic de niacină recomandat în dietă

164



FNB - nivelul minim de niacină („the tolerable upper intake level” – UL) = 35 mg/zi,pentru a preveni apariţia deficienţei în rândul populaţiei

6.2. Hipovitaminoză şi avitaminoză B3

Cauze: dietă săracă în vitamină B3/triptofanMaladii specifice:

pelagraboala celor patru D (“4D’s”)boala Hurtnup

Tabelul 8.4. Nivelul minim de niacină acceptat conform recomandărilor FDB

42

165

cauze – populaţii care consumă aproape exclusiv făină de porumb, adesea alterată, şieste agravată de alcoolismul cronic• debut: pierderea poftei de mâncare, astenie, indigestie, apariţia stomatitelor,umflarea şi înroşirea limbii, scăderea în greutate, anorexie, insomnie, etc;• efecte:

a) dermiceb) digestive;c) neuropsihice.

• în stare carenţială avansată, = „boala celor patru D”: dermatită, diaree, demenţăşi deces

„boalaboala celorcelor patrupatru DD”: dermatită, diaree, demenţă şi deces.• simptoamele sindromului celor „4D’s” sunt însoţite de porfinurie, scăderearezistenţei la infecţii şi la agenţi toxici

boala Hurtnup:• maladie genetică, recesivă-autozomală rară,• cauze: absorbţia defectuoasă a triptofanului,• simptoame: dermatite asemănătoare celor prezente în pelagră, ataxie, înapoieremintală, tulburări psihice,• este însoţită de aminoacidurie

PelagraPelagra::

166

TratamentTratament: niacină + o alimentaţie bogată în carne, ouă şi laptedozele terapeutice recomandate - 50-500 mg/zi, funcţie de gravitatea bolii


• Simptoame: îmbujorarea, mâncărimea, tulburările digestive (greaţa şi voma);• doze mai mari de 25 mg/zi pot determina şoc anafilactic;• 750 mg acid nicotinic/zi, pe o perioadă de cel puţin 3 luni determină apariţiahepatotoxicităţii;• 500 mg/zi timp de două luni determină apariţia hepatitei;• în tratamentul hipercolesterolemiei se utilizează concentraţii de 3-9 mg/zi pe operioadă de timp îndelungată care pot duce la apariţia de hepatite severe.

• niacina din alimente nu are efecte toxice

167

VITAMINA B5 (Acid Pantotenic)Istoric

• vitamină hidrosolubilă, cu răspândire ubicuitară;• denumiri: vit. Bx, factorul antidermatidic, factorul antipelagros al puiului de găină,factorul filtrant;• 1933 - Williams izolează vit. B5 din drojdii,• 1940 - Williams izolează vit. B5 din extract hepatic;• 1953 - Lipmann (premiul Nobel pentru medicină şi fiziologie în 1953) -demonstrează că acidul pantotenic este constituentul coenzimei A, agentul universalde transfer al grupărilor acil

1. Structura şi proprietăţile vitaminei B5Ac. pantotenic = ac. 3-(2,4dihidroxi-3,3’-dimetilbutiramido)-propionic,

C9H17O5Nun rest de acid pantoic (1,4 -dihidroxi-3,3’-dimetil butiric) şi un rest

de -alanină legate printr-o legătură amidică

168

Activitatea biologică - dependentă de structura sa moleculară- numai forma dextrogiră este activă biologic- prin înlocuirea -alaninei cu alt aminoacid (acid aspartic, lizină, ornitină, -

alanină, acid glutamic, etc.) se formează compuşi fără activitate vitaminică;- prin esterificarea grupării -COOH din cu radicali metil sau etil, se observă o

scădere a activităţii biologice.pantotenol - în organismele animale, -COOH este înlocuită cu -CH2-OH

- în cazul unor microorganisme (Leuconostoc mesenteroides) are rol deantivitamină.

- este provitamina acidului pantotenic, este mai stabil în soluţie apoasădecât acidul pantotenic sau pantotenatul de calciuAcidul pantotenicProprietăţi: - substanţă uleioasă, higroscopică şi optic activă;

- uşor solubil în apă, acid acetic şi puţin solubil în solvenţi organici(benzen, tetraclorură de carbon);

- în mediu slab acid este unul dintre cei mai stabili componenţi aicomplexului vitaminic B, dar la încălzire şi în mediu bazic este instabil.Preparare industrială - din extract hepatic, drojdii, ciuperci, bacterii şi tărâţe decereale, sau prin încălzirea lactonei sale cu sarea de sodiu a b-alaninei

43

169


Surse naturale - acid fosfopantotenic, panteteină, fosfopantotenat şi coenzima A.În cantitate mare este prezent în lăptişorul de matcă şi drojdia de bere (200 g/g);Surse animale: ficat (de vită, oaie, porc), rinichi, muşchi de porc, inimă, glandesuprarenale, creier, pancreas, plămâni, gălbenuşSurse vegetale: pâine neagră, conopidă, fasole, spanac, roşiile, soia, arahide, migdale

Tabelul 9.1. Conţinutul în vitamină B5 al unoralimente utilizate în dietă

170

Surse endogene: ac. pantotenic este sintetizat de bacteriile, care în mod normalcolonizează intestinul gros; mecanismul nu este pe deplin elucidatSurse sinteticepantotenol - absorbit rapid la nivelul mucoasei intestinale,pantotenat de calciu şipantotenat de sodiu

3. Metabolismul vitaminei B5biosinteza coenzimei A:procese consumatoare de energie (ATP, CTP)specii de microorganisme aparţinând genului Proteus şi Neurospora

171

Figura 9.3. Reprezentarea schematică a biogenezeiacidului pantotenic 172

Metabolizare:concentraţia sanguină a formei libere este aproximativ 1g/ml;cea mai mare parte se transformă în coenzimă Q.Depozitare:diferenţiată, în funcţie de starea fiziologică sau fiziopatologică a organismului,

de intensitatea activităţii funcţionale a diferitelor ţesuturi.în organe diferite:

ex. la copii, adolescenţi, diabetici, ponderea hepatică a coenzimei Acreşte în detrimentul celei musculare.Eliminare:70% prin urină, în stare liberă sau sub formă de lactonă30% prin fecale (bilă) şi transpiraţiecantitatea eliminată zilnic depinde de aportul vitaminic, vârstă, starea fiziologicăa organismului, etc

Abrsorbţia:• administrare orală – ac. pantotenic este absorbit complet la nivelul mucoaseiintestinale:

•mecanism complex de transport transmembranar,•un proces activ (dependent de ATP),•foarte rapid,•specific.

• stimulată de prezenţa vitaminelor B1 B2 şi B3• când este inclus în coenzima A sau în unele complexe proteice este eliberat decătre enzimele digestive, înainte de absorbţie.

44

173

4. Rolul biologic al vitaminei B5

Forma biologic activă o reprezintă coenzima ARol în:

transferul grupărilor „-CO-CH3” şi a unor radicali „acil” proveniţi din metabolismulacizilor graşi, a acidului succinic, a unor aminoacizi, etc

Acetil-CoA (CH3CO~S-CoA) participă în:reacţiile de transacilare

i) biosinteza şi degradarea acizilor graşi, a sterolilor, a acizilor biliari, aunor substanţe terpenice, carotenoide,

ii) formarea sfingozinei,iii) în ciclul Krebs

procese de reducereex. - formarea plasminogenului şi reacţii de adiţie a grupărilor CH3

decarboxilarea oxidativă a acizilor piruvic şi a-cetoglutaricformare de acetil-CoA şi respectiv succinil-CoA

174

Figura 9.5. Rolul coenzimei A în metabolismul celular

175

5. Necesităţi nutriţionale

OMS apreciază necesarul zilnic de acid pantotenic la 4-8 mg/zi la adulţi şi 2-5mg/zi la copii;depinde de consumul caloric zilnic, de starea fiziologică a organismului, sex,vârstă.

Tabelul 9.2. Necesarul zilnic de acid pantotenic în dietă recomandat de FNB

176

6. Vitamina B5 în stări fiziopatologice

Hipovitaminozele:stare policarenţiale generală - malnutriţie, sau dereglare a mecanismelor de absorbţie

intestinală.Simptomatologie: stare generală proastă, dureri de cap, insomnii, astenie musculară,

crampe abdominale, dereglări cardiovasculare, dereglarea răspunsului lahistamină şi insulină.

Cronicizarea scăderea rezistenţei la infecţii, ficat gras, alopecie, ulceraţii cutanate,ulcer duodenal, necroză suprarenală, convulsii, comă.

La nivel molecular:i) modificări la nivelul procesului de biosinteză a colesterolului şi corticosteroizilor;ii) inhibarea căii de decarboxilare oxidativă a piruvatului şi a celei de metabolizare a

acizilor graşi;iii) anomalii în procesul de biosinteză al anticorpilor

Hipervitaminozele:foarte rar întâlnită,acidul pantotenic este bine tolerat de om şi animale, chiar în doze mari.

45

177

VITAMINA B6 (PIRIDOXINA)Istoric

şase forme:piridoxal (PL),piridoxină (PN),piridoxamină (PM),

piridoxal 5’-fosfat (PLP),piridoxin 5’-fosfat (PNP),piridoxamin 5’-fosfat (PNP)

1926 - Goldberger, Wheeler, Lillie şi Rogers studiază „acrodinia” şi observă că prinadministrarea de tiamină, riboflavină sau vitamină PP, afecţiunile nu dispar;1934 - György vindecă pelagra indusă la şobolani, adermina, prin utilizarea unuia dinfactorii complexului B;1938 – vit. B6 este izolată şi caracterizată sub formă de clorhidrat de piridoxină ;1939 –György denumeşte factorul vitaminic anti pelagră = vitamină B6.

178


piridoxina - derivat de piridină substituit la C2 cu o grupare metil, la C3 cu ogruparea hidroxil, iar la C4 şi C5 cu câte o grupare hidroximetilpiridoxol - 4, 5-dihidroximetil-3-hidroxi-2-metilpiridină,

Radicalul hidroximetil din poziţia C4 a nucleului piridinic poate fi înlociut cugruparea -CH2OH la piridoxină, -CHO la piridoxal, şi CH2NH2 la piridoxamină

Prin fosforilarea hidroxilului dinpoziţia 5 se obţine PLP (piridoxal5’ fosfat)

/ piridoxină

179

Clorhidratul de piridoxol - cristale incolore (sau pulbere cristalină albă) fără miros, cugust acru şi cu punct de topire în jur de 2070C.Clorhidratul de piridoxal - cristalizează în sistemul rombic, are punct de topire de1650C, este uşor solubil în apă şi mai stabil în soluţie.Clorhidratul de piridoxamină - compus cristalin, incolor, foarte higroscopic, uşor solubilîn apă şi greu solubil în alcool.Toate formele vit. B6 sunt fotosensibile (se păstrează în fiole închise la culoare), suntrezistente la fierbere, în mediu acid sau bazic; excepţie - piridoxalul, care estetermosensibil în mediu alcalin.La RT, vit.B6 sunt rezistente la acţiunea agenţilor oxidanţi slabi (apă de brom, MnO2,Ag2O); excepţie – piridoxolul care prin încălzire trece în piridoxal

180


Tabelul 10.1. Surse de origine animală şi vegetală şi conţinutul lor în vitamină B6

În majoritatea surselor naturale, vit. B6 se găseşte legată la proteine sau amidon, sauformează complexe organo-metalice.

46

181


Biosinteza•sintetizată de microorganisme – secvenţele metabolice nu sunt complet elucidate;•este stimulată de acidul malic şi acidul citric, componente ale Ciclului Krebs;•în celulele nervoase, conversia piridoxalului la PLP are loc sub acţiunea piridoxal-kinazei, cu consum de ATP;Absorbţie•pentru om este indispensabilă preluarea vitaminei B6 din dietă deoarece organismuluman nu o poate sintetiza;•complexele proteice de vitamină B6, din hrană sunt hidrolizate în stomac şi intestin;•vit. B6 eliberată se absoarbe uşor la nivelul intestinului subţire, mecanism dedifuzie pasivă (posibila acumulare în enterocite);•PLP nu suferă un proces de hidroliză; este absorbit la nivelul zonei proximale aileonului printr-un proces rapid;Circulaţie – în sânge, complexată de hemoglobină;Metabolizare - convertire la piridoxal şi piridoxal-fosfat sub acţiunea unei flavinenzime eliberare în plasmă intră în circulaţia entero-hepatică transport la ficat(aprox. 6-8 g/g piridoxal şi piridoxal-fosfat; 2,5 g/g piridoxamină şi piridoxamin-fosfat) formele active sunt eliberate în funcţie de necesităţi circulaţia sanguină PLP se leagă de albumina serică acţiunea unor fosfataze specifice traverseazămembrana plasmatică în citosol, are loc un nou proces de fosforilare 182

Transformarea vit. B6 în forma sa activă, piridoxal 5’-fosfatul (PLP):•sub acţiunea piridoxal kinazei:•prezentă în toate celulele organismului;•căi de conversie:

i) transformarea piridoxinei la piridoxal sub acţiunea piridoxin-oxidazei,urmată de fosforilare în prezenţa piridoxal kinazei;

ii) conversia piridoxinei în piridoxin fosfat, care sub acţiunea piridoxin-fosfat-oxidazei (oxidază specifică) este deshidratat la piridoxamin fosfat

Figura 10.2. Prezentarea schematică a mecanismuluide activare şi catabolizarea vitaminei B6.

Eliminare•în urinăsub forma acidului 4-piridoxic (0,5-1,3 mg/zi);aprox. 50% din cantit. adusă înorganism prin dietă (2 mg/zi);în condiţii fiziologice normale, seexcretă aprox. 500-700 g de vit./24ore:•în fecale:0,7- 0,9 mg/zi la adulţi;0,13- 0,15 mg/zi la copii,variaţiile depind de tipul dietei

183


rol vital în funcţionarea a aproximativ o sută de enzima care catalizează reacţii chimiceesenţiale în metabolismul aminoacizilor în care, aminoacidul formează o baza Schiff(aldimină) prin condensarea grupării amino- din structura aminoacidului cu grupareaaldehidică a piridoxal fosfatului.

Reacţii la care participă baza Schiff:i) racemizare – se transformă înaminoacidul de bază şi elibereazăpiridoxal fosfatul;ii) decarboxilare – sub acţiunea unordecarboxilaze specifice se elibereazăpiridoxal fosfatul cu formare de aminăprimară;iii) transaminare – sub acţiunea uneihidrolaze aminoacizii sunt transformaţi în-cetoacizi, cu eliberare de fosfat depiridoxamină.Exemple de enzime:histidin decarboxilaza –ornitin decarboxilaza –decarboxilaza acidului glutamic –

184

Mecanismul general al reacţiilor de transaminare pe carele suferă toţi aminoacizii cu excepţia lizinei

Figura 10.4. Reprezentarea schematică a reacţiilor detransaminare care utilizează piridoxal fosfatul

Alte enzime piridoxal fosfat dependente:•cistationin-sintetaza şi cistationaza: - implicate în metabolismul tioaminoacizilor;•kinureninaza: enzimă PLP-dependentă; catalizează transformarea kinureninei şi 3-hidroxi-kinureninei (provenind din degradarea oxidativă a triptofanului sub acţiuneatriptofan-pirolazei) în acid antranilic şi respectiv 3-hidroxiantranilic

Figura 10.6. Catabolismul triptofanului

•serin dezaminaza –•Serin hidroximetil transferaza –•-amino levulinat sintaza -

47

185

5. Necesităţi nutriţionale de vitamină B6dificil de evaluat ;Aportul zilnic recomandat:

•2,0-2,2 mg/zi pentru un om adult•30 μg/kg corp/zi pentru copii;• aport crescut la femeile gravide şi cele care alăptează

6.Vitamina B6 în stare fiziologică normală şi patologicăÎn condiţii fiziologice normale, în sânge întâlnim formele active ale vit. B6 într-oconcentraţie de aproximativ 115 mM, în proporţie de: 50-55% piridoxal-fosfat, 22-27%piridoxină, 8-11% piridoxal şi 3-5% piridoxamină

Tabelul 10.2. Necesităţi zilnice ale organismului în vitamină B6,în funcţie de vârstă

186

Tabelul 10.3. Prezentarea valorilor normale ale metaboliţilor vitamineiB6 din plasmă şi urină

6.1. Hipovitaminoza B6•În gen. apare la femeile gravide,•Experimental în dereglări de absorbţie intestinală, în afecţiuni hepatice şiintestinale care inhibă biosinteza nervozitate, insomnii, tulburări de mers, dureriabdominale, dermatită seboreică, anemie microcitară şi hipocromă, convulsii datoratescăderii cantităţii de acid gama-aminobutiric cerebral, homocistinurie perturbareabiosintezei acizilor nucleici şi, deci, a proliferării celulare anomalii imunitare şiscăderea rezistenţei organismului la infecţii.•Alcoolismul cronic – diminuare a concentraţiilor plasmatice şi hepatice ale tuturorformelor structurale•Interacţiile medicamentoase - izoniazidă (hidrazida acidului izonicotinic) adm. întratamentul tuberculozei•Hipovitaminoză B6 tranzitorie – alimentaţie preponderentă cu supe şi mâncărurichinezeşti (anomalii în catabolismul monoglutamatului de sodiu)

187

VITAMINA BVITAMINA B88 (Biotina)(Biotina)Istoric

•Denumiri: bios II, bios II B, factorul X, factorul W, vitamina B8, vitamina H,coenzima R•1871 - Liebig: că microorganismele necesită pentru creştere anumite substanţeprezente în serul sanguin sau în muşchi•1901 – Wildiers: obţine dintr-un extract hidroalcoolic de drojdie fiartă, unpreparat = „bios” care poate accelera dezvoltarea culturilor de drojdii•Separarea preparatului în două fracţii:

•“bios I” - conţinea în principal inozitol,•“bios II” - s-a izolat o substanţă cristalină, foarte activă în procesul de creştere adrojdiilor şi a altor microorganisme = biotină•1943 - Haris şi Fölkers sintetizează chimic biotina

•Se cunosc opt forme structurale din care numai D-biotina (- şi ) se găseştelarg răspândită în natură şi prezintă activitate vitaminică

188


Două biotine naturale:-biotină - biotina extrasă din ou;-biotină – biotina extrasă din ficat

Figura 11.1. Formele structurale ale biotinei

formule moleculare C10H16O3N2S

biocitina – extrasă din drojdii- forma vit. naturală cea mai

activăProprietăţile biotinei:substanţă cristalină, incoloră,termostabilă, solubilă în apă şi în alcool.este stabilă în prezenţa oxigenului şi însoluţii acide diluate şi mai puţin stabilăîn medii alcaline .are capacitatea de a lega peptide şiproteine, formând complexe stabile carenu se absorb la nivelul intestinului (ex.formarea complexului biotină – avidină)

48

189


•în regnul vegetal şi animal, segăseşte în stare liberă şi sub formaderivaţilor săi•cantit. cea mai mare - drojdia debere (90 g/ 100 g) ;•surse alimentare de biotină: ficatul,carnea (de pasăre, porc şi vită), ouăle,laptele, brânza, peştele oceanic,varza, spanacul, tomatele, pâineaintermediară şi neagră, etc;•conţinutul biotinei scade cu 20% întimpul preparării alimentelor;•în acelaşi timp procesul de prelucrare(fierbere, prăjire) degradeazăcomplexele proteice facilitând astfeleliberarea şi absorbţia biotinei lanivelul intestinului subţire

Tabelul 11.1. Conţinutul în biotină al unor alimentedin dietă

190


Biosinteza:•la microorganisme•mecanismul nu este încă complet elucidat.Absorbţie:•foarte uşor la nivelul jejunului şi ileonului proximal;•sub acţiunea biotinidazei din sucul pancreatic se scindează legătura amidică biotin-lizină (din alimente) şi elibereze biotina în lumenul intestinal;•mec. absorbţiei biotinei libere în enterocite nu este complet elucidat

•ipoteză: un transport activ, Na-dependent, cu afinitate mare, stereospecificitate şiselectivitate pentru D-biotină.

Circulaţie - atât sub formă liberă (20%) cât şi sub formă legată de proteinele serice(12-40 g/ 100 ml)Depozitată în cantităţi mari în ficat şi rinichi iar la păsări în gălbenuşul de ou.Căile de degradare nu sunt pe deplin cunoscute

•Ipoteză: degradarea hidrolitică a carboxilazelor (enzime biotin-dependente) subacţiunea unor peptidaze specifice biotin-lizina sub acţiunea biotinidazei reciclarea biotinei.

•Eliminare - prin urină şi fecale, majoritar sub formă liberă•ipoteză – existenţa unui mec. de reabsorbţie renală a biotinei după un mecanismactiv, asemănător celui de absorbţie intestinală•prin fecale se elimină o cantitate mai mare mare decât cea provenită din aportulalimentar deoarece include o parte importantă din vitamina produsă de floraintestinală care nu a fost absorbită

191

Figura 11.2. Metabolismul biotinei


•este factor de creştere pentru drojdii şinumeroase microorganisme;•intervine activ în procesul de formare şi defuncţionare a pielii;•intră în structura enzimelor implicate înbiosinteza acizilor graşi şi a unor aminoacizi şiglucide - rol de coenzimă în procesele decarboxilare (fixarea CO2 sau HCO3-) îndecarboxilări reversibile şi în transcarboxilări,realizând transferul grupărilor „1C”

192

4.1. Biotin carboxilazele

Biotina se leagă covalent la apoenzimă prin intermediul grupării -amino a unui rest delizină activează CO2 prin legarea sa la atomul 1N al heterociclului imidazolic (ATP) se produce intermediarul activ carboxi-biotinil-enzimă

Tabelul 11.2. Principalele carboxilaze cu biotină

5. Necesităţi nutriţionale de vitamină B8sunt asigurate atât de biotina exogenă din dieta zilnică şi de vitamina endogenă,sintetizată de bacteriile saprofite din flora intestinală.necesarul de biotină: adult -150-300g/zi,

copii - 20-50 g/zi.Valorile cresc în urma tratamentelor cu antibiotice, sulfamide sau substanţe cu acţiuneantagonistă

49

193

Tabelul 11.3. Necesarul zilnic ale organismului în biotină, înfuncţie de vârstă

6. Vitamina B8 în stări patologice


Apare rar în cazul unei diete sărace în alimente bogate în vitamineExperimental: starea carenţială a fost indusă prin: consum exagerat de ouă crude,alimentaţie artificială exclusivă şi alimentaţie enterală artificială de lungă durată;Simptomele generale: oprirea creşterii, dermatite, alopecie, tulburări digestive,convulsii, paralizii, tulburări endocrine şi neuromusculare.

194

La om: „sindromul deficitului carboxilazic” cu următoare simptoame:i. acidoză metabolică cu cetoză,ii. hiperlactacidemie, hiperamonemie, acidurie organică,iii. deficit de piruvat carboxilază care determină un profil specific al aminoacizilor

serici,iv. diminuarea concentraţiei de propionil-CoA-carboxilază care duce la acidurie

propionică cauzată de creşterea concentraţiei acidului propionic şi a derivaţiloracestuia;

v. creşterea concentraţiilor sanguine de acid metil-crotonic şi de metil-malonil-glicină datorată instalării deficitului de b-metil-crotonil-CoA-carboxilază

6.2. Maladii metabolice determinate de deficitul în carboxilazeAcidoza lactică congenitală:•apare la copii•este determinată de două tipuri de anomalii genetice autozomale recesive careafectează biosinteza carboxilazelor şi/sau sinteza biotinidazei•Simptomatică generală asociată cu manifestări digestive şi neurologice•se diagnostichează prin dozarea acidului lactic din sânge şi determinarea acidurieiorganice•este curabilă dacă se administrează biotină toată viaţa.

•în deficit de biotinidază, boala ia forme cronice şi se instalează mai târziu, iar nivelulbiotinei în sânge este foarte scăzut

195


•biotina nu manifestă toxicitate nici la administrarea de doze foarte mari;•Experimental:

•doze crescute au fost administrate pe perioade îndelungate•se constată apariţia steatozei hepatice şi intensificarea dezvoltăriitumorilor

196

VITAMINA BVITAMINA B99 (Acidul folic)(Acidul folic)Istoric

Grup de substanţe care cuprinde: acidul folic şi derivaţii săi (acidul folinic, acidultetrahidrofolic, acidul dihidrofolic, vitamina Bc conjugată, vitaminele M, U, R, etc.)1941 - Mitchell şi col. izolează din frunzele de spanac, o substanţă cu acţiunevitaminică = acid folic (folium = frunză)Extragere din acidul pteroil-glutamic = „vitamină Bc conjugată” şi care era utilizat cafactor antianemic în terapia puilorextragere din drojdii – utilizat în tratarea anemiei la maimuţe = vitamină M (monkey)1945 - Wittle, O’Dell, Vandenbelt, Pfiffner: a fost stabilită structura ac.folic1962 - au fost stabilite simptomele carenţiale şi necesităţile în folaţi, pentru adulţi


Acidul folic sau pteroilglutamic = un rest de acid glutamic şi un rest de acid pteroic,format dintr-o moleculă de pterină şi o moleculă de acid para-aminobenzoicîntre nucleul pteridinic şi ac. p-aminobenzoic există o punte metilenicăîntre ac. p-aminobenzoic şi ac. glutamic este o leg. peptidică

50

197

Figura 12.2. Structura acidului folic (pteroilglutamic)

Forma activă a vit. B9prezentă în majoritateaţesuturilor este acidulpteroilhexaglutamic, caresub acţiunea vitamin-Bc-conjugazei hepaticeeliberează acidulpteroilglutamic activ

198

Proprietăţi:substanţă cristalină, de culoare galben-portocalie. Este solubil în apă, însoluţii acide sau bazice, se descompune la 2500C şi nu se topeşte. Cu ioniimetalelor grele formează complecşi de culori diferite: roşu cu Fe3+, verdecu Cu2+ şi galben cu Co2+.

Forma activă a acidului folic este acidul folinic, F-THF sau FH4, (N5-formil-5,6,7,8-tetrahidrofolic)

2. Surse de vitamina B9

Surse naturale - în ţesuturile vegetale şi animale•Surse vegetale: spanacul, pâinea, morcovii, tomatele, fasolea, varza, mazărea, sfecla,lămâile;

legumele cu frunze verzi sunt surse bogate de folat•Surse animale: ficatul, carnea de viţel, gălbenuşul de ou, laptele;•O parte din folaţi se distrug în timpul preparării alimentelor, dar, în acelaşi timp, seproduce şi eliberarea acestora din complexele inactive sau din formele conjugate

Surse sinteticese comercializează sub formă de acid folic, sau produse complexe cum ar fi vitamineleB-complex, sau multivitamine

199

Tabelul 12.1. Alimente din dietă şi conţinutul lor în acid folic (dupăFNB)

3. Metabolismul vitaminei B9•Mecanism incomplet elucidatAbsorbţia: se realizează la nivelul regiunii proximale a jejunului (15-20 mg/zi), darşi la nivelul celorlalte zone ale intestinului subţire

•sub formă de acid folic liber•conc. mică de ac.folic – mec. activ•după eliberarea acestuia din conjugatul său cu poliglutamatul şi transformareaîn monoglutamat

200

•în mucoasa intestinală are loc convertirea în derivaţi ai acidului tetrahidrofolic (F-THF) formă de transport se leagă de proteinele transportoare din sânge transport prin vena portă la ficat în ficat sunt sunt transformaţi în poliglutamat-folaţi depozitaţi sau transformaţi în acid prehidrofolic (N5-metiltetrahidrofolat) excreţie prin bilă•Eliminarea folaţilor şi a metaboliţilor acestora se face în cantitate mai mare prinfecale (aproximativ 200-500 g/zi). Astfel, se elimină 20% din cantitatea ingerată şidin vitamina neabsorbită produsă de flora intestinală. Excreţia prin urină este mică(aproximativ 2-5 g/zi) fiind mai crescută după saturarea organismului, în cazuladministrării unor doze orale de acid folic. Fracţia eliminată prin urină reprezintăaproximativ 1% din cantitatea prezentă în organism.

4. Rolul biochimic al vitaminei B9acizi tetrahidrofolici - cofactori enzimatici pentru o serie de reacţii implicate în:i) activarea şi transferul radicalilor cu un singur atom de carbon (C1) sub formă de

hidroximetil (-CH2OH), formil (-COH), formiat (COO-), metil (-CH3), formimino (-CH=NH)

ii) sinteza acizilor nucleici (purine, pirimidine)iii) sinteză derivaţilor metabolici activaţi (S-adenozil metionina).

51

201

Cele mai importante forme coenzimatice active, care poartă fragmente sau radicali cuun atom de carbon, sunt:- acidul N-10-formil-tetrahidrofolic (N10-FH4, sau F-THF sau folinic);- acidul N-5-formil tetrahidrofolic (N5-COH-FH4);- acidul N-5-N-10-metenil-tetrahidrofolic (N5, N10=CH-FH4);- acidul N-5-N10-metilen-tetrahidrofolic (N5, N10-CH2-FH4);- acidul N-5-metil-tetrahidrofolic (N5-CH3-FH4 sau 5-Me-THF).

Ex. de enzimă care utilizează THF în transferul unei grupe metil şi a doi atomi dehidrogen este timidilat sintetaza

202

5. Necesităţi nutriţionale de vitaminică B9Necesarul zilnic a fost stabilit pe baza concentraţiei de folat din eritrocite, după

administrarea unor cantităţi diferite de folat.s-a stabilit că:i) o unitatea vitaminică B9 este echivalentă cu 1 μg folat provenit din surse

alimentare;ii) 1 μg acid folic provenit din alimente este echivalent cu 1,7 μg folat;iii) 1 μg acid folic provenit din surse suplimentare, administrat pe stomacul gol, este

echivalent cu 2 μg folat

Tabelul 12.2. Necesarul zilnic al organismului în folat, în funcţie de vârstă

203



•carenţa în acid folic şi derivaţi ai acestuia apare destul de des dar nu estediagnosticată;•Cauze:i)lipsa din alimentaţie a acidului folic, folinic şi a formelor lor conjugate;ii)absorbţia defectuoasă a acestora datorită unor tulburări intestinale;iii)lipsa sau inactivarea factorilor intestinali necesari eliberării acidului folic dinconjugatele sale;iv)incapacitatea de transformare a acidului folic în acid folinic;v)acţiunea antivitaminelor;vi)lipsa din alimentaţie a unor factori vitaminici indispensabili absorbţiei sau activităţiifolaţilor (vitamina B12 şi acidul ascorbic).

•este frecventă la alcoolicii cronici, la persoanele subnutrite, la pacienţi cu anemiihemolitice, la copii cu viermi intestinali, în artrite reumatoide şi în cancer (celulelecanceroase sunt mari consumatoare de folaţi)

204

Anemia megaloblastică (macrocitară),•se care se caracterizează prin apariţia de celule gigantice şi a unor eritrocite imature,în măduva spinării;•greu de distins de anemia dată de deficienţa de vitamină B12•simptoame clinice: concentraţii scăzute de folaţi în ser, hipersegmentarea neutrofilelor,acumularea în urină a unor metaboliţi ai histidinei a căror concentraţie creşte înabsenţa folaţilor, concentraţii scăzute de folaţi în eritrocite, apariţia macrocitelor lanivelul măduvei, anemie;•efecte secundare apar ulceraţii, infecţii, tulburări gastro-intestinale, glosite, neuropatiiperiferice•în majoritatea cazurilor, aceste progresii neurologice ale deficienţei în vit. B12 au fostobservate atunci când s-au administrat doze de 5 mg acid folic sau chiar mai mari;•pentru prevenirea unor astfel de situaţii FNB a stabilit limitele maxime de acid foliccare pot fi utilizate în diferite tratamente, la 1 mg/zi pentru adulţi.


Toxicitatea acidului folic şi a derivaţilor acestuia este foarte redusă;Nu s-au semnalat hipervitaminoze la persoanele cu alimentaţie variată şi echilibrată

52

205

VITAMINA BVITAMINA B1212 (Cobalamina)(Cobalamina)Istoric1926 - medicii americani Minot şi Murphy, laureaţi ai premiului Nobel pentru medicină

şi fiziologie în 1934: bolnavii care sufereau de anemie pernicioasă sau anemieBiermer, se vindecau după administrarea de extract de ficat;1949 - Pierce şi colaboratorii au reuşit să izoleze două forme cristaline:una conţinea gruparea cian = ciancobalamină,cealaltă conţinea gruparea hidroxil = hidroxicobalamină1948-1951 - izolarea vit. B12 din mediile de cultură ale microorganismelorStreptomyces griseus şi Streptomyces aurofaciens.1956 - grup de cercetători de la Oxford condus de Dorothy Hodkin Crowfootelucidează prin radiocristalografie cu raze X structura chimică a vitaminei


•una dintre moleculele naturale nepolimere cele mai complicate,•constituită din: i) un nucleu corinic format din patru cicluri pirolice la care sunt grefateopt grupări metil, trei resturi de acetamidă şi patru resturi de propilamidă; ii) unnucleotid format din 5,6-dimetil-benzimidazol, un rest de ribofuranoză şi un rest de acidortofosforic; iii) un ion trivalent de cobalt localizat în centrul nucleului tetrapirolic; iv) unradical cian, coordinat la ionul metalic central, care poate fi înlocuit de un radical hidroxil(hidroxicobalamină), un radical metil (metilcobalamină) sau de un rest adenozil(adenozilcobalamină).

206

•cele patru cicluri pirolice constitutivesunt legate direct între ele fărăintervenţia punţilor metilenice•heterociclurile aromatice sunt parţialhidrogenate

•Co este legat coordinativ la cei patru atomi de azot ai ciclurilor pirolinice;•Situsul cinci de coordinare este ocupat de o moleculă de dimetil-benzimidazol legată lainelul corinic printr-un lanţ ribozo-3-fosfat-aminoizopropil-propanoil al cărui rol biochimicnu este încă elucidat

Proprietăţi:substanţă cristalină, de culoare roşie care se descompune, fără a se topi, latemperaturi mai mari de 2100 C. Este solubilă în apă şi alţi solvenţi polari;soluţiile apoase sunt stabile la întuneric, pH neutru şi la temperaturi joase;la încălzire, în prezenţa luminii sau la pH acid sau alcalin, soluţia de cobalamina sedescompune;este instabilă în prezenţa agenţilor reducători;este singurul exemplu cunoscut de biomoleculă care posedă o legătură covalentămetal-carbon;compuşii corinici cu Co3+ au culoare roşie, cei cu Co2+ au culoare portocalie-brună, iarcei cu Co+ au culoare verzuie, fiind instabili şi uşor re-oxidabili în aer

207 208


poate fi sintetizată numai de bacterii, în special cele din genurile Mycobacterium şiRhizobium şi de bacteriile din flora intestinală a omului şi a animalelor (mai alesrumegătoarelor).Om – sursele sunt de natură exogenă, exclusiv de origine animalăCele mai bogate alimente sunt: ficatul (vacă şi pasăre), peştele, ouăle, brânzeturile,carne slabă de viţel, porc şi pasăre, laptelenu se găseşte în legume şi fructe deoarece plantele nu necesită cobalamină pentrucreştere şi dezvoltare şi nu sunt capabile să o sintetizeze

Tabelul 13.1. Alimentele din dietă şi conţinutul lor în vitamină B12 (după FNB)

53

209

se poate extrage din diferite surse naturale (ficat, bacterii, ciuperci) sau din mediileunor microorganisme producătoare de antibiotice (streptomicină, aureomicină, etc.).


se găseşte în hrană legată de proteine, preponderent în formele metil- şi 5’-deoxiadenozil-cobalamină în stomac prin hidroliză acidă sau în intestin subacţiunea tripsinei este eliberată din complexele proteice vit. B12 se combină cufactorul intrinsec (o proteină secretată de stomac) complex vitamină-factorintrinsec legare de receptorii prezenţi la nivelul ileonului eliberată din complex trece în plasmă unde circulă legată de proteine specifice de transport se leagăla proteinele transportoare (transcobalamina II, transcobalamina I, transcobalaminaIII depozitare cu preponderenţă în ficat şi în măduva spinării intră în circuitulenterohepatic se elimină din organism prin fecale, bilă, urină, secreţii şi celuledescuamate

210

Figura 13.3. Reprezentarea schematică a metabolismului vitaminei B12

211


Enzimele care au drept coenzimă vitamina B12 catalizează trei tipuri de reacţii:a) rearanjamente intramoleculare;b) metilări (sinteza metioninei);c) reducerea ribunucleotidelor la deoxiribonucleotideLa mamifere singurele reacţii care implica coenzima B12 sunt:i) transformarea L-metil malonil-CoA în succinil-CoA (rearanjare intramoleculară)ii) formarea metioninei prin metilarea homocisteinei

5. Necesităţi nutriţionale de vitamină B12Tabelul 13.2. Necesarul zilnic al organismului în vitamină B12, în funcţie de vârstă

212


66..11.. AnemiaAnemia megaloblasticămegaloblastică

Se estimează că deficienţa în vitamina B12 afectează aproximativ 10-15%dintre persoanele cu vârstă peste 60 de ani. Cele mai comune cauze ale deficienţeisunt anemia percinoasă şi malabsorbţia intestinală a vitaminei B12 din alimentate.

66..22.. DemielinizareaDemielinizarea ţesutuluiţesutului nervosnervos

66..33.. DeficienţeDeficienţe ereditareereditare înîn metabolismulmetabolismul metilmalonilmetilmalonil--CoACoA

54

213

VITAMINAVITAMINA CC ((Acidul asorbicAcidul asorbic))

acid ascorbic, acid hexuronic, vitamină antiscorbutică, factor antiscorbutic

răspândire largă în natură: este biosintetizată de organismele vegetale şi animale şinumeroase microorganisme; nu poate fi sintetizată de om, maimuţe şi cobai

1536 - prima descriere precisă a maladiei - Jacques Cartier1753 - prevenirea bolii prin consumul de fructe proaspete şi mai ales citrice - mediculscoţian James Lind, de la Royal Navy

rol de vitamină numai la om, maimuţe, cobai şi câteva specii cărora le lipsescenzimele necesare biosintezei acidului ascorbic

1. Structura vitaminei C•-lactona acidului 2,3-dienol-L-gulonic,•formula brută C6H8O6,•are cu patru atomi de hidrogen mai puţin decât o hexoză

•gruparea funcţională en-diol între C2 – C3.- responsabilă de caracterul acid (pKa=4,17) şi de

proprietăţile reducătoare- stau la baza activităţii biologice a

vitaminei.

214

Proprietăţi: substanţă solidă, sub formă de pulbere albă cristalină, cu punctde topire 1920C, fără miros şi cu gust acru;

cristalizează din soluţii apoase saturate sub formă de cristalemonociclice incolore

este o substanţă optic activă dextrogirăuşor solubilă în apă şi metanol, greu solubilă în alcool etilic,

acetonă şi glicerină şi insolubilă în eter, hidrocarburi alifatice şi aromaticeacid slab cu pKa=4,17•sistemul conjugat al anionului ascorbat diferă de cel al unui acidcarboxilic obişnuit prin intercalarea unei duble legături C=C, carecorelează efectele de delocalizare a electonilor în moleculă

•Cond. fiziologice normale: agent reducător

• este mult mai puţin polar decâtascorbatul intrarea vit. îninteriorul celulelor printr-unmecanism de oxidareextracelulară urmat de reducereintracelulară

215

2. Surse de vitamină C

2.1. Surse naturale

2.2. Surse suplimentare•acid L-ascorbic: comercializat în foarte multe variante•forma naturală este identică structural cu cea sintetică nu se cunosc deosebiri înceea ce priveşte acţiunea lor biologică.•Sărurile minerale ale acidului ascorbic se comercializează în formă tamponată pentrua-i scădea aciditatea şi a evita apariţia de ulceraţii la nivelul stomacului

•ascorbatul de sodiu•ascorbatul de calciu,•vitamina C cu bioflavonoide•„Ester-C®”•Palmitatul de ascorbil

216

3. Metabolismul vitaminei C

unele microorganisme, animale, cu excepţia primatelor, cobaiului şi altor câteva speciide păsări şi peştiPrecursorii biosintezei sunt glucoza sau galactoza.La animale: se sintetizează în glandele suprarenale, şi în cantităţi mai mici în ficat şirinichicale secundară a metabolismului glucozeiImposibilitatea omului, maimuţelor, cobaiului şi a unor păsări şi peşti de a sintetizavitamina C este datorată absenţei celor două enzime care intervin în etapele finale aleprocesului biosintetic: D-glucuronolacton-reductaza şi L-gulonolacton-oxidaza

Mecanism: eliberată din complexele proteice în care se găseşte în alimente(procese de hidroliză enzimatică) absorbţie rapidă, în cantitate mică la nivelulcavităţii bucale şi în stomac trece în mucoasa intestinală (mecanism de difuziepasivă, sau sistem de transport activ care este: i) rapid, saturabil şi specific; ii) Na-K-ATP-ază dependent; iii) poate fi inhibat de analogi structurali; iv) este localizat lanivelul ileonului proximal) transportată de sânge la toate organele şi ţesuturile în leucocite (conc. max. la numai patru ore de la administrarea orală a unei doze de500 mg acid ascorbic) în plasmă 8-12 mg/l nu se cunosc foarte bine formelesub care este vehiculată se acumulează în glandelor suprarenale, hipofiză şi creierşi mai puţin în ficat, splină, rinichi poate trece bariera placentară ajungând la fătdin circulaţia maternă

Biosinteză:

55

217

La om: rezerve între 20-50 mg/Kg corpexcreţia: prin urină, transpiraţie, fecale şi respiraţie (sub formă

de CO2)

4. Rolul biochimic al vitaminei C• funcţionarea unor metalo-enzime: dioxigeneazele – ionii metalici sunt activatori

Vit. C menţine ionii metalici în formă redusă

• Ex. formarea colagenului - prolin hidroxilaza - enz. catalizează reacţia dintreprolină şi -cetoglutarat cu formare de hidroxiprolină şi succinat•Ex. lizil hidroxilaza - catalizează reacţia dintre lizină şi -cetoglutarat cuformare de hidroxilizină şi succinat• rol în metabolismul fenilalaninei şi triptofanului• activarea citocromilor P450

• în oxidările celulare – activează sistemul de protecţie al SOD

• stimulează răspunsul imun al leucocitelor şi apărarea antibacteriană• efect antialergic, antiastenic, accelerează refacerea persoanelor în stare deconvalescenţă

218

5. Unităţi de activitate vitaminică C şinecesităţi nutriţionale

Cantitatea zilnică necesară pentru o persoană adultă -30-60 mg- poate fi asigurată printr-o alimentaţie echilibrată

Se recomandă consumarea fructelor şi legumelor crude deoarece prelucrarea prinfierbere distruge parţial vitamina C prin oxidarea sa în prezenţa aerului

6. Vitamina C în stări fiziologice normale şi patologice

scorbut

6.1. Hipovitaminoza şi avitaminoza C• rezultatul unor stări multicarenţiale• simptome multiple: anemie şi astenie gravă, hemoragii cutanate şimusculare urmate de inflamaţii şi dureri osoase, pierderea dinţilor, oprireacreşterii şi tulburări ale sistemului muscular şi nervos.• afecţiuni dermice –• tulburări osoase -• tulburări ale sistemului nervos -• la apariţia primelor simptome clinice ale scorbutului, vitamina Cplasmatică are o concentraţie cuprinsă între 1,3-2,5 mg/l, comparativ cu 8-14 mg/l cât este concentraţia normală

219

6.2. Hipervitaminoza C

Nu are urmări toxiceCantităţi mari, administrate o perioadă îndelungată, pot să provoace insomnii,stări de excitaţie, dureri musculare, diaree, tulburarea metabolismului hidric labătrâni

În 2000 FNB a stabilit cantitatea maximă de acid ascorbic care poate fiingerată zilnic şi care este tolerabilă de organism

7. Necesităţi nutriţionale de vitamină C

220

ELEMENTE MINERALE

56

221

În funcţie de proporţia în care se găsesc în organism şi de rolul pe care îlîndeplinesc:

i) elemente minerale esenţiale: intră în compoziţia apei şi a tuturorconstituenţilor organici. Acestea sunt: carbonul, hidrogenul, oxigenul, azotulşi sulful. Organismul îşi procură continuu aceste elemente din apa şi hranaingerată, unde se găsesc în special sub formă de compuşi organici (glucide,lipide şi proteine);

ii) elemente cu rol fundamental: ca1ciu, fosfor, magneziu, sodiu, potasiu şi clor.Aceste elemente sunt procurate zilnic prin dietă, în cantităţi apreciabile (maimari de 100 mg/zi);

iii) oligoelemente: cobaltul cromul, cuprul, fierul, iodul, manganul, seleniul şizincul. Aceste elemente se găsesc în organism în concentraţii mici, reprezintămai puţin de 0,05% din greutatea corporală şi îndeplinesc un rol structural şifuncţional. Aportul alimentar de oligoelemente este şi el foarte redus;

iv) elemente adiţionale: arseniu, cadmiu, nichel, siliciu, staniu şi vanadiu. Uneledintre aceste elemente sunt necesare nutriţiei organismului, dar nuîndeplinesc funcţii esenţiale în organism;

v) elemente recunoscute ca fiind toxice pentru organism: mercurul şi plumbul

1. Clasificare

222

2. Metabolismul general al elementelorminerale

• cu excepţia sodiului şi potasiului, majoritatea elementelor minerale, importantedin punct de vedere nutriţional, se găsesc în hrană că atare, sub formă legată• absorbţia lor este întârziată şi redusă• elementele minerale se leagă la proteine specifice de transport• vehicularea: prin sânge şi depozitarea cu ajutorul unor proteine de transportspecifice

223

sunt excretate majoritar prin urină, sub formă de compuşi solubili,dar şi prin fecale

• Necesarul zilnic de elemente minerale esenţiale şi oligoelemente este asigurat demajoritatea alimentelor aflate în dieta zilnică• Surse bogate: boabele cerealelor, fructele şi legumele• Surse sărace: produsele lactate, carnea şi peştele conţin cantităţi mai reduse deelemente minerale• un aport alimentar deficitar în elemente minerale conduce la instalarea unorsindroame clinice specifice, bine definite, şi despre care se cunoaşte că apar caurmare a unor tulburări de absorbţie, sau unor pierderi excesive pe diferite căimetabolice 224

1. CALCIU

• cel mai abundent element mineral din organismul uman• organismul adult conţine aproximativ 25.000 mmoli (1 kg), din care 99% estefixat la nivelul oaselor, sub formă de hidroxiapatită -CalO(PO4)6(OH)2, sub formă defosfat amorf sau de carbonat• sărurile minerale de calciu de la nivelul oaselor sunt depozitate pe matriceaorganică în structuri bine organizate• calciul total conţinut în fluidul extracelular se găseşte într-o concentraţie de numai22,5 mmoli, din care 9 mmoli se găsesc în plasmă• alimentele cele mai bogate: laptele şi produsele lactate, gălbenuşul de ou, carnea,legumele (fasole, ţelină, castraveţi, varză) şi fructele (în special merele)alimentele• absorbiţie la nivelul intestinului subţire prin legarea la proteine de legare acalciului (Calcium Binding Protein CaBP) care îi înlesnesc trecerea prin membranaintestinală• transportul este mediat de 1,25(OH)2D3, vitamina A şi C şi de hormonulparatiroidian• se absoarbe aprox. 20-30% din cantitatea totală de calciu ingerat• odată ajuns la nivelul osului o parte din calciul poate fi schimbat rapid cu cel dinfluidul extracelular (ECF), turnover-ul dintre ţesutul osos şi ECF fiind de aproximativ500 mmoli/zi

57

225

• La nivelul rinichilor Ca2+ ionic este filtrat de către glomerulii renali (240mmoli/zi). O mare parte din această cantitate este reabsorbită la nivelul tubilorrenali astfel că excreţia normală de calciu este de 2,5-7,5 mmoli/zi.• Calciu conţinut în secreţia gastrointestinală este în parte reabsorbit împreună cucalciul din dietă.• Calciul din fluidul extracelular este filtrat de aproximativ 33 de ori la fiecare 24ore, direct prin rinichi, intestin şi os, un schimb major la nivelul oricăreia dincele 3 fluxuri are un efect major asupra concentraţiei calciului din ECF şi prinurmare asupra concentraţiei calciului din plasmă• Din cantitatea de calciu ingerată zilnic, aproximativ 16 mM/zi sunt excretaţi prinfecale• Din calciu absorbit şi trecut în circulaţie, sub forme hidrosolubile se eliminăaproximativ 4mM/zi prin urină, cantitate care se menţine constantă în cazul unuiorganism sănătos

Rol biochimic

226

•calciul formează matricea osoasă numită osteoid• Formarea ţesutului osos necesită sinteza ţesutului osteoid şi o concentraţie aionilor de calciu şi fosfat adecvată pentru a forma hidroxiapatita• Procesul are loc în condiţii optime dacă cantitatea de calciu este de 2,5 ori maimare decât cea de fosfor şi deci raportul Ca/P este de 2,5/1 = 2,5• Pentru îndeplinirea rolului său structural calciul necesită prezenţa ionilor de Mg şi avitaminelor A şi C.

La nivelul oaselor

Participă în procesul de coagulare a sângelui, la permeabilizarea membranelorcelulare, în contracţia musculară, în transmiterea impulsului nervos, la utilizareafierului, la activarea unor enzime, în secreţia gastrică (gastrina) şi în stimularearitmului cardiac (activitate antiaritmică)

Rol de mesager secund

800 mg (20 mM) - cantitate necesară organismului adult; este mai mare în perioadade creştere (până la 1200 mg Ca/zi) şi în sarcină sau în timpul alăptării. Prin laptelematern se secretă zilnic 250 mg Ca. La persoanele în vârstă, necesarul de calciu estecrescut, putând atinge valori de aproximativ 1000 mg Ca/zi).

Necesarul zilnic

227

Hipocalcemia

cauze ale hipocalcemiei: hipovitaminoza D, hipoparatiroidismul, fenomene demalabsorbţie intestinală a calciului; pancreatita acută; ingerarea unor agenţi carecomplexează calciul; deficienţa de magneziu; eliberarea renale a fosforului; ingerarea defosfaţi în cantitate mare, insuficienţă renală cronicăsimptome ale hipocalcemiei: tetania, caracterizată prin crampe musculare, amorţiri,zvâcnituri în braţe sau picioare; insomnii, iritabilitate neuromusculară, palpitaţii, cariidentare; malformaţii osoase care determină rahitismul la copii şi osteomalacia la adulţ

în hipoparatiroidie calcemia este foarte scăzută (sub 2mM) şi este asociată cu ocreştere a fosfatemiei, parathormon diminuat sau inadaptat la hipocalcemie, AMPcnefrogenic scăzut, hipocalciurie

Hipercalcemia

cauze ale hipercalcemiei: hiperparatiroidism primar; tirotoxicoză; boala lui Addison;intoxicaţii cu vitamină D şi A; hipercalcemie familială benignăsimptome ale hipercalcemiei: creşterea concentraţiei calciului sanguin;hiperparatiroidism; intoxicaţii cu vitamină D

228

Strategia explorării funcţionale a hipercalcemiei cronice

58

229

2. FOSFOR•Cantitatea de fosfor din organism reprezint[ 1% din greutatea corporală•La adult este de aproximativ 600- 700g şi se găseşte sub formă de fosfaţi organici şianorganici. Din această cantitate, 85% intră în constituţia scheletului, 6% în muşchi,iar restul de 9% este prezent în nervi şi sânge.•Concentraţia plasmatică a fosforului este de 1,15 (3,56 mg/l00 ml). Aceastăconcentraţie suferă variaţii circadiene în funcţie de ritmul în care este secretathormonul paratiroidian. De asemenea concentraţia plasmatică a fosforului variază înfuncţie de aportul de glucide. Astfel, cu cât cantitatea de glucide alimentare este maimare cu atât concentraţia fosforului plasmatic este mai mică, deoarece el este utilizatîn procesul de metabolizare a glucozei•În celule fosforul se găseşte sub formă de ioni fosfat liberi, în concentraţie de câţivamEq/l, şi în compoziţia acizilor nucleici, a fosfolipidelor şi a unor peptide. Deoarece încelule există numeroase enzime care scindează uşor esterii şi anhidridele fosforice,celulele şi spaţiile extracelulare dispun, în permanenţă, de anioni fosfat liberi care suntnecesari în procesele metabolice•Aportul zilnic de fosfor din dietă este apreciat la 800-900 mg•Principalele surse vegetale de fosfor sunt: nucile, seminţele, boabele de cereale,mazărea, fasolea, cartofii şi morcovii; în timp ce sursele de origine animală sunt:carnea, peştele, puii, ouăle•în aditivii alimentari şi în majoritatea sucurilor•La plante - este depozitat în seminţe sub formă de acid fitic sau fitaţi•organismul preia numai 50% din cantitatea de fosfor prezentă sub formă de fitaţi 230

•Absorbţia: începe la nivelul intestinului subţire devine maximă în jejun, şi scadela nivelul colonului

este stimulată de prezenţa vitaminei D, îndeosebi a derivatul său1,25 (OH)2D3, a sodiului, şi de creşterea pH al sucului digestiv de la 3,3 la 7,9.•Filtrare: la nivelul glomerulului renal - aproximativ 85-90% din fosfatulplasmatic iar cantitatea excretată reprezintă diferenţa dintre cea filtrată şi ceareabsorbită în regiunea proximală şi distală a tubilor renali

Reabsorbţia fosforului, ca şi a calciului, este stimulată la acest nivelde 1,25(OH)2D3•Ionii fosfat în exces sunt eliminaţi prin urină sub un control hormonal complex•În mod normal, prin rinichi se excretă zilnic 500-600 mg P, în timp ce prin fecale seexcretă mai puţin de 200-300 mg P/zi, iar prin transpiraţie sub 25 mg P/zi•funcţii: i) intră în constituţia oaselor şi a dinţilor, în special sub formă dehidoxiapatită; ii) este implicat în producerea de energie necesară numeroaselor reacţiidin metabolismul glucidic, lipidic, şi proteic în vederea creşterii şi refacerii tisulare; iii)este principalul constituent al acizilor nucleici; iv) participă la stimularea contracţieimusculare, inclusiv la stimularea contracţiei ritmice; v) este utilizat în menţinereaintegrităţii activităţii nervoase; vi) participă la formarea coenzimelor rezultate dindiferite vitamine hidrosolubile; vii) intră în constituţia unor sisteme tampon careparticipă la păstrarea echilibrului acido-bazic în organism

231

necesarul zilnic de fosfor la un adult este de 4.000 mg P/zi. În anumite stărifiziologice (sarcină, alăptare), necesarul zilnic poate ajunge până la 5.000 mgP/zi. Laadulţi peste 60 de ani necesarul zilnic scade la 3.000 mg/zi.Hipofosfatemia•cauze ale hipofosfatemiei: i) deficienţa în vitamină D; ii) hiperparatiroidismul primar;nutriţia parentală cu o cantitate de fosfat inadecvată (în particular în malnutriţie)urmată de o terapie cu glucoză administrată intravenos; iii) cetoacidoză diabetică; iv)şedinţe de dezalcolizare; v) rahitism hipofosfatemic; vi) agenţi de legare a fosforului,cum ar fi sărurile de magneziu şi aluminiu.Simptome: împiedică dezvoltarea normală iar la adult declanşează tulburări variatecum ar fi; obezitate, astenie fizică şi mentală, manifestări nervoase, căderea dinţilor,artrită, anomalii celulare (la nivelul eritrocitelor, leucocitelor şi plachetelor sanguine).Hiperfosfatemiacauze ale hiperfosfatemiei: i) tulburările renale concretizate prin scăderea filtratuluiglomerular, creşterea reabsorbţiei tubulare; ii) hipoparatiroidismul; iii) acromegalia;iv) administrarea excesivă de fosfor în stări de hipertermie sau distrugeri tisulare; v)intoxicaţiile cu vitamină D; vi) deficienţele catabolice

232

•Acţiunea biochimică specifică a Mg a fost pentru prima dată evidenţiată de Erdtmancare a arătat că fosfataza alcalină este activată în prezenţa ionilor de Mg2+.•Mg serveşte drept activator pentru o gamă largă de enzime care catalizează reacţiiATP-dependente şi sunt activate de ionul de Mg2+

•Mg este un element esenţial în toate procesele metabolice majore: sinteza ADN şiARN; sinteza proteinelor; transmiterea impulsului nervos; contracţia musculară;transportul membranar; diviziunea celulară; fosforilarea oxidativă şi fotosinteza•Mg este o componentă structurală a multor macromolecule şi un constituent alcentrului catalitic activ al enzimelor

3. MAGNEZIU

Multiplele interacţii între compuşii fosfat,substrate, proteine şi DNA, toate subcontrolul ionilor de magneziu

59

233

•Cea mai mare cantitate de Mg se găseşte în microzomi•În mitocondrii Mg este selectiv distribuit între diferitele compartimente structurale:compartimentul intermembranar şi matrixul conţin aproximativ 45% şi respectiv35%, din cantitatea totală de Mg mitocondrial, cu mici diferenţe între repartiţia pefaţa internă sau externă a membranei mitocondriale•În interiorul celulei, Mg este majoritar legat la proteinele plasmatice. Din cei 0,85mmoli/l prezenţi în plasma mamiferelor, doar 65-70% sunt ultrafiltraţi prinmembrană, restul de 30-35% rămânând legaţi de proteinele plasmatice. Afinitateacea mai mare pentru Mg o au albuminele urmate de globuline. Din totalul ionilor deMg2+ vehiculaţi în sânge, ionii de Mg2+ liberi din plasmă reprezintă 55 – 60%, restulformând complecşii cu ionii fosfat, citrat sau alţi anioni

Concentraţia ionilor liberi de Mg2+ din plasmă•intracelular se menţin relativ constante (aproximativ 0,4 mM),, indiferent de tipulde celulă, - reprezintă numai 0,5% din totalul de Mg din interiorul celulei•în matrixul mitocondrial se menţine între 0,4 – 0,8 mM; aproximativ 95% dincantitatea de Mg intracelular se găseşte sub formă legată

234

Rolul magneziului:•în formarea structurilor macromoleculare•activator alosteric al enzimelor implicate în mecanismele de biosinteză a proteinelorunde rolul unui acid Lewis slab, alături de alţi cationi divalenţi care îndeplinesc mult maibine acest rol:

Cu, Zn, Ni, Co, Fe, Mn, Mg

activează enzimele prin două căi majore şi anume: i) prin activare alosterică în urmalegării lui la partea proteică a enzimei; ii) prin intrarea lui în structura substratului activ.La unele enzime cele două căi pot avea loc simultan.•Intervine în formarea complexelor enzimă – substratNecesităţi:este al patrulea cation, că abundenţă din organism. Organismul adult conţineaproximativ 1000 mmoli, din care aproximativ 50% se găseşte la nivelul oaselor iarcealaltă jumătate este egal distribuită între muşchi şi alte ţesuturi vitale. Numai 15-29mmoli se găsesc în lichidul cefalo-rahidian (LCR), iar concentraţia serică este de 0,8-1,2mmoli/l. Cantitatea normală de magneziu ingerată zilnic (10-12 mmoli) este mult maimare decât cea necesară menţinerii balanţei de magneziu (8 mmoli/zi). Excesul esteeliminat direct pe care renală

235

Stări patologiceHipomagnezemia•Cauze: i) malabsorbţie, malnutriţie şi fistule; alcoolism (alcoolismulcronic sau în cazuri de dezalcolizare); ii) ciroza; terapia diuretică; afecţiuniale tubilor renali; iii) excesul cronic al hormonilor mineral-corticoizi.•Sindroame clinice: tetanie, cu un nivel al calciului normal sau crescut;ataxie, tremur, convulsii; slăbire muscularăHipermagnezemia•este de obicei o consecinţă a ingerării unei cantităţi mari în timpul unortratamente•Starea miocardului începe să fie afectată la o concentraţie de 2,5-5,0mmoli/l.•Concentraţii foarte mari (peste 7.5 mmoli/l) pot determina paraliziirespiratorii şi stop cardiac•Astfel de hipermagnezemii extreme pot fi observate ocazional în bolilerenale cronice

Documents

curs vitamine