Vitaminy MUDr. Miroslava Hlaváčová, PhD. Biochemický ústav LF MU Historie •Casimir Funk – v roku 1912 jako 28-ročný zavedl pojem vitamine odvozený ze slov vita a amine • Definice •Vitaminy jsou nízkomolekulární organické sloučeniny různých chemických vlastností, které si organizmus neumí sám syntetizovat a v malém množství jsou nevyhnutné pro řadu biochemických a fyziologických funkcí lidského organizmu. • •Patří mezi esenciální nutrienty, spolu s nutrienty energetického metabolizmu (např. k. linolová), esenciálními aminokyselinami, minerály a stopovými prvky. Vlastnosti •rozpustnost – základní dělící vlastnost •v krystalické podobě stabilní •méně stabilní ve vodních roztocích (oxidace) •pH (kyselé pH OK, alkalické ne - acidifikace) •teplota •kyslík (redukční agens) •UV záření (vit. A, B2), světlo (flavonoidy) •kovové ionty (chelatačné činidla) Stanovení •mikrobiologické testy – obsoletní, inkubace extraktu vzorku s mikroorganizmem, pro který je daný vitamin esenciální •chemické metody bez separace – především analýzy potravinářských a farmaceutických vzorek, ne biologických (mnoho interferencí), využívají se fyzikální a chemické vlastnosti vitaminů Stanovení II. •separační metody – časté, zejména HPLC s různými druhy detekce, případně v kombinaci s hmotnostní spektrometrií, umožňují aj oddělení izomérů, pro složitější matrice se vyvíjejí postupy pro použití kapilární elektroforézy •enzymové metody – stanovuje se aktivita vitamin-dependentního enzymu Stanovení III. •imunochemické metody – využívají specifické protilátky, nenáročné, problémem jsou zkřížené reakce • • •příprava vzorky – ochrana vzorky před a v průběhu transportu, zkoncentrování a čistění vzorky DDD* Doporučené denní dávky vitaminů Vitamin Jednotka Množstvo B1 mg 1,1 B2 mg 1,4 B3 mg 16 B5 mg 6 B6 mg 1,4 B9 μg 200 B12 μg 2,5 Vitamin C mg 80 Biotin μg 50 A μg 800 D μg 10 (=400 IU) E mg 12 K μg 75 *platí pro zdravé lidi ve věku od 23-50 let, netěhotné ženy, existují aj DDD podle pohlaví Dělení vitaminů vitaminy rozpustné ve vodě vitaminy rozpustné v tucích B1 thiamin A retinol B2 riboflavin D kalciferol, kalciol B3 niacin, nikotinamid, vitamin PP E α-tokoferol B5 kyselina pantotenová K1, 2, 3, fylochinony B6 pyridoxin B7 biotin, vitamin H B9 kyselina listová B12 kobalamin C kyselina askorbová Vit. rozpustné v tucích Vit. rozpustné ve vodě Absorpce s lipidy (+ soli žluč. kyselin) lehká* Transportní proteiny ano ne* Skladování ano ne* Vylučování ne ano Deficit po vyčerpání zásob vzniká rychle* Toxicita možná hypervitaminóza zřídkavá Léčba deficitu aj vysoké jedn. dávky pravidelný příjem Porovnání dvou skupin vitaminů *kromě vitaminu B12 Poruchy •hypervitaminóza – především u vit. A a D •hypovitaminóza – nedostatečný příjem vitaminů – deficit v potravě, nedostatečná absorpce, nefunkční mikroflóra, porucha vnitřní biotransformace, zvýšená potřeba •avitaminóza – těžký stupeň deficitu Vitaminy rozpustné ve vodě Vitamin B1 - thiamin •účinnou formou je thiamindifosfát •funkce: –oxidační dekarboxylace 2-oxokyselin v citrátovém cyklu (pyruvát, α-ketoglutarát) –transketolázová aktivita v pentózovém cyklu (PNS, CNS, kardiomyocyty, erytrocyty) –stimulace neutrofilů a leukocytů •zdroje – droždí, otruby, játra, ovesné vločky, neloupaná rýže, ořechy, pohanka, klíčky •alkohol inhibuje aktivní transport do enterocytů!!! (pasivní je zachovaný, funguje od dávky 5mg/den, (DDD 1,1mg)) Deficit thiaminu •beri – beri (slovo znamená slabost) –první příznaky: anorexie, dyspepsie, slabost, únava –suchá forma: postihnutí periferních nervů zejména DKK, parestézie až anestézie, paralýza –mokrá forma: otoky, dušnost, hepatomegalie, tachykardie, selhání srdce, laktátová acidóza (pyruvát se mění na laktát) •Wernickeova encefalopatie (těžká malnutrice) –psychóza, ataxie, nystagmus, oftalmoplegie + symptomy beri-beri •pozor na parenterální výživu!! (acidóza nereagující na alkalizaci) Vitamin B2 - riboflavin •součástí kofaktorů FAD a FMN •funkce: –transport elektronů v DŘ –redoxní reakce AK, sacharidů, purinů –integrita buněčné membrány –kofaktor glutathionreduktázy (antioxidační účinek) –detoxikace léků a xenobiotik •zdroje – sýry, vejce, maso, brokolice, petržel, kvasnice, mléko, celozrnné výrobky Deficit riboflavinu •není známá porucha z izolovaného nedostatku, spíš komplex příznaků z malnutrice a chybění jiných vitaminů skupiny B •zápal spojivek, rohovky, nervové poruchy, angulární stomatitida/cheilosis, glositida •uvažovaný vplyv na pokles imunity •avitaminóza – zpomalený růst http://healthh.com/cheilosis/ Vitamin B3 - niacin •součástí NAD+ a NADP+, částečně syntetizovaný v organizmu z tryptofanu (provitamin) •funkce: –ovlivňuje funkce cca 200 enzymů –redoxní reakce, CC, syntéza a oxidace MK –vazodilatace –redukce celkového cholesterolu a LDL (inhibuje flux volných MK z tukového tkaniva) –replikace a reparace DNA, apoptóza •zdroje – maso, játra, tuňák, slunečnice, arašídy, hrách, fazole, droždí, v menší míře obiloviny Deficit niacinu •aby vznikl deficit, musí chybět i tryptofan •nedostatek vitaminů B1, B2, B6, mědi, železa a hořčíku zhoršuje přeměnu tryptofanu na niacin •pelagra – „nemoc třech D“ –dermatitis – záněty kůže, motýlový erytém při opalování –diarrhoe –demence, deprese, iritabilita, později dezorientace, halucinace –další – červený vyhlazený jazyk, neuritida, ataxie, epileptiformní křeče Nadbytek niacinu? •možný u diabetiků, kde se niacin podává na zlepšení tolerance a metabolizmu sacharidů a lipidů •vazodilatace (bolesti hlavy, nauzea, zvracení) •hepatitida až fulminantní selhání jater •trombocytopatie •myopatie Vitamin B5 – kyselina pantotenová •součástí koenzymu A •funkce: –esenciální pro reakce v metabolizmu lipidů a sacharidů –uvolňování energie sacharidů a lipidů –syntéza hemu, sterolů, lipidů –acetylační reakce, glukoneogeneze •zdroje – živočišní potraviny, celozrnné obiloviny, zelenina, částečně syntetizovaná mikroflórou Deficit kyseliny pantotenové •ojedinělý (hladomor, trestanci, chronický alkoholici) •jsou popisované: –burning foot / Gopalanův syndrom –poruchy sluchu, únava, deprese, zhoršený spánek –zhoršené hojení rán a přihojení transplantátů –poruchy imunity, zvýšený sklon k infekcím • •oblíbený potravinový doplněk Vitamin B6 – pyridoxin •součástí pyridoxalfosfátu •funkce: –ovlivňuje funkce více než 100 enzymů –dekarboxylace, transaminace, deaminace AK –metabolizmus lipidů, metioninu a cysteinu –glukoneogeneze, glykogenolýza –syntéza DNA, hemu, niacinu, neurotransmiterů, myelinu, taurinu •zdroje – droždí, pšeniční klíčky, celozrnný chléb, banány, ořechy a semínka, pohanka, otruby, maso Deficit pyridoxinu •neurologické symptomy (nedostatek serotoninu, adrenalinu, noradrenalinu, GABA), neuritida (poruchy myelinu) •hypochromní sideroblastická anémie •hyperhomocysteinémie •zápaly očních a ústních koutků, folikulární hyperkeratóza •vrozené abnormality apoenzymů vázaných k pyridoxalfosfátu vedou u novorozenců k mentální retardaci, deformitám skeletu, trombózám, osteoporóze, poruchám vidění http://www.medyouth.com/2015/04/the-treatment-methods-to-remove.html Vitamin B7/H – biotin •kofaktorem enzymů karboxylačních reakcí •funkce: –reakce acetyl-CoA, propionyl-CoA, pyruvátu –syntéza mastných kyselin –metabolizmus PUFA, leucinu, cholesterolu –glukoneogeneze, katabolizmus rozvětvených aminokyselin –buněčný rast •zdroje – syntetizovaný mikroflórou, vaječný žloutek, játra, sója, čokoláda, obiloviny, kvasnice, mořské ryby Deficit biotinu •velmi vzácný •je popisovaná nauzea, anorexie, zvracení, bledost, bolesti svalů, suchá kůže, vypadávaní vlasů, zvýšená koncentrace cholesterolu a žlučových barviv, deprese Vitamin B9 – kyselina listová •aktivní formou je tetrahydrofolát •funkce: –syntéza methioninu společně s vitamínem B12 –normální funkce erytrocytů a leukocytů –syntéza purinů, DNA –konverze homocysteinu na methionin, serinu na glycin –klíčová při růstu, dělení a diferenciaci buněk –antitumorová funkce (hrubé střevo) –prevence defektů neurální trubice u plodu •zdroje – kvasnice, listová zelenina, ořechy, vnitřnosti, pomerančová šťáva Deficit kyseliny listové •defekty neurální trubice plodu, kardiovaskulární onemocnění (hyperhomocysteinémie), makrocytová anémie, trombocytopenie, poruchy GIT (pálení jazyka, záněty sliznic, průjmy, nevolnost, ulcerace sliznic), deprese, psychická nestabilita •při vysokých dávkách můžou být překryté známky deficitu vitaminu B12, ale zůstává neurologická symptomatologie Vitamin B12 – kobalamin •aktivní formou je metylkobalamin a zásobní deoxyadenosylkobalamin •funkce: –maturace erytrocytů –kofaktor syntézy DNA/RNA –buněčná proliferace, hematopoéza –syntéza myelinu a nukleoproteinů –recyklace folátových koenzymů •zdroje – živočišní produkty Deficit kobalaminu •4 stádia: 1.snížení plazmatických koncentrací 2.snížení intracelulární koncentrace 3.metabolické odchylky 4.klinická manifestace •megaloblastická a perniciózní anémie, poruchy metabolizmu methioninu, narušení syntézy purinů a pirimidinů, homocystinurie, •„kombinovaná degenerace“ – narušené senzorické i motorické dráhy díky nedostatečné syntéze myelinu → parestézie, poruchy vnímaní polohy, nejistá chůze, zmatenost, zhoršená paměť, deprese Vitamin C – kyselina L-askorbová •funkce: –syntéza kolagenu, tvorba osteoidního tkaniva, syntéza proteinů pojivového tkaniva –přenášeč elektronů v redoxních r., hydroxylační reakce (steroidní hormony) –syntéza adrenalinu, 5-hydroxytryptofánu –antioxidant –metabolizmus histaminu, karnitinu –metabolizmus cholesterolu a žlučových kyselin –zvyšuje vstřebávání železa (součást potrav. doplňků) –reakce leukocytů (fagocytóza), imunita •zdroje – citrusy, paprika, brambory, jahody, šípky, černý rybíz, křen Deficit kyseliny askorbové •únava, svalová bolest a slabost •nechutenství, zvýšený sklon k infekcím, deprese •zhoršené hojení ran, anémie, hemoragie a petechie, hemartrózy •křehké a zduřené dásně, vypadávání zubů • • •pozor na nadměrné dávky (urolitiáza, interference s některými biochemickými vyšetřeními) Vitaminy rozpustné v tucích Vitamin A – retinol •názvosloví a přeměny –aktivní forma vitaminu A je len v živočišných tkáních, v rostlinných je ve formě provitaminu A – β-karotenu –všechny látky s aktivitou vit. A se nazývají retinoidy: •retinol, retinal, kyselina retinová –přeměna mezi retinolem a retinalem je vratná, z retinalu vzniká nevratně kyselina retinová –vitamin A má vícero trans/cis izomerů (A1, A2,...) • Vitamin A – retinol •funkce: –fotorecepce světločivých elementů sítnice (retinal) –významný faktor genové exprese, reprodukce a embryogeneze, proliferace, diferenciace a apoptózy (RAR a RXR receptor, kyselina retinová) –lipoproteinová a imunologická integrita, stabilita lyzozomů –potenciální antioxidační funkce (víc zřejmě karotenoidy) –nevyhnutný pro udržení správné funkce kůže a epitelu •zdroje – játra, mléčné produkty, tučné ryby, vaječný žloutek (absorpce ve formě retinolu) •zdroje karotenoidů – žlutá a oranžová zelenina a ovoce, listová zelenina •zásoby stačí za fyziologických podmínek na 2 roky Deficit retinolu •šeroslepost a xeroftalmie (záněty víček a spojivky, deformace, keratomalácie - měknutí rohovky s přerůstáním cév – riziko oslepnutí) •xerodermie, folikulární hyperkeratóza a keratinizace epitelu respiračního, GIT a vylučovacího traktu, vyšší riziko infekcí •narušená imunita (potenciální antitumorózní vliv) Hypervitaminóza •toxicita při 20-násobném překročení DDD u dětí a 100-násobném u dospělých •teratogenní efekt (potraty, VVV) •vysoký příjem karotenoidů není toxický •projevy: alopecie, anémie, dermatitis, hepatomegalie, insomnie, hyperlipidemie, zvracení Vitamin D – kalciol •D2 – ergokalciferol (rostlinný původ) •D3 – cholekalciferol (tvořený v kůži z prekurzoru) •funkce: –hormon – regulátor kalciového a fosfátového metabolizmu (víc v následující přednášce) –ne úplně pochopená úloha v imunitním systému – •zdroje – slunečné záření (15 min. denně), ryby (makrela, tuňák, sleď), vaječný žloutek, játra, mléko, máslo Deficit kalciolu •zubní kaz, deformity kostry, rachitida, osteomalacie • •substituční léčba –profylakticky u dětí 400 jednotek –při deficite 1000 jednotek –křivice a osteomalacie 5000 jednotek –involuční osteoporóza až tisíce jednotek Hypervitaminóza •příčinou je obvykle nadměrná substituce, ne slunění (samotným zářením se reguluje množství D3) •trvalý pocit žízně, svrbění kůže, průjmy a zvracení, kalcifikace cév a ledvin Vitamin E – α-tokoferol •8 přirozených tokoferolů, α-tokoferol má nejvyšší biologickou aktivitu •funkce: –intracelulární antioxidant, především PUFA membrán (nervové struktury, membrána erytrocytů, LDL) –synergický účinek se selenem proti lipoperoxidaci –inhibuje mutageny v GIT –nedávno potvrzená úloha v buněčných drahách – •zdroje – obilné klíčky, mák, ořechy, vaječný žloutek, rostlinné oleje Deficit tokoferolu •snížená životnost erytrocytů až hemolytická anémie •funkční změny periferních nervů •zvýšená buněčná smrt následkem poškození membrán •dlouhodobý deficit – myopatie až nekrózy svalů, retinopatie, nekróza jater Hypervitaminóza •GIT obtíže, únava, boleti hlavy, svalová slabost •může vyvolat poškození plodu Vitamin K – skupina fylochinonů •funkce: –vitamin K1 je esenciálním kofaktorem v posttranslační karboxylaci zbytků kyseliny glutamové na γ-karboxyglutamovú (srážecí faktory II, VII, IX, X, protein C, osteokalcin) –antidotum při předávkovaní warfarinem (podání spolu s heparinem) •zdroje – zelenina (tmavozelené listy), rostlinné oleje, sýry, jogurty Deficit vitaminu K •vzácný, rizikovou skupinou jsou kojenci (nepřechází placentou, sterilní střevo → substituce), pacienti s malabsorpcí lipidů •petechie, sklon ku krvácení, podlitinám Hypervitaminóza •rizikovou skupinou jsou opět předčasně narozené děti, kde je nutná substituce, ale je třeba dávat pozor na dávkovaní •hemolýza, hyperbilirubinémie, jádrový ikterus, poškození mozku Děkuji vám za pozornost.