Vitamin E (tokoferol): opredelitev, sinteza, absorpcija, transport in distribucija

Vitamin E je ime za vse naravne in sintetične derivate tokola in tokotrienola (derivati), ki imajo biološko aktivnost alfa-tokoferola. Alfa-tokoferol ali njegov stereoizomer RRR-alfa-tokoferol (staro ime: D-alfa-tokoferol) predstavlja najpomembnejšo spojino, ki se pojavlja v naravi [2, 3, 11-13]. Izraz "tokoferol" izhaja iz grške besedne zloge tocos (rojstvo) in pherein (roditi). Zaradi odkritja v zgodnjih dvajsetih letih 1920. stoletja je bila reproduktivna sposobnost in preprečevanje atrofije (tkivne atrofije) reproduktivnih organov samic in samcev podgan odvisna od v maščobi topne prehranske komponente, vitamin E, vitamin E je bil imenovan "vitamin plodnosti". Strukturna značilnost tokoferolov je kroman-6-ol obroč s stransko verigo, sestavljeno iz treh izoprenov molekule. Število in položaj metilnih skupin na kroman-6-ol obroču določata različno vitamin E aktivnost posameznih tokoferolov. Tokoferoli in tokotrienoli se pojavljajo tako v prosti obliki kot tudi esterificirani z ocetno ali jantarno kislino, pritrjeno na fenolno hidroksilno (OH) skupino 6-kromanolovega obroča. Spojine vitamina E rastlinskega izvora vključujejo:

  • 4 Tokoferoli - alfa-, beta-, gama-, delta-tokoferol - z nasičeno izoprenoidno stransko verigo.
  • 4 tokotrienoli - alfa-, beta-, gama-, delta-tokotrienol - z nenasičeno izoprenoidno stransko verigo

Popolnoma in polsintetične oblike vitamina E so ekvimolarne mešanice stereoizomerov alfa-tokoferola - all-rac-alfa-tokoferola (staro ime: D, L-alfa-tokoferol), mešanica osmih enantiomeri ki se razlikujejo le po položaju metilnih skupin v molekuli. Esterifikacija OH skupine kroman-6-olnega obroča, na primer z acetatom (soli in estri ocetna kislina), sukcinat (soli in estri jantarne kisline) ali nikotinata (soli in estri iz nikotinska kislina), povečuje stabilnost kromanske strukture. Po mnenju Nemškega društva za prehrano (DGE) in Ameriškega nacionalnega raziskovalnega sveta (NRC) naj bi standardizirali aktivnost vitamina E derivata tokoferola, priporočila za vnos in ravni v prehrana so izraženi kot ekvivalent RRR-alfa-tokoferola (alfa-TE). Aktivnost vitamina E v RRR-alfa-tokoferolu se upošteva kot 100% (referenčna snov), druge spojine pa so izražene v odstotkih glede na njihovo aktivnost. Biološka aktivnost (v% do RRR-alfa-tokoferol) in pretvorbeni faktorji za posamezne oblike vitamina E:

  • 1 mg RRR-alfa-tokoferol (5,7,8-trimetiltokol) = 100%.
    • Enakovredno 1.00 mg alfa-TE = 1.49 IU (mednarodne enote).
  • 1 mg RRR-beta-tokoferola (5,8-dimetiltokola) = 50%.
    • Enakovredno 0.50 mg alfa-TE = 0.75 ie
  • 1 mg RRR-gama-tokoferol (7,8-dimetiltokol) = 10%.
    • Enakovredno 0.10 mg alfa-TE = 0.15 ie
  • 1 mg RRR-delta-tokoferol (8-metiltokol) = 3%.
    • Enakovredno 0.03 mg alfa-TE = 0.05 ie
  • 1 mg RRR-alfa-tokoferil acetata = 91%.
    • Enakovredno 0.91 mg alfa-TE = 1.36 ie
  • 1 mg RRR-alfa-tokoferil vodik sukcinat = 81%.
    • Enakovredno 0.81 mg alfa-TE = 1.21 ie
  • 1 mg R-alfa-tokotrienola (5,7,8-trimetiltokotrienola) = 30%.
    • Enakovredno 0.30 mg alfa-TE = 0.45 ie
  • 1 mg R-beta-tokotrienola (5,8-dimetiltokotrienol) = 5%.
    • Enakovredno 0.05 mg alfa-TE = 0.08 ie
  • 1 mg all-rac-alfa-tokoferola = 74%.
    • Enakovredno 0.74 mg alfa-TE = 1.10 ie
  • 1 mg all-rac-alfa-tokoferil acetata = 67%.
    • Enakovredno 0.67 mg alfa-TE = 1.00 ie
  • 1 mg all-rac-alfa-tokoferil vodik sukcinat = 60%.
    • Enakovredno 0.60 mg alfa-TE = 0.89 ie

V primerjavi z naravnim RRR-alfa-tokoferolom (biološka aktivnost: 110%) ima osem stereoizomerov sintetičnega RRR-alfa-tokoferil acetata naslednje biološke aktivnosti.

  • RRR-alfa-tokoferol acetat = 100%.
  • RRS-alfa-tokoferol acetat = 90%.
  • RSS-alfa-tokoferol acetat = 73%
  • SSS-alfa-tokoferol acetat = 60%
  • RSR-alfa-tokoferol acetat = 57%
  • SRS-alfa-tokoferol acetat = 37%
  • SRR-alfa-tokoferol acetat = 31%
  • SSR-alfa-tokoferol acetat = 21%

Biološka učinkovitost različnih oblik vitamina E je bila eksperimentalno določena z uporabo študij plodnosti pri podganah - absorpcija in nosečnost povezane. To je najprej vključevalo prebavo (ki vpliva na hrano) izčrpavanje (izpraznitev) vitamina E živali do stopnje kritične pomanjkljivosti s poznejšim oralnim uprava različnih derivatov vitamina E v določenih količinah in določitev preventivnega (profilaktično) učinkovitega Odmerek - v primerjavi z RRR-alfa-tokoferolom. Biološka aktivnost derivatov tokoferola se zmanjšuje s številom metilnih skupin na obroču kroman-6-ol in nima neposredne povezave z antioksidant potencial.

Sinteza

Samo rastline so sposobne sinteze vitamina E. Različni derivati ​​tokoferola in tokotrienola izvirajo iz homogentizične kisline, ki nastane kot vmesni produkt pri razgradnji aminokisline fenilalanin in tirozin. Razmerje med posameznimi tokoferoli se med rastjo rastlin spreminja, ker (temno) zeleni deli rastlin vsebujejo sorazmerno visoko vsebnost alfa-tokoferola v skladu z njihovo vsebnostjo kloroplasta (celični organeli, ki lahko fotosintetizirajo) koncentracija vitamina E najdemo v rumenih rastlinskih tkivih, steblih, koreninah in plodovih zelenih rastlin. V nezelenih rastlinah ali rastlinskih tkivih je poleg alfa-tokoferola prisoten predvsem gama-tokoferol, vsebnost vitamina E pa je sorazmerna (sorazmerna) koncentracija kromoplastov (plastide, ki proizvajajo barvo). Če primerjamo počasi rastoče in zrele rastline s hitro rastočimi in mladimi rastlinami, je vsebnost tokoferola pri prvih večja. Vitamin E vstopi v živalski organizem po prehranjevalni verigi in ga je tako mogoče zaznati v živalski hrani, kot je meso, jetra, ribe, mleko. jajca. Vendar so ravni tokoferola v živilih živalskega izvora veliko nižje kot v rastlinskih proizvodih in so zelo odvisne od prehrana živali.

Absorpcija

Kot vsi topni v maščobah vitamini, vitamin E se absorbira (prevzame) v zgornjem delu Tanko črevo med prebavo maščob, tj. prisotnost prehranskih maščob kot nosilcev lipofilnih (topnih v maščobah) molekule, žolčne kisline da se raztopijo (povečajo topnost) in tvorijo micele (tvorijo transportne kroglice, zaradi katerih so snovi, topne v maščobah, prenosljive v vodni raztopini) in esteraze trebušne slinavke (prebavne encimi iz trebušne slinavke), da se cepijo tokoferil estri, je potrebno za optimalno črevesje absorpcija (absorpcija skozi črevesje). Tokoferil estri, pridobljeni iz hrane, se najprej hidrolizirajo (cepitev po reakciji z voda) v črevesnem lumnu s pomočjo esteraz (prebavne encimi) iz trebušne slinavke. V tem postopku imajo lipaze (estere, ki cepijo maščobe) raje estre RRR-alfa-tokoferola in imajo visoko afiniteto (vezava moč) in aktivnost do acetil estrov. Prosti RRR-alfa-tokoferol doseže mejno membrano krtače enterocitov (celic tankega črevesja epitelija) kot sestavni del mešanih micel in je ponotranjen (interno prevzet). Znotrajcelično (znotraj celice) pride do vključitve (absorpcije) vitamina E v hilomikrone (lipoproteini, bogati z lipidi), ki lipofilni vitamin prenašajo skozi limfna v obrobno kri kroženje. Mehanizem črevesnega privzema RRR-alfa-tokoferola se pojavi v fiziološkem (normalno za presnovo) koncentracija območje glede na kinetiko nasičenja na energijsko neodvisen način, ki ustreza pasivni difuziji, ki jo posreduje nosilec. Farmakološki odmerki se absorbirajo s pasivno difuzijo absorpcija s fiziološkim vnosom vitamina E. lahko pričakujemo med 25 in 60% biološko uporabnost lipofilnega vitamina je odvisno od Odmerek vrsta in količina prehrane lipidov prisotnost in prisotnost žolčne kisline in esteraze iz trebušne slinavke. Pri dajanju 12 mg, 24 mg in 200 mg vitamina E so pri povprečnem vnosu maščobe opazili stopnje absorpcije približno 54%, 30% in 10%. Nasičena srednjeverižna maščobne kisline stimulirajo in dolgoverižne polinenasičene maščobne kisline zavirajo enterično absorpcijo alfa-tokoferola.Acetat-esterificirani alfa-tokoferol ima podobno stopnjo absorpcije kot prosti alfa-tokoferol.

Prevoz in porazdelitev v telesu

Med prevozom v jetra se iz hilomikronov v periferna tkiva, kot sta maščobno tkivo in mišice, sproščajo proste maščobne kisline (FFS), monogliceridi in v manjši meri alfa-tokoferol pod delovanjem encima lipoprotein lipaza (LPL). ), ki se nahaja na celičnih površinah in cepi trigliceride. Ta postopek razgradi hilomikrone na ostanke hilomikrona (ostanki hilomikrona z nizko vsebnostjo maščob), ki se vežejo na specifične receptorje (vezna mesta) v jetrih. Vnos spojin vitamina E v celice jetrnih parenhimov poteka z receptorjem posredovano endocitozo. V citoplazmi parenhimskih celic se vitamin E prenese na beljakovino, ki veže alfa-tokoferol, ali prenosni protein (alfa-TBP / -TTP), ki prednostno veže RRR-alfa-tokoferol in ga v obliki krvne plazme prenese v obliki lipoproteinov. VLDL (lipoproteini zelo nizke gostote), sintetizirani v jetrih, hranijo le molekule vitamina E s popolnoma metiliranim obročem kroman-6-ol in prosto OH skupino ter z ogljikovo stransko verigo z R-stereokemijsko konfiguracijo v hiralnem centru 2 (→ RRR-alfa- tokoferol). Jetra izločajo (izločajo) VLDL in jih vnašajo v krvni obtok, da distribuirajo RRR-alfa-tokoferol v ekstrahepatična (zunaj jeter) tkiva. Ciljni organi vključujejo mišice, srce, živčni sistem in maščobe v skladišču. Vnos vitamina E v ciljne celice je tesno povezan s katabolizmom lipoproteinov (razgradnja lipoproteinov). Ko se VLDL veže na periferne celice, se del alfa-tokoferola, prostih maščobnih kislin in monogliceridov ponotranji s pasivno difuzijo z delovanjem lipoproteinske lipaze (LPL). Posledica tega je katabolizem VLDL v IDL (lipoproteini z vmesno gostoto) in nato v LDL (lipoproteini z nizko gostoto; lipoproteini z nizko gostoto, bogati s holesterolom), ki lahko še vedno vsebuje do 60-65% vitamina E. Alfa-tokoferol, vezan na LDL, je ki se z receptorjem posredovano endocitozo po eni strani prenesejo v jetra in zunaj jetrno tkivo ter na drugi prenesejo v HDL (lipoproteini visoke gostote; lipoproteini visoke gostote z beljakovinami). HDL ima vsebnost vitamina E med 20 in 25% in je bistveno vključen v transport alfa-tokoferola iz perifernih celic nazaj v jetra. Poleg jetrne alfa-TBP so odkrili še eno transportno beljakovino za alfa-tokoferol, ki je vseprisotna (povsod porazdeljena), vendar se v jetrih, prostati in možganih obilneje izraža (proizvaja). Prav znotrajcelični protein, povezan z alfa-tokoferolom (TAP), hidrofobni protein, ki veže ligand, ima zaporedje CRAL (motiv vezave cis-mrežnice) in mesto vezave GTP. Analize zbirk podatkov kažejo, da se trenutno domnevajo (domnevajo) trije podobni geni TAP -TAP1, TAP2 in TAP3.

skladiščenje

Za alfa-tokoferol ni posebnih organov za shranjevanje. Skupna telesna zaloga vitamina E je približno 2-5 g [1, 2, 12,13]. Vitamin E je mogoče zaznati v naslednjih telesnih tkivih:

  • Maščobno tkivo - 0.2 mg / g lipidov; 150 µg / g mokre teže.
  • Nadledvična žleza/ skorja nadledvične žleze - 0.7 mg / g lipidov; 132 µg / g mokre teže
  • Hipofiza - 1.2 mg / g lipidov; 40 µg / g mokre mas.
  • Testisi (testisi) - 1.2 mg / g lipidov; 40 µg / g mokre mas.
  • Trombociti (kri trombociti) - 1.3 mg / g lipidov; 30 µg / g mokre teže.
  • Mišice - 0.4 mg / g lipidov; 19 µg / g mokre teže.
  • Jetra - 0.3 mg / g lipidov; 13 µg / g mokre mas.

V zgornjih tkivih vitamin E najdemo predvsem v frakcijah, bogatih z membranami, kot npr mitohondriji („Energetske elektrarne“ celice), mikrosomi (vezikli, ki vsebujejo encime) in jedra (→ zaščita pred lipidno peroksidacijo). V tem procesu se vitamin vključi v celična membrana preko svoje lipofilne stranske verige. Na vsakih 1,000-3,000 maščobnih kislin molekule, obstaja približno 0.5-5 molekul tokoferola. Medtem ko se alfa-tokoferol lahko mobilizira le zelo počasi iz lipidnega oddelka maščobnega tkiva, mišic, eritrocitov (rdeča kri celice), možganov in hrbtenjača - živčno tkivo (razpolovna doba 30-100 dni), tkiva, kot je plazma, jetra, ledvice in Vranica kažejo hitrejši promet vitamina E (razpolovna doba 5-7 dni). Pri tekmovalnih športnikih pa je bilo ugotovljeno, da se koncentracija vitamina E v serumu poveča po intenzivni mišični aktivnosti. V vseh tkivih, razen v jetrih, se alfa oblika in RRR stereoizomer tokoferola (→ RRR-alfa-tokoferol) prednostno retinilirajo (zadržijo). Prednost naravnega stereoizomera - plazemskega faktorja 2: 1 - opazimo tudi v krvni plazmi. Vsebnost vitamina E v človeškem telesu je približno 90% RRR-alfa-tokoferola in približno 10% gama-tokoferola. Druge oblike vitamina E so prisotne le v sledovih.

Izločanje

Izločanje vitamina E je povezano z njimi antioksidant funkcijo. Po jetrni (v jetrih) oksidaciji tokoferoksilnega radikala v tokoferilkinon s peroksilnimi radikali se kinon reducira na ustrezno hidrokinon z mikrosomalnimi encimi. Alfa-tokoferilhidrokinon se lahko izloči preko žolč in iztrebki ali nadalje razgradijo v ledvicah do tokoferonske kisline in ustreznega laktona. Le približno 1% oralno zaužitega vitamina E se izloči z urinom v obliki tako imenovanega Simoninega presnovka, glukuronida, ki nastane iz tokoferonolaktona. Vendar je glavni način izločanja tako presnove kot neabsorbiranega tokoferola fekalna odprava, predvsem v obliki tokoferilkinona, tokoferilhidrokinona in izdelkov za polimerizacijo. Ob prisotnosti zadostne ali presežne zaloge vitamina E se izločanje tokoferola poveča v obliki metabolita 2,5,7,8-tetrametil-2 (2′-karboksietil) -6-hidroksi-kroman (alfa-CEHC), ki je v nasprotju z molekulami tokoferola, ki imajo antioksidant ima kromano strukturo, ki je še vedno nedotaknjena in se izloča skozi ledvice (preko ledvice) kot voda-topen sulfat estra ali kot glukuronid. Študije so pokazale, da se gama- in delta-tokoferol ter sintetični all-rac-alfa-tokoferol hitreje razgradijo na CEHC kot RRR-alfa-tokoferol - kar kaže, da se stereoizmer RRR-alfa prednostno zadrži v telesu. .