Vitamin E (tokoferol): definicija, sinteza, apsorpcija, transport i distribucija

Vitamin E naziv je koji se daje svim prirodnim i sintetičkim derivatima tokola i tokotrienola (derivati) koji imaju biološku aktivnost alfa-tokoferola. Alfa-tokoferol ili njegov stereoizomer RRR-alfa-tokoferol (stari naziv: D-alfa-tokoferol) predstavlja najvažniji spoj koji se javlja u prirodi [2, 3, 11-13]. Izraz "tokoferol" izveden je iz grčke riječi slogova tocos (rođenje) i pherein (rađati). Zbog otkrića ranih 1920-ih da reproduktivna sposobnost kao i prevencija atrofije (atrofije tkiva) reproduktivnih organa ženskih i muških štakora ovisi o dijetalnoj dijeti topivoj u masti, koja je dobila ime vitamin E, vitamin E dobio je naziv „vitamin plodnosti“. Strukturna značajka tokoferola je kroman-6-ol prsten s bočnim lancem koji se sastoji od tri izoprena molekule. Broj i položaj metilnih skupina na kroman-6-ol prstenu određuju različite vitamin E aktivnost pojedinih tokoferola. Tokoferoli i tokotrienoli se javljaju i u slobodnom obliku i esterificirani octenom ili jantarnom kiselinom vezanom za fenolnu hidroksilnu (OH) skupinu 6-kromanolskog prstena. Spojevi vitamina E biljnog podrijetla uključuju:

  • 4 Tokoferoli - alfa-, beta-, gama-, delta-tokoferol - sa zasićenim bočnim lancem izoprenoida.
  • 4 tokotrienola - alfa-, beta-, gama-, delta-tokotrienol - s nezasićenim bočnim lancem izoprenoida

Potpuni i polusintetski oblici vitamina E ekvimolarne su smjese stereoizomera alfa-tokoferola - all-rac-alfa-tokoferola (stari naziv: D, L-alfa-tokoferol), smjesa osam enantiomeri koji se razlikuju samo po položaju metilnih skupina u molekuli. Esterifikacija OH skupine kroman-6-ol prstena, na primjer acetatom (soli i esteri octena kiselina), sukcinat (soli i esteri jantarne kiseline) ili nikotinat (soli i esteri nikotinska kiselina), povećava stabilnost kromanske strukture. Kako bi se standardizirala aktivnost vitamina E derivata tokoferola, prema Njemačkom prehrambenom društvu (DGE) i Američkom nacionalnom istraživačkom vijeću (NRC), preporukama za unos i razinama u dijeta su izraženi kao ekvivalent RRR-alfa-tokoferola (alfa-TE). Aktivnost vitamina E u RRR-alfa-tokoferolu uzima se kao 100% (referentna tvar), a ostali spojevi izraženi su u postocima od toga prema njihovoj aktivnosti. Biološka aktivnost (u% u RRR-alfa-tokoferol) i faktor konverzije za pojedine oblike vitamina E:

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

U usporedbi s prirodnim RRR-alfa-tokoferolom (biološka aktivnost: 110%), osam stereoizomera sintetičkog RRR-alfa-tokoferil acetata imaju sljedeće 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 djelotvornost različitih oblika vitamina E određena je eksperimentalno pomoću studija plodnosti na štakorima - apsorpcija i trudnoća povezane. To je prvo uključivalo iscrpljivanje (pražnjenje) vitamina E kod prehrambenih proizvoda (pražnjenje) do faze kritičnog nedostatka s naknadnim oralnim administraciju različitih derivata vitamina E u definiranim količinama i određivanje preventivnog (profilaktički) djelotvornog doza - u usporedbi s RRR-alfa-tokoferolom. Biološka aktivnost derivata tokoferola smanjuje se s brojem metilnih skupina na prstenu kroman-6-ol i nema izravnu vezu s antioksidans potencijal.

Sinteza

Samo biljke su sposobne za sintezu vitamina E. Razni derivati ​​tokoferola i tokotrienola proizlaze iz homogentizične kiseline, koja nastaje kao međuprodukt u razgradnji aminokiseline fenilalanin i tirozin. Odnos pojedinačnih tokoferola međusobno se mijenja tijekom rasta biljaka. Dok (tamno) zeleni dijelovi biljaka sadrže relativno visoku razinu alfa-tokoferola u skladu s njihovim sadržajem kloroplasta (organele stanica sposobne za fotosintezu), relativno nizak koncentracija vitamina E može se naći u žutim biljnim tkivima, stabljikama, korijenima i plodovima zelenih biljaka. U nezelenim biljkama ili biljnim tkivima, uz alfa-tokoferol, prisutan je uglavnom gama-tokoferol, a sadržaj vitamina E proporcionalan je (proporcionalan) koncentracija kromoplasta (plastide koje proizvode boju). Kada se uspoređuju sporo rastuće i zrele biljke s brzorastućim i mladim biljkama, sadržaj tokoferola veći je u prvih. Vitamin E ulazi u životinjski organizam kroz prehrambeni lanac i tako ga je moguće otkriti u životinjskoj hrani, poput mesa, jetra, riba, mlijekoi jaja. Međutim, razine tokoferola u hrani životinjskog podrijetla znatno su niže nego u biljnim proizvodima i jako ovise o dijeta životinja.

Apsorpcija

Kao i svi topivi u mastima vitamini, vitamin E se apsorbira (uzima) u gornjem dijelu tankog crijeva tijekom probave masti, tj. prisutnost prehrambenih masti kao prijenosnika lipofilnih (topivih u mastima) molekule, žučne kiseline otapati (povećati topljivost) i oblikovati micele (tvoriti zrnca koja čine tvari topive u mastima koje se prenose u vodenoj otopini) i esteraze gušterače (probavni sustav) enzimi iz gušterače) za cijepanje tokoferil estera potrebno je za optimalnu crijevnu apsorpcija (apsorpcija kroz crijeva). Tokoferil esteri dobiveni iz hrane prvo se podvrgavaju hidrolizi (cijepanje reakcijom sa voda) u lumenu crijeva pomoću esteraza (probavnih enzimi) iz gušterače. U ovom procesu lipaze (esteraze koje cijepaju masnoće) preferiraju estere RRR-alfa-tokoferola i pokazuju visok afinitet (vezanje snaga) i aktivnost na acetil estere. Slobodni RRR-alfa-tokoferol dospijeva do četkaste membrane enterocita (stanice tankog crijeva epitelijum) kao komponenta miješanih micela i internalizira se (uzima se iznutra). Unutarstanično (unutar stanice) dolazi do ugradnje (unosa) vitamina E u hilomikrone (lipoproteini bogati lipidima), koji transportiraju lipofilni vitamin kroz limfa u perifernu krv Cirkulacija. Mehanizam apsorpcije RRR-alfa-tokoferola u crijevima javlja se u fiziološkom (normalno za metabolizam) koncentracija raspon u skladu s kinetikom zasićenja na energetski neovisan način koji odgovara pasivnoj difuziji posredovanoj nosačem. Farmakološke doze apsorbiraju se pasivnom difuzijom.An apsorpcija stopa između 25-60% može se očekivati ​​s fiziološkim unosom vitamina E. bioraspoloživost lipofilnog vitamina ovisi o doza vrsta i količina dijetetske prehrane lipidi prisutnost i prisutnost žučne kiseline i esteraze iz gušterače. Uz primjenu 12 mg, 24 mg i 200 mg vitamina E, opažene su stope apsorpcije od približno 54%, 30% i 10% pod prosječnim unosom masti. Zasićen srednjeg lanca masnih kiselina stimuliraju i dugolančane polinezasićene masne kiseline inhibiraju enteričku apsorpciju alfa-tokoferola. Alfa-tokoferol esterificirani acetatom ima sličnu brzinu apsorpcije kao slobodni alfa-tokoferol.

Transport i raspodjela u tijelu

Tijekom transporta u jetru, slobodne masne kiseline (FFS), monogliceridi i, u manjoj mjeri, alfa-tokoferol oslobađaju se iz hilomikrona u periferna tkiva, poput masnog tkiva i mišića, pod djelovanjem enzima lipoprotein lipaze (LPL). ), koji se nalazi na staničnim površinama i cijepa trigliceride. Ovaj proces razgrađuje hilomikrone na ostatke hilomikrona (ostaci hilomikrona s niskim udjelom masti), koji se vežu za određene receptore (mjesta vezanja) u jetri. Unos spojeva vitamina E u stanice parenhima jetre događa se receptorima posredovanom endocitozom. U citoplazmi parenhimskih stanica vitamin E prenosi se na protein koji veže alfa-tokoferol ili protein prijenosnika (alfa-TBP / -TTP), koji povoljno veže RRR-alfa-tokoferol i transportira ga u krvnu plazmu u obliku lipoproteina. VLDL (lipoproteini vrlo male gustoće) sintetizirani u jetri pohranjuju samo molekule vitamina E s potpuno metiliranim prstenom kroman-6-ola i slobodnom OH skupinom te s bočnim lancem ugljika s R-stereokemijskom konfiguracijom u centru kiralnosti 2 (→ RRR-alfa- tokoferol). VLDL izlučuje (izlučuje) jetra i uvodi se u krvotok za distribuciju RRR-alfa-tokoferola u ekstrahepatična (izvan jetre) tkiva. Ciljni organi uključuju mišiće, srce, živčani sustav i skladište masti. Unos vitamina E ciljnim stanicama čvrsto je povezan s katabolizmom lipoproteina (razgradnja lipoproteina). Kako se VLDL veže na periferne stanice, dio alfa-tokoferola, slobodnih masnih kiselina i monoglicerida internalizira se pasivnom difuzijom djelovanjem lipoprotein lipaze (LPL). To rezultira katabolizmom VLDL u IDL (lipoproteini srednje gustoće), a zatim u LDL (lipoproteini male gustoće; lipoproteini bogate holesterolom), koji još uvijek mogu sadržavati do 60-65% vitamina E. Alfa-tokoferol vezan za LDL je apsorbirani u jetru i ekstrahepatična tkiva putem endocitoze posredovane receptorima s jedne strane i prebačeni u HDL (lipoproteini visoke gustoće; lipoproteini bogate proteinima) s druge strane. HDL ima sadržaj vitamina E između 20-25% i značajno je uključen u transport alfa-tokoferola iz perifernih stanica natrag u jetru. Uz jetreni alfa-TBP, otkriven je još jedan transportni protein za alfa-tokoferol koji je sveprisutan (posvuda raspoređen), ali se obilnije eksprimira (proizvodi) u jetri, prostati i mozgu. To je unutarćelijski protein povezan s alfa-tokoferolom (TAP), hidrofobni protein koji veže ligand koji ima CRAL sekvencu (motiv vezanja cis-mrežnice) i mjesto vezanja za GTP. Analize baze podataka sugeriraju da se trenutno podrazumijevaju (pretpostavljaju) tri slična TAP gena -TAP1, TAP2 i TAP3.

skladištenje

Ne postoje posebni organi za pohranu alfa-tokoferola. Ukupna tjelesna zaliha vitamina E iznosi oko 2-5 g [1, 2, 12,13]. Vitamin E može se otkriti u sljedećim tjelesnim tkivima:

  • Masno tkivo - 0.2 mg / g lipida; 150 µg / g mokre težine.
  • Nadbubrežne žlijezde/ kora nadbubrežne žlijezde - 0.7 mg / g lipida; 132 µg / g vlažne mase.
  • Hipofiza - 1.2 mg / g lipida; 40 µg / g vlažne mase.
  • Testisi (testisi) - 1.2 mg / g lipida; 40 µg / g vlažne mase.
  • trombociti (krv trombociti) - 1.3 mg / g lipida; 30 µg / g mokre težine.
  • Mišići - 0.4 mg / g lipida; 19 µg / g vlažne težine.
  • Jetra - 0.3 mg / g lipida; 13 µg / g vlažne mase.

U gore navedenim tkivima vitamin E nalazi se uglavnom u frakcijama bogatim membranama, kao npr mitohondriji („Energetske elektrane“ stanice), mikrosomi (vezikuli koji sadrže enzime) i jezgre (→ zaštita od peroksidacije lipida). U tom se procesu vitamin integrira u stanična membrana preko svog lipofilnog bočnog lanca. Na svakih 1,000-3,000 masnih kiselina molekule, postoji oko 0.5-5 molekula tokoferola. Iako se alfa-tokoferol može mobilizirati vrlo sporo iz lipidnog odjeljka masnog tkiva, mišića, eritrociti (Crvena krv Stanice), mozak i leđna moždina - živčano tkivo (poluživot 30-100 dana), tkiva poput plazme, jetra, bubreg i slezena pokazuju brži promet vitamina E (poluvrijeme 5-7 dana). Međutim, kod natjecateljskih sportaša utvrđeno je da se koncentracija vitamina E u serumu povećava nakon intenzivne mišićne aktivnosti. U svim tkivima, osim u jetri, alfa oblik i RRR stereoizomer tokoferola (→ RRR-alfa-tokoferol) prednostno se retiniliraju (zadržavaju). Preferencijalna pojava prirodnog stereoizomera - faktor plazme 2: 1 - također se opaža u krvnoj plazmi. Sadržaj vitamina E u ljudskom tijelu sastoji se od približno 90% RRR-alfa-tokoferola i oko 10% gama-tokoferola. Ostali oblici vitamina E prisutni su samo u količinama u tragovima.

izlučivanje

Izlučivanje vitamina E povezano je s njihovim antioksidans funkcija. Nakon hepatične (koja se javlja u jetri) oksidacije tokoferoksilnog radikala u tokoferilkinon peroksilnim radikalima, kinon se reducira na odgovarajuću hidrokinon mikrosomalnim enzimi. Alfa-tokoferilhidrokinon se može eliminirati putem žuč a izmet ili se dalje razgrađuje u bubrezima do tokoferonske kiseline i odgovarajućeg laktona. Samo oko 1% oralno unesenog vitamina E izlučuje se urinom kao takozvani Simonin metabolit, glukuronid nastao iz tokoferonolaktona. Međutim, glavni put izlučivanja metaboliziranog i neapsorbiranog tokoferola je fekalni eliminacija, uglavnom u obliku tokoferilkinona, tokoferilhidrokinona i proizvoda polimerizacije. U prisutnosti odgovarajuće ili suvišne opskrbe vitaminom E, izlučivanje tokoferola se povećava u obliku metabolita 2,5,7,8-tetrametil-2 (2′-karboksietil) -6-hidroksi-kroman (alfa-CEHC), koji za razliku od molekula tokoferola koji imaju antioksidans ima kromanu strukturu koja je još uvijek netaknuta i eliminira se bubrežno (putem bubreg) kao voda-topivi sulfat ester ili kao glukuronid. Studije su pokazale da se gama- i delta-tokoferol, kao i sintetički all-rac-alfa-tokoferol, brže razgrađuju na CEHC nego RRR-alfa-tokoferol - što ukazuje na to da se RRR-alfa stereoizmer prednostno zadržava u tijelu .