Vitamín E (tokoferol): definícia, syntéza, absorpcia, transport a distribúcia

vitamín E je názov pre všetky prírodné a syntetické deriváty tokolu a tokotrienolu (deriváty), ktoré majú biologickú aktivitu alfa-tokoferolu. Alfa-tokoferol alebo jeho stereoizomér RRR-alfa-tokoferol (starý názov: D-alfa-tokoferol) predstavuje najdôležitejšiu zlúčeninu vyskytujúcu sa v prírode [2, 3, 11–13]. Termín „tokoferol“ je odvodený z gréckeho slova slabiky tokos (narodenie) a fereín (vynášanie). Z dôvodu objavu začiatkom 1920. rokov XNUMX. storočia záviseli reprodukčná kapacita, ako aj prevencia atrofie (tkanivovej atrofie) reprodukčných orgánov samíc a samcov potkanov od zložky rozpustnej v tukoch, ktorá bola pomenovaná vitamín Ebol vitamín E pomenovaný ako „plodný vitamín“. Štruktúrnym znakom tokoferolov je chromán-6-olový kruh s bočným reťazcom pozostávajúci z troch izoprénu molekuly. Počet a umiestnenie metylových skupín na chromán-6-olovom kruhu určujú rôzne vitamín E aktivita jednotlivých tokoferolov. Tokoferoly a tokotrienoly sa vyskytujú vo voľnej forme a esterifikované kyselinou octovou alebo jantárovou pripojenou k fenolovej hydroxylovej (OH) skupine 6-chromanolového kruhu. Medzi zlúčeniny vitamínu E rastlinného pôvodu patria:

  • 4 Tokoferoly - alfa-, beta-, gama-, delta-tokoferol - s nasýteným izoprenoidovým bočným reťazcom.
  • 4 tokotrienoly - alfa-, beta-, gama-, delta-tokotrienol - s nenasýteným izoprenoidovým bočným reťazcom

Úplná a polosyntetická forma vitamínu E sú ekvimolárne zmesi stereoizomérov alfa-tokoferolu - all-rac-alfa-tokoferolu (starý názov: D, L-alfa-tokoferol), zmesi ôsmich enantioméry ktoré sa líšia iba polohou metylových skupín v molekule. Esterifikácia OH skupiny chromán-6-olového kruhu, napríklad acetátom (soli a estery octová kyselina), sukcinát (soli a estery kyseliny jantárovej) alebo nikotinát (soli a estery kyseliny jantárovej) kyselina nikotínová), zvyšuje stabilitu chrománovej štruktúry. Na štandardizáciu aktivity vitamínu E derivátu tokoferolu podľa Nemeckej spoločnosti pre výživu (DGE) a Národnej rady pre výskum v USA (NRC) odporúčajú príjem a hladiny v strava sú vyjadrené ako ekvivalent RRR-alfa-tokoferolu (alfa-TE). Aktivita vitamínu E v RRR-alfa-tokoferole sa berie ako 100% (referenčná látka) a ostatné zlúčeniny sa vyjadrujú ako percentuálny podiel tejto aktivity podľa ich aktivity. Biologická aktivita (v% na RRR-alfa-tokoferol) a konverzné faktory pre jednotlivé formy vitamínu E:

  • 1 mg RRR-alfa-tokoferol (5,7,8-trimetyltokol) = 100%.
    • Ekvivalent k 1.00 mg alfa-TE = 1.49 IU (medzinárodné jednotky).
  • 1 mg RRR-beta-tokoferol (5,8-dimetyltokol) = 50%.
    • Ekvivalent k 0.50 mg alfa-TE = 0.75 IU
  • 1 mg RRR-gama-tokoferol (7,8-dimetyltokol) = 10%.
    • Ekvivalent k 0.10 mg alfa-TE = 0.15 IU
  • 1 mg RRR-delta-tokoferol (8-metyltokol) = 3%.
    • Ekvivalent k 0.03 mg alfa-TE = 0.05 IU
  • 1 mg RRR-alfa-tokoferylacetátu = 91%.
    • Ekvivalent k 0.91 mg alfa-TE = 1.36 IU
  • 1 mg RRR-alfa-tokoferyl vodík sukcinát = 81%.
    • Ekvivalent k 0.81 mg alfa-TE = 1.21 IU
  • 1 mg R-alfa-tokotrienolu (5,7,8-trimetyltokotrienol) = 30%.
    • Ekvivalent k 0.30 mg alfa-TE = 0.45 IU
  • 1 mg R-beta-tokotrienolu (5,8-dimetyltokotrienol) = 5%.
    • Ekvivalent k 0.05 mg alfa-TE = 0.08 IU
  • 1 mg all-rac-alfa-tokoferolu = 74%.
    • Ekvivalent k 0.74 mg alfa-TE = 1.10 IU
  • 1 mg all-rac-alfa-tokoferylacetátu = 67%.
    • Ekvivalent k 0.67 mg alfa-TE = 1.00 IU
  • 1 mg all-rac-alfa-tokoferyl vodík sukcinát = 60%.
    • Ekvivalent k 0.60 mg alfa-TE = 0.89 IU

V porovnaní s prirodzene sa vyskytujúcim RRR-alfa-tokoferolom (biologická aktivita: 110%) má osem stereoizomérov syntetického RRR-alfa-tokoferylacetátu nasledujúce biologické aktivity.

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

Biologická účinnosť rôznych foriem vitamínu E bola stanovená experimentálne pomocou štúdií plodnosti na potkanoch - vstrebávanie a tehotenstva súvisiace. Jednalo sa najskôr o vyčerpanie (vyprázdnenie) vitamínu E z potravy (ovplyvnenie potravy) zvierat do štádia kritického deficitu s následným perorálnym podávaním. správa rôznych derivátov vitamínu E v definovaných množstvách a stanovenie preventívnych (profylakticky) účinných dávka - v porovnaní s RRR-alfa-tokoferolom. Biologická aktivita derivátov tokoferolu klesá s počtom metylových skupín na chroman-6-olovom kruhu a nemá priamy vzťah k antioxidant potenciál.

syntéza

Iba rastliny sú schopné syntézy vitamínu E. Rôzne deriváty tokoferolu a tokotrienolu pochádzajú z kyseliny homogentisovej, ktorá sa vytvára ako medziprodukt pri rozklade aminokyseliny fenylalanín a tyrozín. Pomer jednotlivých tokoferolov k sebe navzájom sa mení v priebehu rastu rastlín. Zatiaľ čo (tmavo) zelené časti rastlín obsahujú relatívne vysoké hladiny alfa-tokoferolu v súlade s ich obsahom chloroplastov (bunkové organely schopné fotosyntézy), pomerne nízky koncentrácie vitamínu E nájdete v žltých rastlinných pletivách, stonkách, koreňoch a plodoch zelených rastlín. V zelených rastlinách alebo rastlinných pletivách je okrem alfa-tokoferolu prítomný hlavne gama-tokoferol a obsah vitamínu E je úmerný (úmerný) koncentrácie chromoplastov (plastidy produkujúce farbu). Pri porovnaní pomaly rastúcich a dospelých rastlín s rýchlo rastúcimi a mladými rastlinami je obsah tokoferolu vyšší u prvých rastlín. Vitamín E vstupuje do živočíšneho organizmu potravinovým reťazcom a je tak zistiteľný v živočíšnych potravinách, ako je mäso, pečeň, ryby, mliekoa vajcia. Hladiny tokoferolu v potravinách živočíšneho pôvodu sú však oveľa nižšie ako v rastlinných produktoch a sú do značnej miery závislé od strava zvierat.

Vstrebávanie

Ako všetky rozpustné v tukoch vitamíny, vitamín E sa vstrebáva (vstrebáva) v hornej časti tenké črevo počas trávenia tukov, tj. prítomnosť tukov v strave ako lipofilných transportérov (rozpustných v tukoch) molekuly, žlčové kyseliny solubilizovať (zvyšovať rozpustnosť) a vytvárať micely (tvoria transportné guľôčky, vďaka ktorým sú látky rozpustné v tukoch prenosné vo vodnom roztoku) a pankreatické esterázy (tráviace enzýmy z pankreasu) na štiepenie tokoferylesterov je nevyhnutné pre optimálne fungovanie čreva vstrebávanie (vstrebávanie cez črevo). Tokoferylestery získané z potravy najskôr prechádzajú hydrolýzou (štiepením reakciou s voda) v lúmene čreva pomocou esteráz (tráviacich enzýmy) z pankreasu. V tomto procese lipázy (esterázy štiepiace tuky) uprednostňujú estery RRR-alfa-tokoferolu a vykazujú vysokú afinitu (väzbové pevnosť) a aktivita na acetylestery. Bezplatný RRR-alfa-tokoferol sa dostáva na membránu okraja kefky enterocytov (bunky tenkého čreva). epitel) ako zložka zmiešaných micel a je internalizovaná (interne absorbovaná). Intracelulárne (v bunke) dochádza k inkorporácii (absorpcii) vitamínu E do chylomikrónov (lipoproteíny bohaté na lipidy), ktoré transportujú lipofilný vitamín cez lymfa do periférnej krv obeh. Mechanizmus intestinálnej absorpcie RRR-alfa-tokoferolu sa vyskytuje vo fyziologickom (normálnom pre metabolizmus) koncentrácie rozsah podľa kinetiky saturácie energeticky nezávislým spôsobom zodpovedajúcim pasívnej difúzii sprostredkovanej nosičom. Farmakologické dávky sa absorbujú pasívnou difúziou. An vstrebávanie pri fyziologickom príjme vitamínu E možno očakávať mieru medzi 25 - 60% biologická dostupnosť lipofilného vitamínu závisí od dávka dodané, druh a množstvo stravy lipidy prítomnosť a prítomnosť žlčové kyseliny a esterázy z pankreasu. Pri podaní 12 mg, 24 mg a 200 mg vitamínu E boli pri priemernom príjme tukov pozorované rýchlosti absorpcie približne 54%, 30% a 10%. Nasýtený stredným reťazcom mastné kyseliny stimulujú a polynenasýtené mastné kyseliny s dlhým reťazcom inhibujú enterickú absorpciu alfa-tokoferolu. Acetát-esterifikovaný alfa-tokoferol má podobnú rýchlosť absorpcie ako voľný alfa-tokoferol.

Transport a distribúcia v tele

Počas transportu do pečene sa z chylomikrónov do periférnych tkanív, ako sú tukové tkanivá a svaly, uvoľňujú voľné mastné kyseliny (FFS), monoglyceridy a v menšej miere alfa-tokoferol pôsobením enzýmu lipoproteín lipáza (LPL) ), ktorý sa nachádza na povrchu buniek a štiepi triglyceridy. Tento proces degraduje chylomikróny na zvyšky chylomikrónu (zvyšky chylomikrónu s nízkym obsahom tuku), ktoré sa viažu na špecifické receptory (väzobné miesta) v pečeni. Príjem zlúčenín vitamínu E do pečeňových parenchýmových buniek sa deje prostredníctvom receptorom sprostredkovanej endocytózy. V cytoplazme parenchýmových buniek sa vitamín E prenáša na proteín viažuci alfa-tokoferol alebo prenosový proteín (alfa-TBP / -TTP), ktorý prednostne viaže RRR-alfa-tokoferol a transportuje ho v krvnej plazme vo forme lipoproteínov. VLDL (lipoproteíny s veľmi nízkou hustotou) syntetizované v pečeni uchováva iba molekuly vitamínu E s plne metylovaným chromán-6-olovým kruhom a voľnou skupinou OH a s uhlíkovým bočným reťazcom s R-stereochemickou konfiguráciou v centre chirality 2 (→ RRR-alfa- tokoferol). VLDL sa vylučuje (vylučuje) pečeňou a zavádza sa do krvi, aby sa distribuoval RRR-alfa-tokoferol do extrahepatálnych tkanív (mimo pečene). Cieľové orgány zahŕňajú sval, srdce, nervový systém a depotný tuk. Príjem vitamínu E cieľovými bunkami je úzko spojený s katabolizmom lipoproteínov (degradácia lipoproteínov). Pretože sa VLDL viaže na periférne bunky, je časť alfa-tokoferolu, voľných mastných kyselín a monoglyceridov internalizovaná pasívnou difúziou pôsobením lipoproteín lipázy (LPL). To vedie k katabolizmu VLDL na IDL (lipoproteíny so strednou hustotou) a následne na LDL (lipoproteíny s nízkou hustotou; lipoproteíny s nízkou hustotou bohaté na cholesterol), ktoré môžu stále obsahovať až 60 - 65% vitamínu E. Alfa-tokoferol viazaný na LDL je absorbované do pečene a extrahepatálnych tkanív prostredníctvom receptorom sprostredkovanej endocytózy na jednej strane a prenesené do HDL (lipoproteíny s vysokou hustotou; lipoproteíny s vysokou hustotou bohaté na bielkoviny) na druhej strane. HDL má obsah vitamínu E medzi 20 až 25% a je významne zapojený do transportu alfa-tokoferolu z periférnych buniek späť do pečene. Okrem pečeňového alfa-TBP bol objavený ďalší transportný proteín pre alfa-tokoferol, ktorý je všadeprítomný (distribuovaný všade), ale je exprimovaný (produkovaný) hojnejšie v pečeni, prostate a mozgu. Je to intracelulárny proteín asociovaný s alfa-tokoferolom (TAP), hydrofóbny proteín viažuci ligand, ktorý má sekvenciu CRAL (väzbový motív pre cis-sietnicu) a väzobné miesto GTP. Databázové analýzy naznačujú, že v súčasnosti sa predpokladajú (predpokladajú sa) tri podobné gény TAP -TAP1, TAP2 a TAP3.

Skladovanie

Pre alfa-tokoferol neexistujú žiadne špecifické zásobné orgány. Celkový obsah vitamínu E v tele je asi 2 - 5 g [1, 2, 12,13]. Vitamín E je detekovateľný v nasledujúcich telesných tkanivách:

  • Tukové tkanivo - 0.2 mg / g lipidu; 150 ug / g vlhkej hmotnosti.
  • Nadoborová žľaza/ kôra nadobličiek - 0.7 mg / g lipidu; 132 ug / g vlhkej hm.
  • Hypofýza - 1.2 mg / g lipidu; 40 ug / g vlhkej hm.
  • Semenníky (semenníky) - 1.2 mg / g lipidu; 40 ug / g vlhkej hm.
  • krvné doštičky (krv doštičky) - 1.3 mg / g lipidu; 30 ug / g vlhkej hmotnosti.
  • Sval - 0.4 mg / g lipidu; Vlhká hmotnosť 19 ug / g.
  • Pečeň - 0.3 mg / g lipidu; 13 ug / g vlhkej hm.

Vo vyššie uvedených tkanivách sa vitamín E nachádza hlavne vo frakciách bohatých na membrány, ako sú napr mitochondrie („Energetické elektrárne“ bunky), mikrozómy (vezikuly obsahujúce enzým) a jadrá (→ ochrana pred peroxidáciou lipidov). V tomto procese je vitamín integrovaný do bunková membrána prostredníctvom svojho lipofilného bočného reťazca. Na každých 1,000 3,000 - XNUMX XNUMX mastných kyselín molekuly, existuje asi 0.5-5 molekúl tokoferolu. Zatiaľ čo alfa-tokoferol je možné mobilizovať len veľmi pomaly z lipidovej časti tukového tkaniva, svalu, erytrocyty (červená krv bunky), mozog a miecha - nervové tkanivo (polčas rozpadu 30 - 100 dní), tkanivá ako plazma, pečeň, oblička a slezina vykazujú rýchlejší obrat vitamínu E (polčas rozpadu 5 - 7 dní). U konkurenčných športovcov sa však zistilo, že koncentrácia vitamínu E v sére sa zvyšuje po intenzívnej svalovej aktivite. Vo všetkých tkanivách okrem pečene sú alfa forma a RRR stereoizomér tokoferolu (→ RRR-alfa-tokoferol) prednostne retinylované (zadržané). V krvnej plazme sa tiež pozoruje prednostný výskyt prírodného stereoizoméru - plazmatického faktora 2: 1. Obsah vitamínu E v ľudskom tele pozostáva z približne 90% RRR-alfa-tokoferolu a približne 10% gama-tokoferolu. Iné formy vitamínu E sú prítomné iba v stopových množstvách.

vylučovanie

S nimi súvisí vylučovanie vitamínu E. antioxidant funkcia. Po pečeňovej (vyskytujúcej sa v pečeni) oxidácii tokoferoxylového radikálu na tokoferylchinón peroxylovými radikálmi sa chinón redukuje na zodpovedajúci hydrochinón mikrozomálnym enzýmy. Alfa-tokoferylhydrochinón je možné eliminovať pomocou žlč a výkaly alebo sa ďalej degradujú v obličkách na kyselinu tokoferónovú a zodpovedajúci laktón. Iba asi 1% perorálne požitého vitamínu E sa vylučuje močom ako takzvaný Simonov metabolit, glukuronid tvorený z tokoferonolaktónu. Hlavnou cestou vylučovania metabolizovaného a neabsorbovaného tokoferolu je však stolica eliminácia, hlavne vo forme tokoferylchinónu, tokoferylhydrochinónu a polymerizačných produktov. Za prítomnosti dostatočného alebo nadmerného prísunu vitamínu E sa vylučovanie tokoferolu zvyšuje vo forme metabolitu 2,5,7,8-tetrametyl-2 (2'-karboxyetyl) -6-hydroxy-chrománu (alfa-CEHC), ktoré na rozdiel od molekúl tokoferolu, ktoré majú antioxidant účinky, má chrománovú štruktúru, ktorá je stále nedotknutá a vylučuje sa obličkami (cez oblička) ako voda-rozpustný síran ester alebo ako glukuronid. Štúdie preukázali, že gama- a delta-tokoferol, ako aj syntetický all-rac-alfa-tokoferol, sú rýchlejšie degradované na CEHC ako RRR-alfa-tokoferol - čo naznačuje, že stereoizmér RRR-alfa je prednostne zadržiavaný v tele. .