Вітамін A

1906 року англійський біохімік Фредерік Гопкінс припустив, що крім білків, жирів і вуглеводів, їжа містить ще якісь необхідні для людського організму речовини, які він назвав «accessory food factors». 1912 року Казимир Функ запропонував назву «вітамін» - від латинських слів vita — життя, amine — амін (він помилково вважав, що всі вітаміни містять азот).

Відкриття самого вітаміну А сталося 1913 року. Дві групи дослідників, Елмер Макколлум та Маргарет Девіс з університету Вісконсин і Томас Осборн та Лафайєт Мендель з Єльського університету, незалежно одна від одної, після серії досліджень дійшли висновку, що вершкове масло й жовток курячого яйця містять якусь необхідну для нормальної життєдіяльності речовину. На їх експериментах було доведено, що миші, які харчувалися лише комбінацією казеїну, жиру, лактози, крохмалю й солі, страждали від запалення очей та діареї й вмирали приблизно через 60 днів. У разі додавання до раціону вершкового масла, масла з печінки тріски або яєць їх стан повертався до нормального. Це означало, що організму були потрібні не лише жири, але й якісь інші речовини. Макколлум розділив їх на два класи — «жиророзчинний фактор А» (насправді містив вітаміни А, Е і D) і «водорозчинний фактор В».

1920 року Джек Сесіль Драммонд запропонував нову номенклатуру вітамінів і після цього вітамін А отримав сучасну назву. Того ж року Хопкінс довів, що при окисненні або сильному нагріванні вітамін А руйнується.

1931 року швейцарський хімік Пауль Каррер описав хімічну структуру вітаміну А. Його досягнення було відзначено Нобелівською премією з хімії 1937 року. Гаррі Голмс і Рут Корбет кристалізували вітамін А 1937 року. 1946 року Девід Адріан ван Дорп і Йозеф Фердинанд Аренс синтезували вітамін А. 1947 року Отто Іслер розробив промисловий метод його синтезу.

Роль вітаміну А для зору пояснив біохімік Джордж Волд. За це він отримав Нобелівську премію з фізіології та медицини 1967 року.

Речовини групи вітаміну A є кристалічними речовинами. Вони нерозчинні у воді, але добре розчиняються в органічних розчинниках.

Ретинол окиснються киснем повітря й дуже чутливий до світла. Всі сполуки схильні до цис-транс-ізомеризації, особливо по зв'язках 11 і 13, проте окрім 11-цис-ретиналь усі подвійні зв'язки мають транс-конфігурацію.

Ретинол

Ретиналь

Ретиноєва кислота

Вітамін A являє собою циклічний ненасичений спирт, що складається з β-іононового кільця й ​​бічного ланцюга з двох залишків ізопрену та первинної спиртової групи. В організмі окиснюється до ретиналю (вітамін A-альдегід) і ретиноєвої кислоти. Депонується в печінці у вигляді ретинілпальмітату, ретинілацетату й ретинілфосфату.

У продуктах тваринного походження міститься в усіх формах, проте оскільки чистий ретинол нестабільний, то основна частина перебуває у вигляді складних ефірів ретинолу. У промисловості здебільшого випускається у вигляді пальмітату або ацетату.

У рослинах містяться провітаміни A — деякі каротиноїди. Попередниками вітаміну можуть бути дві групи структурно близьких речовин: каротини (α-, β- і γ-каротини) і ксантофілли ( β-криптоксантин). Каротиноїди також є ізопреноїдними сполуками. Молекули α й γ - каротинів містять одне β-іононове кільце й після окиснення утворюють одну молекулу ретинолу, а молекула β-каротину містить два іононових кільця й з неї утворюється дві молекули ретинолу (таким чином, β-каротин має більшу біологічну активність).

М'ясоїдні тварини, такі як, наприклад, котячі через відсутність 15-15'-монооксигенази не можуть перетворити каротиноїди на ретиналь (тому для цих видів жоден з каротиноїдів не є формою вітаміну A).

Ретинол наявний тільки в продуктах тваринного походження, особливо багато його в печінці морських риб і ссавців. Джерелом вітаміну для людини можуть бути також каротини. Вони нетоксичні у високих дозах, але не можуть повністю замінити ретинол, оскільки лише обмежена їх кількість здатна перетворитися на вітамін A. Найбільша кількість β-каротину міститься в різних сортах моркви, але його концентрація може значно змінюватись від сорту до сорту (від 8 до 25 мг на 100 г). Добрими джерелами вітаміну є червоний перець, зелена цибуля, салат, гарбуз і томати.

Генетично модифікований золотий рис, у зернах якого міститься велика кількість бета-каротину, є потенційним рішенням для усунення дефіциту вітаміну A. Однак поки що жоден різновид «золотого рису» не доступний для вживання в їжу.

Синтетичний ретинол (у вигляді складних ефірів) отримують з β-іонону, поступово нарощуючи ланцюжок подвійних зв'язків.

У середньому дорослому чоловікові потрібно 900 мкг (в перерахунку на чистий ретинол), а жінці 700 мкг вітаміну A на добу. Найбільший припустимий рівень споживання для дорослих — 3000 мкг на добу[4].

Перетворення β-каротину в ретинол

Засвоєння вітаміну A з продуктів і лікарських форм відбувається за участю особливих гідролаз (карбоксилестерази й ліпази) підшлункової залози й слизової оболонки тонкої кишки. У дітей до 6 місяців гідролази функціонують недостатньо. Для всмоктування важлива наявність достатньої кількості жирної їжі й жовчі. Всмоктування відбувається у складі міцел, потім в ентероцитах вони включаються до складу хіломікронів[1]. Вітамін, який потрапив до клітин епітелію кишечника, знову перетворюється на естер пальмітинової кислоти і в такому вигляді надходить у лімфу, а потім — у кров. З м'язів всмоктується тільки ацетат ретинолу[3].

β-каротин спочатку розщеплюється 15—15'—монооксигеназою (посередині молекули) з утворенням ретиналю , а потім — редуктазою за участю коферментів NADH і NADPH. Одночасне вживання з їжею антиоксидантів перешкоджає окисненню каротину по периферичних подвійних зв'язках. Вітамін B₁₂, підвищує активність монооксигенази. Це збільшує кількість молекул каротину, що розщеплюються по центральному зв'язку, й ефективність синтезу вітаміну A зростає в 1,5—2 рази[1].

У крові вітамін A з'єднується з особливим білком, що зв'язує ретинол (БСР), який синтезується в печінці. Ретиноєва кислота з'єднується з альбуміном. Білок забезпечує розчинність ретинолу, захист від окиснення й транспорт у різні тканини. Препарат, не зв'язаний із білком, токсичний. Потім утворюється комплекс (вітамін A + БСР) з'єднується ще з одним білком - транстиретином, який перешкоджає фільтрації препарату в нирках. У міру використання тканинами вітаміну A відбувається його відщеплення від вищеперелічених білків і надходження в тканини[3].

Головне місце накопичення вітаміну — печінка (90%), у менших кількостях також зберігається в нирках, жировій тканині й надниркових залозах.

Надходження ретинолу до плоду через плаценту в останньому триместрі вагітності регулюється особливим механізмом, імовірно, з фетальної сторони. Надлишок вітаміну A депонується в печінці у вигляді естеру пальмітинової кислоти. Запас препарату в печінці прийнято вважати достатнім, якщо він перевищує 20 мкг/г її тканини у новонародженого і 270 мкг/г — у дорослого. Показником вмісту вітаміну A в печінці є його рівень у плазмі крові: якщо він менший 10 мкг/дл, то в людини гіповітаміноз. У доношеної дитини запасів вітаміну A вистачає на 2-3 місяці.

У клітинах органів - мішеней є особливі цитозольні рецептори , що розпізнають і зв'язують комплекс ретиноїд+білок (БСР). У сітківці ока ретинол перетворюється на ретиналь, а в печінці він піддається біотрансформації, перетворюючись спочатку в активні метаболіти (у ретиналь, а потім — у ретиноєву кислоту, яка виводиться з жовчю у вигляді глюкуронідів), а потім — у неактивні продукти, що виводяться нирками і кишечником. Потрапивши в кишечник, препарат бере участь в ентерогепатичній циркуляції. Елімінація здійснюється повільно, за 21 день з організму зникає всього 34% введеної дози. Тому досить велика небезпека кумуляції препарату у разі повторного вживання.

Метаболізм вітаміну A

• РЕТИНОЛ