Vitamin E je skupina přírodních sloučenin - tokolových derivátů . Nejdůležitějšími sloučeninami jsou tokoferoly a tokotrienoly . Rozpustný v tucích. Poprvé byl izolován v roce 1922 a syntetizován chemicky v roce 1938.
I při pokusech Thomase Osborna bylo prokázáno, že poločištěná strava, která obsahuje také vitamíny A , B , C a D , podporuje růst [1] .
K objevu samotného vitaminu E však došlo v roce 1922 Herbertem Evansem a Katherine Scott Bishopovou. Ve svých experimentech ukázali, že krysy krmené pouze směsí kaseinu , sádla, mléčného tuku, soli a kvasnic byly neplodné. Reprodukční funkce by mohla být obnovena přidáním salátu nebo oleje z pšeničných klíčků. Přidání rybího oleje nebo moučky nevedlo k žádnému zlepšení. Z toho bylo vyvozeno, že „faktor X“ obsažený v určitých rostlinných olejích je velmi důležitou složkou potravy [2] [3] [4] .
V roce 1931 Mattill a Olcott popsali antioxidační funkci vitaminu E. V témže roce bylo zjištěno, že nedostatek vitaminu E způsobuje svalové selhání a encefalomalacii [1] .
V roce 1936 byl α-tokoferol poprvé izolován Evansem. Název „tokoferol“ (ze starořeckého τόκος – „potomek, plození“ a φέρω – „přenášet“) navrhl George Calhoun, profesor řečtiny na Kalifornské univerzitě [2] [1] .
V roce 1938 byla popsána chemická struktura α-tokoferolu a Paul Carrer ji dokázal syntetizovat [1] .
První terapeutické použití vitaminu E bylo v roce 1938 Wiedenbauerem, který použil olej z pšeničných klíčků jako doplněk pro 17 nedonošených novorozenců trpících poruchami růstu. Jedenáct z nich se zotavilo a bylo schopno obnovit normální tempo růstu [1] .
| název | Chemická struktura |
|---|---|
| Alfa tokoferol | |
| Beta tokoferol | |
| Gama tokoferol | |
| delta tokoferol |
Sloučeniny skupiny vitaminu E jsou světle žluté viskózní kapaliny. Nerozpustný ve vodě, rozpustný v chloroformu , etherech , hexanu , hůře - v acetonu a ethanolu .
Roztoky intenzivně fluoreskují (absorpční maximum 295 nm , emisní maximum 320-340 nm ).
Odolává minerálním kyselinám a zásadám . Při interakci s O 2 a jinými oxidačními činidly se mění na chinony .
Estery těchto látek jsou mnohem odolnější vůči oxidaci. Při vystavení ultrafialovému záření se rozkládají . V atmosféře inertního plynu jsou stabilní při zahřátí na 100 °C [5] .
Nejdůležitější biologicky aktivní sloučeniny patřící do skupiny vitaminu E: tokoferoly a tokotrienoly .
Tokotrienoly jsou mnohem méně biologicky aktivní a od tokoferolů se liší třemi dvojnými vazbami v lineární části molekuly v polohách 3', 7' a 11'.
Všechna asymetrická centra přírodních tokoferolů mají R-konfiguraci . Přírodní tokoferol se označuje jako RRR-α-tokoferol (dříve se také používal název d-α-tokoferol) a synteticky získaný se nazývá all-rac-α-tokoferol , jde o směs osmi stereoizomerů , z nichž sedm je se v přírodě nenachází.
Pokud se jako výchozí materiál pro syntézu použije fytol , pak vznikne směs RRR-α-tokoferolu a 2S,4′R,8′R-α-tokoferolu (2-epi-α-tokoferol) nazývaná 2- ambo-α-tokoferol (zastaralý dl-α-tokoferol ) [2] [5] [6] .
Všechny izomery těchto látek jsou aktivními antioxidanty, avšak pouze izomery s 2R-konfigurací mají vysokou biologickou aktivitu [7] .
Vitamin E vstupuje do gastrointestinálního traktu ve složení olejů, jejichž hydrolýza lipázou a esterázou vede k uvolnění vitaminu. Poté se vstřebává a jako součást chylomikronů se dostává do lymfatického systému a poté do krve. V játrech se vitamin váže na proteiny vázající tokoferol, přičemž nejvyšší afinitu má RRR-α-tokoferol. Ostatní tokoferoly se vylučují z jater se žlučovými kyselinami. Tyto proteiny dodávají vitamín do krve jako součást VLDL . V plazmě dochází k výměně tokoferolu mezi VLDL a jinými krevními lipoproteiny. Výměna mezi lipoproteinovými frakcemi (zejména mezi LDL a HDL) a erytrocyty zajišťuje rovnováhu koncentrací tokoferolu v krvi [2] .
Vitamin se dostává do extrahepatálních tkání jako součást LDL, které jsou zachyceny odpovídajícími receptory. Kromě tohoto receptorem zprostředkovaného mechanismu existuje ještě jeden, který závisí na aktivitě lipoproteinové lipázy: enzym uvolňuje tokoferol z chylomikronů a VLDL, načež se vitamín dostává do tkání pasivní difúzí. V důsledku pasivní difúze přes buněčnou membránu se koncentrace RRR-a-tokoferolu zvyšuje ve všech tkáních těla, zejména v mozku. Strukturní organizace fosfolipidů v buněčných membránách je schopna rozpoznat chirální formu RRR-a-tokoferolu, díky čemuž je vitamin zadržen v membráně, kde plní svou funkci (syntetické tokoferoly v membráně poskytují menší ochranu před oxidačním stresem ) [2] .
Tokoferoly, které se neabsorbují ve střevě, jsou vylučovány stolicí. Produkty metabolismu vitamínů – kyselina tokoferová a její ve vodě rozpustné glukuronidy – jsou vylučovány močí [2] .
Vitamin E je univerzálním ochráncem buněčných membrán před oxidačním poškozením. V membráně zaujímá pozici, která brání kyslíku v kontaktu s nenasycenými membránovými lipidy (tvorba hydrofobních komplexů). To chrání biomembrány před jejich degradací peroxidem. Antioxidační vlastnosti tokoferolu jsou dány také schopností mobilního hydroxylu chromanového jádra jeho molekuly přímo interagovat s volnými kyslíkovými radikály (O 2 , HO, HO 2 ), volnými radikály nenasycených mastných kyselin (RO , RO 2 ) a peroxidy mastných kyselin . Membránový stabilizační účinek vitaminu se projevuje i v jeho schopnosti chránit SH-skupinu membránových proteinů před oxidací. Jeho antioxidační účinek spočívá také ve schopnosti chránit dvojné vazby v molekulách karotenu a vitaminu A před oxidací . Vitamin E (spolu s askorbátem) přispívá k zabudování selenu do aktivního centra glutathionperoxidázy , čímž aktivuje enzymatickou antioxidační ochranu (glutathionperoxidáza neutralizuje lipidové hydroperoxidy ) [2] .
Tokoferol je nejen antioxidant, ale také antihypoxant , což se vysvětluje jeho schopností stabilizovat mitochondriální membránu a šetřit spotřebu kyslíku buňkami. Ze všech buněčných organel jsou mitochondrie nejnáchylnější k poškození, protože obsahují nejsnáze oxidovatelné nenasycené lipidy. V důsledku membránově stabilizačního účinku vitaminu E v mitochondriích se zvyšuje konjugace oxidativní fosforylace, tvorba ATP a kreatinfosfátu . Vitamin řídí biosyntézu ubichinonu , složky dýchacího řetězce a hlavního antioxidantu mitochondrií [2] .
Oxidovaná forma vitaminu může reagovat s donory vodíku (například s kyselinou askorbovou ) a přechází tak opět do redukované formy [7] .
Protože oxidované formy jsou v těle redukovány, obvykle se in vivo nenacházejí . In vitro byly nalezeny následující oxidační produkty [7] :
Tokotrienoly vykazují silné neuroprotektivní, antioxidační vlastnosti a snižují riziko rakoviny . Mikromolární množství tokotrienolů snižuje aktivitu 3-hydroxy-3-methylglutaryl-koenzym A reduktázy , která je zodpovědná za syntézu cholesterolu , a tím snižuje jeho hladinu v těle [8] .
Tokoferol řídí syntézu nukleových kyselin (na úrovni transkripce), K 0 enzymu Q, myosin ATPázy (potřebné pro kontrakci), kalciové ATPázy (potřebné k zachycení vápníku do sarkoplazmatického retikula při relaxaci), katalázy a peroxidázy (účastní se eliminace peroxidů), stejně jako hemu (čímž se zvyšuje erytropoéza ), který je součástí cytochromů (P-450, cytochrom C reduktáza), hemoglobinu a myoglobinu. Pod jeho vlivem dochází k syntéze následujících proteinů: kolagenu v podkoží a kostech, kontraktilních proteinů v kostře, hladkém svalstvu a myokardu, proteinů sliznic a placenty, jaterních enzymů, kreatinfosfokinázy, vazopresinázy a gonadotropních hormonů [ 2] [9] .
Vitamin E má schopnost inhibovat aktivitu fosfolipázy A 2 lysozomů, která ničí membránové fosfolipidy . Poškození membrán lysozomů vede k uvolnění proteolytických enzymů do cytosolu , které poškozují buňku.
Vitamin E je účinný imunomodulátor , který pomáhá posilovat imunitní obranyschopnost organismu [2] .
Bylo zdokumentováno, že derivát vitaminu E se zkráceným postranním řetězcem indukuje apoptózu nádorových buněk, mění potenciál mitochondriální membrány a také reguluje určité apoptotické proteiny související s růstovými faktory. [10] .
Nedostatek tokoferolu je velmi častým jevem, zejména u lidí žijících v oblastech kontaminovaných radionuklidy a také u lidí vystavených chemickým toxickým látkám. Hluboká hypovitaminóza je vzácná – hlavně u nedonošených dětí (projevující se hemolytickou anémií ) [2] .
Při nedostatku E-vitamínu je pozorována částečná hemolýza erytrocytů, klesá v nich aktivita antioxidačních obranných enzymů. Zvýšení permeability membrán všech buněk a subcelulárních struktur, akumulace produktů peroxidace lipidů v nich je hlavním projevem hypovitaminózy. Právě tato okolnost vysvětluje rozmanitost příznaků nedostatku tokoferolu - od svalové dystrofie a neplodnosti až po nekrózu jater a měknutí oblastí mozku, zejména mozečku. Zvýšení aktivity enzymů vycházejících z poškozených tkání v krevním séru (kreatinfosfokináza, alaninaminotransferáza a další) a zvýšení obsahu produktů peroxidace lipidů v něm je pozorováno již v časných stádiích E-hypovitaminózy [2 ] .
Při nedostatku vitaminu E u kojenců a malých dětí s malabsorpcí je ataxie mnohem rychlejší než u dospělých. To znamená, že nervový systém potřebuje dostatečné množství vitaminu pro normální vývoj [7] .
Nedostatek vitaminu E v těle je doprovázen poklesem obsahu imunoglobulinů E. Po jeho zavedení dochází k normalizaci počtu T- a B-lymfocytů v periferní krvi a k obnovení funkční aktivity T-buněk [2] .
Vitamín je netoxický s výrazným (10-20násobkem denní potřeby) a dlouhodobým překročením jeho dávkování, což je způsobeno omezenou schopností specifických tokoferol-vazebných jaterních proteinů začlenit vitamín do VLDL . Jeho přebytek je vylučován z těla žlučí . V některých případech může dlouhodobé užívání megadávek tokoferolu (více než 1 g denně) vést k hypertriglyceridemii a zvýšení krevního tlaku [2] .
Hlavní komplikace hypervitaminózy jsou spojeny s [9] :
Možná klinika otravy α-tokoferolem: sepse , nekrotizující enterokolitida , hepatomegalie , hyperbilirubinémie (více než 20 mg/dl ), azotémie (více než 40 mg/dl ), trombocytopenie (méně než 50 - 60 tis./μl ), příznaky ledvin selhání , krvácení do sítnice nebo mozku, ascites [9] .
Při intravenózním podání vitaminu E dochází v místě vpichu k edému, erytému a kalcifikaci měkkých tkání [9] .
Na konci 20. století, kdy byl vitamin E mediálně propagován jako silný antioxidant , který snižuje riziko různých onemocnění, začalo mnoho lidí ze Západu brát léky s vysokým obsahem tokoferolů. Následné studie ukázaly, že pravidelná suplementace je spojena se zvýšenou mortalitou [11] [12] [13] . Například přehled dvaceti studií vitamínů A , C , E a beta-karotenu z roku 2004 u 211 818 pacientů ukázal, že vitamíny zvyšují úmrtnost, stejně jako metaanalýza z roku 2005 týkající se suplementace vitamínem E. V systematickém přehledu provedeném v roce 2012 a shrnutím dat ze studií antioxidačních vitamínů u 215 900 pacientů se dospělo k závěru, že suplementace vitamínem E, betakarotenem a velkými dávkami vitamínu A je nebezpečná [14] . V roce 2012 japonští vědci uvedli, že nadbytek vitamínu E vede k osteoporóze [15] . Pozitivní efekt suplementace vitaminu E byl prokázán pouze ve vztahu k deficitu tokoferolu [16] .
Mayo Clinic doporučuje, aby doplňky vitaminu E byly užívány s extrémní opatrností [ 16] . Situaci komplikuje skutečnost, že takové přípravky často obsahují i vitamín A , což ztěžuje rozhodnutí, který z těchto vitamínů v nadbytku působí v tom či onom případě negativně [17] .
S touto patologií nejsou v krevní plazmě žádné chylomikrony, LDL a VLDL v důsledku porušení v játrech pacientů se syntézou jednoho ze strukturálních proteinů těchto lipoproteinů. Vzhledem k tomu, že vitamín E je transportován krví jako součást chylomikronů a LDL, jeho nepřítomnost vede ke zhoršené absorpci tokoferolu a jeho vstupu do tkání. Klinicky se to projevuje prudkým poklesem hemolytické rezistence erytrocytů a akantocytózou, retinitis pigmentosa , svalovou slabostí a ataxickou neuropatií . Léčba je omezena na omezení tuku a dodatečné podávání ve vodě rozpustných forem vitaminů rozpustných v tucích (např. tokoferol-polyethylenglykol sukcinát) [2] .
Vrozená dyserytropoetická anémie typu IIU tohoto onemocnění se zvyšuje spotřeba vitaminu E pro proces stabilizace a ochrany před peroxidovou destrukcí defektních membrán erytrocytů [2] .
vrozené svalové dystrofieV některých případech je svalová hypotenze a svalová dystrofie způsobena vrozenou poruchou procesu příjmu nebo výměny tokoferolu v nich [2] .
| Vitamíny ( ATC : A11 ) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Vitamíny rozpustné v tucích |
| ||||||||
| Vitamíny rozpustné ve vodě |
| ||||||||
| Antivitaminy |
| ||||||||
| Vitamínové kombinace | |||||||||