Cholin

Cholin (z řeckého χολή  "žluč") - organická sloučenina , kvartérní amoniová báze, 2-hydroxyethyltrimethylamoniový kationt, [(CH 3 ) 3 N + CH 2 CH 2 OH] X - . Je to prekurzor neurotransmiteru acetylcholinu . Dříve (ve 30. letech 20. století) se nazýval vitamin B 4 . Podle moderních představ se nejedná o vitamín [1] .

Vlastnosti

Cholin ve formě báze jsou velmi hygroskopické bezbarvé krystaly, vysoce rozpustné ve vodě, ethanolu , hůře rozpustné v amylalkoholu, acetonu a chloroformu , nerozpustné v diethyletheru , sirouhlíku , tetrachlormethanu, benzenu .

Zředěné roztoky cholinu jsou stabilní při teplotách do 70°C.

Cholin je silná báze (pK b = 5,06), je schopen vytěsňovat amoniak z amonných solí a snadno tvoří soli se silnými kyselinami .

Když je cholin dehydratován, vzniká vysoce toxický neurin . Přítomnost neurinu v nervových nebo jiných tkáních ukazuje na patofyziologické účinky spojené s degenerací a destrukcí (destrukcí) těchto tkání (nekrolytické procesy, hniloba).

Biologický význam cholinu

Jak samotný cholin, tak četné deriváty z něj vytvořené v těle plní mnoho fyziologických funkcí v eukaryotických organismech , včetně lidí, zvířat a rostlin. Mezi nejdůležitější biologické funkce cholinu patří jeho účast jako prekurzoru pro biosyntézu dalších nezbytných buněčných složek a signálních molekul, jako jsou fosfolipidy , které tvoří dvouvrstvé membrány buněk a buněčných organel, neurotransmiter acetylcholin a osmotický regulátor trimethylglycin ( betain). [2] .

Trimethylglycin zase může sloužit jako donor methylových radikálů v procesu biosyntézy S-adenosylmethioninu [2] [3] .

Cholin jako prekurzor v biosyntéze fosfolipidů

Cholin se v těle používá k biosyntéze různých fosfolipidů, jako jsou různé fosfatidylcholiny a sfingomyeliny . Tyto fosfolipidy se nacházejí ve vnějších membránách všech typů buněk, stejně jako v membránách většiny typů intracelulárních organel. Fosfatidylcholiny jsou strukturálně důležitou součástí buněčných membrán a buněčných organel. Takže konkrétně u lidí připadá 40–50 % z celkového obsahu fosfolipidů v buňkách a tkáních právě na různé fosfatidylcholiny [4] .

Kromě toho fosfolipidy obsahující cholin tvoří spolu s estery cholesterolu tzv. lipidové rafty na povrchu buněčných membrán a buněčných organel. Tyto lipidové rafty jsou prostorově organizujícími centry pro různé receptory buněčné membrány , jakož i pro různé iontové kanály a pro enzymy vázané na membránu , včetně enzymů zapojených do intracelulárních signálních drah [4] .

Fosfatidylcholiny jsou také nutné pro biosyntézu lipoproteinů o velmi nízké hustotě ( VLDL), které mají antiaterosklerotické a angioprotektivní (vazoprotektivní) vlastnosti. U člověka připadá od 70 % do 95 % celkového obsahu fosfolipidů ve složení VLDL právě na fosfatidylcholiny [4] .

Cholin je také nezbytný pro biosyntézu plicního surfaktantu , což je směs převážně různých fosfatidylcholinových esterů. Povrchově aktivní látka je kriticky potřebná jak k ochraně plicní tkáně před škodlivými vnějšími vlivy (včetně kyslíku, protože proces alveolárního transportu kyslíku je v buňkách alveol nevyhnutelně doprovázen oxidačním stresem), tak k udržení elasticity. stěn plicních sklípků, tedy jejich schopnost při výdechu polevit a při nádechu se zase narovnat. Nedostatečná hladina surfaktantu v plicích nebo nedostatek obsahu fosfatidylcholinů v plicích vede k rozvoji syndromu akutní respirační tísně (ARDS) nebo zhoršuje průběh již existujícího ARDS [5] .

Cholin je také vylučován do žluči , a to jak ve volné formě, tak jako různé fosfatidylcholinové estery. Spolu se žlučovými solemi se na zmýdelnění a emulgaci tuků podílejí volný cholin a fosfolipidy obsahující cholin , které nejprve tvoří nejmenší kapičky tuku a poté tzv. „tukové micely“. To usnadňuje působení pankreatického enzymu lipázy na podobně zpracované tuky , a tím usnadňuje rozklad, vstřebávání a asimilaci tuků [4] .

Cholin jako prekurzor v biosyntéze acetylcholinu

Cholin je nezbytný jako prekurzor v biosyntéze neurotransmiteru acetylcholinu. Tento neurotransmiter hraje důležitou roli v procesech svalové kontrakce, v regulaci paměti a kognitivních funkcí, v embryonálním, fetálním a postnatálním vývoji mozku, v zachování a udržení neuroplasticity a v mnoha dalších procesech [6] .

Obsah acetylcholinu ve tkáních je velmi nízký ve srovnání s obsahem volného cholinu nebo fosfolipidů obsahujících cholin [4] . Neurony syntetizující acetylcholin uchovávají cholin pro tento účel ve formě fosfatidylcholinů, a pak v případě potřeby uvolňují cholin z fosfolipidů a využívají jej k biosyntéze acetylcholinu [6] .

Cholin jako prekurzor v biosyntéze trimethylglycinu (betainu)

V mitochondriích lidských a zvířecích buněk je cholin enzymem cholinoxidázou nevratně oxidován za vzniku glycin-betainaldehydu. Následně je glycin-betainaldehyd oxidován mitochondriální nebo cytoplazmatickou betain-aldehyddehydrogenázou za vzniku trimethylglycinu (betain). Betain je nejdůležitější osmoregulátor a také donor methylových radikálů pro tvorbu S-adenosyl-methioninu [6] .

Obsah cholinu v potravinách

Cholin se v potravinách vyskytuje především jako fosfolipidy, především fosfatidylcholiny. Jeho malé množství se nachází i v některých potravinách ve volné formě. Nejvyšší obsah cholinu je v masných produktech ( mozek , játra , ledviny , srdce , plíce ) a ve vaječném žloutku . Menší množství se nachází v mase, obilovinách, zelenině, ovoci a mléčných výrobcích. Rostlinné a živočišné tuky používané k vaření (např. smažení) obsahují v průměru 5 mg celkového cholinu na každých 100 g tuku [6] .

Ve Spojených státech je na etiketách potravin uveden obsah cholinu na 100 g produktu a na porci jako procento doporučené denní dávky pro adekvátní příjem cholinu, který se předpokládá 550 mg/den. Pokud je tedy na etiketě uvedeno, že jedna porce výrobku obsahuje 100 % doporučené denní dávky cholinu, znamená to, že jedna porce tohoto výrobku obsahuje 550 mg cholinu [7] .

Lidské mléko je bohatým zdrojem cholinu pro vyvíjející se dítě, které je plně nebo částečně kojeno (přirozeně) krmeno. Výsledkem výhradního kojení je průměrně 120 mg/den cholinu pro kojence. Zvýšení denního příjmu cholinu kojící matkou zvyšuje obsah cholinu v jejím mateřském mléce. Naopak nízký příjem nebo nedostatek cholinu v každodenní stravě matky snižuje obsah cholinu v jejím mateřském mléce [6] .

Přípravky pro umělou výživu kojenců mohou nebo nemusí obsahovat dostatek cholinu pro normální vývoj kojence. Záleží na regulačních dokumentech přijatých v zemi výroby a prodeje této směsi. V zemích USA a EU tak současné regulační dokumenty předepisují povinné přidání minimálně 7 mg cholinu na každých 100 kcal energie obsažené ve směsi. Zároveň je v EU zakázána i nadměrná suplementace cholinu (hladina jeho obsahu ve směsi je více než 50 mg na každých 100 kcal energie obsažené ve směsi) [6] [8] .

Trimethylglycin (betain) je jedním z funkčně důležitých metabolitů cholinu. Proto je trimethylglycin schopen částečně nahradit cholin v potravinách a snížit potřebu cholinu v těle. Trimethylglycin však nemůže zcela nahradit cholin v potravinách, protože nahrazuje pouze tu část potřeby cholinu, která z něj směřuje k tvorbě trimethylglycinu a uspokojuje potřeby methylace, ale nenahrazuje jiné potřeby cholinu, jako je tvorba fosfolipidy nebo acetylcholin [4] .

Vysoký obsah trimethylglycinu se nachází zejména v potravinách, jako jsou pšeničné otruby (1339 mg/100 g), pražená naklíčená pšeničná zrna (1240 mg/100 g), špenát (600–645 mg/100 g) [9 ] .

Aplikace

Cholin je nezbytný pro léčbu onemocnění jater a aterosklerózy.

V lékařství se cholinchlorid používá k léčbě onemocnění jater . Zavádí se také do složení krmiv pro hospodářská zvířata. Pro analytické účely se využívá schopnosti cholinu vytvářet špatně rozpustné soli s fosfowolframovými , platino- hydrochloridovými a některými dalšími heteropolykyselinami .

Cholin, jeho soli a estery jsou registrovány jako potravinářská přísada E1001 .

Historie objevu cholinu jako chemikálie

Německý biochemik Adolf Friedrich Ludwig Strecker dokázal v roce 1849 poprvé izolovat z prasečí žluči jakousi bílou krystalickou, vysoce hygroskopickou látku se silně zásaditými vlastnostmi a charakteristickým „aminem“ zápachem připomínajícím pach hniloby. maso nebo hnijící ryby (vůně trimethylaminu). To byl cholinový základ. Poté se však Strekker rozhodl nedat látce, kterou objevil, žádné jméno, protože ji považoval buď za náhodný objev, nebo za trimethylamin již v té době známý [10] [11] .

V roce 1852 izolovali L. Babo a M. Hirschbrunn látku velmi podobnou fyzikálně-chemickými a organoleptickými vlastnostmi ze semen hořčice bílé. Pojmenovali jej „sinkalin“, podle hořčice [11] .

V roce 1862 Adolf Strekker zopakoval své pokusy se žlučí prasat a býků. Opět se mu podařilo úspěšně izolovat ze žluči obou živočišných druhů stejnou látku jako poprvé. Teprve poté poprvé navrhl pro látku, kterou objevil, název „cholin“, který pochází z řeckého slova „chole“ – žluč. Podařilo se mu také správně identifikovat elementární složení cholinu a popsat jej molekulárním vzorcem C5H13NO [12] [11] .

V roce 1850 se francouzskému biochemikovi Theodoru Nicholasi Goblimu podařilo izolovat z mozku a kaviáru kapra určitou látku podobnou fyzikálně-chemickým vlastnostem látkám, které dříve izolovali Adolf Strecker ze žluči a L. Babo s M. Hirschbrunnem z hořčičných semen. Název „lecitin“ zvolil pro látku, kterou izoloval z kapřího kaviáru – z řeckého slova lekithos, což znamená vaječný žloutek, a pro látku, kterou izoloval z kapřího mozku – název „cerebrin“ (pak se domníval, že tyto byly různé látky) [13] [11] [14] .

Později, v roce 1874, tedy po identifikaci strukturního vzorce cholinu Adolfem von Bayerem, byl Theodore Gobley schopen prokázat, že jím izolované látky v roce 1850 z mozku a kaviáru kapra („lecitin“ a „cerebrin “) jsou vlastně směsí různých fosfatidylcholinů [13] [11] [14] .

V roce 1865 německý biochemik Oskar Liebreich izoloval z mozku zvířat páchnoucí (s charakteristickým silným „aminem“ zápachem připomínajícím tehdy známý zápach trimethylaminu, jednoho z produktů rozkladu ryb nebo masa), silně zapáchající alkalická, velmi hygroskopická bílá krystalická látka, kterou pojmenoval „Neurin“ [15] [11] [14] .

V roce 1867 se německému chemikovi, biochemikovi a farmakologovi Adolfu von Bayerovi poprvé podařilo správně určit strukturní vzorce „neurinu“ Oskara Liebreicha (tedy cholinhydroxidu) a z něj polosynteticky získaného acetylcholinu [16] [11 ] [14] .

Ve stejném roce 1867 dokázal biochemik Vladimir Dybkovsky z Kyjeva ukázat, že „neurin“, izolovaný v roce 1865 z mozku zvířat Oskarem Liebreichem, a „cholin“, poprvé izolovaný v roce 1849 Adolfem Streckerem z prasečí žluči, jsou také chemicky jedna a táž.tatáž látka [17] [11] [14] .

Také v roce 1867 se německým biochemikům Adolfu Klausovi a Otto Keese podařilo prokázat, že "neurin", izolovaný v roce 1865 z mozku zvířat Oscarem Liebreichem, a "sinkalin", izolovaný o něco dříve, v roce 1852, L. Babo a M. Hirschbrunn ze semen hořčice bílé jsou také chemicky stejnou látkou. Poté byl této látce konečně přidělen název „cholin“ a slávu jejího objevitele měl za sebou Adolf Strekker. Za rok objevení cholinu je považován rok 1849 [18] [11] [14] .

Historie objevu potřeby exogenního příjmu cholinu s potravou pro zdraví lidí a zvířat

V květnu 1932 kanadský biochemik Charles Herbert Best (jeden ze spoluobjevitelů inzulinu ) a jeho kolegové ukázali, že vývoj ztučnění jater u potkanů ​​na speciální přísně omezené dietě bez fosfolipidů, stejně jako vývoj podobného problému u psů trpících uměle vyvolaným (prostřednictvím pankreatektomie) diabetem 1. typu – lze mu předejít zavedením lecitinu z vaječného žloutku do jejich stravy [19] .

O něco později, v srpnu 1932, Charles Best a jeho kolegové ukázali, že tento hepatoprotektivní účinek lecitinu získaného z vaječného žloutku je způsoben výhradně jeho obsahem cholinu, a nikoli žádnými jeho dalšími složkami, a že přirozený lecitin vaječného žloutku lze úspěšně nahradit syntetickým cholinem, aniž by došlo ke snížení hepatoprotektivního účinku [20] .

V roce 1998 vydala Americká Národní akademie lékařských věd na základě do té doby získaných vědeckých údajů o nutnosti dostatečného příjmu exogenního cholinu s potravou pro udržení a udržení zdraví lidí a zvířat novou verzi oficiálních dietních doporučení pro populace USA, která poprvé uvedla doporučené minimální normy denního příjmu cholinu pro osobu [21] .

Poznámky

1. ↑ Liflyandsky, 2006 , s. 115-116.
2. ↑ 1 2 Melissa B Glier, Timothy J Green, Angela M Devlin. Methylové živiny, metylace DNA a kardiovaskulární onemocnění : [] // Molekulární výživa a výzkum potravin. - 2014. - Sv. 58, č.p. 1 (1. ledna). - S. 172-182. - doi : 10.1002/mnfr.201200636 .
3. ↑ Anthony J. Barak, Harriet C. Beckenhauer, Matti Junnila, Dean J. Tuma. Dietní betain podporuje tvorbu jaterního S-adenosylmethioninu a chrání játra před tukovou infiltrací vyvolanou ethanolem: [] // Klinický a experimentální výzkum alkoholismu. - 1993. - Sv. 17, č. 3 (1. června). - S. 552-555. - doi : 10.1111/j.1530-0277.1993.tb00798.x .
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 Janos Zempleni, John W. Suttie, Jesse F. Gregory III., Patrick J. Stover. Příručka vitamínů : [] . — 5. vydání. - CRC Press, 2013. - S. 459-477. — 605 str. — ISBN 978-1466515567 .
5. ↑ Ahilanandan Dushianthan, Rebecca Cusack, Michael PW Grocott, Anthony D Postle. Abnormální syntéza fosfatidylcholinu v játrech odhalená u pacientů se syndromem akutní respirační tísně: [] // Journal of Lipid Research. - 2018. - Sv. 59, č.p. 6 (1. června). - S. 1034-1045. - doi : 10.1194/jlr.P085050 .
6. ↑ 1 2 3 4 5 6 Panel EFSA pro dietetické výrobky, výživu a alergie. Dietní referenční hodnoty pro cholin // EFSA Journal. - 2016. - Sv. 14, č. 8 (1. srpna). doi : 10.2903 /j.efsa.2016.4484 .
7. ↑ Kancelář doplňků stravy -  Cholin . ods.od.nih.gov . Úřad pro doplňky stravy (ODS) při Národním institutu zdraví. Staženo: 22. září 2021.
8. ↑ CFR - Code of Federal Regulations Hlava  21 . www.accessdata.fda.gov . FDA (1. dubna 2020). Staženo: 22. září 2021.
9. ↑ Steven H Zeisel, Mei-Heng Mar, JC Howe, Joanne M Holden. Koncentrace sloučenin obsahujících cholin a betainu v běžných potravinách: [] // Journal of Nutrition. - 2003. - Sv. 133, č.p. 5 (1. června). - S. 1302-1307. - doi : 10.1093/jn/133.5.1302 .
10. ↑ Adolf Strecker. Beobachtungen über die galle verschiedener thiere: [] // Justus Liebigs Ann Chem. - 1849. - Sv. 70, č. 2 (1. ledna). - S. 149-197. - doi : 10.1002/jlac.18490700203 .
11. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Sebrell WH, Harris RS, Alam SQ. Vitamíny  : []  : ve 3 objemech . — 2. vyd. - Academic Press, 1971. - Sv. 3. - S. 4, 12. - ISBN 9780126337631 .
12. ↑ Adolf Strecker. Üeber einige neue bestandtheile der schweinegalle : [] // Justus Liebigs Ann Chem. - 1862. - Sv. 123, č.p. 3 (1. ledna). - S. 353-360. - doi : 10.1002/jlac.18621230310 .
13. ↑ 1 2 Theodore Nicolas Gobley. Sur la lécithine et la cérébrine : [] // Journal de pharmacie et de chimie. - 1874. - Sv. 19, č. 4. - S. 346-354.
14. ↑ 1 2 3 4 5 6 Theodore L. Sourkes. Objev lecitinu, prvního fosfolipidu: [] // Bulletin of History of Chemistry. - 2004. - Sv. 29, č. 1. - S. 9-15.
15. ↑ Oscar Liebreich. Ueber die chemische Beschaffenheit der Gehirnsubstanz : [] // Justus Liebigs Ann Chem. - 1865. - Sv. 134, č.p. 1 (1. ledna). - S. 29-44. - doi : 10.1002/jlac.18651340107 .
16. ↑ Adolf Bayer. I. - B: I. Ueber das Neurin : [] // Justus Liebigs Ann Chem. - 1867. - Sv. 142, č.p. 3 (1. ledna). - S. 322-326. - doi : 10.1002/jlac.18651340107 .
17. ↑ Vladimír Dybkowsky. Ueber die Identität des Cholins und des Neurins : [] // J Prakt Chem. - 1867. - Sv. 100, č. 1 (1. ledna). - S. 153-164. - doi : 10.1002/prac.18671000126 .
18. ↑ Adolf Claus, Otto Keese. Üeber neurin und sinkalin : [] // J Prakt Chem. - 1867. - Sv. 102, č.p. 1 (1. ledna). - S. 24-27. - doi : 10.1002/prac.18671020104 .
19. ↑ Nejlepší CH, Hershey JM, Huntsman ME. Vliv lecitinu na ukládání tuku v játrech normálního potkana: [] // The Journal of Physiology. - 1932. - Sv. 75, č.p. 1 (30. května). - S. 56-66. - doi : 10.1113/jphysiol.1932.sp002875 .
20. ↑ Nejlepší CH, Huntsman ME. Účinky složek lecitinu na ukládání tuku v játrech: [] // The Journal of Physiology. - 1932. - Sv. 75, č.p. 4 (1. srpna). - S. 405-412. - doi : 10.1113/jphysiol.1932.sp002899 .
21. ↑ Stálý výbor Ústavu medicíny (USA) pro vědecké hodnocení odkazů na dietní příjem. Panel o folátu, dalších vitamínech B. a cholinu  : [] . - National Academies Press, 1998. - Kniha. Dietní referenční dávky pro thiamin, riboflavin, niacin, vitamín B6, folát, vitamín B12, kyselinu pantotenovou, biotin a cholin., cholin. - P. xi, 402-413. — ISBN 9780309064118 .

Literatura

• Chemická encyklopedie / Ed.: Zefirov N.S. a další - M .: Velká ruská encyklopedie, 1998. - T. 5 (Tri-Yatr). — 783 str. — ISBN 5-85270-310-9 .
• Liflyandsky Vladislav Gennadievich. Obecná charakteristika vitamínů a minerálních látek. cholin. // Vitamíny a minerály. Od A do Z. - Petrohrad. : Neva, 2006. - S. 115−119. — 640 s. — (Rodinný lékařský adresář). - 4000 výtisků.  — ISBN 5-7654-4804-6 .

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velký Rus Brockhaus a Efron okolo světa Malý Brockhaus a Efron Britannica (online) Treccani Granátové jablko
V bibliografických katalozích	BNF : 122695833 GND : 4147865-4 J9U : 987007285757205171 LCCN : sh85024656 NDL : 00566629