Micronutrienți

Definiţie. Vitaminele sunt substanţe indispensabile activităţii de creştere şi reproducerii omului şi altor animale superioare, care nu se sintetizează de către organism, ci se asigură prin aport alimentar.

La definirea noţiunii de vitamină ţinem seama şi de următoarele parti¬cu¬la¬ri¬tăţi:

a. caracterul de vitamină al unei substanţe poate avea o condiţionare de specie; de exemplu, vitamina C posedă această funcţie la primate, dar nu şi la şobolan; vitamina H are rol de factor indispensabil la microorganisme, dar nu şi la om;

b. vitaminele se diferenţiază faţă de moleculele obligatorii de aport exogen, cum sunt aminoacizii esenţiali, acizii graşi esenţiali etc., ele având rol funcţional şi nu de moleculă de structură.

Vitaminele participă într-un mod caracteristic în procesele metabolice.

Necesarul zilnic, pentru om, este de regulă, de domeniul miligramelor (1 - 50 mg); depinde de mai mulţi factori, vârstă, sex, greutate, gen de activitate, climă. În condiţii fiziologice speciale (creştere, în sarcină, lactaţie), în cursul deficitului de resorbţie, al acţiunii unor antivitamine, nevoile cresc; invers, sinteza unora dintre vitamine de către flora intestinală, precum şi tezaurizarea (ce poate surveni mai ales în cazul unor vitamine liposolubile) pot reduce necesarul.

Lipsa sau aportul insuficient determină o stare cronică de deficit care se manifestă, într-o primă etapă mai puţin specific (stare de hipovitaminoză), apoi prin semne caracteristice şi în cele din urmă, în formă avansată - stările de avitaminoză - evoluează spre exitus. Aportul excesiv determină, de regulă, eliminarea surplusului, uneori însă determină modificări patologice (hipervitami¬no¬ză).

Pentru medicină, semnele deficitului, mecanismele de intervenţie în metabo¬lism ale substanţei, prezenţa în alimente şi posibilităţile de prevenire, respectiv de tratare a deficitului sunt de importanţă practică. În acelaşi sens au impor¬tan¬ţă modelele de deficit vitaminic ce se pot realiza la diversele specii de animale "de laborator", precum şi metodele de determinare a substanţei active în umorile or¬ga¬nismului.

Termenul "vitamină" îşi are originea în faptul că prima vitamină identificată -vitamina B1 - este o amină şi ea s-a dovedit a fi indispensabilă vieţii. Extinderea denumirii la toate celelalte substanţe din aceeaşi categorie nu are justificare din punct de vedere chimic, impunându-se totuşi prin uz.

Clasificare. O clasificare mai veche (Osborn şi Mendel, 1915) împărţea vitaminele în două mari clase, în funcţie de solubilitatea lor:

- vitamine hidrosolubile, din care fac parte toate vitaminele B, biotina, acidul ascor¬bic;

- vitamine liposolubile, insolubile în apă, solubile în lipide, din care fac parte vita¬minele A, E şi K.

Această clasificare se mai menţine şi astăzi, deşi este criticabilă, deoarece diferite forme ale unei vitamine nu se încadrează uneori în aceeaşi categorie (vezi vitaminele K naturale şi sintetice).

Multe vitamine funcţionează ca atare sau după o prealabilă biotransformare, formând coenzime ale unor enzime specifice. Altele acţionează pe căi asemănătoare hormonilor (vitaminele D şi A).

Unele (vitaminele E şi C, caro¬te¬nii) funcţionează ca sisteme antioxidante faţă de peroxizii nocivi. Vitaminele A (retinalul, acidul retinoic) au modalităţi particulare de acţiune (vezi rolul în proce¬sul vederii).

În funcţie de modalitatea lor de acţiune, vitaminele pot fi împărţite în trei grupuri:

- Vitamine ce îndeplinesc direct, sau prin derivatele lor, funcţie de cofactori enzimatici: tiamina, riboflavina, acidul pantotenic, piridoxina, acidul folic, cobalamina, biotina, filochinona, retinolul;

- Vitamine fără funcţie certă de cofactori enzimatici: calciferolii, tocoferolii, acidul ascorbic;

- Substanţe active de tip vitaminic: flavonoidele, acizii graşi esenţiali.

Un grup de substanţe, care pot fi sintetizate de către organismul uman, îndeplinesc funcţia de cofactori pentru anumite enzime (substanţe active de tip vitaminic): niacina, acidul lipoic, colina, ubichinona (CoQ), carnitina, tetrahidrobiopterina, În anumite condiţii unele din aceste substanţe nu mai pot fi sintetizate de către organismul uman şi în acest caz aportul lor extern devine indispensabil, adică pot fi privite ca vitamine.

Există o serie de substanţe, numite antivitamine care prezintă o acţiune antagonistă vitaminelor şi care produc efectele avitaminozelor respective. În principiu, fiecare vitamină poate avea una sau mai multe antivitamine.

III.1. Vitaminele hidrosolubile

Din această clasă fac parte compuşi polari, solubili în apă, dar cu structuri şi funcţii biochimice foarte diferite. Un număr dintre ele alcătuiesc grupul vitami¬nelor B, prezente în drojdie, în seminţe de cereale, în ficat. De cele mai multe ori lipsa de aport prin alimentaţie provoacă stări de policarenţă şi nu de hipovitaminoză anume.

Sunt absorbite la nivelul intestinului subţire, trecând în circulaţia portală. Se stochează în cantităţi foarte mici şi sunt eliminate urinar. De aceea trebuie continuu furnizate prin alimentaţie. Au un rol important biochimic, funcţionând mai ales sub formă de coenzime pentru enzime din metabolismul glucidic, lipi¬dic, proteic.

Excesul este, în general bine tolerat, surplusul eliminându-se urinar, fără afectarea organismului. Excepţie face supradozarea unora cum sunt acidul nicotinic şi vitamina B6.

III.1.1. Vitamina B1 (tiamina, vitamina antiberiberică, vita¬mi¬na antipolinevritică)

Răspândire în natură. Tiamina este bogat reprezentată în seminţele nede¬cor¬ti¬cate ale cerealelor (grâu, porumb, orez, etc), în ţesuturi animale (ficat, ri¬nichi), în drojdia de bere. Este termolabilă, fiind distrusă în mare măsură în pro¬cesul culinar. Este sintetizată numai de plante şi microorganisme.

Structură chimică. Tiamina este o sare cuaternară de tiazoliu, de obicei clorură. Conţine două heterocicluri cu azot: un nucleu pirimidinic şi un nucleu tiazolic, legate printr-o punte metilenică. Prezintă substituenţi la ambele cicluri: 4–metil; 5–hidroxietil; 2'–metil şi 4'–amino (vezi figura 1).

Substituirile la nucleul pirimidinic sunt esenţiale; înlocuirea grupării metil din poziţia 2' cu alţi radicali reduce funcţia vitaminică: pentru –CH3 şi –C2H5 activitatea este de 100%, pentru –C3H7 33%, iar pentru –C4H9 este 0%. Înlocuirea grupării –NH2 din poziţia 4' cu o grupare –OH duce la acţiune biologică contrară, hidroxitiamina rezultată are o acţiune antivitaminică.

Figura 1. Biosinteza tiaminpirofosfatului

Metabolism. Tiamina se absoarbe în intestinul subţire (în mai mică măsură şi la nivelul intestinului gros). Sângele o transportă la ţesuturi. În ficat şi creier are loc fosforilarea cu ATP la tiamin¬piro¬fosfat (TPP) sub acţiunea tiaminpirofosfat transferazei (Figura 1). Se depozitează în această formă în ficat şi rinichi, în cantităţi mici, excesul fiind rapid eliminat urinar. Din depozitul realizat în organism se mobilizează în canti¬tă¬ţile necesare, după o prealabilă defosforilare.

Rol biochimic şi fiziologic. Tiaminpirofosfatul (TPP), forma activă a vitami¬nei B1, este cofactor enzimatic (grup prostetic) al unor enzime ce catalizează reacţii ca:

- decarboxilarea oxidativă a α–cetoacizilor (acid piruvic, acid α–cetoglutaric, α–cetoacizi derivaţi de la Val, Leu, Ile). Decarboxilazele de α–cetoacizi (exemplu piruvat dehidrogenaza, α–cetoglutarat dehidrogenaza) sunt, de fapt, complexe multienzimatice care conţin, pe lângă TPP - enzima şi enzime cu acid lipoic şi coenzimă A, precum şi oxidoreductaze cu FAD şi NAD+. În reacţie este implicată poziţia 2 din nucleul tiazolic, TPP se deprotonează uşor în această poziţie formând un carbanion reactiv. Acesta atacă funcţia carbonil a substratului, rezultând un compus de adiţie. Gruparea carboxil este apoi labili¬zată, eliberându-se dioxid de carbon şi se formează aldehidă activă, legată de TPP, care apoi este preluată de acidul lipoic.