Vitaminele si functiilor lor biochimice

Vitaminele sunt substante organice necesare organismului uman in cantitati mici pentru a mentine in bune conditiuni functiile metabolice. Clasificarea obisnuita le imparte in doua mari familii: liposolubile (vitaminele A, D, E, K) si hidrosolubile (vitamina C si complexul de vitamine B). Din punct de vedere functional se prefera sa fie clasifica in functie de activitatea lor, in principal in:
1-COENZIME si COFACTORI (vitaminele C, K, biotina si complexul B).
2-Cu EFECT HORMONAL STEROIDIAN (vitaminele A, D).
3-Cu ACTIUNE ANTIOXIDANTA (vitaminele C, E si bioflavoidele).
1-Coenzimele si cofactorii
in calitate de cofactori si coenzime, functiile vitaminice sunt mult specifice si fundamentale pentru a conferi schimbarile biochimice necesare ale substraturilor. Tabelul evidentiaza principalele mecanisme.

Vitamina B1 (tiamina)
Este o molecula compusa dintr-un metil legat la o pirimidina si la un inel tiazolic. Ea este implicata in transferul de grupari aldehidice. Din cauza acestei caracteristici, ea participa la diferite reactii enzimatice fundamentale pentru a produce energie, reactii care implica decarboxilari si transchetolari.
Aceasta vitamina prezenta inclusiv functii nonenzimatice, ca modularea canalelor ionilor de clor la nivelul sistemului nervos central
Ea furnizeaza energia pentru calea suntului hexozomonofosfatilor.

Vitamina B2 (Riboflavina)
Vitamina B2 este o izoallosazina care poate fi usor distrusa de substante foarte alcaline si de catre lumina. Coenzimele active derivate din ea sunt Flavin mononucleotidul (FMN) si Flavin adenindinucleotide (FAD).
Functia principala a riboflavinei este aceea de precursor al coenzimelor FMN si FAD care catalizeaza reactiile de oxido-reducere si transfer al hidrogenului. Vitamina B2 este fundamentala pentru:
1. Productia de energie, in calitate de FAD, in interiorul lantului respirator.
2.Catabolismul medicamentelor si toxinelor prin intermediul enzimelor Citocromului P450.
3. Metabolismul lipidic.
4. Actiune antioxidanta in calitate de cofactor in regenerarea glutationului.

Vitamina B3 (Niacina)
Se considera drept vitamina B3 doua structuri moleculare care sunt acidul nicotinic (sau piridoxin-3-carboxilat) si derivatul sau amidic nicotinamida.
Triptofanul este precursorul sau, in timp ce enzimele NAD (nicotin-adenin-dinucleotidul) si NADP (nicotin-adenin-dinucleotid fosfatul) nunt principalele forme active.
Organismul uman foloseste NAD ca acceptor de electroni sau ca donor de hidrogen in multe reactii redox. Aceasta vitamina este implicata, de asemenea, in reactii de dehidrogenare, precum in conversia acidului alfaketoglutaric in succinat.

Vitamina B5 (Acidul pantotenic)
Este un acid care se obtine din combinatia dintre beta-alanina si acid pantotenic. Forma sa activa principala este Coenzima A (CoA). Din acest motiv este implicat in numeroase functii biochimice. Printre acesta amintim sinteza unei serii de aminoacizi, hormoni steroidieni, vitamina D, acizi grasi, sfingolipide si inelul porfirinic ce intra in structura hemoglobinei din eritrocite.
Alte functii sunt: oxidarea acizilor grasi, acetilarea colinei si diverse faze ale metabolismului proteinelor si carbohidratilor.

Vitamina B6 (Piridoxina)
Exista trei forme principale ale vitaminei: Piridoxina (PN), Piridoxalul (PL) si Piridoxamina (PM). Formele coenzimatice active sunt PMP (Piridoxamina-5-fosfat) si PLP (Piridoxal-5-fosfat).
Aceasta substanta nutritiva este implicata in circa o suta de reactii enzimatice. Reactiile enzimatice sunt atat de multe si vitamina este atat de importanta pentru productia si modularea unui numar atat de mare de compusi, astfe incat este necesar sa fie evaluat statusul vitaminei B6 de fiecare data cand se suspecteaza un dezechilibru nutritional in anamneza unui pacient.
Vitamina B6 scoate gruparile sulfurice din aminoacizi, ajuta la transferul gruparilor aminice de la un aminoacid la altul si participa, alaturi de acidul folic, la metilarea colinei, serinei, metioninei si homocisteinei. Rolul vitaminei B6 in reactiile de decarboxilare o face sa fie fundamentala in conversia triptofanului in serotonina. Chiar si conversia aminoacidului la niacina este B6-dependenta. Riboflavina si magneziul sunt necesare pentru a transforma piridoxina in piridoxal-5-fosfat. PLP-ul joaca un rol important in productia de glucoza prin procesul de gluconeogeneza; moduleaza activitatea hormonilor steroidieni legandu-se de receptorii lor.

Vitamina B12 (Cianocobalamina)
Termenul de vitamina B12 este folosit, din punct de vedere chimic, pentru a descrie molecula denumita cianocobalamina. Activitatea coenzimatica activa este indeplinita de catre Metilcobalamina si de catre 5-dezoxianenoxil-cobalamina (coenzima B12). Aceata vitamina este folosita de toate celulele care sintetizeaza ADN pentru a facilita metabolismul ciclului acidului folic. Este considerata, pentru rolul sau primar, un donator de grupari metil. Din acest motiv ea este fundamentala pentru sistemul hematopoietic.
Vitamina B12 joaca un rol important in functionarea sistemului nervos. Celulele gliale au tendinta de a duce lipsa de vitamina B12. in acest caz se confirma in interiorul lor o productie crescuta de homocisteina cu consecinte neurotoxice.

Acidul folic
Folatul este numele dat unei serii de compusi care prezinta o structura chimica comuna denumita pteroilglutamat. Molecula cunoscuta ca 5-metiltetraidrofolat este compusul cel mai raspandit din aceasta familie desi nu foarte usor asimilat la nivel celular, fiind necesar intai sa fie metilat de enzima metiltrasferaza B12-dependenta.
Aceste molecule sunt donatoare de carbon si metil. Pot fi pe langa aceasta chiar si acceptoare de carbon. Chiar si sinteza cisteinei din metionina este folat-dependenta, si deci acidul folice este fundamental pentru sinteza de tripeptid glutation.

Biotina
Biotina prezinta o structura biciclica si, desi exista opt izomeri, doar D-biotina este activa din punct de vedere enzimatic. Chiar daca face parte din complexul B si este activa in numeroase reactii enzimatice, biotina este prea putin luata in considerare de catre medici. Ea este fundamentala pentru diferite sisteme enzimatice legate de procesele de carboxilare, precum piruvat carboxilaza (productie energetica) si acetil CoA carboxilaza (donator de acetati in sinteza acizilor grasi). O carenta de biotina poate genera o acumulare de acid lactic in interiorul sistemului nervos central si sa cauzeze o insuficienta functionare a piruvat carboxilazei cu dezvoltarea de siptome, ca hipotonia, ataxia, ictusul.
Biotina este implicata si in sinteza folacinului (acidului folic).

Vitamina C
Ascorbatul se prezinta sub trei forme principale: acidul ascorbic, semidehidroascorbatul si dehidroascorbatul. Acidul ascorbic este forma redusa. Fiind in masura sa piarda foarte usor un electron, vitamina C este un bun donor de electroni, motiv pentru care reduce numerosi agenti oxidanti din organismul uman.
Actioneaza ca substrat sau cosubstrat pentru opt enzime diferite implicate in sinteza colagenului, carnitinei, catecolaminelor, amidarii peptidice si in metabolismul tirozinei.
In sinteza de colagen vitamina C este necesara pentru productia hidroxiprolinei din prolina; ca antioxidant ascorbatul reduce radicalii hidroxilici, superoxid, hipoclorit si alte specii reactive ale oxigenului. Acidul ascorbic regenereaza vitamina E dandu-i un proton radicalului tocoferil.

2-Efectul hormonal steroidian
efectul similar hormonului steroidian al vitaminelor este de tip direct in ceea ce priveste esprimarea genetica gratie receptorilor hormonali specifici. Efectul variaza in functie de tipul celular, de stadiul de dezvoltare, de interactiunile cu alte cai de semnalizare celulara si de tipul de receptor.

Vitamina A
Vitamina A este o substanta nutritiva liposolubila denumita din punct de vedere chimic trans-retinol. Din aceeasi familie fac parte aldehidele retinale si acidul retinoic. Carotenoizii sunt un alt grup, totdeauna apartinand aceleasi familii. Dintre ei, doar beta-carotenul, alfa-carotenul si gamma-carotenul prezinta activitate analoaga vitaminei A.
Functiile de baza ale vitaminei A sunt asociate vazului, functiei imunitare, dezvoltarii osoase, diferentierii celulare, cresterii si reproducerii. Vitamina este necesara pentru detoxificarea PBC si dioxinei.

Vitamina D
Cunoscuta si sub denumirea de calciferol, vitamina D este un secosteroid, si in zilele noastre, pentru actiunea sa, se considera ca este mai mult un hormon decat o vitamina. Forma activa este calcitriolul sau 1,25 dihidrocolecalciferol.
Multe tesuturi poseda receptori pentru acesta vitamina-hormon.
Functia principala este de reglare a absorbitiei intestinale a calciului si fosforului; reglare a calciului prin intermediul paratiroidelor si stimularea mineralizarii celulelor osoase, deoarece vitamina D joaca rol de carrier de membrana pentru calciu la nivel osteoclastic si osteoblastic.

Vitamina K
Termenul de vitamina K descrie o serie de compusi care prezinta comun un inel 1,4-naptochinonico.
Vitamina K1 (filochinona) este o forma care se gaseste in diverse vegetale; vitamina K2 (menachinona) este in schimb o forma sintetizata de catre bacterii, dar se poate gasi si in produse de origine animala. Vitamina K3 (menadiona) este o forma sintetica, si trebuie sa fie alchilata pentru a fi utilizata de catre organismul uman. Functia principala a vitaminei K este implicarea ei in producerea a patru factori ai coagularii: factorul III (protrombina), factorul VII, factorii IX si X. ea este necesara si pentru carboxilarea protrombinei care anuleaza formarea situsurilor de legare ale calciului in procesul de coagulare. Cumadina si heparina sunt antagonistii biochimici ai vitaminei K.

3-Actiunea antioxidanta
unele vitamine actioneaza in calitate de antioxidanti pentru ca sunt capabile sa se lege de radicalii liberi si sa-i faca mai putin periculosi, chiar sa-i neutralizeze, gratie unui complex “joc de echipa”.
Principalele vitamine antioxidante sunt vitamina C, carotenoizii si vitamina E. primele au fost deja descrise mai sus. Urmeaza descrierea celei de a treia.

Vitamina E
Vitamina E reprezinta numele generic dat unui grup de opt izomeri; patru dintre ei sunt cunoscuti ca tocoferoli (alfa, beta, gamma si delta care prezinta o catena laterala saturata); ceilalti patru izomeri sunt in schimb cunoscuti ca tocotrienoli. Sunt din punct de vedere structural asemanatori, in afara de catena laterala, care este nesaturata. Si ei sunt clasificati ca alfa, beta, gamma si delta. Alfa-tocoferolul este izomerul cel mai bioactiv.
Functia principala a vitaminei E este aceea de a preveni oxidarea acizilor grasi nesaturati, componenti ai fosfolipidelor de membrana. Celulele cu un continut ridicat de acizi grasi polinesaturati au nevoie de un nivel ridicat de vitamina E si sunt in mod particular mai sensibili la stresul oxidativ. Chiar si fagocitele au rezerve marcate de vitamina E pentru a se proteja de autooxidare.
Vitamina E este importanta si prin calitatea de protectoare a vitaminei A. vitamina C, este, in schimb in masura sa regenereze radicalul tocoferoxilic reechilibrand statusul antioxidant al vitaminei E.

Nonvitamine si rolul lor

Betaina Transfera grupari metil

Acid lipoic Decarboxilarea oxidativa a alfaceto acizilor asociati cu enzime

Colina Donor de metil; componenta a fosfolipidelor si substrat pentru sinteza acetilcolinei

Inozitolul Componenta a fosfolipidelor si mesager secund

Carnitina Carrier pentru transportul acizilor grasi si ai gruparilor acetil in mitocondrii