ויטמין E הוא השם שניתן לכל נגזרות הטוקול והטוקוטריאנול הטבעיות והסינתטיות (נגזרות) בעלות פעילות ביולוגית של אלפא-טוקופרול. אלפא-טוקופרול או הסטראואיזומר שלו RRR-alpha-tocopherol (שם ישן: D-alpha-tocopherol) מייצג את התרכובת החשובה ביותר המתרחשת בטבע [2, 3, 11-13]. המונח "טוקופרול" נגזר מהמילה היוונית הברות tocos (לידה) ופריין (להביא). בשל הגילוי בתחילת שנות העשרים כי יכולת הרבייה וכן מניעת ניוון (ניוון רקמות) של איברי רבייה של חולדות נקבות וזכרים תלויים במרכיב תזונתי מסיס בשומן, אשר נקרא ויטמין E, ויטמין E נקרא "ויטמין הפוריות". המאפיין המבני של טוקופרולים הוא טבעת הכרומאן -6-זול עם שרשרת צדדית המורכבת משלושה איזופרן מולקולות. המספר והמיקום של קבוצות המתיל על טבעת הכרומן-6-ol קובעים את השונה ויטמין E פעילות של טוקופרולים בודדים. טוקופרולים וטוקוטרינולים מתרחשים הן בצורה חופשית והן מיושרים עם חומצה אצטית או חומצה מסוקתקת המחוברת לקבוצת ההידרוקסיל הפנולית (OH) של טבעת 6 הכרומנול. תרכובות ויטמין E שמקורן צמחי כוללות:
- 4 טוקופרולים - אלפא, בטא, גמא, דלתא-טוקופרול - עם שרשרת צד איזופרנואידית רוויה.
- 4 טוקוטריאנולים - אלפא, בטא, גמא, דלתא טוקוטרינול - עם שרשרת צד איזופרנואידית בלתי רוויה
הצורות המלאות והסינתטיות למחצה של ויטמין E, בהתאמה, הן תערובות אקווימולריות של הסטריואיזומרים של אלפא-טוקופרול - כל-ראס-אלפא-טוקופרול (שם ישן: D, L-alpha-tocopherol), תערובת של שמונה אננטיומרים הנבדלים רק במיקום קבוצות המתיל במולקולה. אסטריפיקציה של קבוצת OH של הטבעת chroman-6-ol, למשל עם אצטט (מלחים ואסתרס של חומצה אצטית), להיסגר (מלחים ואסתרים של חומצה סוכרצית) או ניקוטינט (מלחים ואסתרים של חומצה ניקוטינית), מגביר את יציבות המבנה הכרומאני. על פי התאחדות התזונה הגרמנית (DGE) והמועצה הלאומית למחקר ארה"ב (NRC), סטנדרטיזציה של פעילות ויטמין E של נגזרת טוקופרול, המלצות צריכת ורמות ב דיאטה באים לידי ביטוי כשווה ערך RRR-alpha-tocopherol (alpha-TE). פעילות ויטמין E של RRR-alpha-tocopherol נלקחת כ- 100% (חומר התייחסות) ויתר התרכובות באות לידי ביטוי באחוז מזה בהתאם לפעילותן. פעילות ביולוגית (באחוזים ל- RRR-alpha-tocopherol) וגורמי המרה לצורות ויטמין E בודדות:
- 1 מ"ג RRR-alpha-tocopherol (5,7,8-trimethyltocol) = 100%.
- שווה ערך ל- 1.00 מ"ג אלפא-TE = 1.49 IU (יחידות בינלאומיות).
- 1 מ"ג RRR- בטא-טוקופרול (5,8-דימתילטוקול) = 50%.
- שווה ערך ל 0.50 מ"ג alpha-TE = 0.75 IU
- 1 מ"ג RRR-gamma-tocopherol (7,8-dimethyltocol) = 10%.
- שווה ערך ל 0.10 מ"ג alpha-TE = 0.15 IU
- 1 מ"ג RRR-delta-tocopherol (8-methyltocol) = 3%.
- שווה ערך ל 0.03 מ"ג alpha-TE = 0.05 IU
- 1 מ"ג RRR-alpha-tocopheryl acetate = 91%.
- שווה ערך ל 0.91 מ"ג alpha-TE = 1.36 IU
- 1 מ"ג RRR-alpha-tocopheryl הידרוגנציה סוקסינאט = 81%.
- שווה ערך ל 0.81 מ"ג alpha-TE = 1.21 IU
- 1 מ"ג R-alpha-tocotrienol (5,7,8-trimethyltocotrienol) = 30%.
- שווה ערך ל 0.30 מ"ג alpha-TE = 0.45 IU
- 1 מ"ג R-beta-tocotrienol (5,8-dimethyltocotrienol) = 5%.
- שווה ערך ל 0.05 מ"ג alpha-TE = 0.08 IU
- 1 מ"ג all-rac-alpha-tocopherol = 74%.
- שווה ערך ל 0.74 מ"ג alpha-TE = 1.10 IU
- 1 מ"ג א-רט-אלפא-טוקופריל אצטט = 67%.
- שווה ערך ל 0.67 מ"ג alpha-TE = 1.00 IU
- 1 מ"ג all-rac-alpha-tocopheryl הידרוגנציה סוקסינאט = 60%.
- שווה ערך ל 0.60 מ"ג alpha-TE = 0.89 IU
בהשוואה ל- RRR-alpha-tocopherol המתרחש באופן טבעי (פעילות ביולוגית: 110%), לשמונת הסטריואיזומרים של RRR-alpha-tocopheryl acetate יש את הפעילות הביולוגית הבאה.
- RRR-אלפא-טוקופרול אצטט = 100%.
- RRS-אלפא-טוקופרול אצטט = 90%.
- RSS-alpha-tocopherol acetate = 73%
- SSS-alpha-tocopherol acetate = 60%
- RSR-alpha-tocopherol acetate = 57%
- SRS-alpha-tocopherol acetate = 37%
- SRR-alpha-tocopherol acetate = 31%
- SSR-alpha-tocopherol acetate = 21%
היעילות הביולוגית של הצורות השונות של ויטמין E נקבעה בניסוי באמצעות מחקרי פוריות בחולדות - קליטה ו הֵרָיוֹן קָשׁוּר. זה כלל תחילה דלדול (ריקון) של העיכול (המשפיע על המזון) על החיות לשלב המחסור הקריטי עם הפה לאחר מכן. מנהל של נגזרות ויטמין E השונות בכמויות מוגדרות וקביעת יעילות המניעה (באופן מונע) מנה - בהשוואה ל- RRR-alpha-tocopherol. הפעילות הביולוגית של נגזרות הטוקופרול פוחתת עם מספר קבוצות המתיל על טבעת הכרומן-6-ol ואין לה שום קשר ישיר נוגד חמצון פּוֹטֶנצִיאָל.
סינתזה
רק צמחים מסוגלים לסינתזת ויטמין E. הנגזרות הטוקופרוליות והטוקוטריאנול השונות נובעות מחומצה הומוגנטיסית, הנוצרת כחומר ביניים בפירוק חומצות אמינו פנילאלנין וטירוזין. היחס בין הטוקופרולים הבודדים זה לזה משתנה במהלך צמיחת הצמחים. בעוד שחלקי צמח ירוקים (כהים) מכילים רמות גבוהות יחסית של אלפא-טוקופרול בהתאם לתכולת הכלורופלסט שלהם (אברוני תאים המסוגלים לפוטוסינתזה), נמוך יחסית ריכוז של ויטמין E ניתן למצוא ברקמות צמחיות צהובות, גבעולים, שורשים ופירות של צמחים ירוקים. בצמחים שאינם ירוקים או ברקמות הצמח, בנוסף לאלפא-טוקופרול, קיים גם גמא-טוקופרול, ותכולת ויטמין E פרופורציונאלית (פרופורציונאלית) ריכוז של כרומופלסטים (פלסטידים המייצרים צבע). כאשר משווים צמחים צמחיים איטי ובוגרים עם צמחים צומחים במהירות וצעירים, תכולת הטוקופרול גבוהה יותר אצל הראשונים. ויטמין E נכנס לאורגניזם של בעלי החיים דרך שרשרת המזון וכך ניתן לזהות אותו במזונות מן החי, כמו בשר, כבד, דג, חלב, ו ביצים. עם זאת, רמות הטוקופרול במזונות ממוצא מן החי נמוכות בהרבה מאשר במוצרים צמחיים ותלויים מאוד ב דיאטה של בעלי החיים.
קליטה
כמו כל מסיס בשומן ויטמינים, ויטמין E נספג (נלקח) בחלק העליון מעי דק במהלך עיכול שומן, כלומר נוכחות של שומנים תזונתיים כמובילים ליפופיליים (מסיסים בשומן) מולקולות, חומצות מרה כדי להמיס (להגביר את המסיסות) וליצור מיסלים (ליצור חרוזי הובלה שהופכים חומרים מסיסים בשומן להובלה בתמיסה מימית), ואסתרזות בלבלב (עיכול) אנזימים מהלבלב) לניתוק אסטרים טוקופריליים נחוצים למעי אופטימלי קליטה (ספיגה דרך המעי). אסטרים טוקופריל שמקורם במזון עוברים תחילה הידרוליזה (מחשוף על ידי תגובה עם מַיִם) ב לומן המעי באמצעות אסתרזות (עיכול אנזימיםמהלבלב. בתהליך זה, ליפאזות (אסטרזות הניתנות לשומן) מעדיפות את האסטרים של RRR-alpha-tocopherol ומפגינות זיקה גבוהה (קשירה כוח) ופעילות לאסטרים אצטיליים. RRR-alpha-tocopherol חינם מגיע לקרום גבול המברשת של האנטרוציטים (תאי המעי הדק אפיתל) כמרכיב של המיצלים המעורבים והוא מופנם (נלקח באופן פנימי). תוך תאיים (בתוך התא), שילוב (ספיגה) של ויטמין E מתרחש בכילומיקרונים (ליפופרוטאינים עשירים בשומנים), המעבירים את הוויטמין הליפופילי דרך לִימפָה אל הפריפריה דם תפוצה. מנגנון צריכת המעיים של RRR-alpha-tocopherol מתרחש בפיזיולוגי (נורמלי לחילוף החומרים) ריכוז טווח על פי קינטיקת הרוויה באופן בלתי תלוי באנרגיה המקביל לדיפוזיה פסיבית בתיווך הספק. מינונים פרמקולוגיים נספגים על ידי דיפוזיה פסיבית קליטה ניתן לצפות בשיעור של בין 25-60% עם צריכה פיזיולוגית של ויטמין E. זמינות ביולוגית של הוויטמין הליפופילי תלוי ב מנה המסופק, סוג וכמות התזונה שומנים נוכחות, ונוכחות של חומצות מרה ואסתרזות מהלבלב. במנהלים של 12 מ"ג, 24 מ"ג ו- 200 מ"ג ויטמין E, נצפו שיעורי ספיגה של כ -54%, 30% ו- 10% בהתאמה, בצריכת שומן ממוצעת. רווי שרשרת בינונית חומצות שומן ממריצים, וחומצות שומן רב בלתי רוויות ארוכות שרשרת מעכבות את הספיגה החזיתית של אלפא-טוקופרול. אלפא-טוקופרול מאצטט יש קצב ספיגה דומה לאלפא-טוקופרול החופשי.
הובלה והפצה בגוף
במהלך הובלה לכבד, חומצות שומן חופשיות (FFS), מונוגליקרידים, ובמידה פחותה, אלפא-טוקופרול משתחררות מכילומיקרונים לרקמות היקפיות, כגון רקמת שומן ושרירים, תחת פעולת האנזים ליפופרוטאין ליפאז (LPL ), הנמצא על משטחי התאים וניתק טריגליצרידים. תהליך זה משפיל את הכרומיקרונים לשאריות צ'ילומיקרון (שאריות צ'ילומיקרון דלות שומן), הנקשרות לקולטנים ספציפיים (אתרי קשירה) בכבד. צריכת תרכובות ויטמין E לתאי פרנכימי כבד מתרחשת באמצעות אנדוציטוזה בתיווך קולטן. בציטופלסמה של התאים הפרנכימיים מועבר ויטמין E לחלבון המחייב אלפא-טוקופרול או חלבון העברה (אלפא-TBP / -TTP), המעדיף קושר RRR-אלפא-טוקופרול ומעביר אותו בפלסמת הדם בצורה של ליפופרוטאינים. VLDL (ליפופרוטאינים בצפיפות נמוכה מאוד) המסונתז בכבד מאחסן רק מולקולות של ויטמין E עם טבעת כרומן -6-זול מתילית לחלוטין וקבוצת OH חופשית ועם שרשרת צד פחמן עם תצורה R-stereochemical במרכז כיראליות 2 (→ RRR-alpha- טוקופרול). VLDL מופרש (מופרש) על ידי הכבד ומוחדר לזרם הדם להפצת RRR-alpha-tocopherol לרקמות חוץ-כבדיות (מחוץ לכבד). איברי היעד כוללים שרירים, לב, מערכת העצבים ושומן המחסן. צריכת ויטמין E על ידי תאי מטרה משולבת היטב לקטבוליזם של ליפופרוטאין (השפלה של ליפופרוטאינים). כאשר VLDL נקשר לתאים היקפיים, חלק מאלפא-טוקופרול, חומצות שומן חופשיות ומונוגליקרידים מופנמים על ידי דיפוזיה פסיבית באמצעות פעולת ליפופרוטאין ליפאז (LPL). התוצאה היא קטבוליזם של VLDL ל- IDL (ליפופרוטאינים בצפיפות בינוניים) ובהמשך ל- LDL (ליפופרוטאינים בצפיפות נמוכה; ליפופרוטאינים בצפיפות נמוכה עשירה בכולסטרול), שעשויים עדיין להכיל עד 60-65% ויטמין E. אלפא-טוקופרול הקשור ל- LDL הוא נלקח לרקמות כבד ורקמות כבד באמצעות אנדוציטוזה בתיווך קולטן מחד ומועבר ל- HDL (ליפופרוטאינים בצפיפות גבוהה; ליפופרוטאינים בצפיפות גבוהה עשירה בחלבון) מאידך. ל- HDL תכולת ויטמין E בין 20-25% והיא מעורבת באופן משמעותי בהובלת אלפא-טוקופרול מתאי ההיקף אל הכבד. בנוסף לאלפא-TBP בכבד, התגלה חלבון תחבורה נוסף לאלפא-טוקופרול שנמצא בכל מקום (מופץ בכל מקום) אך מתבטא (מיוצר) בשפע יותר בכבד, בערמונית ובמוח. זהו החלבון הקשור לאלפא-טוקופרול (TAP), חלבון המחייב ליגנד הידרופובי בעל רצף ה- CRAL (מוטיב קשירה לרשתית הרשת) ואתר מחייב GTP. ניתוחי מאגרי מידע מצביעים על כך ששלושה גנים דומים של TAP מתוארים כיום (משוערים) -TAP1, TAP2 ו- TAP3.
אחסון
אין איברי אחסון ספציפיים לאלפא-טוקופרול. מלאי הגוף הכולל של ויטמין E הוא כ 2-5 גרם [1, 2, 12,13]. ניתן לזהות ויטמין E ברקמות הגוף הבאות:
- רקמת שומן - 0.2 מ"ג / גרם שומנים בדם; משקל רטוב 150 µg / g.
- בלוטת יותרת הכליה/ קליפת יותרת הכליה - 0.7 מ"ג / גרם ליפיד; 132 µg / g wt רטוב.
- בלוטת יותרת המוח - 1.2 מ"ג / גרם שומנים בדם; 40 µg / g wt רטוב.
- אשכים (אשך) - 1.2 מ"ג / גרם ליפיד; 40 µg / g wt רטוב.
- טסיות דם (דם טסיות) - 1.3 מ"ג / גרם ליפיד; משקל רטוב 30 µg / g.
- שריר - 0.4 מ"ג / גרם ליפיד; משקל רטוב 19 µg / g.
- כבד - 0.3 מ"ג / גרם שומנים בדם; 13 µg / g wt רטוב.
ברקמות הנ"ל, ויטמין E נמצא בעיקר בשברים עשירים בקרומים, כגון המיטוכונדריה ("תחנות כוח אנרגיה" של התא), מיקרוזומים (שלפוחית המכילה אנזים) וגרעינים (→ הגנה מפני חמצון שומנים בדם). בתהליך זה, הוויטמין משולב ב קרום תא דרך שרשרת הצד הליפופילית שלה. על כל 1,000-3,000 חומצות שומן מולקולות, יש כ 0.5-5 מולקולות טוקופרול. בעוד שניתן לגייס אלפא-טוקופרול רק לאט מאוד מתא השומנים של רקמת השומן, השרירים, אריתרוציטים (אָדוֹם דם תאים), מוֹחַ ו חוט השדרה - רקמת עצב (מחצית חיים 30-100 יום), רקמות כגון פלזמה, כבד, כליה ו טחול מראים מחזור מהיר יותר של ויטמין E (מחצית חיים 5-7 ימים). אצל ספורטאים תחרותיים, לעומת זאת, נמצא שריכוז ויטמין E בסרום עולה לאחר פעילות שרירים אינטנסיבית. בכל הרקמות למעט הכבד, צורת האלפא והסטריאו-יזומר RRR של טוקופרול (→ RRR-alpha-tocopherol) מועדפים מחדש (נשמרים). מופע מועדף של הסטריאוייזר הטבעי - גורם פלזמה 2: 1 - נצפה גם בפלזמה בדם. תכולת ויטמין E בגוף האדם מורכבת מכ- 90% RRR- אלפא-טוקופרול וכ- 10% גמא-טוקופרול. צורות אחרות של ויטמין E קיימות רק בכמויות זעירות.
הַפרָשָׁה
הפרשת ויטמין E קשורה להם נוגד חמצון פוּנקצִיָה. לאחר חמצון כבד (המתרחש בכבד) של רדיקל הטוקופרוקסיל לטוקופרילקינון על ידי רדיקלים פרוקסיליים, הקינוון מצטמצם ל הידרוקינון על ידי מיקרוסומל אנזימים. ניתן לחסל אלפא-טוקופריל-הידרוקינון באמצעות מָרָה וצואה או מושפלת עוד בכליות לחומצה טוקופרונית ולקטון המקביל. רק בערך 1% מוויטמין E שנבלע דרך הפה מופרש בשתן כמטבוליט של סימון, גלוקורוניד הנוצר מטוקופרונולקטון. עם זאת, מסלול ההפרשה העיקרי של טוקופרול מטבוליזם כמו גם לא נספג הוא צואה חיסול, בעיקר בצורה של טוקופרילקינון, טוקופריל הידרוקינון ומוצרי פילמור. בנוכחות אספקת ויטמין E מספקת או עודפת, הפרשת הטוקופרול מוגברת בצורה של המטבוליט 2,5,7,8-tetramethyl-2 (2'-carboxyethyl) -6-hydroxy-chroman (alpha-CEHC), אשר, בניגוד למולקולות טוקופרול שיש נוגד חמצון השפעות, בעל מבנה כרומן שעדיין שלם ומסולק כלייתית (דרך כליה) כ מַיִםגופרתי מסיס אסתר או כגלוקורוניד. מחקרים הראו כי גמא ודלתא-טוקופרול, כמו גם כל-ראס-אלפא-טוקופרול הסינתטי, מושפלים במהירות רבה יותר ל- CEHC מאשר RRR-alpha-tocopherol - דבר המצביע על כך שהסטריאוייזר של RRR-alpha נשמר בעדיפות בגוף. .
