Vitamine C: definitie, synthese, absorptie, transport en distributie

Vitamine C behoort tot de groep van water-oplosbaar vitaminen en is een historisch interessante vitamine. In 1933 werd de structuur van vitamine C werd toegelicht door de Engelsen Haworth en Hirst. In hetzelfde jaar werd de vitamine door Haworth en de Hongaarse biochemicus Szent-Györgyi ascorbinezuur genoemd. Tegelijkertijd produceerden Haworth en de Zwitserse Tadeus Reichstein onafhankelijk vitamine C van glucose (Reichstein-synthese). Vanwege zijn antiscorbutische werking wordt ascorbinezuur ook wel "antiscorbutische factor" (scorbutus; lat. = Scheurbuik) genoemd. Vitamine C is de algemeen naam voor L-threo-hex-2-enono-1,4-lacton en zijn derivaten (derivaten), die kwalitatief het biologische effect van L - (+) - ascorbinezuur vertonen. Daarentegen zijn de stereo-isomeren D-ascorbinezuur, L-isoascorbinezuur en D-isoascorbinezuur (erytrobinezuur) biologisch inactief. L-ascorbinezuur heeft een sterk redoxpotentieel (reductie- / oxidatiepotentieel) en is gemakkelijk auto-oxideerbaar in waterige oplossing, afhankelijk van zuurstof partiële druk (verhouding van zuurstof tot totale druk in een gasmengsel), pH, temperatuur en aanwezigheid van sporen van zware metalen. Terwijl de vitamine stabiel blijft in zuur water oplossingen (pH <6), wordt het snel geoxideerd of afgebroken in alkalische oplossingen. Sporen van zware metalenVooral ijzer en koper ionen, versnellen katalytisch het destructieve oxidatieproces. Zuren zoals citroenzuur, mono- en polysacchariden, peptiden en flavonoïdenAan de andere kant kan het de oxidatieve afbraak van ascorbinezuur aanzienlijk verminderen en dus als beschermende stoffen werken. In het oxidatieproces wordt L-ascorbinezuur reversibel (reversibel) omgezet in dehydroascorbinezuur (DHA) via het reactieve tussenproduct semidehydroascorbinezuur - waarbij één elektron wordt opgegeven. DHA is een zeer reactieve verbinding die condensatiereacties ondergaat met aminoverbindingen in (gedroogd) fruit of vruchtensappen, waardoor de producten ongewenst bruin worden. DHA kan onomkeerbaar worden omgezet in het vitamine-ineffectieve 2,3-diketogulonzuur - excretiemetaboliet - door de lactonring te openen door middel van hydratatie (toevoeging van water moleculen) of reversibel omgezet in ascorbinezuur door reductie door middel van glutathion (GSH; bestaande uit de aminozuren glutaminezuur, cysteïne en glycine). Ten slotte vormt L-ascorbinezuur met semidehydro- en dehydroascorbinezuur een reversibel redoxsysteem, wat resulteert in de anti-oxidant effect van vitamine C.

Synthese

L-ascorbinezuur is een 2,3-endiol-L-gulonzuur gamma-lacton en wordt gesynthetiseerd uit D-glucose door hogere planten en de meeste dieren via de glucuronaatroute. De glucuronaatroute omvat de volgende synthetische stappen:

  • D-glucose → D-glucuronzuur → L-gluconzuur → L-gulonolacton → 3-oxo-L-gulonolacton → L - (+) - ascorbinezuur.

De oxidatie van L-gulonolacton tot 3-oxo-L-gulonolacton vindt plaats door het enzym L-gulonolactonoxidase. Mensen, mensapen, maar ook cavia's en sommige insectensoorten, waaronder sprinkhanen, zijn niet in staat om L-gulonolactonoxidase endogeen (in het lichaam zelf) te synthetiseren als gevolg van een gen mutatie, en daarom vertrouwen op exogene vitamine C-inname via de voeding. Terwijl de biosynthese van L-ascorbinezuur bij zoogdieren plaatsvindt in de lever, wordt vitamine C bij vogels gesynthetiseerd in de nier.

Absorptie

Oraal ingenomen ascorbinezuur wordt al marginaal geabsorbeerd (opgenomen) via de mond slijmvlies, vermoedelijk door een door een drager gemedieerd, niet-actief proces, waarbij de drager (membraangebonden transporteiwit) een hoge transportcapaciteit heeft. De belangrijkste sites van absorptie vertegenwoordigen de twaalfvingerige darm en proximaal jejunum. Het mechanisme van duodenale en jejunale vitamine C absorptieis respectievelijk soortspecifiek en dosis-afhankelijk. Bij ratten en hamsters, darm absorptie van L-ascorbinezuur vindt plaats door eenvoudige diffusie. Mensen en cavia's absorberen stereoselectief lage doses L-ascorbinezuur via een actieve stof natrium-kalium-ATPase (Na + / K + -ATPase) -gestuurd transportsysteem. Tot op heden twee transport eiwitten - SCVT1 en SCVT2 - zijn geïdentificeerd die L-ascorbinezuur overbrengen naar mucosale cellen (mucosale cellen) van de bovenste dunne darm na verzadigingskinetiek Hoge doses L-ascorbinezuur worden bovendien passief geabsorbeerd door diffusie, aangezien verhoogde vitamine C-concentraties de activiteit van Na + / K + -ATPase verminderen. in tegenstelling tot L-ascorbinezuur passeert de geoxideerde vorm DHA het enterocytmembraan ( membraan van darmepitheelcellen) uitsluitend door gefaciliteerde diffusie. Zoals de geadministreerde dosis van vitamine C stijgt, neemt de absorptiesnelheid af, mede door downregulatie (downregulatie) van het transmembraan vitamine C transport eiwitten in de enterocyten (epitheelcellen) van de bovenste dunne darm wanneer het vitamine C-gehalte in het darmlumen hoog is, en deels vanwege de ondoelmatigheid van de passieve absorptieweg in vergelijking met het actieve transportmechanisme. Dus in de context van de gebruikelijke inname via de voeding of oraal dosis tot 180 mg / dag, tussen 80-90%, bij een dosis van 1 g (1,000 mg) / dag ongeveer 65-75%, bij 3 g (3,000 mg) / dag ongeveer 40% en bij 12 g (12,000 mg ) / dag wordt slechts ongeveer 16% van de vitamine C opgenomen. Niet-opgenomen vitamine C wordt voornamelijk door de dikke darmflora afgebroken koolstof dioxide (CO2) en organisch zuren​ Om deze reden kan inname van hoge doses vitamine C resulteren in gastro-intestinale (maag) symptomen, zoals diarree (diarree) en pijn in de buik (buikpijn).

Transport en distributie in het lichaam

Vitamine C wordt opgenomen en verschijnt in bloed plasma - 0.8-1.4 mg / dl - is voor 24% gebonden aan proteïne en verdeeld over het organisme, maar met wisselende affiniteit (binding sterkte) aan weefsels. Bijzonder rijk aan vitamine C bij mensen in afnemende concentratie zijn:

  • Hypofyse (hypofyse).
  • Bijnier
  • Ooglens
  • leukocyten (wit bloed cellen, vooral lymfocyten (cellulaire componenten van de bloed​ ze omvatten de B-cellen, T-cellen en natuurlijke killercellen).
  • Hersenen
  • Lever
  • Alvleesklier (pancreas)
  • Milt
  • Nier
  • Myocardium (hartspier)
  • Long
  • Skeletspieren
  • Testes (testikels)
  • Schildklier

In leukocyten en lymfocyten (witte bloedcellen), vitamine C bevindt zich respectievelijk voornamelijk in het cytosol. Mensen hebben geen specifieke voorraden ascorbinezuur. Elke overmatige inname wordt niet opgenomen of wordt fecaal (via de ontlasting) en / of renaal (via de nier​ De ascorbinezuurpool bij mensen is ongeveer 1.5 tot maximaal 3 g bij volledige verzadiging. Een afname van de totale lichaamspool tot niveaus onder 300 mg - vitamine C-plasma concentratie ≤ 0.2 mg / dl - leidt tot deficiëntiesymptomen - scheurbuik wordt beschouwd als een klassiek klinisch vitamine C-deficiëntiesymptoom. De totale dagelijkse omzet (omzet) is circa 1 mg / kg lichaamsgewicht, hangt af van de grootte van het zwembad en de dagelijkse inname en wordt beïnvloed door spanning, roken en chronische ziekte​ De biologische halfwaardetijd van vitamine C varieert tussen 10-30 dagen als gevolg van homeostatische regulatie, terwijl de farmacokinetische halfwaardetijd daarentegen gemiddeld slechts 2.9 uur is.

afscheiding

Afbraak van L-ascorbinezuur in de lever en nier komt oxidatief voor via dehydroascorbinezuur en 2,3-diketogulonzuur tot oxaalzuur​ Bij een fysiologische vitamine C-inname - plasma concentratie 1.2-1.8 mg / dl; totale lichaamspool ~ 1.5 g - ascorbinezuur (10-20%) en zijn belangrijkste metabolieten (tussenproducten) DHA (ongeveer 20%), 2,3-diketogulonzuur (ongeveer 20%) en oxaalzuur (ongeveer 40%) worden uitgescheiden door de nieren, aangezien het plasma concentratie vitamine C overschrijdt aanzienlijk de reabsorptiecapaciteit van de nier - renale drempel voor vitamine C> 1 mg / dl. Daarnaast is een aantal andere metabolieten beschreven, zoals L-threonzuur, L-xyloseen ascorbinezuur-2-sulfaat, die voornamelijk via de nieren worden uitgescheiden eliminatie vitamine C is niet zozeer een maat voor absorptie als wel een indicatie van totale weefselverzadiging. Ongeveer 35-50% van de dagelijkse urinewegen oxaalzuur (ongeveer 30-40 mg) is afgeleid van ascorbinezuur bij gezonde volwassenen na een normaal dieet​ In deze context lijkt de door vitamine C geïnduceerde uitscheiding van oxaalzuur geen rol te spelen bij de vorming van calcium oxalaatstenen in de gezonde bevolking. volgens de Harvard School of Public Gezondheid prospectieve cohortstudies - Physician Health Study (PHS) en Nurses 'Health Study (NHS) - van 45,251 mannen en 85,557 vrouwen zonder voorgeschiedenis van niersteenziekte, zelfs hoge doses vitamine C (≥ 1.5 g vitamine C / dag) zijn niet geassocieerd met een verhoogd risico op nefrolithiase (nierstenen​ Gerster (1997), die een overzicht gaf van verschillende klinische interventie- en prospectieve onderzoeken, waaronder de NHS / PHS-onderzoeken, kwam tot dezelfde conclusie. Patiënten met terugkerende nefrolithiase (nierstenen), een verminderde nierfunctie of een defect in het ascorbinezuur- of oxalaatmetabolisme moeten hun vitamine C-inname beperken tot 50-100 mg per dag. Hieronder een plasmaconcentratie van 1.2 mg / dl wordt ascorbinezuur opnieuw geabsorbeerd door een actieve stof natrium-afhankelijk proces door middel van een drager (membraangebonden transporteiwit) in de proximale tubulus (niertubulus). Naarmate het vitamine C-gehalte in bloedplasma afneemt, neemt de tubulaire reabsorptiesnelheid toe. Onder normale omstandigheden wordt ongeveer 3% van de oraal ingenomen vitamine C onveranderd en / of in de vorm van metabolieten in de ontlasting uitgescheiden. Fecaal eliminatie wordt steeds belangrijker bij hoge doses vitamine C, zodat bij dagelijkse inname van> 3 g vitamine C niet-gemetaboliseerd ascorbinezuur grotendeels fecaal wordt uitgescheiden (via de ontlasting) en slechts een kleine fractie renaal (via de nier) wordt uitgescheiden door glomerulaire filtratie.