Ovoga puta smatram kako imam obvezu svim svojim dragim čitateljima skrenuti pažnju na činjenicu kako je ovaj post daleko opširniji od prethodnih i kako se u njemu možete susresti sa velikom količinom stručnih izraza (koje u tekstu pokušavam što bolje razjasniti i približiti čitatelju). Razlog tomu je sama odabrana tema posta, kao i moj čvrsti stav kako svaki ozbiljniji doticaj sa vitaminima ne smije proći bez ulaženja u svijet, meni nevjerojatno zanimljive, biokemije. Za one od Vas koji do sada nisu imali prilike doći u doticaj sa njom, gajim iskrene nade kako ću u Vama uspjeti pobuditi mali interes za daljnje njeno istraživanje, dok za Vas ostale, koji imate određena znanja iz toga područja, nadam da će sljedeći tekst doći kao zgodno ponavljanje već stečenih spoznaja.
Povijest otkrića vitamina je zapravo vrlo kompleksna i teško ju je kronološki predočiti. Tek početkom 20. stoljeća dolazi do publiciranja znanstvenih članaka koji na znanstvenu pozornicu dovode vitamine. Svi znanstvenici koji su bili uključeni u njihovo proučavanje prije toga vremena nisu dobili adekvatne zasluge budući da su njihove ideje bile pre radikalne za ondašnje poimanje znanstvene zajednice. Do otkrića vitamina dolazilo se dvama glavnim putovima: pronalaženjem uzroka određenih bolesti ili istraživanjem posljedica nedostatnih dnevnih prehrana.
Za samu riječ vitamini odgovoran je poljski biokemičar Kazimir Funk koji ju je izmislio spajanjem latinske riječi vita (život) sa riječi koja određuje tip izdvojenog kemijskog spoja. Funk je smatrao kako je uspio izolirati anti-beriberi faktor koji je po kemijskom sastavu bio amin, te je 1922. publicirao rad u kojemu predviđa postojanje i ostalih sličnih antifaktora za bolesti kao što su skorbut, pelagra i rahitis. Kasnije Funk priznaje kako je bio svjestan toga da ostali spojevi vjerojatno neće također biti amini, ali mu je bila potrebna nova „zvučna“ riječ koja bi bila zapažena. Kasnija istraživanja su pokazala kako vitamini nisu samo „vitalni“ amini, no Funkov naziv je naprosto bio toliko dobar da se zadržao u uporabi sve do današnjih dana.
Vitamine definiramo kao skupinu različitih organskih spojeva koji su esencijalni za ljudsko tijelo i potrebno ih je dnevno unositi u vrlo malim količinama. Danas razlikujemo 13 vitamina koje dijelimo u dvije skupine prema njihovoj topljivosti. To su vitamini topljivi u mastima (vitamini D, E, K te A) i vitamini topljivi u vodi (vitamini B kompleksa i vitamin C).
Biološka aktivnost vitamina je prilično raznolika te seže od uloge koenzima i antioksidansa pa sve do uloge hormona ili pigmenta vida. Iako ih definiramo kao esencijalne spojeve, postoji par vitamina koji nastaju u našem tijelu: vitamin K može nastati aktivnošću crijevnih mikroorganizama, vitamin D može nastati pod utjecajem sunčevog zračenja u našoj koži, a vitamin B-3 naše tijelo može sintetizirati iz suviška hranom unesene esencijalne aminokiseline L-triptofana.
U sljedećem odlomku ću u što kraćim crtama pokušati objasniti funkcije svakog pojedinačnog vitamina.
Vitamin A ili retinol je važan za stvaranje vidnog pigmenta rodopsina u čunjastim stanicama mrežnice oka, te je zbog toga i noćno slijepilo najizraženiji simptom njegova neadekvatnog unosa. Također ima ulogu u ekspresiji gena i diferencijaciji stanica. Dodatno treba napomenuti kako postoji oko pedesetak vrsta karotenoida, spojeva koji metaboliziranjem u našem tijelu daju aktivni oblik vitamina A.
Vitamin D ili kolekalciferol ima ulogu transkripcijskog faktora pri ekspresiji gena proteina koji su važni za transport kalcija u našem tijelu te je zbog toga važan za normalan razvoj, mineralizaciju i remodeliranje kostiju.
Vitamin E ili tokoferol ima ulogu antioksidansa pri čemu mu je glavna funkcija zaustavljanje lančane reakcije stvaranja slobodnih radikala u staničnim membranama i lipoproteinima.
Vitamin K je iznimno važan za zgrušavanje krvi budući da sudjeluje kao kofaktor u reakcijama post-translacijske modifikacije proteina (protrombin, faktor VII, faktor IX, faktor X) koji sudjeluju u enzimatskoj kaskadi zaduženoj za proces zgrušavanja krvi.
Vitamin C je vrlo snažan antioksidans koji time omogućava odvijanje niza iznimno važnih reakcija u našem tijelu kao što su post-translacijska modifikacija kolagena, biosinteza noradrenalina, biosinteza karnitina i aktivacija peptida u hormone. Također prevodi nastali tokoferoksil radikal u izvorni tokoferol, a smatra se da ima ulogu u imunološkom sustavu kao i da poboljšava sintezu prostaglandina.
U vitamine B-kompleksa ubrajamo sljedeće vitamine:
- B-1 (tiamin)
- B-2 (riboflavin)
- B-3 (niacin)
- B-5 (pantotenska kiselina)
- B-6 (piridoksin)
- B-7 (biotin)
- B-9 (folna kiselina)
- B-12 (cijanokobalamin)
Svaki od ovih vitamina je iznimno važan za odvijanje pojedinih reakcija unutar našega metabolizma te time omogućava pravilno odvijanje metabolizma u cjelini. Pojedinačno detaljno opisivanje njihovih funkcija bi zadiralo u objašnjavanje dotičnih kompliciranih biokemijskih reakcija koje za sobom povlače objašnjavanje njihove važnosti unutar čitavog niza drugih reakcija na koje utječu, pa ću stoga pokušati funkciju svakoga od njih što jednostavnije opisati.
Globalno gledajući vitamini B kompleksa su najvećim svojim dijelom koenzimi, odnosno molekule koje „pomažu“ enzimima da odrade specifičnu zadaću. Određeni autori, radi što izraženijeg pojednostavljenja, izdvajaju ih u 2 grupe: one koji sudjeluju u procesu oslobađanja energije u našem tijelu (B-1, B-2, B-3, B-4, B-5, B-6, B-7) te one koji su važni za sintezu crvenih krvnih stanica (B-6, B-9, B-12). Ja osobno nisam pobornik takve podjele, ali priznajem da je iznimno jednostavna i lako pamtljiva.
Vitamin B-1 ili tiamin je dio koenzima pod nazivom tiamin pirofosfat (TPP) koji ima ulogu u nizu metaboličkih puteva u našem tijelu. TPP je koenzim za tri mitohondrijska enzima od kojih, kada bismo se baš morali odlučiti, najvažnije mjesto posjeduje multienzimski kompleks piruvat dehidrogenaza koji katalizira kemijsku reakciju konverzije piruvata u acetil koenzim A. Ova reakcija je poveznica glikolize (metaboličkog puta razgradnje glukoze do piruvata) te citratnog ciklusa (razgradnja acetilne jedinice) i metabolizma lipida. Od ostala dva TPP zavisna enzima, prvi (a-ketoglutarat dehidrogenaza) je sastavni dio citratnog ciklusa, dok drugi (dehidrogenaza razgranatih a keto kiselina) sudjeluje u reakcijama deaminacije triju aminokislina (valina, leucina i izoleucina). Dodatno TPP sudjeluje u dvjema reakcijama prebacivanja ketolne jedinice s donorske na akceptorsku molekulu unutar niza metaboličkih reakcija pod nazivom put pentoza fosfata. Ovaj metabolički put ima dvije iznimno važne funkcije: stvaranje pentoza fosfata koji su potrebni za sintezu nukleotida koji izgrađuju nukleinske kiseline (DNA i RNA), te stvaranje NADPH molekula koje imaju krucijalnu ulogu u anaboličkim putovima u našem tijelu (primjerice sintezi masnih kiselina).
Vitamin B-2 ili riboflavin je sastavni dio dvaju važnih koenzima: FAD (flavin adenin dinukleotid) i FMN (flavin mononukleotid) koje još nazivamo i flavini. Preciznije, ove dvije molekule definiramo kao prostetske skupine budući da su čvrsto vezane za molekulu enzima tijekom reakcije katalize. Navedene enzime nazivamo flavoproteinima i kataliziraju određene oksido-redukcijske metaboličke reakcije u kojima flavini djeluju kao oksidacijsko sredstvo. Kao takvi sudjeluju u dijelovima metaboličkih putova povezanih uz oslobađanje metaboličke energije iz ugljikohidrata, masnih kiselina i aminokiselina (prvenstveno ovdje mislim na reakcije vezane za lanac prijenosa elektrona, a dodatno i na reakcije vezane uz beta oksidaciju masnih kiselina te reakcije koje predhode citratnom ciklusu uključujući i reakcije samog citratnog ciklusa). Također flavini sudjeluju u reakciji stvaranja mokraćne kiseline, kao i u reakcijama važnim za aktivnost drugih vitamina (B-3, B-6, B-9 i B-12).
Vitamin B-3 ili niacin je sastavni dio nikotinamid nukleotida koji imaju funkciju koenzima određene klase enzima (dehidrogenaza) koji kataliziraju oksido-redukcijske kemijske reakcije. Takvih tipova enzima postoji na stotine u našem tijelu i važni su podjednako za reakcije sinteze kao i za reakcije razgradnje uključujući pritom i reakcije oslobađanja metaboličke energije. Važnost ovih koenzima je stoga iznimna, no većina autora dodatno stavlja naglasak na njihovu ulogu kod reakcija sinteze DNA, kao i kod reakcija popravka oštećenih dijelova DNA.
Vitamin B-5 ili pantotenska kiselina je sastavni dio dviju važnih molekula u našem tijelu: koenzima A (CoA) te proteina nosača acila (ACP). Iako se u nazivu prve molekule to ne može zamijetiti, obje molekule imaju ulogu nosača (prenositelja) drugih molekula. U slučaju koenzima A to su primjerice: acetil, acetoacetil, sukcinil te β-hidroksi-β-metilglutaril čije je prenošenje iznimno važno za oslobađanje metaboličke energije iz ugljikohidrata, masnih kiselina i aminokiselina. Dodatno koenzim A je sudionik iznimno važnih post-translacijskih i ko-translacijskih modifikacija proteina, točnije koenzim A omogućava acetilaciju, acilaciju i izoprenizaciju različitih vrsta proteina (G-proteina, histona, α-tubulin, β-endorfin…itd.). ACP je s druge strane integralni dio multienzimskog kompleksa kojeg nazivamo sintaza masnih kiselina te je kao takav neizbježan za proces sinteze masnih kiselina.
Vitamin B-6 ili piridoksin ima ulogu koenzima u preko stotinu kemijskih reakcija unutar metaboličkih putova aminokislina. Te reakcije uključuju deaminaciju, transaminaciju, transsumporaciju, desumporaciju te dekarboksilaciju. Također sudjeluje u katalizi kemijskih reakcija stvaranja porfirina koji je sastavni dio hemoglobina, mioglobina i citokroma. Nadalje, piridoksin je važan za sintezu biogenih amina (dopamin, noradrenalin, adrenalin, histamin, serotonin) te sintezu nukleinskih kiselina, a neophodan je i za oslobađanje glukoze iz naših tjelesnih rezervi glikogena jer ima ulogu koenzima glikogen fosforilaze. Dodatno sudjeluje u procesu oslobađanja kolina koji je neophodan za sintezu acetil-kolina (neurotransmitera centralnog i perifernog živčanog sustava).
Vitamin B-7 ili biotin ima ulogu prostetske skupine kod četiri enzima u našem tijelu koji su po funkciji karboksilaze (na ciljanoj molekuli dolazi do zamjene vodikova atoma sa karboksilnom skupinom). To su: piruvat karboksilaza koja sudjeluje u glukoneogenezi (metaboličkom putu stvaranja glukoze), acetil-coA karboksilaza koja sudjeluje u sintezi masnih kiselina te propionil-CoA i b-metilkrotonil-CoA karboksilaza koje sudjeluju u metabolizmu određenih aminokiselina (valin, izoleucin, metionin, leucin).
Vitamin B-9 ili folna kiselina (pteroilmonoglutamatska kiselina) ima ulogu prijenosa metilne (C-1) skupine. Ta uloga je iznimno važna za niz kemijskih reakcija unutar metaboličkih putova određenih aminokiselina (histidina, triptofana, glicina, serina) te sintezu pirimidina i purina (nukleotida koji izgrađuju DNA). Folna kiselina također ima važnu ulogu u katabolizmu kolina, kao i za pravilan metabolizam homocisteina. Homocistein je spoj koji nastaje pretvorbom aminokiseline metionina u aminokiselinu cistein. Homocistein se ne ugrađuje u proteine, niti se može unijeti u tijelo prehranom. Ukoliko je njegov metabolizam poremećen (primjerice nedovoljnim unosom folne kiseline) nakuplja se u našem tijelu. Pokazano je kako se njegova visoka koncentracija u krvi dovodi u vezu sa kardiovaskularnim bolestima.
Vitamin B-12 ili cijanokobalamin je koenzim za samo dva enzima koje posjedujemo: metionin sintaze i L-metilmalonil-koenzim A mutaze. Metionin sintaza katalizira reakciju konverzije homocisteina u metionin čime dolazi ujedno i do regeneracije vitamina B-9. Ova kemijska reakcija je neposrednim putem važna i za sintezu DNA. L-metilmalonil-koenzim A mutaza katalizira konverziju L-metilmalonil-koenzim A molekule u sukcinil-koenzim A molekulu koja je važan dio citratnog ciklusa. Ishodišna L-metilmalonil-koenzim A molekula se dobiva na dva načina: razgradnjom aminokiselina kao što su metionin, izoleucin, treonin i valin ili beta oksidacijom masnih kiselina sa neparnim brojem C atoma. U oba slučaja za odvijanje jednog od stupnjeva tih reakcija potreban je i vitamin B-7.
Nakon ovog detaljnog pregleda zgodno bi bilo spomenuti za kraj i par razlika između vitamina topljivih u mastima i vitamina topljivih u vodi. Ukoliko vitamine topljive u mastima unosimo u većoj količini u odnosu na naše dnevne potrebe, naše tijelo ih posprema u jetri i masnom tkivu te ih sa tih lokacija otpušta kada zato naiđe potreba. To nije slučaj za vitamine topljive u vodi te ih je zato potrebno svakodnevno unositi hranom ili adekvatnim suplementima. Budući da vitamine topljive u mastima naše tijelo posprema, postoji opasnost od prekomjernog toksičnog unosa tih vitamina. Unos takve toksične doze prirodnim prehrambenim namirnicama je gotovo nemoguće (osim ako niste u stanju odjednom pojesti čitavu jetru nekog velikog sisavca, primjerice medvjeda), već se to više odnosi na neodgovorno korištenje suplemenata (vitaminskih pripravaka) i namirnica dodatno obogaćenih vitaminima. S druge strane takvih vrsta opasnosti za vitamine topljive u vodi nema, budući da zdravi bubrezi vrlo lako izlučuju njihov suvišak putem urina.
