Vitamin A - Vitamin A

Vitamin-A-Synthese.png
Chemische Struktur von Retinol , einer der Hauptformen von Vitamin A

Vitamin A ist eine Gruppe ungesättigter organischer Nährstoffverbindungen , die Retinol , Retinal und mehrere Provitamin- A- Carotinoide (vor allem Beta-Carotin ) umfasst. Vitamin A hat mehrere Funktionen: Es ist wichtig für Wachstum und Entwicklung, für die Aufrechterhaltung des Immunsystems und für ein gutes Sehvermögen. Vitamin A wird von der Netzhaut des Auges in Form von Retinal benötigt , das sich mit dem Protein Opsin zu Rhodopsin verbindet , dem lichtabsorbierenden Molekül, das sowohl für das schwache Licht ( skotopisches Sehen) als auch für das Farbsehen notwendig ist .

In Lebensmitteln tierischen Ursprungs ist die Hauptform von Vitamin A ein Ester , hauptsächlich Retinylpalmitat , das im Dünndarm in Retinol (chemisch ein Alkohol ) umgewandelt wird . Die Retinolform fungiert als Speicherform des Vitamins und kann in und aus seiner visuell aktiven Aldehydform , Retinal, umgewandelt werden .

Alle Formen von Vitamin A haben einen Beta-Ionon- Ring, an den eine Isoprenoid- Kette gebunden ist, die als Retinylgruppe bezeichnet wird . Beide Strukturmerkmale sind für die Vitaminaktivität essentiell. Das orangefarbene Pigment der Karotte (Beta-Carotin) kann als zwei verbundene Retinylgruppen dargestellt werden, die im Körper verwendet werden, um zum Vitamin-A-Spiegel beizutragen. Alpha-Carotin und Gamma-Carotin haben auch eine einzelne Retinylgruppe, die ihnen eine gewisse Vitaminaktivität verleiht. Keines der anderen Carotine hat Vitaminaktivität. Das Carotinoid Beta- Cryptoxanthin besitzt eine Ionongruppe und hat beim Menschen Vitaminwirkung.

Vitamin A kommt in zwei Hauptformen in Lebensmitteln vor :

Medizinische Verwendung

Mangel

Schätzungen zufolge betrifft weltweit etwa ein Drittel der Kinder unter fünf Jahren einen Vitamin-A-Mangel. Es wird geschätzt, dass jährlich 670.000 Kinder unter fünf Jahren ums Leben kommen. Zwischen 250.000 und 500.000 Kinder in Entwicklungsländern erblinden jedes Jahr aufgrund von Vitamin-A-Mangel, mit der höchsten Prävalenz in Afrika und Südostasien. Vitamin-A-Mangel ist laut UNICEF "die Hauptursache für vermeidbare Kinderblindheit" . Es erhöht auch das Sterberisiko durch häufige Kinderkrankheiten wie Durchfall . UNICEF Hinblick auf Adressieren Vitamin - A - Mangel als entscheidend für die Verringerung der Kindersterblichkeit , die vierte der Vereinten Nationen " Millennium - Entwicklungsziele .

Ein Vitamin-A-Mangel kann sowohl als primärer als auch als sekundärer Mangel auftreten. Ein primärer Vitamin-A-Mangel tritt bei Kindern und Erwachsenen auf, die nicht ausreichend Provitamin-A-Carotinoide aus Obst und Gemüse oder präformiertes Vitamin A aus Tier- und Milchprodukten zu sich nehmen. Auch eine frühzeitige Entwöhnung von Muttermilch kann das Risiko eines Vitamin-A-Mangels erhöhen.

Ein sekundärer Vitamin-A-Mangel ist mit einer chronischen Malabsorption von Lipiden, einer beeinträchtigten Gallenproduktion und -freisetzung sowie einer chronischen Exposition gegenüber Oxidantien wie Zigarettenrauch und chronischem Alkoholismus verbunden. Vitamin A ist ein fettlösliches Vitamin und hängt von der mizellaren Solubilisierung für die Verteilung im Dünndarm ab, was zu einer schlechten Verwendung von Vitamin A aus einer fettarmen Ernährung führt . Zinkmangel kann auch die Aufnahme, den Transport und den Stoffwechsel von Vitamin A beeinträchtigen, da es für die Synthese der Vitamin-A-Transportproteine ​​und als Cofaktor bei der Umwandlung von Retinol in Retinal essentiell ist. Bei unterernährten Bevölkerungsgruppen erhöht eine häufige niedrige Zufuhr von Vitamin A und Zink den Schweregrad eines Vitamin-A-Mangels und führt zu physiologischen Mangelerscheinungen und -symptomen. Eine Studie in Burkina Faso zeigte eine deutliche Verringerung der Malaria-Morbidität durch die kombinierte Einnahme von Vitamin A und Zink bei Kleinkindern.

Aufgrund der einzigartigen Funktion von Retinal als visueller Chromophor ist eine der frühesten und spezifischen Manifestationen eines Vitamin-A-Mangels eine Beeinträchtigung des Sehvermögens, insbesondere bei reduziertem Licht – Nachtblindheit . Anhaltender Mangel führt zu einer Reihe von Veränderungen, von denen die verheerendsten in den Augen auftreten. Einige andere Augenveränderungen werden als Xerophthalmie bezeichnet . Zunächst kommt es zu einer Trockenheit der Bindehaut ( Xerose ), da das normale Tränen- und Schleimhautepithel durch ein keratinisiertes Epithel ersetzt wird. Es folgt die Ansammlung von Keratintrümmern in kleinen undurchsichtigen Plaques ( Bitot-Flecken ) und schließlich eine Erosion der aufgerauten Hornhautoberfläche mit Erweichung und Zerstörung der Hornhaut ( Keratomalazie ) und führt zu vollständiger Erblindung. Andere Veränderungen sind eine Immunschwäche (erhöhtes Risiko für Ohrinfektionen, Harnwegsinfektionen, Meningokokken-Erkrankungen ), Hyperkeratose (weiße Klumpen an den Haarfollikeln), Keratosis pilaris und Plattenepithelmetaplasie des Epithels der oberen Atemwege und der Harnblase zu einem keratinisierten Epithel. In der Zahnmedizin kann ein Vitamin-A-Mangel zu einer Schmelzhypoplasie führen .

Eine ausreichende Zufuhr, jedoch kein Überschuss an Vitamin A, ist besonders bei Schwangeren und Stillenden für eine normale Entwicklung des Fötus und in der Muttermilch wichtig. Mängel können nicht durch postnatale Supplementation ausgeglichen werden . Überschüssiges Vitamin A, das bei hochdosierten Vitaminpräparaten am häufigsten vorkommt, kann Geburtsfehler verursachen und sollte daher die empfohlenen Tageswerte nicht überschreiten.

Die Hemmung des Vitamin-A-Stoffwechsels als Folge des Alkoholkonsums während der Schwangerschaft ist ein vorgeschlagener Mechanismus für das fetale Alkoholsyndrom und ist durch eine Teratogenität gekennzeichnet, die einem mütterlichen Vitamin-A-Mangel oder einer reduzierten Retinsäuresynthese während der Embryogenese ähnelt.

Nahrungsergänzung mit Vitamin A

Deckungsrate der Vitamin-A-Supplementierung (Kinder im Alter von 6–59 Monaten), 2014

Eine Überprüfung aus dem Jahr 2012 ergab keine Hinweise darauf, dass Beta-Carotin oder Vitamin-A-Ergänzungen die Lebensdauer bei gesunden Menschen oder bei Menschen mit verschiedenen Krankheiten erhöhen. Eine Überprüfung aus dem Jahr 2011 ergab, dass die Vitamin-A-Supplementierung von Kindern mit einem Risiko eines Mangels im Alter von unter fünf Jahren die Sterblichkeit um bis zu 24 % reduzierte. Ein Cochrane-Review aus den Jahren 2016 und 2017 kam jedoch zu dem Schluss, dass es keine Evidenz dafür gibt, eine pauschale Vitamin-A-Supplementierung für alle Säuglinge unter einem Jahr zu empfehlen, da sie die Säuglingssterblichkeit oder -morbidität in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen nicht reduziert hat. Die Weltgesundheitsorganisation schätzt, dass eine Vitamin-A-Supplementierung seit 1998 in 40 Ländern 1,25 Millionen Todesfälle aufgrund von Vitamin-A-Mangel verhindert hat.

Während die Strategien die Einnahme von Vitamin A durch eine Kombination aus Stillen und Nahrungsaufnahme umfassen, bleibt die Verabreichung von oralen hochdosierten Nahrungsergänzungsmitteln die Hauptstrategie zur Minimierung des Mangels. Etwa 75 % des Vitamin A, das von Entwicklungsländern für Nahrungsergänzungsmittel benötigt wird, wird von der Micronutrient Initiative mit Unterstützung der Canadian International Development Agency bereitgestellt. Ansätze zur Anreicherung von Lebensmitteln sind machbar, können jedoch keine ausreichende Aufnahmemenge gewährleisten. Beobachtungsstudien an schwangeren Frauen in Afrika südlich der Sahara haben gezeigt, dass niedrige Vitamin-A-Spiegel im Serum mit einem erhöhten Risiko der Mutter-Kind-Übertragung von HIV verbunden sind. Niedrige Vitamin-A-Spiegel im Blut wurden mit einer schnellen HIV-Infektion und Todesfällen in Verbindung gebracht. Überprüfungen der möglichen Mechanismen der HIV-Übertragung ergaben keinen Zusammenhang zwischen dem Vitamin-A-Spiegel im Blut von Mutter und Kind, wobei konventionelle Interventionen durch die Behandlung mit Anti-HIV-Medikamenten nachgewiesen wurden .

Nebenwirkungen

Da Vitamin A fettlöslich ist, dauert die Beseitigung eines Überschusses über die Nahrung viel länger als bei wasserlöslichen B-Vitaminen und Vitamin C. Dadurch können sich toxische Vitamin-A-Spiegel ansammeln. Diese Toxizitäten treten nur bei vorgeformtem Vitamin A (Retinoid) auf. Die Carotinoid-Formen (zum Beispiel Beta-Carotin, wie es in Karotten vorkommt) verursachen keine solchen Symptome, aber eine übermäßige Aufnahme von Beta-Carotin über die Nahrung kann zu Carotinodermie führen , einer harmlosen, aber kosmetisch unangenehmen orange-gelben Verfärbung der Haut .

Im Allgemeinen tritt akute Toxizität bei Dosen von 25.000 IE / kg Körpergewicht auf, chronische Toxizität tritt bei 4.000 IE/kg Körpergewicht täglich über 6–15 Monate auf. Lebertoxizitäten können jedoch bereits bei Konzentrationen von 15.000 IE (4500 Mikrogramm) pro Tag bis 1,4 Millionen IE pro Tag bei einer durchschnittlichen täglichen toxischen Dosis von 120.000 IE auftreten, insbesondere bei übermäßigem Alkoholkonsum. Bei Menschen mit Nierenversagen können 4000 IE erhebliche Schäden verursachen. Bei einer langfristigen Einnahme von Vitamin A in Dosen von 25.000–33.000 IE pro Tag können Anzeichen einer Toxizität auftreten .        

Eine übermäßige Einnahme von Vitamin A kann zu Übelkeit, Reizbarkeit, Anorexie (verminderter Appetit), Erbrechen, verschwommenem Sehen, Kopfschmerzen, Haarausfall, Muskel- und Bauchschmerzen und -schwäche, Schläfrigkeit und verändertem Geisteszustand führen. In chronischen Fällen können Haarausfall, trockene Haut, Austrocknen der Schleimhäute, Fieber, Schlaflosigkeit , Müdigkeit, Gewichtsverlust, Knochenbrüche, Anämie und Durchfall zusätzlich zu den Symptomen, die mit einer weniger schwerwiegenden Toxizität einhergehen, auftreten. Einige dieser Symptome treten auch bei einer Aknebehandlung mit Isotretinoin auf . Chronisch hohe Dosen von Vitamin A und auch pharmazeutische Retinoide wie 13-cis-Retinsäure können das Syndrom des Pseudotumor cerebri auslösen . Dieses Syndrom umfasst Kopfschmerzen, Sehstörungen und Verwirrtheit, verbunden mit erhöhtem Hirndruck. Die Symptome beginnen zu verschwinden, wenn die Einnahme der verletzenden Substanz beendet wird.

Die chronische Einnahme von 1500  RAE von vorgeformtem Vitamin A kann mit Osteoporose und Hüftfrakturen in Verbindung gebracht werden, da es den Knochenaufbau unterdrückt und gleichzeitig den Knochenabbau stimuliert, obwohl andere Übersichten diesen Effekt bestritten haben, was darauf hindeutet, dass weitere Beweise erforderlich sind.

Eine systematische Überprüfung aus dem Jahr 2012 ergab, dass Beta-Carotin und höhere Dosen von zusätzlichem Vitamin A die Sterblichkeit bei gesunden Menschen und Menschen mit verschiedenen Krankheiten erhöhten. Die Ergebnisse der Überprüfung erweitern den Beweis, dass Antioxidantien möglicherweise keinen langfristigen Nutzen haben.

Äquivalenzen von Retinoiden und Carotinoiden (IE)

Da einige Carotinoide in Vitamin A umgewandelt werden können, wurde versucht herauszufinden, wie viel davon in der Nahrung einer bestimmten Menge an Retinol entspricht, um den Nutzen verschiedener Lebensmittel vergleichen zu können. Die Situation kann verwirrend sein, weil sich die akzeptierten Äquivalenzen geändert haben.

Viele Jahre lang wurde ein Äquivalenzsystem verwendet, bei dem eine internationale Einheit (IE) 0,3 μg Retinol (~1 nmol), 0,6 μg β-Carotin oder 1,2 μg anderer Provitamin-A-Carotinoide entsprach. Diese Beziehung wird alternativ durch das Retinol-Äquivalent (RE) ausgedrückt: ein RE entsprach 1 µg Retinol, 2 µg β-Carotin gelöst in Öl (es ist in den meisten Ergänzungspillen aufgrund der sehr schlechten Löslichkeit in jedem Medium nur teilweise gelöst), 6 µg β-Carotin in normaler Nahrung (da es nicht so gut resorbiert wird wie in Ölen) und 12 µg entweder α-Carotin , γ-Carotin oder β- Cryptoxanthin in der Nahrung.

Neuere Forschungen haben gezeigt, dass die Aufnahme von Provitamin-A-Carotinoiden nur halb so hoch ist wie bisher angenommen. Infolgedessen empfahl das US-amerikanische Institute of Medicine 2001 eine neue Einheit, das Retinol-Aktivitäts-Äquivalent (RAE). Jedes µg RAE entspricht 1 µg Retinol, 2 µg β-Carotin in Öl, 12  µg "diätetischem" Beta-Carotin oder 24  µg der drei anderen diätetischen Provitamin-A-Carotinoide.

Stoff und seine chemische Umgebung (pro 1 μg) IE (1989) μg RE (1989) μg RAE (2001)
Retinol 3.33 1 1
Beta-Carotin , in Öl gelöst 1,67 1/2 1/2
Beta-Carotin, übliche Nahrungsergänzung 1,67 1/6 1/12
0,83 1/12 1/24

Da die Umwandlung von Retinol aus Provitamin-Carotinoiden durch den menschlichen Körper aktiv durch die dem Körper zur Verfügung stehende Menge an Retinol reguliert wird, gelten die Umwandlungen strikt nur für den Menschen mit Vitamin-A-Mangel. Die Aufnahme von Provitaminen hängt stark von der Menge der mit dem Provitamin aufgenommenen Lipide ab; Lipide erhöhen die Aufnahme des Provitamins.

Ein Beispiel für eine vegane Ernährung für einen Tag, die ausreichend Vitamin A liefert, wurde vom Food and Nutrition Board veröffentlicht (Seite 120). Die von der National Academy of Sciences bereitgestellten Referenzwerte für Retinol oder seine Äquivalente sind gesunken. Die 1968 festgelegte RDA (für Männer) betrug 5000 IE (1500 µg Retinol). 1974 wurde die RDA auf 1000 RE (1000 μg Retinol) revidiert. Ab 2001 beträgt die RDA für erwachsene Männer 900 RAE (900 μg oder 3000 IE Retinol). Nach den RAE-Definitionen entspricht dies 1800 µg in Öl gelöstem β-Carotin-Supplement (3000 IE) oder 10800 µg β-Carotin in Lebensmitteln (18000 IE).

Ernährungsempfehlungen

Das US Institute of Medicine (IOM) hat 2001 den Estimated Average Requirements (EARs) und Recommended Dietary Allowances (RDAs) für Vitamin A aktualisiert. stattdessen angezeigt. Was die Sicherheit angeht, legt die IOM bei ausreichenden Nachweisen tolerierbare obere Aufnahmemengen (ULs) für Vitamine und Mineralstoffe fest. Zusammen werden die EARs, RDAs, AIs und ULs als Dietary Reference Intakes (DRIs) bezeichnet. Die Berechnung der Retinol-Aktivitätsäquivalente (RAE) beträgt jeweils µg RAE entspricht 1 µg Retinol, 2 µg β-Carotin in Öl, 12 µg „diätetischem“ Beta-Carotin oder 24 µg der drei anderen diätetischen Provitamin-A-Carotinoide .

Lebensphasengruppe US-RDAs oder AIs (μg RAE/Tag) Obergrenzen (UL, μg/Tag)
Kleinkinder 0–6 Monate 400 (KI) 500 (KI)
7–12 Monate 600 600
Kinder 1-3 Jahre 300 600
4–8 Jahre 400 900
Männer 9–13 Jahre 600 1700
14–18 Jahre 900 2800
>19 Jahre 900 3000
Frauen 9–13 Jahre 600 1700
14–18 Jahre 700 2800
>19 Jahre 700 3000
Schwangerschaft <19 Jahre 750 2800
>19 Jahre 770 3000
Stillzeit <19 Jahre 1200 2800
>19 Jahre 1300 3000
  1. ^ ULs gelten für natürliche und synthetische Retinolesterformen von Vitamin A. Beta-Carotin und andere Provitamin-A-Carotinoide aus Lebensmitteln und Nahrungsergänzungsmitteln werden bei der Berechnung der Gesamt-Vitamin-A-Aufnahme für Sicherheitsbewertungen nicht hinzugefügt, obwohl sie als RAE für RDA und AI enthalten sind Berechnungen.

Für die Kennzeichnung von Lebensmitteln und Nahrungsergänzungsmitteln in den USA wird die Menge in einer Portion als Prozentsatz des Tageswertes (%DV) ausgedrückt. Für Vitamin A Kennzeichnungszweck 100% des Tageswertes wurde bei 5.000 IU gesetzt, aber es wurde auf 900 ug RAE überarbeitet am 27. Mai 2016. Der Einhaltung der aktualisierten Kennzeichnungsvorschriften bis zum 1. Januar 2020 der Hersteller erforderlich war US $ 10 Millionen oder mehr beim jährlichen Lebensmittelabsatz und bis zum 1. Januar 2021 für Hersteller mit geringeren Lebensmittelabsätzen. Eine Tabelle mit den alten und neuen Tageswerten für Erwachsene finden Sie unter Reference Daily Intake .

Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) bezeichnet die kollektiven Informationen als Ernährungsreferenzwerte, mit Population Reference Intake (PRI) anstelle von RDA und Average Requirement anstelle von EAR. AI und UL haben dasselbe wie in den Vereinigten Staaten definiert. Für Frauen und Männer ab 15 Jahren werden die PRIs auf 650 bzw. 750 µg RE/Tag festgelegt. PRI für die Schwangerschaft beträgt 700 µg RE/Tag, für die Stillzeit 1300 µg/Tag. Bei Kindern im Alter von 1–14 Jahren steigen die PRIs mit dem Alter von 250 auf 600 μg RE/Tag. Diese PRIs ähneln den US-RDAs. Die EFSA prüfte dieselbe Sicherheitsfrage wie die Vereinigten Staaten und legte einen UL von 3000 µg/Tag für vorgeformtes Vitamin A fest.

Quellen

Karotten sind eine Quelle für Beta-Carotin

Vitamin A ist in vielen Lebensmitteln enthalten, einschließlich der folgenden Liste. Die Umwandlung von Carotin in Retinol variiert von Person zu Person und die Bioverfügbarkeit von Carotin in der Nahrung variiert.

Quelle Retinol-Aktivitätsäquivalenzen
(RAEs), μg/100g
Lebertran 30000
Leber Truthahn 8058
Leber Rindfleisch, Schweinefleisch, Fisch 6500
Leber Huhn 3296
Süßkartoffel 961
Karotte 835
Brokkoli Blatt 800
Butter 684
Grünkohl 681
Grünkohl gefroren und dann gekocht 575
Butternusskürbis 532
Löwenzahngrün 508
Spinat 469
Kürbis 426
Grünkohl 333
Ghee 300
Cheddar-Käse 265
Cantaloupe-Melone 169
Paprika/Paprika , rot 157
Ei 140
Aprikose 96
Papaya 55
Tomaten 42
Mango 38
Erbse 38
Brokkoli - Röschen 31
Milch 28
Paprika/Paprika , grün 18
Spirulina 3
  1. ^ Der Inhalt von Süßkartoffeln hängt von der Fleischfarbe ab.

Stoffwechselfunktionen

Vitamin A spielt eine Rolle bei einer Vielzahl von Funktionen im ganzen Körper, wie zum Beispiel:

  • Vision
  • Gen-Transkription
  • Immunfunktion
  • Embryonale Entwicklung und Reproduktion
  • Knochenstoffwechsel
  • Hämatopoese
  • Haut- und Zellgesundheit
  • Zähne
  • Schleimhaut

Vision

Die Rolle von Vitamin A im Sehzyklus hängt speziell mit der Netzhautform zusammen. Im Auge wird 11- cis- Retinal an das Protein „ Opsin “ gebunden, um Rhodopsin in Stäbchen und Jodopsin ( Zapfen ) an konservierten Lysinresten zu bilden. Wenn Licht in das Auge eintritt, wird das 11- cis- Retinal in die all-"trans"-Form isomerisiert. Das all-"trans"-Netzhaut dissoziiert vom Opsin in einer Reihe von Schritten, die als Photobleichen bezeichnet werden. Diese Isomerisierung induziert ein Nervensignal entlang des Sehnervs zum Sehzentrum des Gehirns. Nach der Trennung von Opsin wird das all-"trans"-Retinal recycelt und durch eine Reihe von enzymatischen Reaktionen wieder in die 11-"cis"-Retinalform umgewandelt. Außerdem kann ein Teil des all-"trans"-Retinals in die all-"trans"-Retinolform umgewandelt und dann mit einem Interphotorezeptor-Retinol-bindenden Protein (IRBP) zu den Pigmentepithelzellen transportiert werden. Eine weitere Veresterung zu all-"trans"-Retinylestern ermöglicht die Speicherung von all-trans-Retinol in den Pigmentepithelzellen, um bei Bedarf wiederverwendet zu werden. Die letzte Stufe ist die Umwandlung von 11- cis- Retinal, das sich erneut an Opsin bindet, um Rhodopsin (visuelles Purpur) in der Netzhaut zu reformieren. Rhodopsin wird zum Sehen bei schwachem Licht (Kontrast) sowie zum Nachtsehen benötigt. Kühne zeigte, dass Rhodopsin in der Netzhaut nur dann regeneriert wird, wenn die Netzhaut an retinales Pigmentepithel gebunden ist, das Netzhaut liefert. Aus diesem Grund hemmt ein Mangel an Vitamin A die Neubildung von Rhodopsin und führt zu einem der ersten Symptome, der Nachtblindheit.

Gen-Transkription

Vitamin A in Form der Retinsäure spielt eine wichtige Rolle bei der Gentranskription. Sobald Retinol von einer Zelle aufgenommen wurde, kann es durch Retinol-Dehydrogenasen zu Retinal (Retinaldehyd) oxidiert werden; Retinaldehyd kann dann durch Retinaldehyd-Dehydrogenasen zu Retinsäure oxidiert werden. Die Umwandlung von Retinaldehyd in Retinsäure ist ein irreversibler Schritt; Dies bedeutet, dass die Produktion von Retinsäure aufgrund ihrer Aktivität als Ligand für nukleäre Rezeptoren streng reguliert wird . Die physiologische Form der Retinsäure (all-trans-Retinsäure) reguliert die Gentranskription durch Bindung an nukleäre Rezeptoren, die als Retinsäurerezeptoren (RARs) bekannt sind, die als Heterodimere mit Retinoid-"X"-Rezeptoren (RXRs) an die DNA gebunden sind. RAR und RXR müssen dimerisieren, bevor sie an die DNA binden können. RAR bildet mit RXR ein Heterodimer (RAR-RXR), bildet jedoch nicht ohne weiteres ein Homodimer (RAR-RAR). RXR hingegen kann ein Homodimer (RXR-RXR) bilden und wird auch mit vielen anderen nukleären Rezeptoren Heterodimere bilden, einschließlich des Schilddrüsenhormonrezeptors (RXR-TR), des Vitamin D 3 -Rezeptors (RXR-VDR), der Peroxisom-Proliferator-aktivierte Rezeptor (RXR-PPAR) und der Leber-"X"-Rezeptor (RXR-LXR).

Das RAR-RXR-Heterodimer erkennt Retinsäure-Antwortelemente (RAREs) auf der DNA, während das RXR-RXR-Homodimer Retinoid-"X"-Antwortelemente (RXREs) auf der DNA erkennt; obwohl gezeigt wurde, dass mehrere RAREs in der Nähe von Zielgenen physiologische Prozesse kontrollieren, wurde dies für RXREs nicht gezeigt. Die Heterodimere von RXR mit anderen nukleären Rezeptoren als RAR (dh TR, VDR, PPAR, LXR) binden an verschiedene unterschiedliche Reaktionselemente auf der DNA, um Prozesse zu kontrollieren, die nicht durch Vitamin A reguliert werden. Bei Bindung von Retinsäure an die RAR-Komponente von RAR -RXR-Heterodimer unterliegen die Rezeptoren einer Konformationsänderung, die dazu führt, dass Corepressoren von den Rezeptoren dissoziieren. Coaktivatoren können dann an den Rezeptorkomplex binden, was dazu beitragen kann, die Chromatinstruktur von den Histonen zu lösen oder mit der Transkriptionsmaschinerie zu interagieren. Diese Reaktion kann die Expression von Zielgenen hochregulieren (oder herunterregulieren), einschließlich der Hox-Gene sowie der Gene, die für die Rezeptoren selbst kodieren (dh RAR-beta bei Säugetieren).

Immunfunktion

Vitamin A spielt in vielen Bereichen des Immunsystems eine Rolle, insbesondere bei der Differenzierung und Proliferation von T-Zellen.

Vitamin A fördert die Proliferation von T-Zellen durch einen indirekten Mechanismus, der einen Anstieg von IL-2 beinhaltet . Neben der Proliferationsförderung beeinflusst Vitamin A (insbesondere Retinsäure) die Differenzierung von T-Zellen. In Gegenwart von Retinsäure sind dendritische Zellen im Darm in der Lage, die Differenzierung von T-Zellen zu regulatorischen T-Zellen zu vermitteln . Regulatorische T-Zellen sind wichtig für die Verhinderung einer Immunantwort gegen "sich selbst" und die Regulierung der Stärke der Immunantwort, um Schäden des Wirts zu verhindern. Zusammen mit TGF-β fördert Vitamin A die Umwandlung von T-Zellen in regulatorische T-Zellen. Ohne Vitamin A stimuliert TGF-β die Differenzierung in T-Zellen, die eine Autoimmunantwort hervorrufen könnten.

Hämatopoetische Stammzellen sind wichtig für die Produktion aller Blutzellen, einschließlich Immunzellen, und können diese Zellen ein Leben lang wieder auffüllen. Ruhende hämatopoetische Stammzellen sind in der Lage, sich selbst zu erneuern und stehen bei Bedarf zur Differenzierung und Produktion neuer Blutzellen zur Verfügung. Neben den T-Zellen ist Vitamin A wichtig für die korrekte Regulation der hämatopoetischen Stammzellruhe. Wenn Zellen mit all-trans-Retinsäure behandelt werden, können sie den Ruhezustand nicht verlassen und aktiv werden. Wenn jedoch Vitamin A aus der Nahrung entfernt wird, können hämatopoetische Stammzellen nicht mehr ruhen und die Population hämatopoetischer Stammzellen Zellen abnimmt. Dies zeigt, wie wichtig es ist, eine ausgewogene Menge an Vitamin A in der Umwelt zu schaffen, damit diese Stammzellen zwischen einem Ruhezustand und einem aktivierten Zustand wechseln können, um ein gesundes Immunsystem aufrechtzuerhalten.

Vitamin A hat sich auch als wichtig für die Einwanderung von T-Zellen in den Darm erwiesen, beeinflusst dendritische Zellen und kann eine Rolle bei der erhöhten IgA- Sekretion spielen, die für die Immunantwort in Schleimhautgeweben wichtig ist.

Dermatologie

Vitamin A, und insbesondere Retinsäure, scheint eine normale Hautgesundheit aufrechtzuerhalten, indem es Gene anschaltet und Keratinozyten (unreife Hautzellen) in reife Epidermiszellen differenziert. Die genauen Mechanismen hinter pharmakologischen Retinoid-Therapiemitteln bei der Behandlung dermatologischer Erkrankungen werden erforscht. Zur Behandlung von Akne ist das am häufigsten verschriebene Retinoid-Medikament 13-cis-Retinsäure ( Isotretinoin ). Es reduziert die Größe und Sekretion der Talgdrüsen. Obwohl bekannt ist, dass 40 mg Isotretinoin zu einem Äquivalent von 10 mg ATRA abgebaut werden, bleibt der Wirkmechanismus des Medikaments (ursprünglicher Markenname Accutane) unbekannt und wird kontrovers diskutiert. Isotretinoin reduziert die Bakterienzahl sowohl in den Kanälen als auch auf der Hautoberfläche. Es wird angenommen, dass dies auf die Verringerung des Talgs zurückzuführen ist, einer Nährstoffquelle für die Bakterien. Isotretinoin reduziert Entzündungen durch Hemmung der chemotaktischen Reaktionen von Monozyten und Neutrophilen. Isotretinoin initiiert auch den Umbau der Talgdrüsen; Auslösen von Veränderungen in der Genexpression, die selektiv Apoptose induzieren . Isotretinoin ist ein Teratogen mit einer Reihe von möglichen Nebenwirkungen. Folglich erfordert seine Verwendung eine ärztliche Überwachung.

Retinal/Retinol versus Retinsäure

Ratten mit Vitamin-A-Mangel können durch Supplementierung mit Retinsäure bei guter Allgemeingesundheit gehalten werden . Dies kehrt die wachstumshemmenden Wirkungen eines Vitamin-A-Mangels sowie der frühen Stadien der Xerophthalmie um . Jedoch zeigen solche Ratten Unfruchtbarkeit (sowohl bei Männern als auch bei Frauen) und eine anhaltende Degeneration der Netzhaut, was zeigt, dass diese Funktionen Netzhaut oder Retinol erfordern, die ineinander umwandelbar sind, aber nicht aus der oxidierten Retinsäure wiedergewonnen werden können. Der Bedarf an Retinol zur Reproduktionsrettung bei Ratten mit Vitamin-A-Mangel ist nun bekanntermaßen auf den Bedarf an lokaler Synthese von Retinsäure aus Retinol in Hoden und Embryonen zurückzuführen.

Vitamin A und Derivate in medizinischer Anwendung

Retinylpalmitat wurde in Hautcremes verwendet, wo es zu Retinol abgebaut und angeblich zu Retinsäure metabolisiert wird, die eine starke biologische Aktivität besitzt, wie oben beschrieben. Die Retinoide (zum Beispiel 13-cis-Retinsäure ) stellen eine Klasse chemischer Verbindungen dar, die chemisch mit Retinsäure verwandt sind, und werden in der Medizin verwendet, um Genfunktionen anstelle dieser Verbindung zu modulieren. Wie Retinsäure haben die verwandten Verbindungen keine volle Vitamin-A-Aktivität, aber starke Wirkungen auf die Genexpression und die Differenzierung von Epithelzellen. Pharmazeutika, die Megadosen von natürlich vorkommenden Retinsäurederivaten verwenden, werden derzeit für Krebs-, HIV- und dermatologische Zwecke verwendet. Bei hohen Dosen ähneln die Nebenwirkungen der Vitamin-A-Toxizität.

Geschichte

Die Entdeckung von Vitamin A stammt möglicherweise aus einer Forschung aus dem Jahr 1816, als der Physiologe François Magendie beobachtete, dass Hunde ohne Nahrung Hornhautgeschwüre entwickelten und eine hohe Sterblichkeitsrate aufwiesen. 1912 zeigte Frederick Gowland Hopkins , dass neben Kohlenhydraten , Proteinen und Fetten auch unbekannte akzessorische Faktoren in der Milch für das Wachstum von Ratten notwendig sind. Hopkins erhielt für diese Entdeckung 1929 den Nobelpreis. Bis 1913 wurde eine dieser Substanzen unabhängig voneinander von Elmer McCollum und Marguerite Davis an der University of Wisconsin-Madison sowie von Lafayette Mendel und Thomas Burr Osborne an der Yale University entdeckt , die die Rolle studierten von Fetten in der Ernährung. McCollum und Davis erhielten schließlich Anerkennung, weil sie ihr Papier drei Wochen vor Mendel und Osborne einreichten. Beide Veröffentlichungen erschienen 1913 in derselben Ausgabe des Journal of Biological Chemistry . Die "akzessorischen Faktoren" wurden 1918 als "fettlöslich" und 1920 als "Vitamin A" bezeichnet. 1919 Harry Steenbock (University of Wisconsin-Madison) schlug eine Beziehung zwischen gelben Pflanzenpigmenten (Beta-Carotin) und Vitamin A vor. 1931 beschrieb der Schweizer Chemiker Paul Karrer die chemische Struktur von Vitamin A. Vitamin A wurde erstmals 1947 von den beiden niederländischen Chemikern David Adriaan van Dorp und Jozef Ferdinand . synthetisiert Arens.

Während des Zweiten Weltkriegs griffen deutsche Bomber nachts an, um der britischen Verteidigung zu entgehen. Um die Erfindung eines neuen Airborne Intercept Radar- Systems von 1939 vor deutschen Bombern geheim zu halten, teilte das britische Informationsministerium den Zeitungen mit, dass der nächtliche Verteidigungserfolg der Piloten der Royal Air Force auf eine hohe Aufnahme von Karotten, die reich an Möhren sind, zurückzuführen sei Vitamin A, das den Mythos verbreitet, dass Karotten es den Menschen ermöglichen, im Dunkeln besser zu sehen.

Verweise

Weiterlesen

Externe Links