Biochemie výživy, vitamíny

Prezentace na téma: "Biochemie výživy, vitamíny"— Transkript prezentace:

1 Biochemie výživy, vitamíny
Bruno Sopko, Jana Novotná

2 Obsah Úvod Makronutrienty Regulace příjmu makronutrientů
Aminokyseliny, proteiny Sacharidy Mastné kyseliny, cholesterol Regulace příjmu makronutrientů Mikronutrienty Vitamíny rozpustné v tucích Vitamíny rozpustné ve vodě Minerály

3 Úvod – faktory ovlivňující příjem živin
Energetická a nutriční homeostasa Exogenní vstupy –Signály prostředí Metabolické Signály Endokrinní Signály Nervové Signály Geny a interakce genů s prostředím

4 Úvod – positivní a negativní bilance

5 Úvod – fondy (pools)

6 Úvod – transport nutrientů

7 Úvod – transport nutrientů

8 Makronutrienty Aminokyseliny, proteiny Sacharidy
Mastné kyseliny, cholesterol Vláknina

9 Aminokyseliny, proteiny
Trávení, absorpce proteinů Metabolický obrat bílkovin Esenciální AK Meziorgánová kooperace Transport aminokyselin do buňky Regulace metabolismu AK - anabolická Regulace metabolismu AK - katabolická Vliv AK na sekreci glukagonu a insulinu Dusíková bilance

10 Trávení, absorpce proteinů

11 Metabolický obrat bílkovin

12 Esenciální aminokyseliny

13 Meziorgánová kooperace

14 Transport aminokyselin do buňky

15 Regulace metabolismu AK - anabolická

16 Regulace metabolismu AK - anabolická

17 Regulace metabolismu AK - katabolická
Glukagon aktivuje fenylalaninovou hydroxylasu cestou adenosine 3′5′-cyclic monophosphate (cAMP)-dependentní dráhy. Glukagon aktivuje glutaminasu a glycin štěpící enzym, tento mechanismus je zatím neznámý. Glukagon a glukokortikoidy indukují the syntesu řady aminkyseliny katabolizujících enzymů.

18 Regulace metabolismu AK - katabolická

19 Vliv AK na sekreci glukagonu a insulinu

20 Dusíková bilance

21 Sacharidy Sacharidy - příjem Sacharidy - regulace

22 Sacharidy - příjem

23 Sacharidy - regulace

24 Mastné kyseliny

25 Cholesterol

26 Regulace Hormony tukové tkáně Leptin Pankreatické hormony Hormony GIT

27 Regulace – hormony tukové tkáně

28 Regulace - leptin

29 Regulace – Pankreatické hormony
Glukagon Insulin Pankreatický Polypeptid Snižuje apetit neznámým mechanismem Amylin Snižuje příjem potravy

30 Regulace – hormony GIT Stimulace produkce inzulínu Ghrelin (produkován hlavně P/D1 buňkami lemující fundus lidského žaludku a epsilon buňkami pankreatu) apetit-regulující hormon (antagonista leptinu) sekretagog růstového hormonu Peptid YY (ileum a tlusté střevo) potenciální proabsorbční hormon reduktant apetitu Inkretiny: Glucagon –simulující Peptidy (GLP-1,2) a Glukosa - Dependentní Insulinotropní Peptid Inkretin, GLP 1 Snížení Glc v krvi Inhibice produkce glukagonu Enzym DPP-4 inaktivuje GLP-1 Inhibitory DPP-4 blokují DPP-4 a snižují koncentraci Glc

31 Regulace – hormony GIT Oxyntomodulin (Parietální buňky - buňky žaludečního epitelu, které sekretují žaludeční kyselinu (HCl) a vnitřní faktor – intrinsic factor) tlumí apetit Cholecystokinin (I-buňky v mukozálním epitelu) Sekrece trávicích enzymů a žluči z pankreatu a žlučníku Supresant hladu Indukuje zvýšenou opiátovou toleranci Bombesinu - podobné Peptidy gastrin-uvolňující peptid (GRP) Neuromedin B (NMB) Apo A-IV (tenké střevo) aktivuje lecitin-cholesterol acyltransferasu a cholesterylester přenášející protein in vitro; Hraje důležitou roli v regulaci apetitu a sytosti při testech na hlodavcích; projevuje anti-oxidanční a anti-atherogenní vlastnosti in vitro a při testech na hlodavcích; Moduluje efektivitu enterocytů a hepatického transcelulárního transportu lipidů in vitro. Enterostatin (tenké střevo pancreatickou procolipasou) Redukce sekrece insulinu zvýšení in sympathetic drive to brown adipose tissue Stimulace adrenální sekrece kortikosteroidů iniciuje a pocit plnosti žaludku Obestatin (produkován ze stejného prohormonu jako ghrelin) antagonista pro sekreci růstového hormonu a příjmu potravy indukovaných ghrelinem

32 Regulace –hormony

33 Regulace –hormony

34 Mikronutrienty Vitaminy rozpustné v tucích
Vitamin A Vitaminy rozpustné ve vodě vitamins Minerály

35 Interakce mikronutrientů

36 Léčiva ovlivňující využití vitaminů

37 Vliv specifických nutrientů na expresi genů

38 Micronutrienty – vitamíny rozpustné v tucích (A, D, E a K)
hydrofobní sloučeniny, absorbovatelné s lipidy, transport krví ve formě lipoproteinů nebo navázány na specifické proteiny, zvýšená pravděpodobnost akumulace, zvýšená možnost hypervitaminosy

39 Vitamín A Vitamin A - retinol
Biologicky aktivními formami jsou retinoidy: retinol, retinal, kyselina retinová. Prekurzory – provitaminy, karotenoidy. V živočišné potravě většinou ve formě esterů – retinol a douhá mastná kyselina (retinylpalmitát) Cyklohexanové jádro a isoprenoidní řetězec

40 Vit. A transport a metabolismus
Estery retinolu → hydrolýza pankreat. enzymy. Absorpce s účinností 60% -90%. b-karoten štěpen b-karotendioxy-genasou na retinal. Střevní buňky → esterifikace retinolu a ten transport chylomikrony. Remnants chylomikronů → játra→ esterifikace (pokud koncentrace esterů převýší 100 mg, jsou skladovány). Transport retinolu (retinol-binding protein, RBP) do mimojaterních tkání.

41 Vitamin A a jeho další funkce
Transkripce a diferenciace Kyselina retinová reguluje přepis genů – působí přes jaderný receptor (podobně jako steroidní receptory). Vazbou na různé jaderné receptory stimuluje (RAR – retinoid acid receptor) nebo inhibuje (RXR- retinoid „X“ receptor) transkripci. Na RAR se váže all-trans-retinová kyselina a na RXR 9-cis-retinová kyselina. Kyselina retinová je nezbytná pro funkci a udržování epitelových tkání. Retinol retinal kyselina retinová retinoldehydrogeasa retinaldehyddehydrogenasa

42 Retinol Vážící proteiny

43 Metabolické funkce vitamínu A
Vidění Genová transkripce Imunitní funkce Vývoj v embryonálním období a reprodukce Metabolismus kostní tkáně Hematopoeza Metabolismus kůže Antioxidant

44 Zdroje vitaminu A mrkev játra brokolice maso špenát vejce papája mléko
meruňky játra maso vejce mléko mléčné výrobky

45 Vitamín D Kalciol, vitamin D2 (cholekalciferol) → prekurzor kalcitriolu, D3 (1,25- dihydroxykalciferol). Reguluje spolu s PTH hladinu vápníku a fosfátů. Syntéza v kůži (7-dehydrocholesterol) UV zářením → další přeměna v játrech a v ledvinách.

46 Zdroje vitamínu D Kromě slunění:
ryby různých druhů (losos, makrela sardinky, tuňák, sumec, úhoř), rybí tuk (z jater tresky) vejce, hovězí játra, houby Absorbován společně s tuky. Absorpce závisí na přítomnosti žlučových kyselin (všechny nemoci snižující resorpci tuků snižují také resorpci vitaminu D) Absorpce je pasivní a je ovlivněna obsahem střev (skladbou stravy). Absorbován společně s mastnými kyselinami s dlouhým řetězcem a je přítomen v chylomikronech v lymfatickém systému.

47 Vitamín E Existují čtyři tokoferolové (a-, b-, g-, d-) a čtyři tokotrienolové izomery (a-,b-, g-, d-), které mají biologickou aktivitu. Všechny jsou tvořené chromanolovým kruhem a hydrofóbním fytylovým vedlejším řetězcem. Nejvyšší biologickou aktivitu vykazuje a- tokoferol.

48 Vitamin E jako antioxidant
PUFA-H = polynenasycená mastná kyselina PUFA-OO = peroxylový radikál polynenasycených mastných kyselin PUFA-OOH = hydroperoxypolynenasycená mastná kyselina PUFA-OH = hydroxypolynasycená MK Fosfolipasa A2 Glutathionperoxidasa Katalasa superoxiddismutasa Radikálová řetězová reakce Vitamin E jako antioxidant

49 Vitamín E Absobován v tenkém střevě, příjem je vázán na fungující vstřebávání tuků. Krví přenášen v lipoproteinech → vychytáván v játrech receptory pro apolipoprotein E. Navázán na a-tokoferol transportní protein (a- TTP) → přenášen do cílových orgánů (přebytek uložen v adipocytech, ve svalech, játrech). b-, g- a d-tokoferoly přenášeny do žluče a degradovány.

50 Vitamin E jako antioxidant
Součinnost s vitaminem C → chromanolový kruh s –OH skupinou je natočen do hydrofilní části membrány → na rozhraní vodné a hydrofóbní fáze reaguje s vit. C nebo glutathionem. Tokoferolový radikál v lipidové části membrány → rozštěpení chromanolového jádra → vznik chinonů a hydrochinonů (nevratné metabolity lipoperoxidace), vit. E se již neobnoví. Obsah vyšších mastných kyselin značně převyšuje obsah a-tokoferolu → během lipoperoxidace se vit. E rychle vstřebává.

51 Vitamín E jako enzymový kofaktor
a-tokoferolchinon vzniklý oxidací a-tokoferolu může působit jako kofaktor vzniku nenasycených mitochondriálních mastných kyselin. a-tokoferolchinon + cytochrom B5 + NADH+H+ iniciuje tvorbu dvojné vazby MK – přechodně se mění na a-tokoferolhydrochinon (za přítomnosti O2 se mění zpět na a-tokoferolchinon).

52 Zdroje vitamínu E Rostlinné oleje – sojový, kukuřičný, slunečnicový, olivový, pšeničné klíčky, hlávkový salát, zelí, celer, ořechy

53 Vitamín K Označení "K" je odvozeno z německého slova "Koagulation", srážení krve. Je nezbytný pro funkci několika proteinů podílejících se na srážení krve. Nezbytný v procesu mineralizace kostí, buněčného růstu a metabolismu proteinů cévní stěny.

54 Vitamín K Vitamin K1 (fylochinon) – rostlinný původ.
Vitamin K2 (menachinon) – produkován střevními bakteriemi. K1 a K2 jsou v organismu využívány rozdílným způsobem K1 - hlavně pro srážení krve a jeho hlavním orgánem působení jsou játra, K2 – důležitý v nekoagulačních dějích, v metabolismu a mineralizaci kostí, v buněčném růstu a v metabolismu buněk cévní stěny. Vitamin K2 Syntetické deriváty Vit.K

55 Zdroje vitamínu K zelená listová zelenina rostlinné oleje brokolice
cereálie

56 Vitamin C Vitamin C je vitamin rozpustný ve vodě.
Téměř všechna zvířata jsou schopna syntetizovat svůj C. Vitamin C byl poprvé izolován roku 1928 a roku byl prokázán jeho protikurdějový účinek.

57 Vitamin C Vitamin C má slabě kyselý charakter, nazýva se kyselinou askorbovou “askorbáty”. Jedná se o L-enanciomer kyseliny askorbové . D-enanciomer neprokazuje žádnou biologickou aktivitu. Absorbován v tenkém střevu, primárně v ileu, aktivním transportem – závislý na sodíku a energii.

58 Enzymy vyžadující askorbát jako koenzym
Cytochrom P450 oxidasy (některé) Dopamine-β-monooxygenasa Peptidyl glycine α-amidating monooxygenase Cholesterol 7-α-hydroxylasa 4 Hydroxyphenylpyruvate oxidasa Homogentisate 1,2-dioxygenasa Proline hydroxylasa Procollagen-proline 2-oxoglutarate-3-dioxygenasa Lysine hydroxylasa γ-Butyrobetaine, 2-oxoglutarate-4-dioxygenasa Trimethyllysine-2-oxoglutarate dioxygenasa

59 Nedostatek vitaminu C Únava, změna osobnosti snížení psychmotorických schopností a motivace. Nedostatek vitamínu C trvající déle, než 3-5 měsíců vyústí v symptomatické kurděje. Kurděje vedou k tvorbě „jaterních skvrn“ na kůži, otoky a krvácení dásní a dalších mukosních tkání. Pokročilé kurděje jsou charakteristické vznikem otevřených ran a ztrátou zubů. Velmi těžké případy se mohou projevovat neuritidami, žloutenkou, horečkami, dušností až smrtí.

60 Vitaminy B Absorption Place B1-thiamin tenké střevo B2-riboflavin
specifický aktivní transport tenké střevo B2-riboflavin aktivní transport závislý na sodíku a energii jejunum B3-niacin přímá a usnadněná difuse B5-panthotenová kyselina usnadněná difuse B6 pravděpodobně usnadněná difuse B7-biotin B9- kyselina listová Specifický přenašeč, pH-dependentní B12-kobalamin B12 se váže na přenášející protein, nazývaný vnitřní faktor (produkovaný žaludečním epitelem) distální část ilea Biotin in food exists in the free and enzyme-bound form. The protein-bound form can be digested, which in turn yields biocytin, a combination of biotin and lysine. Biocytin is hydrolyzed via the action of biotinidase to its component parts.

61 Další mikronutrienty Cholin Karnitin Inositol Pyrolohinolin Chinon
Ubichinone Orotová kyselina Kyselina para-aminobenzoová (PABA) Kyselina lipoová Bioflavonoidy Pseudovitaminy

62 Minerály - makrominerály
Sodík Transportován s dalšímy sloučeninami Draslík Pasivní transport Chlorid Vápník (20% - 50 %) Vitamin D dependentní Pasivní difuse Fosfor Aktivní, se saturačním maximem, sodík-dependentní mechanismes (vitamin D též ovlivňuje) Hořčík (30 % - 70 %) Usnadněná difuse

63 Minerály - mikrominerály
Železo Hemově vázané Volné Laktoferrin Zinek Pasivní difuse i když může zahrnovat zinek-vážící metalothioneinový protein a/nebo střevní protein s vysokým obsahem cysteinuMěď Usnadněná difuse Selen Selenocystein Jod Jodidový iont, difuse Molybden Difuse Mangan Neznámé Kobalt Interferuje s absorpcí železa a může jí úplně zastavit kobalamin

64 Železo

65 Enzymy vyžadující mangan
Pyruvát karboxylasa Acetyl CoA karboxylasa Isocitrát dehydrogenasa Mitochondriální superoxid dismutasa Arginasa Glukokinasa Galakto-transferrasa Hydroxymethyl-transferasa Superoxid dismutasa

66 Literatura Thomas M. Devlin ed. Textbook of biochemistry with clinical correlations, Fourth edition (1997), Wiley and sons. Christos S. Mantzoros, NUTRITION AND METABOLISM, Underlying Mechanisms and Clinical Consequences (2009), Humana Press, a part of Springer Science+Business Media Other are cited directly on the pages