Vitamina A Carotenoidi

Università di Roma Tor Vergata - Scienze della Nutrizione Umana
Biochimica della Nutrizione
Prof.ssa Luciana Avigliano
2011
Vitamina A
Carotenoidi
VITAMINA A - costituita da 4 unità isopreniche
- presenza di un anello β-iononico essenziale per l’attività
- tutto-trans retinolo
Negli alimenti di origine animale
fegato, olio di pesce, pesce, latte non scremato, burro, tuorlo
CAROTENOIDI - costituiti da 8 unità isopreniche
- provitamine
- non provitamine
Negli alimenti di origine vegetale
frutta, verdura, latte e derivati, burro, olio d’oliva
CH2OH
anello β-iononico essenziale per l’attività
che deve essere presente nei carotenolidi
con attività provitaminica
tutto-trans retinolo
(forma alcolica)
Vitamina A
Il gruppo alcolico è esterificato da
acidi grassi (in genere acido
palmitico) nella forma di riserva
della vitamina
CHO
COOH
Retinale
(forma aldeidica)
Ruolo nella visione
Acido retinoico
Ligando di fattori
di trascrizione
CAROTENOIDI
I carotenoidi sono presenti nelle piante; alcuni hanno attività
vitaminica e sono denominati provitamina A
Gli altri carotenoidi (non provitamina A) non hanno attività
vitaminica, ma sono importanti da un punto di vista
nutrizionale per la loro attività antiossidante
beta carotene:
provitamina
licopene
non provitamina
Beta carotene: come struttura chimica è un dimero della vitamina A
ma da un punto di vista metabolico la bioconversione è di 1:12
ASSORBIMENTO
Necessita dei sali biliari e della lipasi pancreatica
Retinoidi assunti sotto forma di estere (in genere del palmitato)
esportati tramite nel circolo linfatico tramite i chilomicroni
Caroteni non esterificati
- β carotene esportato come tale oppure
- scisso da una diossigenasi della mucosa intestinale in 2 molecole di
retinale; quindi tramite la retinale reduttasi NADPH dipendente si
forma il retinolo
La scissione è inversamente proporzionale allo stato nutrizionale in
vitamina A (meccanismo omeostatico non noto)
Biodisponibilità (percentuale del nutriente assunto con la dieta che viene
effettivamente digerito, assorbito ed utilizzato dall’organismo)
- Vitamina A assorbita per il 70%
- carotenoidi: assorbiti per il 2-50 % assorbiti, in base a vari fattori quali
matrice alimentare, cottura, presenza di grassi,
Bioconversione
Produzione di un retinoide attivo da carotenoidi
precursori della vit A
Retinol activity equivalent RAE
Retinolo : β carotene : altre provitamine - 1:12 : 24
Ad esempio:
1 RAE =12 mg tutto-trans β carotene presente nel cibo
ENTEROCITA
legati a CRBP (Cellular Retinol-Binding Protein)
(il legame alla proteina permette di gestire la sostanza lipofila in ambiente acquoso)
quindi l’enzima LRAT (Lecitina Retinolo Acil Transferasi) cataliza la formazione
dell’estere del retinolo, che ne permette l’incorporazione nei chilomicroni
PLASMA nei chilomicroni (sotto forma di retinolo estere)
EPATOCITA
Retinolo estere  scisso in retinolo e legato alla CRBP
 CRBP-retinolo - tramite l’enzima
retinolo deidrogenasi (NAD) (reazione reversibile di ossidazione ad aldeide)

 CRBP- retinale - tramite l’enzima
retinale deidrogenasi (NAD) (reazione irreversibile di ossidazione ad acido)

 acido retinoico
In alternativa il retinolo è esterificato tramite LRAT ed esportato dal fegato
- incorporato nelle lipoproteine VLDL oppure
- legato alla RBP (Retinol Binding Protein)
A LIVELLO PERIFERICO captato dai vari organi tramite i “Recettori per la RBP”
Deposito
300 -900 mg complessivi sotto forma di estere (palmitato)
90 % nel fegato,
10% in tessuto adiposo intraperitoneale, rene, polmoni
FUNZIONI
I. PERCEZIONE VISIVA
Fotoisomerizzazione
11cis retinale -> tutto trans retinale
Rumore di fondo dà il limite alla captazione del segnale
rodopsina stabile alla termoisomerizzazione,
praticamente non vi è isomerizzazione spontanea
10-12 s
500 nm
RODOPSINA opsina (apoproteina) +
fotorecettore
legato tramite base di Schiff con lisina (Lys 296)
Sintesi della rodopsina a partire dalla vitamina A
II - funzione trascrizionale
Fattori di trascrizione:
due classi di Recettori dell’Acido Retinoico
acido retinoico tutto trans -ligando per i RAR
acido retinoico 9-cis -ligando per i RXR
RAR e RXR appartengono alla superfamiglia dei Recettori Nucleari, che
comprende recettori per ormoni idrofobici (ormoni steroidei, e tiroidei), e
recettori per altre sostanze lipofile quali acidi grassi a lunga catena, sali
biliari, xenobiotici.
In forma inattiva si trovano nel citoplasma; attivati dal legame con lo specifico
ligando, traslocano dal citoplasma al nucleo dove si associano ad elementi
responsivi del DNA nella regione del promotore dei geni bersaglio, attivandone o
inibendone la trascrizione.
RXR forma eterodimeri con RAR, con i recettori per gli ormoni steroidei,
per la Vit D, per gli ormoni tiroidei,
Regolazione del differenziamento, proliferazione, sviluppo embrionale
Ligando di recettore nucleare (es. ormone steroideo)
eterodimero RN- RXR
RN
RN
circolo ematico
NUCLEO
RN RXR
___ promotore____ gene bersaglio
mRNA
CITOPLASMA
RN - Recettore nucleare
RXR - Recettore Acido 9cis Retinoico (derivato vitamina A)
proteina
Acido retinoico
III - funzione immunitaria
Regola l’espressione di enzimi per la sintesi di glicosamminoglicani e
glicoproteine epiteliali, sintesi mucina,
IV funzione antianemica
Aumenta la disponibilità di Fe inorganico (forse contrastando l’azione dei
fitati, composti vegetali presenti in particolare negli alimenti integrali, che
legando il ferro ne impediscono l’assorbimento)
Fabbisogno
espresso come RAE
(Retinol activity equivalent)/ die
DRI 2000
uomo adulto
donna
gravidanza
allattamento
900 micro grammi
700
770
1300
CARENZA
rischio nei paesi con povertà,
malnutrizione, basso peso alla nascita, parassiti,
fasce di età più a rischio 6 mesi- 6 anni
Carenza secondaria per
• malassorbimento dei lipidi,
• malattie epatiche ( bassi livelli di Retinol-Binding Protein -RBP)
• Alcolismo
Danni da carenza
• difficoltà della visione notturna
• xeroftalmia - principale causa di cecità nei bambini
• ipercheratosi della cute
• aumentata suscettibilità alle infezioni
• ritardo della crescita,
• deformazione delle ossa
• degenerazione organi riproduttivi ed epiteliali
Valutazione dello stato nutrizionale
test funzionale di percezione della luce
livelli plasmatici di retinolo
misura (immunoassay) del RBP (rapporto RBP/retinolo 1:1)
UL 3.000 µg (3 mg) di vitamina A preformata
TOSSICITA’
Acuta anche mortale
Cronica
manifestazioni cutanee, apparato digerente, neuromuscolare
Ipotesi: azione simil-detergente degli esteri del retinolo
Più grave negli anziani che hanno una ridotta clearance postprandiale
delle lipoproteine
Ipervitaminosi A induce ipercalcemia, riassorbomento osseo ed
inibisce la formazione di nuovo osso
Effetto teratogeno
CAROTENOIDI
FUNZIONE dei carotenoidi nelle piante:
assorbono la luce solare favorendo la fotosintesi.
Hanno un diverso colore in base al numero di
doppi legami, captando le varie radiazione di
diversa lunghezza d’onda della luce solare
CAROTENOIDI NON-PROVITAMINA A
In natura più di 600 carotenoidi di cui 50 assunti in modo significativo con
la dieta
CAROTENI
α-, β-, γ-caroteme, licopene - non contengono ossigeno
XANTOFILLE luteina, zeaxantina, cantaxantina
contengono ossigeno: gruppo alcolico o carbonilico
vegetali contenenti ampio spettro di carotenoidi e xantofille
vegetali verdi - spinaci, broccoli
vegetali contenenti prevalentemene caroteni
vegetali e frutti giallo/rossi - pomodori, carote, albicocche
vegetali contenenti xantofille esterificate con ac. grassi (idrolizzati
prima di essere assorbiti)
vegetali e frutti giallo/arancione: arance, prugne, pesche
I carotenoidi hanno doppi legami coniugati che conferiscono la
capacità di assorbire la luce visibile (questo genera i rispettivi colori)
e di eliminare con efficienza i radicali liberi.
astaxantina
Supplemento per il colore rosa del salmone
Luteina e zeaxantina: per aumentare
pigmentazione del tuorlo d’uovo
Carotenoidi usati comunemente anche come
supplementi nel mangime per animali
I carotenoidi sono assorbiti a livello intestinale e quindi si
trovano in circolo legati alle lipoproteine
Si accumulano prevalentemente nel fegato e nel
tessuto adiposo, alte concentrazioni anche nei tessuti
riproduttivi e nelle ghiandole surrenali.
I. Attività antiossidante
- L’assunzione di licopene (pomodoro, carote, anguria, pompelmo rosa)
è inversamente correlata a cancro dell’ apparato digerente (cavo orale,
esafogo, stomaco, colon, retto)
- protezione da cancro della mammella, cancro della pelle
Luteina (spinaci, foglie verdi, broccoli, kiwi, tuorlo uovo) e zeaxantina
(mais, tuberi, patate, tuorlo uovo) si concentrano nella retina
Inversamente correlate alla progressione della cataratta
Si decompongono lentamente alla esposizione dei raggi UV e
proteggono i lipidi dalla ossidazione
II. Regolazione espressione genica
cantaxantina regola espressione della connessina, proteina che forma
legami fra cellule adiacenti
La perdita di comunicazione porta a proliferazione incontrollata delle
cellule
USA assunzione giornaliera dalla dieta 6 grammi
a decrescere di
licopene
β carotene
luteina e zeoxantina
TOSSICITA’
A differenza della vitamina A non è nota tossicità da carotenoidi.
probabilmente la trasformazione della pro-vitamina è regolata dallo
status nutrizionale in vitamina A:
non porta ad ipervitaminosi
La carotenodermia derivante da eccessiva assunzione non
sembrerebbe tossica
CAUTELA
• Studi su fumatori riportano effetti dannosi più che protettivi sul cancro
del polmone (maggiore incidenza di carcinoma polmonare)
• Riduzione dei livelli vit E con supplementazione a lungo termine
• Alte dosi della cantaxantina induce retinopatia reversibile