32 Vitamine A e K: struttura e funzioni

Vitamine liposolubili

Vitamina A

Struttura, metabolismo e funzioni

Vitamina A (retinoidi) svolge un ruolo cruciale nel processo visivo, riproduzione, accrescimento e mantenimento dei tessuti epiteliali.

Vitameri: più (3), tutti ottenibili dal metabolismo del retinolo, che può essere ossidato a retinale, che può essere ossidato ad acido retinoico. Questi esteri del retinolo possono derivare dalla dieta, che può contenere due diversi precursori: (viene rimosso l'acido grasso a carotenidare retinolo) e (ossidato per produrre retinale).

Vitamina A e retinoidi: aspetti chimici

Tutti i vitameri hanno 20 C e hanno una catena isoprenica con doppi legami coniugati, che differisce per il gruppo finale.

I caroteni sono molecole alcoliche che contengono 2 anelli β-ionionici uniti fra loro da una catena isoprenica (catena laterale polinsatura con doppi legami coniugati trans); sono molecole simmetriche => se scisse producono 2 molecole di retinale.

Il gruppo ionionico dei vitameri più attivi si lega con un legame β. Esiste anche un legame α, che produce molecole con attività ridotta, ma comunque metabolizzate dall'organismo.

L'elevato numero di doppi legami conferisce alla vitamina A una particolare suscettibilità alla perossidazione, che sopprime l'attività vitaminica.

La più abbondante pro-vitamina è il β-carotene che, da un punto di vista chimico, possedendo 2 anelli β-ionionici, corrisponde a 2 molecole di retinolo.

Vitamina A (o retinolo) DH). In forma sia libera che legata, il retinolo può essere ossidato a retinale (retinolo, reazione reversibile); il retinale può essere ulteriormente ossidato ad acido retinoico (retinale, segnale DH), reazione irreversibile.

Acido ormonale, ossidazione retinoico alle cellule epiteliali.

I retinil esteri assunti con la dieta derivano da un'esterificazione dell'OH soprattutto con acido palmitico.

Luce visibile, segnale, NADP⁺, punto di NADPH(H)₂, rottura neuronale al cervello.

Retinale-carotene-reduttasi 15,15’-diossigenasi.

Vitamina A cis11-1 retinale (o retinolo), retinale trans tutto (pigmento visivo), reduttasi.

Il retinolo diventa attivo in seguito a ossidazione a retinale: la promuove ossidazione dell'OH a gruppo aldeidico, ma promuove anche isomerizzazione del doppio legame, che assume conformazione cis; in questa forma la vitamina A è importante nella visione: se colpito dalla luce il legame in cis viene convertito in trans e si trasmette il segnale visivo al cervello (solo nelle cellule della retina).

β-carotene (o provitamina A). Nelle altre cellule il gruppo aldeidico può essere ulteriormente ossidato ad acido carbossilico a dare l'acido retinoico.

Il retinolo può derivare anche dalla scissione del β-carotene.

Digestione e assorbimento della vitamina A

Il β-carotene nell'enterocita può subire scissione simmetrica (porta alla formazione di 2 molecole retinolo) o asimmetrica (porta alla formazione di acido retinoico e retinolo). In ogni caso l'acido retinoico viene rimosso e sequestrato dal sangue portale e portato al fegato.

L'assorbimento intestinale necessita i sali biliari.

Retinolo: il che deriva dai retinil-esteri, viene prima scisso da un'idrolasi, e poi ri-esterificato da enzimi che utilizzano acil-CoA (ARAT) oppure lecitina (LRAT), che utilizza fosfatidilcolina per donare l'acile.

Questi esteri e il β-carotene sono assemblati nei chilomicroni e ceduti poi in circolo alle VLDL che li cedono ai tessuti periferici.

Se il tessuto periferico è una cellula della retina preleva retinale, retinolo per trasformarlo in; se è invece un tessuto che deve regolare il differenziamento cellulare, il retinolo viene ossidato ad acido retinoico.

Nel fegato e nelle cellule dei vari tessuti, il retinil-estere viene idrolizzato a retinolo e legato alla CRBP (cellular retinol-binding protein), intracellulare; questo legame permette di gestire il retinolo lipofilo in un ambiente acquoso.

Metabolismo del retinolo e dei caroteni in vari organi

Anche il fegato capta retinolo presente nei chilomicroni residui: nelle cellule stellate si ha deposizione di vitamina A in forma di retinolo-estere (ri-esterificazione ad opera della LRAT); lo rilascia poi in caso di necessità (se non è utilizzato a livello epatico viene esportato legato alla RBP e captato dai tessuti periferici tramite il recettore per questa proteina => il retinolo rilasciato dall'epatocita per essere trasportato ai tessuti periferici deve essere legato ad una proteina).

Nb: nel plasma la RBP si trova legata ad un'altra proteina = transtiretina (proteina che, oltre ad associarsi alla RBP, serve anche per trasportare gli ormoni tiroidei).

Se il tessuto non è retinico, il retinolo entra nella cellula e qui viene legato ad un'altra proteina di legame intracellulare (CRBP) per poi essere trasformato ad acido carbossilico; può essere anche esterificato ed immagazzinato.

A livello epatico sia retinolo che acido retinoico possono essere catabolizzati mediante reazioni che richiedono citocromo P450 e inseriscono OH sull'anello, ossidano, formano epossidi a cui vengono inseriti gruppi solfato etc., in modo da permettere l'eliminazione con urine o feci.

Metabolismo dell’acido retinoico

Metabolismo del retinolo

Funzioni della vitamina A

La vitamina A ha quattro ruoli metabolici:

• Gruppo prostetico dei pigmenti visivi.
• Modulatore nucleare dell’espressione genica.
• Carrier di unità di mannosio per la sintesi di glicoproteine idrofobiche.
• Retinoilazione di proteine.

Le funzioni della vitamina A includono:

• La visione.
• Il differenziamento cellulare.
• La morfogenesi.
• La risposta immunitaria.

Processo della visione

Miglior funzione riconosciuta alla vitamina A è la sua partecipazione al processo della visione, come cofattore dei fotorecettori della retina.

Retinale, opsine, FOTORECETTORI: i complessi fra retinale e alcune proteine della retina costituiscono i fotorecettori, adibiti alla recezione dello stimolo luminoso ed alla sua conversione in impulso nervoso che viene trasmesso ai centri della visione.

Le cellule della retina contengono cellule fotosensibili (coni e bastoncelli) stimolate dai fotoni della luce. L'attivazione di questi fotorecettori promuove la trasmissione di segnali nervosi.

I bastoncelli permettono la visione alla luce crepuscolare e non permettono la visione a colori, viceversa i coni permettono la visione a colori.

Nei coni sono presenti 3 opsine che, complessate con il retinale, costituiscono 3 recettori sensibili rispettivamente a blu, rosso e verde.

Nei bastoncelli è presente 1 sola opsina che, in associazione con il retinale, forma la rodopsina.

Il retinale si lega all'opsina non nella forma nativa "tutto-trans", ma dopo aver subito un'isomerizzazione a retinale 11-cis (retinale isomerasi); il legame è aldiminico (base di Schiff) fra gruppo aldeidico e gruppo ε-amminico di una lisina dell'opsina.

Quando la rodopsina viene colpita dalla luce va incontro a modificazioni conformazionali che determinano l'isomerizzazione del retinale 11-cis in retinale tutto-trans e il suo simultaneo distacco dall'opsina.

Durante questo complesso evento si generano potenziali elettrici che stimolano il SN evocando l'immagine luminosa.

La rigenerazione della forma 11-cis avviene al buio, nelle cellule epiteliali adiacenti ai fotorecettori; la riconversione implica la formazione di intermedi.

Coni e bastoncelli si compongono di un segmento interno con pompe Na-K ATP-dipendenti e un segmento esterno con un canale in cui possono passare sia Na che Ca: il passaggio è permesso quando nel segmento esterno ci sono alte concentrazioni di cGMP —> arrivo della luce fa diminuire il cGMP che fa chiudere il canale nor