Caratteristiche fondamentali delle vitamine Le vitamine agiscono come regolatori dello sviluppo dell’organismo. Alcune di esse rendono possibile l’assorbimento degli zuccheri, dei grassi e delle proteine, altre quello del calcio nelle ossa. Il modo migliore per procurarsi le vitamine necessarie all’organismo è quello di mangiare alimenti che le contengano: gli ortaggi, la frutta, il tuorlo dell’uovo.

Caratteristiche delle vitamine Sono essenziali; sono prive di valore energetico; agiscono in dosi minime; hanno specificità di azione La vecchia espressione Dose giornaliera consigliata (RDA) è stata sostituita da Assunzione alimentare di riferimento - (RNI) Reference Nutrient Intake. La RNI è la quantità di nutrimento sufficiente ad almeno il 97% della popolazione.

Funzioni delle vitamine nell’organismo Crescita (A; D, gruppo B; C); funzionamento del sistema nervoso (B1, B6, B12, PP, C, acido folico); funzionamento del sistema immunitario (A, B6, B12, C); prevenzione e cura delle anemie (E, acido folico, B6, B12, C); protezione dai meccanismi lesivi dei radicali liberi (E, C); prevenzione dei tumori (A, E, C); mantenimento dell’integrità di cute e mucose (A, B2, B6, acido folico, PP)

Classificazione delle vitamine Vitamine idrosolubili: C; gruppo B. Vitamine liposolubili: A,E,D,K.

Cause di carenze vitaminiche Squilibri alimentari Uso di alimenti conservati o ipocalorici Disturbi digestivi e malassorbimento Aumentato fabbisogno

Vitamina A (retinolo) CH2OH Proviene da precursori (caroteni) Vitamina A: fegato. Caroteni: vegetali, latte e derivati, fegato. Assorbimento intestinale solo in presenza di lipidi Accumulata dal fegato Trasportata nel sangue legata ad una proteina (RBP) Costituisce la rodopsina Mantiene l’integrità di cute e mucose Interviene nella crescita Immunostimolante Carenza: emeralopia, xerosi, xeroftalmia, aumentata sensibilità alle infezioni, arresto della crescita nei bambini, incapacità riproduttiva.

Vitamina E (tocoferolo) Abbondante in: germi di semi di cereali, ortaggi a foglia larga, semi e frutti oleosi (olii vegetali); meno in fegato, uova e latticini. Assorbita in presenza di grassi e sali biliari Trasportata dalle β-lipoproteine (LDL) Forte antiossidante Aumento della resistenza alle infezioni Effetto preventivo contro i tumori Azione antisterile

Radicali liberi .OH ossidrile .O2 superossido Meccanismi riparatori (scavengers): Enzimi (superossidodismutasi SOD, catalasi, perossidasi) Vitamine (E e C)

Vitamina K Naturali: K1 (fillochinone) e K2 (prenilmenachinone); di sintesi: K3 (menadione) Abbondante nei vegetali; sintetizzata dalla flora intestinale Coenzima nella reazione di carbossilazione della protrombina e dei fattori VII, IX e X Coenzima nella reazione di carbossilazione dell’osteocalcina

1-25-diidrossi-colecalciferolo Vitamina D Radiazioni UV Cute 7-deidrocolesterolo Vitamina D3 (colecalciferolo) - Fegato Vitamina D3 (colecalciferolo) 25-idrossi-colecalciferolo - Ca2+ Paratormone Rene 25-idrossi-colecalciferolo 1-25-diidrossi-colecalciferolo (calcitriolo)

Azioni della vitamina D 1-25-diidrossi-colecalciferolo (calcitriolo) Tessuto osseo Intestino Rene deposizione di calcio e fosfato (in forti dosi, però l’effetto è opposto) aumento dell’assorbimento di calcio (sintesi di una proteina legante il calcio) aumento del riassorbimento di fosfato

Ruolo del calcio nell’organismo Contrazione muscolare e idrolisi del glicogeno Liberazione di neurotrasmettitori Liberazione di ormoni Eccitabilità neuronale (correnti di calcio voltaggio-dipendenti e attivate da neurotrasmettitori) Secondo messaggero intracellulare (calmodulina, chinasi Ca-dipendenti) Aggregazione piastrinica e coagulazione del sangue Frazione minerale del tessuto osseo (fosfato di calcio, cristallizzato come idrossiapatite)

Concentrazione plasmatica di calcio Ipercalcemia: depressione del SNC Condizione normale: 9-11 mg/100 ml Ipocalcemia: tetania

Regolazione del metabolismo del calcio Paratormone (ipercalcemizzante) Vitamina D Calcitonina (ipocalcemizzante) calcitonina Ca2+ nel plasma 9-11 mg/100 ml Ca2+ nelle ossa paratormone

Tiamina (vitamina B1) Lievito di birra; germe di cereali; legumi,frutta, fegato, tuorlo d’uovo, latte Forma attiva: tiamina pirofosfato (TPP) Inattivata da una tiaminasi Coenzima nelle reazioni del metabolismo glucidico SSN: inibisce la colinesterasi, quindi potenzia gli effetti dell’acetilcolina Carenza di B1: beri-beri(cardiopatia e sintomi neurologici)

Riboflavina (vitamina B2) Fonti alimentari: germe di cereali, latte, uova, carne Costituisce due importanti coenzimi: FAD e FMN (coinvolti in reazioni di ossidoriduzione) Carenza di vitamina B2: alterazioni linguali, oculari e cutanee

Niacina (vitamina B3 o PP) Struttura chimica: acido nicotinico e nicotinammide. Fonti alimentari: carne, pesce, legumi, lievito di birra. Può essere sintetizzata dall’organismo (triptofano) Costituisce i coenzimi NAD+ e NADP+ Carenza di niacina: pellagra (malattia delle tre D: dermatite, diarrea, demenza)

Acido pantotenico (Vitamina B5) Molto diffuso negli alimenti (carni, uova, lievito di birra, pericarpo dei cereali; anche in forma di pantenolo) Costituisce il CoA Non si verifica mai carenza nell’uomo

Piridossina (vitamina B6) Molto diffusa in alimenti sia di origine animale che vegetale Presente in tre forme: piridossina, piridossale e piridossammina Forme coenzimatiche: Piridossal-5-fosfato (PLP) e piridossammina-5-fosfato (reazioni metaboliche riduardanti il metabolismo di aminoacidi, glucidi e lipidi) Carenza: dermatiti, anemia, sintomi neurologici

Biotina (vitamina B8 o H) Fonti alimentari: carni, uova, lievito di birra, cereali, legumi, arachidi, mandorle, cioccolato Coenzima di molte reazioni di carbossilazione e transcarbossilazione Non si verifica carenza spontanea, viene però inattivata dall’avidina (albume d’uovo crudo)

Acido folico (vitamina B9 o M) Fonti alimentari: fegato, rene, verdure, lievito Coenzima attivo: FH4, accettore-donatore di gruppi monocarboniosi (metabolismo di amminoacidi e acidi nucleici, inattivazione di neurotrasmettitori) Carenza: anemia, alterazioni della cute, disturbi nervosi, gravi malformazioni fetali.

Cobalamina (vitamina B12) Fattore antipernicioso Coenzima in reazioni di metilazione e interscambio di gruppi fra atomi di carbonio adiacenti Presente solo in alimenti di origine animale Assorbimento intestinale solo in presenza del fattore intrinseco gastrico Indispensabile per la proliferazione e la maturazione cellulare Carenza (dovuta a insufficiente produzione del fattore intrinseco): anemia perniciosa

Trasporto e assorbimento della vitamina B12 Aptocorrina Fattore intrinseco gastrico Transcobalamina Trasporto nella saliva Assorbimento nel duodeno Trasporto nel sangue

Acido ascorbico (vitamina C) Fonti alimentari: verdure fresche e frutta; in misura minore fegato, latte. Essenziale solo per uomo, scimmia, cavia. Potente antiossidante; è indispensabile per il metabolismo del collagene, l’assorbimento del ferro, la sintesi e liberazione di neurotrasmettitori, ormoni, acidi biliari, prostaglandine. Potenzia la risposta immunitaria. Effetto protettivo contro il cancro. Carenza: scorbuto.

Degradazione delle vitamine Luce (C, A) Calore (C, B1, acido folico) Ossigeno Lavaggio (vitamine idrosolubili) Cottura (C, B1, acido folico) Conservazione (refrigerazione; congelazione;surgelazione; irradiazione) Additivi: bisolfito di sodio – tiamina; solfiti – acido folico; alcali – vit. B6, K, D, a. pantotenico; acidi – vit.A.

Vitamine idrosolubili Complesso B: Presenti in alimenti comuni, Azotate, Coenzimi

Complesso B: vitamine e paravitamine Vitamine del complesso B vere e proprie sono : B1, B2, B3 (niacina), B5, Ac PantotenicoB6, B8 (Biotina), B9 (ac. Folico) B12 (cobalamina) Le paravitamine sono B4, adenina, B7 Colina, B11 Carnitina…

Vitamina B1: tiamina RNI 1.0  mg/die per gli uomini; 0.8 mg/die per le donne Fonti Cereali integrali, fegato, carne di suino, lievito, latticini e legumi. La cottura riduce del 25% il contenuto di Vitamina negli alimenti Forma attiva Il TPP (tiamina pirofosfato), che si forma per trasferimento di un gruppo pirofosfato dall’ATP alla tiamina.

Vitamina B1: aspetti generali Assorbita efficacemente dall’Intestino (assorbimento compromesso negli alcolisti) Strettamente correlata al metabolismo glicidico (coenzima di numerose reazioni di decarbossilazione fra cui la principale quella ossidativa dell’Ac. Piruvico)

Vitamina B1: tiamina Carenza di Vit. B1 compromette la capacita’ cellulare di produrre energia (e’ coinvolta nel Ciclo di Krebs) Carenza di Vit. B1 compromette la capacita’ cellulare di sintetizzare precursori degli acidi nucleici (Riboso), e del NADPH utile per la sintesi degli acidi grassi ed altre importanti vie biochimiche) Importante anche nella trasmissione degli impulsi nervosi

Vitamina B1: tiamina: FUNZIONI

Vitamina B1: tiamina Sindromi da carenza Una carenza di tiamina provoca: Beri beri. Questa sindrome e’ diffusa nel Sud-Est asiatico e si presenta in due forme: beri beri umido che si manifesta con edemi, sintomi cardiovascolari e insufficienza cardiaca, e il beri beri secco che causa perdita del tono muscolare e neuropatia periferica. Encefalopatia di Wernicke, che è associata all’alcolismo (l’alcool sembra alterare l’assorbimento della tiamina). Tossicità Un’intossicazione è rara, ma un eccesso causa mal di testa, insonnia e dermatiti.

Vitamina B1: tiamina, Diagnosi di laboratorio Incremento di Ac. Piruvico eventualmente dopo somministrazione orale di glucosio

Vitamina B2: riboflavine FAD / FMN redox reazioni 1.3 mg/die per gli uomini; 1.1 mg/die per le donne. Fonti Latte, uova, fegato. In parte sintetizzata dalla flora batterica intestinale. La riboflavina viene deteriorata immediatamente dai raggi ultravioletti.

Vitamina B2: riboflavina Forme attive La riboflavina si presenta in due forme attive: - flavin mononucleotide (FMN) - flavin adenin dinucleotide (FAD) Coenzimi di molte reazioni essenziali per la produzione di energia e respirazione cellulare (favorisce l’utilizzazione energetica degli alimenti)   Funzioni e carenza Le funzioni e le manifestazioni cliniche di una carenza di riboflavina sono elencate nella tabella. La riboflavina non è tossica in eccesso.

Vitamina B2: riboflavina

Vitamina B2: riboflavina Diagnosi di laboratorio: difficile

Niacina o acido nicotinico (vit. B3 o PP, Pellagra Preventis) Meccanismo d’azione: Trasferimento H2 Forma Attiva: NAD, NADP RNI 17 mg/die per gli uomini; 13 mg/die per le donne.   Fonti Assente nella Frutta fresca, latte, formaggi, si trova nei cereali integrali, carne, pesce . Puo’ essere sintetizzato dall’aminoacido triptofano (60 mg > 1 mg Vit. B3).

Niacina o acido nicotinico NON E’ UNA VITAMINA?? Sintesi della niacina dal triptofano La sintesi della niacina dal triptofano è un processo molto inefficiente: sono necessari addirittura 60 mg di triptofano per formare 1 mg di niacina. La sintesi richiede tiamina, riboflavina e piridossina come cofattori e avviene solo dopo che l’organismo ha provveduto alla sintesi proteica. Ciò significa, in teoria, che la carenza di niacina può essere trattata con una dieta altamente proteica, ma servirebbero moltissime proteine!

Niacina o acido nicotinico Carenza nei paesi del terzo mondo, alcolisti, anziani La Pellagra e’ una delle quattro grandi avitaminosi del mondo insieme al Beri-Beri (Vit. B1), Scorbuto (Vit. C), Rachitismo (Vit. D)

Acido pantotenico (Vit. B5) Fonti La maggior parte degli alimenti è un’ottima fonte (es. Fegato, uova, vegetali freschi); la cottura e la conservazione riducono il contenuto di Vit. B5.   Forma attiva Componente del coenzima A.

Acido pantotenico Sintesi inadeguata dalla flora batterica

Vitamina B6: La vitamina B6 esiste in tre forme interconvertibili nell’organismo e di eguale valore biologico: piridossina, piridossale e piridossamina.   RNI 1.4 mg/die per gli uomini; 1.2 mg/die per le donne. Fonti Cereali integrali (frumento o mais), carne, pesce e pollame. Prodotta anche dalla flora batterica. La macinatura dei cereali e la cottura degli alimenti ne riducono drasticamente il contenuto.

Vitamina B6 Forma attiva Tutte e tre le forme possono essere convertite nel coenzima piridossal fosfato (PLP) utile alla sintesi e alla interconversione degli aminoacidi. Funzioni e carenza Le funzioni e le manifestazioni cliniche di una carenza di vitamina B6 sono elencate nella Tab. seguente.

Vitamina B6

Biotina (Vit. B8 o Vit. H) Meccanismo d’azione: trasferimento CO2 Fonti La maggior parte dei cibi, specialmente tuorlo d’uovo, crusca, lievito e noci. Una quantità significativa viene sintetizzata dai batteri intestinali. Nell’uovo perde la sua efficacia per la presenza di Avidina (disattivata dalla cottura). Forma attiva Come coenzima per le reazioni di carbossilazione, la biotina si lega a un residuo di lisina negli enzimi carbossilasi.

Biotina

Vitamina B12 : cobalamina RNI 1.5 g/die   Fonti Solo fonti animali: fegato, carne, latticini; quindi i vegetariani sono a rischio di carenza. Forme attive Deossiadenosilcobalamina e metilcobalamina.

Vitamina B12 : cobalamina E’ un complesso composto chimico organometallico (con un atomo di cobalto inserito in un anello simile a quello del gruppo eme dell’emoglobina) ma a differenza dell’eme non puo’ essere sintetizzato dall’organismo e deve quindi essere acquisito con la dieta.

Vitamina B12 : cobalamina Assorbimento e trasporto (fig. 8.22) L’assorbimento e il trasporto di vitamina B12 avviene in diverse tappe: La vitamina B12, rilasciata dal cibo nello stomaco, si lega a un carrier glicoproteico, il fattore intrinseco (IF), prodotto dalle cellule parietali dello stomaco. Il complesso B12-fattore intrinseco si lega ai recettori sulle cellule della mucosa dell’ileo terminale. La B12 viene assorbita e trasportata ai tessuti, attaccata alla transcobalamina II. Circa 2-3 mg di B12 sono immagazzinati nell’organismo, prevalentemente nel fegato; questa quantità è relativamente ampia paragonata al fabbisogno giornaliero di questa vitamina.

Vitamina B12 : cobalamina Funzioni La vitamina B12 è un carrier di gruppi metilici. E’ il coenzima di due enzimi: metilmalonil CoA mutasi, sottoforma di deossiadenosilcobalamina, per coadiuvare nella degradazione degli acidi grassi a catena pari (Fig.8.23.) omocisteina metiltransferasi, sottoforma di metilcobalamina, partecipando alla sintesi di metionina. Questa reazione inverte anche la trappola del metilfolato, rigenerando tetraidrofolato (THF) dal metil-THF.

Vitamina B12 : cobalamina Carenza e tossicità Viene immagazzinata una quantità significativa di vitamina B12; quindi occorrono circa due anni prima che si manifestino i sintomi di una carenza. La carenza può causare due problemi principali: l’accumulazione di acidi grassi a catena pari anormali, che possono essere incorporati nelle membrane cellulari dei nervi provocando sintomi neurologici, un’inadeguata sintesi mielinica e la degenerazione dei nervi. una carenza secondaria “artificiale” di folato, dato che il folato è “intrappolato” come metil-THF. Questo provoca un decremento della sintesi dei nucleotidi causando anemia megaloblastica. La causa più comune di carenza di vitamina B12 è l’anemia perniciosa, una malattia autoimmune in cui gli anticorpi vengono prodotti contro il fattore intrinseco. La tossicità della vitamina B12 è bassa.

IMPAIRED DNA SYNTHESIS La ridotta sintesi del DNA influenza le cellule in rapida moltiplicazione (precursori degli eritrociti, epitelio gastrointestinale). Le cellule non si dividono ma la crescita del citoplasma avviene normalmente (cellule megaloblastiche). La produzione di RBC si riduce (anemia megaloblastica) ed in molti casi e’ dovuta a carenza di vitamina B12 (cobalamina) e/o acido folico

Folato RNI 200 g/die Fonti Vegetali verdi, fegato, cereali integrali.   Fonti Vegetali verdi, fegato, cereali integrali. Forma attiva 5,6,7,8-THF, che è coinvolto nel trasferimento delle unità monocarboniose.

Folato Assorbimento e immagazzinamento Il folato è assorbito nel duodeno e nel digiuno. Vengono immagazzinati circa 10 mg di folato, principalmente nel fegato. La quantità immagazzinata è piccola rispetto al fabbisogno giornaliero e quindi la carenza si può presentare velocemente, di solito entro 2-3 mesi.

Folato Il ruolo del folato e della vitamina B12 Tutte le unità monocarboniose del THF sono interconvertibili eccetto l’N5-metil-THF; il THF non può essere rilasciato dalla molecola e rimane intrappolato formando la “trappola del metil-folato”. L’unico modo per riformare il THF è attraverso la sintesi di metionina mediata dalla vitamina B12: il processo di recupero della metionina. Anche se nella dieta è presente una grande quantità di folato, se vi è una carenza di vitamina B12, questa porterà ad una carenza secondaria di folato.

Folato

Vitamina C: ascorbato RNI 40 mg/die. Fonti   Fonti Agrumi, pomodori, frutti di bosco e vegetali verdi. Forma attiva Ascorbato

Vitamina C: ascorbato

Vitamina C: ascorbato Tossicità Un’elevata assunzione di vitamina C può portare alla formazione di calcoli renali, diarrea e può anche causare un condizionamento sistemico, ovvero un aumento del fabbisogno poiché l’organismo si adatta a metabolizzare maggiormente.

Vitamina C: ascorbato Il ruolo dell’ascorbato nelle reazioni di idrossilazione: le idrossilasi contengono ferro che esiste in due stati di ossidazione: FE 3+ che e’ stabile e inattivo e Fe 2+ che e’ allo stato ridotto e attivo. L’ascorbato e’ necessario per mantenere il Ferro nel suo stato ridotto e attivo (Fe 2+ ).

VITAMINE LIPOSOLUBILI Vit. A, D, E, K IDROSOLUBILI Vitamina B1 - Tiamina Vitamina B2 - Riboflavina Vitamina B3 – vit. PP (niacina o Ac nicotinico) Vitamina B5 - Acido pantotenico Vitamina B6 – Piridossina, piridossale Vitamina H - Biotina Vitamina B9 - Acido folico Vitamina B12 –Cobalamina Vitamina C - Ascorbato

VITAMINE Per ogni vitamina discutere: Se e’ idrosolubile o liposolubile e le conseguenze di questo L’approssimato valore di RNI e due o tre esempi di buone sorgenti nella dieta La sua forma chimica attiva Le funzioni biochimiche o funzionali quando descritte Gli stati di carenza (segni e sintomi) se possibile inquadrati sulla base della funzione della vitamina Gli effetti della tossicita’ se/quando rilevanti.

Vitamine Funzioni Alimenti Vitamina A visione mantiene sana la pelle crescita ossa e denti Mele, albicocche, carote, asparagi, lattuga, pomodori Vitamina C rinforza le difese immunitarie antiossidante Arance, mandarini, broccoli, fragole, pompelmo, spinaci, pomodori Vitamina D - metabolismo fosfo - calcico Aringhe, sardine, salmone, olio di fegato di merluzzo Vitamina E formazione globuli rossi Farina, noci, mandorle, olio di oliva e di girasole Vitamina H (biotina) - sintesi di acidi grassi Carne, pesce, latte e latticini, uova, legumi Vitamina K coagulazione del sangue metabolismo delle ossa Avena, cavolfiori, spinaci, carne, cavoli, uova