Vitamine
Vitamine
Vitamine
Spurenelemente: Definition, welche, haben welche Funktion
in Mikrogramm bis Milligramm benötigte, essentielle Mikronährelemente (<0.01% der Körpermasse).
Metalle:
- Fe (Hämoglobin, Myoglobin)
- Cu (Blutbildung, Elastin)
- Zn (antioxidative Enzyme (SOD) )
- Mn (SOD)
- Ni (Urease, Lactaddehydrogenase)
- Mo (Flavinenzyme)
- Cr (Glucose-Toleranzfaktor)
- Co (Vit. B12)
- Nichtmetalle: J, F, Se
Orthomolekulare Wirkstoffe = Vitalsstoffe; Anti-Aging-Mittel
Umfassen: Vitamine, essentielle Aminosäuren, essentielle Fettsäuren, Spurenelemente und Mineralstoffe, sekundäre pflanzliche Naturstoffe.
Dienen der Prävention chronischer Erkrankungen und dem Erhalt der Vitalität.
Carotinoide: Funktion, Struktur
• Provitamin A
• Radikalfängereigenschaften:
a) Reaktion mit angeregtem Singulett-Sauerstoff zu resonanzstabilisiertem Carotin-Radikal.
b) Quenching (Auslöschen): Carotin nimmt Energie des Singulett-Sauerstoffs auf und strahlt diese in Form von Wärme an die Umgebung ab ohne verbraucht zu werden.
• Umfassen: β-Carotin, Lycopin, Lutein, Zeaxanthin
• Lutein und Zeaxanthin: bilden makuläres Pigment (gelb), welches Filtereffekte bezüglich energiereichem Licht darstellt („natürliche Sonnenbrille“). Sind transmembranär ausgerichtet und üben antioxidative Wirkungen auf PUFAs aus
Reaktion von β-Carotin mit Hydroperoxidradikalen
Carotin-Radikal kann durch Ascorbinsäure oder Ubichinone reduziert und damit regeneriert werden.
Polyphenolcarbonsäuren: wichtiges Strukturmerkmal, Vorkommen, Funktion
• Polyphenole: Polyphenolcarbonsäuren, Flavonoide, andere Polyphenole
• Vorkommen: in Obst und Gemüse, grünem Tee, Rotwein, und Schokolade
• Wichtig für die antioxidative Wirkung: ortho-Diphenol-Gruppe (Chinon-Hydrochinon-Redox-GGW)
Kaffeesäure, Chlorogensäure, Rosmarinsäure
Polyphenole
Gallussäure
Digalloylgallussäure
Flavanone
Flavonoide
nicht so gut antioxidativ wirksam wie bei 1,2 OH Gruppen
im Vgl. zu anderen Polyphenolen größere Bedeutung als Prophylaktika und Therapeutika bei oxidativem Stress-assoziierten Erkrankungen.
Flavone
Flavonoide
nicht so gut antioxidativ wirksam wie bei 1,2 OH Gruppen
im Vgl. zu anderen Polyphenolen größere Bedeutung als Prophylaktika und Therapeutika bei oxidativem Stress-assoziierten Erkrankungen.
Flavonole
Flavonoide
nicht so gut antioxidativ wirksam wie bei 1,2 OH Gruppen
im Vgl. zu anderen Polyphenolen größere Bedeutung als Prophylaktika und Therapeutika bei oxidativem Stress-assoziierten Erkrankungen.
Flavanole
Flavonoide
nicht so gut antioxidativ wirksam wie bei 1,2 OH Gruppen
im Vgl. zu anderen Polyphenolen größere Bedeutung als Prophylaktika und Therapeutika bei oxidativem Stress-assoziierten Erkrankungen.
Anthocyanidine
Flavonoide
nicht so gut antioxidativ wirksam wie bei 1,2 OH Gruppen
im Vgl. zu anderen Polyphenolen größere Bedeutung als Prophylaktika und Therapeutika bei oxidativem Stress-assoziierten Erkrankungen.
Isoflavonoide
Flavonoide
nicht so gut antioxidativ wirksam wie bei 1,2 OH Gruppen
im Vgl. zu anderen Polyphenolen größere Bedeutung als Prophylaktika und Therapeutika bei oxidativem Stress-assoziierten Erkrankungen.
Flavanole des Cathechin-Typs im grünen Tee
• Regelmäßiger Genuss von grünem Tee: reduziertes Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen und bestimmte Krebserkrankungen.
• Potenz steigt mit Anzahl der Hydroxylgruppen
Procyanidine aus Rotwein
• französisches Paradoxon! Franzosen neigen dazu größere Mengen Wein zu trinken, aber trotz Alkohol weniger kardiovask. Erkrankungen als Bevölkerung
• in-vitro bis zu 50-mal stärker antioxidativ wirksam als Vit. E und 18-mal wirksamer als Vit. C
• Procyanidine sind vor allem in den Schalen der Trauben
L-Carnitin STEX: andere Bezeichnung, Funktion, Herkunft
(= Vit. T)
• dient im Fettsäurestoffwechsel dem Transport von Acylgruppen und Fettsäuren zwischen Cytosol und Mitochondrien.
• Aufnahme mit Nahrung oder Eigensynthese des Körpers
• Hochleistungssportler mit fleischarmer Ernährung können L-Caritinmangel erleiden
• L-Carnitin ist kein Fettburner!!
Acylcarnitin-Translokase WM
Orotsäure: Woher, Funktion
• Edukt bei der Biosynthese der Nucleinsäurebausteine Cytosin, Uracil und Thymin
• kann die Leistungsfähigkeit des Herzens verbessern (bei Herz-Kreislauferkrankungen)
Cholin
• Baustein für Acetylcholin und Phospholipide der Membranen, als Methylgruppendonor
• zur Leberschutztherapie: umstritten!
Vitamin Wortbedeutung
Vita = leben; amin = N-haltige Verbindung
Vitamine Definition
„Vitamine sind niedermolekulare organische Verbindungen mit katalytischer oder regulatorischer Funktion für den Stoffwechsel des menschlichen oder tierischen Körpers. Sie können vom Körper nicht selbst oder nicht in ausreichendem Maße produziert werden und müssen von außen zugeführt werden“
Einteilung Vitamine
a) nach Löslichkeit (alte Einteilung):
- fettlöslich: ADEK,
- wasserlöslich B, C
b) nach Funktion: Hormon (A, D)
- Zellprotektiva, Antioxidantien (C, E)
- Coenzym/prosthetische Gruppe (B, K)
Wodurch erfolgt die häufigste Schädigung von Zellen:
Oxidative Prozesse:
durch oxidative Prozesse => Einwirkung von reaktiven Sauerstoffspezies (reactive oxygen species = ROS), hauptsächlich (Zell-)Membranschädigungen.
Zellprotektiva Definition
Zellprotektiva im engeren Sinne sind Substanzen, die oxidativen Prozessen entgegenwirken oder Oxidantien inaktivieren (Antioxidantien)
Wobei entstehen ROS?
ROS entstehen bei der Reduktion von Sauerstoff meist als Nebenprodukte aus endogenen Stoffwechselprozessen!
wenig ROS sind gut, viele sind schlecht
Quellen für oxidativen Stress
endogen durch:
• Zellatmung
• Phagozytose
• Biotransformationen (CYP450)
• Reaktionen von Aminoxidasen und Xanthinoxidasen
• NO-Biosynthese
exogen durch:
• hochenergetische Strahlung (radioaktiv, Röntgen) -> sinnvoll nach Bestrahlung Vitaminpräparate einzunehmen
• (UV-)Lichteinwirkung
• Ozonbelastung
• Schwermetalle
• Induktion durch Xenobiotika (CYP450)
• Infektionen durch Mikroorganismen (Phagozytose)
Zellulläre Entstehung von oxidativem Stress
Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) und deren Entstehung STEX
Physiologische und pathophysiologische Effekte, die durch ROS hervorgerufen werden
Dosis macht das Gift, niedrige Dosen für Immunantwort nötig=> bei Phagozyztose
Physiologisch: Immunantwort, Vaskuläre Homeostase, Signaltransduktion (bei GPCRs), Altern
Pathophysiologisch: Atherosklerose (Grunderkrankung vieler kardiovask. Erkrankungen, Zellprotektiva können wahrscheinlich helfen), Diabetes (erhöhte Glucoseoxidation), Morbus Parkinson, Morbus Alzheimer, akutes Nierenversagen, Gebärmutterhalskrebs. Down-Syndrom, Emphyseme; Bronchitis, cerebrovaskuläre Störungen
Oxidative Zellschädigung
• geschädigt werden vor allem Phospholipid-Membranen
• konkreter Angriffspunkt: Allylposition der ungesättigten Fettsäuren
• radikalische Kettenreaktion
• Radikale können zu kovalenten Vernetzungen der Phospholipide führen
• hohe Konzentration an hydroperoxidierter Fettsäuren bzw. Membranlipide stört die physiologische Membran-Funktion und –Integrität
• Zerfall der (instabilen) Hydroperoxide zu Aldehyden und Bildung von Malondialdehyd.
• Malondialdehyd: vernetzt Proteine, Marker für Analytik,da extrem reaktiv, reagieren mit Amino- und Thiolgruppen
in Säugern vorkommende Fettsäuren
Merksatz für gesättigte Fettsäuren und deren Reihenfolge
Lass Mal PAlmen STEhlen
Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure
gesättigte Fettsäuren C12 bis C24
ungesättigte FS
PUFA
Polyungesättigte Fettsäure
MUFA
Monoungesättigte Fettsäure
Linolsäure
alpha-Linolensäure
gamma-Linolensäure
-
- 1 / 123
-
Cartes-fiches
α-Liponsäure
Thioctsäure, Vitamin N
• als prosthetische Gruppe in Enzymen, die bei der oxidativen Decarboxylierung beteiligt sind
• u.a. auch zur Therapie der diabetischen Neuropathie (als Arzneistoff)
untergeordnet als Antioxidans gegenüber Ubichinon etc.
Liponsäure Oxidation
Tocol Struktur
orange: Vitamin E Metabolite wahrscheinlich die eigentlich wirksamen laut Werz Forschung, hydroxyliert und so
Vitamin E: "richtiges" Vitamin?
Nein eigentlich nach Definition kein Vitamin, ist Antioxidans
flüssiges Öl, nicht wasserlöslich, In WKP enthalten
alpha Tocopherol STEX
alpha Tocopherolacetat STEX
Welches Vitamin E hat die höchste Aktivität?
alles natürlich vorkommende, aber unterschiedliche Aktivitäten alpha hat höchste Vit. E Aktivität
beta Tocopherol
gamma Tocopherol
delta Tocopherol
Struktur und biologische Aktivität von Vitamin E
orange: rel. biologische Aktivität: Anschauen der Fertiliät männlicher Ratten => ist von Vit. E abhängig, Knockout ohne Tocopherol, Subsitution duch Präparate von Vit E=> 100% heißt 100% Ersatz, also 0% Vitamin E
Wirkungen und Redoxschema des Tocopherols: Funktion, Lokalisation, Anwendung welcher Tocopherole, Metabolismus
• reversibler Redoxprozeß!
• unspezifischer Oxidationsschutz lipophiler Moleküle (Hormone, Vitamine, Lipide)
• Hauptfunktion: Oxidationsschutz von Membranlipiden in tierischen Zellen -> auch allg. Membranen
• Radikalfängereigenschaften (bildet dabei selbst stabiles Radikal!)
• Anwendung: T.-Acetat, T.-Nicotinat, T.-hydrogensuccinat als Antioxidantien in pharmazeutischen Zubereitungen und Lebensmitteln
• Pharmakokinetik:
- Absorption mit Hilfe von Gallensäuren aus oberen Darmabschnitten
- Ester werden vor oder bei Absorption gespalten
- Aufnahme des freien T. in Chylomikronen zur Leber und via VLDL ins Blut
- Im Blut: Bindung an α-T.-Transferprotein (für Aufnahme in Zellen)
- Metabolismus: Oxidation zu Tocopheronsäure
Vitamin E-Effekte
generell:
- antioxidative Wirkungen
- direkte Wirkungen auf Membranen
- Beeinflussung der Proteinbiosynthese (wie genau unbekannt)
- Beeinflussung des neuromuskulären Systems (wie genau unbekannt)
speziell, molekular:
-LDL-Oxidation runter
- PKC-Aktivierung runter
- Proteinphosphatase 2A runter
speziell auf zellulärer Ebene:
- Runterregulation: Monozytenadhäsion, Schaumzellbildung, Thrombozytenaggregation, Zytotoxizität durch LDL, Proliferation glatter Muskelzellen
- Hochregulation: NO-Freisetzung ↑
=> therapeutische Implikation: als Prophylaktikum bei Arteriosklerose, Herz- und Rheumaerkrankungen eventuell auch bei neuromuskulären Ausfallserscheinungen
Warum sollte Vitamin E in Kombination von Vitamin C gegeben werden?
Weil Vitamin C Vitamin E regeneriert
Funktion des α-Tocopherols als Radikalfänger
• aufgrund der Lipophilie lagern sich α-Tocopherole in die Membranen ein
• Bildung eines langlebigen und stabilisierten α-Tocopheroxylradikal
• Regeneration durch Vitamin C oder Ubichinole
Vitamin C: STEX Mesomere Strukturen, Synthese, pKa
Vitamin C (Ascorbinsäure) als Radikalfänger
• wichtigster (wasserlöslicher) Radikalfänger
• Synergismus mit Vitamin E
• Ein-Elektronendonator!
Redoxgleichgewicht und biologische Funktion von Vitamin C
Cofaktor (nicht Coenzym!) bei vielen Stoffwechselprozessen (Hydroxylierungen):
• Catecholamin-Synthese (Dopamin, NA) -> Bildung in Nebennierenmark
• Kollagen-Synthese (Prolin- u. Lysinhydroxylierung)
• Gallensäure-Synthese (Hydroxylierung von Cholesterol an Pos C7)
• NNR-Hormon-Synthese (Progesteron, Gluco- und Mineralocorticoide)
• Aminosäureabbau
• Folat-Reduktion
• Arzneistoff/Xenobiotika-Metabolisierung
Wodurch kann die Bioverfügbarkeit von Vitamin C verbessert werden?
Durch Einnahme mit Fruchtsäften, welche viele Polyphenole enthalten
BV ist normalerweise gering, da es sehr polar ist
Im Fruchtsaft oder Naturprodukt sind in der Regel Polyphenole (z.B. Flavonoide) enthalten, die die Reduktionseigenschaft oder antioxidativen Eigenschaften des Vitamin C verstärken.
Übersicht: Lipidperoxidation und Oxidationsschutz
B-Vitamine: Löslichkeit, Funktion, Stoffwechselbeteiligung, Ausscheidung
"echte" Vitamine, da wasserlöslich
• Löslichkeit: wasserlöslich
• Funktion: Cofaktoren bzw. Cosubstrate oder Coenzyme
• Beteiligung am Stoffwechsel von Kohlenhydraten (Glucose), Fetten (Acetyl-CoA), Proteinen (Aminosäuren).
• Aktivierung durch Phosphat oder Konjugation mit Nukleotiden
• pathologische Folgen bei Überdosierung unbekannt
• Ausscheidung renal
Was ist bei Vitamin B2 zu beachten, was man dem Patienten mitteilen sollte?
der Urin kann sich gelborange färben durch Einnahme
Vitamin B1: andere Bezeichnung
Thiamin
Vitamin B2: andere Bezeichnung
Riboflavin
Vitamin B6: andere Bezeichnung
Pyridoxalphosphat, Pyridoxaminphosphat
Vitamin B12: andere Bezeichnung
Cobalamin
Panthotensäure: andere Bezeichnung
Coenzym A
Vitamin B3: andere Bezeichnung
Niacin
Biotin
B-Vitamin
Intermediärstoffwechsel
Thiaminchlorid-Hydrochlorid STEX
andere Bezeichnung: Vitamin B1, Aneurin
türkis: wenn Elektronenpaar umklappt von Dobi zu N, dann entsteht an Position 2 Elektronenlücke, formal gesehen negative Ladung, nach Protonentfernung hohe Elektronendichte
merken!!!!!
• Als Chlorid oder Nitrat im Handel (Beide sind schlecht bioverfügbar)
Thiaminnitrat
andere Bezeichnung: Vitamin B1, Aneurin
• Als Chlorid oder Nitrat im Handel (Beide sind schlecht bioverfügbar)
Benfotiamin
reaktive Stelle im Molekül geschützt, wird zu Thiamin-monophosphat metabolisiert
Entstehung des „aktiven Acetaldehyds“ bei Thiamin
Thiamindiphosphat: Mangelerkrankung, Aufnahme, Vorkommen, Absorption
• Mangelerkrankung: bei einseitiger Ernährung in Form von Kohlenhydraten (Abbau zu Pyruvat) ist der Verbrauch an Thiamin erhöht (in Asien bei zu viel Reis Essen verbreitet)
• Aufnahme: in Pflanzen als TDP; wird in der Darmwand zum Thiamin dephosphoryliert (sonst keine Resorption, da zu polar) und in der Darmmukosa wieder zu TDP phosphoryliert.
• Absorption: je niedriger die applizierte Dosis, desto höher die prozentuale Resorption
• Wirkform des Thiamin: als Thiamindiphosphat (TDP)
• Beteiligt bei der oxidativen Decarboxylierung von 2-Oxocarbonsäuren (z.B. Pyruvat)
• Umwandlung von Pyruvat zu Acetyl-CoA: Beteiligung von Thiamin, Riboflavin (in FAD), Nicotinamid (in NAD) und Pantothensäure
STEX Funktion des Thiamindiphosphats (TDP) im Pyruvatdehydrogenase-Komplex
Flavin
Riboflavin, FMN, FAD Struktur
Vitamin B2 = Riboflavin
• erstmals aus Milch (lacto!) isoliert
• enthält Flavin- und Ribityl-Rest
• gelbe Farbe: oxidierte Form des Isoalloxazin-Kerns
Riboflavin, FAD, FMN Redoxsystem und Kinetik
• FMN und FAD sind Coenzyme von Oxidoreduktasen, die Dehydrierungsreaktionen katalysieren.
• p.o. Applikation des freien Riboflavins: in der Darmwand an Pos C5´ phosphoryliert (FMN, Mononukleotid) und im Blut als FAD transportiert
• p.o. Applikation des Riboflavin als FAD oder FMN aus pflanzlicher Nahrung: zunächst Dephosphorylierung, in Mukosazelle erfolgt erneut Phosphorylierung.
• Im Blut: Bindung von FMN und FAD an Riboflavin-bindende Proteine
Vitamin B6: andere Bezeichnung, Indikation
Adermin
• bioäquivalente Derivate: ineinander überführbar, gleiche biolog. Prozesse
• physiologisch als Pyridoxal-5´-Phosphat
• Coenzym bei
a) Transaminierungen,
b) Aldol-Spaltungen,
c) Decarboxylierungen,
d) Racemisierungen
• allgemeines Prinzip: Aktivierung des α-C-Atoms einer Aminosäure durch Bildung eines Enamins (Schiff´sche Base) aus der Aldehydfunktion des Pyridoxal und der Aminogruppe der AS.
Indikation: Nervenschmerzen
