2019.02.12.
1
Táplálkozás – vitaminok(69-70. tétel)
2019. február 12.
Sántha Péter
A szervezet energiaforgalmának vázlata
Táplálék
Strukturális/funkcionális makromolekulákenergiaraktárak
lebontó folyamatok
(katabolizmus)ATP
Fizikai munka
felépítő folyamatok
(anabolizmus)
Hőtermelés
Végtermékek
Naponta ~10.000 KJ (2500 kCal)
2019.02.12.
2
Energia és tápanyagforgalom
Táplálék
struktúrális/funkcionális makromolekulákenergiaraktárak
lebontó folyamatok
(katabolizmus)ATP
Fizikai munka
felépítő folyamatok
(anabolizmus)
Hőtermelés
Végtermékek
Naponta ~ 10.000 KJ (2500 kCal)
Tápanyagok
Makrotápanyagok:
Fehérjék17,2 kJ/g
Zsírok38,9 kJ/g
Szénhidrátok17,2 kJ/g
Izodinámia: energianyerés szempontjából ez egyes makrotápanyagokhelyettesíthetik egymást
Kémiai energia felszabadítás:
Anabolikus folyamatok alapanyag igényének biztosítása:A izodinámia törvénye nem érvényesülhet maradéktalanul (esszenciális táplálékösszetevők, szénhidrátok antiketogén hatása, stb.)
Max Rubner, 1883.
2019.02.12.
3
A napi energiaszükséglet fedezése - elméletileg
Napi energiaszükséglet: ~10.000 kJ/nap (könnyű fizikai munka)
Ez fedezhető:256 g zsírból (310 g vaj), vagy
588 g szénhidrátból (3,4 kg burgonya), vagy
588 g fehérjéből (3 kg lazac), vagy
333 g alkoholból (1 üveg pálinka), vagy
4,5 tábla csokoládéból (450 g)
További tápanyagok
Vitaminok: olyan életfontosságú szerves molekulák, amelyeket a szervezet nem,vagy nem kielégítő mennyiségben képes előállítani. Biológiai hatásuk, de nemenergiatartalmuk miatt fontosak.
Víz (1,2-2 l/nap)
Alap ásványi sók, ionok: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, HPO42-
Nyomelemek: életfontosságú elemek (ionok), amelyeket a táplálék és a szervezetünk csak nagyon kis mennyiségben tartalmaz
vas, jód, fluor; réz, mangán, cink, szelén, molibdén
Fűszerek: illat- és aromaanyagok (neurális reflexek, „kefalikus fázis”)
Ballasztanyag: a táplálék nem megemészthető része (volumenképzés, abszorpció)
Szennyeződések, bomlástermékek: élelmiszeripari kemikáliák, adalékanyagok, stb.
2019.02.12.
4
Szénhidrátok
Mono- és diszaharidokGlukóz (neuronok, vörösvértestek „glukóz-dependens” sejtek)Szaharóz („finomított szénhidrát”; édességek, italok)Laktóz (anyatej, tehéntej, tejtermékek)Fruktóz- gyümölcsök, gyümölcslevekCukoralkoholok (szorbitol, mannitol) – egyes gyümölcsök, édesítőszerek, nem metabolizálódnak
OligoszaharidokDextrinek: pl. kétszersültek, kekszek
PoliszaharidokNövényi eredet: keményítő – gabonafélék, burgonya, kukorica, rizs, bab
fő energiaforrás normál táplálkozás eseténcellulóz rostok – ballasztanyag (bélmotilitás, epesav lekötés)
Állati eredetű: glikogénSzénhidrát bevitel kontrollja – cukorbetegek, elhízás!Glikémiás index/glikémiás terhelés – validitás??
Fehérjék
Szervezet nitrogén (fehérje) egyensúlya kb. 30-50 g/napos fehérje bevitellel tartható fenn (kopási kvóta)A WHO által javasolt napi bevitel azonban: 1g fehérje / testsúly kg –nitrogén egyensúly!! – speciális élethelyzetekEsszenciális aminosavak (az emeberi szervezet nem szintetizálja de novo):Lys, Trp, Phe, Met, Tre, Leu, Ile, Val (szemi-esszenciális: His, Arg)
Fehérjék biológiai értéke: a fehérjék esszenciális aminosav tartalmától (összetételétől) függ (teljes értékű – nem teljes értékű fehérjék)
Állati eredetű fehérjék – teljes értékű fehérjék (minden esszenciális aminosavat tartalmaznak, optimálishoz közeli arányban)
húsfélék (75%), tej/tejtermékek (laktalbumin, laktoglobulin, kazein; ~85%)tojás (ovalbumin; 94%), savó fehérje ~ 100%
Növényi fehérjék – általában alacsony biológiai érték
búzaliszt (gliadin, glutein; 52%), hüvelyesek (szójabab; 73%), burgonyade pl. kukorica – alacsony triptofán tartalom
2019.02.12.
5
A szervezet fehérje forgalma – nitrogén egyensúly
http://www.ucl.ac.uk/~ucbcdab/Nbalance/Nbalance.htm
100% biológiai érték
50% biológiai érték
Biológiai érték származtatása: azon saját (testi) fehérjemennyiség, amit 100 g táplálékfehérjéből a szervezet elő tud állítani
szervezet fehérjéi
1. tápanyag fehérjéi
2. tápanyag fehérjéi
2019.02.12.
6
Zsírok
Magas energiatartalom (energia denzitás)
Felvételre elsősorban trigliceridek kerülnek: glicerin + zsírsavak
Zsírsavak – telített zsírsavak (káros: transz zsírsavak – hidrogénezés)- telítetlen zsírsavak: számos közülük esszenciális (pl. linolénsav)
Koleszterin és koleszterin származékokZsíroldékony vitaminok (A,D,E,K)
Állati eredetű zsírok:„látható” (zsír, szalonna, vaj, stb.) – rejtett zsír (pl. izomrostok között)Halolaj: EPA (eikoza-pentaénsav), DHA (dokoza-hexaénsav)MCT: middle chain triglycerideNövényi zsírok, olajok:Gazdagok esszenciális zsírsavakban (PUFA - poly unsaturated fatty acid)olajos magvak (napraforgó, repce, földimogyoró)margarinok (mesterségesen hidrogénezett olajok)
A kiegyenlített normál táplálkozás
1. A tápanyag energiatartalma fedezze a napi energiaszükségletet2. A legalább a szükséges minimális mennyiségeket tartalmazza fehérjéből, szénhidrátból
és zsírokból 3. A vitamin, ásványi anyag és nyomelem tartalom is érje el, vagy haladja meg a
beviteli minimum értékeket4. A toxikus határértékeket ne haladják meg az egyéb összetevők (sem)
Fehérje (kb.: 1 g/kg; ~60-80 g)
15%
Zsírok (~50-100g; 1/3 esszenciális,telítetlen zsírsav)
25%
60%Szénhidrátok
(~300g; min. 10%)
Energiatartalom szerinti felosztás:
2019.02.12.
7
Meat, Poultry, Fish,Dry Beans, Eggs,& Nuts Group2-3 Servings
Fruit Group2-4 Servings
Bread,Cereal,Rice, & PastaGroup6-11 Servings
Milk, Yogurt,& Cheese Group2-3 Servings
Fats, Oils & SweetsUse Sparingly
VegetableGroup3-5 Servings
A táplálkozási piramis – ez egészségnevelés szükségessége!
http://www.oeti.hu/index.php?
2019.02.12.
8
http://health.gov/dietaryguidelines/2015/guidelines/
Nyomelemek:
Vas:(12-18 mg/d) – húsfélék, tojás, zöldségek (spenót, brokkoli)
Jód: (180 - 200 µg/d) – ivóvíz, jódozott sóhypothyreosis, struma földrajzi környezet: endémiás struma:
Fluor:(1 mg/d) – fogkrémek, tabletták – ivóvíz fluorozása:
2019.02.12.
9
Vitamin elmélet (Hopkins)
„Az állatok nem élnek túl tisztán zsír, fehérje és szénhidrát keverékéveltörténő táplálással, még akkor sem, ha azt anorganikus anyagokkalegészítik ki. Az állatok növényi, illetve állati eredetű szöveteketigényelnek, amelyek a zsír, fehérje és szénhidrát tartalmuk mellettmás, kiegészítő anyagokat („accessory substances” ) is tartalmaznak.
Hiánybetegségek (Funk és Hopkins)
eredetileg: “Vital amine” - „Vitamine” (Casimier Funk, 1912)1913 E.V. McCollum: alfabetikus besorolás (A, B, C, D)1920: Jack Cecil Druommond: „Vitamin” (nem csak amin jellegű molekulák)
Általános jellemzők:•életfontosságú anyagok – (tartós) hiányuk megbetegedéshez vezet •exogén -”esszenciális” (kivételek: Vit. D, B3)•kis mennyiségben vesszük fel (mikrogram - 100 mg/d)•nincsen jelentős energiatartalmuk
2019.02.12.
10
Vitaminok biológiai funkciói
• Enzimek alkotórésze (prosztetikus csoport – pld. thiamin) vagy koenzimek (pantoténsav – KoA)
• Nem enzimatikus fehérjekomplex alkotója– (retinol –rhodopsin)
• antioxidáns: reaktív oxigéngyökök semlegesítése (vit. E, C) - lipidperoxidáció – atherosclerosis, gyulladásos folyamatok, hypoxia-reperfúzió stb.
• Vitaminhormon: Vit. D – Ca2+ forgalom szabályozása
Provitaminok
Egyes vitaminokat előalakjuk formájában vesszük fel és aszervezetben alakulnak biológiailag aktív anyaggá
példák:
ß-karotin – retinol (Vit. A)
D - vitamin:koleszterin – dehydrokoleszterol –kolekalciferol (D3)ergokalciferol (D2, növényi eredetű)
hidroxilálás (máj, vese) - 1,25-dOH-kolekalciferol (aktív hormon)
2019.02.12.
11
Antivitaminok
Olyan hatóanyagok, amelyek szelektíven gátolják egyes vitaminokbiológiai hatásait
példák:
Vit. K – kumarin származékok (antikoagullánsok): syncumar
avidin (tojásfehérje) – a biotint (vit. B7) köti nagy affinitással
methotrexát (cytostatikum) – a fólsav (vit. B9) hatását gátolja– (a dihydrofolát-reduktáz enzim aktivitását gátolja)
Mérgezés esetén antidotum: a megfelelő vitamint kell adni!
Vitaminszükséglet
nemzetközi ajánlások (WHO, FDA, DGE) – irányértékek
RDA – Recommended Daily Allowance
A legtöbb vitamin esetében az RDA a mg/d tartományba esik
kivételek: B12, D: microgramm/d nagyságrend
C vit.: 75-100 mg/d
IE (IU) – International Unit (nemzetközi egység): olyan esetekben
használják, ha a biológiai aktivitást több, eltérő kémiai szerkezetű
anyag fejti ki
2019.02.12.
12
Fig. 1. The risks of adverse health effects from decreasing intakes and the risks of adverse health effects with increasing intakes. The Estimated Average Requirement (EAR) reflects the intake where 50% of a population group is at risk of inadequacy, whereas the Tolerable Upper Intake Level (UL) is set an uncertainty factor lower than the No Observed Adverse Effect Level (NOAEL) or Lowest Observed Adverse Effect Level (LOAEL). The Recommended Nutrient Intake (RNI) is set at two standard deviations above the EAR and reflects the intake level at which 2.5% of a population group is at risk of inadequacy.
Az RDA (RNI) érték származtatása
Hypo- vagy avitaminózis• Hiánytünetek vagy hiánybetegségek megjelenése.
Az RDA függ az életkortól, testtömegtől, nemtől, fizikai aktivitástól, stresszoroktól, terhesség, szoptatás, betegségek, klíma stb.
• Általános tünetek: a fizikai és a szellemi teljesítmény beszűkülése (pld. tavaszi fáradtság)
• Különösen érzékenyek a nagy sejtosztódási rátával (bőr, szaruhártya, GIT nyálkahártya, csontvelő), vagy magas metabolikus aktivitással rendelkező szervek (szívizom, idegrendszer, immunrendszer)
2019.02.12.
13
Hypovitaminózis okai lehetnek:• Csökkent bevitel: egysíkú táplálkozás (alkoholizmus!),
parenterális táplálás, élelmiszerek nem megfelelő előkészítése, tárolása
• Malabszorpció: gyomorbetegségek (IF-hiány), krónikus GI gyulladás, pancreas és epeút betegségek stb.
• Fokozott szükséglet: terhesség, szülés, gyermekek, posztoperatív időszak, stb.
• Különleges esetek: UV-besugárzás hiánya (Vit. D)A bélflóra károsodása (szélessprektumú antibiotikum terápia) – Vit. B12 és K hiány
• Prophylaxis hiánya: csecsemők - Vit. K és D
Túladagolás - Hypervitaminózis
No-Observed-Adverse-Effect Level (NOAEL)
Lowest-Observed-Adverse-Effect Level (LOAEL)
Tolerable Upper Intake Level (UL): „az a legmagasabb napitápanyagbevitel amelynél még tartós bevitel esetén sem várhatókáros mellékhatás vagy mérgezés. Nem azonos az ajánlott napibevitellel.
2019.02.12.
14
A vitaminok stabilitása
A vitaminok többsége reakcióképes, instabil molekulák.
Ezért az élelmiszerek vitamintartalma függ:
Fizikai faktoroktól: hőmérséklet, UV (fény) besugárzás
Kémiai faktorok: pH, oxidáló/ redukálószerek, fémek
Vitamin szinonimák Kémiai név
Vitamin A Axerophtol, Retinol Retinol
Vitamin B1 Aneurin Thiamin
Vitamin B2 Lactoflavin, Vitamin G Riboflavin
Vitamin B3 Vitamin PP, Vitamin B5 Niacin
Vitamin B5 Vitamin B3 Pantothensav
Vitamin B6 Adermin, Pyridoxol Pyridoxin, Pyridoxal és Pyridoxamin
Vitamin B7 Vitamin H, I vagy Vitamin Bw Biotin
Vitamin B9 Vitamin M vagy Vitamin Bc Folsav
Vitamin B12 Erythrotin Kobalamin
Vitamin C Aszkorbinsav
Vitamin D Kalciferol
Vitamin E Tocopherol
Vitamin K Phyllokinon és menakinon
2019.02.12.
15
Vitaminok felosztása
1/ Zsíroldékony vitaminok: A, D, E, K, (F)
•A felszívódás a lipidek felszívásához kötött (epesav, pankreasz funkció, lipáz)
•A zsírszövetben akkumulálódnak (a tartalékok több hónapig elégségesek)
•Vérben a lipoproteinek transzportálják
•Kiválasztás máj, epe
2/ Vízoldékony vitaminok: B-csoport és a C vitamin
•A bélben a felszívódás karrier mediált (pld.: B12) vagy passzív (B2)
•Raktárak korlátozottak (néhány hét)
kivéve B12 - máj
•Kiválasztás: vese
Vitamin C (aszkorbinsav, anti -skorbut vitamin)
Hiány: skorbut, Möller-Barlow betegség
Hypovitaminózis: vérzések (fogágy, ízületek), aorta aneurizma
immundeficiencia
Hatása: hydroxilációs reakciókhoz szükséges, prolin és lysin
hidroxiláció, kollagén szintézis
dopamin béta hydroxiláció (katekolamin szintézis)- depresszió (?)
vas felszívódás
antioxidáns
szükséglet: 70-100 mg/d
Előfordulás: zöldségek, gyümölcsök, paprika, savanyúkáposzta,
citrusfélék
2019.02.12.
16
Emberben, főemlősökben és a tengerimalacban genetikailag hiányzik a gulonolaktonoxidáz enzim, ezért ezekben a fajokban az aszkorbinsav vitamin
2019.02.12.
17
Vitamin A (Axerophthol, Retinol)
1,5 mg/nap (5000 IE)Előfordulás: máj, tojás sárga, tej, vaj, csukamájolajKarotin: sárgarépa, sütőtök, brokkoli, zöldborsó
retinol (retinal) – fotopigmentek, rodopszin, fotopszin
retinoid receptorok – auto- és parakrin hatások
epidermisz védelme (bőrkrémek, akne kezelése)Hiánybetegségek::
•Xerophtalmia, keratomalácia (szaruhártya károsodása)
•Hemeralopia (szürkületi vakság)
•Növekedési zavarok
•A vitamin hiányában a nyálkahártyák epithel sejtjei mucin helyett
keratint szecernálnak
•Szabadgyökfogó
Hypervitaminozis (sarki exp.: hajhullás, dermatitis, ICP nő)
Terratogén hatás – magzat fejlődési rendellenessége
2019.02.12.
19
Vitamin D (rachitis ellenes vitamin)
12 µg/nap (500 IE)előfordulás: csukamájolaj, tej, tejtermékek
D2 (ergokalciferol) növényi olajak
D3 (kolekalciferol) állati zsiradékok
Aktív forma: 1,25 dihydroxi-kolekalciferol (vese, máj)
Hatás: GIT transzepitheliális Ca2+ transzport (Calbindin, Ca++
pumpa)
Hiány: rachitis, osteomalácia
D-hypervitaminózis (hyperkalcémia)
2019.02.12.
22
Vitamin E
(Tokoferol)
10 mg/nap
Előfordulás: leveles saláta, olajos magvak
Antioxidáns – neutralizálja a reaktív oxigén gyökök hatásait
Hiánybetegség:
•Emberben nem tisztázott
•Állatmodelleken: abortusz, sterilitás
A reaktív oxigén gyökök (ROS- reactive oxygene radicals, „free radicals”)Membránkárosító hatásának mechanizmusa
2019.02.12.
23
Vitamin K
(Fillokinon, antihemorrhágiás vitamin)
10 µg/nap
előfordulás: növények, endogén (bélflóra)
hiánybetegség: vérzékenység
(Antivitamin: kumarin származékok)
Biológiai hatás:
K vitamin függő alvadási faktorok II. VII. IX. X., protein S,C
Csontképzés: – osteokalcin (Gla-fehérje)
Kumarin Kumarin
2019.02.12.
24
(Vitamin F)
Legalább 3.5 %-a a teljes energiabevitelnek
Többszörösen telítetlen zsírsavak
(Poly Unsaturated Fatty Acid; PUFA):
linolsav, linolénsav (esszenciális zsírsavak)
hatása:
Foszfolipid és prosztaglandin szintézis
Vitamin B1
(thiamin, aneurin)
10mg/nap
előfordulás: húsfélék, teljesőrlésű lisztfélék
termolabilis
piruvát-dehydrogenáz komplex koenzime – dekarboxyláció
hiánybetegség: beri beri (ld. hántolatlan rizs)
Polyneuritis, kardiális tünetek, KIR tünetek
2019.02.12.
25
Vitamin B2
(riboflavin)
1.5 mg/d
előfordulás: tej, hús, tojás, halhús
Termostabil flavin mononukleotid
Flavin Adenine Dinucleotid (FAD), Flavin-Mononucleotid
Proton-elektron transzportfolyamatok koenzime
hiánytünet: száj (nyelv) nyálkahártya gyulladása, fejfájás
2019.02.12.
26
Niacin, nikotinsav, B3
dehidrogenázok koenzime (NADH)
redox folyamatok koenzime
15-30 mg/d
Hiány csak akkor alakul ki, ha a triptofán bevitel is korlátozott
pelle agra (durva bőr, dermatitis), fekete nyelv (glossitis)
3D: Dermatitis, Diarhea (hasmenés)‚ Dementia, (Death)
Előfordul: tej, mogyoró, élesztő
2019.02.12.
27
A pellagra bőrtünetei – hiperkeratózis, dermatitis, elszíneződés
Vitamin B6 (pyridoxal, pyridoxamin, pyridoxol)
koenzim – amino-transzferázok
Hiány: emberben nagyon ritka
dermatitis, görcsök, émelygés, hányás
előfordulás: hús, máj, élesztő, mogyoró
2.0-2.2 mg/d
2019.02.12.
28
Pantoténsav (B5): CoA- koenzim része
hiány: őszülés,
memória zavarok
Védi a bőrt
10-15 mg
előfordulás: általános
pantotensav
Biotin (H vagy B7 vitamin)
koenzim (biotinil-lizil enzim)
karboxylázok (piruvát dekarboxiláz)
hiánybetegség: dermatitis, neuromuszkuláris zavarok (izomgyengeség)
(nyers tojás fogyasztása: Avidin!)
Napi bevitel: 100 µg
Előfordul: máj, vese, élesztő
2019.02.12.
29
B12 vitamin (cyanocobalamin, antipernicioza vitamin)
hiány: anaemia perniciosa, funikuláris myelosis (hátsókötegi rsz.)
•vérképzés – nukleotid (purine), szintézis (DNA), C1 csoportok szállítása
threonin, valin, isoleucin, methionin anyagcsere
előfordulás: húsfélék, máj
Napi bevitel: 3 µg – (nagy raktárak a májban)
Folsav (B9 vitamin)
(tetrahydrofolsav, FH4)
C-1 csoportok transzportja (nukleotid, aminosav anyagcsere)
hiány: anaemia perniciosa (mint B12 hiány esetén)
Terhesség alatt: csökkenti a velőcső záródási zavarok gyakoriságát
Napi bevitel: 0.3 mg
Előfordulás: máj, növényi levelek (saláta, spenót, brokkoli, stb.)
Antivitamin: Methotrexat (citosztatikum)
Szulfonamidok: para-amino benzoesav analóg - antibakteriális hatásúak