The sixth part of the series „From the secrets of longevity… nutraceuticals” is dedicated to vitamins, organic chemicals needed in small quantities (catalytic) for the body to function in optimal parameters. As most vitamins cannot be synthesized by the body, these must be obtained through diet or supplementation (exogenous intake). Therefore, the article indicates numerous natural sources of vitamins (of plant and animal origin), but also various pathologies induced by vitamin deficiencies.
Keywords
vitamins, sources, deficiencies, role
Rezumat
Partea a VI-a din seria articolelor „Din secretele longevităţii… nutraceuticele” este dedicată vitaminelor, substanţe chimice organice necesare în cantităţi mici (catalitice) pentru ca organismul să funcţioneze în parametri optimi. Cum majoritatea vitaminelor nu pot fi sintetizate de organism, ele trebuie obţinute prin alimentaţie sau suplimentare (aport exogen). Ca urmare, în articol sunt indicate numeroase surse naturale de vitamine (de origine vegetală şi animală), dar şi patologii diverse induse de carenţele vitaminice.
Importanţa consumării anumitor alimente pentru menţinerea sănătăţii a fost recunoscută înainte ca vitaminele să fie identificate. Astfel, în Egiptul antic se ştia că hrănirea cu ficat a bolnavilor care aveau probleme de vedere la întuneric îi putea ajuta să se vindece de această afecţiune, care astăzi se ştie că este cauzată de deficitul de vitamină A.
În 1897, Christiaan Eijkman a descoperit că prin consumul boabelor de orez integral în loc de orez decorticat se previne apariţia bolii beri-beri. În anul următor, Frederick Hopkins a fost cel care a postulat ideea că unele alimente conţin, pe lângă proteine, zaharuri sau grăsimi, şi anumiţi „factori accesori” absolut necesari pentru buna funcţionare a organismului. Pentru aceste observaţii, dar şi pentru contribuţii aduse la descoperirea mai multor vitamine, F.G. Hopkins şi C. Eijkman au primit, în 1929, Premiul Nobel pentru Fiziologie şi Medicină.
Existenţa şi rolul indispensabil ale vitaminelor au fost evidenţiate prin studierea maladiilor datorate carenţei de vitamine, demonstrându-se că boli precum scorbutul, pelagra, rahitismul sau boala beri-beri, în Extremul Orient, se datorau unei alimentaţii deficitare în anumiţi factori. După era clinică a vitaminelor, marcată la începutul secolului XX de descoperirea tiaminei – vitamina B1 (1911, C. Funk) –, a urmat din anii 1930 era metabolică a vitaminelor, prin cercetările iniţiate de O. Warburg, care a studiat funcţiile lor celulare. Studiile privind structura, proprietăţile fizico-chimice, acţiunea fiziologică şi farmacologică, mecanismul de acţiune şi rolul vitaminelor în alimentaţie au condus la constituirea unui domeniu important al biochimiei, denumit „vitaminologie”.
În istoria descoperirii vitaminelor au existat numeroşi oameni de ştiinţă – vitaminologi – care şi‑au dedicat practic întreaga activitate studierii acestor biomolecule. În afară de C. Eijkman, F.G. Hopkins şi C. Funk, la descifrarea mecanismelor de acţiune a vitaminelor au avut contribuţii valoroase Mc Collum (vitamina A), A. Szent-Gyorgyi (vitamina C), H. Dam (vitamina K) şi P. Karrer (vitamina E).
Cercetările ultimilor ani au readus în atenţie vitaminele şi au schimbat optica în ceea ce priveşte rolul lor în menţinerea stării de sănătate. Astfel, numeroase studii recente arată că modificările oxidative reprezintă etiologia a numeroase boli (ateroscleroza, diabetul zaharat, boala Alzheimer, maladiile degenerative, maladiile canceroase etc.) şi, în corelaţie cu aceasta, capacitatea antioxidantă, deci protectoare, a unor vitamine (A, C, E). De asemenea, există numeroase studii referitoare la dozele de vitamine necesare menţinerii echilibrului homeostatic al organismului uman, astfel că astăzi vitaminologia cunoaşte o dinamică şi o reabordare moderne.
Vitaminele sunt compuşi organici de origine exogenă, necesari în cantităţi mici, cu structuri foarte variate, cu rol de efectori biologici (biocatalizatori), indispensabili pentru creşterea, dezvoltarea, reproducerea şi funcţionarea normală a tuturor vieţuitoarelor (plante, animale, microorganisme), implicit a omului. Omul îşi procură vitaminele, esenţiale pentru desfăşurarea tuturor proceselor fiziologice, din hrană: în formă liberă; sub forma unor compuşi inactivi (provitaminele), care se vor transforma ulterior, în organism, în vitamine; sub forma de vitaminoide, cu acţiune vitamin-like(1).
Uneori denumirile vitaminelor au fost corelate cu principalele lor acţiuni fiziologice. Astfel, vitamina C a fost denumită antiscorbutică, vitamina D – antirahitică, vitamina B1 – anti-beri-beri, vitamina B3 – pelagropreventivă, vitamina A – antixeroftalmică, vitamina E – antisterilitate, vitamina K – antihemoragică etc.
Caracteristicele comune vitaminelor hidrosolubile sunt:
nu se stochează în organism (cu excepţia vitaminei B12), ci sunt eliminate prin excreţie, când concentraţiile plasmatice depăşesc pragul renal (deci nu generează hipervitaminoză);
au rol important în metabolismul energetic;
deficienţele vitaminice se manifestă în principal la nivelul pielii, al sistemului nervos şi prin tulburări ale procesului de creştere.
Vitaminele liposolubile diferă între ele din punct de vedere structural, dar au şi multe caracteristici comune:
se absorb la nivel intestinal, în sistemul limfatic, similar lipidelor din alimentaţie;
se depozitează şi se pot acumula în organism, motiv pentru care pot determina hipervitaminoze şi chiar fenomene toxice.
Comparativ cu deficitul vitaminelor hidrosolubile, la cele liposolubile stările de deficit vitaminic se instalează lent, numai după consumarea rezervelor existente în organism.
Vitamina A (retinol)se găseşte în alimente în principal sub formă de esteri, mai ales esteri ai acidului palmitic. În general, conţinutul hranei în vitamină A este mai mare vara, când animalele consumă vegetale bogate în carotenoide, decât iarna, când acestea primesc hrană uscată.
Funcţiile principale ale vitaminei A
asigură membrane mucoase sănătoase şi fără infecţii (plămân, faringe, gură, stomac, intestine, căi urinare, trompele uterine, tractul genital);
anulează problemele de vedere pe timp de noapte (componenta principală a rodopsinei);
activează producerea de hormoni sexuali;
acţionează asupra creşterii necontrolate a celulelor canceroase;
creşte producţia de celule fagocite, celule NK (natural killer), anticorpi şi alte celule ale sistemului imunitar.
Vitaminele B sunt un amestec complex de: B1, B2 (riboflavină), B3 (vitamina PP), B5, B6, B8 (vitamina H), B9‑11, B12, B17 (amigdalină, laetril). Toate vitaminele B sunt solubile în apă şi răspândite în întreg organismul. Trebuie reîmprospătate zilnic, deoarece excesele sunt eliminate prin urină.
Vitamina B1 (tiamina) se găseşte în multe alimente, inclusiv în drojdie, în boabe de cereale, în fasole, în nuci sau în carne. Este folosită adeseori în combinaţie cu alte vitamine B.
Vitamina B2 este una dintre vitaminele cele mai răspândite în natură, atât la microorganisme, la ciuperci, în alimente de origine animală, cât şi în cele de origine vegetală.
Vitamina B3 (nicotinamida, niacina)se găseşte atât în stare liberă, sub formă de acid nicotinic (predominant la plante), cât şi combinată ca nicotinamidă (predominant la animale). Întrucât acidul nicotinic şi nicotinamida nu se inactivează prin fierbere şi sterilizare, vitamina B3 e păstrată în alimente în proporţie de 70% şi după prelucrarea acestora. La cereale, pericarpul (coaja) conţine mai mult acid nicotinic decât miezul seminţelor, iar în anumite cereale se găseşte un complex vitamino-polipeptidic, inactiv, care conţine 1% acid nicotinic.
Vitamina B5 (acidul pantotenic) se distruge în mare parte în cursul prelucrării alimentelor; astfel, legumele proaspete au un conţinut de vitamina B5 cu 35-75% mai mare decât cele prelucrate termic, conservate sau congelate.
Vitamina B6 (piridoxina)apare în sursele naturale sub formă de complexe şi mai puţin în stare liberă. La om, ficatul reprezintă principalul organ de depozit, urmat de muşchi, inimă, rinichi şi de creier.
Vitamina B7 (biotina)e necesară tuturor organismelor vii, dar poate fi sintetizată doar de microorganisme (drojdii, mucegaiuri, bacterii) şi unele plante, de flora saprofită intestinală.
Vitaminele B9, B10, B11 (acizii folici)şi derivaţii lor se găsesc în cantităţi importante atât în alimentele de origine animală (ficat, muşchi), cât şi în cele vegetale (frunze, germeni).
Vitamina B12 (cianocbalamina)se găseşte în exclusivitate în produsele de origine animală. Plantele şi drojdiile nu sintetizează această vitamină (excepţie face lucerna, dar este toxică). Singurele microorganisme care au capacitatea de a sintetiza vitamina B12 sunt bacteriile care trăiesc în sol, apă sau în microflora intestinală a animalelor. Laptele proaspăt pasteurizat poate fi o importantă sursă de vitamina B12, totuşi persoanele care nu consumă produse de origine animală (vegetarienii) au nevoie de suplimente sau de alimente îmbogăţite cu vitamina B12 (fulgi de cereale, băuturi pe bază de soia).
Vitamina B17 (laetril)se găseşte în natură în concentraţia cea mai mare în sâmburele de caisă. Chimic, este compusă din benzaldehidă, radical cian şi dizaharidă. Nu se acumulează în organism. Este o substanţă naturală chemioterapeutică fără efecte secundare dăunătoare şi permanente.
Funcţiile principale ale vitaminelor B
În metabolismul energetic, transformă hidraţii de carbon în glucoză, ceea ce reprezintă principalul suport energetic al sistemului nervos şi aparatului muscular.
În sistemul nervos, iau parte la transmiterea impulsurilor nervoase, împiedică descompunerea prea rapidă a neurotransmiţătorilor, sunt active în formarea neurotransmiţătorilor de tipul serotoninei (hormonul fericirii), noradrenalină, adrenalină (activatorul) şi dopamină.
Au rol important în catabolismul şi anabolismul structurilor de albumină, în catabolismul homocisteinei, una dintre cauzele majore ale infarctelor, malformaţiilor, naşterilor premature, în anabolismul acizilor graşi, fiind utile pentru membranele celulare şi piele.
Sunt precursori ai colesterolului şi participă astfel la formarea hormonilor sexuali şi de creştere.
Participă la producţia de vitamină D.
Participă la alcătuirea „software-ului genetic” (creştere, dezvoltare şi diviziune celulară), mai ales la nivelul sistemului imunitar.
Sunt importante pentru producţia anticorpilor în cadrul sistemului imunitar (participă la procesul de înmulţire a limfocitelor = „poliţia imunitară” şi al anticorpilor).
Stimulează asimilarea sulfului, pentru o creştere sănătoasă a părului şi a unghiilor.
Vitamina C (acidul ascorbic) este una dintre cele mai răspândite vitamine din natură. Conţinutul vitaminei C din plantele ierboase scade odată cu maturarea, cu îmbătrânirea, dar şi prin păstrarea şi conservarea acestora. În organismele animale, cantitatea de acid ascorbic variază în funcţie de ţesut şi de organ, fiind mai ridicată în glandele suprarenale, hipofiză, ficat şi rinichi. La om, conţinutul diferitelor ţesuturi în vitamina C scade odată cu înaintarea în vârstă.
Prepararea termică a alimentelor (prăjire, fierbere sub presiune) determină reducerea semnificativă a conţinutului în vitamină C, fiind invers proporţională cu timpul de tratare termică a alimentelor.
Diminuarea concentraţiei de vitamină C în alimente e determinată, pe de o parte, de descompunerea sa la temperaturi înalte şi, pe de altă parte, de faptul că acidul ascorbic este hidrosolubil, se dizolvă în apa utilizată la spălarea şi pregătirea preliminară a alimentelor şi este astfel îndepărtat (există diferenţe în ceea ce priveşte pierderea în apă a vitaminei C; astfel se pare că broccoli reţine acidul ascorbic în mai mare măsură decât alte produse vegetale – cercetările au evidenţiat faptul că, prin refrigerare timp de câteva zile, fructele proaspăt tăiate nu pierd vitamina C.
Cantitatea de acid ascorbic din diferite ţesuturi este cu atât mai mare cu cât activitatea metabolică tisulară este mai intensă, motiv pentru care ţesuturile tumorale au un nivel ridicat de vitamină C.
Din necesarul de vitamine al organismului, vitamina C reprezintă 80%, aşa încât aportul trebuie crescut în condiţii de stres, infecţii gripale sau senescenţă.
Funcţiile principale ale vitaminei C
Ca antioxidant, protejează împotriva radicalilor liberi celulele, organele, structura altor vitamine, părţile de albumina.
Participă în 15500 de procese metabolice şi are rol activ în producerea de hormoni, neurotransmiţători, colagen pentru ţesutul conjunctiv, tendoane, oase, în arderea grăsimilor (deoarece participă la producerea de carnitină) şi activează acizii folici (vitamina B9,10,11).
Îndepărtând substanţele nocive, activează dezintoxicarea ficatului (se leagă de metalele grele – Hg, Pb –, împiedică transformarea nitraţilor în nitrosamine, care cauzează cancer).
Creşte imunitatea, având un puternic efect antioxidant.
Stimulează absorbţia fierului, întăreşte vasele de sânge şi oferă rezistenţă organismului.
Vitamina D (calciferol) se găseşte în cantităţi importante în unele produse de origine animală. În plante se găsesc în principal provitaminele D (surse abundente fiind uleiurile seminţelor germinate). O anumită cantitate de vitamină D este preluată de mamifere direct din hrană (în stare liberă), dar, în cea mai mare măsură, necesităţile animalelor şi ale omului sunt asigurate prin transformarea endogenă (la nivelul epidermei) a provitaminelor provenite din hrană în vitamine, sub acţiunea luminii ultraviolete.
Vitamina D este de fapt o grupă de vitamine solubile în grăsimi, două dintre aceste forme fiind importante pentru sănătatea organismului: vitamina D2 şi vitamina D3 (colecalciferol).
Anotimpurile (în lunile de vară obţinem mai multă vitamină D), momentele zilei (15 minute între orele 10:00 şi 15:00 sunt necesare pentru un nivel normal al vitaminei D), poluarea şi poziţia geografică sunt factori care modifică cantitatea de vitamină D produsă.
Funcţiile principale ale vitaminei D
Acţionează ca hormon pentru organism şi influenţează multe funcţii vitale.
Reglează preluarea de calciu din intestine, evitând o eliminare prea puternică a acestuia.
Pe lângă influenţarea metabolismului calciului, prezintă un puternic efect antiinflamator şi imunomodulator.
Vitamina E (tocoferol) este o substanţă organică larg răspândită în natură (se găseşte în plante, unde se şi sintetizează) şi în unele microorganisme producătoare de clorofilă (cantităţi importante de vitamina E se găsesc în algele verzi – Chlorella, Stichococcus bacillaris, Dunaliella salina, Clandaphore stichotoma sau în unele alge brune – Macrocystis integrifolia, Fucus distichus). Organismele animale nu pot sintetiza tocoferoli, fiind dependente de aportul lor exogen, din alimente.
Funcţiile principale ale vitaminei E
Ca antioxidant, protejează contra radicalilor liberi celulele adipoase şi substanţele mesagere, acizii graşi nesaturaţi din biomembrana celulară, hormonii adipoşi, membrana lipidică a celulelor neuronale, a celulelor imunitare, celelalte vitamine şi enzimele lipofile.
Protejează glandele sensibile: glanda timus, testiculele, glandele anexe ale creierului.
Ca parte în 144 de enzime ale metabolismului, stimulează înmulţirea rapidă a celulelor imunitare şi producţia de substanţe mesagere ale răspunsului imunitar.
Vitamina F (denumită acid linoleic sau acid arahidonic) este o vitamină liposolubilă, constituită din acizi graşi nesaturaţi. Această vitamină este denumită şi „vitamina antidermatitică”, deoarece în lipsa ei apar afecţiuni dermatologice.
Vitamina K (filochinona) se găseşte în plante, conţinutul fiind mai mare în părţile verzi (frunze şi muguri) şi mai redus în fructe şi rădăcini.
În concluzie, antioxidanţii naturali (vitaminele):
reduc efectul nociv al radicalilor liberi şi al poluanţilor (scad incidenţa afecţiunilor cardiovasculare, osteoarticulare, oftalmologice şi neuronale degenerative cauzate de radicalii liberi);
cresc rezistenţa vaselor de sânge;
susţin mecanismele imunitare;
diminuează inflamaţiile şi intensitatea proceselor de îmbătrânire.
Pentru compensarea pierderii de vitamine în timpul prelucrării alimentelor, în ţările industrializate se practică pe scară largă vitaminizarea sau revitaminizarea produselor finite, astfel încât alimentul respectiv să aibă un conţinut de vitamine similar celui natural. De exemplu, făina albă de grâu este frecvent suplimentată cu vitamine ale complexului B. Sucurile de fructe sunt suplimentate cu vitamina C. Laptele, untul şi mai ales margarina se suplimentează cu vitaminele A, D şi E. Vitaminele C şi E sunt utilizate şi ca antioxidanţi la conservarea alimentelor. Pentru colorarea anumitor alimente este de preferat ca, în locul coloranţilor chimici obişnuiţi, să se utilizeze carotenii, care, prin caracterul lor provitaminic, au şi un rol fiziologic(2-10).
În prezent, suplimentarea cu vitamine este larg răspândită. Multor alimente li se adaugă în timpul procesului de fabricaţie vitamine, iar acest procedeu este ulterior capitalizat din punct de vedere publicitar, deşi producătorii „uită” să informeze consumatorul că vitaminele adăugate pot fi în majoritatea cazurilor distruse prin procesarea tehnologică la temperaturi mai mari de 45 ºC (deoarece vitaminele sunt compuşi cu o structură sensibilă, labilă). Un producător onest este cel care investeşte în cercetarea aplicativă, cu scopul de a crea noi tehnologii care să protejeze principiile active sensibile (de tip vitamină) la temperaturi ridicate. Un astfel de exemplu ar fi produsul Bio-Calciu+D3+K1+K2, disponibil şi pe piaţa din România, la fabricarea căruia se aplică o tehnică specială de microîncapsulare, prin care vitamina K2 este „sigilată” în interiorul tabletei masticabile şi, astfel, protejată de căldura din procesul de producţie(11).
În acest fel, vitaminele se regăsesc în produsul final cu structura nealterată, deci, odată ajunse în organism, pot avea efect sanogen (menţinerea densităţii osoase). Un alt exemplu ar fi cel al produsului Bio-Caroten+E, care reprezintă o formă stabilă şi uşor digerabilă a amestecului dintre vitamina A (din β-caroten) şi vitamina E, la care betacarotenul este dizolvat în ulei de palmier natural, pur, nemodificat genetic, de unde derivă calitatea „bio”. Amestecul, datorită proprietăţilor celor două vitamine, contribuie la menţinerea vederii normale şi a sănătăţii pielii, protejând celulele împotriva stresului oxidativ.
Într-un articol de referinţă (care, deşi publicat în 1964, are şi în prezent valoare ştiinţifică), M. Brin distinge cinci stadii în dezvoltarea unei carenţe vitaminice, exemplificată pentru vitamina B1, dar care se pot aplica pentru orice altă vitamină:
stadiul preliminar, în care lipsa de vitamină se traduce printr-o lipsă a excreţiei sale urinare;
stadiul biochimic, în cursul căruia activitatea unei enzime‑marker (în acest caz, transcetolaza eritrocitară, care are drept coenzimă tiamina), este redusă semnificativ;
stadiul fiziologic, cu diferite simptome care se dezvoltă: lipsa poftei de mâncare, insomnie etc.;
stadiul clinic, caracterizat de apariţia unei constelaţii de simptome specifice unei maladii datorate unei insuficienţe vitaminice (în cazul tiaminei, boala beri-beri);
stadiul anatomic, cu dezvoltarea leziunilor organice ireversibile de origine celulară (parestezii, paralizii, demenţă etc.)(12).
Diferitele concentrate alimentare şi conserve, datorită modulului de preparare sau a conservanţilor adăugaţi, pot avea conţinutul de vitamine modificat. Prepararea alimentelor pentru colectivităţi mari, cantine, spitale, cazărmi, restaurante etc., când este necesar un tratament mai brutal al alimentelor (spălarea îndelungată a legumelor, încălzirea hranei timp îndelungat şi la temperaturi mai ridicate, expuneri prelungite la aer şi lumină), pot conduce la pierderi mari de vitamine.
În concluzie, diverşi factori fizici şi chimici influenţează stabilitatea vitaminelor: oxigenul, căldura, radiaţiile ultraviolete, tratamentele industriale, aciditatea şi antivitaminele (subiectul va fi detaliat în numărul viitor), substanţele exo- şi endogene care se opun asimilării lor.
Bibliografie
https://ro.wikipedia.org/wiki/Vitamine.
Mitrea N, Margina D, Grădinaru D, Burta C, Arsene A. Biochimie/vitaminele în procesele metabolice. Editura Didactică şi Pedagogică R.A. 2008.
Neniţescu CD. Chimie organică. Editura Didactică şi Pedagogică Bucureşti. 1980.
Banciu AS, Ciacoi Dimitriu D. Descoperiri epocale în biochimie. Editura Albatros, Bucureşti. 1983.
Dobrescu D, Baloescu C. Farmacopeea Română. Editura medicală, Bucureşti. 1993.
Rawald W. Planta, mediul şi natura. Editura ştiinţifică, Bucureşti. 1993.
Stroescu V, Constantinescu Corciocei I. Farmacologie. Editura ALL, Bucureşti. 1994.
Jerghiuta S, Tivlea J, Covrig A, Iluca D. Chimia şi viaţa. Editura Document, Iaşi. 1999.
Voiculescu M. Medicina pentru familie. Editura Medicală, Bucureşti. 1986.
Crep GG, Ardelean AM. 1000 de întrebări şi răspunsuri pe teme biologice. Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1981.