8.6.1. Vitaminele hidrosolubile funcționează ca și coenzime

Tabelul 8.9 enumeră vitaminele hidrosolubile – acidul ascorbic (vitamina C) și o serie cunoscută sub numele de complexul vitaminic B (figura 8.32). Ascorbatul, forma ionizată a acidului ascorbic, servește ca agent reducător (un antioxidant), după cum se va discuta pe scurt. Seria vitaminei B cuprinde componente ale coenzimelor. Rețineți că, în toate cazurile, cu excepția vitaminei C, vitamina trebuie să fie modificată înainte de a-și putea îndeplini funcția.

Figura 8.32

Structurile unor vitamine hidrosolubile.

Deficiențele vitaminice sunt capabile să provoace o varietate de stări patologice (vezi tabelul 8.9). Cu toate acestea, multe dintre aceleași simptome pot rezulta din alte condiții decât lipsa unei vitamine. Din acest motiv și pentru că vitaminele sunt necesare în cantități relativ mici, stările patologice care rezultă din deficiențe de vitamine sunt adesea dificil de diagnosticat.

Necesarul de vitamina C s-a dovedit relativ simplu de demonstrat. Această vitamină solubilă în apă nu este utilizată ca și coenzimă, dar este totuși necesară pentru activitatea continuă a proil hidroxilazei. Această enzimă sintetizează 4-hidroxiprolina, un aminoacid care este necesar în colagen, principalul țesut conjunctiv la vertebrate, dar care se găsește rareori în altă parte. Cum se formează acest aminoacid neobișnuit și care este rolul său? Rezultatele studiilor de marcare radioactivă au arătat că reziduurile de prolină de pe partea amino a reziduurilor de glicină din lanțurile de colagen născute devin hidroxilate. Atomul de oxigen care se atașează la C-4 al prolinei provine de la oxigenul molecular, O2. Celălalt atom de oxigen din O2 este preluat de α-cetoglutarat, care este transformat în succinat (figura 8.33). Această reacție complexă este catalizată de prolyl hidroxilază, o dioxigenază. Ea este asistată de un ion Fe2+, care este strâns legat de aceasta și este necesar pentru a activa O2. De asemenea, enzima transformă α-cetoglutaratul în succinat fără a hidroxila prolina. În această reacție parțială, se formează un complex de fier oxidat, care inactivează enzima. Cum este regenerată enzima activă? Ascorbatul (vitamina C) vine în ajutor prin reducerea ionului feric al enzimei inactivate. În procesul de recuperare, ascorbatul este oxidat în acid dehidroascorbic (figura 8.34). Astfel, ascorbatul servește aici ca un antioxidant specific.

Figura 8.33

Figura 8.33

Formarea 4-hidroxiprolinei. Prolina este hidroxilată la C-4 prin acțiunea prolil-hidroxilazei, o enzimă care activează oxigenul molecular.

Figura 8.34

Forme de acid ascorbic (vitamina C). Ascorbatul este forma ionizată a vitaminei C, iar acidul dehidroascorbic este forma oxidată a ascorbatului.

Primatele sunt incapabile să sintetizeze acidul ascorbic și, prin urmare, trebuie să-l dobândească din alimentație. Importanța ascorbatului devine izbitor de evidentă în scorbut. Jacques Cartier, în 1536, a făcut o descriere vie a acestei boli de carență alimentară, care i-a afectat pe oamenii săi în timp ce explorau fluviul Saint Lawrence:

Câțiva și-au pierdut toate puterile și nu se mai puteau ține pe picioare. … Alții aveau, de asemenea, toată pielea lor pătată cu pete de sânge de culoare purpurie: apoi le-a urcat până la glezne, genunchi, coapse, umeri, brațe și gât. Gura le devenise urât mirositoare, gingiile atât de putrede, încât toată carnea le cădea, până la rădăcinile dinților, care, de asemenea, cădeau aproape toți.

James Lind, un medic scoțian, a luminat mijloacele de prevenire a scorbutului într-un articol intitulat „A Treatise of the Scurvy”, publicat în 1747. Lind a descris un studiu controlat care a stabilit că scorbutul poate fi prevenit prin includerea citricelor în alimentație. Marina regală a început în cele din urmă să distribuie marinarilor rații de lămâie, obicei din care marinarii britanici au căpătat porecla de „limeys”. Cercetările lui Lind au fost inspirate de situația dificilă a unei expediții comandate de comodorul George Anson. Anson a plecat din Anglia în 1740 cu o flotă de șase nave și peste 1000 de oameni și s-a întors cu o cantitate enormă de comori, însă din echipajul său doar 145 au supraviețuit pentru a ajunge acasă. Restul au murit din cauza scorbutului.

De ce are o hidroxilare deficitară consecințe atât de devastatoare? Colagenul sintetizat în absența ascorbatului este mai puțin stabil decât proteina normală. Studiile privind stabilitatea termică a polipeptidelor sintetice au fost deosebit de informative. Hidroxiprolina stabilizează triplul helix al colagenului prin formarea de legături de hidrogen interstrand. Fibrele anormale formate de colagenul insuficient hidroxilat contribuie la leziunile cutanate și la fragilitatea vaselor de sânge observate în scorbut.

.