Ugrás a tartalomhoz

Patobiokémia

Szarka András, Bánhegyi Gábor (2014)

Typotex Kiadó

2.2. Mi áll a skorbut tüneteinek hátterében? A C-vitamin funkciói

2.2. Mi áll a skorbut tüneteinek hátterében? A C-vitamin funkciói

Az aszkorbinsav az emlős sejtekben legalább 8 enzim kofaktora. Ezek közül vitathatatlanul a legismertebb a proli- és lizil-hidroxiláz, amelyek fontos szerepet töltenek be a kollagén bioszintézisben. A prolil- és aszparaginil-hidroxiláz pedig az O2 érzékelésben. Az említett enzimek mindegyike aktív helyükön vasat tartalmaz. Az aszkorbinsav hiányában szintetizált kollagén nem kellő mértékben hidroxilált és így nem formál megfelelő szálakat, ennek következménye a kötőszöveti elégtelenség, a lassú sebgyógyulás, a fragilis erek. Állapotos nők esetében a nem megfelelő kollagén szintézis a magzatburok korai repedését is okozhatja. A réz tartalmú enzim, a dopamin-β-hidroxiláz szintén aszkorbátot igényel. A szóban forgó enzim, felelős a dopamin noradrenalin átalakulásért. Nem megfelelő működése okozhatja a skorbutban tapasztalható hangulatváltozást, letargiát. A zsírsav anyagcseréjében kulcsszerepet játszó karnitin bioszintézise során két enzim nélkülözhetetlen kofaktora az aszkorbát, így hiányában a karnitin bioszintézis is hiányt szenved, amely következménye az elégtelen zsírsavoxidáció, amely csökkent mértékű oxidatív foszforilációhoz, ATP hiányhoz vezet. Így ez utóbbi következménye lehet a skorbutban tapasztalható gyengeség, fáradtság. További aszkorbátot igénylő enzimek vesznek részt a tirozin anyagcserében, illetve a peptid hormonok stabilitásához szükséges amid csoportok hormonmolekulákra juttatásában.

Itt meg kell álljunk egy szóra! A bevezetőben említett legendák közül szeretnénk kettőt kiválasztani és egy kicsit részletesebben foglalkozni velük. Az első ilyen legenda az aszkorbinsav kollagén hidroxilációban betöltött szerepe. Ahogy láttuk a legtöbb skorbut tünet hátterében az elégtelen kollagén hidroxilációból fakadó kötőszöveti rendellenesség áll.

Az emberi testhőmérsékleten végbementő termostabil tripla helikális kollagén szerkezethez elengedhetetlen a prolin és lizin oldalláncok hidroxilációja. A prolin hidroxilációja -X-Pro-Gly- tripleteknél következik be, a reakciót a kollagén prolil 4-hidroxiláz katalizálja. Az enzim az endoplazmás retikulum lumenében található, 2-oxoglutarátot (α-ketoglutarátot), oxigént, ferro vasat és aszkorbátot igényel működéséhez (2.1. ábra). A kollagénben található lizin hidroxilációja a X-Lys-Gly részleteknél következik be. A folyamatot a lizil 5-hidroxiláz katalizálja, amely a prolil 4-hidroxilázhoz hasonlóan kofaktorként 2-oxoglutarátot, ferro vasat és oxigént igényel. A lizil 5-hidroxiláz szintén az endolpazmás retikulum lumenében található homodimer formában.

2.1. ábra - A kollagén hidroxilációja

A kollagén hidroxilációja

Ebből fakad az első legenda, amely szerint a hidroxilációhoz aszkorbát szükséges. A valóság azonban az, hogy a hidroxiláció maga nem igényli az aszkorbát jelenlétét. A hidroxilázok két folyamatban játszanak szerepet: az egyikben az oldalláncok hidroxilálódnak, míg a 2-oxoglutarát dekarboxilálódik és molekuláris oxigén fogy (2.2. ábra). A molekuláris oxigén atomjai a hidroxil csoportba, illetve a szukcinát újonnan képződő karboxil csoportjába épülnek be. Ez a reakció aszkorbát-független. A hidroxilázok által katalizált másik reakció a 2-oxoglutarát dekarboxilezése, amely a hidroxilációtól függetlenül zajlik, de szintén molekuláris oxigént igényel azonban aszkorbát-függő (2.2. ábra). Ez esetben, a ferro vas oxidálódik (ferri vassá) és a fehérje mindaddig inaktív marad, amíg a ferri vasat az aszkorbát vissza nem redukálja ferro vassá. Habár ez utóbbi reakcióarány meglehetősen alacsony (1-4%), de még a (hidroxilálandó) szubsztrátfehérjék telítési koncentrációja mellett is lejátszódik, így az aszkorbát elengedhetetlen az oxidált enzim újraaktiválásához. A lizil hidroxiláció esetében az aszkorbátot helyettesíteni tudták DTT-vel és ciszteinnel, igaz jóval kisebb reakció rátával. Az aszkorbinsav funkciónak tárgyalásakor a hidroxilációban betöltött szerepét követően egészen biztos antioxidáns szerepköre következik, ha nem ez kerül elsőként tárgyalásra.

2.2. ábra - Az aszkorbát szerepe a prolin hidroxilációjában

Az aszkorbát szerepe a prolin hidroxilációjában

Antioxidáns sajátságok: Az aszkorbát talán legismertebb kémiai sajátsága, hogy redukálószerként képes viselkedni. Erre kiváló példát szolgáltat, hogy a duodénumban a ferri (III) vasat ferro (II) vassá redukálja, így elősegítve a vas felvételét, a korábban már említett módon a lizil-, aszparaginil- és prolil-hidroxázokat aktív formában tartja azáltal, hogy az aktív centrumban található vas iont ferro vassá redukálja. Ha megnézzük az aszkorbát redox potenciálját (DHA/AFR: -0,17 V, AFR/aszkorbát: 0,28 V), megállapíthatjuk, hogy képes az olyan reaktív vegyületek, mint a hidroxil gyök (OH., H+/ H2O: 2,31 V), és a szuperoxid anion (O2.-, 2H+/H2O2: 0,94), vagy az urát gyök (HU.-, H+/UH2-:0,59 V) redukciójára. Az aszkorbát egy elektron átadásával (donálásával) szemidehidroaszkorbáttá, vagy más néven aszkorbil gyökké (AFR), ami további oxidációval dehidroaszkorbáttá (DHA) alakul. Az aszkorbil gyök nem túlságosan reaktív, mivel sem igazán oxidáló, sem igazán redukáló sajátságokkal nem rendelkezik és a molekuláris oxigén szuperoxiddá történő redukciójára sem képes lényeges mértékben (ha egyáltalán reakcióba lép vele). Az aszkorbil gyök gyenge reaktivitása adja az aszkorbát antioxidáns sajátságának esszenciáját: a reaktív vegyületek reakcióba lépnek az aszkorbáttal és egy jóval kisebb mértékben reaktív vegyület az aszkorbil gyök képződik.

Az aszkorbil gyök lassú diszproporcionálódáson mehet keresztül, amely révén az aszkorbát egy része regenerálódhat.

A DHA vizes oldatban igen instabil és a lakton gyűrű felnyílásával diketo-gulonáttá alakul. Az aszkorbát vizes oldatban pH=7.4-en stabil, hacsak nincsenek átmeneti fém ionok az oldatban, amelyek az aszkorbát igen gyors oxidációját katalizálják. A réz sók igen kiváló katalizátorok, így ha C-vitaminban gazdag táplálékot szeretnénk enni, rézedényben ne tároljuk, vagy készítsük el a zöldségeket. A réz és a vas az aszkorbát igen gyors oxidációját váltják ki, amely során H2O2 és .OH keletkezik. Az irodalomban számos helyen előforduló beszámolókat, amelyek szerint az aszkorbát károsítja a DNS-t, illetve különféle állati, köztük tumor sejteket minden bizonnyal a médiumban található átmenetifémek kiváltotta ROS képződése okozza.

Itt az ideje, hogy a másik ködbe vesző aszkorbát legendával foglalkozzunk! A molekula megismerését követően viszonylag gyorsan fellángoltak a viták, hogy milyen mennyiségben érdemes fogyasztanunk. A skorbut kialakulása már 10 mg/nap bevitelével elkerülhető, a napi ajánlott bevitel Magyarországon jelenleg 60 mg/nap, terápiás céllal azonban akár néhány ezer mg/nap aszkorbátot is a szervezetbe szoktak juttatni. Tekintve, hogy a C-vitamin vízoldható molekula kizárólag különböző membránba ágyazott transzporterek segítségével juthat el a sejtekbe, sejtorganellumokba. A következőkben a különböző C-vitamin transzportereket kívánjuk áttekinteni, továbbá a transzporterek kinetikai tulajdonságai alapján gyakorlati érvényű becslést adni az ésszerű aszkorbát bevitelről.