Co to jest witamina A i skąd pochodzi?

Witamina A nie jest pojedynczym związkiem. Jest to raczej nazwa nadana grupie związków rozpuszczalnych w tłuszczach, w tym retinolu, retinoidów (metabolitów retinolu) i karotenoidów prowitaminowych.

Ponieważ organizm ludzki nie wytwarza witaminy A, istnieją dwie główne formy, które można uzyskać poprzez dietę: witamina A w formie preformowanej (retinol i estry retinylu) spożywana w produktach pochodzenia zwierzęcego oraz karotenoidy prowitaminy A, spożywane w materiałach pochodzenia roślinnego, które przekształcają się w retinol.

Każda z tych różnych form witaminy A jest rozpuszczana w świetle jelita, wchłaniana i przekształcana w retinol, który następnie jest utleniany do retinalu i kwasu retinowego – dwóch głównych aktywnych form metabolitów witaminy A w organizmie.

Badania wykazały znaczenie witaminy A dla zdrowego funkcjonowania układu odpornościowego, wzroku, ekspresji genów, reprodukcji, rozwoju embrionalnego i wielu innych procesów biologicznych.

Jednak wciąż istnieje wiele „niewiadomych” wokół witaminy A, takich jak sposób utrzymania jej poziomu w organizmie oraz jej rola w zdrowiu mózgu i naprawie komórek. W tym miejscu przedstawiamy niektóre z najnowszych osiągnięć w badaniach nad witaminą A, które mają na celu rozwiązanie tych pytań.

Dowód na obecność czujnika witaminy A w podwzgórzu

Naukowcy z Uniwersytetu w Aberdeen opublikowali w zeszłym roku dowody wykazujące – po raz pierwszy – potencjalną rolę mózgu w regulacji witaminy A.

Witamina A jest niezwykła w porównaniu z innymi witaminami, ponieważ jest magazynowana w dużych ilościach w organizmie. Oznacza to, że jeśli niedobory w diecie nie są chroniczne, zawsze istnieje nieprzerwany dopływ witaminy A do wszystkich komórek. Chociaż powszechnie wiadomo, że witamina A jest magazynowana w wątrobie, „fundamentalną nierozwiązaną kwestią jest to, w jaki sposób utrzymuje się stężenie witaminy A w krążeniu” – stwierdzili naukowcy pod kierunkiem profesora Petera McCaffery’ego i dr Petera Ikhianosimhe Imoesi.

„Zrozumienie regulacji równowagi witaminy A w organizmie jest ważne, biorąc pod uwagę, że zarówno niedobór, jak i nadmiar są szkodliwe dla zdrowia ludzkiego” – stwierdziła Imoesi.

Imoesi i współpracownicy badali, czy podwzgórze – struktura głęboko w mózgu pomagająca regulować homeostazę organizmu – może odgrywać jakąś rolę. Ich badania zostały opublikowane w Nauka.

Korzystając z modeli szczurzych i próbek tkanek ludzkich, bezpośrednio podawano witaminę A w postaci retinolu i kwasu retinowego do podwzgórza, a następnie wygenerowano modele zwierzęce, w których białko wiążące retinol 4 (Rbp4) gen został zniszczony. Rbp4 koduje białko odpowiedzialne za transport witaminy A w organizmie.

Łącznie eksperymenty Imoesi i współpracowników wpłynęły na ilość witaminy A przechowywanej w wątrobie oraz ilość, która została rozproszona do innych komórek organizmu poprzez krwioobieg. Naukowcy uważają, że dowody te sugerują, że w podwzgórzu istnieje system czujników witaminy A, który reguluje dystrybucję witaminy w organizmie. Komórki w podwzgórzu szczura, które mogą tworzyć ten układ czujników, są również obecne w podwzgórzu człowieka, co sugeruje, że układ ten może przenieść się na ludzi.

„To, co odkryliśmy, jest radykalnie nowe. Nikt wcześniej nawet nie sugerował, że mózg może kontrolować równowagę witamin w organizmie, a to pierwsze badanie sugerujące „witaminostatyczną” rolę podwzgórza” – wyjaśnił Imoesi.

„Nasze wyniki sugerują, że brak równowagi witaminy A może nie wynikać po prostu z nieregularnego spożycia, ale że nieprawidłowości w funkcjonowaniu podwzgórza spowodowane chorobą lub stanem zapalnym mogą prowadzić do niedostatecznej podaży witaminy A w organizmie” – stwierdziła Imoesi. Choroby atakujące podwzgórze mogą zatem objawiać się objawami wynikającymi z zaburzenia poziomu krążącej witaminy A. „Pomiar poziomu witaminy A we krwi może dostarczyć wskazówek, czy podwzgórze funkcjonuje normalnie” – podsumowała Imoesi.

Badanie genetyki krążącej witaminy A

Na Uniwersytecie w Newcastle badania profesora Murraya Cairnsa badają architekturę molekularną złożonych zaburzeń. Jego zespół zainteresował się potencjalną rolą, jaką witamina A odgrywa w schorzeniach psychicznych, takich jak schizofrenia, po tym, jak wcześniejsze badania sugerowały, że zróżnicowany poziom witaminy A może wpływać na łączność neuronalną w takich zaburzeniach.

W Komunikacja przyrodniczaCairns i współpracownicy przeprowadzili największe jak dotąd badanie asocjacyjne całego genomu (GWAS) dotyczące krążącego retinolu. „W naszym nowym badaniu przeprowadzonym przez Williama Reaya i współpracowników połączyliśmy podsumowujące statystyki tysięcy indywidualnych genomów, aby dowiedzieć się, jakie czynniki genetyczne regulują poziom retinolu we krwi” – ​​powiedział Cairns. „Zasadniczo dopasowaliśmy poziomy retinolu do różnic w genach, aby lepiej zrozumieć geny zaangażowane w wchłanianie i transport retinolu we krwi”.

Przeanalizowano próbki krwi od 22 274 uczestników, identyfikując 8 wspólnych loci wariantów genów związanych z retinolem, w tym geny, które nie są bezpośrednio zaangażowane w główny kompleks transportowy retinolu. „Geny te ulegały silnej ekspresji w wątrobie i były nadreprezentowane w szlakach biologicznych, w tym w metabolizmie węglowodanów” – opisali autorzy.

Przeprowadzono obejmujące cały fenomen badanie randomizacyjne Mendla (MR-pheWAS) w celu zbadania związku przyczynowego krążącego retinolu z 20 000 fenotypami klinicznymi. Dane te sugerują, że retinol może mieć przyczynowy wpływ na szeroki zakres procesów biologicznych, w tym między innymi na zapalenie, mikrobiom, fenotypy mózgu uzyskane za pomocą rezonansu magnetycznego i otyłość.

„Dzięki temu podejściu możemy potwierdzić znaczenie retinolu w stanach zapalnych, lipidach osocza, otyłości, wzroku, mikrobiomie, strukturze/połączeniach mózgu, astmie, POChP i kilku innych cechach”, Cairns wyjaśnione. „Jest to istotne, ponieważ używamy syntetycznych retinoidów jako leków i potencjalnie kierujemy ich stosowaniem w oparciu o podejście do medycyny precyzyjnej oparte na wiedzy genetycznej. Na przykład osoby cierpiące na choroby autoimmunologiczne mają niski poziom retinolu”.

„W tej pracy podsumowano znany wpływ retinolu na parametry okulistyczne, wrodzoną i nabytą odpowiedź immunologiczną oraz wrodzone wady rozwojowe serca” – stwierdzili autorzy. „Odkryliśmy jednak również mniej scharakteryzowane zależności, które mogą mieć bezpośrednie znaczenie kliniczne. Od razu podkreślamy przykład krążącego retinolu, którego genetycznie przewiduje się, że będzie miał wpływ na grubość i powierzchnię kilku obszarów mózgu, a także na wskaźniki łączności mózgowej”.

Wiadomo, że kwas retinowy kieruje procesami takimi jak różnicowanie neuronów i neurogeneza u dorosłych. Ma zatem sens, że retinol może wpływać na strukturę i łączność mózgu przez całe życie jednostki, chociaż jego wpływ na obszary mózgu zidentyfikowane w tym badaniu „wymaga dalszych badań pod kątem ich znaczenia klinicznego” – twierdzi Cairns i zespół.

Rola kwasu retinowego w plastyczności linii komórek skóry

Doktor Matthew Tierney, doktorant na Uniwersytecie Rockefellera, wraz ze współpracownikami zbadał niedawno, w jaki sposób organizm kontroluje plastyczność linii, identyfikując interesującą rolę kwasu retinowego. Ich badanie zostało opublikowane w Nauka.

Kiedy doznajemy uszkodzeń skóry, takich jak skaleczenie, otarcie lub oparzenie, komórki macierzyste naszej skóry szybko wytwarzają nowe komórki i naprawiają naskórek. Podczas procesu gojenia nasze ciało ma sprytną sztuczkę w rękawie – plastyczność linii. Dzieje się tak, gdy inne komórki macierzyste, takie jak komórki macierzyste mieszków włosowych, przekształcają się w naskórkowe komórki macierzyste, aby wesprzeć te wysiłki. Mieszki włosowe wchodzą w stan pośredni, w którym posiadają czynniki transkrypcyjne zarówno dla mieszków włosowych, jak i komórek macierzystych naskórka.

„Proces ten jest niezbędny do przekierowania komórek macierzystych do najbardziej potrzebujących części tkanki, ale pozostawiony bez kontroli może sprawić, że te same tkanki będą podatne na przewlekłe stany naprawcze, a nawet niektóre rodzaje raka” – wyjaśnił Tierney.

„Najpierw przez nasze studia in vitro i wtedy na żywoodkryliśmy nieznaną wcześniej funkcję witaminy A, cząsteczki, o której od dawna wiadomo, że ma silny, choć często zagadkowy wpływ na skórę i wiele innych narządów” – powiedziała profesor Elaine Fuchs, starsza autorka badania i Rebecca C. Lancefield profesor w Uniwersytet Rockefellera.

Naukowcy odkryli, że zwiększenie lub zmniejszenie poziomu kwasu retinowego na żywo wpływa na zdolność komórek macierzystych do reagowania na urazy i porost włosów. Wysokie poziomy kwasu retinowego hamowały plastyczność linii i gojenie ran, podczas gdy niższe poziomy sprzyjały gojeniu ran, ale ograniczały odrastanie włosów.

To, stwierdził Fuchs, może wyjaśniać, dlaczego wpływ witaminy A na biologię tkanki jest tak „nieuchwytny”. Stwierdzono, że stosowane miejscowo retinoidy w określonych stężeniach stymulują porost włosów w ranach, ale wydaje się, że w nadmiarze zapobiegają także cyklowi włosowemu.

„Dzięki określeniu minimalnych wymagań niezbędnych do wytworzenia dojrzałych typów komórek rzęsatych z komórek macierzystych znajdujących się poza organizmem praca ta może zmienić sposób, w jaki podchodzimy do badań biologii włosów” – powiedział Tierney. Zrozumienie, w jaki sposób kierować komórkami macierzystymi, aby podejmowały „właściwe” decyzje, może również wpłynąć na podejście do leczenia raka, Fuchs powiedział: „Notworowe komórki macierzyste nigdy nie dokonują właściwego wyboru – zawsze robią coś niekonwencjonalnego […] Kiedy badaliśmy ten stan w wielu typach komórek macierzystych, zaczęliśmy zdawać sobie sprawę, że jeśli plastyczność linii rodowej nie jest kontrolowana, jest to kluczowy czynnik przyczyniający się do raka”.