كيمياء المغذيات الدقيقة ووظائفها الحيوية
تدرس كيمياء المغذيات الدقيقة الفيتامينات والمعادن الأساسية والعناصر النزرة التي يحتاجها الجسم بكميات صغيرة، والأدوار الكيميائية الحيوية التي تلعبها كعوامل مساعدة للإنزيمات، وسلائف للهرمونات، ومضادات للأكسدة، ومكونات هيكلية. على الرغم من الحاجة إليها بكميات لا تتجاوز الملليجرام أو الميكروجرام، إلا أن المغذيات الدقيقة لا غنى عنها لعملية الأيض، ويترتب على نقصها أو زيادتها عواقب كيميائية حيوية وسريرية.
Definition
المغذيات الدقيقة هي فيتامينات غذائية ومعادن أساسية وعناصر نزرة مطلوبة بكميات صغيرة للنمو الطبيعي، والأيض، والوظيفة الفسيولوجية؛ وكيمياء المغذيات الدقيقة هي دراسة تراكيبها، وأدوارها الأيضية، وتنظيمها الاستتبابي، وعواقب اختلال التوازن.
Scope
يوجه هذا المجال القارئ إلى الكيمياء، والوظائف الأيضية، ومتطلبات المدخول، وتنظيم المغذيات الدقيقة. ويصنف المجال إلى فيتامينات قابلة للذوبان في الدهون وأخرى قابلة للذوبان في الماء، وأيض المعادن والعناصر النزرة، والفسيولوجيا المشتركة لامتصاص ونقل المغذيات الدقيقة، والاضطرابات التي تنشأ عن النقص أو السمية. ويتناول المغذيات الدقيقة كموضوع في الكيمياء الحيوية التغذوية بدلاً من كونها إرشادات للإدارة السريرية.
Sub-topics
Core questions
- ما هي الوظائف الكيميائية الحيوية التي تؤديها الفيتامينات الفردية والعناصر النزرة في الأيض البشري؟
- كيف يتم تنظيم امتصاص المغذيات الدقيقة وتوزيعها وتخزينها للحفاظ على التوازن؟
- كيف ينشأ النقص والسمية، وكيف ينعكسان كيميائياً حيوياً؟
- كيف يتم اشتقاق المتطلبات الغذائية والمدخول المرجعي للمغذيات الدقيقة؟
Key concepts
- الفيتامينات كعوامل مساعدة للإنزيمات وسلائف للإنزيمات المساعدة
- فئات الذوبان في الدهون مقابل الذوبان في الماء
- المعادن الأساسية والعناصر النزرة
- التنظيم الاستتبابي للامتصاص والتخزين
- التوافر البيولوجي وتفاعلات المغذيات
- حالات النقص والسمية (الزيادة)
- المدخول الغذائي المرجعي والمؤشرات الحيوية للحالة
Mechanisms
تعمل المغذيات الدقيقة من خلال عدد قليل من الاستراتيجيات الكيميائية الحيوية المتكررة. تتحول العديد من فيتامينات ب إلى أنزيمات مساعدة تشارك في أيض الكربوهيدرات والأحماض الأمينية والطاقة؛ وترتبط المعادن النزرة مثل الحديد والزنك والنحاس والسيلينيوم بالمواقع النشطة للإنزيمات حيث تمكن من التحفيز، وتفاعلات الأكسدة والاختزال، أو نقل الأكسجين؛ وتعمل الفيتامينات القابلة للذوبان في الدهون كجزيئات إشارة شبيهة بالهرمونات (فيتامين د)، أو مضادات للأكسدة (فيتامين هـ)، أو عوامل مساعدة في التعديل بعد الترجمة (فيتامين ك). نظرًا لأن زيادة العديد من المغذيات الدقيقة ضارة، ينظمها الجسم استتبابياً، وأبرز مثال على ذلك هو الحديد، حيث يحكم التوازن الجهازي محور الهيبسيدين-فيروبورتين بدلاً من الإفراز (Hentze, 2010).
Clinical relevance
تكمن حالة المغذيات الدقيقة وراء جزء كبير من الأمراض المرتبطة بالتغذية في جميع أنحاء العالم، ويساعد فهم الكيمياء الحيوية في تفسير سبب إنتاج النقص لمتلازمات مميزة وسبب سمية بعض المغذيات الدقيقة عند زيادتها (Black, 2008). يصف هذا المجال الأساس الكيميائي الحيوي لهذه الحالات للرجوع إليها وللتعليم؛ وهو ليس مصدرًا للجرعات أو المكملات أو النصائح السريرية الفردية.
Epidemiology
يعد نقص الحديد وفيتامين أ واليود والزنك من أكثر أشكال سوء التغذية انتشارًا على مستوى العالم ويساهم بشكل كبير في المراضة والوفيات، خاصة بين النساء والأطفال الصغار في البيئات ذات الدخل المنخفض والمتوسط (Black, 2008). يتم تناول التوزيع التفصيلي لأنواع النقص المحددة في موضوع النقص والسمية.
Evidence & guidelines
يتم تحديد المدخول المرجعي للمغذيات الدقيقة من قبل هيئات خبراء مثل معهد الطب من خلال إطار المدخول الغذائي المرجعي، الذي يحدد المتطلبات ومستويات المدخول القصوى المسموح بها (IOM, 2006). توجد المعالجات الشاملة لكيمياء المغذيات الدقيقة في الكتب المدرسية القياسية للتغذية (Ross et al., 2014).
History
ظهر مفهوم المغذيات الدقيقة في أوائل القرن العشرين مع إدراك أن أمراضًا مثل الإسقربوط، والبري بري، والكساح، والبلاغرا لم تكن ناجمة عن السموم أو العدوى ولكن عن غياب عوامل غذائية محددة، مما أدى إلى عزل وتسمية الفيتامينات. وأسس عمل موازٍ ضرورة العناصر النزرة مثل الحديد واليود، ولاحقًا الزنك والسيلينيوم، مما عزز المغذيات الدقيقة كمجال متميز ضمن الكيمياء الحيوية التغذوية.
Related topics
Seminal works
- black-2008
- hentze-2010
- iom-dri-2006
Frequently asked questions
- ما الفرق بين المغذيات الكبيرة والمغذيات الدقيقة؟
- توفر المغذيات الكبيرة (الكربوهيدرات والدهون والبروتين) الطاقة ويحتاجها الجسم بكميات جرامية، بينما المغذيات الدقيقة (الفيتامينات والمعادن والعناصر النزرة) مطلوبة فقط بكميات ملليجرامية أو ميكروجرامية وتعمل بشكل أساسي كعوامل مساعدة ومنظمات وعناصر هيكلية بدلاً من كونها وقودًا.
- لماذا يمكن أن تكون المغذيات الدقيقة ضارة عند زيادتها؟
- تتمتع العديد من المغذيات الدقيقة بنطاق آمن محدود؛ ولأن الجسم لديه وسائل محدودة لإفراز بعضها، فإن المدخول الذي يتجاوز المتطلبات بكثير يمكن أن يسبب السمية، وهذا هو السبب في أن الأطر المرجعية تحدد كلاً من المدخول الكافي والحدود القصوى المسموح بها.