Биохимия и функции микронутриентов
Биохимия микронутриентов изучает витамины, а также незаменимые минералы и микроэлементы, которые необходимы организму в небольших количествах, и биохимические роли, которые они играют в качестве кофакторов ферментов, предшественников гормонов, антиоксидантов и структурных компонентов. Хотя микронутриенты требуются лишь в миллиграммах или микрограммах, они незаменимы для метаболизма, и как их дефицит, так и избыток имеют биохимические и клинические последствия.
Definition
Микронутриенты — это пищевые витамины, а также незаменимые минералы и микроэлементы, необходимые в небольших количествах для нормального роста, метаболизма и физиологических функций; биохимия микронутриентов — это изучение их структур, метаболических ролей, гомеостатической регуляции и последствий дисбаланса.
Scope
Эта область знакомит читателя с химией, метаболическими функциями, потребностями в потреблении и регуляцией микронутриентов. Она группирует область на жирорастворимые и водорастворимые витамины, метаболизм минералов и микроэлементов, общую физиологию абсорбции и транспорта микронутриентов, а также расстройства, возникающие в результате дефицита или токсичности. Она рассматривает микронутриенты как тему в биохимии питания, а не как руководство по клиническому ведению.
Sub-topics
Core questions
- Какие биохимические функции выполняют отдельные витамины и микроэлементы в метаболизме человека?
- Как регулируются абсорбция, распределение и хранение микронутриентов для поддержания гомеостаза?
- Как возникают дефицит и токсичность, и как они отражаются биохимически?
- Как определяются диетические потребности и рекомендуемые нормы потребления микронутриентов?
Key concepts
- Витамины как кофакторы ферментов и предшественники коферментов
- Жирорастворимые против водорастворимых классов растворимости
- Незаменимые минералы и микроэлементы
- Гомеостатическая регуляция абсорбции и хранения
- Биодоступность и взаимодействие питательных веществ
- Состояния дефицита и токсичности (избытка)
- Рекомендуемые нормы потребления и биомаркеры статуса
Mechanisms
Микронутриенты действуют посредством небольшого числа повторяющихся биохимических стратегий. Многие витамины группы В превращаются в коферменты, которые участвуют в метаболизме углеводов, аминокислот и энергии; микроэлементы, такие как железо, цинк, медь и селен, связываются в активных центрах ферментов, где они обеспечивают катализ, окислительно-восстановительные реакции или транспорт кислорода; жирорастворимые витамины функционируют как гормоноподобные сигнальные молекулы (витамин D), антиоксиданты (витамин Е) или кофакторы в посттрансляционной модификации (витамин К). Поскольку избыток некоторых микронутриентов вреден, организм регулирует их гомеостатически, наиболее ярко это проявляется в случае железа, где системный баланс регулируется осью гепцидин-ферропортин, а не экскрецией (Hentze, 2010).
Clinical relevance
Статус микронутриентов лежит в основе значительной части проблем со здоровьем, связанных с питанием, во всем мире, и понимание биохимии помогает объяснить, почему дефицит приводит к характерным синдромам и почему некоторые микронутриенты токсичны в избытке (Black, 2008). Эта область описывает биохимическую основу этих состояний для справки и образования; она не является источником информации о дозировке, добавлении или индивидуальных клинических рекомендациях.
Epidemiology
Дефицит железа, витамина А, йода и цинка являются одними из наиболее распространенных форм недоедания во всем мире и вносят существенный вклад в заболеваемость и смертность, особенно среди женщин и маленьких детей в странах с низким и средним уровнем дохода (Black, 2008). Подробное распределение конкретных дефицитов рассматривается в теме «Дефицит и токсичность».
Evidence & guidelines
Рекомендуемые нормы потребления микронутриентов устанавливаются экспертными органами, такими как Институт медицины, в рамках системы Dietary Reference Intake, которая определяет потребности и допустимые верхние уровни потребления (IOM, 2006). Комплексные обзоры биохимии микронутриентов можно найти в стандартных учебниках по питанию (Ross et al., 2014).
History
Концепция микронутриентов возникла в начале двадцатого века, когда было признано, что такие заболевания, как цинга, бери-бери, рахит и пеллагра, вызваны не токсинами или инфекцией, а отсутствием специфических пищевых факторов, что привело к выделению и наименованию витаминов. Параллельная работа установила незаменимость микроэлементов, таких как железо, йод, а затем цинк и селен, что закрепило микронутриенты как отдельную область в биохимии питания.
Related topics
Seminal works
- black-2008
- hentze-2010
- iom-dri-2006
Frequently asked questions
- В чем разница между макронутриентом и микронутриентом?
- Макронутриенты (углеводы, жиры, белки) обеспечивают энергию и необходимы в граммовых количествах, тогда как микронутриенты (витамины, минералы и микроэлементы) требуются лишь в миллиграммах или микрограммах и действуют в основном как кофакторы, регуляторы и структурные элементы, а не как топливо.
- Почему микронутриенты могут быть вредны в избытке?
- Некоторые микронутриенты имеют ограниченный безопасный диапазон; поскольку организм имеет ограниченные возможности для выведения некоторых из них, потребление значительно выше потребностей может вызвать токсичность, поэтому эталонные рамки определяют как адекватное потребление, так и допустимые верхние пределы.