Hóa sinh và chức năng của vi chất dinh dưỡng
Hóa sinh vi chất dinh dưỡng nghiên cứu các vitamin, khoáng chất thiết yếu và nguyên tố vi lượng mà cơ thể cần với số lượng nhỏ, cùng với vai trò hóa sinh của chúng như các yếu tố đồng xúc tác enzyme, tiền chất hormone, chất chống oxy hóa và thành phần cấu trúc. Mặc dù chỉ cần với số lượng miligam hoặc microgam, vi chất dinh dưỡng vẫn không thể thiếu đối với quá trình trao đổi chất, và cả tình trạng thiếu hụt lẫn dư thừa của chúng đều có những hệ quả hóa sinh và lâm sàng.
Definition
Vi chất dinh dưỡng là các vitamin trong chế độ ăn uống, khoáng chất thiết yếu và nguyên tố vi lượng cần thiết với số lượng nhỏ cho sự tăng trưởng, trao đổi chất và chức năng sinh lý bình thường; hóa sinh vi chất dinh dưỡng là nghiên cứu về cấu trúc, vai trò trao đổi chất, điều hòa cân bằng nội môi và hậu quả của sự mất cân bằng của chúng.
Scope
Lĩnh vực này định hướng cho người đọc về hóa học, chức năng trao đổi chất, nhu cầu hấp thụ và điều hòa vi chất dinh dưỡng. Nó phân loại lĩnh vực này thành các vitamin tan trong chất béo và tan trong nước, quá trình chuyển hóa khoáng chất và nguyên tố vi lượng, sinh lý học chung của sự hấp thụ và vận chuyển vi chất dinh dưỡng, và các rối loạn phát sinh từ tình trạng thiếu hụt hoặc nhiễm độc. Nó coi vi chất dinh dưỡng là một chủ đề trong hóa sinh dinh dưỡng chứ không phải là hướng dẫn quản lý lâm sàng.
Sub-topics
Core questions
- Các chức năng hóa sinh nào mà các vitamin và nguyên tố vi lượng riêng lẻ phục vụ trong quá trình trao đổi chất của con người?
- Sự hấp thụ, phân phối và lưu trữ vi chất dinh dưỡng được điều hòa như thế nào để duy trì cân bằng nội môi?
- Thiếu hụt và độc tính phát sinh như thế nào, và chúng được phản ánh về mặt hóa sinh ra sao?
- Nhu cầu dinh dưỡng và lượng tham chiếu cho vi chất dinh dưỡng được xác định như thế nào?
Key concepts
- Vitamin là yếu tố đồng xúc tác enzyme và tiền chất coenzyme
- Các loại tan trong chất béo so với tan trong nước
- Khoáng chất thiết yếu và nguyên tố vi lượng
- Điều hòa cân bằng nội môi của sự hấp thụ và lưu trữ
- Khả dụng sinh học và tương tác dinh dưỡng
- Các trạng thái thiếu hụt và độc tính (dư thừa)
- Lượng tham chiếu chế độ ăn uống và các dấu ấn sinh học về tình trạng
Mechanisms
Vi chất dinh dưỡng hoạt động thông qua một số ít các chiến lược hóa sinh lặp lại. Nhiều vitamin nhóm B được chuyển đổi thành coenzyme tham gia vào quá trình chuyển hóa carbohydrate, axit amin và năng lượng; các kim loại vi lượng như sắt, kẽm, đồng và selen được gắn vào các vị trí hoạt động của enzyme, nơi chúng cho phép xúc tác, phản ứng oxy hóa khử hoặc vận chuyển oxy; các vitamin tan trong chất béo hoạt động như các phân tử tín hiệu giống hormone (vitamin D), chất chống oxy hóa (vitamin E) hoặc yếu tố đồng xúc tác trong quá trình biến đổi sau dịch mã (vitamin K). Bởi vì sự dư thừa của một số vi chất dinh dưỡng có hại, cơ thể điều hòa chúng theo cơ chế cân bằng nội môi, nổi bật nhất đối với sắt, nơi cân bằng hệ thống được điều chỉnh bởi trục hepcidin-ferroportin chứ không phải bằng bài tiết (Hentze, 2010).
Clinical relevance
Tình trạng vi chất dinh dưỡng là nguyên nhân cơ bản của một phần lớn các bệnh liên quan đến dinh dưỡng trên toàn thế giới, và việc hiểu hóa sinh giúp giải thích tại sao sự thiếu hụt gây ra các hội chứng đặc trưng và tại sao một số vi chất dinh dưỡng lại độc hại khi dư thừa (Black, 2008). Lĩnh vực này mô tả cơ sở hóa sinh của các trạng thái này để tham khảo và giáo dục; nó không phải là nguồn cung cấp liều lượng, bổ sung hoặc lời khuyên lâm sàng cá nhân hóa.
Epidemiology
Thiếu sắt, vitamin A, iốt và kẽm là một trong những dạng suy dinh dưỡng phổ biến nhất trên toàn cầu và góp phần đáng kể vào tỷ lệ mắc bệnh và tử vong, đặc biệt là ở phụ nữ và trẻ nhỏ ở các quốc gia có thu nhập thấp và trung bình (Black, 2008). Sự phân bố chi tiết của các thiếu hụt cụ thể được đề cập trong chủ đề thiếu hụt và độc tính.
Evidence & guidelines
Lượng tham chiếu cho vi chất dinh dưỡng được thiết lập bởi các cơ quan chuyên môn như Viện Y học thông qua khung Tham chiếu Chế độ ăn uống (Dietary Reference Intake), định nghĩa các yêu cầu và mức hấp thụ trên có thể dung nạp được (IOM, 2006). Các tài liệu toàn diện về hóa sinh vi chất dinh dưỡng được tìm thấy trong các sách giáo khoa dinh dưỡng tiêu chuẩn (Ross et al., 2014).
History
Khái niệm vi chất dinh dưỡng xuất hiện vào đầu thế kỷ XX khi nhận ra rằng các bệnh như scorbut, beriberi, còi xương và pellagra không phải do độc tố hay nhiễm trùng mà do thiếu các yếu tố dinh dưỡng cụ thể, dẫn đến việc phân lập và đặt tên cho các vitamin. Các công trình song song đã thiết lập tính thiết yếu của các nguyên tố vi lượng như sắt, iốt, và sau đó là kẽm và selen, củng cố vi chất dinh dưỡng như một lĩnh vực riêng biệt trong hóa sinh dinh dưỡng.
Related topics
Seminal works
- black-2008
- hentze-2010
- iom-dri-2006
Frequently asked questions
- Sự khác biệt giữa chất dinh dưỡng đa lượng và vi chất dinh dưỡng là gì?
- Chất dinh dưỡng đa lượng (carbohydrate, chất béo, protein) cung cấp năng lượng và cần với số lượng gam, trong khi vi chất dinh dưỡng (vitamin, khoáng chất và nguyên tố vi lượng) chỉ cần với số lượng miligam hoặc microgam và chủ yếu hoạt động như các yếu tố đồng xúc tác, chất điều hòa và các yếu tố cấu trúc chứ không phải là nhiên liệu.
- Tại sao vi chất dinh dưỡng có thể gây hại khi dư thừa?
- Một số vi chất dinh dưỡng có phạm vi an toàn hạn chế; vì cơ thể có phương tiện bài tiết một số trong số chúng bị hạn chế, việc hấp thụ vượt quá nhu cầu có thể gây độc tính, đó là lý do tại sao các khung tham chiếu xác định cả lượng hấp thụ đầy đủ và giới hạn trên có thể dung nạp được.