Biochimia Nutriției Vitaminele A [618848]

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 1 VITAMINELE A

. Surse de caroteni și vitamină A
. Surse de caroteni
Carotenoizii se sintetizează în cantități variabile, în cloroplaste, în funcție de stadiul de vegetație al plantelor.
În cloroplastele plantelor crescute la întuneric sau la cele veștejite, alături de carotenoizi întâlnim xantofile (hidroxi –
, aldohidroxi – și cetohidroxi -carotenoide). Acești compuși mai sunt prezenți în ciuperci și bacterii.
Tipul și disponibilitatea carotenoidelor in fructe si legume pot fi pr ezise de culoarea lor, cum ar fi legumele
și fructele galben -portocaliu sunt în general bogate în β -caroten și α -caroten.
α-Criptoxantina și zeinoxantian se găsesc în fructele portocalii, cum ar fi mandarinele, portocalele si papaya.
În mod similar, pigme ntul licopen (responsabil de culoare roșie luminoasă) este constituientul major din tomate și
produsele din tomate. Luteina (aproape 45 %) si β -caroten (25 – 30 %), urmate de violaxantină (10 -15 %) și neoxantin
(10-15 %) sunt formele predominante de carote noide in legumele cu frunze verzi ( Lakshminarayana, Raju,
Krishnakantha & Baskaran, 2005; Priyadarshani & Jansz, 2014 ), deși concentrația absolută a fiecarei carotenoide
variază considerabil între diferite legume.
α-Carotenul, β -criptoxantina, zeaxantina, antheraxantina si luteina 5,6 -epoxidice (luteoxantina) sunt, de
asemenea, înregistrate în legume cu frunze verzi în concentrații minore.
În cele mai multe fructe și legume, β -carotenul este, în general, dominant, în comparație cu izomerul său
geometric α -caroten. Conținut semnificativ ridicat de α -caroten poate fi găsit într -un număr limitat de fructe și
legume, cum ar fi cartofi dulci, morcovi, dovleac, și legume de un verzi închis, cum ar fi fasolea verde, spanacul si
broccoli ( Khoo, Prasad, Kong, Jiang & Ismail, 2011 ).
Cunoșterea compoziției carotenoidelor în diferite părți comestibile si cultivate este utilă pentru experții
nutriționiști în vedera selecției plantelor bogate in nutrienti pentru o alimentație fortificatoare si recomandarea dietei
adecvate. Compozitiile carotenoidelor majore în cele mai importante fructele și legumele sunt prezentate în tabelele
1 și 2. În ultimii ani, numeroase legume cu frunze insuficient utilizat, cum ar fi Moringa oleifera (pomul Copan) si
indica Lactuca (lăptucă Indiană) și Oenanthe javanica ( Water dropwort ) au fost stabilite ca fiind surse deosebit de
bogate în carotenoizi (Andarwulan et al., 2012; Kongkachuichai, Charoensiri, Yakoh, Kringkasemsee & 2015 Insung,
Saini, Shetty & Giridhar, 2014 ).
Printre cele 25 frecvente și mai puțin frecvent legume cu frunze, inclusiv amaranthus, schinduf și spanac, cel
mai ridicat conținut de β -caroten (19,7 mg/100 g) a fost înregistrat în frunze de M. oleifera (Bhaskarachary, Rao,
Deosthale & Reddy, 1995).
În mod similar, printre legum e insuficient utilizată din Indonezia, conținutul maxim de β -caroten (14 mg/100
g) a fost înregistrată în frunzele de Moringa pterygosperma (syn. M. oleifera) (Andarwulan et al., 2012). Într -un

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 2 sondaj privind legume indigene Thai, conținutul maxim de β -caroten si luteina a fost înregistrate în L. indica și
respectiv O. javanica, (Kongkachuichai et al., 2015).
Organizațiile internaționale neguvernamentale (ONG), cum ar fi Trees for Life și Educational Concerns for
Hunger Organization (ECHO) au sprijinit viguros frunzele Moringa ca "nutritive naturale pentru tropice". India este
cel mai mare producător mondial de Moringa și permite furnizarea de alimente low -cost pentru populația subnutrită.
În viitor, compoziția detaliată a carotenoiz ilor din aceste legume insuficient utilizate poate contribui semnificativ la
selectarea plante bogate în nutritive pentru alimente.

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 3 La om, cea mai importantă sursă de caroten o reprezintă o serie de alimente de natură vegetală prezentate în
tabelul 1.1 .
Tabelul 2. Cantitatea de caroteni din alimente și vegetale proaspete
aliment media mg % aliment media mg %
ardei gras 8-25 spanac 13-14
ardei kapia 25-35 tomate 6,5-12
gogoșari 23-25 agrișe 0,1-0,2
fasole verde 0,1-0,2 banane 6,8-8,3
morcovi 7-18 caise 1,2-4,2
pepene verde 3-4 mazăre verde 0,2-0,4
ridichi 1,5-2 dovleac cantalup 0,2-0,8
salată 3-6
Ceapa, castraveții ca și unele fructe conțin caroteni într -o concentrație cuprinsă între 0,1 – 0,5 mg %.
În timpul păstrării lor, legumele și fructele, își modifică conținutul în pigmenți carotenoidici. Astfel, la
morcovii conținutul în caroteni scade de la 18 mg%/g la 13,4 mg %/ g produs proaspăt, după 120 zile de păstrare la
00 C.
Dieta zilnică normală asigură organismului necesaru l de vitamină A. Alimentele congelate pierd 5 -10% din
vitamina A, dacă sunt depozitate 12 luni, la minus 230C. Prepararea culinară nu duce la distrugerea vitaminelor, cu
excepția grăsimilor prăjite și a celor râncede care au efect catalitic și distrug vita mina A.
Conținutul și tipuri de carotenoide din plante depinde de mai mulți factorii pre – si post -recoltare, genotip,
timpul de maturare, metoda de cultivare de condițiile climatice, și prelucrare. Diferite părți ale aceeași instalație, de
asemenea, pot co nține diferite tipuri și cantități de carotenoizi. De exemplu coaja de fructe este, în general, mai bogată
în carotenoide, comparativ cu pulpa. Ambalarea și metodele de prelucrare influențează foarte mult conținutul de
carotenoizi în produsele alimentare pr elucrate (Moura Miloff & Boy, 2015).
Indiferent de temperatură (căldura de uscare) sau non -termice (de exemplu, sub presiune, impulsuri electrice
operative, ultrasunete uscare), procesarea poate degrada semnificativ nivelul de carotenoizi din produsele alimentare.
Pentru majoritatea legumelor, uscarea duce la pierderi de 10 -20 % din concentrația de carotenoide (Saini, Shetty,
Prakash & Giridhar, 2014), cu suprafața sporită de produse uscate sau sub formă de praf, ceea ce duce la pierderi
suplim entare (prin autoxidare), cu excepția cazului în care acestea au fost protejate de acțiunea temperaturii înalte,
aer si lumina. În plus, prelucrarea termică poate determina modificări cantitative semnificative în tipurile de izomeri
carotenoidici, datorită posibilelor izomerizări trans cis ale β -carotenului si luteinei (Colle, Lemmens, Knockaert,
Loey & Hendrickx, 2015). Deci, retenția crescută a izomerilor cis, în general, a fost înregistrată în prelucrarea termică
a fructelor și legume în comparație cu izo merii trans. În general, izomerii cis ai carotenoidelor exercită o activitate
provitaminica mai puțin puternică comparativ cu izomerii trans, la care pierderea activității provitaminice în
produsele alimentare prelucrate este mai mare (Castenmiller & West, 1998). Degradarea β -carotenului si a luteinei
si formarea izomerilor cis (4 -40 %) în timpul deshidratării termice a fost analizată pe un număr de fructe și legume
inclusiv mazare, broccoli, varza, spanac si porumb (Saini, Shetty, Prakash & Giridhar, 2014; Updike & Schwartz,
2003). Toate metodele disponibile utilizate in prelucrarea (deshidratare) fructelor și legumelor provoca degradarea
semnificativă a carotenoizilor. De exemplu, liofilizare este cea mai bună metodă de a păstra nutrienții majori, inclusiv
carotenoizii în timpul deshidratării (Saini, Shetty, Prakash & Giridhar, 2014), cu toate acestea, această metodă nu
este economică în industrii la scară largă procesării îndelungate și costului inițial al utilajelor.
Metodele de prelucrare non -termice, cum ar fi presiunea înaltă, impulsurile electrice, presiune înaltă de CO2,
sunt în curs de dezvoltare în sectorul de prelucrare a produselor alimentare. În viitor, acestea metode de prelucrare

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 4 avansată pot juca un rol important în păstrarea de compusilor bioa ctivi. Cu toate acestea, o atenție suplimentară este
necesară în dezvoltarea unei unități de procesare efectivă cu o configurație inițială minimă și costuri minime.

Animalele își procură cea mai mare cantitate de caroteni din hrană. Experiențele efectuate pe ouă de insecte,
pești și păsări au demonstrat că celulele animale au posibilitatea să sintetizeze carotenoide la fel ca și celulele
vegetale.
Animalele pot asimila și depozita carotenii absorbiți din hrană în diferite organe și țesuturi, dar în același
timp le pot transforma în carotenoide proprii, diferite de cele din plante.
Carotenii se găsesc în stare liberă sau sub formă de complexe cu lipoproteinele în țesutul adipos subcutanat
și în țesutul adipos din jurul organelor interne. O cantitate redusă e ste prezentă sub formă cristalizată în țesuturile
cornoase: solzi, pene, ciocul păsărilor, etc.
Crustaceele sunt viețuitoarele acvatice cu cel mai mare depozit de carotenoide. Peștii nu pot biosintetiza de
novo , carotenoidele motiv pentru care principala s ursă o constituie biomasa acvatică care este bogată în caroteni
exogeni. Studiile efectuate pe diferite organe ale peștilor au indicat faptul că, pielea, carnea, gonadele, ficatul, ochii,
solzii, etc. sunt bogate în carotenoide. La majoritatea peștilor pre domină, atât calitativ cât și cantitativ formele ceto –
și cetohidroxicarotenoidele cu structură hexaciclică -iononică. Păsările conțin carontenoizi în măsura existentei lor
în hrană. Din punct de vedere structural predomină structura -iononică.
Mamiferele conțin carotenoide cu structură - și - iononică. Principalii pigmenți se găsesc în sânge (100 –
300g/100 ml sânge), ficat (2 mg/kg corp, predominând forma ) și țesut adipos. Țesutul muscular este în general
sărac în caroteni, iar în mușchiul i nimii încă nu a fost identificat.
În biochimie, farmacie și medicină interesează îndeosebi carotenoizii ale căror lanțuri polienice prezintă
cicluri iononice la una sau la ambele extremități. Structural, aceștia sunt derivați de la licopen. -Carotenul poa te fi
considerat un licopen care are la capăt un ciclu de -iononă, în timp ce -carotenul are două cicluri -iononice, iar
-carotenul numai un grup -iononic terminal.
. Surse de vitamină A
Animalele erbivore primesc carotenoizii odată cu hrana și îi transformă în retinol. Sursa de vitamina A pentru
animalele carnivore o reprezintă alimentația de origine animală. Pentru om, sursele de vitamine A exogene sunt sub
formă de provitamină A, sau vitamină A din hrana de origine animală.
Vitamina A se găsește mai ales sub formă de palmitat în intestin, limfă și ficat, și sub formă liberă, ne –
esterificată, în sânge. În mod normal, urina nu conține vitamină A 1; aceasta poate apărea în urină numai în cazuri
patologice.
Cantitatea cea mai mare de vitamină A se găsește în țesutul adipos al ficatului peștilor marini. De aici este
extrasă și este pusă în vânzare sub formă de untură de pește, sau ulei de pește. Peștii iau vitaminele A din planctonul
marin, care reprezintă hrana lor de bază.
De asem enea, ficatul animalelor și al păsărilor conține cantități apreciabile de retinol.
Carnea, viscerele, gălbenușul de ou, produsele lactate conțin vitamina A 1 în cantități variabile, care sunt mai
mari pe perioada verii și mai mici iarna. Nu conțin vitamina A uleiurile vegetale, untura, seul, margarina, slănina,
etc.

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 5 În funcție de alimentele din dietă vitaminele și provitaminele A se absorb diferit. Astfel, β -carotenul este mai
ușor absorbit decât retinolul iar convertirea la retinal și retinol se face de căt re organism. Deoarece, retinolul
reprezintă standardul internațional de măsurare a activității vitaminei A raportarea prezenței în organism se face în
funcție de acesta. Două micrograme de β -caroten, sub formă uleioasă, administrat ca supliment nutrițional poate fi
convertit de către organism într -un microgram de retinol. Dacă β -carotenul provine din alimente, sunt necesare 12μg
β-caroten pentru ca organismul să obțină un microgram de retinol. Alte carotenoide sunt mai puțin eficiente deoarece
se absorb mai greu decât β -carotenul și duc la obținerea unei rate de echivalență în retinol (RER) de 24:1. Valorile
RER pentru retinol și alte carotenoide sunt prezentate în tabelul 3.
Tabelul 3: Rata de echivalență în retinol pentru β -caroten și alte carotenoide
Cantitate consumată Cantitatea convertită la retinol RER
1μg de vitamină A din dietă sau ca supliment nutrițional 1 μg retinol 1:1
2 μg de β -caroten ca supliment nutrițional 1 μg retinol 2:1
12 μg β -caroten din dietă 1 μg retinol 12:1
24 μg α-caroten din dietă 1 μg retinol 24:1
24 μg β -criptoxantină din dietă 1 μg retinol 24:1
În vechiul standard internațional, încă în uz, activitatea era măsurată în unități internaționale (U.I). În
conformitate cu acest standard, o unitate internațională ( U.I.) este echivalentă cu 0,3 μg retinol. În general, în alimente
retinolul nu se găsește în formă liberă. Retinol palmitatul reprezintă o formă sub care retinolul este depozitat în
alimentele de origine animală. Plantele conțin carotenoide, unele dintre e le fiind precursori pentru vitamina A (α – și
β-caroten). Legumele roșii și galbene conțin cantități semnificative de carotenoide, în timp ce legumele verzi conțin
și ele carotenoide, dar pigmentul verde maschează culoarea specifică carotenoidelor.
În tabel ul 4 este prezentat conținutul în vitamine al unor alimentele din dieta zilnică. În aceste alimente
activitatea retinolului provine în principal din carotenoide.
Ca supliment nutrițional vitamina A este comercializată în special sub formă de retinil palmitat și retinil
acetat. Multivitaminele conțin aproximativ 5.000 de U.I. standard de vitamină A, care sunt echivalente cu 1.500 μg
retinol, sau mai puțin, în funcție de cantitatea de β -caroten pe care o conțin.
Studiile efectuate au indicat că există doi factori majori care controlează utilizarea de către organism a
surselor de vitamină A: i) modul de transport; ii) mărimea particulei de vitamină A care este transportată.
Experimentele au d ovedit că vitamina A din soluțiile uleioase este mai greu absorbită la nivelul peretelui intestinal
decât atunci când este în soluție apoasă. Din păcate, vitaminele A din alimente, dispersate în mediu apos, sunt supuse
acțiunii oxigenului din aer, care are un efect distructiv important.
Tabelul 4.: Conținutul în vitamină A al principalelor alimente din dietă
Alimente Cantitate Vitamina A
(μg RAE) α-caroten
(μg) α-caroten
(μg RAE) β-
caroten
(μg) β-
caroten
(μg
RAE)
ulei din ficat de
cod 1 lingură 4,080 0 0 0 0
fulgi de cereale ceașcă 140-280 0 0 0 0
Ouă 1 ou mare 119 0 0 0 0
unt 1 lingură 107 0 0 0 0
lapte integral 1 ceașcă 76 0 0 0 0
cartofi dulci ½ de ceașcă,
piure 1,136 0 0 13,635 1,136

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 6 morcov ½ de ceașcă,
tăiat mărunt 595 2,975 124 5,655 471
spanac ½ de ceașcă,
gătit 393 0 0 4,717 393
caise un fruct 74 0 0 893 74
. Metabolismul vitaminelor A
. Biogeneza carotenilor provitaminici
Cei mai importanți precursori naturali ai vitaminelor A sunt: -, - și - carotenii, iar după carotenoizi se
cunosc cel puțin șapte reprezentanți, care probabil pot fi grupați în categoria provitaminelor A: criptoxantina, afanina,
afanicina, mixoxantina, echinenona, leprona și hepaxantina.
Pentru prima oară, carotenii au fost izolați din morcovi, de către H.Wakenroder, sub formă de cristale roșii –
rubinii, pe care le -a denumit „carotină”. În 1907 Willstäter a demonstrat identitatea structurală a carotenulu i din
morcov cu cel din frunză (C 40H56).
În 1931, I. Kuhn a reușit să descompună carotenul cu ajutorul metodei de cromatografie adsorbție, în 3
izomeri (-carotenul circa 10%, -carotenul circa 90% și -carotenul circa 0.1%).
Cercetările efectuate de Gol d-Smitht și col., în 1964, au demonstrat că toți carotenii au același precursor
denumit fiten – C40H64-, care are la bază acetil -CoA care provine din metabolismul glucidelor, lipidelor și chiar al
proteinelor. Majoritatea compușilor saturați ai fitenului c onțin 9 duble legături, din care 3 sunt conjugate. Structura
fitenului este similară cu cea a scualenului făcând excepție doar legătura centrală, care este nesaturată. Fitenul
(C40H64) poate fi dehidrogenat, dând o serie de compuși care se găsesc în natură . Dintre aceștia enumerăm: fitofluenul
-C40H62-, zeta -caroten -C40H60-, neurosporenul -C40H58-, licopenul -C40H56-, dehidrolicopenul – C40H54- și bis –
dehidrolicopenul -C40H52-.
Prima teorie a biogenezei carotenoizilor a fost prezentată de W.Poter și E.Lin coln, care au stabilit rolul inițial
al tetrahidrofitenului, care este dehidrogenat spre fiten, fitofluen, tetrahidrolicopen (neurosporen) și licopen ( Figura
1.).

Figura 1. 1. Teoriile privind Biogeneza carotenilor

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 7 Licopenul dă naștere la - și -caroteni iar -carotenul apare prin izomerizarea γ -carotenului. Această teorie
a fost sprijinită de lucrări experimentale pe varietăți de tomate, care au dovedit că acestea conțin compușii menționați.
Mai târziu, W.Goodwin a ajuns la concluzia că sinteza de -caroten, cel puțin în etapele finale, nu trece prin
licopen. Chichester C.O. și col., Mackinney G. au propus o schemă generală de formare a carotenoizilor
(carotenoidelor) în 3 etape:
i) în prima etapă are loc formarea unei substanțe intermediare, numită fiten, care este un precursor comun al
tuturor reacțiilor ulterioare de sinteză; ii) în etapa a doua, din fiten se formează un alt precursor, fitofluenul , din care
vor deriva compușii alifatici și cei alchilici; iii) în etapa a treia, pe o cale independentă se formează carotenoizii de
natură alchilică.
În aceeași perioadă J.Rabourn unifică etapele biogenezei și propune schema prezentată în figura 1.
J. Claes, folosind un mutant al algei Chlorella , a stabilit condițiile în care are loc biosinteza carotenoizilor și
xantofilelor. În urma cercetărilor efectuate a ajuns la concluzia că mutanții de Chlorella crescuți în aerobioză, la
întuneric, produc precursori de caroten. Când sunt crescuți în anaerobioz ă, și iluminați cu lumină roșie, precursorii
se transformă într -un amestec de -, - și -caroten. Dacă procesul continuă cu aerarea sistemului, la întuneric, se
produc xantofile, care nu sunt altceva decât carotenoizi oxigenați de culoare galbenă.
O serie de cercetări efectuate în aceiași perioadă, au arătat că formarea vitaminelor A 1 și A 2 se realizează prin
conversia -carotenului.
În toate țesuturile vegetale există o serie de carotenoizi care diferă între ei prin raportul C/H. Aceștia au ca
precursor comun fitenul (C 40H64), care la rândul său provine din acetil -CoA, produs intermediar al catabolismului
glucidic, lipidic și chiar proteic.
Biogeneza ca rotenilor pornește de la fragmentele „C 2 active” (acetil -CoA) și trece printr -o serie de
intermediari, comuni cu cei din biosinteza sterinelor, ca de exemplu acid -hidroxi --metil -glutaril -CoA, acid
mevalonic (MVA), mevalon -pirofosfat, izopentenil -5-pirof osfat, dimetilalil -pirofosfat, geranil -pirofosfat, farnezil –
pirofosfat. Din acest punct căile se despart spre: i) plastochinone, ubichinone și respectiv spre scualen , iar de la acesta
spre colesterol hormoni steroizi și în final vitamine A; ii) caroteni pr in intermediul geranil -geranil -pirofosfat.
Experiențele cu acetat marcat au demonstrat că prin condensarea succesivă a trei molecule de acetil -CoA se
formează acid mevalonic. Prin hidroliza legăturii macroergice se formează acid -hidroxi --metil -glutaric care, în
urma unor procese de oxido -reducere, trece în acid mevalonic. Sub acțiunea unei kinaze specifice, mevalonatul este
fosforilat succesiv la gruparea alcoolică primara cu formarea finală a izopentenil -pirofosfatului, forma activă a
izoprenului. Sub a cțiunea izopentenilizomerazei acesta trece în dimetilalilpirofosfat care, prin condensare, trece în
geranil -pirofosfat, și apoi în farnezil -pirofosfat.
Căile de conversie ale farnezil -pirofosfatului în caroteni nu sunt pe deplin elucidate. Unii autori cons ideră că
unul din precursorii ciclici ai carotenilor este licopersina, un compus nesaturat cu 40 atomi de carbon, care se
formează din patru molecule de geranil -pirofosfat. Alți autori consideră că ciclizarea are loc la nivelul licopinei.
Experiențele pe Chlorella vulgaris au demonstrat că licopina se formează din neurosporen, alături de caroteni ( Figura
2.)
Biosinteza carotenoidelor începe cu condensarea a două molecule de geranylgeranyl difosfat (GGPP), care
au fost sintetizate în calea 4 -fosfat methylerythritol (MEP) (Cazzonelli & Pogson, 2010). Calea biosintezei
carotenoidelor la plante este rezumată în F ig. 2. În ultimii ani, s -au identificat aproape în totalitate gene care codifică
și enzimele necesare biosintezei acestor pigmenți indispensabili. Biosinteza carotenoidelor începe cu condensarea a

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 8 două molecule geranylgeranyl difosfat (GGPP) care a fost si ntetizată în cale (MEP) 4 -fosfat de methylerythritol
(Cazzonelli & Pogson, 2010), pentru a forma 15 -Z-phytoene, o reacție catalizată de phytoene sintaza (PSY).
GGPP servește de asemenea, ca precursor pentru mai mulți metaboliți, cum ar fi terpenele, terpe noidele,
giberelinele, clorofilele, ubiquinoneles și tocoferolii. 15 -Z-fitoena formată suferă patru reacții succesive pentru a
forma licopen prin acțiunea a două desaturaze și două izomeraze: fitoen desaturaza (PDS), zeta -caroten desaturasa
(ZDS), caroteno id izomeraza (CRTISO) și zeta -caroten isomeraza (Z -ISO).
În continuare, are loc ciclizarea lico penului cu licopen ε -ciclaza (ε -LCY ) și licopen β -ciclaza (β -LCY) pentru
a forma δ -caroten și γ -carotenul, respectiv, este reacția cheie în biosinteza carotenoi delor. Pe una din căi , o singură
enzimă, β -LCY, introduce un inel β -iononic la ambele capete ale licopenului pentru a forma β -caroten. Cu toate
acestea, pe cealaltă cale, care duce la luteină, este necesară atât ε -LCY, cât și β -LCY pentru a se introduce un inel β
– și unul ε -iononic în licopen pentru a forma α -caroten. Inelul -iononic este necesar pentru a prezenta activitate
provitaminică A (Send & Sundholm, 2007).
Astfel, licopenul este lipsit de activitate provitamininică A din cauza absenței inelului β-iononic. α -Carotenul
este activat de o hidroxilază care acționează asupra inelului β -iononic când formează zeinoxantina, care este apoi
hidroxilat de o hidrozilază care acționează asupra inelului ε pentru a forma luteina. Pe o altă cale, β -carotenul poat e
fi hidroxilat și formează zeaxantina, prin acțiunea de β -caroten hidroxilazei. Zeaxantina poate fi epoxilată la
anteraxantină și violaxantină, prin acțiunea de zeaxantin – si anteraxantin oxidazei. Violaxantina este ulterior
convertită la neoxantină prin acțiunea neoxantin -sintetazei.

Figura. 2. Calea de biosinteza a carotenoizilor în plate

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 9 Dacă hrana animalelor și a omului nu conțin vitamina A, aceste organisme sunt capabile să o sintetizeze prin
conversia provitaminelor A, biologic active. În acest sens, au fost elaborate mai multe ipoteze:
a) -carotenul posedă un potențial de conversie în v itamina A de două ori mai mare decât -carotenul și de
patru ori mai mare decât -carotenul. În acest caz, unii autori consideră că procesul de conversie constă în
scindarea hidrolitică a -carotenului în două molecule de retinol;
- zeacaroten -caroten -caroten

neurosporen -zeacaroten -caroten -caroten

licopina
Figura 1. 2. Căile de conversie ale neurosporenului
b) evidențierea intermediarilor carotinali poate demonstra că transformarea carotenilor în retinol este un proces
de degradare oxidativă repetată care începe de la una din extremitățile moleculei, procesul fiind catalizat
enzimatic. Indiferent de capătul de la care începe oxidarea -carotenului, î ntotdeauna se va forma o moleculă
de retinol. Degradarea oxidativă a - și -carotenilor, care au un singur ciclu -iononic, poate avea drept
rezultat formarea unei molecule de retinol, sau a unui compus inactiv, în funcție locul primului atac
enzimatic.
Se presupune că locul inițial de atac al enzimei îl constituie dublă legătură din catena polienică, aflată în
vecinătatea ciclului iononic, cu formarea -apo-10’-carotinalului ca produs intermediar.
Procesul continuă cu desprinderea treptată a câte 2 atomi de carbon până la obținerea formei aldehidice a
vitaminei A. Degradarea oxidativă este stopată după formarea retinalului, deoarece molecula acestuia posedă o
grupare metil în poziția - față de grup area aldehidică ( Figura 1.4 ).
Absorbția
Absorbția carotenilor
Absorbția carotenilor are loc la nivelul intestinului subțire în mod diferit, în funcție de specie. Cea mai mare
capacitate de absorbție se întâlnește la om și maimuță, în timp ce capra nu absoarbe carotenoizii și nici xantofilele.
Bovinele asimilează numai caroten oizii, iar păsările absorb mai ales xantofilele.
Biodisponibilitatea și bioaccesibilitatea carotenoidelor
Biodisponibilitatea se referă la proporția din carotenoide care este absorbită în organism, intră în circulația
sistemică și devină disponibilă pentru utilizare în funcțiile fiziologice normale sau pentru stocare în corpul uman. În
timp ce, bioaccessibilit atea se referă la procentul de carotenoide ingerate, care este eliberat din alimente și încorporat
în micelii în tractul gastro -intestinal, și astfel disponibile pentru absorbtia intestinala (Rodriguez -beia, 2015).
Absorbtia carotenoidelor implică elibera rea de carotenoizi din alimente, difuzia în emulsii lipidice, solubilizarea de
către lipaza pancreatică și sărurile biliare si formarea de micelii mixte, deplasarea printre microvili, încărcarea cu
carotenoide a celulelor mucoasei intestinale, încorporarea în chilomicroni și intră în sistemul limfatic și circulație
(Fig. 4) (Donhowe & Kong, 2014).

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 10 Biodisponibilitatea β -carotenului din sursele vegetale este în general scăzută (10 -65 %), datorită rezistenței
complexelor caroten – proteine, fiberelor si pereti ilor celulelor vegetale la procesele de digestie și degradare realizate
de organism pentru eliberarea adecvată a carotenoidelor (Rein et al., 2013). Astfel, proteinele solubile s -au dovedit a
inhiba încorporarea β -carotenului în emulsia gastrică și săruril e biliare, indicând că caracteristicile interfaciale ale
emulsie gastrice determina gradul de absorbtia carotenoidelor în intestin. În plus, un factor care adesea nu este luat
în considerație în acest context este fenomenul de transfer de masă, care este c el mai important și rata de limitare
(Lemmens et al., 2014). Fenomen ul de transfer de masă este definit ca fiind transportul de carotenoizi din mediul
apos din matrixurile fructelor și legumelor în faza lipidică a alimentelor. Structura alimentelor joacă u n rol
semnificativ în biodisponibilitate deoarece eliberarea din mtrixul alimentar este factorul primar limitativ al
biodisponibilității carotenoidelor (Palafox -Carlos, Ayala -Zavala & González -Aguilar, 2011). Eliberarea
carotenoidelor depinde de nivelul de digestie și degradarea matricei alimentare, care poate fi asistată de prelucrari
mecanice înainte de digestie. Prelucrarile mecanice ajută la reducerea dimensiunii particulelor alimentare, ca rezultat
o suprafață mai mare vine în contact cu lipaza pancreat ică și sărurile biliare pentru a îmbunătăți digestia și eliberarea
(Palafox -Carlos et al., 2011 ). Absorbtia carotenoidelor are loc numai când acestea sunt incluse în micelii, deci factorii
care afectează formarea miceliilor, afectează și biodisponibilitate a carotenoidelor. Deoarece lipide sunt necesare
pentru incorporarea în micelii și, de asemenea, stimulează eliberarea bilei pentru a facilita formarea de micelii,
adăugarea de grăsimi alimentare îmbunătățește biodisponibilitatea carotenoide ( Lemmens et al. , 2014 ).

Figura 4 . Procesul de absorbție a carotenoide alimentare. 1, 2) ruperea alimentelor , 3) eliberarea sărurilor biliare prin canalului
biliar comun, 4) absorbți ae molecul elor carotenoid ice în picături le lipidice și formarea de micel ii, 5) absorbție molecul elor
carotenoid ice în enteroc ite, și 6) eliberarea molecule carotenoid ice din circulația sanguină.

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 11
Cantitatea de lipide naturale care apar în majoritatea fructelor și legumelor este destul de scăzut, astfel înc ât
este evident că adăugarea de lipide suplimentare în timpul prelucrării și/sau digestie pot juca un rol -cheie în acest
context. Adăugarea de ulei este benefică pentru carotenoide nepolare (caroteni) în comparație cu carotenoide polare
(xantofile) ( Victori a-Campos, Ornelas -Paz, Yahia & Failla, 2013 ). Adaosul de acizi grași cu catenă lungă, cum ar fi
acidul oleic (C18:1) este, de asemenea, mult mai benefică în comparație cu grăsimile cu catenă scurtă (Colle et al.,
2013). Unele studii sunt, de asemenea, efect uate pentru a studia relația dintre gradul de nesaturare al acizilor grasi și
biodisponibilitatea carotenoide. La acest moment, rezultatele nu sunt concludente. Biodisponibilitatea comparativ a
carotenoidelor din fructe și legume este ilustrată în figura 5 . După cum s -a discutat mai devreme, carotenoide naturale
sau sintetice, sub form ă de ulei sunt extrem de biodisponibile, și sunt urmate de carotenoizi din fructe (Fig. 5) .

Figura 5 . Biodisponibilitatea comparativă a carotenoizilor din fructe și legume

Carotenoizi din legume sunt relativ mai puțin biodisponibile decât cele din fructe (Schweiggert et al., 2014),
cu toate acestea, legumele sunt contribuabilii majori de carotenoide din dieta omului (Bowen, Stacewicz -Sapuntzakis
& Diwadkar -Navsariwala, 2015). Fibele si pectina din dietă, care sunt componentele principiale ale fructelor și
legumelor, este posibil să inhibe formarea miceliilor și scad biodisponibilitatea carotenoizilor. În tr-un studiu efectuat
pe oameni, s -a observat că, carotenoide din papaya sunt mult mai biodisponibile decât rosiile si morcovii
(Schweiggert et al., 2014). De fapt, în acest studiu, testul de masă cu papaya a conținut mult mai multe fibre dietetice
decât m orcovii și tomatele. Astfel, se sugerează că alți factori care cresc biodisponibilitatea carotenoidelor pot anula
impactul negativ al fibrelor dietetice. Factori legați de bioaccesibilita te, cum ar fi prelucrarea termică, barierele
structurale din alimente (matrix, integritatea peretelui celular, bio -încapsulare), adăugarea de lipide sunt cele mai
importante aspecte în determinarea biodisponibilității carotenoidelor. Deci, studii detaliate interdependente sunt
necesare pentru identificarea factorilor favora bili pentru ameliorarea biodisponibilității carotenoizilor din diferite
produse alimentare. Acest lucru va ajuta în dezvoltarea de produse alimentare specializate cu biodisponibilitate
potențial .
Consumul unei varietă ți mari de fitochimicale bioactive din fructe și legume reprezintă cea mai bună
modalitatede minimizare a aparitiei bolilor degenerative și menținea stării de sănătate. Continutul si
biodisponibilitatea acestor fitochimicale sunt semnificativ afectate de gătit. De exemplu, gatitul (încălzirea) po ate
degrada majoritatea nutrien ților din alimente, în timp ce, anumite elemente nutritive, cum ar fi licopenul, devine mai
biodisponibil după gătit și prelucrare termica (Colle et al., 2013). Gătitul este, de asemenea, util pentru a reduce

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 12 polifenolii, taninurile, oxalații și fitatii compuși care se găsesc în legume și cerealele și pot interfera cu absorbtia unor
minerale (Henrique Udipi & Ghugre, 2010). Deci, în timp ce decidem între alimentele crude și gătite, alegere a
personală este în ce le din urmă importantă . Cei mai mulți experți în nutriție sugerează că fructele și legumele trebuie
mâncate asa cum preferi, modul în care prefer i și cum au un gust mai bun pentru tine.
20 – 60% din rația zilnică de vitamină A ingerată sub formă de retinil esteri și provitamine (carotenoide) sunt
absorbite la nivelul intestinului. Mecanismul de absorbție variază în funcție de natura alimentelor , cantitatea lor și
funcție de modul în care ele au fost administrate.
Provitaminele A, mai ales β -carotenul , sunt absorbite printr -un mecanism pasiv, încă foarte puțin cunoscut.
În alimente carotenoidele sunt legate de proteine în complexe numite „caroteno -proteine”. Disocierea carotenoidelor
de proteine se realizează sub acțiunea proteolitică a enzimelor diges tive, după care sunt dizolvate în miceliile lipidice,
sub acțiunea sărurilor biliare. În această formă, ele sunt absorbite în intestinul subțire, în principal la nivelul
duodenului și a jejunului printr -un mecanism de difuzie pasivă.
Erdam și col. (1993), au emis ipoteza existenței altor mecanisme de transport care implică anumite tipuri
celulare și/sau transportori specifici intracelulari care nu sunt încă deplin caracterizați.

Figura 6. Mecanismul de clivare a β -carotenului

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 13

Figura 7 . Carotenoid cleavage dioxygenases (CCD) mediated formation of apocarotenoids in plants

Dintre factorii nutriționali care influențează absorbția carotenilor amintim: i) mărimea particulelor
alimentare; ii) modul de preparare al alimentelor; iii) natura și cantitatea de carotenoide din alimente. Unii cercetători
susțin că înainte de absorbția lor intestinală, între difer itele forme de carotenoide există o anumită competiție. S -a
observat că în cazul administrării suplimentare de β -caroten, concentrația plasmatică și repartiția celorlalte
carotenoide este afectată; iv) aportul alimentar de lipide favorizează absorbția caro tenoidelor; v) statusul general al
cantității de vitamină A din organism.
Reglarea mecanismului de absorbției se face hormonal. Hormonii tiroidieni stimulează activitatea
carotinazei, care catalizează reacția de trecere a carotenilor în vitamină A și în fi nal absorbția acesteia. Până în
prezent, mai bine cunoscut este mecanismul de transformare a β -carotenului în vitamină A. În ansamblu absorbția
carotenilor este lentă și incompletă, reprezentând doar 10% din aportul alimentar în caroteni.
Mult timp s -a con siderat ca procesul conversiei carotenilor în vitamina A are loc la nivelul ficatului. O serie
de experiențele care au constat în injectarea unei suspensii coloidale de caroten, intravenos, muscular și subcutanat,
au infirmat această teorie. Ulterior, prin administrarea carotenului direct în intestinul subțire al ovinelor, s -a constatat
că acesta nu poate fi evidențiat în sângele venei porte, dar în schimb a fost depistat retinolul. Astfel, s -a tras concluzia
că transformarea carotenilor în retinal are loc la nivelul peretelui intestinului subțire. Tot aici are loc și reducerea
formei aldehidice cu formare de retinol, sub acțiunea retinen -reductazei.
β-Carotenul este compusul cel mai polar care este transportat de chilomicroni în limfă. Alți metaboliții pola ri,
cum este acidul retinoic, circulă prin vena portă. După acțiunea lipoprotein lipazei, chilomicronii rămași neatacați
sunt captați, în principal, de către ficat. La nivel hepatic, carotenoidele pot fi metabolizate ca și în celula intestinală,
sau pot fi stocate, și apoi eliberate în sânge unde sunt transportate de lipoproteine, fără a fi transformate ( Figura 8).

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 14

Figura 8. Metabolismul β -carotenului

Absorbția vitaminei A
Esterii retinalului (esteri ai acizilor grași cu catenă lungă) aduși în organism odată cu alimentele, sunt
hidrolizați în intestin sub acțiunea hidrolazei pancreatice la nivelul bordurii în formă de perie a enterocitelor, în
prezența sărurilor biliare ( Figura 9). Retinolul este incorporat în micelii lipidice după care este abs orbit printr -un
mecanism activ, în partea superioară a intestinului gros. Retinolul internalizat este captat de cRBP II („celular retinol
binding protein”), după care este transesterificat în palmitat sub acțiunea lecitin -retinol -aciltransferazei (LRAT), î n
funcție de natura fosfolipidelor. Esterii astfel formați sunt incorporați în chilomicroni, excretați în limfă și puși în
circulația generală. Dacă se absorb cantități mari de vitamină A, excesul de retinol este esterificat, în celulele

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 15 intestinale, sub a cțiunea acil -CoA -retinil -acil-transferazei (ARAT), după care sunt stocați în particulele lipidice intra –
citoplasmatice.

Figura 9 . The metabolism of carotenoids and retinoids begin in the intestinal lumen, where provitamin A and retinoid
molecules are abs orbed. Retinyl esters are transported to the liver via the lymphatic system, while retinol is transported
through the bloodstream before delivery to target tissues, such as the retina.
. Formele de circulație și depozitare
În organismul uman se găsesc caroteni, vitamină A absorbită și/sau provenită prin transformarea
provitaminelor, esteri ai retinolului.
Transportul în plasmă al carotenilor și al metaboliților lor, formați la nivelul celulei intestinale și a
hepatocitelor, se face cu ajutorul LD L („Low density lipoprotein”) care se asociază cu carotenii formând complexe
transportoare. Sub forma acestor complexe carotenii sunt transportați în celulele Kupfer din ficat. Transportorul
specific al retinolului la om este un complex format din “prealbu mine -proteine specifice de legare a retinolului”
denumit “retinol binding protein” – RBP.
Carotenoidele se acumulează în cantități mari în organele bogate în receptori pentru LDL (ficat, glande
suprarenale, testicule). Concentrația acestora variază de la u n țesut la altul.
La om, principala rezervă de carotenoide o reprezintă țesutul adipos care conține aproximativ 80% din
cantitatea totală de carotenoide din organism și ficatul care are aproximativ 10%. Testicule, ovarele și glande
suprarenale au rezerve f oarte mici, în ciuda faptului că vitamina A are o importanță deosebită pentru acestea.
Carotenoide se mai găsesc în păr, mucoasele bucale, membranele eritrocitare, leucocite, și în celelalte organe:
pancreas, rinichi, inimă, tiroidă, ochi. În cazul ochiulu i întâlnim zeaxantina la nivelul maculei și luteina la nivelul
retinei.
Între 50 și 80% din carotenoidele neabsorbite se regăsesc în materiile fecale, sub formă neutră. Nu există o
excreție urinară de carotenoide. Carotenii se excretă și prin lapte și lips esc din transpirație și LCR.

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 16 Vitamina A ajunge în sânge după 3 -5 ore de la absorbție, fiind transportată sub formă legată de globulinele
plasmatice ( 1-globuline), la sistemul reticulohistiocitar și apoi depozitate. În timp ce carotenii sunt depozitați în
țesutul adipos, vitaminele A sunt depozitate în ficat, majoritar (90 -95%) sub formă de palmitat. În plasmă, vitamina
A se găsește aproape în totalitate în forma sa alcoolică, numai o mică parte fiind esterificată.
Vitamina A se găsește în toate țesuturile. Cu un procent de 95% din întreaga cantitate de retinol din organism,
ficatul este organul cel mai bogat în vitamină A ( Figura 1.7. ). Și alte organe și țesuturi conțin cantități apreciabile de
vitamină A: epiteliul pigmentar al rinichilor, intestinul, panc reasul, plămânii, încheieturile oaselor, părul, organele
de reproducere.
Cu ajutorul atomilor marcați radioactiv, s -a confirmat faptul că esterii vitaminei A sunt transportați de LDL,
în timp ce retinolul este transportat de o 2-globulină. De asemenea o combinație între vitamina A 1 și o proteină se
realizează și la nivelul ochiului, unde retinenul se combină cu opsina formând rodopsina.
Embrionul și fătul în viața intrauterină își iau vitamina A din rezervele mamei, sângele fetal fiind cu
aprox imativ 30% mai sărac în vitamină A decât cel al mamei. Astfel, copilul se naște cu un depozit de vitamină A,
în ficat, care nu este suficient necesităților organismului. El își va completa necesarul de vitamină A atât din laptele
matern cât și din alte for me de administrarea a acesteia.

Figura 1 0. Metabolismul vitaminei A

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 17
Rezerva hepatică mare este suficientă pentru o perioadă de 6 luni cu dietă lipsită de vitamină A, dacă
organismul nu trece prin stări infecțioase, hipertermie și intoxicații. Depozitarea se face în special sub formă de esteri
ai retinolului. Sub influența retinil -palmitat hidrolazei, esterii eliberează retinolul care se fixează la cRBP. Sub această
formă trec în celulele stelate perisinusoidale (celulele lui Ito/ lipocite) unde retinolul este eliberat, și re -esterificat cu
acizi grași (în principal palmitat , oleat, stearat) și stocat în picăturile lipidice. Pentru o depozitare eficace a retinolului
este necesară prezența vitaminei E, care are proprietăți antioxidante. În funcție de necesitățile organismului, există
semnale care activează retinil -ester -hidrol aza și eliberează retinolul din esterii săi. Retinolul eliberat este fixat de
cRBP și părăsește celula hepatică intrând în circuit pentru a fi utilizat.

Figura 11. Transportul și depozitarea vitaminei A
Cantitatea de vitamină A din depozitele organismulu i variază în funcție de doi factori: i) valoarea nutritivă a
alimentelor; ii) starea fiziologică a organismului.
Eliminarea vitaminei A se face prin fecale (la noul născut această cale reprezintă aproximativ 1/3 din aportul
alimentar). Vitamina A, ca și ca rotenoidele, nu se elimină prin urină. Modificări importante în eliminarea urinară pot
apare în boli renale, în infecțiile cronice, cancer, diabet, boli infecțioase (pneumonie). Administrarea unei cantități
mari de vitamină A determină o ușoara creștere a diurezei și o eliminare sporită de retinol -gluconat și acid retinoic.
Rolul biologic al vitaminelor A
Vitamina A este: i) factor de protecție pentru întreaga ectodermă; structurile normale ale țesuturilor epiteliale:
piele, cornee, mucoasele implicate în d igestie -absorbție și cele ale aparatului respirator și urogenital; ii) factor de
creștere și de reglare a osteoblastelor și osteoclastelor; iii) implicată în procese de protecție moleculară și în
mecanismul vederii ; v) implicată într -o serie de metabolisme intermediare și în interacțiunile cu alte vitamine,
hormoni, etc.

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 18 În metabolismul lipidelor : i) în carența vitaminei A și în mixedemul uman (metabolism bazal scăzut) apare
hiperlipemie și hipercolesterolemie; ii) în pneumonie, lipemia este scăzută și revine la normal după administrarea de
vitamină A; iii) ca mecanisme biochimice se menționează rolul vitaminei A în oxidarea acizilor grași, în biosinteza
gliceridelor, fosfolipidelor și a colesterolului și respectiv a ho rmonilor steroidici.
În metabolismul glucidelor : prezența în alimentație a unor cantități mari de glucoză, celuloză sau lignină
scade conținutul hepatic al vitaminei A, dar nu afectează concentrațiile serice.
În metabolismul proteic : i) vitamina A favorize ază asimilarea purinelor și formarea acizilor nucleici ,
participând astfel la regenerarea nucleelor și la biosinteza proteinelor de interes în creștere și cicatrizare; ii) unul
dintre metaboliții vitaminei A (acidul retinoic) acționează asupra epiteliilor și reduce sinteza cheratinei prin
inhibarea formării punților de sulf care conferă rezistență specifică scleroproteinelor. În carența de vitamină A,
această inhibiție nu se mai realizează și apare o cheratinizare exagerată. Vitaminele A pot avea și o acțiu ne directă
asupra mucopolizaharidelor.
La nivelul membranelor celulare vitaminele A: i) asigură integritatea structurală și permeabilitatea
membranelor celulare datorită implicării ei în formarea și menținerea conexiunilor dintre proteinele și lipidele
mem branare; ii) în concentrații ridicate duc la creșterea permeabilității membranelor lizozomale din ficat ,
permițând eliberarea hidrolazelor acide, a ribonucleazelor, a glucozo -6-fosfatazei, arilsulfatazelor A și B, fosfatazei
acide, etc.. Efecte similare se observă și asupra membranei eritrocitare, cu eliberarea hemoglobinei, proces
contracarat de vitamina E; iii) în exces exercită un efect de dilatare și dezorganizare a membranei celulare și
nucleare asupra fibroblastelor, in vitro . La fel, produce o “umfla re” (“swelling”) in vitro , a mitocondriilor din ficat
și mai puțin a celor din mușchi, splină și creier, unde retinolul și acidul retinoic au efecte mai slabe; iv) în carența se
observă o eliminare urinară crescută a sulfaților anorganici și scăzută a sulf o-esterilor, datorită unui deficit al
proceselor de sulfo -conjugare a fenolilor .
Participarea vitaminei A în procesul vederii. Acțiunea retinotropă.
Mecanismele biochimice ale excitației vizuale
Ochiul, organul care “rezolvă” imaginile se întâlnește numai la 3 linii filogenetice: moluște, artropode și
vertebrate. Ochii acestora diferă anatomic (sugerând ca au evoluat independent), dar posedă în moleculele lor
fotoreceptoare, un cromofor comun, ide ntic, 11-cis-retinalul . Prezența acestuia este un exemplu ilustrativ de evoluție
convergentă a speciilor ( Figura 1.8. ).
Retina este o membrană fină. Jumătatea sa posterioară reprezintă retina vizuală , fotosensibilă, care conține
două tipuri de celule fotor eceptoare, activate de către lumină: i) conurile – în număr de aproximativ 3 milioane, de
dimensiuni mai mici, situate în partea centrală a retinei vizuale, adaptate pentru lumina puternică și responsabile de
vederea deplină, colorată; ii) bastonașele – în număr de aproximativ 1 bilion, situate în partea periferică a retinei
vizuale. Ele nu percep culorile și sunt adaptate pentru vederea slabă, crepusculară și nocturnă, numită “scotoptică”
(vederea în întuneric).

Funcțiile fiziologice ale retinei sunt compar timentate distinct, într -un mod special, în cadrul segmentelor
“extern” și “intern”. Întregul ansamblu este delimitat de o membrană plasmatică ( Figura 1 2).

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 19 Segmentul “extern” constituie formațiunea specializată pentru fotorecepție (cu un turn -over de refacere de
aproximativ 10 zile). El conține un pachet de aproximativ 1.000 de discuri suprapuse, așezate pe axul lung al
bastonașelor.
Segmentul “intern” are caracteristicile celulelor obișnuite, gener atoare de energie. El este bogat în ribozomi,
implicați în biosinteza proteinelor, și în mitocondrii care generează ATP. Segmentul intern atinge nucleul, care este
învecinat cu corpul sinaptic și respectiv cu veziculele sinaptice care stabilesc sinapse cu neuronii bipolari implicați
în transmiterea semnalelor declanșate de excitația vizuală.

Figura 1 2. Compartimentarea funcțiilor fiziologice ale retinei
Procesul fotosensibilității este inițiat la nivelul bastonașelor sau conurilor din retină, prin absorbț ia luminii
de către pigmenții vizuali care constituie “instrumentele moleculare ale vederii”: rodopsina (purpura vizuală) din
bastonașe și pigmenții proteici din conuri (iodopsina, cianopsina). Celulele fotoreceptoare convertesc lumina în
mișcare atomică ș i aceasta în impuls nervos. Bastonașele și conurile stabilesc sinapse cu celulele bipolare, care, la
rândul lor, interacționează în retină cu alte celule nervoase. Semnalele electrice generate de fotoreceptori parcurg o
arie definită , în zona celulelor nervoase din retină și sunt transmise prin fibrele nervilor optici în creier. Retina are
deci o funcție dublă: de transformare a luminii în impulsuri nervoase și de “integrare” a informației vizuale.
Observația că bastonașele din retina umană pot fi excitate de un singur foton a condus la cercetări aprofundate asupra
mecanismelor biochimice implicate în receptarea luminii, amplificarea excitației luminoase și în conversia acesteia
în semnale proprii celulelor nervoase ( Figura 1 2).
Reacți ile biochimice ale excitației vizuale se declanșează prin acțiunea luminii asupra pigmenților vizuali
din segmentul extern al bastonașelor din retină. Când o moleculă de rodopsină este excitată de un foton, se eliberează
un electron și energia produsă se î ndreptată spre capătul opus al bastonașului, asigurând astfel transmiterea
“informației” vizuale.
Partea proteică a rodopsinei este opsina de care se leagă gruparea cromoforă – retinalul, sub forma izomerului
11-cis-retinal, prezentă și identică în toți pig menții vizuali, inclusiv în conuri. În rodopsină, 11 -cis-retinalul se leagă
prin gruparea sa aldehidică cu gruparea -NH 2 a unui rest de lizină din opsină sub forma unei baze Schiff protonate:
C19H27-CHO + H 2N-R C19H27-CH=+NH-R + H 2O
11-cis-retinal -Lys baza Schiff
Sub acțiunea luminii 11 -cis-retinalul suferă o izomerizare stereochimică cu formare de all -trans -retinal și cu
degajare de energie. Prin această transformare se înlătură impedimentul steric impus de legătura 11 -cis și astfel

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 20 electronii suplimentari ai dubl elor legături se pot deplasa în structura izomerului trans. Ca urmare a acestei
izomerizări au loc modificări importante ale complexului labil „opsină -retinal”, al cărui maxim de absorbție se
deplasează de la 500 nm (lungimea de undă pentru absorbția rodop sinei) la 380 nm (lungimea de undă pentru retinal).
În general, aceste reacții sunt ireversibile. Ele pot devin reversibile, in vivo, sub acțiunea enzimelor și in vitro, prin
reacții fotochimice la temperaturi scăzute.
Pigmentul vizual este excitat de un s ingur foton ( Figura 1 3). Deoarece această cuantă de lumină este foarte
slabă și efectul s -ar pierde, este necesară o amplificare specială. S -au enunțat mai multe ipoteze privind mecanismele
de amplificare: i) conform ipotezelor catalitice , cuanta de lumină acționează asupra pigmentului vizual și determină
o modificare a legăturii retinol -opsină, cu eliberarea unor centri activi care pot induce o reacție enzimatică,
amplificată. Conform acestei ipoteze rodopsina ar avea rol de ATP -ază; ii) în cadrul ipotezelor membranare apar
diferite variante: Teoria simplistă consideră că structura membranară a bastonașelor și conurilor acționează ca un
izolator între cele două fețe încărcate diferit (+ și -), între care se situează fotopigmentul. După o a ltă ipoteză, 11 -cis-
retinalul din rodopsină ar fi atașată de o moleculă lipidică, fosfoetanolamina. Grupul cromofor ar rămâne legat de
aceasta până la stadiul de metarodopsina I. În cursul transformării acesteia în metarodopsina II s -ar produce
izomerizare a la all -trans -retinal, cu migrarea spre gruparea -NH 2 a lizinei din scotopsină; iii) concepția modernă a
biochimiei vederii consideră că evenimentul primar constă în izomerizarea 11 -cis-retinalului la all -trans -retinal și
este însoțit de modificări confo rmaționale care conduc la decolorarea rodopsinei și desfacerea all -trans -retinalului de
opsină. În urma acestor procese energia fotonului este convertită în mișcare atomică.
Următorul pas important este generarea influxului nervos. În aceste procese rolul major revine ionilor de Na+
pentru care membrana segmentului extern este foarte permeabilă. Astfel, la întuneric ionii de Na+ pătrund în
segmentul extern, difuzează în segmentul intern de unde sunt eliminați printr -o pompa dependentă de ATP. La lumină
pomp a de sodiu este blocată și are loc o hiperpolarizare a membranei plasmatice care este transmisă pasiv spre corpul
sinaptic. Aceste schimbări ale permeabilității și hiperpolarizarea sunt semnale puternic amplificate la nivelul
segmentului extern.
Mecanismul prin care izomerizarea unei singure molecule de 11 -cis-retinal, din membrana unui disc, este
capabilă să determine modificarea permeabilității membranei pentru Na+ nu este total elucidat.
Procesul vederii reprezintă o secvență de reacții biochimice care s e desfășoară ciclic. În cursul excitației
luminoase au loc reacții de decolorare ale rodopsinei cu eliberarea opsinei și all -trans -retinalului. În întuneric se
desfășoară reacții de refacere, respectiv transformarea all -trans -retinalului în 11 -cis-retinal, singurul capabil să se
lege la opsină pentru a reconstitui rodopsina. Aceste refaceri implică enzime și reacții biochimice diferite.
Enzymatic Processing of Retinol in the RPE
Following hepatic uptake of retinyl esters hydrolysis of the ester linkage forms a retinol molecule, which binds
immediately to the intercellular retinol -binding protein CRBP -I. A portion of retinol remains bound to intracellular
CRBP -I, but the majority q uickly becomes reesterified by LRAT, and stored within liver stellate cells [29]. Retinol
stored as retinyl esters accumulate in the highest amounts in the liver but are also stored in tissues such as adipose,
lung, and retinal pigment epithelium [30 –33]. Secretion of retinol from these organs, with the exception of the RPE,
into the systemic blood stream maintains normal blood retinol levels, even under times of diet insufficiency.
Circulating plasma retinol is transported via a retinol -binding protein (RB P) and transthyretin (TTR) complex, and
is required for transport since the retinol molecule alone is highly lipophilic (Figure 1).

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 21

Figura 13 Mecanismul excitației vizuale
Absorption of light by visual pigments (rhodopsin or cone opsin) causes isomerization of 11-cis-retinal to all-trans -retinal,
resulting in phototransduction. Decay of activated rhodopsin yields opsin and all-trans -retinal, which is released and pumped
out into the cytosol by a photoreceptor specific ATP -binding transporter (AB CA4) and reduced to all-trans -retinol by all-trans –
retinal dehydrogenases (RDH8 and RDH12). All -trans -retinol diffuses into the RPE where it is esterified by lecithin:retinol
acyltransferase (LRAT) to all-trans -retinyl esters, which are stored in retinosomes. All-trans -retinyl esters are isomerized to
11-cis-retinol in a reaction involving a 65 kDa RPE -specific protein (RPE65). To complete the visual cycle, 11 -cis-retinol is
then oxidized by 11 -cis–retinal specific RDH (RDH5) to 11 -cis-retinal, whi ch then diffuses back into the photoreceptor where
it combines with opsin to regenerate visual pigments. IRBP, interphotoreceptor retinoid -binding protein; Stra6, stimulated by
retinoic acid gene 6.

In humans a deficiency of RBP results in a progressive a trophy of the retinal pigment epithelium and difficulty in
dark adaptation, but patients are otherwise unaffected in other organs, perhaps due to the delivery of retinyl esters to
tissues by chylomicron remnants [35]. TTR on the other hand may play a minor role in the transport of retinol since
studies with TTR deficient mice show that mutants are healthy and fertile, despite extremely low retinol and
circulating RBP levels [36]. However, the binding of TTR is believed to reduce the glomeruli filtration rat e of RBP
by increasing the molecular weight of the complex and therefore decreasing vitamin A urinary excretion [37].
Binding of the RBP -TTR -retinol complex to the plasma membrane receptor stimulated by retinoic acid gene 6
(STRA6) of a target cell release s the vitamin from its carrier and facilitates cellular uptake (Figure 1). STRA6 is
highly expressed in cells or tissues, which depend on vitamin A for proper function. In the eye, retinal pigment
epithelium cells highly express STRA6 near the basolateral membrane, allowing for efficient transport of vitamin A
from the choroidal blood circulation, therefore allowing retinol to enter the visual cycle. Suppressing STRA6
expression in RPE cells has been observed to cause a decrease in the uptake of vitamin A i n the eye, whereas up
regulation of STRA6 by retinoic acid stimulation enhances vitamin A uptake [38]. Clinically, mutations in STRA6

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 22 cause various pathological phenotypes in humans including anophthalmia, mental retardation, congenital heart
defects and e mbryonic lethality [39,40]. In the mouse retina specifically mutations in the Stra6 gene lead to the
development of short rod and cone photoreceptors, reduced scotopic and photopic ERG responses as well as optically
dense vitreous humor [41].
Incorporation of Retinol into the Retina and Visual Cycle
The vertebrate retina contains both rod and cone photoreceptors, which are specialized for low intensity and high
intensity light respectively. Rod photoreceptors are efficient single -photon detectors allowing f or visual perception
in low illumination. However, cone photoreceptors are far less sensitive but because of the varying sensitivities of
opsin molecules these cells can distinguish various wavelengths of light allowing for the perception of color
(reviewe d in [42]).
isual perception relies on the cyclic processing of 11 -cis-retinal and its binding to a special class of light sensing
GPCRs within photoreceptors cells, termed opsins to form visual pigments as rhodopsin or cone opsins. The light
sensitive com ponent of the human retina is comprised mainly of rod and cone photoreceptors cells, both, which
utilize the 11 -cis-retinal chromophore for visual transduction. The steady supply of 11 -cis-retinal is maintained by
cooperative enzymatic processing occurring between outer segments of both types of photoreceptor cells and the
RPE layer, or between cone outer segments and Müller cells. Collectively these processes are referred to as the visual
cycle. In many human retinal diseases these cyclic processes are dis turbed resulting in an inability to either produce
an adequate supply of 11 -cis-retinal or a failure to remove the build -up of various retinoid products.
The RPE contains a cascade of proteins required for the enzymatic isomerization of all -trans -retinol i nto the light
sensitive chromophore 11 -cis-retinal (Figure 2). All -trans -retinol is transported to RPE through the choridal blood
circulation or photoreceptor outer segments. All -trans -retinol is subsequently absorbed on the basolateral side of the
cell by the receptor STRA6 from the choridal blood circulation, which is facilitated by membrane bound LRAT. All –
trans -retinol is transported though the interface of photoreceptor outer segments and microvilli of RPE via
interphotoreceptor matrix and interphotore ceptor retinoid -binding protein (IRBP) (Figures 1 and 2). In both transport
pathways, LRAT is necessary for the efficient uptake and usage of retinol in the RPE since it supplies esterified
retinoid substrates for the formation of 11 -cis-retinol via retina l pigment epithelium -specific 65 kDa protein (RPE65).
In addition, retinyl esters not catalyzed by RPE65 accumulate to form retinyl esters used for retinoid storage in RPE
specific organelles termed retinosomes [31,38,43,44]. Genetic knockout of the Lrat g ene in mice has been observed
to hinder vitamin A uptake in the gut, abolish the production of retinyl esters in most tissues (excluding adipose tissue
which utilizes a different pathway for retinyl ester formation), and severely impair visual function [45 ,46]. In the
retina a complete lack of retinyl ester formation results in the absence of 11 -cis-retinal and therefore impairs the
regeneration of rhodopsin, consequently this deficiency leads to progressive retinal degeneration manifested by the
shortening of rod outer segments.

The next step in the visual cycle after retinol esterification is the combined isomerization and hydrolysis of retinyl
esters by the isomerohydrolase protein RPE65 [46,51,52]. This reaction yields 11 -cis-retinol which further becomes
oxidized by 11 -cis-retinol dehydrogenase (RDH5) to 11 -cis-retinal, additional dehydrogenases are also known to be
involved in this oxidation including RDH11 and RDH10 (reviewed in [53]). Analogous to the Lrat deletion, genetic
deletion or mutation of the Rpe65 gene produces an intrinsic 11 -cis-retinoid deficiency leading to the rapid onset of
retinal degeneration and blindness [54]. The formation of 11 -cis-retinal is the last enzymatic step in the visual cycle

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 23 before the retinoid is transported through the interphotoreceptor mat rix to the photoreceptor outer segment where it
will bind to one of many opsin proteins and undergo light induced isomerization.
Retinoid Transport between RPE and Photoreceptor Cells
Interphotoreceptor retinoid -binding protein (IRBP) is the major soluble protein that exists in the interphotoreceptor
matrix (IPM), and functions as the two -way carrier of retinoids, both from the RPE to photoreceptors and from
photoreceptors back to RPE [56,57] (Figure 2).
It is unknown whether other proteins are involved in this transport, and some potential candidates have been
investigated, though the data are not conclusive [62]. Efficient transport is certainly necessary for the proper recycling
of retinoids during the visual cycle because of their hydrophobicity, thus un discovered secondary and compensatory
transport mechanisms existing in the interphotoreceptor matrix may still remain to be uncovered.
Photoreceptor Cells and Visual Transduction
Once inside the photoreceptor cell the newly formed 11 -cis-retinal forms a covalent schiff base bond with an opsin
molecule contained within an outer segment disc membrane [63,64]. Incoming photons must pass through all layers
of the retina before reaching photoreceptor outer segments and initiating phototransduction (Figure 2). Photon
absorption by 11 -cis-retinal changes the bound retinoid configuration from cis to trans, and allows the opsin molecule
to activate the regulatory protein transducin through i ts own conformation change to MetaII. Transducin activation
is accomplished by the catalytic exchange of GDP for GTP facilitated by photoactivated opsin. This exchange leads
to a decrease of cytoplasmic cGMP concentrations, and eventually a nerve response is propagated to the brain and
perceived as vision (phototransduction and visual processing reviewed in [65 –67]). Rod and cones cells bind distinct
transducin proteins, however by employing comparable genomics it was found that all forms of vertebrate opsi n
contain the same functional domains for binding transducin, confirming the importance of this signaling pathway in
vision [68].
During transducin activation the schiff base bond between the opsin molecule and the newly isomerized all -trans –
retinal is hyd rolyzed. This hydrolysis forms free all -trans -retinal which subsequently becomes reduced to all -trans –
retinol and binds to the cytosolic protein cellular retinol -binding protein type -1 (CRBP1) where it is transported out
of the photoreceptor cell and back to the RPE for regeneration [69]. Excessive exposure to light, or a genetic mutation
in one of the many essential visual cycle proteins can cause the accumulation of all -trans -retinal leading to the
formation of condensation products, such as A2E, and cell toxicity [70 –72].
În condiții fiziologice normale, în retină se menține un echilibru între rata desfacerii și refacerii rodopsinei și
între formele retinal și retinol. Acest proces implică relații permanente de schimb cu fondul general de vitamină A al
organismului:
OCHI SÂNGE ȚESUTURI
Instalarea rapidă a tulburărilor vizuale (hemeralopie) în carența vitaminei A se explică prin alterarea vitezei
de refacere a rodopsinei din cauza aportului insuficient al precursorilor și se caracterizează printr -un nivel scăzut al
rodopsinei din retină. Totuși, apariția hemeralopiei independent de carența în vitamină A, sugerează că pe lângă
alterarea echilibrului retinal -retinol apar modificări în reacțiile biochimice ale ciclului vederii datorate altor factori
de natură vitaminică care modulează reacțiile enzimatice (vit.B 1 și B 2) și capacitatea de adaptare a ochiului la lumină
(vit.B 2).
Vederea deplină, colorată, este mediată de cel puțin trei receptori fundamentali care diferă între ei prin natura
părții proteice. Astfel în cazul în care 11 -cis-retinalul se leagă cu cianopsina , maximul de absorbție este în albastru.

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 24 Legarea cu iodopsina deplasează maximul de absorbție în verde în timp ce cuplarea cu porfiropsina , este
responsabilă de maximul absorbție în roșu.
Majoritatea formelor de cecitate (imposibilitatea detectării culorilor) sunt cauzate de mutații recesive legate
de sex. Determinările spectrale arată lipsa moleculei fotoreceptorului pentru culoarea respectivă, cauzată de absența
unui anumit tip de opsină din conuri.
. Unități de activitate vitaminică A și necesități nutriționale
1 μg retinol reprezintă 6 μg β -caroten pur sau 12 μg amestec de caroteni, respectiv 3,3 unități internaționale
(U.I.).
Necesarul zilnic de vitamină A pentru om a fost stabilit de O rganizația Mondială a Sănătății (OMS) în funcție
de vârstă și de sex ( Tabelul 1.4 ).
Acest aport este considerat ca fiind necesarul zilnic minim de vitamină A de origine alimentară pentru
menținerea unui nivel normal de retinol în organism.
Necesitățile de vitamină A se modifică în funcție de statusul funcțional al organismului, motiv pentru care în
diferite stări patologice necesarul vitaminic este adaptat la condițiile fiziologice ale organismului.
Tabelul Necesarul zilnic de vitamină A
Nivelul zilnic adecvat de vitamină A (retinol)
Stare Vârstă Bărbați (μg retinol/zi) Femei (μg retinol/zi)
copii 0-6 luni 400 400
7-12 luni 500 500
1-3 ani 300 300
4-8 ani 400 400
9-13 ani 600 600
adolescenți 14-18 ani 900 700
adulți peste 19 ani 900 700
sarcină mai mică de 18 ani – 750
mai mare de 19 ani – 770
alăptare mai mică de 18 ani – 1.200
mai mare de 19 ani – 1.300
Adulți : necesarul de vitamină A variază în funcție de vârstă, de stările fiziologice și nu este influențat de
cantitatea de energie consumată. Concentrația de vitamină A din sânge prezintă variații foarte mari și în funcție de
momentul zilei.
Unii autori consideră că la adulți, în condițiile de alimentație ale Europei, necesarul maxim de vitamină A
este de 8.000 -10.000 U.I vitamină A/zi, ceea ce corespunde la 6.000 -3.000 μg vitamină A (sub formă de retinol)/zi.
În sânge vitamina A circulă sub formă de retinol în proporție de 80%. Această cantitate rămâne un timp
îndelungat în limite normale, înainte ca rezervele să fie epuizate.
La femei valorile normale sunt mai mici decât la bărbați, iar în timpul sarcinii coboară mult în cursul ultimului
trimestru, la 48 de ore după naștere revenind la valorile normale, ceea ce demonstrează o mobilizare hepatică redusă
în timpul sarcinii.
Valori mari de 10.000 U.I. semnifică faptul că organismul adult a primit cantități considerabile de vitamină
A.

Biochimia Nutriției Vitaminele A
Conf. Dr Ionica Elena Page | 25 Când în plasmă se găsesc valori mai mici, faptul se poate interpreta ca: i) o epuizare a rezervelor hepatice
datorată unei diete defic itare în vitamină A; ii) imposibilitatea de folosire a rezervelor hepatice; iii) deficiență a
mecanismelor de reglare, cum este cazul modificărilor care apar în stările febrile. Unii autori consideră că o stare
febrilă de 6 ore afectează mai drastic valorile vitaminei A plasmatice decât un regim hipovitaminic de mai multe luni.
Recomandările Comitetului Internațional pentru Nutriție („Food Nutrition Board” – FNB) sunt prezentate în
tabelul 3.
Tabelul 3. Necesarul zilnic de vitamină A (sub formă de ret inol) recomandat de Comitetul
Internațional pentru Nutriție (FNB)
Grupe de vârstă Necesarul zilnic
(μg/zi) (U.I./zi)
copii: 0 -12 luni 600 (2.000 U.I.)
copii: 1 -3 ani 600 (2.000 U.I.)
copii: 4 -8 ani 900 (3.000 U.I.)
copii: 9 -13 ani 1.700 (5.667 U.I.)
adolescenți: 14 -18 ani 2.800 (9.333 U.I.)
adulți:mai mari de 19 ani 3.000 (10.000 U.I.)
Copii : la nou -născuți rezerva hepatică de vitamină A este de 1/10 din cea a adultului și se epuizează în 22 –
23 de zile de carența vitaminică. Concentrația în v itamină A în ficatul copilului nou -născut este scăzută, deoarece
placenta lasă să treacă o cantitate mică de vitamină A de la mamă. Cantitatea de vitamină A a nou -născutului crește
treptat în timpul primelor săptămâni de viață ca urmarea administrării de c olostru și de lapte matern. Cantitatea
maximă de vitamina A se găsește în lapte la începutul lactației.
Deoarece consumul exagerat de vitamină A în timpul sarcinii duce la nașterea copiilor cu malformații se
recomandă un consum echilibrat de 800 μg retinol /zi (2.600 U.I/zi). În plus, derivații sintetici de retinol nu sunt
recomandați pentru administrare în timpul sarcinii și dacă este posibil, nici înainte de această perioadă.
Alimentația artificială reduce semnificativ aportul de vitamină A, determinând ca rențe cu efect patologice
oculare și generale la sugar.
Deoarece cantitatea efectivă de lapte la sugari este foarte importantă se impune analiza zilnică a aportul
vitaminic, pentru a preveni hipovitaminoza sau avitaminoza.