همه چیز در مورد ویتامین A

ویتامین A

ویتامین A از جمله ویتامین های محلول در چربی است که اعمال مهمی را در بدن بر عهده دارد. از این ویتامین می توان در مواردی چون مکمل های خوراک دام، طیور و آبزیان و همچنین در تغذیه انسان استفاده نمود.

ویژگی ها و متابولیسم ویتامین A

ویتامین A به شکل خالص در منابع گیاهی وجود ندارد بلکه پیش سازهای آن یعنی کاروتن ها به اشکال مختلف در گیاهان وجود دارند. این ویتامین به ۳ فرم رتینول، رتینال و رتینوئیک اسید وجود دارد. رتینول فرم الکلی ویتامین A است. جایگزین کردن گروه الکلی (OH) با گروه آلدهیدی (CHO) باعث تشکیل رتینال و جایگزینی آن با گروه اسیدی (COOH) منجر به تولید رتینوئیک اسید می شود. محصولات تجاری ویتامین A برای استفاده در خوراک دام و طیور شامل استرهای استات، پروپیونات و پالمیتات می باشد. شکل الکلی ویتامین A (رتینول) یک ماده نسبتاً بی رنگ، محلول در چربی، بلند زنجیره و غیر اشباع (حاوی ۵ پیوند دوگانه) است. از آنجایی که ویتامین A حاوی پیوندهای دوگانه است می تواند در اشکال ایزومری مختلفی وجود داشته باشد. ویتامین آ و پیش سازهای آن یعنی کاروتنوئیدها به سرعت توسط اکسیژن، حرارت، نور و اسیدها تخریب می شوند. همچنین وجود رطوبت و عناصر معدنی کم نیاز باعث کاهش فعالیت ویتامین A موجود در خوراک می شود. کاروتنوئیدها به صورت رنگدانه های نارنجی تا زرد رنگ عمدتا در برگ سبز گیاهان و در مقادیر کمتر در ذرت وجود دارند.

کاروتنوئید چیست؟

کاروتنوئیدها بعنوان پیش ویتامین A شناخته می شوند چراکه بدن قادر است آنها را به ویتامین A فعال تبدیل کند. کاروتنوئیدها به صورت رنگدانه های نارنجی تا زرد رنگ عمدتاً در برگ سبز گیاهان و در مقادیر کمتر در ذرت وجود دارند. چهار کاروتنوئید شامل آلفا-کاروتن، بتا-کاروتن، گاما-کاروتن و کریپتوگزانتین (کاروتنوئید اصلی ذرت) به دلیل فعالیت پیش ویتامینی A از اهمیت بیشتری برخوردار هستند و از بین این چهار پیش ساز ویتامین آ، بتاکاروتن دارای بیشترین فعالیت ویتامینی می باشد. بعنوان مثال توانایی تبدیل آلفا-کاروتن و کریپتوگزانتین روی هم رفته حدوداً ۵۰ درصد نرخ تبدیل بتاکاروتن است. اگرچه آزمایش های بیولوژیکی نشان داده اند که در وزن مشابه، توان ویتامین آ خالص تقریبا دو برابر توان بتا-کاروتن می باشد. لیکوپن یک کاروتنوئید است که به دلیل فعالیت آنتی اکسیدانی قوی دارای اهمیت است اما از آنجا که در ساختمان خود فاقد حلقه بتا-یونون (که برای فعالیت ویتامین A مورد نیاز است) می باشد، بعنوان پیش ساز ویتامین A شناخته نمی شود. در انسان بتا-کاروتن و لیکوپن، کاروتنوئیدهای اصلی موجود در بافتها می باشند.

عوامل موثر در قابلیت هضم ویتامین A

قابلیت هضم کاروتن و ویتامین A تحت تأثیر عوامل مختلفی قرار می گیرد. گزارش شده که در بره ها، سطوح جیره ای ویتامین A از کمبود ملایم تا سطوح سمی می تواند هضم و جذب این ویتامین را تحت تاثیر قرار دهد به این صورت که با افزایش سطح ویتامین A در جیره، قابلیت هضم آن کاهش می یابد. وینگ (۱۹۶۹) گزارش کرده که قابلیت هضم ظاهری کاروتن موجود در علوفه های مختلف برای گاو شیری حدود ۷۸ درصد است. متغیرهایی که قابلیت هضم کاروتن را تحت تأثیر قرار می دهند شامل زمان برداشت علوفه، نوع علوفه (ساقه، سیلو، علوفه سبز خرد شده و مرتع)، گونه گیاه و میزان ماده خشک گیاه می باشد. بطور کلی قابلیت هضم کاروتن در طول ماه های گرم سال بیشتر از فصل زمستان است. مقالات زیادی نشان داده اند که مقادیر قابل توجهی کاروتن یا ویتامین A ممکن است در شکمبه تخریب شوند. مطالعات مختلف با استفاده از جیره های متفاوت نشان داده اند که مقادیر ناپدید شده ویتامین A قبل از ورود به روده نشخوارکنندگان بین ۴۰ تا ۷۰ درصد است.

در یک مطالعه، رد و همکاران (۱۹۹۰) تخریب میکروبی ویتامین A (رتینول استات) را در گوساله های نر تغذیه شده با کنسانتره، علوفه و یا کاه مورد مقایسه قرار دادند. در این مطالعه تخریب شکمبه ای ویتامین A فعال در گله های تغذیه شده با کنسانتره، علوفه و کاه به ترتیب ۶۷، ۱۶ و ۱۹ درصد تخمین زده شد. به همین دلیل بهتر است در ساخت مکمل گاو شیری و سایر نشخوار کنندگان از انواع تجاری ویتامین A پوشش دار (محافظت شده) استفاده شود. در بیشتر پستانداران، محصول نهایی پس از جذب کاروتنوئیدها از مجرای روده، ویتامین آ است. قابلیت جذب کاروتنوئیدهای خوراک در گونه های مختلف جانوری تفاوت زیادی دارد. در بعضی گونه ها نظیر موش صحرایی، خوک، بز، گوسفند، خرگوش، بوفالو و سگ، تقریباً تمام کاروتن در روده تجزیه می شود. در انسان، بعضی نژادهای گاو، اسب و ماهی کپور، مقادیر قابل توجهی کاروتن می تواند جذب بدن شود. کاروتن جذب شده می تواند در کبد و بافت چربی دخیره شود. از اینرو چربی بدن و شیر در حیواناتی که قادر به جذب کاروتن هستند زرد رنگ و در حیواناتی که فاقد توانایی جذب کاروتن هستند سفید رنگ می باشد. در مورد گاو، تفاوت های زیادی بین نژادهای مختلف در مورد قابلیت جذب کاروتن وجود دارد. در نژاد هلشتاین، تبدیل کاروتن ها به ویتامین A با راندمان بالایی انجام شده و در نتیجه رنگ چربی بدن و شیر در این نژاد سفید می باشد. در مقابل، نژادهایی مانند گرنزی و جرسی به سادگی کاروتن ها را جذب کرده و در نتیجه دارای چربی بدن و شیر زرد رنگ می باشند. از طرف دیگر، جوجه تنها قادر به جذب هیدروکسی کاروتنوئیدها نظیر لوتئین و زی گزانتین به صورت کامل بوده و آنها را در بافتهای بدن ذخیره می کند. این کاروتن ها تبدیل به ویتامین نمی شوند بلکه باعث زرد شدن لاشه و زرده تخم مرغ می گردند. سایر انواع کاروتن ها در روده جوجه تبدیل به ویتامین A شده و جذب بدن می گردند.

تبدیل بتاکاروتن به ویتامین A چگونه انجام می شود؟

بتاکاروتن موجود در خوراک توسط یک آنزیم در مخاط روده به رتینال و سپس به رتینول (ویتامین A) تبدیل می شود. اگرچه شواهد زیادی وجود دارد که نشان می دهند شکستن بتاکاروتن به صورت تصادفی انجام می شود که منجر به تولید رتینوئیک اسید، رتینال و مواد حد واسط آپوکاروتنی می شود. آنزیم تجزیه بتاکاروتن در بسیاری از مهره داران وجود دارد اما گربه و سمور فاقد این آنزیم بوده و بنابراین قادر به استفاده از کاروتن بعنوان منبع ویتامین آ نیستند. محل اصلی جذب ویتامین A و کاروتنوئید، ابتدای ژژونوم می باشد. اگرچه معمولاً کاروتنوئیدها در مخاط روده به رتینول تبدیل می شوند، اما امکان تبدیل در کبد و سایر بافتها بویژه در گونه های دارای چربی زرد رنگ مانند طیور و گاوهای نژاد جرسی و گورنسی نیز وجود دارد. علاوه بر این، رتینول جیره و رتینول حاصل از تبدیل بتاکاروتن در نهایت توسط یک اسید چرب زنچیر بلند که معمولاً پالمیتات است استریفیه می شود. تعدادی فاکتور در جذب کاروتنوئیدها موثر هستند. ایزومر سیس و ترانس کاروتنوئیدها نقش تعیین کننده ای در قابلیت جذب آنها دارند به این صورت که ایزومر ترانس با راندمان بهتری جذب می شود. چربی جیره نقش مهمی در جذب کاروتنوئیدها دارد. همچنین به نظر می رسد آنتی اکسیدان های جیره از جمله ویتامین E تأثیر مهمی در استفاده و احتمالاً جذب کاروتنوئیدها داشته باشند اما مشخص نیست که این اثر ناشی از افزایش راندمان جذب است یا اینکه آنتی اکسیدان ها از تخریب اکسیداتیو ویتامین A و کاروتنوئیدها جلوگیری می کنند. همچنین کمبود پروتئین، جذب کاروتن ها را از روده کاهش می دهد.

عوامل موثر بر راندمان تبدیل بتا-کاروتن به ویتامین A

گونه های مختلف جانوری بتاکاروتن را با راندمان های متفاوتی به ویتامین آ تبدیل می کنند. فاکتورهای موثر بر سرعت تبدیل هرکدام از کاروتنوئیدها به ویتامین A شامل نوع کاروتنوئید، سطح تولید حیوان، تفاوت های ژنتیکی بین حیوانات و سطح دریافت کاروتن می باشند. بازدهی تبدیل بتا-کاروتن به ویتامین A با افزایش میزان دریافت بتا-کاروتن کاهش می یابد. نرخ تبدیل موش صحرایی بعنوان شاخص استاندارد در نظر گرفته شده است که در آن 1 میلی گرم بتا-کاروتن معادل 1667 واحد بین المللی ویتامین A می باشد. بر اساس این استاندارد، راندمان تبدیل بتا کاروتن به ویتامین آ در گونه های در جدول زیر آورده شده است. بر اساس مطالعات، تنها طیور از نظر نرخ تبدیل ویتامین با موش صحرایی برابر بوده و راندمان گاو تنها 24 درصد استاندارد است. در جوجه، هنگامی که سطح بتا-کاروتن افزایش می یابد، راندمان تبدیل از نسبت 2:1 به 5:1 کاهش می یابد. در مورد گاو این کاهش راندمان از نسبت 8:1 به 16:1 می باشد.

شرایط استرس، از جمله آب و هوای خیلی گرم، عفونت های ویروسی و اختلال در عملکرد غده تیروئید نیز بعنوان عوامل موثر در کاهش راندمان تبدیل کاروتن به ویتامین A مطرح شده اند. نیاز ویتامین آ در شرایط استرس نظیر درجه حرارت های غیر نرمال یا وقوع بیماری افزایش می یابد. بعنوان مثال در طیور، کوکسیدیوز نه تنها ویتامین A را در مجرای گوارش تخریب می کند، بلکه باعث صدمه به میکرو ویلی های سطح دیواره روده می شود. سموم قارچی باعث اختلالات گوارشی مانند استفراغ، اسهال و خونریزی داخلی شده و علاوه بر این در جذب ویتامین های A، D3، E و K3 تداخل ایجاد می کنند. در طیور کمبود ویتامین آ نه تنها مستقیماً بر رشد و نمو استخوان ها تأثیرگذار است، بلکه به صورت غیر مستقیم از طریق مکانیسم های سیستمیک باعث کاهش رشد می شود. بعنوان مثال به نظر می رسد ویتامین A برای ترشح هورمون رشد و همچنین ترشح و عملکرد هورمون تیروئید مورد نیاز است. به نظر می رسد که راندمان تبدیل در قزل آلا و ماهی آزاد به درجه حرارت آب بستگی دارد. ماهی های سرد آبی از پیش سازهای ویتامین آ در دمای بین 12/4 تا 14 درجه سانتی گراد استفاده می کنند اما در دمای 9 درجه قادر به استفاده از آنها نیستند. فعالیت آنزیم بتا-کاروتن،15-15-دی اکسیژناز که در مخاط روده بتاکاروتن را به رتینال اکسیده می کند ممکن است در دماهای پایین محدود شود.

تبدیل بتا-کاروتن به ویتامین A توسط گونه های مختلف جانوری \| منبع: مک داول (2000)
حیوان	تبدیل یک میلی گرم بتا-کاروتن به واحد بین المللی ویتامین A	واحد بین المللی فعالیت ویتامین A (بصورت درصدی از استاندارد)
استاندارد (موش صحرایی)	1667	100
گاو گوشتی	400	24
گاو شیری	400	24
گوسفند	400-500	24-30
خوک	500	30
اسب	555	33/3
طیور	1667	100
سگ	883	50
روباه	278	16/7
گربه	کاروتن استفاده نمی شود	-
سمور	کاروتن استفاده نمی شود	-
انسان	556	33/3

نیاز، جذب و ذخیره ویتامین A در بدن:

نیاز ویتامین آ در شرایط استرس نظیر درجه حرارت های غیر نرمال یا وقوع بیماری افزایش می یابد. بعنوان مثال در طیور، کوکسیدیوز نه تنها ویتامین A را در مجرای گوارش تخریب می کند، بلکه باعث صدمه به میکرو ویلی های سطح دیواره روده می شود. سموم قارچی باعث اختلالات گوارشی مانند استفراغ، اسهال و خونریزی داخلی شده و علاوه بر این در جذب ویتامین های A، D3، E و K3 تداخل ایجاد می کنند. در طیور کمبود ویتامین آ نه تنها مستقیماً بر رشد و نمو استخوان ها تأثیرگذار است، بلکه به صورت غیر مستقیم از طریق مکانیسم های سیستمیک باعث کاهش رشد می شود. بعنوان مثال به نظر می رسد ویتامین A برای ترشح هورمون رشد و همچنین ترشح و عملکرد هورمون تیروئید مورد نیاز است. استرهای رتینیل جیره در روده به رتینول هیدرولیز می شوند. رتینول به صورت الکل آزاد جذب شده و مجدداً در مخاط روده استریفیه می شود. استرهای رتینیل توسط کیلومیکرون های لنفی به کبد منتقل شده و در آنجا به رتینول هیدرولیز شده و برای ذخیره شدن مجدداً استریفیه می شوند.

فرم ذخیره ای اصلی ویتامین آ، رتینیل پالمیتات است. رتینول از سلول های کبد به صورت کمپلکس با پروتئین متصل شونده به رتینول (RBP) از سول های کبد آزاد می شود. رتینول همراه با RBP به بافتها منتقل شده و با یک پروتئین متصل شونده به تیروزین به نام ترانس تایرتین تشکیل کمپلکس می دهد. کمپلکس رتینول-ترانس تایرتین به بافتهای هدف منتقل شده و به گیرنده های سطح سلول متصل می شود. این گیرنده ها در تمام بافتهایی که برای عملکرد خود به رتینول نیاز دارند بویژه در اپیتلیوم رنگدانه ای سلول های چشم وجود دارند. هنگامی که رتینوئیدها به سلول منتقل می شوند به سرعت به پروتئین های متصل شونده خاص در سیتوزول سلول متصل می شوند. معمولاً کبد حاوی حدود 90 درصد کل ویتامین آ بدن است. مابقی ویتامین آ در کلیه ها، ریه ها، غدد آدرنال و خون و مقادیر ناچیزی از آن در سایر بافتها وجود دارد. مطالعات زیادی نشان داده اند که کبد قادر است مقادیر کافی ویتامین A را برای مدت طولانی ذخیره کرده و مانع از ایجاد کمبود شود. اندازه گیری ذخیره کبد از طریق نمونه برداری یا کشتار می تواند تکنیک مفیدی در مطالعات تعیین نیاز ویتامین A باشد.

وظایف ویتامین A در بدن

ویتامین A برای حمایت از رشد و سلامت گونه های مختلف جانوری مورد نیاز است. در غیاب ویتامین آ، رشد حیوانات متوقف شده و نهایتاً تلف خواهند شد. ویتامین آ و مشتقات آن نقش مهمی در نمو اندام ها، تکثیر و تمایز سلولی دارند. حتی با وجود کمبود ملایم ویتامین آ در موش صحرایی، کاهش در نفرون های جنین و در نتیجه نقص عملکرد کلیه مشاهده شده است (مارین و همکاران، 2005). پیشنهاد شده که اسید رتینوئیک یک عامل ضد دیابت موثر بوده و می تواند در درمان دیابت نوع 2 مورد استفاده قرار گیرد. اگرچه رتینول برای بینایی طبیعی و بعضی جنبه های تولید مثل مورد نیاز است، کشفیات جدید نشان داده است که اعمال ویتامین آ در نمو، تمایز و متابولیسم بواسطه پروتئین های گیرنده هسته سلول که به رتینوئیک اسید متصل می شوند، انجام می شود.