miniatura|Estructura química del retinol, una de les formes més habituals de la vitamina A. La vitamina A és un grup de components orgànics nutricionals no saturats, que inclouen retinol, retinal, àcid retinoic, i diversos carotenoides de provitamines A (especialment, el beta-carotè). La vitamina A té diverses funcions: és important pel creixement i desenvolupament, pel manteniment del sistema immunitari i per la vista. La vitamina A és necessària per a la retina de l'ull on es combina amb la proteïna opsina per formar rodopsina, la molècula lleugerament absorbent necessària per a la visió escotòpica i del color. La vitamina A també té altres funcions com a àcid retinoic, una hormona important relacionada amb el factor de creixement a través del teixit epitelial i altres cèl·lules.
Totes les formes de vitamina A formen part del grup dels isoprenoides que presenten dues estructures essencials per a l'activitat vitamínica: un anell beta-ionona i una cadena lateral isoprenoide amb dobles enllaços conjugats i un grup funcional terminal. Els dobles enllaços poden tenir configuració trans o cis. miniatura|Estructura química d'alguns retinoides i carotenoides. miniatura||Estructura química de l'isoprè, la β-ionona i alguns retinoides. En vermell s'indica la cadena lateral que varia en cada compost.
Propietats fisicoquímiques La vitamina A és insoluble en aigua i en glicerol i és soluble en la majoria dels solvents orgànics i en el greix. Per això es pot emmagatzemar al teixit adipós i també al fetge.
Els cinc dobles enllaços conjugats d'aquestes molècules, proporcionen propietats espectrals característiques (absorció ultraviolada i emissió de fluorescència) que permeten la detecció, identificació i quantificació dels retinoides.
Presenta una coloració groguenca en solució concentrada i solidifica a baixes temperatures.
És molt sensible a la llum, a l'oxidació, a la isomerització i a la polimerització, a causa de les insaturacions. Per tant, és necessari protegir-la de la llum, de l'oxigen i de les temperatures altes. És estable a l'aplicació de temperatures moderades, a agents reductors i en condicions de pH bàsic.
Tant els retinoides com els carotenoides poden autooxidar-se i evitar així l'oxidació d'altres compostos. Per tant, tenen activitat antioxidant, encara que els carotenoides són més actius que els retinoides, perquè la seva cadena amb dobles enllaços conjugats és més llarga i això facilita la seva acció. Interaccionen amb espècies reactives d'oxigen (ROS) com l'oxigen singlet (O₂), el radical superòxid (O₂-), el peròxid d'hidrogen (H₂O₂) o el radical hidroxil (OH), eliminant els radicals lliures i disminuint la peroxidació lipídica. Són els antioxidants més efectius als nivells baixos d'oxigen propis dels teixits. Això té implicacions biològiques en la prevenció de malalties cardiovasculars, càncer, envelliment,... i efectes tecnològics en el processament d'aliments allargant la vida útil dels productes perquè evita la seva oxidació.
Precursors de la vitamina A: Els carotenoides miniatura|Estructura química dels carotenoides més importants. En vermell s'indica l'escissió de l'enllaç per a formar 2 molècules de retinal. Els carotenoides són els precursors de la vitamina A. Són hidrocarburs poliènics sintetitzats per les plantes a partir de 8 unitats d'isoprè. Contenen 40 àtoms de carboni. Són els responsables de la coloració dels vegetals grocs, ataronjats i vermells. Sovint, aquesta coloració és emmascarada per la clorofil·la. Així per exemple, les fulles de la mandioca, els espinacs, la bleda, l'enciam i els pèsols són fonts de vitamina A.
N'hi ha més de 600 a la natura, però només 50 són precursors de la vitamina A (activitat provitamina A). Els carotenoides produeixen retinoides al metabolitzar-se, però només aquests 50 generen retinol.
Els carotenoides amb activitat provitamínica A més importants són l'alfa-carotè, el gamma-carotè, la beta-criptoxantina i sobretot el beta-carotè que és el més estable i el més abundant a la dieta.
Ruta metabòlica de la conversió de carotenoides a retinol La vitamina A es pot obtenir per dues vies diferents: amb l'absorció en forma preformada (retinol) o amb la conversió de carotenoides a l'intestí. Un cop s'obté el retinol, una part s'emmagatzema al fetge i l'altra es reparteix pels diferents òrgans diana. Normalment, la transformació de carotenoides a retinol és molt limitada (15% - 20%) i depèn de la ingesta de greix, la salut intestinal, la combinació dels aliments, l'edat, la genètica de l'individu, de possibles patologies i de la quantitat de vitamina A preexistent al nostre organisme.
Processament a la llum intestinal (digestió i absorció) La absorció de la vitamina A és ràpida i assoleix el màxim en un període de dues a sis hores després de la ingesta. El retinol s'absorbeix de forma molt més eficient (80% a 90%) que els carotenoides (5% a 60%).
Amb la digestió, els retinoides i els carotenoides de la dieta es deslliguen de les proteïnes i arriben a la llum intestinal on s'inicia el processament. Són captats per micel·lització gràcies als glòbuls de greix i les sals biliars, que contribuirà a la activació de les esterases pancreàtiques i les lipases dels enteròcits per hidrolitzar els èsters de retinol originant retinol lliure. Aquest retinol, és absorbit per transport actiu gràcies a la Proteïna Cel·lular Fixadora de Retinol tipus II (CRBP-II) o per difusió facilitada al duodè i al jejú. El beta-carotè és absorbit també a nivell de l'intestí prim, però per difusió facilitada.
L'obtenció de retinol a partir del beta-carotè té lloc a la mucosa intestinal. L'enzim 15,15’-beta-carotè dioxigenasa enterocitària provoca la ruptura oxidativa donant lloc a dues molècules de retinal i després la retinaldehid reductasa provoca la reducció del retinal a retinol. miniatura|Ruta metabòlica de l'absorció, conversió, distribució, emmagatzematge i eliminació de la vitamina A. CRBP: Proteïna Cel·lular Fixadora de Retinol; LPL: Lipoproteinlipasa; LRAT: Lecitina-Retinol Aciltransferasa; QM: Quilomicró; QMr: Quilomicró romanent; R: Receptor; RBP: Proteïna Fixadora de Retinol; RBP-R-TTR: complex format per la unió de la Transtiretina al complex Retinol-Proteïna Fixadora de Retinol; ER: Èsters de Retinol; TG: Triglicèrids; TTR: Transtiretina.
Esterificació intracel·lular del retinol i la formació de quilomicrons El retinol intracel·lular s'esterifica per l'acció enzimàtica de la lecitina-retinol aciltransferasa (LRAT) amb àcids grassos de cadena llarga. Un cop obtinguts els èsters de retinol, s'incorporen als quilomicrons i s'alliberen al torrent limfàtic que els transporta ràpidament cap al torrent sanguini o bé s'emmagatzemen als hepatòcits.
Distribució A mesura que els quilomicrons es transporten des de la limfa fins a la circulació general, els triglicèrids són metabolitzats parcialment per les lipoproteinlipases (LPL), formant els quilomicrons romanents. Aquests mobilitzen els èsters de retinol al fetge i des del fetge als altres teixits diana com la melsa i la medul·la òssia.
A fi que el retinol pugui circular des del fetge per abastir els requeriments de vitamina A dels teixits i els òrgans, és necessària l'acció d'una proteïna específica sintetitzada al fetge, la RBP que facilita el transport del retinol i el protegeix de l'oxidació. Un cop units, formen el compleix Retinol-RBP que és alliberat al plasma on s'uneix amb la transtiretina (TTR). El transport del retinol pot ser afectat per un desequilibri hormonal, per malalties de l'intestí, del fetge o del ronyó, que afectin a l'absorció, al metabolisme o a la síntesi de RBP i transtiretina.
Quan el complex Retinol-RBP arriba als òrgans diana, interacciona amb els seus receptors superficials de les cèl·lules i és internalitzat per endocitosi. Dins la cèl·lula, el retinol és alliberat, i aquest i les altres formes de vitamina A s'uneixen a diferents CRBPs segons la seva forma de transport fins al seu lloc d'actuació.
El retinol no només és transportat als teixits diana sinó que també retorna al fetge, on és reciclat. Es calcula que aproximadament el 50% del retinol alliberat, arriba als teixits i que l'altra meitat retorna.
Metabolisme La vitamina A intervé en diferents funcions biològiques i per a cada funció es metabolitza de forma específica. Les principals reaccions metabòliques són: esterificació, conjugació, fosforilació, oxidació, isomerització i escissió de les cadenes.
La majoria dels carotenoides es metabolitzen al citosol de la mucosa intestinal dels enteròcits i d'altres teixits per l'acció de dioxigenases.
Emmagatzematge El fetge és el principal òrgan d'emmagatzematge de vitamina A (50-80 % del total de l'organisme i es troba en forma de palmitat de retinol). També s'emmagatzema en petites quantitats als pulmons, als ronyons i al greix corporal. La major part del beta-carotè s'acumula als adipòcits. Per això, les capes del teixit adipós presenten coloracions groguenques.
Quan els nivells de vitamina A són els adequats, la vitamina ingerida arriba ràpidament a les cèl·lules del fetge, però en el cas de dèficit de vitamina A, tendeix més a alliberar-se al plasma i a distribuir-se pels teixits que no a emmagatzemar-se al fetge.
Eliminació Una part del retinol és oxidat i després conjugat per generar metabòlits polars i solubles en aigua que fan possible l'excreció per via urinària. Les tres vies d'excreció són el ronyó (fins al 60%), les femtes (fins al 40%) i els pulmons (petites quantitats com a CO₂).
Funcions biològiques La vitamina A té diferents funcions biològiques segons quina sigui la seva estructura química. El retinal participa principalment en la visió, el retinol en la reproducció i l'àcid retinòic en la diferenciació de les cèl·lules epitelials, el desenvolupament, la immunitat i la transcripció genètica. La vitamina A també participa en el metabolisme ossi, en el desenvolupament dental, en l'embriogènesi (en forma de tot-trans-retinol), en l'hematopoesi (retinoides),... Aquest apartat se centrarà sobretot en com intervé la vitamina A en la visió, en la diferenciació cel·lular, en el desenvolupament i en la immunitat.
Visió miniatura|Formació de la rodopsina i la iodopsina en funció del tipus de cèl·lules fotosensibles a les que s'uneix el 11-cis-retinal. A la retina es localitzen dos tipus de cèl·lules especialitzades fotosensibles responsables de la visió; el bastons i els cons. Els primers contenen la heteroproteïna pigmentaria rodopsina i són els responsables de la visió nocturna o d'ambient poc il·luminat i els segons contenen una altra heteroproteïna pigmentaria anomenada iodopsina i actuen en la visió diürna amb reconeixement dels colors.
En els cons i en els bastons, el 11-cis-retinal es troba com a grup prostètic de les seves respectives proteïnes opsines formant els seus corresponents pigments fotosensibles. miniatura|Representació molecular de la formació de la rodopsina a partir del 11-cis-retinal i la proteïna opsina. El mecanisme d'actuació de la vitamina A en la visió nocturna comença amb la captació del tot-trans-retinol procedent del plasma transportat com a complex RBP-R-TTR, pels receptors específics de les cèl·lules oculars. Un cop captat, es produeix la isomerització del tot-trans-retinol a 11-cis-retinol, que és oxidat amb la deshidrogenasa a 11-cis-retinal. Aquesta molècula s'uneix a la proteïna opsina situada als bastons donant lloc a la formació de la rodopsina. miniatura|Mecanisme d'actuació de la vitamina A en la visió i regeneració de la rodopsina.