Koliini

Koliini ( kreikan sanasta χολή  "sappi") - orgaaninen yhdiste , kvaternäärinen ammoniumemäs, 2-hydroksietyylitrimetyyliammoniumkationi, [(CH 3 ) 3 N + CH 2 CH 2 OH] X - . Se on välittäjäaineen asetyylikoliinin esiaste . Aiemmin (1930-luvulla) sitä kutsuttiin B4- vitamiiniksi . Nykyaikaisten käsitysten mukaan se ei ole vitamiini [1] .

Ominaisuudet

Emäksen muodossa oleva koliini on erittäin hygroskooppinen värittömiä kiteitä, liukenee hyvin veteen, etanoliin , liukenee vähemmän amyylialkoholiin, asetoniin ja kloroformiin , liukenematon dietyylieetteriin , hiilidisulfidiin , hiilitetrakloridiin, bentseeniin .

Laimennetut koliiniliuokset ovat stabiileja jopa 70 °C:n lämpötiloissa.

Koliini on vahva emäs (pK b = 5,06), se pystyy syrjäyttämään ammoniakin ammoniumsuoloista ja muodostaa helposti suoloja vahvojen happojen kanssa .

Kun koliini dehydratoituu, muodostuu erittäin myrkyllistä neuriinia . Neuriinin esiintyminen hermo- tai muissa kudoksissa osoittaa patofysiologisia vaikutuksia, jotka liittyvät näiden kudosten rappeutumiseen ja tuhoutumiseen (tuhoamiseen) (nekrolyyttiset prosessit, mätäneminen).

Koliinin biologinen merkitys

Sekä itse koliini että lukuisat siitä kehossa muodostuneet johdannaiset suorittavat monia fysiologisia toimintoja eukaryoottisissa organismeissa , mukaan lukien ihmiset, eläimet ja kasvit. Koliinin tärkeimpiä biologisia toimintoja ovat sen osallistuminen muiden olennaisten solukomponenttien ja signaalimolekyylien, kuten solujen ja soluelinten kaksikerroksisia kalvoja muodostavien fosfolipidien , välittäjäaineen asetyylikoliinin ja osmoottisen säätelijän trimetyyliglysiinin biosynteesiin. betaiini). [2] .

Trimetyyliglysiini puolestaan ​​voi toimia metyyliradikaalin luovuttajana S-adenosyylimetioniinin biosynteesin prosessissa [2] [3] .

Koliini fosfolipidibiosynteesin esiasteena

Koliinia käytetään kehossa erilaisten fosfolipidien, kuten erilaisten fosfatidyylikoliinien ja sfingomyeliinien , biosynteesiin . Näitä fosfolipidejä löytyy kaikentyyppisten solujen ulkokalvoista sekä useimpien solunsisäisten organellityyppien kalvoista. Fosfatidyylikoliinit ovat rakenteellisesti tärkeä osa solukalvoja ja soluorganelleja. Joten erityisesti ihmisillä 40-50 % solujen ja kudosten fosfolipidien kokonaismäärästä osuu juuri erilaisiin fosfatidyylikoliinisiin [4] .

Lisäksi koliinia sisältävät fosfolipidit muodostavat yhdessä kolesteroliesterien kanssa ns. lipidilautat solukalvojen ja soluorganellien pinnalle. Nämä lipidilautat ovat tilallisesti organisoituvia keskuksia erilaisille solukalvoreseptoreille sekä erilaisille ionikanaville ja kalvoon sitoutuneille entsyymeille , mukaan lukien solunsisäisiin signalointireitteihin osallistuvat entsyymit [ 4] .

Fosfatidyylikoliinit tarvitaan myös erittäin matalatiheyksisten lipoproteiinien ( VLDL) biosynteesiin, joilla on ateroskleroottisia ja angioprotektiivisia (vasoprotektiivisia) ominaisuuksia. Ihmisillä 70–95 % VLDL:n koostumuksen fosfolipidien kokonaispitoisuudesta osuu juuri fosfatidyylikoliiniin [4] .

Koliinia tarvitaan myös keuhkojen pinta -aktiivisen aineen biosynteesiin , joka on pääasiassa erilaisten fosfatidyylikoliiniestereiden seos. Pinta-aktiivista ainetta tarvitaan kriittisesti sekä suojaamaan keuhkokudosta haitallisilta ulkoisilta vaikutuksilta (mukaan lukien itse asiassa hapelta - koska keuhkorakkuloiden hapenkuljetusprosessiin liittyy väistämättä oksidatiivinen stressi keuhkorakkuloiden soluissa) että ylläpitämään joustavuutta. alveolien seinämät eli niiden kyky laantua uloshengitettäessä ja suoristua uudelleen sisäänhengitettäessä. Pinta-aktiivisen aineen riittämättömyys keuhkoissa tai fosfatidyylikoliinipitoisuuden puute keuhkoissa johtaa akuutin hengitysvaikeusoireyhtymän (ARDS) kehittymiseen tai pahentaa olemassa olevan ARDS:n kulkua [5] .

Koliinia erittyy myös sappeen sekä vapaassa muodossa että erilaisina fosfatidyylikoliiniestereinä. Yhdessä sappisuolojen kanssa vapaa koliini ja koliinia sisältävät fosfolipidit osallistuvat rasvojen saippuoitumiseen ja emulgoimiseen muodostaen ensin pienimmät rasvapisarat ja sitten ns. "rasvamisellit". Tämä helpottaa haimaentsyymin lipaasin vaikutusta samalla tavalla prosessoituihin rasvoihin ja helpottaa siten rasvojen hajoamista, imeytymistä ja assimilaatiota [4] .

Koliini esiaste asetyylikoliinin biosynteesissä

Koliini on välttämätön prekursorina välittäjäaineen asetyylikoliinin biosynteesissä. Tällä välittäjäaineella on tärkeä rooli lihasten supistumisprosesseissa, muistin ja kognitiivisten toimintojen säätelyssä, aivojen alkion, sikiön ja syntymän jälkeisessä kehityksessä, neuroplastisuuden säilyttämisessä ja ylläpidossa sekä monissa muissa prosesseissa [6] .

Asetyylikoliinin pitoisuus kudoksissa on hyvin alhainen verrattuna vapaan koliinin tai koliinia sisältävien fosfolipidien pitoisuuteen [4] . Asetyylikoliinia syntetisoivat neuronit varastoivat koliinia tätä tarkoitusta varten fosfatidyylikoliinien muodossa ja vapauttavat sitten tarvittaessa koliinia fosfolipideistä ja käyttävät sitä asetyylikoliinin biosynteesiin [6] .

Koliini esiaste trimetyyliglysiinin (betaiini) biosynteesissä

Ihmis- ja eläinsolujen mitokondrioissa koliini hapettuu palautumattomasti glysiini - betaiinialdehydiksi koliinioksidaasin vaikutuksesta. Myöhemmin glysiini-betaiinialdehydi hapetetaan mitokondrioiden tai sytoplasman betaiini-aldehydidehydrogenaasin toimesta, jolloin muodostuu trimetyyliglysiiniä (betaiini). Betaiini on tärkein osmoregulaattori sekä metyyliradikaalien luovuttaja S-adenosyylimetioniinin muodostukselle [6] .

Koliinipitoisuus ruoassa

Koliinia esiintyy elintarvikkeissa pääasiassa fosfolipideinä, pääasiassa fosfatidyylikoliiniina. Pieni määrä sitä löytyy myös joissakin elintarvikkeissa vapaassa muodossa. Suurin pitoisuus koliinia on lihan sivutuotteissa ( aivot , maksa , munuaiset , sydän , keuhkot ) ja munankeltuainen . Pienempiä määriä löytyy lihasta, viljasta, vihanneksista, hedelmistä ja maitotuotteista. Ruoanlaittoon (esim. paistamiseen) käytetyt kasvi- ja eläinrasvat sisältävät keskimäärin 5 mg kokonaiskoliinia 100 g:aa rasvaa kohden [6] .

Yhdysvalloissa elintarvikkeiden pakkausmerkinnöissä luetellaan koliinipitoisuus 100 grammassa tuotetta ja annosta kohti prosenttiosuutena suositellusta päiväannostuksesta riittävää koliinin saantia varten, jonka oletetaan olevan 550 mg/vrk. Siten, jos etiketissä kerrotaan, että yksi tuotteen annos sisältää 100 % suositellusta päivittäisestä koliinisaannista, tämä tarkoittaa, että yksi annos tätä tuotetta sisältää 550 mg koliinia [7] .

Ihmisen maito on runsas koliinin lähde kehittyvälle lapselle, jota imetetään kokonaan tai osittain (luonnollisesti). Yksinomainen imetys tuottaa keskimäärin 120 mg koliinia päivässä vauvalle. Imettävän äidin päivittäisen koliinin saannin lisääminen lisää rintamaidon koliinipitoisuutta. Sitä vastoin vähäinen koliinin saanti tai puute äidin päivittäisessä ruokavaliossa vähentää hänen rintamaidon koliinipitoisuutta [6] .

Imeväisten keinotekoiset ruokintavalmisteet voivat sisältää tai eivät välttämättä sisällä riittävästi koliinia vauvan normaalille kehitykselle. Se riippuu tämän seoksen tuotanto- ja myyntimaassa hyväksytyistä säädöksistä. Näin ollen Yhdysvalloissa ja EU-maissa nykyiset säädökset edellyttävät vähintään 7 mg koliinia jokaista seoksen sisältämää 100 kcal energiaa kohden. Samaan aikaan liiallinen lisäys koliinilla (sen pitoisuus seoksessa on yli 50 mg jokaista seoksen sisältämää 100 kcal energiaa kohti) on myös kielletty EU:ssa [6] [8] .

Trimetyyliglysiini (betaiini) on yksi koliinin toiminnallisesti tärkeistä metaboliiteista. Siksi trimetyyliglysiini pystyy osittain korvaamaan koliinin ruoassa ja vähentämään kehon koliinin tarvetta. Trimetyyliglysiini ei kuitenkaan voi täysin korvata koliinia ruoassa, koska se korvaa vain sen osan koliinin tarpeesta, joka menee siitä trimetyyliglysiinin muodostumiseen ja metylaatiotarpeiden tyydyttämiseen, mutta ei muita koliinin tarpeita, kuten koliinin muodostumista. fosfolipidit tai asetyylikoliini [4] .

Suuri trimetyyliglysiinin pitoisuus löytyy erityisesti elintarvikkeista, kuten vehnäleseistä (1339 mg/100 g), paahdetuista itäneistä vehnänjyvistä (1240 mg/100 g), pinaatista (600-645 mg/100 g) [9] .

Sovellus

Koliini on välttämätön maksasairauksien ja ateroskleroosin hoidossa.

Lääketieteessä koliinikloridia käytetään maksasairauksien hoitoon . Se lisätään myös tuotantoeläinten rehun koostumukseen . Analyyttisiin tarkoituksiin käytetään koliinin kykyä tuottaa heikosti liukenevia suoloja fosfovolframi- , platina- ja kloorivetyhappojen ja joidenkin muiden heteropolyhappojen kanssa .

Koliini, sen suolat ja esterit on rekisteröity elintarvikelisäaineeksi E1001 .

Koliinin löytämisen historia kemikaalina

Vuonna 1849 saksalainen biokemisti Adolf Friedrich Ludwig Strecker onnistui eristämään sikojen sapesta ensimmäistä kertaa eräänlaisen valkoisen kiteisen, erittäin hygroskooppisen aineen, jolla on voimakkaita emäksisiä ominaisuuksia ja tyypillinen "amiinin" haju, joka muistuttaa mädäntymisen hajua. lihaa tai mätää kalaa (trimetyyliamiinin haju). Tämä oli koliinipohja. Sitten Strekker kuitenkin päätti olla antamatta löytämilleen aineille mitään nimeä, koska se piti sitä joko sattumanvaraisena löydönä tai jo tuolloin tunnettuna trimetyyliamiinina [10] [11] .

Vuonna 1852 L. Babo ja M. Hirschbrunn eristivät valkoisista sinapinsiemenistä fysikaalis-kemiallisilta ja aistinvaraisilta ominaisuuksiltaan hyvin samankaltaisen aineen. He antoivat sille nimen "sinkalin" sinapin mukaan [11] .

Vuonna 1862 Adolf Strekker toisti kokeensa sikojen ja härkien sapella. Hän onnistui jälleen eristämään molempien eläinlajien sapesta saman aineen kuin ensimmäistä kertaa. Vasta sen jälkeen hän ehdotti ensin nimeä "koliini" löytämästään aineesta, joka tulee kreikan sanasta "chole" - sappi. Hän onnistui myös tunnistamaan oikein koliinin alkuainekoostumuksen ja kuvaamaan sen molekyylikaavalla C5H13NO [12] [11] .

Vuonna 1850 ranskalainen biokemisti Theodore Nicholas Gobli onnistui eristämään karpin aivoista ja kaviaarista tietyn aineen, joka vastasi fysikaalis-kemiallisilta ominaisuuksiltaan Adolf Streckerin sapesta ja L. Babon ja M. Hirschbrunnin sinapinsiemenistä eristämiä aineita. Hän valitsi nimen "lesitiini" aineelle, jonka hän eristi karpin kaviaarista - kreikan sanasta lekithos, joka tarkoittaa munankeltuaista, ja aineelle, jonka hän eristi karpin aivoista - nimen "cerebrin" (silloin hän uskoi, että nämä olivat eri aineita) [13] [11] [14] .

Myöhemmin, vuonna 1874, eli Adolf von Bayerin koliinin rakennekaavan tunnistamisen jälkeen Theodore Gobley pystyi todistamaan, että hänen vuonna 1850 karpin aivoista ja kaviaarista eristämät aineet ("lesitiini" ja "serebriini" ”) ovat itse asiassa erilaisten fosfatidyylikoliinien seos [13] [11] [14] .

Saksalainen biokemisti Oskar Liebreich eristi vuonna 1865 eläinten aivoista pahanhajuisen (jolla on tyypillinen voimakas "amiinin" haju, joka muistuttaa tuolloin tunnettua trimetyyliamiinin hajua, joka on yksi kalan tai lihan hajoamistuotteista), alkalinen, erittäin hygroskooppinen valkoinen kiteinen aine, jolle hän antoi nimen "Neurin" [15] [11] [14] .

Vuonna 1867 saksalainen kemisti, biokemisti ja farmakologi Adolf von Bayer onnistui ensimmäistä kertaa määrittämään oikein Oskar Liebreichin "neuriinin" (eli koliinihydroksidin) ja siitä puolisynteettisesti saadun asetyylikoliinin rakennekaavat [16] [11 ] ] [14] .

Samana vuonna 1867 biokemisti Vladimir Dybkovski Kiovasta pystyi osoittamaan, että "neuriini", jonka Oskar Liebreich eristi vuonna 1865 eläinten aivoista, ja "koliini", jonka Adolf Strecker eristi ensimmäisen kerran vuonna 1849 sian sapesta, ovat myös kemiallisesti yksi ja sama aine [17] [11] [14] .

Myös vuonna 1867 saksalaiset biokemistit Adolf Klaus ja Otto Keese onnistuivat todistamaan, että "neuriini", jonka Oscar Liebreich eristi vuonna 1865 eläinten aivoista, ja "sinkalin", jonka L. Babo ja M. eristivät hieman aikaisemmin, vuonna 1852. Hirschbrunn valkoisen sinapin siemenistä ovat myös kemiallisesti samaa ainetta. Sen jälkeen tälle aineelle annettiin lopulta nimi "koliini", ja sen löytäjän kunnia oli Adolf Strekkerin takana. Koliinin löytövuonna pidetään vastaavasti vuotta 1849 [18] [11] [14] .

Historia löydön tarpeesta eksogeenisen koliinin saannin ruoan kanssa ihmisten ja eläinten terveyden

Toukokuussa 1932 kanadalainen biokemisti Charles Herbert Best (yksi insuliinin löytäjistä ) kollegoineen osoitti, että rasvamaksan kehittyminen rotilla, jotka käyttivät erityistä tiukasti rajoitettua, fosfolipiditöntä ruokavaliota, sekä samanlaisen ongelman kehittyminen koirilla, jotka kärsivät keinotekoisesti (haiman poiston kautta) aiheuttamasta tyypin 1 diabeteksesta – voidaan ehkäistä lisäämällä niiden ruokavalioon munankeltuaista saatua lesitiiniä [19] .

Hieman myöhemmin, elokuussa 1932, Charles Best ja kollegat osoittivat, että tämä munankeltuaisesta saadun lesitiinin hepatoprotektiivinen vaikutus johtuu kokonaan sen koliinipitoisuudesta eikä mistään sen muista aineosista ja että luonnollinen munankeltuaisen lesitiini voidaan korvata menestyksekkäästi. synteettisellä koliinilla vähentämättä hepatoprotektiivista vaikutusta [20] .

Vuonna 1998 Yhdysvaltain kansallinen lääketieteen akatemia julkaisi uuden version virallisista ravitsemussuosituksista. Yhdysvaltain väestö, joka ilmoitti ensimmäistä kertaa suositellut vähimmäisnormit koliinin päivittäisestä saannista henkilölle [21] .

Muistiinpanot

1. ↑ Liflyandsky, 2006 , s. 115-116.
2. ↑ 1 2 Melissa B Glier, Timothy J Green, Angela M Devlin. Metyyliravinteet, DNA:n metylaatio ja sydän- ja verisuonisairaudet : [] // Molekyyliravitsemus ja elintarviketutkimus. - 2014. - Vol. 58, nro. 1 (1. tammikuuta). - s. 172-182. - doi : 10.1002/mnfr.201200636 .
3. ↑ Anthony J. Barak, Harriet C. Beckenhauer, Matti Junnila, dekaani J. Tuma. Ruokavalion betaiini edistää maksan S-adenosyylimetioniinin muodostumista ja suojaa maksaa etanolin aiheuttamalta rasvainfiltraatiolta : [] // Alkoholismin kliininen ja kokeellinen tutkimus. - 1993. - Voi. 17, ei. 3 (1. kesäkuuta). - s. 552-555. - doi : 10.1111/j.1530-0277.1993.tb00798.x .
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 Janos Zempleni, John W. Suttie, Jesse F. Gregory III, Patrick J. Stover. Vitamiinien käsikirja: [] . – 5. painos. - CRC Press, 2013. - S. 459-477. — 605 s. — ISBN 978-1466515567 .
5. ↑ Ahilanandan Dushanthan, Rebecca Cusack, Michael PW Grocott, Anthony D Postle. Epänormaali maksan fosfatidyylikoliinisynteesi paljastettiin potilailla, joilla on akuutti hengitysvaikeusoireyhtymä: [] // Journal of Lipid Research. - 2018. - Vol. 59, nro. 6 (1. kesäkuuta). - s. 1034-1045. - doi : 10.1194/jlr.P085050 .
6. ↑ 1 2 3 4 5 6 EFSA:n dieettituotteita, ravitsemusta ja allergioita käsittelevä paneeli. Koliinin ruokavalion viitearvot // EFSA Journal. - 2016. - Vol. 14, ei. 8 (1. elokuuta). doi : 10.2903 /j.efsa.2016.4484 .
7. ↑ Ravintolisätoimisto -  koliini . ods.od.nih.gov . Ravintolisätoimisto (ODS) National Institutes of Healthissa. Haettu: 22.9.2021.
8. ↑ CFR-Code of Federal Regulations Osasto  21 . www.accessdata.fda.gov . FDA (1. huhtikuuta 2020). Haettu: 22.9.2021.
9. ↑ Steven H Zeisel, Mei-Heng Mar, JC Howe, Joanne M Holden. Koliinia sisältävien yhdisteiden ja betaiinin pitoisuudet tavallisissa elintarvikkeissa : [] // Journal of Nutrition. - 2003. - Voi. 133, nro. 5 (1. kesäkuuta). - s. 1302-1307. - doi : 10.1093/jn/133.5.1302 .
10. ↑ Adolf Strecker. Beobachtungen über die galle verschiedener thiere: [] // Justus Liebigs Ann Chem. - 1849. - Voi. 70, ei. 2 (1. tammikuuta). - s. 149-197. - doi : 10.1002/jlac.18490700203 .
11. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Sebrell WH, Harris RS, Alam SQ. Vitamiinit  : []  : 3 tilavuudessa . – 2. painos - Academic Press, 1971. - Voi. 3. - s. 4, 12. - ISBN 9780126337631 .
12. ↑ Adolf Strecker. Üeber einige neue bestandtheile der schweinegalle : [] // Justus Liebigs Ann Chem. - 1862. - Voi. 123, nro. 3 (1. tammikuuta). - s. 353-360. - doi : 10.1002/jlac.18621230310 .
13. ↑ 1 2 Theodore Nicolas Gobley. Sur la lécithine et la cérébrine : [] // Journal de pharmacie et de chimie. - 1874. - Voi. 19, ei. 4. - s. 346-354.
14. ↑ 1 2 3 4 5 6 Theodore L. Sourkes. Lesitiinin, ensimmäisen fosfolipidin, löytö : [] // Bulletin of History of Chemistry. - 2004. - Voi. 29, ei. 1. - s. 9-15.
15. ↑ Oscar Liebreich. Ueber die chemische Beschaffenheit der Gehirnsubstanz : [] // Justus Liebigs Ann Chem. - 1865. - Voi. 134, nro 1 (1. tammikuuta). - s. 29-44. - doi : 10.1002/jlac.18651340107 .
16. ↑ Adolf Bayer. I. - B: I. Ueber das Neurin : [] // Justus Liebigs Ann Chem. - 1867. - Voi. 142, nro 3 (1. tammikuuta). - s. 322-326. - doi : 10.1002/jlac.18651340107 .
17. ↑ Vladimir Dybkowsky. Ueber die Identität des Cholins und des Neurins : [] // J Prakt Chem. - 1867. - Voi. 100, ei. 1 (1. tammikuuta). - s. 153-164. - doi : 10.1002/käytäntö 18671000126 .
18. ↑ Adolf Claus, Otto Keese. Üeber neurin und sinkalin : [] // J Prakt Chem. - 1867. - Voi. 102, nro. 1 (1. tammikuuta). - s. 24-27. - doi : 10.1002/prac.18671020104 .
19. ↑ Paras MVA, Hershey JM, Huntsman ME. Lesitiinin vaikutus rasvan kertymiseen normaalin rotan maksassa : [] // The Journal of Physiology. - 1932. - Voi. 75, nro. 1 (30. toukokuuta). - s. 56-66. - doi : 10.1113/jphysiol.1932.sp002875 .
20. ↑ Paras MVA, Huntsman ME. Lesitiinin komponenttien vaikutukset rasvan kertymiseen maksaan : [] // The Journal of Physiology. - 1932. - Voi. 75, nro. 4 (1. elokuuta). - s. 405-412. - doi : 10.1113/jphysiol.1932.sp002899 .
21. ↑ Institute of Medicine (USA) pysyvä komitea ravinnon saantiviittausten tieteellisestä arvioinnista. Folaattia, muita B-vitamiineja ja koliinia käsittelevä paneeli  : [] . - National Academies Press, 1998. - Kirja. Tiamiinin, riboflaviinin, niasiinin, B6-vitamiinin, folaatin, B12-vitamiinin, pantoteenihapon, biotiinin ja koliinin ravinnon viitemäärät., Koliini. - P. xi, 402-413. — ISBN 9780309064118 .

Kirjallisuus

• Chemical Encyclopedia / Toim.: Zefirov N.S. ja muut - M . : Great Russian Encyclopedia, 1998. - T. 5 (Tri-Yatr). — 783 s. — ISBN 5-85270-310-9 .
• Liflyandsky Vladislav Gennadievich. Vitamiinien ja kivennäisaineiden yleiset ominaisuudet. Koliini. // Vitamiinit ja kivennäisaineet. A:sta Z:hen - Pietari. : Neva, 2006. - S. 115-119. — 640 s. — (Family Medical Directory). - 4000 kappaletta.  — ISBN 5-7654-4804-6 .

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri tanskalainen Iso venäläinen Brockhaus ja Efron maailman ympäri Pieni Brockhaus ja Efron Britannica (verkossa) Treccani Granaattiomena
Bibliografisissa luetteloissa	BNF : 122695833 GND : 4147865-4 J9U : 987007285757205171 LCCN : sh85024656 NDL : 00566629