Vitamiinid

See artikkel räägib orgaaniliste biomolekulide ja mikrotoitainete rühmaga seonduvast; ansambli kohta vaata artiklit Vitamiin (ansambel); tänava kohta vaata artiklit Vitamiini tänav

Vitamiinid on orgaanilised ühendid.

Vitamiinid avastas Tartu Ülikoolis töötav arst Nikolai Lunin 1880. aastal.

Termini vitamine võttis 1912. aastal kasutusele poola päritolu USA biokeemik Kazimierz Funk. Termin on aja jooksul arenenud ning tänapäeval on vitamiine raske üheselt ja ammendavalt defineerida.

Enamik vitamiine ning vitamiinirühmade vitameere ja isomeere (sh fotoisomeere) on ka antioksüdandid, prohormoonid, eelvitamiinid, hormoonid (retinoidhormoonid ja D-vitamiini hormoonvormid), kasvufaktorid, kasvuregulaatorid, koensüümid, kofaktorid, kromoproteiinid, metaboliidid, prooksüdandid, ravimpreparaadid, toidulisaained, vitamiinipreparaadid (sh söödalisandid) ja nende sünteetilised derivaadid aga ka antivitamiinid ja vitamiinilaadsed biomolekulid.

Mitmed vitamiinid osalevad teatavate kudede ja elundite struktuuri kujundamisel, nii näiteks kujundab D-vitamiin luustumisprotsessi, A-vitamiin – epiteeli arenemist, C-vitamiin – sidekoe kasvu, E-vitamiin – loote arenemist jne.

Vitamiinide rühma kuuluvate ainete hulgas ei ole valgud, rasvad, süsivesikud, vesi, mineraalid, elektrolüüdid ja soolad.

Vitamiinid ei asenda muid looduslikke asendamatuid toitaineid. Vitamiinide täielik puudumine (ka bioaktiivsuse minetanuna) toidus või organismi kestev vitamiinivaegus võib põhjustada näiteks hüpovitaminoosi ja avitaminoosi ning vitamiiniliigsus hüpervitaminoosi.

Farmakoterapeutilised rühmad: ATC kood A11 Vitamiinid ja ATCvet kood QA11 Vitamiinid.

Termini kujunemine ajaloo kaudu võttis kauem aega kui tänapäeval arvatakse, nii on kirjeldatud haiguslikku seisundit skorbuuti ja selle ravi juba üle 1500 a eKr – Ebersi papüüruses.

Kazimierz Funki definitsioon (1912)

Vitamiinid on inimese ja paljude selgroogsete normaalseks toitumiseks, kasvuks, arenguks, paljunemiseks, metabolismiks, tervise säilitamiseks ja haiguslike seisundite ennetamiseks ja raviks hädavajalike mikrotoitainete rühm , mida elusorganismid enamikus eksogeensete allikateta ei sünteesi, või sünteesivad ebapiisavas koguses.

Vitamiinide täielik puudumine (ka bioaktiivsuse minetanuna) toidus või kestev vitamiinivaegus võib olla organismile kahjulik ning koguni ohtlik, põhjustades mitmeid haiguslikke seisundeid nagu rahhiit, skorbuut, beribeeri, pellagra jpt. või koguni surma. Vitamiinide rühma kuuluvad looduslikes toitainetes esinevad eriliste omadustega, temperatuuritundlikud, väga erineva struktuuriga orgaanilised ained,bioaktiivsed ühendid, mis on aktiivsed üksnes väga väikestes kogustes.

Eddy ja Hawley definitsioon (1941)

• 1941. aastal avaldatud publikatsioonis "We need vitamins" püüavad autorid Walter H. Eddy ja Gessner G. Hawley anda vitamiinide definitsiooni: vitamiinid on orgaanilised või süsinikku sisaldavad keemilised ühendid, toidus sisalduvad hormoonid, mida vajatakse väikestes kogustes ja mis moodustavad aktiivseid ensüüme ja koensüüme kontrollimaks organismis (keha sees) teiste toitainete, nagu valgud, rasvad, süsivesikud, mineraalid, kasutamist ja kaitsevad meid ka teatud kindlate haiguste eest.

Osa vitamiine on suudetud ekstraheerida ja eraldada, nende koostis ja struktuur keemiliselt kindlaks määrata ning ka kunstlikult (sünteetiliselt) toota. Toiduga saadavaid vitamiine nimetatakse toiduks, näit C-vitamiin apelsinimahlas, aga kui C-vitamiini võtmise määrab arst, siis loetakse seda ravimiks.

D. A. Benderi definitsioon (2003)

Vitamiinid on erineva keemilise koostisega ühendite rühm, kuhu kuuluvad ained on kehale asendamatud toitained ning vajalikud metaboolsetes funktsioonides väga väikestes kogustes. Metaboolsete protsesside kulgemises on neil mitmeid funktsioone: koensüümidena, hormoonidena, antioksüdantidena, rakkude signaalainetena ja rakkude ning kudede kasvu ja diferentseerumist reguleerivate ainetena.

M. Zilmeri jt definitsioon (2010)

Termin biokeemia kaudu

Enamik vitamiine ning nende vitameere ja isomeere on ka antioksüdandid, prohormoonid, eelvitamiinid , hormoonid (retinoidhormoonid ja D-vitamiini hormoonvormid), kasvufaktorid, kasvuregulaatorid, kofaktorid, (koensüümide ja/või prosteetiliste rühmade olulised osad), kromoproteiinid, metaboliidid, prooksüdandid, ravimpreparaadid, toidulisaained, vitamiinipreparaadid (sh söödalisandid) ja nende sünteetilised derivaadid, aga ka antivitamiinid ja vitamiinilaadsed biomolekulid.

Vitamiinide vajalikkus looduslikust keskkonnast (vabast loodusest) eraldatud elusorganismidele võib tuleneda ensüümide, mis koensüümide biosünteesil osalevad, mutatsioonidest. Erinevatel organismidel võivad vitamiinidega lähedasi funktsioone täita pisut erinevad biomolekulid, samuti on eri organismidel erinev võime neid aineid sünteesida ja metaboliseerida.

Vitamiinid on vajalikud enamikule:

• taimedele – looduses kasvavad taimed on kemoautotroofid ja vajavad enamiku bioloogiliste protsesside normaalseks kulgemiseks ka mitmeid orgaanilisi aineid (sh vitamiinid) osaliselt ka edafoni kaudu (veetaimed veekeskkonnast).
• viirustele
• vetikatele – pikka aega peeti neid autotroofideks, kuid uuemad uurimused väidavad, et paljud vetikad on B₁-vitamiini, B₇-vitamiini ja B₁₂-vitamiinide jt korral auksotroofid, kuna neil puuduvad sünteesiks vajalikud ensüümid, geenid ja ka bioloogilised sünteesi rajad.
• bakteritele – grampositiivsed bakterid suudavad paljusid vitamiine sünteesida, kuid gramnegatiivsed bakterid ise paljusid vitamiine ei sünteesi (va E.coli); meditsiiniliselt olulised bakterid on enamikus heterotroofid
• seentele – enamik neist on looduses kemoheterotroofid ja suudavad paljusid bioloogilisteks protsessideks vajalikke vitamiine kas täielikult ja/või osaliselt (enamikku klassifitseeritud B-rühma vitamiine, D-vitamiini jms) ka mullakeskkonna kaudu, sünteesida aga näit pagaripärmi Saccharomyces cerevisiae rakud ei suuda looduslikult L-askorbaati sünteesida.
• selgrootutele :
• osadele lestalistele (klassifitseeritud üle 4000 liigi) Dermatophagoides pteronyssinus, Acarus siro jpt)
• putukatele – enamik taimetoidulisi (ingl phytophagous) putukaid vajavad toiduga C-vitamiini,B₁-vitamiini, B₂-vitamiini,B₄-vitamiini,B₅-vitamiini,B₆-vitamiini, B₇-vitamiini. Paljud putukad vajavad kasvuks, paljunemiseks ja arenguks ning haiguslike seisundite vältimiseks samuti rasvlahustuvaid vitamiine (ka sipelgad).;
• selgroogsete normaalsel elutegevusel. Enamik imetajaid vajab erinevaid vitamiinirühmadesse klassifitseeritud ained, kuid erinevalt nii liigiti kui ka indiviiditi, samuti on erinevusi nii kogustes, vitamiinides jms.
• inimestele – tänapäeval loetakse, et enamasti inimese organism ei sünteesi või ei sünteesi piisavas koguses: A-vitamiini, B₁-vitamiini, B₂-vitamiini, B₅-vitamiini, B₆-vitamiini, B₇-vitamiini, B₉-vitamiini, B₁₂-vitamiini, C-vitamiini, E-vitamiini ja K-vitamiini, kuid sünteesivad osaliselt B₃-vitamiini ja D-vitamiini. Originaalis ammutab organism D-vitamiini piisava koguse päikesevalgusest. Ainult vähesed toidud, näiteks rasvaste kalade liha, munakollane või kalamaksaõli sisaldavad loomulikult piisavas koguses D-vitamiini "Miks on vajalik tarbida piisavas koguses D-vitamiini?".

Mõningaid vitamiine sünteesitakse eelvitamiinidest ja fotosünteesi kaudu. Vitamiinid, mida elusorganismid ise ei sünteesi (kas puuduvad metabolismiks geneetilised faktorid (aminohapped, ensüümid, geenid, metaboolsed rajad jne) või sünteesivad ebapiisavas koguses, peavad olema sünteesitud teiste organismide poolt.

• 1881 – professor Gustav von Bunge õpilane Nikolai Lunin avastas, et looduslikud toitained sisaldavad, tuntud põhitoitainetele lisaks, tundmatuid ained, mis on eluks hädavajalikud. Ta lisas laborihiirte sünteetilisele toiduratsioonile kontsentreeritud piima. 2 hiirt kasvasid jõudsalt ja said 2,5 kuud hiljem vabadusse lastud.
• 1895–1896 – õnnestus Adolphe Guillaume Vordermanil tõestada, et haigus beribeeri on seotud pikemaajalise nn masintöödeldud (poleeritud)valge riisi söömisega, seda kinnitas William Leonard Braddon.
• 1896 – Gerrit Grijnsi katsed kodulindudega. Kodulinnud haigestusid polüneuriiti e mitmenärvipõletikku (eksperimentaalne beribeeri). Grijns arvas, et lisades kodulindude toidule riisikliisid ja/või ube (katjang-idjoe Phaseolus radiatus), saab nende haigestumist ära hoida. Ta leidis, et paljud looduslikud toitained sisaldavad teatavaid kompleksseid aineid, mis kaotavad oma jõu, kui neid kuumutada temperatuuril üle 120 °C ning milleta häirub katseloomade perifeerse närvisüsteemi metabolism (ainevahetus) ja lind haigestub.
• 1897 – Christiaan Eijkman avaldas kodulindudega läbi viidud katsetuste, mille käigus ta söötis kanadele, partidele, hanedele ja tuvidele järjekindlalt valget riisi, tulemused. Kodulinnud haigestusid polüneuriiti. Eijkman arvas, et riisikliide vesi-ekstrakt, sisaldab mingisugust "neutraliseerivat tegurit", mis aitab ära hoida haigestumist beribeerisse, kuna lisades riisikliisid kodulindude toidule nad tervenesid, selle kinnitas Grijns.
• 1906–1912 – Sir Frederick Gowland Hopkins uuris toitainetega seotut ning leidis laboriloomade sünteetilisele toidule lisatavates looduslikes toitainetes (nt piimas) lisatoidufaktorid (accessory factors ja accessory food substances), mille puudumine võib põhjustada organismidel (katsete läbiviimise ajal albiinorotid, kanad, sead ning vabatahtlikud ja määratud inimkatsealused) haiguslikke seisundeid.
• 1907 – Henry Eraser ja Ambroise Thomas Stanton ekstraheerisid ja töötlesid riisitera koori kange alkoholiga. Elimineerides seejärel alkoholis lahustuvad valgud leidsid nad, et lisades saadud ainet toidule, on ainel raviv toime beribeerile.
• 1908 – Elmer Verner McCollum kaasati Wisconsini ülikoolis Edwin Bret Harti juhitavasse eksperimenti single-grain experiment, mille käigus eksperimenteeriti süsivesikute, rasvade ja valkude keemiliselt tasakaalustatud dieeti produktiivloomade (lehmad, vasikad) reproduktsiooni ning postnataalse arenguga seotult. Edaspidi otsustas McCollum katseid läbi viia rottidega. Katseid analüüsides leidis ta, et kasvufaktoriteks olid toiduainetes võis ja munakollases sisalduvad rasvained, kuid mitte loomarasvas ega oliiviõlis sisalduvad rasvained. McCollum nimetas tol ajal tundmatud toitumisfaktorid rasvlahustuvaks A-ks (fat-soluble A).
• 1909–1910 – Thomas Burr Osborne ja Lafayette Benedict Mendel katsetasid laborirottidel erinevaid toiduaineid ja avastasid kahte tüüpi lisafaktorid, milleta laborirotid ei kasva. Hiljem (1913) nimetati need faktorid McCollumi klassifikatsiooni järgides rasvlahustuvaks faktoriks A ja vesilahustuvaks faktoriks B.
• 1909 – Wilhelm Stepp viis samuti läbi loomkatseid, selgitamaks välja lipoididega seotud faktoreid, mis on tähtsad toitumisel.
• 1910 – Umetarō Suzuki eraldas koos kaastöötajate Odake ja Shimuraga riisiterade koorest (rice bran) kontsentreeritud aktiivse ekstrakti mille ta nimetas algselt aberi(c) acid'iks.Aru saades, et aine pole hape, nimetas ta aine Oryza sativa L. kaudu oryzanin'iks ja ühtlasi ka uueks mikrotoitaineks.Ta kasutas nimetatud ekstrakti (polüneuriidi ja beribeeri raviks. Tema avastus jäi aga tähelepanuta, kuna valitses arusaam, et beribeeri on bakteriaalse päritoluga haiguslik seisund.
• 1910–1912 – Kazimierz Funk uuris Listeri Instituudis mitmeid toiduainetes sisalduvaid faktoreid, mille puudumine toidus võib põhjustada haiguslikke seisundeid. Toetudes Christiaan Eijkmani, Frederick Gowland Hopkinsi, Umetarō Suzuki ja teiste teadlaste uurimistulemustele ning laboratoorsete katsetele, ekstraheeris ja töötles Kazimierz Funk esmalt riisiterade koortest (riisikliist) (katseid alustas ta 380 kg riisikliidega) väikese koguse kepikujulistest osadest koosnevat kristalset ainet. Riisikliist ja hiljem ka pagaripärmist (75 kilost kuivpärmist sai ta 0,6 g kristalset ainet) eraldatud ainel oli väikestes kogustes (4–5 mg intramuskulaarselt süstituna tuvidele, nende seisund muutus paremaks juba 2–3 tunni pärast) ravitoime mitmetele haigustele. Ta avaldas nn vitamiiniteooria (1912). Funk uuris ja katsetas ka teiste teadlaste pakutud hüpoteese sidrunimahlas leiduvate antiskorbuutsete ainete kohta. Tal õnnestus 400 liitrist sidrunimahlast eraldada üksnes ainete jäljed, millised ta arvas puriinide (ingl k purinen) hulka kuuluvateks:
• 1912 – Umetarō Suzuki, Shimamura ja Odake eraldasid Funki kirjeldatud metoodika alusel 300 g riisikliidest valmistatud vedelast ainest 1,2 g aktiivset ainet, mille nad nimetasid rohoryzanin I-ks.
• 1913 – Elmer Verner McCollum ekstraheeris võist ja munakollasest rasvlahustuva aine, mis sarnaselt Funki eraldatud kristalse ainega on vajalik kasvuks, lisaks ka haigusliku seisundi kuiva silma ennetamiseks ja raviks. Mcollum, keeldudes ainet Funki pakutud vitamiiniks nimetamast, nimetas aine tundmatuks rasvlahustuvaks toidufaktoriks A (unidentified dietary factor fat-soluble A).

Kuna erinevate teadlaste (Schaumann (Ergänzungstoffe), Umetaro Suzuki (oryzanin), W.B.Bottomley (auximones), Abderhalden (nutramines), Frederick Gowland Hopkins (accessory food substances), Ragnar Berg (complettines), Eijkman, Elmer Verner McCollum (rasvlahustuv A ja vesilahustuv B, jpt) uuritud fraktsioonid ei sisaldanud Kazimierz Funki nimetatud klassi kuuluvaid aineid (vita-amine) mitte alati, siis asendasid briti teadlaskonna liikmed Jack Cecil Drummondi ettepanekul sõna lõpu "-e" lõpuga "-ine". Sealt edasi hakati eeltoodud ainete klasse tähistama terminiga "vitamiin" ehk nimetustega A-, B-, C-vitamiin, tähistamaks sellega kuni ainete tegeliku olemuse selgitamiseni keemilist päritolu, kuid neutraalseid ja teadmata päritolu ühendite koostisosi.

Mõne tuntuma vitamiini ja kasvufaktori ning keemiliste vitamiinide avastamine

  Pikemalt artiklis Vitamiinide nomenklatuur

Ladina tähestiku alusel

Ladina tähestiku suurtähtedega nomenklatuur seati sisse aastatel 1920–1922, kui vitamiinide keemilist koostist veel ei tuntud.

Mainitud nomenklatuuri aluseks võttes on mitmele vitamiinile antud ka mittesüsteemsed põhinimetused. Rahvusvaheliselt on liigitatud vitamiinide hulka üle 20 vitamiini.

Vitamiinide nomenklatuur

Märkused

• Hiljem on lisatud rasvlahustuvate vitamiinide hulka ka ligi 50 karotenoidi (A-vitamiini eelvitamiini);
• Tänapäeval omavad osad vesilahustuvate vitamiinide rühma liikmed (osad B-rühma vitamiinid, C-vitamiin) rasvlahustuvaid derivaate ning osad rasvlahustuvate vitamiinide rühma liikmed vesilahustuvaid derivaate (osad A-vitamiinid ja K-vitamiinid).

Vitamiinide faktor elusorganismi metaboolsetes protsessides

  Pikemalt artiklis Tsitraaditsükkel

Vitamiinide transport ja imendumine

  Pikemalt artiklis Ainete transport

Vitamiinidega seotud laboratoorsete meetodite ja katsetuste baasil loodud in vitro, in vivo jpt loom- ja inimmudelid on aluseks tõenduspõhise meditsiini kaudu organismide vitamiinidega vajaduse ning omastatavuse, defitsiidi ja haiguste kirjeldamisel. Vitamiinide imendumine rakkudesse ja neid ümbritsevasse väliskeskkonda toimub mitme protsessi abil:

• difusioon kontsentratsioonigradiendi järgi
• osmoos
• valkkandjate ja -kanalite abil (aktiivne ja passiivne transport)
• endotsütoos
• eksotsütoos

Iga isiku geneetilised eripärad ja ka vanus, sugu, toitumine, elustiil jpt teised faktorid mõjutavad suuresti organismi võimekust vitamiine metaboliseerida. Inimene saab vitamiine eksogeensetest allikatest, enamasti taimset päritolu toiduga. Mõningaid vitamiine (näiteks K-vitamiin, biotiin, pantoteenhape, niatsiin) sünteesib inimese seedekulgla mikrofloora. Vajadusel suudab inimorganism mõnda vitamiini ka endogeenselt sünteesida (näiteks trüptofaani rohkuse korral sünteesitakse temast niatsiini, naharakkudes toimub ultraviolettkiirguse toimel D-vitamiini süntees. Kui toidus on piisavalt mingi vitamiini eelühendit ehk eelvitamiini, suudab organism seda vitamiini eelvitamiinidest piisavalt sünteesida (näiteks A-vitamiini laadset toimet omavatest taimsetest karotenoididest sünteesitakse A-vitamiini).

• toit annab põhiosa (enamiku vitamiine saab inimene taimsest toidust)
• seedekulgla mikrofloora tegevus.

Rahvusvaheline ühik

  Pikemalt artiklis Rahvusvaheline ühik

RÜ ehk rahvusvaheline ühik on bioloogiliste ja farmakoloogiliste ainete potentsi määramisel kasutatav ühik. Mõnede vitamiinide päevakogust väljendatakse puhta kemikaali potentsi kaudu rahvusvaheliste ühikutena ehk IU – international unit. Enne keemiliselt valmistatud puhaste vitamiinipreparaatide laialdast turustamist peeti vajalikuks ainete potentsi hinnata tarvitamiskogusena, mis oli eelnevalt katseloomade biotestide kasvufaktorite foonil välja töötatud.

Teadaolevalt esimese IU vitamiini potentsikuse biotesti, mis põhines kasvul, töötas välja dr. H. C. Sherman A-vitamiini ja B-vitamiini jaoks. IU kogus Shermani kaudu on teatud kindla vitamiinipreparaadi kogus, mida lisatakse täiesti vitamiinivabale (kindel vitamiin) toidule, mis aga sisaldab adekvaatsetes kogustes kõiki teisi tuntud toitumisfaktoreid. Vitamiinipreparaadi IU koguse lisamise tulemusel tagatakse rottidel, kelle vitamiinivaru (lisatav preparaadi tüüp) eelnevalt ammendatud, 4-nädalase perioodi vältel kaalutõus 3 g/nädala kohta. Nii töötati välja Shermani ühikud A- ja B-vitamiinile.

Paljud paralleelselt kasutatavad ühikusüsteemid põhjustasid segadust ja need otsustati ühte standardisse koondada. Vitamiinistandardi koostamist hakkas koordineerima Rahvaste Liidu Tervise Organisatsiooni (League of Nations Health Organization) Bioloogilise Standardiseerimise Komisjon (Commission on Biological Standardization).

• 17.–20. juunil 1931 võeti Londonis toimunud konverentsil vastu ajutised A-, B-, C- ja D-vitamiini soovituslikud standardid (Standards of Reference).

Kasvajavastast ravi (sh keemiaravi ja kiiritusravi) saavatel vähihaigetel ei soovitata erinevatel põhjustel mitmeid vitamiine (näiteks A- ja E- ja C-vitamiini) manustada.

Termin vita-amine on moodustatud ladinakeelsest sõnast vīta ka vītae life + amine, algselt neis sisalduva lämmastiku tõttu.

Tsitaadid Vikitsitaatides: Vitamiin

• Vitamiinilaadsed biomolekulid
• Vitaminoloogia
• Vitamiinide nomenklatuur
• Vitamiinide teooria