stringtranslate.com

Холин

Холин — это катион с химической формулой [(CH 3 ) 3 NCH 2 CH 2 OH] + . [1] [4] [5] Холин образует различные соли , такие как хлорид холина и битартрат холина . Он является важным питательным веществом для людей и многих других животных и является структурной частью фосфолипидов и клеточных мембран . [4] [5]

Холин используется для синтеза ацетилхолина , нейромедиатора , участвующего в контроле мышц и многочисленных функциях нервной системы. [4] [5] Холин участвует в раннем развитии мозга, экспрессии генов , сигнализации клеточной мембраны и метаболизме мозга. [5]

Хотя люди синтезируют холин в печени , его естественного количества недостаточно для выполнения клеточных функций, поэтому часть холина необходимо получать из продуктов питания или пищевых добавок . [5] Продукты, богатые холином, включают мясо, птицу, яйца и другие продукты животного происхождения, крестоцветные овощи , бобы, орехи и цельные зерна . [5] Холин присутствует в грудном молоке и обычно добавляется в качестве ингредиента в детское питание . [5]

Химия

Холин — это четвертичный катион аммония . Холины — это семейство водорастворимых четвертичных аммониевых соединений . [4] Холин — это родительское соединение класса холинов, состоящее из остатка этаноламина , имеющего три метильные группы, присоединенные к одному и тому же атому азота . [1] [4] Гидроксид холина известен как холиновое основание. Он гигроскопичен и поэтому часто встречается в виде бесцветного вязкого гидратированного сиропа, который пахнет триметиламином (ТМА). Водные растворы холина стабильны, но соединение медленно распадается на этиленгликоль , полиэтиленгликоли и ТМА. [2]

Холинхлорид можно получить путем обработки ТМА 2-хлорэтанолом : [2]

(CH 3 ) 3 N + ClCH 2 CH 2 OH → [(CH 3 ) 3 NCH 2 CH 2 OH] + Cl −

Холин исторически производился из природных источников, например, путем гидролиза лецитина . [ 2 ]

Холин как питательное вещество

Холин широко распространен в живых существах. У большинства животных холиновые фосфолипиды являются необходимыми компонентами в клеточных мембранах , в мембранах клеточных органелл и в липопротеинах очень низкой плотности . [4]

Холин является необходимым питательным веществом для людей и многих других животных. [4] Люди способны к некоторому синтезу холина de novo , но для поддержания здоровья им требуется дополнительный холин в рационе. Диетические потребности могут быть удовлетворены самим холином или в форме холиновых фосфолипидов , таких как фосфатидилхолин . [4] Холин формально не классифицируется как витамин, несмотря на то, что является необходимым питательным веществом со структурой и метаболизмом, подобными аминокислотам . [3]

Холин необходим для производства ацетилхолина – нейротрансмиттера – и S- аденозилметионина (SAM), универсального донора метильной группы . При метилировании SAM трансформируется в S-аденозилгомоцистеин . [4]

Симптоматический дефицит холина вызывает неалкогольную жировую болезнь печени и повреждение мышц. [4] Чрезмерное потребление холина (более 7,5 граммов в день) может вызвать низкое кровяное давление , потоотделение , диарею и запах тела, похожий на рыбный, из-за триметиламина , который образуется в процессе метаболизма холина. [4] [6] Богатые пищевые источники холина и холиновых фосфолипидов включают субпродукты , яичные желтки , молочные продукты , арахис , некоторые бобы , орехи и семена . Овощи с макаронами и рисом также способствуют потреблению холина в американской диете . [4] [5]

Метаболизм

Биосинтез

Биосинтез холина в растениях

В растениях первым шагом в биосинтезе холина de novo является декарбоксилирование серина в этаноламин , которое катализируется сериндекарбоксилазой . [ 7] Синтез холина из этаноламина может происходить тремя параллельными путями, где три последовательных этапа N -метилирования, катализируемых метилтрансферазой , осуществляются либо на свободном основании, [ 8] фосфооснованиях, [9] либо на фосфатидиловых основаниях. [10] Источником метильной группы является S -аденозил- L -метионин , а S -аденозил- L -гомоцистеин образуется как побочный продукт. [11]

Основные пути метаболизма, синтеза и выделения холина (Chol). Нажмите для подробностей. Некоторые сокращения используются в этом разделе.

У людей и большинства других животных синтез холина de novo происходит через путь фосфатидилэтаноламин N-метилтрансферазы (PEMT) [6] , но биосинтез недостаточен для удовлетворения потребностей человека. [12] В печеночном пути PEMT 3-фосфоглицерат (3PG) получает 2 ацильные группы от ацил-КоА , образуя фосфатидную кислоту . Он реагирует с цитидинтрифосфатом с образованием цитидиндифосфатдиацилглицерина. Его гидроксильная группа реагирует с серином с образованием фосфатидилсерина , который декарбоксилируется до этаноламина и образуется фосфатидилэтаноламин (PE). Фермент PEMT перемещает три метильные группы от трех доноров S -аденозилметионинов (SAM) к этаноламиногруппе фосфатидилэтаноламина с образованием холина в форме фосфатидилхолина. В качестве побочного продукта образуются три S -аденозилгомоцистеина (SAH). [6]

Холин также может высвобождаться из более сложных предшественников. Например, фосфатидилхолины (PC) могут гидролизоваться до холина (Chol) в большинстве типов клеток. Холин также может вырабатываться по пути CDP-холина, цитозольные холинкиназы (CK) фосфорилируют холин с АТФ до фосфохолина (PChol). [3] Это происходит в некоторых типах клеток, таких как печень и почки. Холин-фосфатцитидилилтрансферазы (CPCT) преобразуют PChol в CDP-холин (CDP-Chol) с цитидинтрифосфатом (CTP). CDP-холин и диглицерид преобразуются в PC с помощью диацилглицеролхолинфосфотрансферазы (CPT). [6]

У людей определенные мутации фермента PEMT и дефицит эстрогена (часто из-за менопаузы ) увеличивают потребность в холине в пище. У грызунов 70% фосфатидилхолинов образуются через путь PEMT и только 30% через путь CDP-холина. [6] У нокаутных мышей инактивация PEMT делает их полностью зависимыми от пищевого холина. [3]

Поглощение

У людей холин всасывается из кишечника через мембранный белок SLC44A1 (CTL1) посредством облегченной диффузии , регулируемой градиентом концентрации холина и электрическим потенциалом через мембраны энтероцитов . SLC44A1 имеет ограниченную способность транспортировать холин: при высоких концентрациях часть его остается невсосавшейся. Всосавшийся холин покидает энтероциты через воротную вену , проходит через печень и попадает в системный кровоток . Кишечные микробы расщепляют невсосавшийся холин до триметиламина, который окисляется в печени до триметиламин N -оксида . [6]

Фосфохолин и глицерофосфохолины гидролизуются фосфолипазами до холина, который поступает в воротную вену. Благодаря своей водорастворимости некоторые из них попадают в воротную вену в неизмененном виде. Жирорастворимые холинсодержащие соединения (фосфатидилхолины и сфингомиелины ) либо гидролизуются фосфолипазами, либо поступают в лимфу , будучи включенными в хиломикроны . [6]

Транспорт

У людей холин транспортируется в виде свободного иона в крови. Фосфолипиды , содержащие холин , и другие вещества, такие как глицерофосфохолины, транспортируются в липопротеинах крови . Уровень холина в плазме крови у здоровых голодающих взрослых составляет 7–20  микромоль на литр (мкмоль/л) и в среднем 10 мкмоль/л. Уровни регулируются, но потребление и дефицит холина изменяют эти уровни. Уровни повышаются примерно в течение 3 часов после потребления холина. Уровень фосфатидилхолина в плазме голодающих взрослых составляет 1,5–2,5 ммоль/л. Его потребление повышает уровень свободного холина примерно в течение 8–12 часов, но не влияет существенно на уровень фосфатидилхолина. [6]

Холин является водорастворимым ионом и поэтому требует транспортеров для прохождения через жирорастворимые клеточные мембраны . Известно три типа транспортеров холина: [13]

SLC5A7 являются натрий- (Na + ) и АТФ-зависимыми транспортерами. [13] [6] Они обладают высокой связывающей способностью к холину, транспортируют его в первую очередь к нейронам и косвенно связаны с выработкой ацетилхолина . [6] Их недостаточная функция вызывает наследственную слабость легочных и других мышц у людей через дефицит ацетилхолина. У нокаутированных мышей их дисфункция легко приводит к смерти с цианозом и параличом . [14]

CTL1 имеют умеренное сродство к холину и транспортируют его почти во все ткани, включая кишечник, печень, почки, плаценту и митохондрии . CTL1 поставляют холин для производства фосфатидилхолина и триметилглицина . [6] CTL2 встречаются особенно в митохондриях языка, почек, мышц и сердца. Они связаны с митохондриальным окислением холина до триметилглицина. CTL1 и CTL2 не связаны с производством ацетилхолина, но транспортируют холин вместе через гематоэнцефалический барьер . Только CTL2 встречаются на мозговой стороне барьера. Они также удаляют избыток холина из нейронов обратно в кровь. CTL1 встречаются только на кровяной стороне барьера, но также на мембранах астроцитов и нейронов. [13]

OCT1 и OCT2 не связаны с выработкой ацетилхолина. [6] Они транспортируют холин с низким сродством. OCT1 транспортируют холин в основном в печень и почки; OCT2 — в почки и мозг. [13]

Хранилище

Холин хранится в клеточных мембранах и органеллах в виде фосфолипидов, а внутри клеток — в виде фосфатидилхолинов и глицерофосфохолинов. [6]

Выделение

Даже при дозах холина 2–8 г, мало холина выделяется в мочу у людей. Выделение происходит через транспортеры, которые встречаются в почках (см. транспорт). Триметилглицин деметилируется в печени и почках до диметилглицина ( тетрагидрофолат получает одну из метильных групп). Метилглицин образуется, выделяется в мочу или деметилируется до глицина . [6]

Функция

Холин и его производные имеют множество биологических функций. В частности, холин служит предшественником других важных клеточных компонентов и сигнальных молекул, таких как фосфолипиды, которые образуют клеточные мембраны, нейротрансмиттер ацетилхолин и осморегулятор триметилглицин ( бетаин ). Триметилглицин, в свою очередь, служит источником метильных групп , участвуя в биосинтезе S -аденозилметионина . [15] [16]

Предшественник фосфолипидов

Холин трансформируется в различные фосфолипиды, такие как фосфатидилхолины и сфингомиелины. [4] [5] Они обнаружены во всех клеточных мембранах и мембранах большинства клеточных органелл. [3] Фосфатидилхолины являются структурно важной частью клеточных мембран. У людей 40–50% их фосфолипидов являются фосфатидилхолинами. [6]

Холиновые фосфолипиды также образуют липидные плоты в клеточных мембранах вместе с холестерином . [4] Плоты являются центрами, например, для холинергических рецепторов и ферментов передачи сигнала рецептора . [4] [3]

Фосфатидилхолины необходимы для синтеза ЛПОНП : 70–95% их фосфолипидов у людей представляют собой фосфатидилхолины. [6]

Холин также необходим для синтеза легочного сурфактанта , который представляет собой смесь, состоящую в основном из фосфатидилхолинов. Сурфактант отвечает за эластичность легких, то есть за способность легочной ткани сокращаться и расширяться. Например, дефицит фосфатидилхолинов в легочных тканях был связан с острым респираторным дистресс-синдромом . [17]

Фосфатидилхолины выделяются в желчь и действуют вместе с солями желчных кислот как поверхностно-активные вещества , тем самым способствуя всасыванию липидов в кишечнике . [3]

Синтез ацетилхолина

Холин является предшественником ацетилхолина , нейромедиатора, который играет необходимую роль в сокращении мышц , памяти и развитии нервной системы . [4] [5] [6] Тем не менее, в организме человека содержится мало ацетилхолина по сравнению с другими формами холина. [3] Нейроны также хранят холин в форме фосфолипидов в своих клеточных мембранах для производства ацетилхолина. [6]

Источник триметилглицина

У людей холин необратимо окисляется в митохондриях печени до глицинбетаинальдегида холиноксидазами . Он окисляется митохондриальными или цитозольными бетаин-альдегиддегидрогеназами до триметилглицина. [6] Триметилглицин является необходимым осморегулятором. Он также работает как субстрат для фермента BHMT , который метилирует гомоцистеин в метионин . Это предшественник S -аденозилметионина (SAM). SAM является распространенным реагентом в реакциях биологического метилирования . Например, он метилирует гуанидины ДНК и некоторые лизины гистонов . Таким образом, он является частью экспрессии генов и эпигенетической регуляции . Таким образом , дефицит холина приводит к повышению уровня гомоцистеина и снижению уровня SAM в крови. [6]

Содержание в продуктах питания

Холин встречается в пищевых продуктах в виде свободного катиона и в форме фосфолипидов, особенно в виде фосфатидилхолинов. Больше всего холина содержится в субпродуктах и ​​яичных желтках, хотя в меньшей степени он содержится в мясе, не являющемся субпродуктами, зерновых, овощах, фруктах и ​​молочных продуктах . [5] Кулинарные масла и другие пищевые жиры содержат около 5 мг/100 г общего холина. [6] В Соединенных Штатах на этикетках продуктов питания количество холина в порции указывается в процентах от суточной нормы (%DV) на основе адекватного потребления 550 мг/день. 100% суточной нормы означает, что порция пищи содержит 550 мг холина. [5] «Общий холин» определяется как сумма свободного холина и фосфолипидов, содержащих холин, без учета массовой доли. [5] [18]

Грудное молоко человека богато холином. [4] [5] Исключительное грудное вскармливание соответствует примерно 120 мг холина в день для ребенка. Увеличение потребления холина матерью увеличивает содержание холина в грудном молоке, а низкое потребление уменьшает его. [6] Детские смеси могут содержать или не содержать достаточно холина. В ЕС и США обязательно добавлять не менее 7 мг холина на 100  килокалорий (ккал) в каждую детскую смесь. В ЕС уровни выше 50 мг/100 ккал не допускаются. [6] [19]

Триметилглицин является функциональным метаболитом холина. Он заменяет холин в питании, но только частично. [3] Высокое количество триметилглицина содержится, например, в пшеничных отрубях (1339 мг/100 г), поджаренных зародышах пшеницы (1240 мг/100 г) и шпинате (600–645 мг/100 г). [18]

  1. ^ Продукты сырые, если не указано иное. Содержание «общего холина», как определено выше.

Ежедневные значения

В следующей таблице приведены обновленные источники холина, отражающие новую дневную норму и новые этикетки с данными о пищевой ценности и добавках. [5] Она отражает данные Министерства сельского хозяйства США, Службы сельскохозяйственных исследований. FoodData Central, 2019. [5]

DV = дневная норма. Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) разработало DV, чтобы помочь потребителям сравнивать содержание питательных веществ в продуктах питания и диетических добавках в контексте общей диеты. DV для холина составляет 550 мг для взрослых и детей в возрасте от 4 лет и старше. [20] FDA не требует, чтобы на этикетках продуктов питания указывалось содержание холина, если только холин не был добавлен в пищу. Продукты, обеспечивающие 20% или более от DV, считаются источниками большого количества питательных веществ, но продукты, обеспечивающие более низкие проценты DV, также способствуют здоровому питанию. [5]

В базе данных FoodData Central Министерства сельского хозяйства США (USDA) приводится список питательных веществ во многих продуктах питания и приводится полный список продуктов, содержащих холин, отсортированный по содержанию питательных веществ. [5]

Рекомендации по питанию

Недостаточно данных для установления предполагаемой средней потребности (EAR) в холине, поэтому Совет по продовольствию и питанию установил адекватные нормы потребления (AI). [5] [21] Для взрослых AI для холина был установлен на уровне 550 мг/день для мужчин и 425 мг/день для женщин. [5] Было показано, что эти значения предотвращают печеночные изменения у мужчин. Однако исследование, использованное для получения этих значений, не оценивало, будет ли эффективным меньшее количество холина, поскольку исследователи сравнивали только диету без холина с диетой, содержащей 550 мг холина в день. Из этого были экстраполированы AI для детей и подростков. [22] [23]

Рекомендации указаны в миллиграммах в день (мг/день). Рекомендации Европейского агентства по безопасности пищевых продуктов (EFSA) являются общими рекомендациями для стран ЕС . EFSA не установила никаких верхних пределов потребления. [6] Отдельные страны ЕС могут иметь более конкретные рекомендации. Рекомендации Национальной академии медицины (NAM) применяются в Соединенных Штатах, [5] Австралии и Новой Зеландии. [24]

Прием в популяции

Двенадцать исследований, проведенных в 9 странах ЕС в период с 2000 по 2011 год, оценили потребление холина взрослыми в этих странах в 269–468 миллиграммов в день. Потребление составило 269–444 мг/день у взрослых женщин и 332–468 мг/день у взрослых мужчин. Потребление составило 75–127 мг/день у младенцев, 151–210 мг/день у детей в возрасте от 1 до 3 лет, 177–304 мг/день у детей в возрасте от 3 до 10 лет и 244–373 мг/день у детей в возрасте от 10 до 18 лет. Общая оценка потребления холина составила 336 мг/день у беременных подростков и 356 мг/день у беременных женщин. [6]

Исследование, основанное на опросе NHANES 2009–2012, оценило потребление холина как слишком низкое в некоторых субпопуляциях США. Потребление составляло 315,2–318,8 мг/день у детей в возрасте 2+ лет в этот период времени. Из детей в возрасте 2+ лет только15,6 ± 0,8 % мужчин и6,1 ± 0,6 % женщин превысили адекватное потребление (АП). АП был превышен62,9 ± 3,1 % детей в возрасте от 2 до 3 лет,45,4 ± 1,6 % детей в возрасте от 4 до 8 лет,9,0 ± 1,0 % детей в возрасте от 9 до 13 лет,1,8 ± 0,4 % от 14–18 и6,6 ± 0,5 % от 19+ лет. Верхний уровень потребления не был превышен ни в одной субпопуляции. [25]

Исследование NHANES, проведенное в 2013–2014 годах среди населения США, показало, что потребление холина среди детей в возрасте от 2 до 19 лет составляет256 ± 3,8  мг/день и339 ± 3,9  мг/день у взрослых 20 лет и старше. Прием был402 ± 6,1  мг/день у мужчин 20 лет и старше и 278 мг/день у женщин 20 лет и старше. [26]

Дефицит

Признаки и симптомы

Симптоматический дефицит холина у людей встречается редко. Большинство людей получают достаточное его количество из пищи и способны биосинтезировать ограниченное его количество через PEMT . [3] Симптоматический дефицит часто вызывается определенными заболеваниями или другими косвенными причинами. Тяжелый дефицит вызывает повреждение мышц и неалкогольную жировую болезнь печени , которая может перерасти в цирроз . [27]

Помимо людей, жировая дистрофия печени также является типичным признаком дефицита холина у других животных. Кровотечение в почках также может наблюдаться у некоторых видов. Предполагается, что это связано с дефицитом триметилглицина, полученного из холина, который действует как осморегулятор. [3]

Причины и механизмы

Выработка эстрогена является важным фактором, который предрасполагает людей к дефициту наряду с низким потреблением холина с пищей. Эстрогены активируют ферменты PEMT, вырабатывающие фосфатидилхолин. Женщины до менопаузы имеют меньшую потребность в холине с пищей, чем мужчины, из-за более высокой выработки эстрогена у женщин. Без терапии эстрогеном потребности в холине у женщин в постменопаузе аналогичны потребностям мужчин. Некоторые однонуклеотидные полиморфизмы (генетические факторы), влияющие на метаболизм холина и фолиевой кислоты , также имеют значение. Некоторые кишечные микробы также расщепляют холин более эффективно, чем другие, поэтому они также имеют значение. [27]

При дефиците снижается доступность фосфатидилхолинов в печени – они необходимы для образования ЛПОНП. Таким образом, транспорт жирных кислот , опосредованный ЛПОНП, из печени снижается, что приводит к накоплению жира в печени. [6] Также были предложены другие одновременно происходящие механизмы, объясняющие наблюдаемое повреждение печени. Например, холиновые фосфолипиды также необходимы в митохондриальных мембранах. Их отсутствие приводит к неспособности митохондриальных мембран поддерживать надлежащий электрохимический градиент , который, среди прочего, необходим для деградации жирных кислот посредством β-окисления . Таким образом, метаболизм жира в печени снижается. [27]

Избыточное потребление

Чрезмерные дозы холина могут иметь неблагоприятные последствия. Например, было обнаружено, что ежедневные дозы холина в 8–20 г вызывают пониженное кровяное давление , тошноту , диарею и рыбный запах тела . Запах обусловлен триметиламином (ТМА), который образуется кишечными микробами из неабсорбированного холина (см. триметиламинурия ). [6]

Печень окисляет ТМА до триметиламин N -оксида (ТМАО). Повышенные уровни ТМА и ТМАО в организме связаны с повышенным риском атеросклероза и смертности. Таким образом, было высказано предположение, что чрезмерное потребление холина увеличивает эти риски в дополнение к карнитину , который также превращается в ТМА и ТМАО кишечными бактериями. Однако не было показано, что потребление холина увеличивает риск смерти от сердечно -сосудистых заболеваний . [28] Вполне вероятно, что повышенные уровни ТМА и ТМАО являются всего лишь симптомом других основных заболеваний или генетических факторов, которые предрасполагают людей к повышенной смертности. Такие факторы могли быть неправильно учтены в некоторых исследованиях, наблюдающих за смертностью, связанной с уровнем ТМА и ТМАО. Причинно-следственная связь может быть обратной или запутанной, и большое потребление холина может не увеличивать смертность у людей. Например, дисфункция почек предрасполагает к сердечно-сосудистым заболеваниям, но также может снижать выведение ТМА и ТМАО. [29]

Влияние на здоровье

Закрытие нервной трубки

Низкое потребление холина матерью связано с повышенным риском дефектов нервной трубки . Более высокое потребление холина матерью, вероятно, связано с лучшим нейрокогнитивным развитием/нейроразвитием у детей. [30] [4] Холин и фолат, взаимодействуя с витамином B12 , действуют как доноры метильной группы для гомоцистеина, образуя метионин, который затем может перейти к образованию SAM ( S -аденозилметионина). [4] SAM является субстратом почти для всех реакций метилирования у млекопитающих. Было высказано предположение, что нарушенное метилирование через SAM может быть ответственно за связь между фолатом и NTD. [31] Это может также относиться к холину. [ необходима цитата ] Некоторые мутации , которые нарушают метаболизм холина, увеличивают распространенность NTD у новорожденных, но роль дефицита холина в рационе остается неясной по состоянию на 2015 год. [4]

Сердечно-сосудистые заболевания и рак

Дефицит холина может вызвать жировую дистрофию печени , что увеличивает риск рака и сердечно-сосудистых заболеваний. Дефицит холина также снижает выработку SAM, который участвует в метилировании ДНК – это снижение также может способствовать канцерогенезу . Таким образом, дефицит и его связь с такими заболеваниями были изучены. [6] Однако наблюдательные исследования свободных популяций не убедительно показали связь между низким потреблением холина и сердечно-сосудистыми заболеваниями или большинством видов рака. [4] [6] Исследования рака предстательной железы были противоречивыми. [32] [33]

Познание

Исследования, изучающие влияние более высокого потребления холина на когнитивные способности , проводились на взрослых людях и дали противоречивые результаты. [4] [34] Аналогичные исследования на младенцах и детях были противоречивыми и также ограниченными. [4]

Перинатальное развитие

И беременность, и лактация резко увеличивают потребность в холине. Эта потребность может быть удовлетворена путем повышения регуляции PEMT посредством повышения уровня эстрогена для производства большего количества холина de novo , но даже при повышенной активности PEMT потребность в холине все еще настолько высока, что запасы организма обычно истощаются. Это подтверждается наблюдением, что у мышей Pemt −/− (мышей с отсутствием функционального PEMT) происходит выкидыш на 9–10 день, если их не кормить дополнительным холином. [35]

В то время как материнские запасы холина истощаются во время беременности и лактации, плацента накапливает холин, перекачивая холин против градиента концентрации в ткани, где он затем хранится в различных формах, в основном в виде ацетилхолина. Концентрация холина в амниотической жидкости может быть в десять раз выше, чем в материнской крови. [35]

Функции у плода

Холин пользуется большим спросом во время беременности как субстрат для построения клеточных мембран (быстрое расширение тканей плода и матери), повышенная потребность в одноуглеродных фрагментах (субстрат для метилирования ДНК и других функций), увеличение запасов холина в тканях плода и плаценты и для увеличения производства липопротеинов (белков, содержащих «жировые» части). [36] [37] [38] В частности, существует интерес к влиянию потребления холина на мозг. Это связано с использованием холина в качестве материала для создания клеточных мембран (в частности, для создания фосфатидилхолина). Рост человеческого мозга наиболее быстр в течение третьего триместра беременности и продолжает быть быстрым примерно до пятилетнего возраста. [39] В это время высок спрос на сфингомиелин, который производится из фосфатидилхолина (и, следовательно, из холина), поскольку этот материал используется для миелинизации (изоляции) нервных волокон . [40] Холин также необходим для производства нейротрансмиттера ацетилхолина, который может влиять на структуру и организацию областей мозга, нейрогенез , миелинизацию и формирование синапсов . Ацетилхолин присутствует даже в плаценте и может помочь контролировать пролиферацию и дифференциацию клеток (увеличение числа клеток и изменение многофункциональных клеток в специализированные клеточные функции) и роды . [41] [42]

Поглощение холина в мозг контролируется низкоаффинным транспортером, расположенным на гематоэнцефалическом барьере. [43] Транспорт происходит, когда концентрация холина в плазме артериальной крови увеличивается выше 14 мкмоль/л, что может произойти во время всплеска концентрации холина после употребления богатой холином пищи. Нейроны, наоборот, получают холин как высокоаффинными, так и низкоаффинными транспортерами. Холин хранится в виде мембраносвязанного фосфатидилхолина, который затем может быть использован для синтеза нейротрансмиттера ацетилхолина позже. Ацетилхолин образуется по мере необходимости, проходит через синапс и передает сигнал следующему нейрону. После этого ацетилхолинэстераза расщепляет его, и свободный холин снова поглощается высокоаффинным транспортером в нейрон. [44]

Использует

Холинхлорид и холин битартрат используются в пищевых добавках . Битартрат используется чаще из-за его меньшей гигроскопичности. [3] Некоторые соли холина используются в качестве добавки к кормам для кур, индеек и некоторых других животных . Некоторые соли также используются в качестве промышленных химикатов: например, в фотолитографии для удаления фоторезиста . [2] Холин теофиллинат и холин салицилат используются в качестве лекарств, [2] [45] а также структурных аналогов , таких как метахолин и карбахол . [46] Радиоактивно меченые холины, такие как 11 C-холин , используются в медицинской визуализации . [47] Другие коммерчески используемые соли включают трихолин цитрат и холин бикарбонат . [2]

История

Открытие

В 1849 году Адольф Штреккер был первым, кто выделил холин из свиной желчи. [48] [49] В 1852 году Л. Бабо и М. Хиршбрунн извлекли холин из семян белой горчицы и назвали его синкалином . [49] В 1862 году Штреккер повторил свой эксперимент со свиной и бычьей желчью, впервые назвав вещество холином по греческому слову , обозначающему желчь, chole , и определив его с химической формулой C5H13NO . [50] [12] В 1850 году Теодор Николас Гобли извлек из мозгов и икры карпов вещество, которое он назвал лецитином по греческому слову, обозначающему яичный желток , lekithos , показав в 1874 году, что это была смесь фосфатидилхолинов . [51] [52]

В 1865 году Оскар Либрайх выделил « нейрин » из мозга животных. [53] [12] Структурные формулы ацетилхолина и «нейрина» Либрайха были определены Адольфом фон Байером в 1867 году. [54] [49] Позже в том же году было показано, что «нейрин» и синкалин являются теми же веществами, что и холин Штрекера. Таким образом, Байер был первым, кто определил структуру холина. [55] [56] [49] Соединение, которое теперь известно как нейрин, не имеет отношения к холину. [12]

Открытие как питательное вещество

В начале 1930-х годов Чарльз Бест и его коллеги отметили, что жировую дистрофию печени у крыс на специальной диете и собак, больных диабетом, можно предотвратить, кормя их лецитином [12], доказав в 1932 году, что холин в лецитине был единственным, кто отвечал за этот профилактический эффект. [57] В 1998 году Национальная академия медицины США опубликовала свои первые рекомендации по холину в рационе человека. [58]

Ссылки

  1. ^ abc "Холин". PubChem, Национальная медицинская библиотека, Национальные институты здравоохранения США. 26 октября 2024 г. Получено 31 октября 2024 г.
  2. ^ abcdefghij Кирк RE, и др. (2000). Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . Т. 6 (4-е изд.). John Wiley & Sons. С. 100–102. ISBN 9780471484943.
  3. ^ abcdefghijkl Рукер Р.Б., Земплени Дж., Сатти Дж.В. и др. (2007). Справочник витаминов (4-е изд.). Тейлор и Фрэнсис. стр. 459–477. ISBN 9780849340222.
  4. ^ abcdefghijklmnopqrstu vw "Холин". Центр информации о микроэлементах, Институт Лайнуса Полинга, Университет штата Орегон, Корваллис. Июль 2023 г. Получено 31 октября 2024 г.
  5. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwx "Холин". Управление пищевых добавок, Национальные институты здравоохранения США. 2 июня 2022 г. Получено 31 октября 2024 г.
  6. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab ac ad "Диетические референтные значения для холина". Журнал EFSA . 14 (8). 2016. doi : 10.2903/j.efsa.2016.4484 . В этом Мнении Группа рассматривает пищевой холин, включая соединения холина (например, глицерофосфохолин, фосфохолин, фосфатидилхолин, сфингомиелин).
  7. ^ Ронтейн Д., Нисида И., Таширо Г. и др. (сентябрь 2001 г.). «Растения синтезируют этаноламин путем прямого декарбоксилирования серина с использованием фермента пиридоксальфосфата». Журнал биологической химии . 276 (38): 35523–9. doi : 10.1074/jbc.M106038200 . PMID  11461929.
  8. ^ Prud'homme MP, Moore TS (ноябрь 1992 г.). «Синтез фосфатидилхолина в эндосперме клещевины: свободные основания как промежуточные продукты». Plant Physiology . 100 (3): 1527–35. doi :10.1104/pp.100.3.1527. PMC 1075815. PMID 16653153  . 
  9. ^ Nuccio ML, Ziemak MJ, Henry SA и др. (май 2000 г.). «cDNA клонирование фосфоэтаноламин N-метилтрансферазы из шпината путем комплементации в Schizosaccharomyces pombe и характеристика рекомбинантного фермента». Журнал биологической химии . 275 (19): 14095–101. doi : 10.1074/jbc.275.19.14095 . PMID  10799484.
  10. ^ McNeil SD, Nuccio ML, Ziemak MJ, et al. (август 2001 г.). «Усиленный синтез холина и глицинбетаина в трансгенных растениях табака, которые сверхэкспрессируют фосфоэтаноламин N-метилтрансферазу». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 98 (17): 10001–5. Bibcode :2001PNAS...9810001M. doi : 10.1073/pnas.171228998 . PMC 55567 . PMID  11481443. 
  11. ^ "Суперпуть биосинтеза холина". Коллекция баз данных BioCyc: MetaCyc . SRI International.
  12. ^ abcde Zeisel SH (2012). «Краткая история холина». Annals of Nutrition & Metabolism . 61 (3): 254–8. doi :10.1159/000343120. PMC 4422379. PMID  23183298 . 
  13. ^ abcd Inazu M (сентябрь 2019 г.). "Функциональная экспрессия переносчиков холина в гематоэнцефалическом барьере". Питательные вещества . 11 (10): 2265. doi : 10.3390/nu11102265 . PMC 6835570 . PMID  31547050. 
  14. ^ Barwick KE, Wright J, Al-Turki S, et al. (декабрь 2012 г.). «Дефектный пресинаптический транспорт холина лежит в основе наследственной моторной нейропатии». American Journal of Human Genetics . 91 (6): 1103–7. doi :10.1016/j.ajhg.2012.09.019. PMC 3516609 . PMID  23141292. 
  15. ^ Glier MB, Green TJ, Devlin AM (январь 2014 г.). «Метилсодержащие питательные вещества, метилирование ДНК и сердечно-сосудистые заболевания». Molecular Nutrition & Food Research . 58 (1): 172–82. doi : 10.1002/mnfr.201200636 . PMID  23661599.
  16. ^ Barak AJ, Beckenhauer HC, Junnila M и др. (июнь 1993 г.). «Диетический бетаин способствует образованию печеночного S -аденозилметионина и защищает печень от жировой инфильтрации, вызванной этанолом». Алкоголизм: клинические и экспериментальные исследования . 17 (3): 552–5. doi :10.1111/j.1530-0277.1993.tb00798.x. PMID  8333583.
  17. ^ Душиантан А., Кьюсак Р., Грокотт М.П. и др. (июнь 2018 г.). «Аномальный синтез фосфатидилхолина в печени, выявленный у пациентов с острым респираторным дистресс-синдромом». Журнал исследований липидов . 59 (6): 1034–1045. doi : 10.1194/jlr.P085050 . PMC 5983399. PMID  29716960 . 
  18. ^ abc Zeisel SH, Mar MH, Howe JC, et al. (Май 2003). «Концентрации холинсодержащих соединений и бетаина в обычных продуктах питания». Журнал питания . 133 (5): 1302–7. doi : 10.1093/jn/133.5.1302 . PMID  12730414.
  19. ^ "21 CFR 107.100: Детская смесь; Требования к питательным веществам; Спецификации питательных веществ; Содержание холина". Свод федеральных правил, раздел 21; Управление по контролю за продуктами и лекарствами. 1 апреля 2019 г. Получено 24 октября 2019 г.
  20. ^ "Роль холина в питании человека". Список добавок. 15 марта 2024 г.
  21. ^ Институт медицины, Национальная академия медицины, Совет по пищевым продуктам и питанию (1998). Диетические рекомендуемые нормы потребления тиамина, рибофлавина, ниацина, витамина B6, фолата, витамина B12, пантотеновой кислоты, биотина и холина. Округ Колумбия: National Academies Press . стр. 390–422. doi :10.17226/6015. ISBN 978-0-309-13269-5. LCCN  2000028380. PMID  23193625.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  22. ^ Wiedeman AM, Barr SI, Green TJ и др. (16 октября 2018 г.). «Пищевое потребление холина: текущее состояние знаний на протяжении жизненного цикла». Nutrients . 10 (10): 1513. doi : 10.3390/nu10101513 . ISSN  2072-6643. PMC 6213596 . PMID  30332744. 
  23. ^ Zeisel SH, Da Costa KA, Franklin PD, et al. (апрель 1991 г.). «Холин — необходимое питательное вещество для человека». FASEB Journal . 5 (7): 2093–2098. doi : 10.1096/fasebj.5.7.2010061 . ISSN  0892-6638. PMID  2010061. S2CID  12393618.
  24. ^ Холин (17 марта 2014 г.). "Холин". www.nrv.gov.au . Получено 22 октября 2019 г. .
  25. ^ Wallace TC, Fulgoni VL (2016). «Оценка общего потребления холина в Соединенных Штатах». Журнал Американского колледжа питания . 35 (2): 108–12. doi :10.1080/07315724.2015.1080127. PMID  26886842. S2CID  24063121.
  26. ^ "Что мы едим в Америке, NHANES 2013–2014" (PDF) . Получено 24 октября 2019 .
  27. ^ abc Corbin KD, Zeisel SH (март 2012 г.). «Метаболизм холина дает новые знания о неалкогольной жировой болезни печени и ее прогрессировании». Current Opinion in Gastroenterology . 28 (2): 159–65. doi : 10.1097/MOG.0b013e32834e7b4b. PMC 3601486. ​​PMID  22134222. 
  28. ^ DiNicolantonio JJ, McCarty M, OKeefe J (2019). «Связь умеренно повышенного уровня триметиламин N-оксида с сердечно-сосудистым риском: служит ли ТМАО маркером резистентности печени к инсулину». Open Heart . 6 (1): e000890. doi :10.1136/openhrt-2018-000890. PMC 6443140 . PMID  30997120. 
  29. ^ Jia J, Dou P, Gao M и др. (сентябрь 2019 г.). «Оценка причинно-следственной связи между зависящими от микробиоты кишечника метаболитами и кардиометаболическим здоровьем: двунаправленный менделевский рандомизационный анализ». Диабет . 68 (9): 1747–1755. doi : 10.2337/db19-0153 . PMID  31167879.
  30. ^ Obeid R, Derbyshire E, Schön C (30 августа 2022 г.). «Связь между материнским холином, развитием мозга плода и нейрокогницией ребенка: систематический обзор и метаанализ исследований на людях». Advances in Nutrition . 13 (6): 2445–2457. doi :10.1093/advances/nmac082. PMC 9776654. PMID  36041182 . 
  31. ^ Имбард А. и др. (2013). «Дефекты нервной трубки, фолиевая кислота и метилирование». Международный журнал исследований окружающей среды и общественного здравоохранения . 10 (9): 4352–4389. doi : 10.3390/ijerph10094352 . PMC 3799525. PMID  24048206 . 
  32. ^ Richman EL, Kenfield SA, Stampfer MJ и др. (октябрь 2012 г.). «Потребление холина и риск летального рака простаты: заболеваемость и выживаемость». Американский журнал клинического питания . 96 (4): 855–63. doi :10.3945/ajcn.112.039784. PMC 3441112. PMID  22952174 . 
  33. ^ Хан П., Бидулеску А., Барбер Дж. Р. и др. (апрель 2019 г.). «Пищевое потребление холина и бетаина и риск полного и летального рака простаты в исследовании риска атеросклероза в сообществах (ARIC)». Причины и контроль рака . 30 (4): 343–354. doi :10.1007/s10552-019-01148-4. PMC 6553878. PMID  30825046 . 
  34. ^ Wiedeman AM, Barr SI, Green TJ и др. (октябрь 2018 г.). «Пищевое потребление холина: текущее состояние знаний на протяжении жизненного цикла». Nutrients . 10 (10): 1513. doi : 10.3390/nu10101513 . PMC 6213596 . PMID  30332744. 
  35. ^ ab Zeisel SH (2006). «Холин: критическая роль во время развития плода и диетические потребности взрослых». Annual Review of Nutrition . 26 : 229–50. doi :10.1146/annurev.nutr.26.061505.111156. PMC 2441939. PMID 16848706  . 
  36. ^ Институт медицины, Совет по пищевым продуктам и питанию. Диетические рекомендации по потреблению тиамина, рибофлавина, ниацина, витамина B6 , фолиевой кислоты, витамина B12 , пантотеновой кислоты, биотина и холина . Вашингтон, округ Колумбия: National Academies Press. 1998.
  37. ^ Allen LH (2006). «Беременность и лактация». В Bowman BA, Russle RM (ред.). Современные знания в области питания . Вашингтон, округ Колумбия: ILSI Press. стр. 529–543.
  38. ^ King JC (май 2000). «Физиология беременности и метаболизм питательных веществ». Американский журнал клинического питания . 71 (5 Suppl): 1218S–25S. doi : 10.1093/ajcn/71.5.1218s . PMID  10799394.
  39. ^ Morgane PJ, Mokler DJ, Galler JR (июнь 2002 г.). «Влияние пренатального белкового недоедания на формирование гиппокампа». Neuroscience and Biobehavioral Reviews . 26 (4): 471–83. doi :10.1016/s0149-7634(02)00012-x. PMID  12204193. S2CID  7051841.
  40. ^ Ошида К, Шимизу Т, Такасе М и др. (апрель 2003 г.). «Влияние пищевого сфингомиелина на миелинизацию центральной нервной системы у развивающихся крыс». Pediatric Research . 53 (4): 589–93. doi : 10.1203/01.pdr.0000054654.73826.ac . PMID  12612207.
  41. ^ Sastry BV (июнь 1997). "Человеческая плацентарная холинергическая система". Биохимическая фармакология . 53 (11): 1577–86. doi :10.1016/s0006-2952(97)00017-8. PMID  9264309.
  42. ^ Sastry BV, Sadavongvivad C (март 1978). «Холинергические системы в ненервных тканях». Pharmacological Reviews . 30 (1): 65–132. PMID  377313.
  43. ^ Lockman PR, Allen DD (август 2002 г.). «Транспорт холина». Drug Development and Industrial Pharmacy . 28 (7): 749–71. doi :10.1081/DDC-120005622. PMID  12236062. S2CID  34402785.
  44. ^ Caudill MA (август 2010). «Дородовое и послеродовое здоровье: доказательства возросшей потребности в холине». Журнал Американской диетической ассоциации . 110 (8): 1198–206. doi :10.1016/j.jada.2010.05.009. PMID  20656095.
  45. ^ Раттер П. (2017). Общественная аптека: симптомы, диагностика и лечение (4-е изд.). Elsevier. стр. 156. ISBN 9780702069970.
  46. ^ Howe-Grant M, Kirk RE, Othmer DF, ред. (2000). "C2-хлоруглероды в технологии сжигания". Энциклопедия химической технологии Kirk-Othmer . Том 6 (4-е изд.). John Wiley & Sons. стр. 100–102. ISBN 9780471484943.
  47. ^ Guo Y, Wang L, Hu J и др. (2018). «Диагностическая эффективность холина ПЭТ/КТ для обнаружения метастазов в кости при раке простаты: систематический обзор и метаанализ». PLOS ONE . ​​13 (9): e0203400. Bibcode :2018PLoSO..1303400G. doi : 10.1371/journal.pone.0203400 . PMC 6128558 . PMID  30192819. 
  48. ^ Стрекер А (1849). «Beobachtungen über die Galle Verschiedener Thiere». Юстус Либигс Энн Хем (на немецком языке). 70 (2): 149–197. дои : 10.1002/jlac.18490700203.
  49. ^ abcd Sebrell WH, Harris RS, Alam SQ (1971). Витамины . Т. 3 (2-е изд.). Academic Press. стр. 4, 12. doi :10.1016/B978-0-12-633763-1.50007-5. ISBN 9780126337631.
  50. ^ Стрекер А (1862). «Üeber einige neue bestandtheile der schweinegalle». Юстус Либигс Энн Хем (на немецком языке). 123 (3): 353–360. дои : 10.1002/jlac.18621230310.
  51. ^ Гобли Т (1874). «Сюр ла лецитин и церебрин». J Pharm Chim (на французском языке). 19 (4): 346–354.
  52. ^ Sourkes TL (2004). «Открытие лецитина, первого фосфолипида» (PDF) . Bull Hist Chem . 29 (1): 9–15. Архивировано (PDF) из оригинала 13 апреля 2019 г.
  53. ^ Либрайх О (1865). «Üeber die chemische beschaffenheit der gehirnsubstanz». Юстус Либигс Энн Хем (на немецком языке). 134 (1): 29–44. дои : 10.1002/jlac.18651340107. S2CID  97165871.
  54. ^ Байер А (1867). «Я. Üeber das neurin». Юстус Либигс Энн Хем (на немецком языке). 142 (3): 322–326. дои : 10.1002/jlac.18671420311.
  55. ^ Дыбковский В. (1867). «Üeber die identität des cholins und des neurins» [О идентичности холина и нейрина]. J Prakt Chem (на немецком языке). 100 (1): 153–164. дои : 10.1002/prac.18671000126.
  56. ^ Клаус А, Кисе С (1867). «Üeber neurin und sinkalin». J Prakt Chem (на немецком языке). 102 (1): 24–27. дои : 10.1002/prac.18671020104.
  57. ^ Best CH, Hershey JM, Huntsman ME (май 1932 г.). «Влияние лецитина на отложение жира в печени нормальной крысы». Журнал физиологии . 75 (1): 56–66. doi :10.1113/jphysiol.1932.sp002875. PMC 1394511. PMID  16994301 . 
  58. ^ "Холин". Институт медицины (США) Постоянный комитет по научной оценке рекомендуемых норм потребления пищевых продуктов и его группа по фолиевой кислоте, другим витаминам группы В и холину. National Academies Press (США). 1998. стр. xi, 402–413. ISBN 9780309064118.