Kwas L-askorbinowy

[pokaż]Nazewnictwo
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	C6H8O6
Masa molowa	176,13 g/mol
Wygląd	biały lub prawie biały, krystaliczny proszek lub bezbarwne kryształy, ciemniejące na świetle i powietrzu[1]
Identyfikacja
Numer CAS	50-81-7
PubChem	54670067
DrugBank	DB00126
[pokaż]SMILES
[pokaż]Właściwości
[pokaż]Niebezpieczeństwa
Podobne związki
Pochodne sole	askorbinian sodu
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)
Klasyfikacja medyczna
ATC	G01 AD03 S01 XA15 A11 GA01 A11 GB01
Multimedia w Wikimedia Commons
Hasło w Wikisłowniku

Kwas askorbinowy, witamina C, E300 (łac. acidum ascorbicum) – organiczny związek chemiczny z grupy nienasyconych alkoholi polihydroksylowych. Jest niezbędny do funkcjonowania organizmów żywych. Dla niektórych zwierząt, w tym ludzi, jest witaminą, czyli musi być dostarczany w pożywieniu. Jest także przeciwutleniaczem stosowanym jako dodatek do żywności^[7].

Budowa i właściwości chemiczne[edytuj 

Występuje naturalnie jako związek o konfiguracji L w łańcuchu bocznym i konfiguracji Dukładu furanowego. Pod wpływem metanolowego roztworu NaOH ulega epimeryzacji do kwasu erytrobowego (kwasu D-izoaskorbinowego, E315), różniącego się konfiguracją łańcucha bocznego^[8].

Kwas L-askorbinowy bywa niepoprawnie nazywany „lewoskrętną witaminą C” ze względu na mylenie konfiguracji względnej z aktywnością optyczną^[9][10]. W rzeczywistości kwas L-askorbinowy skręca płaszczyznę światła spolaryzowanego w prawą stronę ([α]20D ≃ +20°). Natomiast kwas D-askorbinowy jest przeciwutleniaczem, ale oprócz tego nie ma znaczenia biologicznego – nie działa jako kofaktor, więc nie jest witaminą^[11][12][13].

Charakter kwasowy mają grupy hydroksylowe w pozycjach 3 i 4, zwłaszcza grupa 4-OH, której pK_a wynosi 4,17^[8]. Anion powstały po dysocjacji protonu z grupy 4-OH jest stabilizowany przez rezonans chemiczny:

Jest bardzo nietrwała, łatwo ulega rozpadowi pod wpływem tlenu i wysokiej temperatury^[14].

Występowanie i synteza

Biosynteza

Kwas L-askorbinowy występuje naturalnie w wielu organizmach roślinnych i zwierzęcych^[7]. W obu królestwach substratem do biosyntezy tego związku jest D-glukoza, jednak przebiega ona w różny sposób. U roślin glukoza jest utleniana w pozycji C-2, po czym następuje epimeryzacja atomu C-5 i kolejne utlenianie, w pozycji C-1. U zwierząt szlak metaboliczny przebiega przez kwas glukuronowy, po czym następuje inwersja szkieletu węglowego, w efekcie czego atomy C-1 i C-6 glukozy stają się odpowiednio atomami C-6 i C-1 kwasu askorbinowego^[8].

Niezdolność do syntezy 

U szeregu zwierząt, między innymi naczelnych, a także odległych gatunkowo świnek morskich^[7][15][16] lub ryb doskonałokostnych(należą do nich pstrąg tęczowy i karp), kwas askorbinowy musi być dostarczany w pożywieniu, gdyż ich organizmy go nie wytwarzają. U naczelnych jest to efektem mutacji w genie odpowiedzialnym za wytwarzanie oksydazy L-gulono-γ-laktonowej (GLO), która w wątrobie katalizuje ostatni etap biosyntezy kwasu askorbinowego z D-glukozy, tj. utleniania L-gulonolaktonu^[15][16]. Szacuje się, że unieczynnienie tego genu nastąpiło około 60–75 mln lat temu, wkrótce po rozdzieleniu się małp właściwych i małpiatek^[16]. Natomiast u ryb doskonałokostnych oprócz mutacji w GLO obecne są też inne mutacje uniemożliwiające syntezę witaminy C; niezdolność do wytwarzania tego związku pojawiła się u nich ok. 200 mln lat temu^[16][17][18].

Produkcja[edytuj Większość kwasu askorbinowego produkowanego przemysłowo jest wytwarzana metodą opracowaną w 1934 przez Reichsteina i Grüssnera^[19], w której substratem jest także naturalna D-glukoza^[8].

Źródła w pożywieniu

Witamina C zawarta w pożywieniu należy do najbardziej wrażliwych na działanie czynników zewnętrznych witamin, niszczy ją (utlenianie) wysoka temperatura, wystawienie na dostęp światła oraz na bezpośredni kontakt z powietrzem^[20].

Źródła witaminy C w produktach roślinnych^[21]

[pokaż]Produkt	Zawartość (mg/100 g)

Źródła witaminy C w produktach zwierzęcych^[21]

[pokaż]Produkt	Zawartość (mg/100 g)

Rola w organizmie człowieka

Jest przeciwutleniaczem^[30][31]. Aktywuje wiele enzymów^[7], ułatwia asymilacjężelaza^[14][30][32], wpływa na syntezę kortykosteroidów^[30][31] oraz niektórych neuroprzekaźników^[31]. Utrzymuje prawidłowy stan tkanki łącznej^[30][33] (jest niezbędny w syntezie kolagenu^{[14][31][32][33]}), wzmacnia dziąsła i zęby, zabija bakterie wywołujące próchnicę zębów^[32]. Wzmacnia odporność organizmu na infekcje^{[14][31][32][33]}. Ułatwia gojenie się ran^[33]. Stabilizuje psychikę^[32]. Bierze udział w przemianach tyrozyny. Ma również wpływ na zachowanie prawidłowego potencjału oksydacyjnego w komórce^{[potrzebny przypis]}.

Badania wskazują brak wpływu zażywania witaminy C na ryzyko pojawienia się przeziębienia oraz mały wpływ na czas jego trwania (skrócenie czasu o 14% dla dzieci i 8% dla dorosłych). Wyjątkiem była grupa uczestników maratonów, narciarzy i żołnierzy przebywających w bardzo niskich temperaturach lub poddanych intensywnemu wysiłkowi fizycznemu, u których zaobserwowano 50% zmniejszenie występowania przeziębienia przy zażywaniu 2 g witaminy C dziennie^[34].

Rekomendowane spożycie witaminy C dla dorosłego człowieka wynosi od 45 do 90 mg na dobę^[35][36]. Organizmy większości zwierząt i roślin wytwarzają ten związek. Wyjątkiem są organizmy ssaków naczelnych (w tym człowieka), świnki morskiej i niektórych gatunków nietoperzy (ze względu na mutację i utratę enzymu: oksydazy L-gulonolaktonowej), którym musi być ona dostarczona z zewnątrz^[37].

Skutki niedoboru

Szkorbut^{[7][14][30][31][32][33]} (krwawienie i owrzodzenie dziąseł, wypadanie zębów)^[30][33], kruchość i pękanie naczyń krwionośnych^[30][31][32], osłabienie odporności organizmu^[30][32][33], obrzmiałe i bolesne stawy^[30], nieprawidłowe zrastanie się kości, powolne gojenie się ran^[31][33].

Zachodnie społeczeństwa spożywają znacznie więcej witaminy C w diecie, niż jest to niezbędne do zapobiegania rozwoju szkorbutu^[38].

Na jej niedobór często cierpią palacze tytoniu, stąd charakterystyczne na ich skórze liczne drobne zmarszczki^[32].

Skutki nadmiaru[edytuj | edytuj kod]

Kwas askorbinowy nie jest toksyczny, ale przyjmowany w nadmiarze (dawki powyżej 2 g na dobę) może wywoływać dolegliwości żołądka, nudności, biegunkę, wymioty, wysypkę skórną, obniżać odporność po radykalnym zmniejszeniu dawki. Zazwyczaj jednak jego nadmiar wydalany jest z organizmu wraz z moczem.

Ze względu na metaboliczny wpływ witaminy C zaleca się unikanie spożywania większych jej dawek (tj. powyżej 500 mg na dobę) w przypadku występowania lub skłonności do powstawania kamieni nerkowych, w skład których wchodzi szczawian wapnia lub kwas moczowy. Takie samo zalecenie odnosi się też do osób chorujących na takie schorzenia jak hemochromatoza, talasemia i niedokrwistość syderoblastyczna^{[39][40][41][42][43]}. Szacuje się, że ograniczone w czasie dożylne przyjmowanie wysokich dawek witaminy C nie powinno zwiększać ryzyka kamicy^[44]. Prospektywna analiza kohortowa z roku 2015 wykazała, że suplementacja witaminy C zwiększa ryzyko wystąpienia kamieni nerkowych u mężczyzn, ale nie u kobiet^[45].

Stosowanie wyższych niż zalecane dawek witaminy C w czasie ciąży może być szkodliwe dla płodu. Wysokie dawki tej witaminy, według klasyfikacji FDA ryzyka stosowania leków w czasie ciąży, należą do kategorii C. Oznacza to, że w badaniach na zwierzętach wykazano działanie niepożądane na płód, jednak jej wpływ na ciążę człowieka nie jest potwierdzony w badaniach klinicznych^[46].

Suplementacja

Badania naukowe nad potencjalnymi pozytywnymi skutkami zdrowotnymi suplementacji witaminą C dostarczają sprzecznych wyników. Badanie przeprowadzone przez U.S. Preventive Disease Task Force nie wykazało dowodów na ochronny wpływ suplementacji witaminą C przeciwko rozwojowi chorób układu krążenia i nowotworów^[47]. Nie udało się także klinicznie udowodnić wpływu witaminy C na długość życia^[48].

Zapobieganie rozwojowi nowotworów[edytuj | edytuj kod]

Badanie z 2013 roku nie wykazało, że suplementacja witaminą C zmniejsza ryzyko rozwoju raka płuc u pacjentów zdrowych oraz znajdujących się w grupie wysokiego ryzyka (palaczy i narażonych na wdychanie włókien azbestu)^[49]. Metaanaliza z roku 2014 wykazała słabą zależność pomiędzy suplementacją witaminą C a zmniejszoną zachorowalnością na raka płuc^[50]. Kolejna metaanaliza nie wykazała związku witaminy C z ryzykiem zachorowania na raka prostaty^[47].

W celu oszacowania wpływu suplementacji witaminą C na zapadalność na nowotwór jelita grubego przeprowadzono dwie metaanalizy. Jedno z badań wykazało słabą zależność pomiędzy konsumpcją witaminy C a zmniejszoną zapadalnością na tę chorobę. Drugie nie wykazało takich zależności^[51][52].

Analiza metadanych z 2011 nie potwierdziła, że witamina C zapobiega rozwojowi nowotworów piersi^[53], ale kolejne badanie wykazało, że witamina C może mieć związek ze zwiększoną przeżywalnością u pacjentek już chorych^[54].

Terapia nowotworów

Witamina C, podawana dożylnie w formie askorbinianu sodu, wykazuje działanie cytotoksyczne wobec nowotworów i jest wskazywana jako potencjalny lek przeciwnowotworowy. Autorzy uznali wyniki za obiecujące i uzasadniające kontynuowanie badań klinicznych^[55][56][57].

Choroby układu krążenia

Metaanaliza z 2013 roku nie wykazała wpływu suplementacji witaminą C na zmniejszenie ryzyka zawału, wylewu, śmierci w wyniku choroby układu krążenia ani śmierci ogółem^[58]. Kolejna analiza wykazała jednak odwrotną zależność pomiędzy witaminą C a ryzykiem wylewu^[59].

Metaanaliza 44 badań klinicznych wykazała istotny pozytywny wpływ suplementacji dobowymi dawkami witaminy C powyżej 500 mg na funkcje śródbłonka. Wykazano, że efekt ten był silniejszy u osób o zwiększonym ryzyku zapadania na choroby układu krążenia^[60].

Choroby przewlekłe

Nie wykazano wpływu suplementacji witaminą C na leczenie reumatoidalnego zapalenia stawów^[61].

Badania badające wpływ witaminy C na rozwój choroby Alzheimera osiągnęły sprzeczne wyniki^[62][63]. Utrzymywanie zdrowego spożycia witaminy C w diecie jest prawdopodobnie istotniejsze niż suplementacja^[64].

Badanie efektu spożywania dawek witaminy C przekraczających RDA nie wykazało jej istotnego wpływu na zapobieganie i hamowanie rozwoju zaćmy starczej^[65].

Przeziębienie

Wpływ witaminy C na leczenie przeziębienia był obiektem wielu badań naukowych. Wykazano, że nie jest ona skuteczna w zapobieganiu, czy leczeniu przeziębienia poza szczególnymi przypadkami (zwłaszcza u osób uprawiających intensywnie sport w zimnym otoczeniu)^[66][67]. Rutynowa suplementacja witaminą C nie redukuje prawdopodobieństwa zachorowania ani nasilenia przeziębienia w ogólnej populacji, ale może zredukować długość trwania choroby^[66][68][69].

COVID-19

Podanie dużych dawek askrobinianu sodu dożylnie wpływa pozytywnie na przebieg COVID-19 u osób zakażonych SARS-CoV-2. Zauważono lżejszy przebieg choroby i poprawę saturacji, kwestia wpływu na śmiertelność nie jest jasna i wymaga dalszych analiz^[70][71][72].

Zastosowanie w przemyśle spożywczym

Kwas askorbinowy jest przeciwutleniaczem i jako taki jest stosowany w przemyśle spożywczym, podobnie jak jego sole i estry. Symbole stosowane do oznaczenia tych związków:

• E300 – kwas askorbinowy
• E301 – askorbinian sodu
• E302 – askorbinian wapnia
• E303 – askorbinian potasu
• E304 – estry kwasów tłuszczowych i kwasu askorbinowego
  • E304(i) – palmitynian askorbylu
  • E304(ii) – stearynian askorbylu
• E315 – kwas izoaskorbinowy (erytrobowy).

Historia

Symptomy szkorbutu opisane zostały po raz pierwszy w relacjach z wypraw krzyżowych. W czasach wielkich odkryć geograficznych (XV–XVI w.) stał się on główną przyczyną śmierci i kalectwa żeglarzy w długich rejsach. Dopiero w roku 1753 szkocki lekarz James Lind odkrył, że chorobie zapobiega i leczy spożywanie soku z owoców cytrusowych^[73]. Na początku XX w. odkryto, że świnka morska jest także podatna na tę chorobę i może stanowić model zwierzęcy do jej badań. Umożliwiło to udowodnienie, że rzeczywiście podłożem szkorbutu jest niewłaściwa dieta^[74].

Witaminę C wyizolował w 1928 roku węgierski biochemik Albert Szent-Györgyi z bydlęcej kory nadnerczy oraz z soku pomarańczowego i z soku z kapusty, a następnie z papryki. Wykazał, że wyodrębniony związek ma właściwości przeciwszkorbutowe i nadał mu nazwę „kwas heksauronowy” (hexuronic acid). W roku 1933 W.N. Haworth i E.L. Hirst ustalili jego strukturę, a ponadto Haworth oraz niezależnie T. Reichstein i współpracownicy opisali syntezę obu jego enancjomerów. W tym samym roku Szent-Györgyi i Haworth zaproponowali zmianę nazwy związku na „kwas askorbinowy”, aby zobrazować jego właściwości przeciwszkorbutowe^[74]. W 1937 obu naukowcom za badania nad witaminą C przyznano Nagrody Nobla^[74] – Szent-Györgyi otrzymał ją w dziedzinie fizjologii lub medycyny, a Haworth w dziedzinie chemii.

Uwagi