E-vitamiini

E-vitamiini on termi vitamiiniryhmälle, jonka aineilla on samat biologiset toiminnot eliöissä kuin α-tokoferolilla. Usein E-vitamiineiksi luetaan kahdeksan luonnossa yleistä ainetta: α-, β-, γ- ja δ-tokoferoli sekä α-, β-, γ- ja δ-tokotrienoli.^[1] Näistä kullakin on kahdeksan stereoisomeeriä kiraliakeskusten ja E,Z-isomerian takia. Luonnossa on vain 2R,4R,8R- eli RRR-tokoferoleita ja 2R,3'(E),7'(E)- eli REE-tokotrienoleita. Kaikkia isomeerejä sisältäviä seoksia eli rasemaatteja sanotaan kaikki-rac-tokoferoleiksi ja -trienoleiksi. Keinotekoisesti tuotetut E-vitamiinilisät ja -lääkkeet ovat usein rasemaatteja.^[2][3]

RRR-α-tokoferoli.

Ihmisravinto sisältää käytännössä aina riittävästi E-vitamiinia^[4]. Esimerkiksi vaikutukseltaan tehokkainta E-vitamiinia, RRR-α-tokoferolia, esiintyy runsaasti ihmisten ruokavalioissa. RRR-α-tokoferolia pidetään joissain yhteyksissä ihmisten kohdalla ainoana todellisena E-vitamiinina.^[5][6] Sen sijaan ainakin γ- ja δ-tokotrienoleita ei aina lueta E-vitamiineiksi, koska niiden vitamiinivaikutus on hyvin heikko.^[5]

E-vitamiineja on eliöillä solukalvojen ja muiden lipidien joukossa, joissa ne toimivat muun muassa eläimillä ja kasveilla ensisijaisesti hapettumisenestoaineina. Ne suojaavat lähinnä rasvahappoja niitä tuhoavilta sisä- ja ulkosyntyisiltä radikaaleilta.^[7][6] E-vitamiinit ovat myös osa solutoimintojen säätelyä vaikuttaen tiettyihin transkriptiotekijä- ja soluviestintäproteiineihin.^[8]

Lähinnä vain fotosynteesiin pystyvät eliöt eli kasvit, levät ja jotkin syanobakteerit tuottavat E-vitamiineja.^[9] Poikkeuksiakin on, kuten E-vitamiinisynteesiin pystyvä ei-fotosynteettinen Plasmodium falciparum -loinen. Eläimet eivät tuota E-vitamiineja, mutta saavat niitä ruuasta.^[9]

E-vitamiineja on kaikissa kasviksissa – eritoten monissa kasviöljyissä, siemenissä ja pähkinöissä^[7]. Eläinkunnan tuotteista E-vitamiinia löytyy esimerkiksi voista, kananmunasta, juustoista, naudan- ja sianlihasta sekä joistain kaloista^[10].

Vakava E-vitamiinipuutos on hyvin harvinainen tila. Tämän syynä on usein sairaus, eikä lähes ikinä liian pieni E-vitamiinisaanti ruuasta. Puutos johtaa muun muassa hermovaurioihin, joten eräitä puutosoireita ovat refleksien heikkeneminen ja ataksia.^[4] E-vitamiinien yliannostus on hyvin epätodennäköistä, sillä ne ovat yksi vähiten myrkyllisistä vitamiineista.^[7]

Elintarviketeollisuus käyttää tokoferolia rasvojen härskiintymistä estävänä hapettumisenestoaineena. Kasviöljyperäisen tokoferoliuutteen E-koodi on 306 ja teollisesti valmistettujen α-, γ- ja δ-tokoferolin rasemaattien koodit ovat E307, E308 ja E309.^[11]

Yksiköt

Ruuissa on monia eri tehoisia ja massaisia E-vitamiineja, joten niitä verrataan keskenään erilaisin yksiköin. EU:ssa 1 milligramma (mg) α-tokoferoliekvivalenttia (α-TE) vastaa ihmisillä teholtaan^[5]

• 1 mg RRR-α-tokoferolia
• 2 mg RRR-β-tokoferolia
• 10 mg RRR-γ-tokoferolia
• 33⅓ mg RRR-δ-tokoferolia (noin 33,3 mg)
• 3⅓ mg REE-α-tokotrienolia (noin 3,3 mg)
• 20 mg REE-β-tokotrienolia

γ- ja δ-tokotrienoli ovat vitamiinitehoiltaan niin heikot, ettei niitä lueta vitamiinitoimintoisiksi α-TE-arvojen määritelmässä.^[5]

Joissain vanhoissa suosituksissa käytetty 1 IU eli kansainvälinen yksikkö (massayksikköjä ei käytetä) vastaa E-vitamiinien kohdalla teholtaan^[5]:

• 1 mg kaikki-rac-α-tokoferyyliasetaattia (rasemaatti, katso kohta Stereoisomeria)
• 0,74 mg RRR-α-tokoferyyliasetaattia
• 0,91 mg kaikki-rac-α-tokoferolia
• 0,67 mg RRR-α-tokoferolia.

Suositukset

E-vitamiinin tarve riippuu monityydyttymättömien rasvahappojen määrästä ravinnossa sekä niiden kemiallisesta rakenteesta. Tarve lisääntyy monityydyttymättömän rasvan saannin kasvaessa sitä enemmän, mitä tyydyttymättömämpää nautittu rasva on. Esimerkiksi jokainen gramma linolihappoa lisää puolella milligrammalla päivittäistä E-vitamiinin tarvetta. Jos ravintoon kuuluu hyvin vähän monityydyttymätöntä rasvaa, 4-5 milligrammaa E-vitamiinia riittää kattamaan aikuisen ihmisen päivätarpeen. Jos taas linolihapon saanti vastaa keskimääräistä 6 energiaprosenttia, E-vitamiinin päivätarve kasvaa 16 milligrammaan keskimääräisellä 2500 kalorin energiansaannilla.^[12]

Suomen valtion ravitsemusneuvottelukunnan suositusten mukaan 6–65-vuotiaan tulisi joka vuorokausi (vrk) saada E-vitamiinia keskimäärin 7,6 milligrammaa (mg) α-tokoferoliekvivalentteina (α-TE), jos hänen energiatarpeensa on 2 000 kilokaloria vuorokaudessa. Neuvottelukunnan suosituksissa 1 mg α-TE:tä vastaa 1 mg RRR-α-tokoferolia.^[13]

Suomen E-vitamiinisuositukset (mg α-TE/vrk)^[13]

Lapset		Miehet		Naiset		Raskaana olevat
< 6 kk	a	10–13 v	8	10–13 v	7	10
6–11 kk	3	≥ 14 v	10	≥ 14 v	8
12–23 kk	4					Imettävät
2–5 v	5					11
6–9 v	6
a: Äidinmaito tai äidinmaidonkorvike tyydyttää alle 6 kk ikäisten ravinnetarpeet

Saanti

Liikasaanti

Suomen valtion ravitsemusneuvottelukunnan mukaan E-vitamiinisaannin turvallinen yläraja aikuisilla α-tokoferoliekvivalentteina (α-TE) on 300 mg/vrk Raja pätee ravintolisistä saaduille E-vitamiineille, ei ruuasta saaduille.^[13] Euroopan elintarviketurvallisuusvirasto EFSA:n määrittämät turvalliset rajat α-TE-arvoina ovat taulukossa alla.^[14][5]

EFSA:n E-vitamiinisaannin turvalliset ylärajat^[14][5]

Ikä tai ryhmä	1–3 v	4–6 v	7–10 v	11–14 v	15–17 v	Yli 18 v	Raskaana olevat	Imettävät
mg/vrk	100	120	160	220	260	300	300	300

E-vitamiinin käyttö ravintolisänä saattaa lisätä riskiä sairastua eturauhassyöpään.^[15]

E-vitamiinit eivät ole kovin myrkyllisiä. Ihmiset ja muut eläimet sietävät hyvinkin suuria annoksia niitä. Ihmisillä jopa 2 150 mg kerta-annokset RRR-α-tokoferolia nieltynä eivät ole säännönmukaisesti olleet haitallisia.^[7]

Toistuvat 1 070 mg/vrk annokset RRR-α-tokoferolia eivät ole selvästi vaarallisia terveille ihmisille. Suuret annokset E-vitamiineja saattavat kuitenkin johtaa luiden ja veren hyytymisen heikkenemistä aiheuttaviin vitamiinipuutoksiin, koska ne heikentävät A-, D- ja K-vitamiinien imeytymistä. E-vitamiinin liikasaannissa on ilmennyt yksittäistapauksissa muun muassa päänsärkyä, väsymystä, pahoinvointia, kahtena näkemistä (diplopia), lihasheikkoutta, virtsan lievästi kohonnutta kreatiniinipitoisuutta (kreatinuria) ja vatsakipuja.^[7]

Puutos

E-vitamiinipuutos on hyvin harvinainen tila eikä johdu lähes ikinä liian pienestä E-vitamiinisaannista ruuasta. Pelkän E-vitamiinipuutoksen ensioire on refleksien hitaus tai niiden puutos eli vastaavasti hypo- tai arefleksia. Myöhemmin voi ilmetä muun muassa verkkokalvorappeumaa, spinoserebellaarista ataksiaa, luurankolihasten heikkoutta ja silmälihasten heikkoutta (oftalmopareesia). Voi myös ilmetä hemolyysiä peroksidivälitteisesti, jolta vitamiini normaalisti suojaisi.^[4]

Hermo-oireet johtuvat ääreishermostosta alkavista hermovaurioista. Puutoksessa hermoimpulssien amplitudit heikkenevät, joka johtuu aksonien vaurioitumisesta. Myeliinin tuhoutuminen eli demyelinaatio ei yleensä liity hermovaurioihin, mutta sitäkin voi ilmetä.^[4]

E-vitamiinipuutosta aiheuttavat lähinnä sappinesteen erityksen estyminen (kolestaasi) ja keskosuus. Mahdollisesti altistavia ovat muun muassa suolisyövän sädehoito, keliakia ja haiman vajaatoiminta, muttei tiettävästi krooninen haimatulehdus.^[1] E-vitamiinipuutokseen johtavat myös geenisairaudet kuten

• abeetalipoproteinemia. Tämä on harvinainen, autosomaalinen, resessiivinen ja johtuu MTTP-geenin mutaatiosta. Geenistä tuotettu proteiini on pakollinen osa apoliporoteiini B:n (apoB) tuottoa ja lipidien siirtoa apoB:n VLDL:iin soluissa. Puutoksessa veren triglyseridi-, apoB- ja kolesterolipitoisuudet ovat olemattomat. Sairaudessa kaikkien rasvojen ja rasvaliukoisten vitamiinien eli A-, D-, E- ja K-vitamiinien imeytyminen suolistosta on huonoa. Oireet liittyvät siksi muidenkin vitamiinien puutokseen. Ensioireena on muun muassa rasvaripuli ja oksentelu. Tätä seuraavat jo vauvana ilmenevät E-vitamiinipuutoksen hermo-oireet ja A-vitamiinipuutoksen silmävauriot. Hoitona toimivat suuret ja läpi elämän jatkuvat niellyt annokset A-, D-, E- ja K-vitamiineja.^[16]
• E-vitamiini puutos ataksia eli AVED (eng. ataxia with vitamin E deficiency). Tämä on harvinainen, autosomaalinen, resessiivinen ja johtuu TTPA-geenimutaatiosta. AVED:ssä vitamiinin siirtyminen maksasta VLDL:ään ja sen avulla muun muassa hermostoon on vähentynyt paljon.^[17] Tila ilmenee hitaasti etenevinä peruuttamattomina hermo-oireina 5–15-vuotiaana. Oireiden pahentumisen pysäyttävät suuret ja loppuelämän jatkuvat niellyt E-vitamiiniannokset.^[6]
• kystinen fibroosi. Tähän liittyy monia oireita, joista osa liittyy haiman vajaatoimintaan, sen rasvoja pilkkovien entsyymien erityksen vähyyteen ja siten rasvojen ja rasvaliukoisten vitamiinien huonoon imeytymiseen. Suuret ja loppuelämän jatkuvat E-vitamiiniannokset estävät puutosoireita, mutteivat lievitä muita oireita.^[18]

Ruokapitoisuudet

E-vitamiinia esiintyy sekä kasvi- että eläinperäisessä ravinnossa^[19], mutta eniten pähkinöissä ja siemenissä sekä niistä tuotetuissa kasviöljyissä^[20]. Eläinkunnan tuotteista E-vitamiinia löytyy esimerkiksi voista, kananmunasta, juustoista, naudan- ja sianlihasta sekä joistain kaloista^[10].

Vehnänalkioöljy sekä auringonkukka- ja safloriöljyt ovat erityisen hyviä E-vitamiininlähteitä, sillä niissä on paljon RRR-α-tokoferolia^[7]. Maissi- ja soijaöljyissä vitamiinista pääosa on RRR-γ-tokoferolia. Pellava- ja palmuöljyissä RRR-α:aa ja RRR-γ:aa on lähes yhtä paljon. Palmuöljyissä on myös paljon α- ja γ-tokotrienolia.^[4] Kookosöljyn ja -margariinin, soijan-, vehnän- ja ohranalkiot sekä muiden alkioiden ja leseiden tokotrienolit ovat pääosin estereinä. Tokoferolit taas ovat pääosin vapaina fenoleina.^[7]

Eläimissä, eritoten rasvakudoksissa, on kasvien syönnistä saatua E-vitamiinia pääosin α-tokoferolina. Kudospitoisuudet riippuvat E-vitamiinisaannista ja kasvavat sen ollessa suurta.^[7]

E-vitamiinia on eniten tuoreissa ruoka-aineissa. Pitoisuuksia alentaa rasvojen härskiintyminen eli hapettuminen muun muassa peroksyyliradikaaleiksi, joiden kanssa E-vitamiinit reagoivat toimimattomiksi. Radikaalihävikkiä aiheuttavat myös kuivaus, auringonvalo, säteilytys, tölkitys, valkaisu hapettimilla ja orgaaniset hapot kuten propionihappo (E280 säilöntäaine). Jyvien leseiden tai muiden vitamiinipitoisten osien poisto esimerkiksi jauhojen tuotossa alentaa pitoisuuksia.^[7]

Ruokien E-vitamiinipitoisuuksia^a (mg α-TE^b/100 g)^[19]

Heinäkasvit ja jauhot		Pavut ja pähkinät		Lihat
Kaurahiutale	0,7	Cashewpähkinä, kuivapaahdettu	0,57	Ankka, paahdettu	0,7
Maissijauho, täysjyvä	0,25	Härkäpapu, keitetty	0,09	Kalkkuna, iholla, paahdettu	0,339
Ohraryyni	0,05	Kidneypapu, keitetty	0,21	Kana, iholla, paahdettu	0
Pasta, täysjyvä, keitetty	0,05	Kikherne, keitetty	0,35	Kirjolohi (viljelemätön), paistettu	0
Riisi, tumma, keitetty	0,72	Linssi, keitetty	0,11	Makrilli, paistettu, kuivattu	0
Riisi, valkoinen, keitetty	0,03	Maapähkinä, kuivapaahdettu	7,41	Nauta (vasikka), maksa, käristetty[21]	0,50
Ruisjauho, puolikarkea	1,33	Manteli, kuivapaahdettu	5,55	Nauta, kylki, ¼ rasvaa, pariloitu	0,236
Soijajauho, rasvainen	0	Parapähkinä, kuivapaahdettu	7,6	Nauta, munuainen, pariloitu[21]	0,42
Vehnäjauho, täysjyvä	1,23	Pekaanipähkinä, kuivapaahdettu	3,1	Sika, jalka, vähärasvainen, paahdettu	0,26
Vehnälese	2,32	Pistaasi, kuivapaahdettu	5,21	Silli, säilyke	1
		Voipapu, keitetty	0,14	Turska, paistettu	0,3
Kasvikset ja ruokasienet		Hedelmät ja marjat		Lehmänmaitotuotteet
Bataatti, kuorimaton, uunipaistettu	0,28	Aitoviikuna	0,89	Briejuusto	0,655
Herne	0,69	Ananas	0,1	Camembertjuusto	0,655
Jääsalaatti	0,28	Appelsiini	0,24	Cheddarjuusto	0,36
Keltasipuli	0,13	Aprikoosi	0,89	Edamjuusto	0,751
Keräkaali, keitetty	0,105	Avokado	1,34	Maito, rasvaton	0,04
Kukkakaali, keitetty	0,04	Banaani	0,27	Raejuusto, 1% rasvaa	0,11
Kurkku	0,079	Hunajameloni	0,15	Sinihomejuusto	0,64
Lanttu	0,15	Karviainen	0,37	Voi	1,58
Maissi, keltainen	0,09	Luumu	0,6	Herajauhe, makea[21]	0,03
Parsa, keitetty	0,38	Mango	1,12	Jugurtti, 3,3% rasvaa[21]	0,03
Parsakaali, keitetty	1,69	Mansikka	0,14	Muut
Peruna, kuorimaton, uunipaistettu	0,04	Mustaherukka	0,1	Kananmuna, keitetty	1,05
Pinaatti	1,89	Mustikka	1	Rintamaito (ihmisen)	0,9
Porkkana	0,46	Omena	0,32	Rypsiöljy	20,95
Punajuuri, keitetty	0,3	Persikka	0,7	Oliiviöljy	12,4
Selleri	0,36	Päärynä	0,5	Olut, lager	0
Siitake, kuivattu	0,12	Vadelma	0,45
Tomaatti	0,38	Viinirypäle	0,25
a: ruuat ovat raakoja eli valmistamattomia ellei toisin mainita. Pitoisuudet ovat keskimääräisiä. b: α-TE on α-tokoferoliekvivalentti. Katso kohta Yksiköt.

Kemia

Rakenne

E-vitamiinit ovat tokoferoleita ja tokotrienoleita. Näissä on kaksirenkainen 6-kromanoli eli 3,6-dihydro-2H-1-bentsopyran-6-oli, jonka hiilessä 2 on 3:n perättäisen isoprenoidin ketju. Aromaattisen renkaan hiilessä 6 on OH-ryhmä tai sen esteri kuten asetaatti. Renkaan hiilissä 5, 7 ja 8 voi olla vety (–H) tai metyyli (–CH₃). Tokotrienoleissa isoprenoidiketjun hiilissä 3', 7' ja 11' on kaksoissidos. Tokoferoleissa nämä ovat yksöissidoksia.^[3]

Luonnon yleiset tokoferolit ja tokotrienolit^[3]

Nimi	Rakenne	R1	R2	R3
α-tokoferoli	2R,4'R,8'R-tokoferolit	CH3	CH3	CH3
β-tokoferoli		CH3	H	CH3
γ-tokoferoli		H	CH3	CH3
δ-tokoferoli		H	H	CH3
α-tokotrienoli	2R,3'(E),7'(E)-tokotrienolit	CH3	CH3	CH3
β-tokotrienoli		CH3	H	CH3
γ-tokotrienoli		H	CH3	CH3
δ-tokotrienoli		H	H	CH3

Stereoisomeria

Kaikki-rac-α-tokoferoli.

Tokoferoleissa ja tokotrienoleissa kromanolin ja ketjun liittävä hiili 2 on kiraliakeskus. Tokoferoleissa myös ketjun metyylin sitovat hiilet 4' ja 8' ovat kiraalisia. Tokoferoleilla on 3 kiraliakeskusta ja siten 8 (=2³) stereoisomeeriä. Luonnossa on vain 2R,4R,8R-tokoferoleita, joiden lyhenne on RRR-tokoferolit. Synteettiset muodot voivat olla kaikkia isomeerejä lähes tasapuolin sisältäviä seoksia eli rasemaatteja.^[3] Näitä sanotaan kaikki-rac-tokoferoleiksi ja joskus virheellisesti D,L-tokoferoleiksi. Siten vaikkapa α-tokoferolin rasemaatti on kaikki-rac-α-tokoferoli.^[4]

Kiraalisen hiilen 2 lisäksi tokotrienolien 3'- ja 7'-kaksoissidokset ilmentävät E,Z-isomeriaa. Stereoisomeerejä on 8 ja niitä voi olla synteettisissä tokotrienoleissa, mutta luonnossa on vain 2R,3'(E),7'(E)-tokotrienoleita. Näistä voidaan käyttää lyhennettä REE-tokotrienolit.^[2]

RRR-α-tokoferoli on ihmisillä tehokkaampi vitamiinina kuin mitkään muut luonnon tokoferolit tai tokotrienolit. Syynä on maksan α-tokoferolin kuljetusproteiinin eli α-TTP:n huono sitoutuminen muihin muotoihin (katso kohta Imeytyminen ja kuljetus).^[5]

Ominaisuudet ja reaktiivisuus

Tokoferolit ja tokotrienolit ovat huoneenlämmössä keltaisia öljyjä.^[22] Etanoli ja moni pooliton aine liuottaa tokoferoleita. Ne ovat hapettumisenestoaineita (katso kohta Hapettumisenesto) ja hapettuvat hitaasti ilman hapessa punertaviksi aineiksi. Hapettomissa oloissa ne kestävät emäksiä ja kuumentamista jopa 200 °C asti. Niitä voidaan tyhjiötislata ilman merkittävää hajoamista. Fenolin OH-ryhmä voidaan esteröidä tai eetteröidä. Esterit ovat huoneenlämmössä vakaita ilman hapen läsnäollessa. Muissa tokoferoleissa kuin α-tokoferolissa fenolin hiiliin voi liittyä ryhmiä kuten hydroksimetyyli, kloorimetyyli tai nitrosoryhmä.^[23]

E-vitamiinien spektrofotometrisiä ominaisuuksia^[22]

Aine	Absorptio- maksimi (nm)	Molaarinen absorptiokerroin (mol–1 cm–1 dm3)	Fluoresenssi (nm)
			Virittyminen	Emissio
α-tokoferoli	292	3265	295	320
β-tokoferoli	296	3725	297	322
γ-tokoferoli	298	3809	297	322
δ-tokoferoli	298		297	322
α-tokotrienoli	292	3652
β-tokotrienoli	296	3540	290	323
γ-tokotrienoli	298	3737	290	324
δ-tokotrienoli	298	3403	292	324

Valmistus

Kaikki-rac-α-tokofeyyliasetaatti.

Ravintolisien ja lääkkeiden E-vitamiinit ovat lähinnä α-tokoferolia, joka on tuotettu synteettisesti. Tämä on usein esteröity rasemaatti. Yleisimpiä ovat kaikki-rac-α-tokoferyyliasetaatti, -sukkinaatti, -polyetyleeniglykolisukkinaatti ja -nikotinaatti. Esterit eivät ole hapettumisenestoaineita, joten ne säilyvät esteröimättömiä muotoja pidempään eri olosuhteissa. Esterit hydrolysoituvat silti kehossa ja ovat likimain yhtäläisiä vitamiiniteholtaan esteröimättömien muotojen kanssa.^[7][4]

α-Tokoferolin ei-stereospesifisessä synteesissä tuotetaan 2,3,5-trimetyylibentseeni-1,4-diolia eli trimetyylihydrokinonia (CAS-numero 700-13-0) ja kaikki-rac-isofytolia (CAS 505-32-8) tai jokin muu sen 20-hiilinen johdannainen. Nämä kondensoidaan kaikki-rac-α-tokoferoliksi. m-Kresoli voidaan katalyyttisesti metyloida trimetyylifenoliksi. Tämä hapetetaan kinonijohdannaiseksi ja pelkistetään sitten trimetyylihydrokinoksi. Vaihtoehtoinen lähtöaine on 2,4,6-trimetyylifenoli (mesitoli), isoforoni (CAS 78-59-1) tai dietyyliketoni. Jälkimmäinen kondensoidaan metyylivinyyliketonin tai krotonaldehydin kanssa 2,5,6-trimetyyli-2-sykloheksen-1-oniksi (CAS 20030-30-2). Tämä pelkistetään trimetyylifenoliksi ja reagoidaan kuten aiemmin. Kaikki-rac-isofytolia voidaan tuottaa usein eri reaktioin. Lähtöaineina voidaan käyttää muun muassa asetonia ja etyyniä, myrseeniä tai isobuteenia. Näistä tuotetaan eri reaktioreitein reiteille yhteinen välituote, 6,10-dimetyyliundeka-2-oni eli heksahydropseudojononi (CAS 1604-34-8), joka reagoidaan isofytoliksi.^[24]

Maailmanlaajuisesti tuotetusta α-tokoferolista noin 10 % on stereospesifisesti tuotettua RRR-α-tokoferolia, joka on massaan suhteutettuna rasemaattia tehokkaampi muoto. RRR-muotoa käytetään lähinnä lääketieteessä, ei ravintolisissä.^[24]

Toiminta eliöissä

Hapettumisenesto

E-vitamiinit ovat hapettumisenestoaineita, jotka ovat rasvaliukoisuutensa takia osa solukalvoja. Kalvojen rasvahapot voivat hajota aineenvaihduntaperäisten tai ulkosyntyisten radikaalien takia ketjureaktioin pienemmiksi aineiksi. Radikaalit siis vaurioittavat solukalvoja, mutta myös DNA:ta ja proteiineja. E-vitamiini pysäyttää nämä reaktiot neutraloiden radikaalit harmittomiksi muuntuen itse välillisesti radikaaliksi ja usein taas E-vitamiiniksi muiden kehon hapettumisenestoaineiden avulla.^[7]

Sisäisiä radikaalilähteitä ovat lähinnä elektroninsiirtoketju, tiettyjen aineiden kuten parakvatin P450-välitteinen hajotus ja makrofagien fagosytoosi. Ulkoisia lähteitä ovat esimerkiksi otsoni, typpidioksidi, tupakansavu ja ionisoiva säteily. E-vitamiinien radikaaleja neutraloivat vaikutukset kohdistuvat pääosin fenoksyyli- (Ph-O•) ja peroksyyliradikaaleihin (ROO•) sekä typen oksidien (NO_x) radikaaleihin.^[7]

Radikaalit (X•) voivat ottaa vedyn sidoselektroneineen (H•) eritoten monityydyttymättömiltä rasvahapoilta (RH) niiden ketjujen metyleeneiltä (–CH₂–). Muodostuu rasvahapporadikaali (R•), jossa metyleeni on muodossa (–CH•–). Reaktio on:^[7]

X• + RH → XH + R•

Rasvahapporadikaali reagoi esimerkiksi hapen (O₂) kanssa rasvahapon peroksyyliradikaaliksi (ROO•):^[7]

1. R• + O₂ → ROO•

Peroksyyliradikaali reagoi toisen rasvahapon kanssa hydroksiperoksidiksi (ROOH). Muodostuu toinen ketjureaktiota jatkava rasvahapporadikaali:^[7]

2. ROO• + RH → ROOH + R•

Ketjureaktiot (1. → 2. → 1. ...) voivat toistua useasti kunnes hydroksiperoksideja on muodostunut hyvin paljon. Peroksidit katkeavat herkästi pienemmiksi aineiksi kuten etaaniksi, pentaaniksi, malonialdehydiksi ja isoprostaaneiksi. Näistä etaania ja pentaania poistuu E-vitamiinipuutosta potevilla uloshengitysilmassa tavallista enemmän. E-vitamiinit (E–OH) taas estävät ketjureaktioita antamalla fenolinsa OH-ryhmän vedyn sidoselektroneineen radikaalille muuntuen kromanoksyyliradikaaliksi (E–O•).^[7] E-vitamiinit ovat tehokkaita hapettumisenestoaineita, sillä rasvahappojen peroksyyliradikaalit reagoivat noin 1 000 kertaa nopeammin E-vitamiinien kanssa kuin monityydyttymättömien rasvahappojen kanssa. Peroksyylien reaktio vitamiinin kanssa on:^[4]

ROO• + E–OH → ROOH + E–O•
Kuvassa on vastaavasti yleispätevämpi reaktio:
X• + E–OH → XH + E–O•

Glutationi voi pelkistää hydroksiperoksidin (ROOH) hydroksirasvahapoksi (ROH).^[25] Kromanoksyyliradikaali on verrattain reagoimaton ja voi antaa toisenkin vedyn sidoselektroneineen peroksyyliradikaalille muuntuen neutraaliksi kinoniksi (esim. α-tokoferolikinoni, CAS-numero 7559-04-8), joka on ei-vitamiinitoimintoinen hajoamistuote.^[7] Usein kromanoksyyliradikaali kuitenkin reagoi pian taas E-vitamiiniksi muiden hapettumisenestoaineiden (AH) kanssa, joita ovat esimerkiksi askorbaatti (C-vitamiini) ja tiolit, eritoten glutationi. Reaktio on:^[4]

E–O• + AH → E–OH + A•

Muiden hapettumisenestoaineiden radikaalit (A•) reagoivat omissa reaktioreiteissään harmittomiksi ei-radikaaliyhdisteiksi. Askorbyyliradikaali reagoi neutraaliksi askorbaatiksi glutationien avulla, jotka muuntuvat neutraaliksi glutationidisulfidiksi (GSSG).^[25] Seleeni- ja niasiiniriippuvainen (NADPH) glutationiperoksidaasi 4 (GPX4) pelkistää tämän 2:ksi glutationiksi (2 GSH).^[25][5]

Solusäätely

E-vitamiinien vaikutuskohteena ovat tietyt transkriptiotekijät ja soluviestinnän entsyymit, joita molempia on useita. Vaikutukset voivat olla tehostavia tai vaimentavia. Vaikutusteho riippuu siitä, mikä tokoferoli tai tokotrienoli saa vaikutuksen aikaan. Soluviestinnän kohdalla vaikutukset ovat usein vaimentavia. Säätely voi tapahtua jollakin epäsuoralla mekanismilla tai suoralla E-vitamiinin sitoutumisella tekijään tai entsyymiin. Transkriptiotekijöiden kohdalla suora sitoutuminen on poikkeavaa. Sitä ilmenee ainakin pregnaani-X-reseptoriin (PXR) ja β-estrogeenireseptoriin (ERβ) – tokoferolien sitoutuminen edeltäviin on reseptoreita aktivoivaa. Epäsuoraan aktivoituvia tekijöitä ovat muun muassa PPARγ ja NRF2. Epäsuoraan estyviä tekijöitä ovat muun muassa NFκB ja RORα ja Hif1α. Soluviestinnän entsyymit taas ovat proteiinikinaaseja (kuten PKC), proteiinifosfataaseja (kuten PP2A), lipidikinaaseja (kuten DAGK), lipidifosfataaseja (kuten SHIP) ja lipidiaineenvaihdunnan entsyymeitä (kuten COX-2 ja PLA2).^[8]

Muu biokemia

Imeytyminen ja kuljetus

Ihmisillä ohutsuoleen erittyvä sappi liuottaa rasvaliukoiset E-vitamiinit vesiliukoisiksi miselleiksi imeytymisen mahdollistamiseksi. Miselleissä haiman suoleen erittämät esteraasit hydrolysoivat E-vitamiiniestereitä vapaiksi vitamiineiksi.^[1][26] Rasvaisten ruokien rasvahapot – eritoten pitkäketjuiset rasvahapot – tehostavat E-vitamiinien imeytymistä. Rasvat liuottavat ruuan joukossa olevia vitamiineja, lisäävät sapen eritystä ja misellien muodostusta.^[26]

Suolisoluihin E-vitamiinit päätyvät kalvoproteiinien kautta. Imeytymiseen osallistuvat ainakin kalvoproteiinit NPC1L1, SCARB1 ja CD36. Soluissa vitamiinit kulkeutuvat klatriinirakkuloissa tai tuntemattomilla kuljetusproteiineilla Golgin laitteeseen, jossa ne pakataan kylomikroneihin. Kylomikronit siirtyvät soluista imunesteeseen ja sitten vereen.^[26] Ihmisillä E-vitamiineille ei ole veressä erityisiä kuljetusproteiineja toisin kuin A- ja D-vitamiineille.^[7]

Kylomikroneista E-vitamiineja päätyy kudoksiin lipoproteiinilipaasin avulla. Kylomikronijäänteet päätyvät maksaan.^[5] Maksasoluissa pääasiallinen E-vitamiinien kuljetusproteiini on α-tokoferolin kuljetusproteiini eli α-TTP (geeni TTPA).^[26] α-TTP sitoo vain α-tokoferolin 2R-isomeerejä eli muotoja RRR, RRS, RSR ja RSS, ja näistä parhaiten RRR-α-tokoferolia.^[5] α-TTP:n sitoutumisherkkyys on paljon huonompi muille tokoferoleille järjestyksessä α > β > γ > δ. Sitoutumisherkkyys on tokoferoleille suurempi kuin tokotrienoleille.^[26]

Maksasoluissa α-TTP tuo E-vitamiineja – lähinnä RRR-α-tokoferolia – maksassa muodostuviin VLDL:iin, jotka vievät niitä muualle kehoon.^[26] VLDL:stä vitamiineja päätyy muihin lipoproteiineihin. LDL ja HDL ovat pääasialliset E-vitamiineja veressä kuljettavista lipoproteiineista, sillä niitä on veressä enemmän kuin muita lipoproteiineja.^[7]

Ihmisten seerumin α-tokoferolin viitearvot paastossa^[27]

Ikä (v)	Arvo (µmol/l)
1–6	7–21
7–12	10–21
13–19	13–24
>19	12–37

α-TTP ei ole osa E-vitamiinien kuljetusta esimerkiksi suolisoluissa.^[26] Siten RRR-α-tokoferolin lisäksi useat muut tokoferolit ja tokotrienolit isomeereineen imeytyvät suolistosta likimain yhtä hyvin ja päätyvät kylomikroneihin, mutta ne eivät päädy α-TTP:n heikon sitoutumisen takia maksasta eteenpäin, vaan hajoavat pian maksassa.^[5]

Varastoituminen

Ihmisillä koko kehon E-vitamiineista yli 90 % on rasvasolujen lipidien joukossa, joista niitä ei juuri erity takaisin vereen edes vitamiinipuutoksen tai laihtumisen aikana. Tästä pääosa on RRR-α-tokoferolina, jota on koko kehossa keskimäärin 11 mg, mutta pitoisuudet muun muassa rasvakudoksessa riippuvat suuresti E-vitamiinisaannista ja voivat aikuisilla olla 60–800 µg per gramma rasvakudosta.^[5] Vuorokausittaisen α-tokoferolisaannin muuttuessa rasvakudos saavuttaa tasapainotilan tokoferolipitoisuuksien suhteen vasta parin tai usean vuoden kuluttua. Myös hermoston pitoisuudet ovat lähes vakiot. Muissa kuin rasvasoluissa pääosa E-vitamiinista on solukalvoissa. Toinen kehon E-vitamiinin "varasto" on pitoisuuksiltaan muuttuva ja sen pitoisuus laskee puutoksen aikana merkittävästi jo kuukaudessa. Muuttuvasta varannosta pääosa on maksassa ja veressä. Rasittava liikunta voi tosin aiheuttamansa rasvakudoksen lipolyysin kautta kohottaa veren tokoferolipitoisuuksia välillisesti jopa 20 prosenttia.^[7]

Hajotus ja erittyminen

Ihmisillä tokoferolien ketjut hapettuvat peruuttamattomasti lyhyemmiksi. Tämä alkaa solulimakalvostossa ω-hydroksylaatiolla eli OH-ryhmän lisäyksellä isoprenoidiketjun pään hiileen 13' CYP4F2- tai CYP3A4-välitteisesti. Alkoholidehydrogenaasi hapettaa 13'-OH-tokoferolin pään OH-ryhmän karboksyylihapoksi ja muodostuu 13'-COOH-tokoferoli. Peroksisomissa β-oksidaatiokierros lyhentää ketjun kahdella hiilellä 11'-COOH-tokoferoliksi. Tuote siirtyy mitokondrioon, jossa β-oksidaatio toistuu 4 kertaa kunnes lopputuotteena on 3'-COOH-tokoferoli. Tuote on sama tokotrienoleilla ja ne hajoavat tiettävästi samoin kuin tokoferolit. 3'-COOH-tokoferoli on lähtöaineena olleesta tokoferolista tai tokotrienolista riippuen α, β, γ tai δ, eli esimerkiksi 3'-COOH-α-tokoferoli (CAS 4072-32-6).^[28]

β-oksidaatio ei mene joka molekyylin kohdalla täysin loppuun ja suuri osa erittyy pitkäketjuisempina aineenvaihduntatuotteina. Näihin liittyy ryhmiä, jotka tekevät niistä vieläkin poolisempia eli vesiliukoisempia. Ryhmiä ovat muun muassa sulfaatit, glukuronidit ja glukosidit. Lyhytketjuiset tuotteet päätyvät verestä pääosin virtsaan ja pitkäketjuisemmat sappinesteessä ulosteeseen.^[28]

Historia ja nimet

H. M. Evans

1922 Herbert McLean Evans (1881–1971) and Katharine Scott Bishop (1889–1976) päättelivät rottien ruokintakokeiden perusteella olevan olemassa tuntematon ravintoaine, jota on muun muassa lehtisalaatissa, sinimailasen lehdissä ja vehnänalkioissa. Ravintoaineen puutos aiheutti rotilla lisääntymiskyvyttömyyttä.^[29][30][31]

K. J. S. Bishop

1924 Barnett Sure ehdotti aineelle nimeä E-vitamiini vitamiinien löytymis- ja aakkosjärjestystä seuraavan nimeämistavan mukaan. Tuolloin tunnettiin A-, "B"-, C- ja D-vitamiinit. B-vitamiineista tunnettiin vain tiamiini (B₁).^[32][33] 1925 Sure kokeili eri liuottimin E-vitamiinin liukoisuutta ja varmensi sen olevan rasvaliukoinen ja orgaaninen yhdiste, eikä sittenkin ehkä hivenaine.^[34]

1930–31 Henry A. Mattill (1883–1953) ja Harold Saft Olcott (1909–1979) selvittivät E-vitamiinin olevan hapettumisenestoaine, johtuen siinä ehkä olevasta fenolirakenteesta. Lisäksi he totesivat vitamiinin olevan ei-saippuoitavissa oleva lipidi.^[35][30]

1936 H. M. Evans ja kollegat eristivät vehnänalkioöljystä kaksi E-vitamiinivaikutteista ainetta, joista vitamiinivaikutteisempaa he kutsuivat α-tokoferoliksi. Tämä on kreikan professorina toimineen George M. Calhounin osin keksimä nimi kreikan sanoista tokos ja phero. Nämä merkitsevät vastaavasti raskautta ja aikaansaavaa viitaten vitamiinin välttämättömyyteen rottien ja joidenkin muiden eläinten lisääntymiskyvyn osalta. Pääte -oli merkitsee alkoholia. Evans ja kollegat selvittivät α-tokoferolin empiirisen kaavan.^[36][33] 1937 Evans ja kollegat nimesivät heikkovaikutteisemman aineen β-tokoferoliksi. 1937 he myös löysivät ja nimesivät γ-tokoferolin.^[37]

E. Fernholz

1938 Erhard Fernholz julkaisi α-tokoferolin rakennekaavan.^[38][31] Myöhemmin 1938 Paul Karrer ja kollegat syntetisoivat α-tokoferolin, joka oli ensimmäinen syntetisoitu E-vitamiini.^[39][31]

1947 löydettiin ja eristettiin δ-tokoferoli.^[40]

1959 J. Green ja kollegat eristivät α-tokotrienolin, mutta vasta 1961 he ehdottivat tokoferolien tyydyttymättömille johdannaisille nimeä tokotrienolit.^[41]

Katso myös

• Katalaasi
• Superoksididismutaasi

Lähteet

• GF Combs et al: The vitamins: fundamental aspects in nutrition and health. (3. painos) Elsevier Academic Press, 2008. ISBN 9780121834937

Viitteet

1. P Borel, D Preveraud, C Desmarchelier: Bioavailability of vitamin E in humans: an update. Nutrition Reviews, 2013, 71. vsk, nro 6, s. 319–331. PubMed:23731443 doi:10.1111/nure.12026 ISSN 1753-4887 Artikkelin verkkoversio.
2. AM Drotleff, W Ternes: Determination of RS,E/Z-tocotrienols by HPLC. Journal of Chromatography A, 16.2.2001, 909. vsk, nro 2, s. 215–223. PubMed:11269521 doi:10.1016/S0021-9673(00)01110-9 ISSN 0021-9673 Artikkelin verkkoversio.
3. Combs, s. 47–49
4. Zempleni, s. 154–168
5. Scientific opinion on dietary reference values for vitamin E as α-tocopherol. EFSA Journal, 2015, 13. vsk, nro 7, s. 4149. doi:10.2903/j.efsa.2015.4149 ISSN 1831-4732 Artikkelin verkkoversio. (Arkistoitu – Internet Archive)
6. A Azzi: Many tocopherols, one vitamin E. Molecular Aspects of Medicine, 1.6.2018, 61. vsk, s. 92–103. PubMed:28624327 doi:10.1016/j.mam.2017.06.004 ISSN 0098-2997 Artikkelin verkkoversio.
7. Combs, s. 182–211
8. J Zingg: Vitamin E: a role in signal transduction. Annual Review of Nutrition, 17.7.2015, 35. vsk, nro 1, s. 135–173. PubMed:26185977 doi:10.1146/annurev-nutr-071714-034347 ISSN 0199-9885 Artikkelin verkkoversio. (Arkistoitu – Internet Archive)
9. L Mène-Saffrané: Vitamin E biosynthesis and its regulation in plants. Antioxidants, 2017, 7. vsk, nro 1, s. 2. PubMed:29295607 doi:10.3390/antiox7010002 ISSN 2076-3921 Artikkelin verkkoversio.
10. Combs, s. 528–560
11. Scientific opinion on the re-evaluation of tocopherol-rich extract (E 306), α-tocopherol (E 307), γ-tocopherol (E 308) and δ-tocopherol (E 309) as food additives. EFSA Journal, 2015, 13. vsk, nro 9, s. 4247. doi:10.2903/j.efsa.2015.4247 ISSN 1831-4732 Artikkelin verkkoversio.^{[vanhentunut linkki]}
12. Daniel Raederstorff, Adrian Wyss, Philip C. Calder, Peter Weber, Manfred Eggersdorfer: Vitamin E function and requirements in relation to PUFA. The British Journal of Nutrition, 28.10.2015, 114. vsk, nro 8, s. 1113–1122. PubMed:26291567 doi:10.1017/S000711451500272X ISSN 0007-1145 Artikkelin verkkoversio.
13. Suomalaiset ravitsemussuositukset 2014, s. 49, 51. (5. painos) Valtion ravitsemusneuvottelukunta, 2018. ISBN 9789524538015 Teoksen verkkoversio.
14. Overview on Tolerable Upper Intake Levels as derived by the Scientific Committee on Food (SCF) and the EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies (NDA) (pdf) EFSA. 2018. Viitattu 6.3.2019.
15. Vitamin E and the Risk of Prostate Cancer: The Selenium and Vitamin E Cancer Prevention Trial (SELECT) JAMA. 2012. Arkistoitu 25.6.2020. Viitattu 1.10.2021.
16. J Lee, RA Hegele: Abetalipoproteinemia and homozygous hypobetalipoproteinemia: a framework for diagnosis and management. Journal of Inherited Metabolic Disease, 2014, 37. vsk, nro 3, s. 333–339. doi:10.1007/s10545-013-9665-4 ISSN 0141-8955 Artikkelin verkkoversio.
17. A Elkhamil, KK Johansen, J Aasly: Ataxia with vitamin E deficiency in Norway. Journal of Movement Disorders, 2015, 8. vsk, nro 1, s. 33–36. PubMed:25614784 doi:10.14802/jmd.14030 ISSN 2093-4939 Artikkelin verkkoversio.
18. PO Okebukola, S Kansra, J Barrett: Vitamin E supplementation in people with cystic fibrosis. Cochrane Database of Systematic Reviews, 2014. John Wiley & Sons, Ltd. doi:10.1002/14651858.cd009422.pub2 Artikkelin verkkoversio.
19. Combs, s. 528–560
20. J. Kaouk, N. Hegarty, A. Fineli, M. Spaliviero, E. Remer, C. O Malley: PERCUTANEOUS RADIOFREQUENCY ABLATION OF SMALL RENAL TUMOURS – THE CLEVELAND CLINIC EXPERIENCE. European Urology Supplements, 2006-04, nro 2, s. 218. doi:10.1016/s1569-9056(06)60790-2 ISSN 1569-9056 Artikkelin verkkoversio.
21. ME Ensminger et al: ”Chapter 6 F”, The concise encyclopedia of foods & nutrition. CRC Press, 1995. ISBN 9780849344558
22. Combs, s. 37–38
23. M Eggersdorfer et al: ”Vitamins”, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, s. 39. American Cancer Society, 2000. ISBN 9783527306732 Teoksen verkkoversio.
24. M Eggersdorfer et al: One hundred years of vitamins-a success story of the natural sciences. Angewandte Chemie International Edition, 2012, 51. vsk, nro 52, s. 12960–12990. PubMed:23208776 doi:10.1002/anie.201205886 ISSN 1521-3773 Artikkelin verkkoversio.
25. KM Lebold, MG Traber: Interactions between α-tocopherol, polyunsaturated fatty acids, and lipoxygenases during embryogenesis. Free Radical Biology and Medicine, 2014, 66. vsk, s. 13–19. PubMed:23920314 doi:10.1016/j.freeradbiomed.2013.07.039 ISSN 0891-5849 Artikkelin verkkoversio.
26. E Reboul: Vitamin E bioavailability: mechanisms of intestinal absorption in the spotlight. Antioxidants, 2017, 6. vsk, nro 4, s. 95. PubMed:29165370 doi:10.3390/antiox6040095 ISSN 2076-3921 Artikkelin verkkoversio.
27. E-Vitamiini, seerumista, paastotilassa huslab.fi. Viitattu 16.7.2019.
28. L Schmölz et al: Complexity of vitamin E metabolism. World Journal of Biological Chemistry, 26.2.2016, 7. vsk, nro 1, s. 14–43. PubMed:26981194 doi:10.4331/wjbc.v7.i1.14 ISSN 1949-8454 Artikkelin verkkoversio.
29. HM Evans, KS Bishop: On the existence of a hitherto unrecognized dietary factor essential for reproduction. Science, 8.12.1922, 56. vsk, nro 1458, s. 650–651. PubMed:17838496 doi:10.1126/science.56.1458.650 ISSN 0036-8075 Artikkelin verkkoversio.
30. E Niki, MG Traber: A history of vitamin E. Annals of Nutrition and Metabolism, 2012, 61. vsk, nro 3, s. 207–212. PubMed:23183290 doi:10.1159/000343106 ISSN 1421-9697 Artikkelin verkkoversio.
31. HM Evans: Vitamins & Hormones, s. 379–387. Academic Press, 1962. Teoksen verkkoversio.
32. B Sure: Dietary requirements for reproduction II. The existence of a specific vitamin for reproduction. Journal of Biological Chemistry, 1.1.1924, 58. vsk, nro 3, s. 693–709. ISSN 0021-9258 Artikkelin verkkoversio.
33. Combs, s. 24
34. B Sure: Dietary requirements for reproduction IV. solubility of the reproductive dietary complex (vitamin E) in various organic solvents. Journal of Biological Chemistry, 1.3.1925, 63. vsk, nro 2, s. 211–223. ISSN 0021-9258 Artikkelin verkkoversio.
35. HA Mattill, HS Olcott: The unsaponifiable lipids of lettuce III. Antioxidant. Journal of Biological Chemistry, 1.9.1931, 93. vsk, nro 1, s. 65–70. ISSN 0021-9258 Artikkelin verkkoversio.
36. GA Emerson, OH Emerson, HM Evans: The isolation from wheat germ oil of an alcohol, α-tocopherol, having the properties of vitamin E. Journal of Biological Chemistry, 1.2.1936, 113. vsk, nro 1, s. 319–332. ISSN 0021-9258 Artikkelin verkkoversio.
37. HM Evans et al: The chemistry of vitamin E tocopherols from various sources. Journal of Biological Chemistry, 1.12.1937, 122. vsk, nro 1, s. 99–107. ISSN 0021-9258 Artikkelin verkkoversio.
38. E Fernholz: On the constitution of α-tocopherol. Journal of the American Chemical Society, 1.3.1938, 60. vsk, nro 3, s. 700–705. doi:10.1021/ja01270a057 ISSN 0002-7863 Artikkelin verkkoversio.
39. P Karrer et al: α-Tocopherol. Helvetica Chimica Acta, 1938, 21. vsk, nro 1, s. 520–525. doi:10.1002/hlca.19380210173 ISSN 1522-2675 Artikkelin verkkoversio.
40. MH Stern et al: δ-Tocopherol. I. Isolation from soybean oil and properties. Journal of the American Chemical Society, 1947, 69. vsk, nro 4, s. 869–874. doi:10.1021/ja01196a041 ISSN 0002-7863 Artikkelin verkkoversio.
41. J Green et al: Biological potenices of ε- and ζ1-tocopherol and 5-methyltocol. British Journal of Nutrition, 1961, 15. vsk, nro 2, s. 253–257. PubMed:13688870 doi:10.1079/BJN19610030 ISSN 1475-2662 Artikkelin verkkoversio.

Aiheesta muualla

• Fineli: E-vitamiinin lähteet ruoka-aineissa
• Linus Pauling Institute: Vitamin E (englanniksi)
• Human Metabolome Database (HMDB): Vitamin E (Arkistoitu – Internet Archive) (englanniksi)
• Bristol University School of Chemistry, Molecule of the Month: Vitamin E (englanniksi)