Холин - Choline

Холин
Формула скелета
Шариковая модель
Имена
Предпочтительное название IUPAC
2-гидрокси-N,N,N-триметилэтан-1-аминий
Другие имена
2-гидрокси-N,N,N-триметилэтанаминий
Билинейрин
(2-гидроксиэтил) триметиламмоний
Идентификаторы
  • 62-49-7 гидроксид холина проверятьY
3D модель (JSmol )
1736748
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard100.000.487 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 200-535-1
324597
КЕГГ
UNII
Свойства
C5ЧАС14Нет+
Молярная масса104,17 г / моль
Внешностьвязкая расплывающаяся жидкость (гидроксид холина)[1]
очень растворим (гидроксид холина)[1]
Растворимостьрастворим в этиловый спирт,[1] не растворим в диэтиловый эфир и хлороформ (гидроксид холина)[2]
Опасности
Пиктограммы GHSGHS05: Коррозийный
Сигнальное слово GHSОпасность
H314
P260, P264, P280, P301 + 330 + 331, P303 + 361 + 353, P304 + 340, P305 + 351 + 338, P310, P321, P363, P405, P501
NFPA 704 (огненный алмаз)
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
3–6 г / кг чб, крысы, оральный[1]
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверятьY проверить (что проверятьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Холин /ˈkəʊляп/[3] является необходимое питательное вещество для человека и многих других животных.[4] Холин встречается как катион что формирует различные соли (ИКС− в изображенной формуле - неопределенный противодействие ).[5] Для поддержания здоровья его необходимо получать из рациона в виде холина или холина. фосфолипиды, любить фосфатидилхолин.[4] Люди и большинство животных производят холин de novo, но продукция у людей и большинства видов недостаточна. Холин часто не классифицируют как витамин, но как питательное вещество с аминокислота -любить метаболизм.[2] У большинства животных холинфосфолипиды являются необходимыми компонентами в клеточные мембраны, в мембранах клетки органеллы, И в липопротеины очень низкой плотности.[4] Холин необходим для производства ацетилхолин - а нейротрансмиттер - и S-аденозилметионин универсальный метил донор, участвующий в синтезе гомоцистеин.[4]

Симптоматический дефицит холина - редко у людей - причины неалкогольная жировая болезнь печени и повреждение мышц.[4] Чрезмерное потребление холина (более 7,5 г / день) может вызвать низкое кровяное давление, потливость, понос и рыбный запах тела из-за триметиламин, который образуется в его метаболизме.[4][6] Богатые диетические источники холина и фосфолипидов холина включают: куриное яйцо желток, ростки пшеницы, и мясо, особенно субпродукты, такие как печень говяжья.[4]

Химия

Холин - это семейство водорастворимых четвертичные аммониевые соединения.[5] Холин гидроксид известен как основание холина. это гигроскопичный и поэтому часто встречается как бесцветный вязкий гидратированный сироп с запахом триметиламин (ТМА). Водные растворы холина стабильны, но соединение медленно распадается на этиленгликоль, полиэтиленгликоли, и ТМА.[1]

Хлорид холина можно получить, обработав ТМА 2-хлорэтанол:[1]

(CH3)3N + ClCH2CH2ОН → (СН3)3N+CH2CH2OH · Cl–

2-хлорэтанол может быть получен из окись этилена. Холин исторически производился из природных источников, таких как гидролиз из лецитин.[1]

Метаболизм

Биосинтез

Биосинтез холина в растениях

У растений первый шаг в de novo биосинтез холина - это декарбоксилирование из серин в этаноламин, который катализируется сериндекарбоксилаза.[7] Синтез холина из этаноламина может происходить тремя параллельными путями, из которых три последовательных N-стадии метилирования, катализируемые метилтрансфераза выполняются либо на бесплатной основе,[8] фосфо-основания,[9] или фосфатидил-основания.[10] Источником метильной группы является S-аденозил-L-метионин и S-аденозил-L-гомоцистеин создается как побочный продукт.[11]

Основные пути метаболизма, синтеза и выведения холина (Chol). Нажми для деталей. В этом разделе используются некоторые сокращения.

У людей и большинства других животных de novo синтез холина происходит через фосфатидилэтаноламин N-метилтрансфераза (PEMT) путь,[6] но биосинтеза недостаточно для удовлетворения потребностей человека.[12] При печеночном пути PEMT, 3-фосфоглицерат (3PG) получает 2 ацильные группы от ацил-КоА формирование фосфатидная кислота. Он реагирует с цитидинтрифосфат с образованием цитидиндифосфат-диацилглицерина. это гидроксильная группа реагирует с серин формировать фосфатидилсерин который декарбоксилаты к этаноламин и фосфатидилэтаноламин (PE) формы. А PEMT фермент перемещает три метил группы из трех S-аденозилметионины (SAM) доноры этаноламиновой группы фосфатидилэтаноламина с образованием холина в форме фосфатидилхолина. Три S-аденозилгомоцистеины (SAH) образуются как побочный продукт.[6]

Холин также может высвобождаться из более сложных молекул, содержащих холин. Например, фосфатидилхолины (PC) может быть гидролизован до холина (Chol) в большинстве типов клеток. Холин также может вырабатываться по пути ЦДФ-холин, цитозольный холинкиназы (СК) фосфорилируют холин с АТФ к фосфохолин (ПЧол).[2] Это происходит в некоторых типах клеток, таких как печень и почки. Холин-фосфатцитидилилтрансферазы (CPCT) преобразовать PChol в ЦДФ-холин (CDP-Chol) с цитидинтрифосфатом (CTP). ЦДФ-холин и диглицерид преобразованы в ПК диацилглицерин холинфосфотрансфераза (CPT).[6]

У людей определенный PEMT-фермент мутации и дефицит эстрогена (часто из-за менопауза ) увеличивают диетическую потребность в холине. У грызунов 70% фосфатидилхолинов образуются через путь PEMT и только 30% через путь CDP-холин.[6] В нокаутные мыши, Инактивация PEMT делает их полностью зависимыми от пищевого холина.[2]

Абсорбция

У человека холин всасывается из кишечник через SLC44A1 (CTL1) мембранный белок через облегченное распространение регулируется градиентом концентрации холина и электрическим потенциалом на энтероцит мембраны. SLC44A1 имеет ограниченную способность транспортировать холин: при высоких концентрациях часть его остается неабсорбированной. Абсорбированный холин покидает энтероциты через воротная вена, проходит через печень и попадает Систематическая циркуляция. Кишечные микробы разложить неабсорбированный холин до триметиламин, который окисляется в печени до триметиламин N-окись.[6]

Фосфохолин и глицерофосфохолины гидролизуются через фосфолипазы к холину, который попадает в воротную вену. Из-за их водорастворимости некоторые из них в неизменном виде попадают в воротную вену. Жирорастворимые холиносодержащие соединения (фосфатидилхолины и сфингомиелины ) либо гидролизуются фосфолипазами, либо попадают в лимфа включены в хиломикроны.[6]

Транспорт

У людей холин переносится в крови в виде свободной молекулы. Холин-содержащий фосфолипиды и другие вещества, такие как глицерофосфохолины, переносятся кровью липопротеины. Плазма крови уровень холина в здоровых голодание взрослым 7–20 летмикромоли на литр (мкмоль / л) и в среднем 10 мкмоль / л. Уровни регулируются, но потребление и дефицит холина изменяют эти уровни. Уровни повышаются примерно через 3 часа после приема холина. Уровень фосфатидилхолина в плазме взрослых натощак составляет 1,5–2,5 ммоль / л. Его потребление повышает уровень свободного холина примерно на 8–12 часов, но не оказывает значительного влияния на уровень фосфатидилхолина.[6]

Холин водорастворимый ион и, следовательно, требует, чтобы транспортеры проходили через жирорастворимые клеточные мембраны. Известны три типа переносчиков холина:[13]

SLC5A7s являются натрий - (Na+) и АТФ -зависимые перевозчики.[13][6] У них высокий связывающая аффинность для холина переносят его в первую очередь в нейроны и косвенно связаны с ацетилхолин производство.[6] Их недостаточная функция вызывает наследственный слабость в легких и других мышцах у людей из-за дефицита ацетилхолина. В нокаутные мыши их дисфункция легко приводит к смерти от цианоз и паралич.[14]

CTL1 обладают умеренным сродством к холину и транспортируют его почти во все ткани, включая кишечник, печень, почки и т. Д. плацента и митохондрии. CTL1 поставляют холин для фосфатидилхолин и триметилглицин производство.[6] CTL2 встречаются особенно в митохондриях языка, почек, мышц и сердца. Они связаны с митохондриальной окисление холина в триметилглицин. CTL1 и CTL2 не связаны с производством ацетилхолина, но транспортируют холин вместе через гематоэнцефалический барьер. На мозговой стороне барьера встречаются только CTL2. Они также удаляют избыток холина из нейронов обратно в кровь. CTL1 встречаются только на кровяной стороне барьера, но также и на мембранах астроциты и нейроны.[13]

OCT1 и OCT2 не связаны с производством ацетилхолина.[6] Они транспортируют холин с низким сродством. OCT1 транспортируют холин в основном в печень и почки; OCT2 в почках и головном мозге.[13]

Место хранения

Холин хранится в клеточные мембраны и органеллы так как фосфолипиды, а внутри ячеек как фосфатидилхолины и глицерофосфохолины.[6]

Экскреция

Даже при дозах холина 2–8 г у человека с мочой выводится небольшое количество холина. Выведение происходит через переносчики, которые происходят в почках (см. транспорт ). Триметилглицин деметилируется в печени и почках до диметилглицин (тетрагидрофолат получает одну из метильных групп). Метилглицин формы, выводится с мочой или деметилируется до глицин.[6]

Функция

Холин и его производные выполняют множество функций у людей и других организмов. Наиболее примечательной функцией является то, что холин служит синтетическим предшественником для других важных компонентов клетки и сигнальных молекул, таких как фосфолипиды образуют клеточные мембраны, нейротрансмиттер ацетилхолин и осморегулятор триметилглицин (бетаин ). Триметилглицин, в свою очередь, служит источником метильные группы участвуя в биосинтезе S-аденозилметионин.[15][16]

Предшественник фосфолипидов

Холин превращается в разные фосфолипиды, любить фосфатидилхолины и сфингомиелины. Они есть во всех клеточные мембраны и из мембран большинства клеток органеллы.[2] Фосфатидилхолины являются структурно важной частью клеточных мембран. У людей 40–50% фосфолипидов составляют фосфатидилхолины.[6]

Фосфолипиды холина также образуют липидные рафты в клеточных мембранах вместе с холестерин. Плоты являются центрами, например, для рецепторы и рецептор преобразование сигнала ферменты.[2]

Фосфатидилхолины необходимы для синтеза ЛПОНП: 70–95% фосфолипидов в организме человека являются фосфатидилхолинами.[6]

Холин также необходим для синтеза легочный сурфактант, который представляет собой смесь, состоящую в основном из фосфатидилхолинов. Сурфактант отвечает за эластичность легких, то есть за способность ткани легких сокращаться и расширяться. Например, дефицит фосфатидилхолинов в тканях легких был связан с острый респираторный дистресс-синдром.[17]

Фосфатидилхолины выделяются в желчь и работать вместе с желчная кислота соли как поверхностно-активные вещества в нем, тем самым помогая кишечный поглощение липиды.[2]

Синтез ацетилхолина

Холин необходим для производства ацетилхолин. Это нейротрансмиттер что играет важную роль в сокращение мышц, объем памяти и нейронное развитие, Например.[6] Тем не менее, в организме человека мало ацетилхолина по сравнению с другими формами холина.[2] Нейроны также хранят холин в форме фосфолипидов на своих клеточных мембранах для производства ацетилхолина.[6]

Источник триметилглицина

У людей холин окисленный необратимо в митохондриях печени глицин бетаин альдегид от холиноксидазы. Он окисляется митохондриальными или цитозольными бетаин-альдегиддегидрогеназы к триметилглицин.[6] Триметилглицин является необходимым осморегулятор. Он также работает как подложка для BHMT -фермент, который метилирует гомоцистеин к метионин. Это S-аденозилметионин (SAM) предшественник. SAM - обычный реагент в биологических метилирование реакции. Например, он метилирует гуанидины из ДНК и некоторые лизины из гистоны. Таким образом, это часть экспрессия гена и эпигенетическая регуляция. Таким образом, дефицит холина приводит к повышению уровня гомоцистеина и снижению уровня SAM в крови.[6]

Содержание в продуктах

Холин содержится в пищевых продуктах в виде свободной молекулы и в форме фосфолипиды, особенно как фосфатидилхолины. В общий холин содержание всех этих форм является одним из самых высоких среди всех продуктов в курином яйце желток. В нем около 670 миллиграммы общего холина на 100 граммы желтка (мг / 100 г). После яиц содержание уменьшается в целом и соответственно в мясо, зерна, овощи, фрукты и жиры. Растительные масла и другие пищевые жиры содержат около 5 мг / 100 г общего холина.[6] в Соединенные Штаты, этикетки для продуктов питания выразите количество холина в порции в процентах от дневная стоимость (% DV) на основе адекватное потребление 550 мг / сут. 100% дневной нормы означает, что порция пищи содержит 550 мг холина.[18]

Грудное молоко богат холином. Эксклюзивный кормление грудью соответствует примерно 120 мг холина в день для ребенка. Увеличение потребления холина матерью повышает содержание холина в грудном молоке, а низкое потребление снижает его.[6] Детские смеси может содержать или не содержать достаточно холина. в ЕС и НАС, обязательно добавить не менее 7 мг холина на 100килокалории (ккал) на каждую детскую смесь. В ЕС запрещены уровни выше 50 мг / 100 ккал.[6][19]

Триметилглицин это функциональный метаболит холина. Он питательно заменяет холин, но только частично.[2] Большое количество триметилглицина встречается в пшеничные отруби (1339 мг / 100 г), поджаренные ростки пшеницы (1240 мг / 100 г) и шпинат (600–645 мг / 100 г), например.[20]

Содержание холина в продуктах питания (мг / 100 г)[а][20]
МясоОвощи
Бекон, приготовленный124.89Фасоль, оснастка13.46
Говядина, обрезной, приготовленный78.15Свекла6.01
Печень говяжья, Жаренный на сковороде418.22Брокколи40.06
Курица, жареный, с кожей65.83брюссельская капуста40.61
Цыпленок, жареный, без кожи78.74Капуста15.45
Куриная печень290.03Морковь8.79
Треска, атлантика83.63Цветная капуста39.10
Говяжий фарш, 75–85% постное, жареное79.32–82.35Сладкая кукуруза, желтый21.95
Свиная корейка приготовленный102.76Огурец5.95
Креветка, консервы70.60Салат, айсберг6.70
Молочные продукты (корова)Салат-латук, ромэн9.92
Масло сливочное соленый18.77Горох27.51
Сыр16.50–27.21Кислая капуста10.39
Творог18.42Шпинат22.08
Молоко, целиком / обезжиренным14.29–16.40Сладкий картофель13.11
Сметана20.33Помидор6.74
Йогурт, простой15.20Цуккини9.36
ЗернаФрукты
Овсяный отруби, сырой58.57яблоко3.44
Овес, простой7.42Авокадо14.18
Рис белый2.08Банан9.76
Рис, коричневый9.22черника6.04
Пшеницы отруби74.39Мускусная дыня7.58
Зародыши пшеницы, тосты152.08Виноград7.53
ДругиеГрейпфрут5.63
Фасоль, темно-синий26.93оранжевый8.38
Яйцо, курица251.00персик6.10
Оливковое масло0.29Груша5.11
Арахис52.47Чернослив9.66
Соя, сырой115.87клубника5.65
Тофу, мягкий27.37Арбуз4.07
  1. ^ Продукты сырые, если не указано иное. Содержание представляет собой приблизительное количество свободного холина и холина, содержащего фосфолипиды.

Дневные значения

В следующей таблице приведены обновленные источники холина, отражающие новую дневную норму и новые этикетки с фактами о питании и добавками.[18] Он отражает данные Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США. FoodData Central, 2019.[18]

Избранные пищевые источники холина[18]
ЕдаМиллиграммы (мг) на порциюПроцент DV *
Печень говяжья, жареный на сковороде, 3 унции (85 г)35665
Яйцо, сваренное вкрутую, 1 большое яйцо14727
Говядина верхний раунд, только отдельные постные продукты, тушеные, 3 унции (85 г)11721
Соевые бобы, жареный,1⁄2 кружка10719
Куриная грудка, жареная, 85 г (3 унции)7213
Говядина, фарш, 93% нежирного мяса, жареная, 3 унции (85 г)7213
Треска Атлантическая, приготовленные, на сухом огне, 3 унции (85 г)7113
Грибы, шиитаке, приготовлено,1⁄2 кусочки чашки5811
Картофель красный, запеченная, мякоть и кожа, 1 большая картофелина5710
Зародыши пшеницы, тосты, 1 унция (28 г)519
Фасоль, почка, консервы,1⁄2 кружка458
Лебеда, приготовленные, 1 стакан438
Молоко, 1% жирности, 1 стакан438
Йогурт, ваниль, обезжиренная, 1 стакан387
брюссельская капуста, вареные,1⁄2 кружка326
Брокколи, рубленые, вареные, осушенные,1⁄2 кружка316
Творог, обезжиренный, 1 стакан265
Тунец, белый, консервированный в воде, высушенный твердыми частицами, 3 унции (85 г)255
Арахис, жареный,1⁄4 кружка244
Цветная капуста, Кусочки 1 дюйм (2,5 см), вареные, осушенные,1⁄2 кружка244
Горох зеленый, вареные,1⁄2 кружка244
Семена подсолнечника, обжаренное в масле,1⁄4 кружка193
Рис, коричневый, длиннозерный, вареный, 1 стакан193
Хлеб, лаваш, цельнозерновой, 1 большой (6 1⁄2 дюймов или диаметром 17 см)173
Капуста, вареные,1⁄2 кружка153
мандарин (мандарин ), разделы,1⁄2 кружка102
Фасоль, оснастка, сырье,1⁄2 кружка81
Киви, сырье,1⁄2 чашка нарезанная71
Морковь, сырые, нарезанные,1⁄2 кружка61
Яблоки сырые, с кожей, разрезанные на четвертинки или нарезанные,1⁄2 кружка20

DV = дневная стоимость. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) разработало DV, чтобы помочь потребителям сравнивать содержание питательных веществ в продуктах питания и пищевых добавках в контексте общей диеты. ДВ холина составляет 550 мг для взрослых и детей в возрасте от 4 лет и старше.[нужна цитата ] FDA не требует, чтобы на этикетках пищевых продуктов было указано содержание холина, если холин не был добавлен в пищу. Продукты, обеспечивающие 20% или более DV, считаются богатыми источниками питательных веществ, но продукты, обеспечивающие более низкий процент DV, также вносят свой вклад в здоровое питание.[18]

В FoodData Central Министерства сельского хозяйства США (USDA) перечислено содержание питательных веществ во многих продуктах питания и представлен полный список продуктов, содержащих холин, с разбивкой по содержанию питательных веществ.[18]

Диетические рекомендации

Рекомендации находятся в миллиграммы в сутки (мг / сут). В Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (EFSA) - это общие рекомендации для Страны ЕС. EFSA не установило никаких верхних пределов потребления.[6] В отдельных странах ЕС могут быть более конкретные рекомендации. В Национальная Медицинская Академия (NAM) рекомендации применяются в Соединенные Штаты,[18] Австралия и Новая Зеландия.[21]

Рекомендации по холину (мг / день)
ВозрастEFSA адекватное потребление[6]США NAM адекватное потребление[18]НАМ США допустимые верхние уровни потребления[18]
Младенцы и дети
0–6 месяцевНе установлено125Не установлено
7–12 месяцев160150Не установлено
1–3 года1402001,000
4–6 лет1702501,000
7–8 лет2502501,000
9–10 лет2503751,000
11–13 лет3403752,000
Самцы
14 лет3405503,000
15–18 лет4005503,000
19+ лет4005503,500
Самки
14 лет3404003,000
15–18 лет4004003,000
19+ лет4004253,500
Если беременна4804503500 (3000, если ≤18 лет)
При грудном вскармливании5205503500 (3000, если ≤18 лет)

Потребление населения

Двенадцать опросов, проведенных в 9 ЕС В период с 2000 по 2011 год потребление холина взрослым в этих странах оценивалось в 269–468 человек. миллиграммы в день. Потребление составляло 269–444 мг / день для взрослых женщин и 332–468 мг / день для взрослых мужчин. Потребление составляло 75–127 мг / день для младенцев, 151–210 мг / день для детей 1-3 лет, 177–304 мг / день для детей 3–10 лет и 244–373 мг / день в 10–18 лет. . Средняя оценка общего потребления холина составляла 336 мг / день для беременных подростков и 356 мг / день для беременных женщин.[6]

Исследование, основанное на NHANES Исследование 2009–2012 годов показало, что потребление холина в некоторых НАС субпопуляции. Потребление было 315,2–318,8 мг / сут у детей в возрасте от 2 лет в этот период времени. Из детей 2+ лет только 15.6±0.8% мужчин и 6.1±0.6% женщин превысили адекватное потребление (AI). ИИ был превышен 62.9±3.1% 2–3-летних, 45.4±1.6% детей в возрасте от 4 до 8 лет, 9.0±1.0% 9–13-летних, 1.8±0.4% 14–18 и 6.6±0.5% от 19 лет. Ни в одной из подгрупп не превышен верхний уровень потребления.[22]

Исследование NHANES, проведенное среди населения США в 2013–2014 гг., Показало, что потребление холина у детей в возрасте от 2 до 19 лет составляет 256±3.8 мг / день и 339±3.9 мг / день у взрослых от 20 лет и старше. Прием был 402±6.1 мг / сут для мужчин 20 лет и старше и 278 мг / сут для женщин 20 лет и старше.[23]

Дефицит

Признаки и симптомы

Симптоматический дефицит холина у людей встречается редко. Большинство из них получают его в достаточном количестве с пищей и способны биосинтезировать ограниченное количество.[2] Симптоматическая недостаточность часто вызывается определенными заболеваниями или другими косвенными причинами. Тяжелый дефицит вызывает повреждение мышц и неалкогольная жировая болезнь печени, который может развиться в цирроз.[24]

Помимо людей, жирная печень также является типичным признаком дефицита холина у других животных. У некоторых видов также может наблюдаться кровотечение из почек. Предполагается, что это связано с дефицитом холина, производного триметилглицин, который функционирует как осморегулятор.[2]

Причины и механизмы

Эстроген продукция является важным фактором, который предрасполагает людей к дефициту наряду с низким потреблением холина с пищей. Эстрогены активируют фосфатидилхолин производство PEMT ферменты. Женщины до менопауза имеют более низкую диетическую потребность в холине, чем мужчины, из-за более высокой выработки эстрогена у женщин. Без эстрогеновая терапия, потребности женщин в постменопаузе в холине аналогичны потребностям мужчин. Немного однонуклеотидные полиморфизмы (генетические факторы), влияющие на холин и фолиевая кислота метаболизм также имеют значение. Определенный кишечные микробы также расщепляют холин более эффективно, чем другие, поэтому они также актуальны.[24]

При дефиците снижается доступность фосфатидилхолинов в печени - они необходимы для образования ЛПОНП. Таким образом, опосредованные ЛПОНП жирная кислота транспорт из печени уменьшается, что приводит к накоплению жира в печени.[6] Также были предложены другие одновременно возникающие механизмы, объясняющие наблюдаемое повреждение печени. Например, фосфолипиды холина также необходимы в митохондриальный мембраны. Их недоступность приводит к неспособности митохондриальных мембран поддерживать надлежащее состояние. электрохимический градиент, который, помимо прочего, необходим для разрушения жирные кислоты через β-окисление. Следовательно, метаболизм жиров в печени снижается.[24]

Избыточное потребление

Чрезмерные дозы холина могут иметь побочные эффекты. Например, было обнаружено, что ежедневные дозы холина 8–20 г вызывают низкое кровяное давление, тошнота, понос и рыбный запах тела. Запах возникает из-за триметиламин (TMA) сформированный кишечные микробы из неабсорбированного холина (см. триметиламинурия ).[6]

Печень окисляет ТМА до триметиламин N-окись (ТМАО). Повышенные уровни ТМА и ТМАО в организме связаны с повышенным риском атеросклероз и смертность. Таким образом, предполагается, что чрезмерное потребление холина увеличивает эти риски в дополнение к карнитин, который также образует TMA и TMAO. Тем не менее, потребление холина не увеличивает риск смерти от сердечно-сосудистые заболевания.[25] Вполне вероятно, что повышенные уровни ТМА и ТМАО являются лишь симптомом других основных заболеваний или генетических факторов, которые предрасполагают людей к повышенной смертности. Такие факторы, возможно, не были должным образом учтены в некоторых исследованиях, посвященных смертности, связанной с уровнями ТМА и ТМАО. Причинно-следственная связь может быть обратной или смешанной, а потребление большого количества холина может не увеличивать смертность людей. Например, дисфункция почек предрасполагает к сердечно-сосудистые заболевания, но также может снизить выведение ТМА и ТМАО.[26]

Влияние на здоровье

Закрытие нервной трубки

Некоторые исследования на людях показали, что низкое потребление холина матерью значительно увеличивает риск дефекты нервной трубки (NTD) у новорожденных.[4] Фолиевая кислота дефицит также вызывает NTD.Холин и фолат, взаимодействуя с витамин B12, действуют как доноры метила для гомоцистеин формировать метионин, который затем может перейти в SAM (S-аденозилметионин ).[4] SAM является субстратом почти для всех реакций метилирования у млекопитающих. Было высказано предположение, что нарушенное метилирование посредством SAM может быть ответственным за связь между фолатом и NTD.[27] Это также может относиться к холину.[нужна цитата ] Определенный мутации которые нарушают метаболизм холина, увеличивают распространенность NTD у новорожденных, но роль диетического дефицита холина остается неясной по состоянию на 2015 год.[4]

Сердечно-сосудистые заболевания и рак

Дефицит холина может вызвать жирная печень, что увеличивает рак и сердечно-сосудистые заболевания риск. Дефицит холина также снижает выработку SAM, которая участвует в Метилирование ДНК - это уменьшение также может способствовать канцерогенез. Таким образом, был изучен дефицит и его связь с такими заболеваниями.[6] Однако, наблюдательные исследования свободных популяций не показали убедительно связь между низким потреблением холина и сердечно-сосудистыми заболеваниями или большинством видов рака.[4][6] Исследования по рак простаты были противоречивыми.[28][29]

Познание

Исследования, наблюдающие эффект между повышенным потреблением холина и познание были проведены на взрослых людях с противоречивыми результатами.[4][30] Подобные исследования младенцев и детей были противоречивыми и также ограниченными.[4]

Беременность и развитие мозга

Как беременность, так и лактация резко увеличивают потребность в холине. Это требование может быть удовлетворено за счет усиления регулирования PEMT через увеличение эстроген уровни для производства большего количества холина de novo, но даже при повышенной активности PEMT потребность в холине все еще настолько высока, что запасы в организме, как правило, истощаются. Примером этого может служить наблюдение, что Пемт - / - у мышей (мышей, лишенных функционального PEMT) прерывание беременности произойдет через 9–10 дней, если им не давать дополнительный холин.[31]

Хотя запасы холина у матери истощаются во время беременности и кормления грудью, плацента накапливает холин, накачивая холин против градиента концентрации в ткань, где он затем сохраняется в различных формах, в основном в виде ацетилхолин. Концентрация холина в амниотическая жидкость может быть в десять раз выше, чем в материнской крови.[31]

Функции у плода

Холин пользуется большим спросом во время беременности в качестве субстрата для строительства. клеточные мембраны (быстрое расширение тканей плода и матери), повышенная потребность в одном углероде части (подложка для метилирование ДНК и других функций), увеличивая запасы холина в тканях плода и плаценты, а также для увеличения производства липопротеинов (белков, содержащих «жировые» части).[32][33][34] В частности, вызывает интерес влияние потребления холина на мозг. Это связано с использованием холина в качестве материала для изготовления клеточных мембран (особенно при создании фосфатидилхолин ). Рост человеческого мозга происходит наиболее быстро во время третий триместр беременности и продолжает быть быстрым примерно до пяти лет.[35] В это время высок спрос на сфингомиелин, который сделан из фосфатидилхолина (и, следовательно, из холина), потому что этот материал используется для миелиновый (утеплить) нервные волокна.[36] Холин также востребован для производства нейротрансмиттер ацетилхолин, которые могут влиять на структуру и организацию областей мозга, нейрогенез, миелинизация и синапс формирование. Ацетилхолин присутствует даже в плаценте и может помочь контролировать распространение клеток и дифференциация (увеличение количества ячеек и превращение многоцелевых ячеек в специализированные клеточные функции) и роды.[37][38]

Поглощение холина мозгом контролируется транспортером с низким сродством, расположенным в гематоэнцефалический барьер.[39] Транспорт происходит при артериальном плазма Концентрация холина увеличивается выше 14 мкмоль / л, что может произойти во время резкого скачка концентрации холина после употребления богатой холином пищи. Нейроны, наоборот, приобретают холин переносчиками как с высоким, так и с низким сродством. Холин хранится в виде мембраносвязанного фосфатидилхолина, который впоследствии может быть использован для синтеза нейротрансмиттера ацетилхолина. Ацетилхолин образуется по мере необходимости, проходит через синапс и передает сигнал следующему нейрону. Впоследствии ацетилхолинэстераза разрушает его, и свободный холин снова поглощается высокоаффинным транспортером в нейрон.[40]

Использует

Холин хлористый и холин битартрат используются в пищевые добавки. Битартрат используется чаще из-за его более низкой гигроскопичность.[2] Некоторые соли холина используются для дополнения курица, индюк и некоторые другие корма для животных. Некоторые соли также используются в качестве промышленных химикатов: например, в фотолитография удалять фоторезист.[1] Холина теофиллинат и холин салицилат используются как лекарства,[1][41] а также структурные аналоги, любить метахолин и карбахол.[42] С радиоактивной меткой холины, как 11C-холин, используются в медицинская визуализация.[43] Другие коммерчески используемые соли включают трихолин. цитрат и холин бикарбонат.[1]

Антагонисты и ингибиторы

Сотни холина антагонисты и ингибиторы ферментов были разработаны для исследовательских целей. Аминометилпропанол является одним из первых, используемых в качестве инструмента исследования. Он подавляет холин и триметилглицин синтез. Он может вызывать дефицит холина, что, в свою очередь, приводит к жирная печень у грызунов. Диэтаноламин - еще одно такое соединение, но также загрязняющее окружающую среду. N-циклогексилхолин подавляет захват холина в основном мозгом. Гемихолиний-3 является более общим ингибитором, но также умеренно ингибирует холинкиназы. Также были разработаны более специфические ингибиторы холинкиназы. Также существуют ингибиторы синтеза триметилглицина: карбоксибутилгомоцистеин является примером конкретного BHMT ингибитор.[2]

В холинергический гипотеза слабоумие привел не только к лекарственным ингибиторы ацетилхолинэстеразы, но и к множеству ингибиторы ацетилхолина. Примеры таких ингибирующих химикатов для исследований включают: триэтилхолин, гомохолин и многие другие N-этилпроизводные холина, которые являются ложный нейротрансмиттер аналоги ацетилхолина. Холина ацетилтрансфераза также были разработаны ингибиторы.[2]

История

Открытие

В 1849 г. Адольф Стрекер был первым, кто выделил холин из свиньи желчь.[44][45] В 1852 г. Л. Бабо и М. Хиршбрунн извлекли холин из белая горчица семена и назвал это синкалин.[45] В 1862 году Стрекер повторил свой эксперимент с желчью свиньи и быка, назвав это вещество холин впервые после греческого слова желчь, холе, и отождествляя его с химическая формула C5ЧАС13Нет.[46][12] В 1850 г. Теодор Николас Гобли извлекается из мозгов и икра из карпы вещество, которое он назвал лецитин после греческого слова "яйцо" желток, лекитос, показав в 1874 году, что это была смесь фосфатидилхолины.[47][48]

В 1865 г. Оскар Либрейх изолированный "нейрин"из мозга животных.[49][12] В структурные формулы из ацетилхолин и «нейрин» Либрейха были разрешены Адольф фон Байер в 1867 г.[50][45] Позже в том же году было показано, что «нейрин» и синкалин - те же вещества, что и холин Стрекера. Таким образом, Байер первым разрешил структуру холина.[51][52][45] Соединение, теперь известное как нейрин не имеет отношения к холину.[12]

Открытие как питательное вещество

В начале 1930-х гг. Чарльз Бест и коллеги отметили, что жирная печень у крыс на специальной диете и диабетик собак можно предотвратить, если их кормить лецитин,[12] доказав в 1932 году, что холин в лецитине несет единоличную ответственность за этот профилактический эффект.[53] В 1998 году США Национальная Медицинская Академия сообщили о своих первых рекомендациях по содержанию холина в рационе человека.[54]

использованная литература

  1. ^ а б c d е ж г час я j Кирк Р.Э. и др. (2000). Кирк-Отмер энциклопедия химической технологии. Том 6 (4-е изд.). Джон Вили и сыновья. С. 100–102. ISBN  9780471484943.
  2. ^ а б c d е ж г час я j k л м п Rucker RB, Zempleni J, Suttie JW, McCormick DB (2007). Справочник витаминов (4-е изд.). Тейлор и Фрэнсис. стр.459 –477. ISBN  9780849340222.
  3. ^ «Холин». Словари Lexico. Получено 9 ноября 2019.
  4. ^ а б c d е ж г час я j k л м «Холин». Информационный центр по микронутриентам, Институт Линуса Полинга, Государственный университет Орегона. Февраль 2015 г.. Получено 11 ноября 2019.
  5. ^ а б «Холин». База данных метаболома человека. Центр инноваций в области метаболомики, Университет Альберты, Эдмонтон, Канада. 17 августа 2016 г.. Получено 13 сентября 2016.
  6. ^ а б c d е ж г час я j k л м п о п q р s т ты v ш Икс у z аа ab ac объявление «Диетические контрольные значения холина». Журнал EFSA. 14 (8). 2016. Дои:10.2903 / j.efsa.2016.4484.
  7. ^ Ронтейн Д., Нисида И., Таширо Дж., Йошиока К., Ву В.И., Фолькер Д.Р., Бассет Дж., Хансон А.Д. (сентябрь 2001 г.). «Растения синтезируют этаноламин прямым декарбоксилированием серина с использованием пиридоксальфосфатного фермента». Журнал биологической химии. 276 (38): 35523–9. Дои:10.1074 / jbc.M106038200. PMID  11461929.
  8. ^ Член парламента Прюдомма, Мур Т.С. (ноябрь 1992 г.). «Синтез фосфатидилхолина в эндосперме клещевины: свободные основания в качестве промежуточных продуктов». Физиология растений. 100 (3): 1527–35. Дои:10.1104 / стр.100.3.1527. ЧВК  1075815. PMID  16653153.
  9. ^ Нуччио М.Л., Зиемак М.Дж., Генри С.А., Веретильник Е.А., Хансон А.Д. (май 2000 г.). «клонирование кДНК фосфоэтаноламина N-метилтрансфераза из шпината путем добавления в Schizosaccharomyces pombe и характеристика рекомбинантного фермента ». Журнал биологической химии. 275 (19): 14095–101. Дои:10.1074 / jbc.275.19.14095. PMID  10799484.
  10. ^ McNeil SD, Nuccio ML, Ziemak MJ, Hanson AD (август 2001 г.). «Повышенный 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:2001ПНАС ... 9810001М. Дои:10.1073 / pnas.171228998. ЧВК  55567. PMID  11481443.
  11. ^ «Суперпути биосинтеза холина». Коллекция базы данных BioCyc: MetaCyc. SRI International.
  12. ^ а б c d е Цейзель Ш. (2012). «Краткая история холина». Анналы питания и метаболизма. 61 (3): 254–8. Дои:10.1159/000343120. ЧВК  4422379. PMID  23183298.
  13. ^ а б c d Иназу М (сентябрь 2019 г.). «Функциональная экспрессия транспортеров холина в гематоэнцефалическом барьере». Питательные вещества. 11 (10): 2265. Дои:10.3390 / nu11102265. ЧВК  6835570. PMID  31547050.
  14. ^ Барвик К.Е., Райт Дж., Аль-Турки С., Макэнтагарт М.М., Наир А., Чиоза Б. и др. (Декабрь 2012 г.). «Дефектный пресинаптический транспорт холина лежит в основе наследственной моторной нейропатии». Американский журнал генетики человека. 91 (6): 1103–7. Дои:10.1016 / j.ajhg.2012.09.019. ЧВК  3516609. PMID  23141292.
  15. ^ Глиэр МБ, Грин Т.Дж., Девлин А.М. (январь 2014 г.). «Метиловые нутриенты, метилирование ДНК и сердечно-сосудистые заболевания». Молекулярное питание и пищевые исследования. 58 (1): 172–82. Дои:10.1002 / mnfr.201200636. PMID  23661599.
  16. ^ Барак AJ, Beckenhauer HC, Junnila M, Tuma DJ (июнь 1993 г.). «Диетический бетаин способствует образованию печеночных S-аденозилметионин и защищает печень от жировой инфильтрации, вызванной этанолом ». Алкоголизм, Клинические и экспериментальные исследования. 17 (3): 552–5. Дои:10.1111 / j.1530-0277.1993.tb00798.x. PMID  8333583.
  17. ^ Душиантан А., Кьюсак Р., член парламента Грокотта, Postle AD (июнь 2018 г.). «У пациентов с острым респираторным дистресс-синдромом выявлено нарушение синтеза фосфатидилхолина в печени». Журнал липидных исследований. 59 (6): 1034–1045. Дои:10.1194 / мл. P085050. ЧВК  5983399. PMID  29716960.
  18. ^ а б c d е ж г час я «Холин». Офис диетических добавок (ОРВ) Национального института здоровья. Получено 19 мая 2020. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  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.
  20. ^ а б Zeisel SH, Mar MH, Howe JC, Holden JM (май 2003 г.). «Концентрации холинсодержащих соединений и бетаина в обычных пищевых продуктах». Журнал питания. 133 (5): 1302–7. Дои:10.1093 / jn / 133.5.1302. PMID  12730414.
  21. ^ Холин (17 марта 2014 г.). «Холин». www.nrv.gov.au. Получено 22 октября 2019.
  22. ^ Уоллес Т.К., Фулгони В.Л. (2016). «Оценка общего потребления холина в Соединенных Штатах». Журнал Американского колледжа питания. 35 (2): 108–12. Дои:10.1080/07315724.2015.1080127. PMID  26886842. S2CID  24063121.
  23. ^ "Что мы едим в Америке, NHANES 2013-2014" (PDF). Получено 24 октября 2019.
  24. ^ а б c Корбин К.Д., Цейсель С.Х. (март 2012 г.). «Метаболизм холина позволяет по-новому взглянуть на неалкогольную жировую болезнь печени и ее прогрессирование». Текущее мнение в гастроэнтерологии. 28 (2): 159–65. Дои:10.1097 / MOG.0b013e32834e7b4b. ЧВК  3601486. PMID  22134222.
  25. ^ ДиНиколантонио Дж. Дж., Маккарти М, ОКиф Дж (2019). "Ассоциация умеренно повышенного триметиламина N-оксид с риском сердечно-сосудистых заболеваний: является ли ТМАО маркером печеночной инсулинорезистентности ». Открытое сердце. 6 (1): e000890. Дои:10.1136 / openhrt-2018-000890. ЧВК  6443140. PMID  30997120.
  26. ^ Цзя Дж, Доу П, Гао М, Конг Икс, Ли Си, Лю Зи, Хуан Т. (сентябрь 2019 г.). «Оценка причинно-следственной связи между кишечными микробиотозависимыми метаболитами и кардиометаболическим здоровьем: двунаправленный менделевский рандомизационный анализ». Сахарный диабет. 68 (9): 1747–1755. Дои:10.2337 / db19-0153. PMID  31167879.
  27. ^ Имбард А. и др. (2013). «Дефекты нервной трубки, фолиевая кислота и метилирование». Международный журнал экологических исследований и общественного здравоохранения. 10 (9): 4352–4389. Дои:10.3390 / ijerph10094352. ЧВК  3799525. PMID  24048206.
  28. ^ Ричман Э.Л., Кенфилд С.А., Штампфер М.Дж., Джованнуччи Э.Л., Цейсель С.Х., Виллетт В.К., Чан Дж.М. (октябрь 2012 г.). «Потребление холина и риск летального рака простаты: заболеваемость и выживаемость». Американский журнал клинического питания. 96 (4): 855–63. Дои:10.3945 / ajcn.112.039784. ЧВК  3441112. PMID  22952174.
  29. ^ Хан П., Бидулеску А., Барбер Дж. Р., Цейсель С.Х., Джошу С.Э., Призмент А.Е. и др. (Апрель 2019 г.). «Потребление холина и бетаина с пищей и риск общего и летального рака простаты в исследовании риска атеросклероза в сообществах (ARIC)». Причины рака и борьба с ними. 30 (4): 343–354. Дои:10.1007 / s10552-019-01148-4. ЧВК  6553878. PMID  30825046.
  30. ^ Видеман А.М., Барр С.И., Грин Т.Дж., Сюй З., Иннис С.М., Киттс Д.Д. (октябрь 2018 г.). «Потребление холина с пищей: текущее состояние знаний на протяжении жизненного цикла». Питательные вещества. 10 (10): 1513. Дои:10.3390 / nu10101513. ЧВК  6213596. PMID  30332744.
  31. ^ а б Zeisel SH (2006). «Холин: критическая роль во время развития плода и диетические потребности взрослых». Ежегодный обзор питания. 26: 229–50. Дои:10.1146 / annurev.nutr.26.061505.111156. ЧВК  2441939. PMID  16848706.
  32. ^ Институт медицины, пищевых продуктов и питания. Рекомендованные нормы потребления тиамина, рибофлавина, ниацина, витамина B6, Фолиевая кислота, витамин B12, Пантотеновая кислота, биотин и холин. Вашингтон, округ Колумбия: Пресса национальных академий. 1998 г.
  33. ^ Аллен Л.Х. (2006). «Беременность и период лактации». В Bowman BA, Russle RM (ред.). Настоящие знания в области питания. Вашингтон, округ Колумбия: ILSI Press. С. 529–543.
  34. ^ King JC (май 2000 г.). «Физиология беременности и метаболизма питательных веществ». Американский журнал клинического питания. 71 (5 Прил.): 1218S – 25S. Дои:10.1093 / ajcn / 71.5.1218s. PMID  10799394.
  35. ^ Morgane PJ, Mokler DJ, Galler JR (июнь 2002 г.). «Влияние пренатальной белковой недостаточности на формирование гиппокампа». Неврология и биоповеденческие обзоры. 26 (4): 471–83. Дои:10.1016 / s0149-7634 (02) 00012-х. PMID  12204193. S2CID  7051841.
  36. ^ Осида К., Симидзу Т., Такасе М., Тамура Ю., Симидзу Т., Ямаширо Ю. (апрель 2003 г.). «Влияние диетического сфингомиелина на миелинизацию центральной нервной системы у развивающихся крыс». Педиатрические исследования. 53 (4): 589–93. Дои:10.1203 / 01.pdr.0000054654.73826.ac. PMID  12612207.
  37. ^ Sastry BV (июнь 1997 г.). «Плацентарная холинергическая система человека». Биохимическая фармакология. 53 (11): 1577–86. Дои:10.1016 / с0006-2952 (97) 00017-8. PMID  9264309.
  38. ^ Састри Б.В., Садавонгвивад С. (март 1978 г.). «Холинергические системы в ненервных тканях». Фармакологические обзоры. 30 (1): 65–132. PMID  377313.
  39. ^ Локман PR, Аллен Д.Д. (август 2002 г.). «Транспорт холина». Разработка лекарств и промышленная аптека. 28 (7): 749–71. Дои:10.1081 / DDC-120005622. PMID  12236062. S2CID  34402785.
  40. ^ Кодилл MA (август 2010 г.). «До- и послеродовое здоровье: свидетельства повышенной потребности в холине». Журнал Американской диетической ассоциации. 110 (8): 1198–206. Дои:10.1016 / j.jada.2010.05.009. PMID  20656095.
  41. ^ Раттер П. (2017). Коммунальная аптека: симптомы, диагностика и лечение (4-е изд.). Эльзевир. п. 156. ISBN  9780702069970.
  42. ^ Хоу-Грант М., Кирк Р. Э., Отмер Д. Ф., ред. (2000). «C2-Хлороуглероды в технологии сжигания». Кирк-Отмер энциклопедия химической технологии. Том 6 (4-е изд.). Джон Вили и сыновья. С. 100–102. ISBN  9780471484943.
  43. ^ Го Й, Ван Л., Ху Дж, Фэн Д., Сюй Л. (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. Дои:10.1371 / journal.pone.0203400. ЧВК  6128558. PMID  30192819.
  44. ^ Штрекер А. (1849 г.). "Beobachtungen über die galle verschiedener thiere". Юстус Либигс Энн Хем (на немецком). 70 (2): 149–197. Дои:10.1002 / jlac.18490700203.
  45. ^ а б c d Себрелл WH, Харрис RS, Алам SQ (1971). Витамины. 3 (2-е изд.). Академическая пресса. С. 4, 12. Дои:10.1016 / B978-0-12-633763-1.50007-5. ISBN  9780126337631.
  46. ^ Штрекер А. (1862 г.). "Üeber einige neue bestandtheile der schweinegalle". Юстус Либигс Энн Хем (на немецком). 123 (3): 353–360. Дои:10.1002 / jlac.18621230310.
  47. ^ Гобли Т. (1874 г.). "Sur la lécithine et la cérébrine". J Pharm Chim (На французском). 19 (4): 346 –354.
  48. ^ Суркс Т.Л. (2004). «Открытие лецитина, первого фосфолипида» (PDF). Bull Hist Chem. 29 (1): 9–15. В архиве (PDF) с оригинала 13 апреля 2019 г.
  49. ^ Либрейх О. (1865). "Üeber die chemische beschaffenheit der gehirnsubstanz". Юстус Либигс Энн Хем (на немецком). 134 (1): 29–44. Дои:10.1002 / jlac.18651340107.
  50. ^ Байер А. (1867 г.). "I. Üeber das neinin". Юстус Либигс Энн Хем (на немецком). 142 (3): 322–326. Дои:10.1002 / jlac.18671420311.
  51. ^ Дыбковский W (1867). "Üeber die identität des cholins und des nerins" [О тождестве холина и нейрина]. J Prakt Chem (на немецком). 100 (1): 153–164. Дои:10.1002 / prac.18671000126.
  52. ^ Клаус А., Кизе С. (1867 г.). "Убер нейрин унд синкалин". J Prakt Chem (на немецком). 102 (1): 24–27. Дои:10.1002 / prac.18671020104.
  53. ^ Лучший чемпион, Hershey JM, Huntsman ME (май 1932). «Влияние лецитина на отложение жира в печени нормальной крысы». Журнал физиологии. 75 (1): 56–66. Дои:10.1113 / jphysiol.1932.sp002875. ЧВК  1394511. PMID  16994301.
  54. ^ Постоянный комитет Института медицины (США) по научной оценке рекомендуемых диетических рационов и его комиссия по фолиевой кислоте, другим витаминам B. и холину. Национальная академия прессы (США). 1998. С. xi, 402–413. ISBN  9780309064118.