Chemická struktura kyseliny askorbové
Kyselina askorbová
Jedná se o základní článek. Viz Psychologické aspekty vitaminu C
Vitamin C neboli kyselina L-askorbová je základní živina, která je v malém množství potřebná pro řadu základních metabolických reakcí u živočichů a rostlin. Vitamin C je všeobecně známý jako vitamin, který zabraňuje kurdějím u lidí. Společný americko-kanadský referenční příjem doporučuje 90 miligramů denně a ne více než 2 gramy denně (2000 miligramů denně), ačkoli množství, které člověk potřebuje pro optimální zdraví, je předmětem vášnivých diskusí.
Chemicky se kyselina askorbová vyskytuje ve dvou formách: aktivní redukovanou formou je kyselina askorbová, zatímco oxidovanou formou je kyselina dehydroaskorbová. Kyselina dehydroskorbová přítomná ve stravě může být v těle redukována na aktivní formu pomocí enzymů a glutathionu. Kyselina askorbová je antioxidant a chrání organismus před oxidačním stresem a je také potřebná jako koenzym v některých enzymatických reakcích. Další informace o chemických vlastnostech kyseliny askorbové najdete v článku o kyselině askorbové. Tento článek popisuje její biologické funkce, objev a pokračující vědeckou diskusi o jejím využití ve společnosti, včetně jejího rozšířeného používání v dávkách vyšších, než je oficiálně doporučená horní hranice.
Vitamin C je slabá cukrová kyselina a je to sloučenina na bázi šesti atomů uhlíku, strukturně příbuzná glukóze. Vitamin C je L-enantiomer kyseliny askorbové. Opačný D-enantiomer nevykazuje žádnou biologickou aktivitu. Oba jsou zrcadlovými formami stejné molekulární struktury. Kyselina L-askorbová existuje jako dvě vzájemně konvertibilní sloučeniny: Kyselina L-askorbová, která je silným redukčním činidlem, a její oxidovaný derivát, kyselina L-dehydroaskorbová.
Aktivní částí látky je askorbátový ion, který se vyskytuje buď navázaný na vodíkový ion, čímž vzniká kyselina askorbová, nebo na kovový ion, čímž vzniká minerální askorbát. Některé komerční doplňky vitaminu C obsahují směs kyseliny askorbové a minerálních askorbátů.
Biologické tkáně s více než stonásobným obsahem vitaminu C v krevní plazmě jsou nadledviny, hypofýza, brzlík, žluté tělísko a sítnice.
Mezi ty s 10 až 50násobkem koncentrace přítomné v krevní plazmě patří mozek, slezina, plíce, varlata, lymfatické uzliny, játra, štítná žláza, sliznice tenkého střeva, leukocyty, slinivka břišní, ledviny a slinné žlázy.
Model molekuly vitaminu C. Černá barva je uhlík, červená kyslík a bílá vodík.
Naprostá většina živočichů a rostlin je schopna syntetizovat vlastní vitamin C, a to prostřednictvím sekvence čtyř kroků řízených enzymy, které přeměňují glukózu na vitamin C. [Jak odkazovat a odkazovat na shrnutí nebo text] U plazů a ptáků se tato syntéza uskutečňuje v ledvinách, zatímco u savců a ptáků v játrech.
Někteří lékaři a výzkumníci, včetně chemika Linuse Paulinga, vyslovili hypotézu, že pokud by se do stravy živočišných druhů, které ztratily schopnost produkovat vlastní vitamin C, přidávalo množství této živiny úměrné množství, které produkují živočišné druhy, které syntetizují vlastní vitamin C, došlo by ke zlepšení zdravotního stavu. Většina opic (vyšších primátů, kteří si nedokážou vytvářet vitamin C) konzumuje tento vitamin v množství 10 až 20krát vyšším, než je množství doporučené vládami pro člověka (Milton, 1999).
Bylo zjištěno, že ztráta schopnosti syntetizovat askorbát se nápadně podobá evoluční ztrátě schopnosti odbourávat kyselinu močovou. Kyselina močová i askorbát jsou silná redukční činidla. To vedlo k domněnce, že u vyšších primátů převzala kyselina močová některé funkce askorbátu. Kyselina askorbová může být v lidském těle oxidována (odbourávána) enzymem oxidázou kyseliny askorbové.
Dospělá koza, typický příklad zvířete produkujícího vitamin C, která má všechny potřebné geny, vyprodukuje za normálního zdraví více než 13 000 mg vitaminu C denně a až 100 000 mg denně, pokud čelí život ohrožující nemoci, traumatu nebo stresu. Bylo prokázáno, že úraz nebo poranění spotřebovávají velké množství vitaminu C i u lidí.
Bylo prokázáno, že některé mikroorganismy, například kvasinky Saccharomyces cerevisiae, jsou schopny syntetizovat vitamin C z jednoduchých cukrů.
Kurděje (forma avitaminózy) jsou důsledkem nedostatku vitaminu C, který je nezbytný pro správnou syntézu kolagenu. Kurděje vedou k tvorbě jaterních skvrn na kůži, houbovitých dásní a krvácení ze všech sliznic. Skvrny jsou nejhojnější na stehnech a nohách a člověk s tímto onemocněním vypadá bledě, cítí se sklíčeně a je částečně nehybný. U pokročilého kurděje dochází k otevřeným, hnisavým ranám a ztrátě zubů a nakonec ke smrti.
V minulosti se kurděje vyskytovaly u lidí se špatným přístupem k čerstvému ovoci a zelenině, jako byli námořníci, piráti a další lidé na lodích, které byly na moři déle, než bylo možné skladovat ovoce a zeleninu podléhající zkáze, a také u izolovaných vojáků. Nejstarší doložený případ popsal Hippokrates kolem roku 400 př. n. l..
První pokus o vědecké zdůvodnění příčiny kurdějí učinil lodní lékař britského královského námořnictva James Lind. Během plavby na moři v květnu 1747 Lind poskytoval některým členům posádky kromě běžných přídělů dva pomeranče a jeden citron denně, zatímco ostatní pokračovali v podávání jablečného moštu, octa, kyseliny sírové nebo mořské vody spolu s běžnými příděly. Výsledky přesvědčivě ukázaly, že citrusové plody zabraňují onemocnění, což byla vlastnost později popsaná jako „antiskorbutická“. Vitamin C izoloval ve 20. letech 20. století Albert Szent-Györgyi a prokázal, že se jedná o kyselinu askorbovou.
Žádný tělesný orgán neukládá vitamin C, [Jak odkazovat a odkazovat na shrnutí nebo text] a tělo se tak brzy vyčerpá, pokud se čerstvé zásoby nepřijímají prostřednictvím trávicího systému.
Vědecká komunita stále diskutuje o nejvhodnějším dávkování (množství a frekvenci příjmu) vitaminu C pro udržení optimálního zdraví u lidí. Obecně se má za to, že vyvážená strava bez doplňků obsahuje dostatek vitaminu C k prevenci akutních kurdějí u průměrně zdravého dospělého člověka (u těhotných, kuřáků nebo lidí vystavených stresu je potřeba o něco více).
Vitamin C je považován za jednu z nejméně toxických látek známých v medicíně, jeho LD50 je 11 900 miligramů na kilogram. Vysoké dávky (tisíce miligramů) mohou způsobit průjem, který je neškodný, pokud se dávka okamžitě sníží. Někteří vědci tvrdí, že nástup průjmu je ukazatelem toho, kde leží skutečná potřeba vitaminu C v těle. Cathcart i Cameron prokázali, že u velmi nemocných pacientů s rakovinou nebo chřipkou se průjem vůbec neprojevuje, dokud příjem askorbátu nedosáhne až 200 gramů (půl libry).
Vládou doporučené hodnoty příjmu
Tolerovatelná horní hranice příjmu stanovená ve Spojených státech pro 25letého muže je 2000 miligramů denně.
Nezávislé doporučené úrovně příjmu
Někteří nezávislí výzkumníci vypočítali množství potřebné pro dospělého člověka, aby dosáhl podobné hladiny v krevním séru jako savci syntetizující vitamin C, takto:
Testování hladiny askorbátu v těle
Existují jednoduché testy na měření hladiny vitaminu C v moči a v séru nebo krevní plazmě. Tyto testy však přesně neodrážejí skutečné hladiny askorbátu ve tkáních.[Jak odkazovat a odkaz na shrnutí nebo text] Vysokoúčinná kapalinová chromatografie s reverzní fází se používá ke stanovení zásobních hladin vitaminu C v lymfocytech a tkáních.
Bylo zjištěno, že zatímco hladiny v séru nebo krevní plazmě se řídí cirkadiánním rytmem nebo krátkodobými změnami v potravě, hladiny v samotných tkáních jsou stabilnější a poskytují lepší přehled o dostupnosti askorbátu v organismu. Jen velmi málo nemocničních laboratoří je však dostatečně vybaveno a vyškoleno k provádění takto podrobných analýz a vyžaduje, aby vzorky byly analyzovány ve specializovaných laboratořích.
Vitamin C jako makroživina
Linus Pauling ve své populární a vlivné knize Jak žít déle a cítit se lépe, která poprvé vyšla v roce 1986, doporučoval velmi vysoké dávky vitaminu C.
Existuje silné hnutí za velké dávky vitaminu C, které propaguje mnoho dalších výhod, přestože lékařská komunita nesouhlasí se všemi přínosy. Mnohé organizace podporující vitamin C propagují jeho užívání v množství, které výrazně překračuje současný referenční příjem. V čele tohoto hnutí stojí vědci a lékaři jako Robert Cathcart, Steve Hickey, Irwin Stone a dvojnásobný nositel Nobelovy ceny Linus Pauling a kontroverznější Matthias Rath. Existuje rozsáhlá a stále rostoucí literatura kritizující doporučení vládních agentur ohledně dávek.
Hickey se domnívá, že člověk je nositelem zmutované a neúčinné formy genu, který je u všech savců nezbytný pro výrobu čtvrtého ze čtyř enzymů vyrábějících vitamin C. Předpokládá se, že tento gen, pseudogen ΨGULO, ztratil svou funkci před miliony let. U člověka tři přeživší enzymy nadále produkují prekurzory vitaminu C, ale proces je neúplný a tělo je poté rozloží. Stone a Pauling později vyslovili hypotézu, že naši evoluční předkové kdysi dokázali vyrábět tuto látku v odhadovaném množství 3 000-4 000 mg denně. Pokud by to byla pravda, znamenalo by to, že vitamin C byl nesprávně označen jako vitamin a ve skutečnosti je životně důležitou makroživinou jako bílkoviny nebo sacharidy.
Biologický poločas vitaminu C v krevní plazmě je poměrně krátký, přibližně 30 minut, což je skutečnost, kterou podle zastánců vysokých dávek vědci hlavního proudu nezohlednili. Výzkumníci z Národního institutu zdraví rozhodli o současné RDA na základě testů provedených 12 hodin (24 poločasů) po konzumaci. Hickey k této záležitosti říká: „Abychom byli upřímní, NIH podali dávku vitaminu C, počkali, až se vyloučí, a pak změřili hladinu v krvi“.
Možné další nedostatky vitaminu C
Ateroskleróza je hypoteticky onemocněním způsobeným nedostatkem vitaminu C.
Pauling kritizoval stanovenou RDA, která má zabránit akutním kurdějím a není nutně dávkou pro optimální zdraví [Jak odkazovat a odkazovat na shrnutí nebo text].
Kontroverzní Matthias Rath vyslovil hypotézu, že v době ledové, kdy byl nedostatek vitaminu C, přírodní výběr zvýhodňoval lidské jedince, kteří dokázali opravit tepny vrstvou cholesterolu. Domnívá se, že ačkoli by cholesterolová výstelka stěn tepen byla nakonec škodlivá, byla by prospěšná v tom smyslu, že by jedince udržela naživu, dokud by přístup k vitaminu C neumožnil opravit poškození tepen. Pokud je to pravda, je ateroskleróza ve skutečnosti onemocněním z nedostatku vitaminu C. Vzhledem k tomu, že ateroskleróza je hlavní příčinou ischemické choroby srdeční, která je zase hlavní příčinou úmrtí ve vyspělých zemích, mělo by to hluboký dopad na západní medicínu.
Terapeutické využití vysokých dávek
Od svého objevu byl vitamin C některými považován za „univerzální všelék“, což však u jiných vyvolalo podezření, že je přeceňován. Hypotetizovalo se, že vitamin C dokáže předcházet a léčit celou řadu běžných a/nebo smrtelných onemocnění, od běžného nachlazení a šedého zákalu až po kontroverzní tvrzení, že je lékem na AIDS SARS a ptačí chřipku. Objevily se dokonce názory, že vitamin C může léčit otravu olovem a autismus.
Ačkoli je vitamin C ve většině běžných množství neškodný, stejně jako všechny látky, kterým je lidské tělo vystaveno, může za určitých podmínek způsobit škody. V lékařské komunitě se tyto případy označují jako kontraindikace.
Jak již bylo uvedeno, vitamin C vykazuje pozoruhodně nízkou toxicitu. LD50 (dávka, která usmrtí 50 % populace) je obecně považována za 11900 miligramů na kilogram. To znamená, že u člověka vážícího 60 kilogramů (132 liber) by bylo třeba podat 714 000 mg (714 g nebo 1,6 libry) vitaminu C, aby byla 50% šance na usmrcení. Při perorálním podání však vitamin C nemůže způsobit smrt, protože velké množství vitaminu způsobuje průjem a nevstřebává se. Extrémně velké množství vitaminu C by muselo být rychle aplikováno injekčně, aby mělo šanci člověka zabít. Robert Cathcart údajně použil intravenózní dávky až 250 gramů bez jakýchkoli nežádoucích účinků. Rada Spojených států pro zodpovědnou výživu stanovila horní hranici 2 gramy na základě přechodného průjmu. Ve své publikaci o bezpečnosti vitaminu C uvádí, že
Množství vitaminu C v potravinách rostlinného původu závisí na:
Kozy, stejně jako téměř všechna zvířata, si vytvářejí vlastní vitamín C. Dospělá koza si za normálního zdravotního stavu vytvoří více než 13 000 mg vitamínu C denně a až 100 000 mg denně, pokud čelí život ohrožující nemoci, úrazu nebo stresu.
Vitamin C je obsažen v mateřském mléce a v menším množství v syrovém kravském mléce, pasterizované mléko obsahuje pouze stopové množství.
Následující tabulka uvádí relativní množství vitaminu C v různých potravinách živočišného původu v miligramech vitaminu C na 100 gramů potraviny:
Vitamin C se chemicky rozkládá za určitých podmínek, z nichž mnohé mohou nastat při vaření potravin. Za normálních okolností není vroucí voda o teplotě 100 °C dostatečně horká na to, aby došlo k významnému zničení této živiny, která se navzdory rozšířenému názoru rozkládá až při teplotě 190 °C. Při vaření pod tlakem, pečení, smažení a grilování potravin je však větší pravděpodobnost, že se dosáhne teploty rozkladu vitaminu C. K tomuto účinku přispívá také delší doba vaření a měděné nádoby na potraviny, které rozklad katalyzují.
Výzkum ukázal, že čerstvě nakrájené ovoce neztrácí významně živiny, pokud je několik dní skladováno v chladničce.
Vitamin C je běžně dostupný ve formě tablet a prášků. Značka Redoxon, kterou v roce 1934 uvedla na trh společnost Hoffmann-La Roche, byla prvním hromadně vyráběným syntetickým vitaminem C.
Umělé způsoby syntézy
Vitamin C se vyrábí z glukózy dvěma hlavními způsoby. Reichsteinův proces, vyvinutý ve 30. letech 20. století, využívá jednu předfermentaci, po níž následuje čistě chemická cesta. Moderní dvoustupňový fermentační proces, původně vyvinutý v Číně v 60. letech 20. století, využívá další fermentaci, která nahrazuje část pozdějších chemických fází. Oba postupy poskytují přibližně 60 % vitaminu C z glukózového krmiva.
Ve Skotském institutu pro výzkum plodin probíhá výzkum, jehož cílem je vytvořit kmen kvasinek, který by dokázal syntetizovat vitamin C v jediném fermentačním kroku z galaktózy, což by mělo výrazně snížit výrobní náklady.
Světová produkce syntetického vitaminu C se v současnosti odhaduje na přibližně 110 000 tun ročně.
Hlavními výrobci jsou dnes společnosti BASF/Takeda, DSM, Merck a China Pharmaceutical Group Ltd. z Čínské lidové republiky. Čína se pomalu stává hlavním světovým dodavatelem, protože její ceny jsou nižší než ceny amerických a evropských výrobců.
James Lind, chirurg britského královského námořnictva, který v roce 1774 zjistil, že určitá vlastnost ovoce zabraňuje onemocnění kurdějemi, což byl první zaznamenaný kontrolovaný experiment.
Potřeba zařazovat do jídelníčku čerstvé rostlinné potraviny nebo syrové maso zvířat jako prevenci nemocí byla známa již ve starověku. Původní obyvatelé žijící v okrajových oblastech to zahrnuli do svých léčebných tradic. Například v mírném pásmu se používaly nálevy ze smrkového jehličí nebo v pouštních oblastech listy z druhů stromů odolných vůči suchu. V roce 1536 využil francouzský objevitel Jacques Cartier při průzkumu řeky Svatého Vavřince znalosti místních domorodců, aby zachránil své muže, kteří umírali na kurděje. Z jehličí stromu arbor vitae uvařil čaj, který později obsahoval 50 mg vitaminu C na 100 gramů.
V historii se občas objevovala doporučení o prospěšnosti rostlinné stravy pro přežití na dlouhých námořních cestách. John Woodall, první jmenovaný chirurg britské Východoindické společnosti, doporučil ve své knize „The Surgeon’s Mate“ z roku 1617 užívání citronové šťávy jako prevenci a lék. Nizozemský spisovatel Johann Bachstrom v roce 1734 vyslovil pevný názor, že „kurděje jsou způsobeny výhradně úplnou abstinencí od čerstvé rostlinné stravy a zeleně, což je jediná hlavní příčina této nemoci“.
První pokus o vědecké zdůvodnění příčiny kurdějí učinil lodní lékař britského královského námořnictva James Lind. Během plavby na moři v květnu 1747 Lind poskytoval některým členům posádky kromě běžných přídělů dva pomeranče a jeden citron denně, zatímco ostatní pokračovali v podávání moštu, octa nebo mořské vody spolu s běžnými příděly. V dějinách vědy je to považováno za první příklad kontrolovaného experimentu porovnávajícího výsledky na dvou populacích při použití faktoru pouze na jednu skupinu při zachování všech ostatních faktorů. Výsledky jednoznačně prokázaly, že citrusové plody zabraňují onemocnění. Lind svou práci sepsal a publikoval v roce 1753 v knize Treatise on the Scurvy.
Lindovy práce si lidé všímali pomalu, částečně proto, že v knize uvedl rozporuplné důkazy, a částečně proto, že britská admiralita považovala péči o blaho posádek lodí za projev slabosti. Také čerstvé ovoce bylo na palubě velmi drahé, zatímco vaření na šťávu umožňovalo snadné skladování, ale ničilo vitamíny (zejména pokud se vařilo v měděných kotlích). Kapitáni lodí se mylně domnívali, že to nefunguje, protože šťáva nedokázala kurděje vyléčit.
Britské námořnictvo přijalo citrony nebo limetky jako standardní námořní zboží až v roce 1795. Limety byly oblíbenější, protože se daly sehnat v britských západoindických koloniích, na rozdíl od citronů, které se v britských dominiích nevyskytovaly, a byly proto dražší. Tato praxe vedla k používání přezdívky „limey“ pro označení Britů. Kapitán James Cook již dříve prokázal a osvědčil princip výhodnosti čerstvých a konzervovaných potravin, jako bylo například kysané zelí, tím, že se svými posádkami doplul na Havajské ostrovy a dále, aniž by kdokoli z jeho mužů přišel o kurděje. Za tento jinak neslýchaný výkon mu britská admiralita udělila medaili.
Název „antiskorbutikum“ se v 18. a 19. století používal jako obecné označení pro potraviny, o nichž se vědělo, že zabraňují kurdějím, i když se nevědělo, proč tomu tak je. Mezi tyto potraviny patřily mimo jiné: citrony, limetky a pomeranče; kysané zelí, kapusta, slad a přenosná polévka.
V roce 1907 chtěli Axel Holst a Theodor Frølich, dva norští lékaři zabývající se studiem beriberi, kterou se nakazily posádky lodí norské rybářské flotily, najít malého pokusného savce, který by nahradil používané holuby. Svou testovací stravu podávali morčatům, která předtím vyvolala beriberi u jejich holubů, a byli překvapeni, když se místo toho objevil kurděje. Do té doby nebyl kurděje pozorován u žádného jiného organismu než u člověka a byl považován za výhradně lidskou nemoc.
Objev kyseliny askorbové
Albert Szent-Györgyi (na snímku z roku 1948) získal v roce 1937 Nobelovu cenu za medicínu za objev vitaminu C.
V roce 1912 polsko-americký biochemik Casimir Funk při výzkumu nemocí z nedostatku vitamínů vytvořil pojem vitamíny, který označuje živiny nezbytné pro zdraví. V letech 1928 až 1933 pak maďarský výzkumný tým Josepha L. Svirbelyho a Alberta Szent-Györgyiho a nezávisle na něm Američan Charles Glen King poprvé izolovali vitamin C a prokázali, že se jedná o kyselinu askorbovou. Ačkoli Szent-Györgyi získal v roce 1937 Nobelovu cenu za medicínu, mnozí se domnívají, že za jeho vývoj je stejně odpovědný King.
V roce 1928 se arktický antropolog Vilhjalmur Stefansson pokusil dokázat svou teorii o tom, jak se Eskymákům daří vyhýbat kurdějím, když nemají ve stravě téměř žádnou rostlinnou potravu, přestože tato nemoc postihuje evropské arktické průzkumníky, kteří se živí podobnou stravou s vysokým obsahem masa. Stefansson vyslovil teorii, že domorodci získávají vitamin C z čerstvého masa, které je minimálně tepelně upraveno. Od února 1928 žil on a jeho kolega pod lékařským dohledem po dobu jednoho roku výhradně na minimálně tepelně upravované masové stravě; zůstali zdraví.
V letech 1933 až 1934 se britským chemikům siru Walteru Normanu Haworthovi a siru Edmundu Hirstovi a nezávisle na nich polskému chemikovi Tadeusi Reichsteinovi podařilo syntetizovat tento vitamin, který byl jako první vyroben uměle. To umožnilo levnou masovou výrobu vitaminu C. Nobelovu cenu za chemii za tuto práci získal v roce 1937 pouze Haworth, ale postup výroby vitaminu C si zachoval Reichsteinovo jméno.
V roce 1934 se společnost Hoffmann-La Roche stala první farmaceutickou společností, která začala hromadně vyrábět syntetický vitamin C pod obchodním názvem Redoxon.
V roce 1959 Američan J. J. Burns prokázal, že příčinou náchylnosti některých savců ke kurdějím je neschopnost jejich jater produkovat aktivní enzym L-gulonolaktonoxidázu, což je poslední z řetězce čtyř enzymů syntetizujících vitamin C. Americký biochemik Irwin Stone jako první využil vitamin C pro jeho konzervační vlastnosti v potravinách. Později vyvinul teorii, že lidé mají zmutovanou formu genu kódujícího L-gulonolakton oxidázu.
„Měření vitaminu C v séru a plazmě nekoreluje dobře s hladinami ve tkáních, zatímco hladiny vitaminu C v lymfocytech poskytují nejpřesnější posouzení skutečného stavu zásob vitaminu C a nejsou akutně ovlivněny cirkadiánním rytmem nebo změnami ve stravě.“
„Plazmatická koncentrace vitaminu C je považována za silně korelovanou s přechodnou konzumací potravin. Lze očekávat, že měření vitaminu C v lymfocytech bude spolehlivějším antioxidačním biomarkerem než plazmatická hladina vitaminu C. V tomto sdělení jsme prokázali, že hladina vitaminu C v lymfocytech je u pacientů s diabetem 2. typu významně nižší, ale u plazmatické hladiny vitaminu C jsme takovou souvislost nepozorovali. U diabetu lze proto očekávat, že měření lymfocytárního vitaminu C bude spolehlivějším antioxidačním biomarkerem než plazmatická hladina vitaminu C.“