W moim poprzednim wpisie napisałem o chiralności, czyli właściwości niektórych cząsteczek polegającej na tym, że cząsteczka i jej lustrzane odbicie nie są identyczne. Przykładem obiektów chiralnych są lewa i prawa dłoń (nazwa pojęcia wywodzi się z greckiego χείρ – ręka). Cząsteczkami chiralnymi są aminokwasy, cukry i lipidy, ale też witaminy, jak np. witamina C. Przedrostek nazwy cząsteczki chiralnej (konfiguracja D lub L) bierze się stąd, że jeżeli we wzorze aminokwasu, w którym grupa -COOH jest na górze, grupa NH2 znajduje się po lewej stronie (łac. laevus, lewy), to jest konfiguracja L. Jeżeli grupa ta jest po prawej stronie, to mamy do czynienia z konfiguracją D (dexter, prawy).
Cząsteczki chiralne są optycznie czynne, to znaczy że skręcają płaszczyznę światła spolaryzowanego w lewo lub w prawo. Można je nazywać optycznie lewo- i prawoskrętnymi, z tym że nie ma to nic wspólnego z konfiguracją L i D. A jak ma się do tego „lewoskrętna witamina C”, która miałaby stanowić panaceum na liczne schorzenia? Najpierw kilka słów o witaminie C.
Czym jest witamina C?
Witamina C, inaczej kwas askorbinowy, jest związkiem chemicznym z grupy alkoholi polihydroksylowych. Jest cząsteczką chiralną, czyli może występować w formach D i L. Wszystkie organizmy eukariotyczne potrzebują kwasu askorbinowego i większość syntezuje go samodzielnie. Do wyjątków należą: człowiek, małpy i nietoperze, a także niektóre gryzonie, jak świnka morska i kapibara. Jest to spowodowane mutacjami w genie GULO kodującym enzym o nazwie oksydaza L-gulonolaktonowa, która jest prekursorem kwasu L-askorbinowego. U przodków wyraków i małp (a zatem i człowieka) gen ten utracił zdolność kodowania aktywnego białka ok. 63 miliony lat temu. Dlatego kwas L-askorbinowy jest dla nas niezbędnym elementem pożywienia i dlatego znamy go pod nazwą witaminy C (termin „witamina” wprowadził polski chemik Kazimierz Funk).
Brak witaminy C powoduje m.in. szkorbut, co odkrył w 1747 r. szkocki lekarz James Lind. Było to jedna z pierwszych badań klinicznych. Nazwa „kwas askorbinowy” wywodzi się z łacińskiej nazwy szkorbutu (scorbutus), która jest szesnastowieczną latynizacją francuskiego słowa scorbut albo jego wcześniejszej formy niderlandzkiej (francuski zapożyczył to słowo z języków germańskich). Tak więc a-scorbutus to czynnik przeciwdziałający szkorbutowi. Związek ten został po raz pierwszy wyizolowany z papryki przez Alberta Szent-Györgyi w latach 1928-1932 (Nagroda Nobla w 1937 r.). Nadano mu nazwę witamina C, ponieważ witamina A (rozpuszczalna w tłuszczach) i witamina B (rozpuszczalna w wodzie) były już znane. Przemysłowy proces produkcji witaminy C w bakteriach został opracowany w 1933 r. przez Tadeusza Reichsteina, który urodził się we Włocławku i pracował w Szwajcarii (Nagroda Nobla w 1950 r. za odkrycie hormonów kory nadnerczy, wspólnie z Philipem Henchem i Edwardem Kendallem). Ta metoda wytwarzania witaminy C jest stosowana do dziś i nosi nazwę procesu Reichsteina.
Jak działa witamina C?
Kwas askorbinowy dostarcza elektronów innym cząsteczkom. Chemicy mówią w takim przypadku, że ma działanie redukcyjne. Wiąże się z wieloma enzymami, które biorą udział w syntezie hormonów rdzenia nadnerczy (noradrenalina), niektórych aminokwasów (arginina, tyrozyna), karnityny (która jest niezbędna do utleniania kwasów tłuszczowych), a także regulują ekspresję genów. Co najmniej 15 enzymów u ssaków wymaga obecności kwasu L-askorbinowego. Witamina C jest też niezbędna do przyswajania żelaza i ochrony przez reaktywnymi formami tlenu, które mogą spowodować uszkodzenie komórek.
Najpoważniejsze problemy pojawiają się jednak, kiedy w wyniku braku kwasu L-askorbinowego przestają prawidłowo działać hydroksylaza prolinowa i hydroksylaza lizynowa. Enzymy te modyfikują aminokwasy, z których składają się białka, dodając grupy hydroksylowe (-OH) do prolin i lizyn. Tak zmodyfikowane aminokwasy są z niezbędnymi elementami kolagenu, białka stanowiącego podstawę substancji międzykomórkowej u wszystkich zwierząt. Kolagen nadaje tkankom wytrzymałość na rozciąganie, a kościom odporność na złamania. W organizmach kręgowców kolagen stanowi 1/3 masy wszystkich białek. Bez kolagenu kość można złamać jednym lekkim uderzeniem. Jeżeli kolagen nie zawiera hydroksyproliny ani hydroksylizyny, jego struktura jest o wiele mniej stabilna, co powoduje typowe dla szkorbutu objawy. Należą do nich krwawienia z dziąseł i stan zapalny dziąseł, połączony z wypadaniem zębów, bóle mięśni i stawów w wyniku mikrowylewów, łamliwość kości oraz słabe gojenie się ran (Ryc. 1). Dawniej chorowali na szkorbut marynarze w czasie długich podróży morskich, ale dziś już praktycznie nie występuje, chociaż jeszcze w latach 40. i 50. ubiegłego wieku była to powszechna choroba wśród więźniów rosyjskich łagrów (znana tam jako cynga).
Ryc. 1. Dziąsła u osoby chorej na szkorbut. Trójkątne obszary między zębami są patologicznie zmienione. Źródło, Wikipedia, domena publiczna.
Skąd brać witaminę C?
Wszystkie organizmy wielokomórkowe potrzebują kwasu askorbinowego do zwalczania reaktywnych form tlenu. Najwięcej potrzebują go rośliny, które korzystając z energii światła rozkładają wodę z wytworzeniem tlenu cząsteczkowego. Powstają wtedy reaktywne formy tlenu, których usuwaniu sprzyja wysokie stężenie kwasu askorbinowego. U zwierząt takie formy też powstają, ale w znacznie mniejszym stopniu niż u roślin, dlatego zawartość kwasu askorbinowego w tkankach zwierzęcych jest niższa niż w roślinnych.
Dzienne zapotrzebowanie na witaminę C to 40-90 mg w zależności od wieku i płci (mężczyźni potrzebują trochę więcej). Palenie tytoniu powoduje podwyższone „zużycie” witaminy C, więc zapotrzebowanie na nią u palaczy jest o ok. 40 mg dziennie wyższe.
Zawartość witaminy C w owocach i warzywach wynosi od kilku mg na 100g w jabłkach, kilkunastu mg w pomidorach, do 200 mg w czarnych porzeczkach, które stanowią najbogatsze źródło witaminy C wśród owoców łatwo dostępnych u nas. Ale niektóre egzotyczne owoce zawierają wielokrotnie więcej witaminy C, np. śliwka kakadu (Terminalia ferdinandiana), owoc drzewa występującego w Australii, zawiera 1000-5300 mg/100 g witaminy C (Ryc. 2). Dla porównania, w pomarańczy jest to 60 mg/100 g. W warzywach zawartość witaminy C też może być wysoka (brukselka 80 mg/100 g, kalafior 40 mg/100g), ale po ugotowaniu niewiele z tego zostaje. Kiszona kapusta zawiera ok. 40 mg witaminy C/100 mg (mniej więcej tyle samo jest w surowej kapuście, ale kiszona kapusta jest smaczniejsza).
Ryc. 2. Śliwka kakadu (Terminalia ferdinandiana). Źródło: Wikpiedia, Licencja CC BY 4.0.
Kwas L-askorbinowy i D-askorbinowy
Jedyną czynną biologicznie konfiguracją kwasu askorbinowego jest forma L. Tylko ona może wchodzić w interakcje z enzymami, i tylko ona chroni przed szkorbutem (Ryc. 3).
Ryc. 3. Struktura kwasu L- i D-askorbinowego. Według: Malik H. et al, Heart Fail. Rev. 2021, 26: 699-709. Licencja CC BY 4.0.
Obie formy, D i L, są natomiast aktywnymi przeciwutleniaczami, czyli chronią produkty żywnościowe przed utlenieniem. Dlatego kwas L-askorbinowy oraz jego sole (sodowa, wapniowa i potasowa), a także ester kwasu palmitynowego, są stosowane jako dodatki do żywności o numerach E300-E304. Ponieważ produkcja kwasu D-askorbinowego jest tańsza, jest on również dodawany do żywności jako E315 (kwas D-askorbinowy) lub E316 (jego sól sodowa). Taka forma kwasu askorbinowego jest nieaktywna w naszych komórkach, ale działa jako czynnik chroniący żywność (zwłaszcza wędzone mięso) przed utlenieniem. Jego struktura jest na tyle odmienna od struktury kwasu L-askorbinowego, że nie wpływa na jego działanie w komórkach.
Czy witamina C leczy choroby?
Witamina C jest niezbędna do produkcji kolagenu, ale także do ochrony przed reaktywnymi formami tlenu. Można więc nazwać ją lekiem, ponieważ „lek to substancja przeznaczona do leczenia chorób u ludzi lub do zapobiegania chorobom” (Art. 168 Traktatu o Unii Europejskiej). Nie możemy żyć bez witaminy C, ale czy jej duże dawki są w stanie leczyć choroby? Są doniesienia sugerujące że tak jest, np. w przypadku przeziębienia zażywanie witaminy C może skrócić okres choroby o kilkanaście procent. Były też badania wykazujące, że zażywanie witaminy C obniża prawdopodobieństwo zachorowania na niektóre nowotwory, np. raka płuc. Niektóre publikacje sugerują dobroczynny wpływ witaminy C na układ sercowo-naczyniowy. Nie ma jednak twardych dowodów, że witamina C może zapobiegać chorobom (oprócz szkorbutu). Na pewno witamina C nie leczy raka, tak jak to sugerują różni „alternatywni” terapeuci.
Co z lewoskrętnością?
„Lewoskrętna witamina C” stale pojawia się w reklamach różnych dziwnych specyfików jako coś lepszego od „zwykłej” witaminy C. Wyjaśnijmy: jedyna aktywna konfiguracja kwasu askorbinowego (kwas L-askorbinowy) skręca płaszczyznę światła spolaryzowanego w prawo (tak więc można powiedzieć, że jest prawoskrętna). Jej lustrzane odbicie, czyli forma D, skręca płaszczyznę w lewo (czyli jest lewoskrętna). Nie ma ona jednak żadnej aktywności biologicznej. Dlaczego „lewoskrętna witamina C” jest tak popularna na portalach sprzedających różne szemrane specyfiki? Tego nie wiemy. Może od konfiguracji L w aktywnej formie kwasu askorbinowego? Każda witamina C sprzedawana w aptekach ma taką konfigurację i każda jest aktywna biologicznie. „Lewoskrętna witamina C”, sprzedawana na niektórych portalach, nic się od niej nie różni.
Literatura dodatkowa
Witamina C: biochemia i fizjologia
https://www.mdpi.com/2072-6643/13/2/615
Witamina C i nowotwory
