background image

Fat Soluble Vitamins                                                        

 د. زينا حسن

 

 

 

Page 

1

 

 

 

 

 Objectives: 

by reading this topic; the student would be able to:

 

 

 

 

 

 

L

L

E

E

C

C

T

T

U

U

R

R

E

E

 

 

1

1

 

   A  vitamin  is  an  organic  compound  required  as  a  vital  nutrient  in  limited 
amounts.  Fat  soluble  vitamins  include  (A,  K,  E,  and  D)  which  are  released, 
absorbed,  and  transported  with  the  fat  of  diet.  They  are  transported  in  the  blood 
bound to lipoprotein   or attached to specific binding protein. They are not readily 
excreted  in  urine,  and  significant  quantities  are  stored  in  the  liver  and  adipose 
tissue.  Sometimes  excess  intake  may  lead  to  accumulation  of  toxic  quantities  of 
these vitamins.  

 

VITAMIN 

A

 (RETINOL) 

 
 

  Structure: 

The retinoids are a family of biologically related active molecules including natural 
and synthetic forms of vitamin A; they are: 

1.  Retinol: a primary alcohol  found  in animal tissue as a retinyl ester with 

long-chain fatty acids. 

2.  Retinal:  this  is  the  aldehyde  derivative  of  retinol  oxidation.  Retinol  & 

retinal can readily be interconverted. 

3.  Retinoic acid: the acid derivative of retinal oxidation. 
4.  Β-Carotene:  from  plant  source;  it  can  be  cleaved  inefficiently  in  the 

intestine into two molecules of retinal. 
 

1. 

Describe  the  structure,  dietary  sources,  and  metabolism  of  fat  soluble 
vitamins. 

2. 

Identify the biochemical role of fat soluble vitamins. 

3. 

Correlate  alterations  in  vitamin  status  with  circumstances  of  increased 
metabolic  requirements,  age-related  physiologic  changes,  or  pathologic 
conditions. 


background image

Fat Soluble Vitamins                                                        

 د. زينا حسن

 

 

 

Page 

2

 

 

  Sources:  

  Animal products (liver, kidney, &egg yolk). 
  Yellow and dark green vegetables and fruits (carotenoids). 

  Metabolism

  Retinol  absorbed  from  the  intestine  is  secreted  as  a  component  of 

chylomicrons into lymphatic system, to be taken up by, and stored in, the 
liver. 

  When needed, retinol is released from the liver and transported to extra-

hepatic tissues by the plasma retinol-binding protein (RBP). 

  The retinol-RBP complex attaches to specific  receptors on cell surface, 

permitting retinol to enter; then acts on nuclear receptors. 

  Functions

  Visual  cycle:  vitamin  A  is  a  component  of  the  visual  pigments  of  rod 

and  cone  cells.  Rhodopsin,  the  visual  pigment  of  the  rod  cells  in  the 
retina, consists of retinal specifically bound to the protein opsin. 

  Growth & Reproduction: especially bone development in children. 
  Maintenance  of  epithelial  cells:  Vitamin  A  is  essential  for  normal 

differentiation of epithelial tissues and mucous secretions. 

 

 

 

  RDA: 750 µg/day. 

 

  Clinical correlations
1.  Deficiency: this will result in: 

  Night blindness (Nyctalopia): it is the inability to adapt when suddenly 

proceeding from bright light to dim light. 

  Xerophthalmia:  a  pathologic  dryness  of  conjunctiva  and  cornea,  which 

may  result  in  corneal  ulceration  (keratomalacia),  and  ultimately 
blindness due to the formation of opaque scar tissue. 

  Keratinization  of  skin  and  mucous  membranes,  they  will  become  dry, 

scaly and rough. 

2.  Toxicity:  

  Excessive  intake  of  vitamin  A  produces  a  toxic  syndrome  called 

Hypervitaminosis  A.  early  signs  including  gastric  upset,  headache,  and 

Recommended Dietary allowance (RDA) is the level of intake of 

essential nutrients sufficient to meet the nutritional needs of healthy 

individuals in general population

 


background image

Fat Soluble Vitamins                                                        

 د. زينا حسن

 

 

 

Page 

3

 

 

VITAMIN 

E

 (tocopherol) 

bone pain. If prolonged it can cause dry skin due to a decrease in keratin 
synthesis and liver cirrhosis due to vitamin accumulation. 

  Pharmacological  forms  of  Vitamin  A  are  teratogenic  and  absolutely 

contraindicated in women in child-bearing potential. 
 
 

 

 

  Structureα-tocopherol  is the predominant isomer in plasma and the most 

active form of vitamin E. 

  Sources: vegetable oil, fresh leafy vegetables, and egg yolk. 
  Metabolism: it is readily absorbed with fats from GIT and is metabolized to 

unidentified substances in the tissues. 

  Functions: 

  Vitamin E is a powerful Antioxidant, it protects unsaturated lipids from 

peroxidation. 

  It  has  a  special  protective  role  to  hepatocyte  and  erythrocytes' 

memberanes. 

  Synergistic  with  two  other  essential  nutrients,  selenium  and  ascorbic 

acid, vitamin E is also necessary for the maintenance of normal vitamin 
A levels. 

  RDA: 15-20 mg/day. 

 

  Clinical correlation
1. Deficiency: 

  This commonly occurs in two groups; premature; very low birth weight 

infants, and patients with defective lipid absorption. 

  Increased  sensitivity  of  erythrocytes  to  peroxidation  resulting  in 

hemolytic anemia

2.  Toxicity:  Although  mega  doses  of  vitamin  E  do  not  produce  toxic  effects, 
high doses have no proven health benefits. 

 

The requirement of α-tocopherol increases as the intake of 

polyunsaturated fatty acid increases

 


background image

Fat Soluble Vitamins                                                        

 د. زينا حسن

 

 

 

Page 

4

 

 

VITAMIN 

D

 (calcitriol) 

L

L

E

E

C

C

T

T

U

U

R

R

E

E

 

 

2

2

 

 

 

  Structure:  

  The D vitamins are a group of sterols that have a hormone-like function. 
  Two main forms are discovered: 

1.  Ergocalciferol  (D

2

):  this  is  obtained  by  irradiating  the  plant  sterol 

ergosterol with UV light. 

2.  Cholecalciferol  (D

3

):  this  is  formed  by  irradiating  the  animal  sterol, 

7-dehydrocholesterol

  Sources

  Diet:  D

2

  in  plants  (mushrooms)  and  D

3

  in  animals  (egg  yolk,  fortified 

milk, butter, liver and fish like sardines, tuna, and salmon). 

  Endogenous  precursor:  7-dehydrocholesterol  is  converted  to  D

3

  in  the 

dermis and epidermis of humans exposed to sunlight. 

  Metabolism:  

  Both D

2

 and D

3

 are not biologically active, but are converted in vivo to the 

active form of vitamin D by two sequential hydroxylation reactions: 
1. Hydroxylation at 25 position  is catalyzed by a specific  hydroxylase  in 
the  liver  resulting  in  25-hydroxycholecalcoferol  (25-OH-D3,  calcidol) 
which  is  the  predominant  form  in  plasma  and  the  major  storage  form  of 
vitamin D. 
2.  Another  hydroxylation  at  1  position  by  1-hydroxylase  in  the  kidney
resulting in the formation of (1,25-diOH-D3, calcitriol). 

 

  

 

 

 

  The  addition  of  hydroxyl  group  by  the  kidney  is  regulated  by  serum 

calcium and phosphate levels, low plasma phosphate levels accentuate the 
function while high free calcium levels inhibit the reaction (an example of 
feedback inhibition). 

  Functions: 
1.  
Effect  of  vitamin  D  on  the  intestine:  it  enhances  calcium  uptake  by  an 

increased  synthesis  of  a  specific  calcium-binding  protein  through  affecting 
nuclear DNA. 

1,25-dihydroxycolecalciferol (calcitriol) is the most potent vitamin D metabolite 


background image

Fat Soluble Vitamins                                                        

 د. زينا حسن

 

 

 

Page 

5

 

 

VITAMIN 

K

 

2.  Effect  of  vitamin  D  on  the  kidney:  it  minimizes  loss  of  calcium  through 

urine. 

3.  Effect  of  vitamin  D  on  bone:  it  stimulates  the  mobilization  of  calcium  and 

phosphate  from  bone  in  a  process  that  requires  the  presence  of  parathyroid 
hormone. 
  

 

  RDA: 200 IU which equals 5 µg/day  

 

  Clinical correlation

1. Deficiency: it may be caused by: 

  Low intake, low absorption. 
  Chronic renal failure.  
  Lack of exposure to sunlight. 

      Vitamin  D  deficiency  causes  a  net  demineralization  of  bone,  resulting 

in rickets in children and osteomalacia in adults. 

2. Toxicity:  

Extremely  large  doses  produce  hypercalcemia,  hyperphosphatemia, 
anorexia, nausea, vomiting, and diarrhea. Enhanced calcium absorption 
and  bone  resorption  results  in  increased  calcium  deposition  in  many 
organs, particularly in kidneys and arteries. 

 

 

  Structure: it's a derivative of pthiocol (2-methyl-3-hydroxy-1,4-napthoquinone) 
  Sources:  

  Green leafy vegetables such as spinach, cauliflower, and cabbage. 
  Synthesis by microorganisms inhabiting the gastrointestinal tract can 

provide 50% of vitamin K requirement. 

  Metabolism: it is readily absorbed with fats in the presence of bile salts. It 

is not stored to any appreciable extent. Hence a constant supply is needed. 

  Functions: 

  The principle role of vitamin K is in the posttranslational modification 

of various blood clotting factors. 

The requirement of calcitriol increases in children, pregnancy and old 

age

 (confined indoors) 

to 400 IU 

Bone is an important reservoir of calcium that can be mobilized on 

need to maintain plasma levels 


background image

Fat Soluble Vitamins                                                        

 د. زينا حسن

 

 

 

Page 

6

 

 

  Hepatic synthesis of proteins  II, VII, IX,  and X requires the  vitamin 

K-dependant  carboxylation  of  glutamic  acid  residue  (Glu)  to  form 
mature clotting factor containing γ-carboxyglutamic acid (Gla) that is 
capable of subsequent activation of clot formation. 

  The  Gla  residues  help  to  chelate  calcium  in  a  protein-calcium-

phospholipid interaction on the surface of platelets. 

  RDA: 90-120 µg/day 

  Clinical correlations: 

1. Deficiency: 

  It can lead to easy bruising, bleeding, and hemorrhagic disease. 
  A true vitamin K deficiency is unusual because adequate amounts are 

generally produced by intestinal bacteria or obtained from diet. 

  Deficiency may be caused by antibiotic therapy. 
  Newborns have sterile intestines and so initially lack the bacteria that 

synthesize vitamin K. 

  Vitamin K deficiency or the use of vitamin K-antagonists may lead to 

hemorrhagic episodes. 

 

2.  Toxicity:  it  is  not  commonly  seen  in  adults,  but  large  doses  to  infants 
can produce hemolytic anemia and jaundice. 

 

 

  References

  Lippincott's  Illustrated  Review  in  Biochemistry  by  Richard  Harvey  and  Denise  Ferrier;  5

th 

edition 2010. Unit 5, Chapters 28. 

  Textbook of Biochemistry by Dr A V S S Rama Rao; 11

th

 edition 2010. Chapter 11. 

  Biochemistry  &  Medical  Genetics  lecture  notes  by  B.  Hansen,  R.  Lane,  S.Turko,  &D. 

Seastone; USMLE step1. Kaplan medical; 2010. Chapter 10. 

  Clinical Chemistry by William J Marshall & Stephen K Bangert; 6

th 

edition 2008. Chapter 20. 

  Clinical Chemistry by Michael L. Bishop and colleagues; 4

th 

edition 2005. Part IV, chapter 31. 

Vitamin K is not assayed but prothrombin time is used as a functional indicator of 

its status; With a vitamin K deficiency, PT is prolonged 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 12 عضواً و 200 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل