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Funktion

Sehfähigkeit

Die Netzhaut befindet sich auf der Rückseite des Auges. Wenn Licht durch die Linse kommt, wird es von der Netzhaut erkannt und in einen Nerven-Impuls umgewandelt, der durch das Gehirn interpretiert wird. Retinol gelangt durch den Blutkreislauf in die Netzhaut und sammelt sich dort in epithelialen Pigmentzellen an. Dort wird Retinol zu einem Retinyl-Ester, der gespeichert werden kann. Bei Bedarf wird Retinyl-Ester abgebaut (hydrolysiert) und zu 11-cis-Retinol umgewandelt, welches dann oxidiert werden kann, um 11-cis-Retinal zu bilden. 11-cis-Retinal kann über die Interphotorezeptor-Matrix der Stabzellen transportiert werden, in denen es an sogenannte Opsin-Proteine bindet, und das visuelle Pigment Rhodopsin bildet. Stabzellen mit Rhodopsin können dann sehr kleine Lichtmengen erkennen, und sind daher für die Sehfähigkeit in der Nacht wichtig. Die Absorption eines Lichtphotons katalysiert die Wandlung von 11-cis-Retinal zu All-Trans-Retinal, welches dann ausgeschüttet wird. Diese Isomerisierung löst eine Kaskade von Ereignissen aus, die schliesslich zur Erzeugung eines elektrischen Signals am Sehnerv führen. Der Nerven-Impuls wird durch den optischen Nerv an das Gehirn übermittelt, wo er dann als visuelles Bild wahrgenommen wird. Nach der Freisetzung von All-Trans-Retinal wandelt sich dieses wieder in All-Trans-Retinol, welches über die Interphotorezeptor-Matrix zurück ins Netzhaut-Epithel transportiert wird, und somit den visuellen Zyklus abschliesst (2). Eine unzureichende Versorgung der Netzhaut mit Retinol beeinträchtigt die Anpassung des Sehvermögens im Dunklen, auch bekannt als Nachtblindheit.

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Regulation der Genexpression

Retinolsäure (RA) und seine Isomere wirken als Hormone, die die Genexpression beeinflussen und damit Einfluss auf zahlreiche physiologische Prozesse nehmen. All-trans-RA und 9-cis-RA werden an zytoplasmatischen retinsäurebindenden Proteinen (CRABP) gebunden in den Zellkern transportiert. Im Kern bindet RA an Retinolsäure-Rezeptor-Proteine. Insbesondere bindet All-Trans-RA an Retinolsäure-Rezeptoren (RAR) und 9-cis-RA an Retinoid-X-Rezeptoren (RXR). RAR und RXR bilden Proteinkomplexe, sogenannte RAR/RXR-Heterodimere; diese Heterodimere binden an regulatorische Regionen der Chromosomen, die sogenannten Retinolsäure-Response-Elemente (RARE). Ein Dimer ist ein Komplex von zwei Proteinen, wobei Heterodimere aus zwei verschiedenen Proteinen bestehen, und Homodimere aus den gleichen. Die Bindung von All-Trans-RA und 9-cis-RA an RAR- und RXR-Komplexe ermöglicht den Komplexe, die Rate der Gen-Transkription zu regulieren und damit Einfluss auf die Synthese bestimmter Enzyme zu nehmen. RXR kann ebenfalls mit Schilddrüsenhormon-Rezeptoren (THR) und Vitamin-D-Rezeptoren (VDR) Komplexe bilden. Auf diese Weise können Vitamin A, Schilddrüsenhormone und Vitamin D interagieren, um die Gen-Transkription zu beeinflussen (3). Durch die Stimulation und Hemmung der Transkription von Genen, spielt Retinolsäure eine wichtige Rolle in der Differenzierung von Zellen, also in der Spezialisierung von Zellen für hochspezifische physiologische Aufgaben. Viele der physiologischen Wirkungen von Vitamin A scheinen sich aus seiner Rolle in der Zell-Differenzierung abzuleiten.

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Immunsystem

Vitamin A ist allgemein auch als das infektionshemmende Vitamin bekannt, da es für die normale Funktion des Immunsystems benötigt wird (4). Die Haut- und Schleimhaut-Zellen (in den Atemwegen, im Verdauungstrankt und den Harnwegen) funktionieren als Barriere und erste Verteidigungslinie des Körpers gegen Infektionen. Retinol und seine Metaboliten sind erforderlich, um die Integrität und Funktion dieser Zellen zu erhalten (5). Vitamin A und Retinolsäure (RA) spielen eine zentrale Rolle bei der Entwicklung und Differenzierung der weißen Blutzellen, wie z.B. Lymphozyten, welche eine kritische Rolle in der Immunantwort spielen. Zur Aktivierung von T-Lymphozyten, die wichtigsten regulatorischen Zellen des Immunsystems, scheint eine Bindung von All-Trans-RA nötig zu sein (3).

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Wachstum und Entwicklung

Sowohl ein Vitamin-A-Mangel als auch ein Überschuss können Geburtsfehler verursachen. Retinol und Retinolsäure (RA) sind von für die embryonale Entwicklung von wesentlicher Bedeutung (4). Während der fetalen Entwicklung ist RA an der Entwicklung von von Gliedmassen, Herz, Augen und Ohren beteiligt (6). Darüberhinaus wurde festgestellt, dass RA das Gen für Wachstumshormone reguliert.

Produktion roter Blutkörperchen

Wie alle Blutzellen stammen rote Blutkörperchen aus Vorläufer-Stammzellen. Stammzellen benötigen Retinoide für die normale Differenzierung in rote Blutkörperchen. Darüberhinaus scheint Vitamin A die Mobilisierung von Eisen aus Speichern in die sich entwickelnden roten Blutkörperchen für den Aufbau von Hämoglobin, dem Sauerstoff-Transportmolekül der roten Blutkörperchen, zu fördern (2, 7).

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Resorption

Vitamin A und Beta-Carotin sind fettlösliche Substanzen, die bei einer Aufnahme aus der Nahrung die Arbeit von pankreatischen Verdauungsenzymen im Darm erfordern, um absorbiert werden zu können. Diese führen zur Bildung von Micellen (kleinste Tröpfchen fettlöslicher Substanzen), welche dann in der wässrigen Umgebung des Dünndarms resorbiert werden können, indem sie passiv in die Epithelzellen der Darmschleimhaut diffundieren.

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