Avaa päävalikko

Koliini

kemiallinen yhdiste

Koliini on välttämätön ravinne ihmisille ja monille muille eläimille. Terveyden ylläpitämiseksi sitä tulee saada ruuasta sellaisenaan tai koliinia sisältävinä fosfolipideinä, kuten fosfatidyylikoliineina.[2] Koliini ilmenee suoloina (kuvan rakennekaavan X on jokin anioni).[3]

Koliini
Choline-skeletal.svg
Choline 3D final.png
Tunnisteet
CAS-numero 62-49-7
IUPAC-nimi 2-Hydroksi-N,N,N-trimetyylietan-1-aminium
SMILES C[N+](C)(C)CCO
Ominaisuudet
Kemiallinen kaava C5H14NO+
Moolimassa 104.17080 g/mol
Ulkomuoto viskoosi neste (hydroksidisuola)[1]
Liukoisuus hydroksidi: liukoinen veteen ja etanoliin,[1] liukenematon dietyylieetteriin ja kloroformiin[2]

Muun muassa ihmiset tuottavat koliinia kehoissaan muodostuvasta 3-fosfoglyseraatista, mutta tuotto on riittämätöntä ja aikuisten tulee saada koliinia noin 0.4 grammaa per vuorokausi.[4] Sitä ei silti usein pidetä vitamiinina, vaan ravinteena, joka muistuttaa aineenvaihdunnaltaan aminohappoja.[2]

Oireellinen koliinipuutos on ihmisillä harvinainen ja aiheuttaa rasvamaksaa ja lihasvaurioita. Runsas saanti noin 8–20 gramman vuorokausiannoksin voi aiheuttaa matalaa verenpainetta, ripulia, pahoinvointia ja siitä muodostuvan trimetyyliamiinin takia kalamaisen kehon hajun.[4]

Koliinia on sellaisenaan ja fosfolipideinä paljon kananmunan keltuaisissa. Kananmunien jälkeen niitä seuraavaksi eniten lihoissa, eritoten tietyissä sisäelimissä, ja sitten viljoissa. Niitä on laskevassa määrin kasviksissa, hedelmissä ja rasvoissa, kuten ruokaöljyissä. Kasvikset, hedelmät ja eritoten ruokarasvat eivät yleensä ole hyviä koliinilähteitä.[4][5]

Ihmiset ja monet muut eläimet käyttävät koliinia sitä sisältävien fosfolipidien tuottoon, jotka ovat välttämätön rakenneosa muun muassa solukalvoissa, monissa soluelimissä ja VLDL:ssä. Sitä vaaditaan myös asetyylikoliinin (välittäjäaine) ja trimetyyliglysiinin (osmoregulaattori) tuottoon. Osa kehossa muodostuvasta S-adenosyylimetioniinista tuotetaan trimetyyliglysiinin avulla. Koliinilla on myös muita toimintoja.[4]

Koliinin suoloja käytetään ravintolisänä kanojen, kalkkunoiden ja joidenkin muiden eläinten rehuissa. Sitä käytetään myös teollisuudessa, kuten piirilevyjen optisessa litografiassa valoresistin poistoon. Metakoliinia ja karbakoliinia, jotka ovat koliinijohdannaisia, käytetään lääkkeinä. Sen teofylliinisuolaa, koliiniteofyllinaattia, käytetään keuhkoputkia avaavana lääkkeenä.[1] Isotooppileimattuja koliineita, kuten hiili-11-koliinia, käytetään lääketieteellisessä kuvantamisessa.[6]

Suositukset ja saantiMuokkaa

Suomen valtion ravitsemusneuvottelukunta ei ole esittänyt ravitsemussuosituksia koliinille.[7] EFSA on esittänyt arvot riittävälle saannille eli AI-arvot (eng. adequate intake). Nämä ovat arvioita siitä, mikä määrä koliinia riittää ylläpitämään jonkin väestöryhmän terveenä. Väestöryhmät on eritelty alla olevassa taulukossa.[4] Eräs ero todellisen vähimmäistarpeen keskiarvon ja AI-arvon välillä on se, että AI-arvon tulisi olla suurempi.[8]

EFSA:n koliinin AI-arvot milligrammoina (mg/vrk)[4]
Ikä Miehet

ja naiset

Raskaana

olevat

7–11 kk 160 480
1–3 v 140
4–6 v 170
7–10 v 250 Imettävät
11–14 v 340 520
15–17 v 400
≥18 v 400

12:sta 9:ää eri EU-maata koskevassa kokeessa koliinin saannin on arvioitu olleen vuosina 2000–2011 noin 332–468 milligrammaa koliinia per vuorokausi (mg/vrk) aikuisilla miehillä ja 269–444 mg/vrk naisilla. Saanti oli 75–127 mg/vrk alle 1-vuotiailla, 151–210 mg/vrk 1–3-vuotiailla, 177–304 mg/vrk 3–10-vuotiailla ja 244–373 mg/vrk 10–18-vuotiailla. Saanti oli 336 mg/vrk alle 18-vuotiailla raskaana olevilla ja 356 mg/vrk yli 18-vuotiailla raskaana olevilla.[4]

LiikasaantiMuokkaa

Esimerkiksi 8–20 grammaa koliinia vuorokaudessa voi aiheuttaa matalaa verenpainetta, pahoinvointia ja ripulia. Keho voi myös alkaa haista kalamaiselta koliiniylimäärästä muodostuvan trimetyyliamiinin (TMA) takia.[4]

Koliiniylimäärä muuntuu suolimikrobien ansiosta TMA:ksi, joka muuntuu maksassa trimetyyliamiini-N-oksidiksi (TMAO). TMA:n ja TMAO:n kohonneiden pitoisuuksien kehossa on havaittu liittyvän kasvaneeseen kuolleisuuteen sydän- ja verisuonitauteihin ateroskleroosin kautta.[9] Syynä tähän ovat tiettävästi olleet kuitenkin muut tekijät, kuten haitallisuutta tukevissa tutkimuksissa huonosti huomioidut tai toistaiseksi muutenkin huonosti tunnetut koehenkilöiden sairaudet ja geneettiset tekijät. Esimerkiksi munuaisten vajaatoiminta altistaa sydän- ja verisuonitaudeille vähentäen yleensä samalla TMA:n ja TMAO:n erittymistä pois kehosta. Tällöin TMA:n ja TMAO:n pitoisuudet muun muassa veressä kohoavat kertoen pikemminkin munuaisten vajaatoiminnasta. Koliinin saanti, TMA tai TMAO eivät siis itsessään tiettävästi lisää kuolleisuutta eri sairauksiin. Myös karnitiinista muodostuu TMA:ta ja TMAO:ta, mutta sen osalta pätee ehkä myös sama käänteinen syy-seuraussuhde.[10] TMA:ta ja TMAO:ta on paljon myös kaloissa, joiden säännöllinen syönti yleensä laskee kuolleisuutta sydän- ja verisuonitauteihin. Esimerkiksi kalojen omega-3-rasvahapot ovat terveyttä edistäviltä vaikutuksiltaan verrattain heikot ja tuskin pystyvät peittämään kehon TMA- ja TMAO-pitoisuuksien suurempaa (mutta todistamatonta) haitallisuutta.[9]

EFSA ei ole esittänyt enimmäissaantisuositusta koliinille.[4]

Koliinin LD50 on rotille suun kautta 3–6 grammaa per kehonpainokilo.[1]

PuutosMuokkaa

OireetMuokkaa

Selkeästi oireellista koliinipuutosta ei yleensä ilmene ihmisillä, sillä koliinia on monissa ruuissa. Lisäksi ihmiset pystyvät tuottamaan koliinia rajatusti (katso kohta biosynteesi). Yleensä syy puutokseen onkin jokin sairaus tai muu epäsuora tekijä.[2] Vakava koliinipuutos aiheuttaa ihmisillä lihasvaurioita tai rasvamaksaa, joka voi kehittyä kirroosiksi.[4]

Ihmisten lisäksi muilla eläimillä koliinipuutoksessa ilmenee tyypillisesti maksan rasvoittumista ja vaurioita. Joillain niistä ilmenee koliinipuutoksessa myös verenvuotoa munuaisissa, joka tiettävästi johtuu osmoregulaattorina toimivan trimetyyliglysiinin puutteesta, jota eläimet tuottavat koliinista.[2]

Altistavat tekijät ja mekanismitMuokkaa

Puutoksessa fosfatidyylikoliineita vaativan VLDL:n tuotto vähenee, jolloin lipidien poistuminen maksasta vähenee ja se rasvoittuu.[4] Maksavaurioille ehdotettu myös muitakin yhtaikaisesti ilmeneviä mekanismeja. Koliinia tarvitaan esimerkiksi myös fosfolipidien tuottoon, jotka ovat osa mitokondriokalvoja. Puutos alentaa kalvojen kykyä ylläpitää niiden välisiä ionipitoisuuseroja. Tämä johtaa häiriöihin rasvahappojen β-oksidaatiossa. Rasvojen hajoaminen maksassa siis myös vähenee. Edeltävien lisäksi muita maksaan vaikuttavia mekanismeja on ehdotettu.[11]

Koliinipuutokselle altistavat useat geneettiset tekijät ja kehon estrogeenipitoisuudet. Estrogeenit aktivoivat koliineita fosfatidyylikoliinien muodossa tuottavaa fosfatidyylietanolamiini-N-metyylitransferaasia (EC-numero 2.1.1.17). Siksi naisilla ennen menopaussia ja sen läpikäyneillä naisilla, jotka saavat estrogeenilisiä hormonikorvaushoitona, koliinin tarve ruuasta on miehiä alempi. Ilman lisiä koliinitarve on menopaussin jälkeen likimain sama kuin miehillä.[11] EFSA ei tutkimustiedon puutteen takia kuitenkaan ole laatinut sukupuolittain eriäviä koliinin saantiarvoja.[4] Tietyt suolimikrobit hajottavat koliinia toisia mikrobeja tehokkaammin ja vaikuttaen siten myös koliinitarpeeseen.[11]

Puutokseen liittyvät sairaudetMuokkaa

Vapaita väestöjä koskevissa havaintotutkimuksissa alhaisen koliinisaannin ei ihmisissä ole havaittu vaikuttavan selkeästi kuolleisuuteen sydän- ja verisuonitauteihin tai eri syöpien ilmenemiseen, vaikka puutos lisää verisuonitauteihin ja maksasyöpään liittyvän rasvamaksan riskiä ja vähentää S-adenosyylimetioniinin tuottoa, joka osallistuu geenisäätelyyn metyloimalla DNA:ta.[4] Alhainen saanti kuitenkin ehkä lisää eturauhassyöpäriskiä,[12] mutta toiset tutkimukset eivät ole tukeneet havaintoa.[13]

RuokapitoisuudetMuokkaa

Koliinia on ruuissa vapaana molekyylinä ja sitoutuneena toisiin molekyyleihin, lähinnä fosfolipideihin, eritoten fosfatidyylikoliineihin. Koliinia on sen eri muodoissa eritoten maksoissa ja kananmunissa.[5] Eräs koliinipitoisimmista ruuista on kananmunan keltuainen, jossa sitä on noin 670 milligrammaa per 100 grammaa ruokaa (mg/100 g). Lihojen ja munien jälkeen sitä on seuraavaksi eniten ja laskevassa määrin viljoissa, kasviksissa, hedelmissä ja rasvoissa. Eri rasvoissa sitä on vain noin 5 mg/100 g. Ihmisen rintamaidossa sitä on verrattain paljon ja yksinomainen vauvan rintaruokinta vastaa noin 120 mg/vrk koliinisaantia.[4]

Trimetyyliglysiini pystyy suorittamaan osan koliinin toiminnoista (katso toiminta eliöissä).[2] Trimetyyliglysiiniä on eritoten muun muassa paahdetuissa vehnäleseissä 1339 mg/100 g, vehnänalkioissa 1240 mg/100 g ja pinaatissa 600-645 mg/100 g.[5]

Ruokien koliinipitoisuuksiaa (mg/100 g)[5]
Lihat Vihannekset
Kananliha, paahdettu 65.83 Bataatti 13.11
Kananliha, paahdettu, ilman ihoa 78.74 Hapankaali 10.39
Kana, maksa 290.03 Herne 27.51
Katkarapu, tölkitetty 70.60 Jääsalaatti 6.70
Naudan jauheliha, pariloitu 79.32–82.35 Keräkaali 15.45
Naudanlihapihvi, paistettu 78.15 Kesäkurpitsa 9.36
Nauta, maksa, paistettu 418.22 Kukkakaali 39.10
Pekoni, paistettu 124.89 Kurkku 5.95
Siankylki, paistettu 102.76 Maissi, keltainen 21.95
Turska 83.63 Parsakaali 40.06
Lehmänmaitotuotteet Pinaatti 22.08
Hapankerma 20.33 Porkkana 8.79
Jugurtti 15.20 Punajuuri 6.01
Juusto 16.5–27.21 Romainesalaatti 9.92
Maito (täysmaito ja rasvaton) 14.29–16.40 Ruusukaali 40.61
Raejuusto 18.42 Tomaatti 6.74
Voi 18.77 Vihreä papu (haricot vert) 13.46
Viljat ja muut heinäkasvit Hedelmät
Kaura, lese 58.57 Appelsiini 8.38
Kaurahiutale 7.42 Avokado 14.18
Riisi, tumma 9.22 Banaani 9.76
Riisi, valkoinen 2.08 Greippi 7.53
Vehnä, alkio, paahdettu 152.08 Hunajameloni 7.58
Vehnä, lese 74.39 Luumu, kuivattu 9.66
Muut Mansikka 5.65
Kananmuna 251.00 Mustikka 6.04
Maapähkinä 52.47 Omena 3.44
Oliiviöljy 0.29 Persikka 6.10
Soijapapu 115.87 Päärynä 5.11
Tofu 27.37 Vesimeloni 4.07
Valkoinen papu 26.93 Viinirypäle 5.63
a: ruuat ovat raakoja eli valmistamattomia ellei toisin mainita. Pitoisuudet ovat keskimääräisiä ja ne ovat summia vapaan koliinin ja eri molekyyleihin sitoutuneiden koliinien pitoisuuksista.

KemiaMuokkaa

Koliini on kvaternäärinen ammoniumyhdiste, joka ilmenee eri suoloina.[3] Esimerkiksi koliinin hydroksidi on hyvin hygroskooppinen. Siksi se on yleensä siirappimaisen viskoosi neste ja kiteytyy hygroskooppisuuden takia hyvin huonosti. Se on väritön ja haisee trimetyyliamiinilta. Se on vahva emäs, jonka 6.5–40.3 mM vesiliuosten pKB on 5.06. Se on vesiliukoinen ja vakaa laimeissa vesiliuoksissa 100 °C:ssa, mutta hajoaa vahvoissa liuoksissa etyleeniglykoliksi, polyetyleeniglykoleiksi ja trimetyyliamiiniksi.[1]

Koliinia tuotetaan usein trimetyyliamiinista ja 2-kloorietanolista tai etyleenioksidista.[2][1] Reaktiossa trimetyyliamiinin ja kloorietanolin välillä muodostuu koliinikloridia sopivissa oloissa:[1]

N(CH3)3 + ClCH2CH2OH → (CH3)3N+CH2CH2OH · Cl

Etyleenioksidia käytettäessä 20% trimetyyliamiiniliuosta lisätään vahvaan suolahappoon suhteessa 3:1. Reaktioon tuodaan 0.5-osa (3:1:0.5) etyleenioksidikaasua. Aineiden annetaan reagoida noin 3 tuntia 60 °C:ssa paineen alla. Aiemmin koliinia on tuotettu teollisesti hydrolysoimalla lesitiinejä.[1]

Lisäravintoaineissa käytetään usein koliinikloridia (kloorisuola) tai koliinibitartraattia (viinihapposuola), joista jälkimmäinen on yleisemmin käytetty sen pienemmän hygroskooppisuuden takia.[2] Koliinikloridi (CAS numero 67-48-1) hajoaa sulamatta 305 °C:ssa.[14] Se on hygroskooppinen, mutta muuten kiteinen aine, joka haisee heikosti trimetyyliamiinilta. Se liukenee veteen ja etanoliin. Se on vähäliukoinen asetoniin ja kloroformiin, ja liukenematon dietyylieetteriin, bentseeniin ja ligroiiniin. Sen vesiliuokset ovat pH-neutraaleita ja vakaita. Koliinibitartraatti (CAS 87-67-2) on valkea kiteinen aine, joka maistuu happamalta. Se sulaa 149–153 °C:ssa. Muita kaupallisesti käytettyjä koliinisuoloja ovat muun muassa trikoliinisitraatti (CAS 77-91-8), koliinibikarbonaatti (CAS 78-73-9), koliinisalisylaatti (CAS 2016-36-6) ja koliiniteofyllinaatti (CAS 4499-40-5). Jälkimmäistä käytetään keuhkoputkia avaavana lääkkeenä.[1]

Tärkeitä koliinijohdannaisia ovat muun muassa asetyylikoliini, metakoliini (asetyyli-β-metyylikoliini) ja karbakoliini.[1]

Toiminta eliöissäMuokkaa

Koliinilla on ihmisissä ja muissa eliöissä hyvin monia rooleja, joista vain muutamia on lueteltu alla.

FosfolipiditMuokkaa

Osa koliinista muuntuu eliöissä eri fosfolipideiksi, kuten fosfatidyylikoliineiksi ja sfingomyeliineiksi. Edeltäviä on kaikkien solujen solukalvoissa ja monissa soluelinten kalvoissa.[2] Fosfatidyylikoliinit ovat rakenteellisesti tärkeä osa solukalvoja, joiden fosfolipideistä ihmisillä 40–50% on fosfatidyylikoliineita.[4]

Solukalvoissa koliinia sisältävät fosfolipidit muodostavat myös kolesterolin kanssa kalvoihin lipidilauttoja (eng. lipid raft), jotka ovat keskuksia muun muassa eri reseptoreille ja reseptorisignaaleita vahventaville entsyymeille.[2] Tätä kautta koliini on osa soluille välittyviä reseptorisignaaleita.[4]

Fosfatidyylikoliineita vaaditaan VLDL-lipoproteiinien tuottoon, joiden fosfolipideistä 70–95% on ihmisillä fosfatidyylikoliineita.[4]

Koliini on myös osa keuhkosurfaktantin (eng. pulmonary surfactant) tuottoa, joka on pääosin fosfatidyylikoliineista koostuva seos. Surfaktantti vastaa keuhkojen elastisuudesta eli kyvystä supistua ja laajentua. Esimerkiksi äkillisen hengitysvaikeusoireyhtymän oireet liittyvät keuhkokudoksen fosfatidyylikoliinipuutokseen.[15]

Fosfatidyylikoliineita erittyy sappinesteeseen, jossa ne toimivat tensideinä helpottaen ruuan lipidien imeytymistä kehoon.[2]

AsetyylikoliiniMuokkaa

Osa kehon koliinista muuntuu asetyylikoliiniksi, joka on välttämätön välittäjäaine ja tässä roolissa osallinen muun muassa lihasten supistumiseen, muistamiseen ja hermoston kehittymiseen.[4] Asetyylikoliinia on kuitenkin kehossa vain vähän suhteessa muihin koliinin käyttökohteisiin.[2] Hermosolut myös varastoivat asetyylikoliinin tuottoa varten koliinia solukalvoihinsa fosfolipidien muotoon.[4]

TrimetyyliglysiiniMuokkaa

Maksassa koliini hapettuu entsymaattisesti trimetyyliglysiiniksi, jota sanotaan joskus betaiiniksi. Tämä toimii osmoregulaattorina ja betaiini-homokysteiinimetyylitransferaasilla (EC-numero 2.1.1.5) regoivana aineena, jossa siltä siirtyy homokysteiinille metyyliryhmä. Homokysteiinistä muodostuu metioniinia. Metioniini on S-adenosyylimetioniinin esiaste, joka toimii metyylin siirtäjänä useissa metylaatioreaktioissa. Se esimerkiksi metyloi DNA:n guaniineja ja histonien tiettyjä lysiinitähteitä osallistuen siten geenien ilmentymiseen ja epigeneettiseen säätelyyn. Koliinipuutos kohottaa siksi veren homokysteiinipitoisuuksia ja laskee S-adenosyylimetioniinipitoisuuksia.[4]

Muu biokemiaMuokkaa

ImeytyminenMuokkaa

Ihmisillä koliini imeytyy ohutsuolesta lähinnä koliinin liukoisen kantajaproteiiniperheen 44 jäsenellä 1 (SLC44A1 eli CTL1). Tämä tapahtuu avustetulla diffuusiolla suolen ja suolisolujen välisen koliini- ja ionipitoisuuseron avulla. Tämän kalvoproteiinin kyky kuljettaa koliinia on rajoittunutta ja kyllin suurissa suolen koliinipitoisuuksissa kaikki koliini ei pysty imeytymään niiden kautta. Suolisoluista koliini päätyy maksaan vievän porttilaskimon kautta koko kehon verenkiertoon.[4]

Glyserofosforyylikoliini
(glyseroli + fosfokoliini)
Sfingomyeliinit
Punainen: fosfokoliini
R: rasvahappo
Musta: sfingosiini

Fosfokoliinit ja glyserofosforyylikoliinit hydrolysoituvat fosfolipaasien avulla koliiniksi, joka päätyy vereen kuten edellä. Pieni osa niistä voi kuitenkin päätyä porttilaskimoon myös sellaisenaan vesiliukoisuutensa takia. Fosfolipaasit pilkkovat fosfatidyylikoliinit ja sfingomyeliinit koliiniksi, mutta rasvaliukoisuutensa takia osa niistä päätyy kokonaisina imunesteeseen kylomikroneissa. Suolimikrobit pilkkovat imeytymättömän koliinin muun muassa trimetyyliamiiniksi, joka imeytyy suolesta porttilaskimoon ja hapettuu maksassa trimetyyliamiini-N-oksidiksi.[4]

KuljetusMuokkaa

Ihmisillä koliini kulkee veressä vapaana, mutta koliinia sisältävät fosfolipidit ja muut fosforyloidut koliinit, kuten glyserofosforyylikoliinit, kulkevat veressä lipoproteiineissa. Terveillä aikuisilla paastossa veriplasman koliinipitoisuus on noin 7–20 µmol/l ja keskimäärin 10 µmol/l. Pitoisuudet ovat säädeltyjä, mutta koliinin saanti ja puutos vaikuttaa pitoisuuksiin. Ruuasta tullut koliiniylimäärä poistuu verestä pääosin noin kolmessa tunnissa. Koliinin saannin jälkeen pitoisuudet kohoavat kokonaisuudessaan noin 8–12 tunnin ajaksi. Fosfatidyylikoliinien pitoisuudet paastossa ovat plasmassa paastossa 1.5–2.5 mmol/l.[4]

Koliini on vesiliukoinen ioni, jonka takia se vaatii rasvaliukoisten solukalvojen läpäisyyn sitä kuljettavia kalvoproteiineja.[4] Näiden tyyppejä on 3, joista vain osa kuljettaa koliinia:[16]

SLC5A7 on natrium- (Na+)[16] ja siten ATP-riippuvainen kalvoproteiini. Se kuljettaa suurella affiniteetilla koliinia hermosoluihin. Sen toiminta liittyy epäsuorasti asetyylikoliinin tuottoon.[4] Ihmisillä sen vajaatoiminta saa asetyylikoliinin puutteen takia aikaan periytyvää lihasheikkoutta muun muassa hengityselimissä ja johtaa poistogeenisillä ns. knockout-hiirillä herkästi hapen puutteen kautta kuolemaan.[17]

Ainakin CTL1:t ja CTL2:t kuljettavat koliinia. CTL4:t kuljettavat tiamiinipyrofosfaattia, mutteivät koliinia tai tiamiinia.[16] CTL1:iä on lähes kaikissa kudoksissa. Ne kuljettavat koliinia keskinkertaisella affiniteetilla suolisolujen lisäksi muun muassa maksasoluihin, munuaisiin, istukkaan ja mitokondrioihin. Ne kuljettavat koliinia soluihin esimerkiksi fosfatidyylikoliinien ja trimetyyliglysiinin tuottoa varten.[4] CTL2:ia on eritoten mitokondrioissa muun muassa kielessä, munuaisissa, lihaksissa ja sydämessä. Mitokondrioissa ne osallistuvat ehkä koliinin hapettumiseen trimetyyliglysiiniksi. CTL1:t ja CTL2:t eivät osallistu asetyylikoliinin tuottoon. Ne kuitenkin kuljettavat yhdessä koliinia veri-aivoesteen läpi hermosoluille. CTL2:t myös poistavat veri-aivoesteessä liikaa koliinia hermosoluilta takaisin vereen. CTL2:ia on esteessä veren ja aivojen puolisella kalvolla. CTL1:iä ei ole aivojen puolella, mutta niitä astrosyyteissä ja hermosoluissa.[16]

OCT1:t kuljettavat koliinia lähinnä maksaan ja munuaisiin, OCT2:t munuaisiin ja aivoihin. OCT3:t eivät kuljeta koliinia. OCT1:t tai OCT2:t kuljettavat koliinia pienellä affiniteetilla,[16] eivätkä liity asetyylikoliinin tuottoon.[4]

VarastoituminenMuokkaa

Koliini varastoituu kehossa solukalvoihin ja soluelinten kalvoihin fosfolipideinä tai solujen sisälle vesiliukoisina fosfatidyylikoliineina ja glyserofosforyylikoliinina.[4]

BiosynteesiMuokkaa

 
Koliinin (Chol) metabolia, biosynteesi ja eritys. Lyhenteiden selitteet ovat kuvauksessa (klikkaa kuvaa). Osaa lyhenteistä käytetään tässä kappaleessa. CDP-reitti: siniset nuolet. PEMT-reitti: purppurat nuolet.

Ihmisillä ja muilla eläimillä on fosfatidyylikoliinien (kuvassa lyhenne PC) tuottoon 2 reittiä, CDP- ja PEMT-reitti. Vain jälkimmäinen pystyy tuottamaan koliinia (Chol) itsenäisesti.[4]

Fosfatidihapot (yllä) ja fosfatidyylietanolamiinit (alla). R: rasvahappoja.

PEMT-reitti tapahtuu pääosin maksassa. Reitillä 3-fosfoglyseraatti (3PG) vastaanottaa 2 asyyliryhmää asyyli-koentsyymi A:ilta tuottaen fosfatidihapon. Tämä reagoi sytidiinitrifosfaatin (CTP) kanssa tuottaen sytidiinidifosfaatti-diasyyliglyserolin, jonka hydroksyyliryhmä voi reagoida seriinin kanssa fosfatidyyliseriiniksi. Tämä dekarboksyloituu 2-aminoetanoliksi ja muodostuu fosfatidyylietanoliamiini (PE). Fosfatidyylietanolamiini-N-metyylitransferaasi (PEMT, EC-numero 2.1.1.17) siirtää 3 metyyliä 3:lta S-adenosyylimetioniinilta (SAM) PE:n 2-aminoetanolille – muodostuu PC ja sivutuotteena 3 S-adenosyylihomokysteiiniä (SAH).[4]

CDP-reitillä soluliman koliinikinaasit (CK, EC 2.7.1.32) tuottavat ruuasta tulleesta koliinista ATP:n avulla fosforyloimalla fosfokoliinia.[2] Koliini-fosfaattisytidyylitransferaasit (CPCT, EC 2.7.7.15) tuottavat fosfokoliinista (PChol) ja sytidiinitrifosfaatista (CTP) sytidiinidifosfaattikoliinia (CDP-Chol). Tästä ja diglyseridistä (DAG) diasyyliglyseroli-koliinifosfotransferaasi (CPT, EC 2.7.8.2) tuottaa PC:n. Reitti tapahtuu muun muassa maksassa ja munuaisissa.[4]

Ihmisillä PEMT:n vajaatoiminta geneettistä syistä tai sitä aktivoivien estrogeenien vähäisyys menopaussin jälkeen lisää koliinin tarvetta. Jyrsijöillä noin 30% fosfatidyylikoliinista muodostuu PEMT-reitillä ja 70% CDP-reitillä.[4] Knockout-hiirillä PEMT:n inaktivointi tekee niistä täysin riippuvaisen ruuan koliinista.[2]

Nisäkkäillä sfingomyeliinisyntaasien tyypit 1 ja 2 (SMS1 ja SMS2, EC 2.7.8.27) siirtävät fosfatidyylikoliinilta fosfokoliinin keramidille, jolloin muodostuu diglyseridi ja sfingomyeliini. SMS1:iä ja SMS2:ia ilmenee trans-Golgin kalvolla Golgin laitteen sisäpuolella. SMS2:ia ilmenee myös solukalvoilla soluliman puolella.[18]

Trimetyyliglysiinin tuottoMuokkaa

Ihmisillä koliini hapettuu maksan mitokondrioissa peruuttamattomasti koliinioksidaasin (EC 1.1.3.17) avulla glysiinibetaiinialdehydiksi. Tämä hapettuu mitokondrioissa ja soluliman betaiini-aldehydidehydrogenaasilla (EC 1.2.1.8) trimetyyliglysiiniksi, jota sanotaan myös betaiiniksi. Tällä on eri toimintoja eliöissä (katso kohta toiminta eliöissä).[4]

ErittyminenMuokkaa

Koliinin eritys virtsaan on vähäistä jopa 2–8 g koliiniannoksin. Koliini erittyy virtsaan eri kuljetinproteiinien avulla (katso kuljetus). Taas trimetyyliglysiini muuntuu maksan ja munuaisten metylaatioreaktioissa dimetyyliglysiiniksi. Tetrahydrofolaatti vastaanottaa tämän metyylin ja muodostuu sarkosiini, joka poistuu virtsassa tai demetyloituu glysiiniksi.[4]

Antagonistit ja estäjätMuokkaa

 
Hemikolinium-3

Satoja koliinin toimintaa estäviä antagonisteja ja entsyymiestäjiä on kehitetty tutkimuskäyttöön. Ensimmäisiä tutkimuksissa käytetyistä aineista on isobutanoliamiini, joka alentaa koliinisynteesiä ja hapettumista trimetyyliglysiiniksi. Se aiheuttaa jyrsijöillä koliinipuutoksesta johtuvaa rasvamaksaa. Dietanoliamiini on koliinipuutosta aiheuttava ympäristösaaste. Muita tutkimusaineita ovat muun muassa koliinin kuljetusta pääosin aivoihin estävä N-sykloheksylikoliini ja koliinin kuljetusta laajemmin kehossa estävä hemikolinium-3, joka estää heikosti myös koliinikinaaseita (EC 2.7.1.32). Pelkästään koliinikinaaseita estäviä aineita on myös kehitetty. On myös yksinomaan timetyyliglysiinin tuottoa estäviä aineita, kuten karboksibutyylihomokysteiini, joka estää betaiini-homokysteiinimetyylitransferaasia (EC 2.1.1.5).[2]

Dementian kolinergisen hypoteesin tarkasteluun on myös kehitetty asetyylikoliinin tuottoon ja kuljetukseen vaikuttavia tutkimusaineita. Hypoteesin pohjalta on myös tehty koliiniantagonisteihin liittymättömiä asetyylikoliiniesteraasiin vaikuttavia dementialääkkeitä, kuten donepetsiili. Trietyylikoliini, homokoliini ja monet muut koliinin N-etyylijohdannaiset ovat asetyylikoliinin tapaan välittäjäaineina toimivia estäjiä (eng. false neurotransmitter). On kehitetty myös koliiniasetyylitransferaasin estäjiä.[2]

Historia ja nimetMuokkaa

Koliinin ja lesitiinin löytyminenMuokkaa

 
A. Strecker

1849 Adolph Strecker (elänyt 1822–1871) eristi koliinia sian sappinesteestä kiehuttamalla sappea suolahapossa.[19][20][21] Ainetta oli vähän ja se oli epäpuhdasta: sen joukossa oli rikkiä.[22] 1852 L. Babo ja M. Hirschbrunn eristivät koliinia keltasinapin siemenistä nimeten sen sinkaliiniksi.[20] 1862 Strecker toisti kokeensa härän ja sian sapella toimiessaan Tübingenin yliopistossa professorina. Vasta tällöin hän nimesi aineen koliiniksi kreikan kielen chole, "sappi", mukaan. Hän sai ainetta puhtaampana ja aiempaa runsaammin. Samassa tutkimuksessa hän esitti aineen olevan ammoniumemäs, jonka kemiallinen kaava on C5H13NO.[22][21] Kaava on väärä, mutta sattuu olemaan sama kuin neuriinilla.

1865 Oscar Liebreich (1839–1908) eristi ja nimesi "neuriinin" eläimen aivoista.[23][21] 1866 Adolf von Baeyer selvitti tämän "neuriinin" rakennekaavan ja samalla asetyylikoliinin rakenteen.[24][20] Kuitenkin 1867 W. Dybkowsky osoitti Liebreichin "neuriinin" olevan sama minkä Strecker oli jo aiemmin eristänyt. Bayer siis selvitti ensimmäisenä koliinin rakenteen.[25][20] "Neuriini" nimettiin koliiniksi ja toinen, jo 1858 syntetisoitu vinyyliyhdiste, nimettiin neuriiniksi.[21] 1867 A. Claus ja C. Keesé osoittivat sinkaliinin ja koliinin olevan sama aine.[26][20]

 
T. Gobley

1850 Pariisissa apteekkari Theodore Gobley (1811–1876) eristi karppikalojen aivoista ja mädistä aineen, jonka hän nimesi lesitiiniksi kreikan kielen sanan lekithos, "munan keltuainen", mukaan. Hän tunnisti lesitiinissä olevan fosforia.[21] 1874 Gobley selvitti lesitiinien yleisrakenteen: ne paljastuivat koliinia sisältäviksi fosfatidyylikoliineiksi.[27][28] Tämän jälkeen fosfatidyylikoliinin esiintymisen laajuus ja merkitys luonnossa selvisi monien vuosikymmenten aikana useissa eri tutkimuksissa.

Asetyylikoliinin löytyminenMuokkaa

 
R. Hunt

1867 Adolf von Baeyer selvitti paitsi koliinin, mutta myös asetyylikoliinin rakenteen, jota hän kutsui tutkimuksessaan asetyylineuriiniksi.[24][29] Asetyylikoliinin biologiset vaikutukset kuitenkin huomattiin vasta 1906, kun Reid Hunt (1788–1791) ja René de M. Taveau havaitsivat sen laskevan verenpainetta hyvin pienin annoksin.[30][29][31] Muun muassa Henry Dale teki aineella jatkotutkimuksia havaiten 1914 sen laskevan koe-eläiminä käyttämiensä kissojen verenpainetta poikkeuksellisen tehokkaasti – jopa yhden nanogramman ihonalaispistoksin.[32][29] Tuolloin ei silti vielä tunnettu välittäjäaineen käsitettä.[21]

1921 Grazin yliopistossa professorina toimiessaan Otto Loewi havaitsi kiertäjähermojen (latinaksi nervus vagus) erittävän muun muassa sydänlihasta stimuloivaa ainetta. Tätä hän kutsui saksankielisellä nimellä vagusstoff, "vagus aine". Hän selvitti, että onko aine asetyylikoliini, saamatta tästä varmuutta, mutta tunnisti sen olevan jokin koliinijohdannainen.[33][34] 1926 Loewi ja E. Navratil totesivat aineen olevan ilmeisimmin asetyylikoliini, sillä vagusstoff ja synteettinen asetyylikoliini menettivät samalla tapaa toimintonsa pidettäessä niitä kudosuutteissa, joissa oli luontaisesti asetyylikoliinia hajottavia entsyymeitä, koliiniesteraaseja.[35][34] Päätelmä asetyylikoliinin toiminnosta hermoston luontaisena aineena hyväksyttiin laajalti. Monet muut tutkimukset varmensivat asetyylikoliinin toiminnon välittäjäaineena ja selvensivät sen merkitystä eliöissä.[34]

RavintoaineenaMuokkaa

 
C. Best

1922 Charles Best (1899–1978) ja kollegat löysivät insuliinin tutkiessaan koiria, joilta oli poistettu haima, jotta niille kehittyisi diabetes. Joillekin koirista kehittyi sivuvaikutuksena rasvamaksa. Best ja kollegat havaitsivat 1930-luvun alussa eri kokeissa lesitiinien antamisen estävän rasvamaksaa muun muassa diabeettisilla koirilla.[21] 1932 Best, J. M. Hershey ja M. Elinor Huntsman todistivat yksinomaan koliinin olevan lesitiinien rasvoittumista estävä aine.[36] Muissa tutkimuksissa koliinin todettiin olevan tärkeä ravintoaine muillekin eläimille. Ennen 1990-lukua sitä ei kuitenkaan laajalti pidetty ihmisille tarpeellisena. Sen puutosta ei havaittu muuten terveillä ihmisillä.[21] Lisäksi 1960 Jon Bremer ja David Greenberg osoittivat San Franciscossa Kalifornian yliopistossa ihmisten ja muiden eläinten voivan tuottaa koliinia PEMT-reitillä (katso kohta biosynteesi).[37][21] Esimerkiksi Institute of Medicine julkisti ensimmäiset koliinisuosituksensa vasta 1998.[38][21]

LähteetMuokkaa

  1. a b c d e f g h i j RE Kirk et al: ”6. luku”, Encyclopedia of chemical technology, s. 100-102. 4. painos. John Wiley & Sons, 2000. ISBN 9780471484943.
  2. a b c d e f g h i j k l m n o p J Zempleni et al: Handbook of vitamins, s. 459-477. 4. painos. Taylor & Francis, 2007. ISBN 9780849340222.
  3. a b Human Metabolome Database: Showing metabocard for Choline (HMDB0000097) www.hmdb.ca. Viitattu 27.10.2019.
  4. a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa ab ac ad ae af ag ah Dietary Reference Values for choline. EFSA Journal, 2016, 14. vsk, nro 8. doi:10.2903/j.efsa.2016.4484. ISSN 1831-4732. Artikkelin verkkoversio.
  5. a b c d SH Zeisel et al: Concentrations of choline-containing compounds and betaine in common foods. The Journal of Nutrition, 2003, 133. vsk, nro 5, s. 1302–1307. PubMed:12730414. doi:10.1093/jn/133.5.1302. ISSN 0022-3166. Artikkelin verkkoversio.
  6. Y Guo et al: Diagnostic performance of choline PET/CT for the detection of bone metastasis in prostate cancer: a systematic review and meta-analysis. PLoS ONE, 2018, 13. vsk, nro 9. PubMed:30192819. doi:10.1371/journal.pone.0203400. ISSN 1932-6203. Artikkelin verkkoversio.
  7. Suomalaiset ravitsemussuositukset 2014. 5. painos. Valtion ravitsemusneuvottelukunta, 2018. ISBN 9789524538015. Teoksen verkkoversio.
  8. Institute of Medicine (US) Standing Committee on the Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes, Institute of Medicine (US) Subcommittee on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes: Using the Adequate Intake for Nutrient Assessment of Groups. National Academies Press, 2000. Teoksen verkkoversio (viitattu 19.3.2019).
  9. a b JJ DiNicolantonio, M McCarty, J OKeefe: Association of moderately elevated trimethylamine N-oxide with cardiovascular risk: is TMAO serving as a marker for hepatic insulin resistance. Open Heart, 2019, 6. vsk, nro 1. PubMed:30997120. doi:10.1136/openhrt-2018-000890. ISSN 2053-3624. Artikkelin verkkoversio.
  10. J Jia et al: Assessment of causal direction between gut microbiota-dependent metabolites and cardiometabolic health: a bidirectional mendelian randomization analysis. Diabetes, 2019, 68. vsk, nro 9, s. 1747–1755. PubMed:31167879. doi:10.2337/db19-0153. ISSN 1939-327X. Artikkelin verkkoversio.
  11. a b c KD Corbin, SH Zeisel: Choline metabolism provides novel insights into non-alcoholic fatty liver disease and its progression. Current opinion in gastroenterology, 2012, 28. vsk, nro 2, s. 159–165. PubMed:22134222. doi:10.1097/MOG.0b013e32834e7b4b. ISSN 0267-1379. Artikkelin verkkoversio.
  12. EL Richman et al: Choline intake and risk of lethal prostate cancer: incidence and survival. The American Journal of Clinical Nutrition, 2012, 96. vsk, nro 4, s. 855–863. PubMed:22952174. doi:10.3945/ajcn.112.039784. ISSN 0002-9165. Artikkelin verkkoversio.
  13. P Han et al: Dietary choline and betaine intakes and risk of total and lethal prostate cancer in the Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) Study. Cancer causes & control: CCC, 2019, 30. vsk, nro 4, s. 343–354. PubMed:30825046. doi:10.1007/s10552-019-01148-4. ISSN 1573-7225. Artikkelin verkkoversio.
  14. WM Haynes: ”3”, CRC handbook of chemistry and physics, s. 124. 95. painos. CRC Press, 2014. ISBN 9781482208689.
  15. A Dushianthan et al: Abnormal liver phosphatidylcholine synthesis revealed in patients with acute respiratory distress syndrome. Journal of Lipid Research, 2018, 59. vsk, nro 6, s. 1034–1045. PubMed:29716960. doi:10.1194/jlr.P085050. ISSN 0022-2275. Artikkelin verkkoversio.
  16. a b c d e I Masato: Functional expression of choline transporters in the blood-brain barrier. Nutrients, 2019, 11. vsk, nro 10. PubMed:31547050. doi:10.3390/nu11102265. ISSN 2072-6643. Artikkelin verkkoversio.
  17. KE Barwick et al: Defective presynaptic choline transport underlies hereditary motor neuropathy. American Journal of Human Genetics, 2012, 91. vsk, nro 6, s. 1103–1107. PubMed:23141292. doi:10.1016/j.ajhg.2012.09.019. ISSN 0002-9297. Artikkelin verkkoversio.
  18. CR Gault, LM Obeid, YA Hannun: An overview of sphingolipid metabolism: from synthesis to breakdown. Advances in experimental medicine and biology, 2010, 688. vsk, s. 1–23. PubMed:20919643. ISSN 0065-2598. Artikkelin verkkoversio.
  19. A Strecker: Beobachtungen über die galle verschiedener thiere. Justus Liebigs Annalen der Chemie, 1849, 70. vsk, nro 2, s. 149–197. doi:10.1002/jlac.18490700203. ISSN 1099-0690. Artikkelin verkkoversio.
  20. a b c d e WH Sebrell et al: ”3. luku”, The vitamins, s. 4, 12. 2. painos. Academic Press, 1971. ISBN 9780126337631. doi:10.1016/B978-0-12-633763-1.50007-5.
  21. a b c d e f g h i j SH Zeisel: A brief history of choline. Annals of nutrition & metabolism, 2012, 61. vsk, nro 3, s. 254–258. PubMed:23183298. doi:10.1159/000343120. ISSN 0250-6807. Artikkelin verkkoversio.
  22. a b A Strecker: Üeber einige neue bestandtheile der schweinegalle. Justus Liebigs Annalen der Chemie, 1862, 123. vsk, nro 3, s. 353–360. doi:10.1002/jlac.18621230310. ISSN 1099-0690. Artikkelin verkkoversio.
  23. O Liebreich: Üeber die chemische beschaffenheit der gehirnsubstanz. Justus Liebigs Annalen der Chemie, 1865, 134. vsk, nro 1, s. 29–44. doi:10.1002/jlac.18651340107. ISSN 1099-0690. Artikkelin verkkoversio.
  24. a b A Baeyer: I. Üeber das neurin. Justus Liebigs Annalen der Chemie, 1867, 142. vsk, nro 3, s. 322–326. doi:10.1002/jlac.18671420311. ISSN 1099-0690. Artikkelin verkkoversio.
  25. W Dybkowsky: Üeber die identität des cholins und des neurins. Journal für Praktische Chemie, 1867, 100. vsk, nro 1, s. 153–164. doi:10.1002/prac.18671000126. ISSN 1521-3897. Artikkelin verkkoversio.
  26. A Claus, C Keesé: Üeber neurin und sinkalin. Journal für Praktische Chemie, 1867, 102. vsk, nro 1, s. 24–27. doi:10.1002/prac.18671020104. ISSN 1521-3897. Artikkelin verkkoversio.
  27. T Gobley: Sur la lécithine et la cérébrine. Journal de pharmacie et de chimie, 1874, 19. vsk, nro 4, s. 346-354. ISSN 0368-3591. Artikkelin verkkoversio.
  28. TL Sourkes: The discovery of lecithin, the first phospholipid. Bulletin for the History of Chemistry, 2004, 29. vsk, nro 1, s. 9–15. ISSN 1053-4385. Artikkelin verkkoversio.
  29. a b c K Kawashima et al: Non-neuronal cholinergic system in regulation of immune function with a focus on α7 nAChRs. International Immunopharmacology, 2015, 29. vsk, nro 1, s. 127–134. PubMed:25907239. doi:10.1016/j.intimp.2015.04.015. ISSN 1878-1705. Artikkelin verkkoversio.
  30. Hunt R, Taveau M: On the physiological action of certain choline derivatives and new methods for detecting choline. BMJ, 1906, 2. vsk, s. 1788–1791.
  31. HR Dorkins: Suxamethonium-the development of a modern drug from 1906 to the present day.. Medical History, 1982, 26. vsk, nro 2, s. 145–168. PubMed:7047939. ISSN 0025-7273. Artikkelin verkkoversio.
  32. HH Dale: The action of certain esters and ethers of choline, and their relation to muscarine. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics, 1914, 6. vsk, nro 2, s. 147–190. ISSN 0022-3565. Artikkelin verkkoversio.
  33. O Loewi: Über humorale übertragbarkeit der herznervenwirkung. Pflügers Arch Ges Physiol, 1922, 193. vsk, nro 1, s. 201–213. doi:10.1007/BF02331588. ISSN 1432-2013. Artikkelin verkkoversio.
  34. a b c J Willis Hurst, WB Fye, H Zimmer: Otto loewi and the chemical transmission of vagus stimulation in the heart. Clinical Cardiology, 2006, 29. vsk, nro 3, s. 135–136. PubMed:16596840. doi:10.1002/clc.4960290313. ISSN 0160-9289. Artikkelin verkkoversio.
  35. O Loewi, E Navratil: Über humorale übertragbarkeit der herznervenwirkung. Pflügers Arch Ges Physiol, 1926, 214. vsk, nro 1, s. 678–688. doi:10.1007/BF01741946. ISSN 1432-2013. Artikkelin verkkoversio.
  36. CH Best, JM Hershey, ME Huntsman: The effect of lecithine on fat deposition in the liver of the normal rat. The Journal of Physiology, 1932, 75. vsk, nro 1, s. 56–66. PubMed:16994301. doi:10.1113/jphysiol.1932.sp002875. ISSN 1469-7793. Artikkelin verkkoversio.
  37. J Bremer, DM Greenberg: Biosynthesis of choline in vitro. Biochimica Et Biophysica Acta, 1960, 1. vsk, nro 37, s. 173–175. PubMed:13804158. doi:10.1016/0006-3002(60)90104-9. ISSN 0006-3002. Artikkelin verkkoversio.
  38. Institute of Medicine (US) Standing Committee on the Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes and its Panel on Folate, Other B. Vitamins, And Choline: Choline. National Academies Press (US), 1998. Teoksen verkkoversio.

Aiheesta muuallaMuokkaa