مواضيع المحاضرة: nutrition
background image

Nutrients 

 

the 

diet can be classified into ‘

macronutrients

’, 

which are eaten in relatively large amounts to 
provide fuel for energy, and ‘

micronutrients

’ (e.g. 

vitaminsand minerals), which do not contribute to 
energy balance but are required in small amounts 
because they are not synthesised in the body. 
 
 
 


background image

Energy intake is determined by the ‘macronutrient’ 
content of food. Carbohydrates, fat, protein and alcohol 
provide fuel for 

oxidation in the mitochondria 

to 

generate 
energy (as adenosine triphosphate (

ATP)

. The 

energy provided by each of these elements differs: 
• 

carbohydrates

 (16 kJ/g) 

• 

fat 

(37 kJ/g) 

• 

protein

 (17 kJ/g) 

 alcohol 

(29 kJ/g). 


background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

Vitamins

 

are organic substances with key 

roles in certain 
metabolic pathways, and are categorised into 
those that 
are fat-soluble (vitamins A, D, E and K) and those 
that 
are water-soluble (vitamins of the B complex 
group and 
vitamin C). 


background image

background image

background image

background image

background image

Vitamin A (retinol) 

Pre-formed retinol is found only in foods of animalorigin. Vitamin A can also be derived from 

carotenes, 

which are present 

in green and coloured vegetables and some fruits

. Carotenes provide most of 

the total 

vitamin A in the UK, and constitute the only supply invegans. Retinol is converted to several 

other important 

molecules: 

 

• 

11-cis retinaldehyde 

is part of the photoreceptor complex in rods of the retina 

• 

Retinoic acid induces 

differentiation of epithelial 

cells by binding to specific nuclear receptors, which 

induce responsive genes. In vitamin A deficiency, 

mucus-secreting cells are replaced by keratinproducing 

cells. 

• Retinoids are necessary for normal growth, fetal 

development, fertility, haematopoiesis and immune 

function. 

 

 


background image

Globally

, the most important consequence of 

vitamin A deficiency is irreversible blindness in young 

children.  

Asia is most notably affected and the problem 

is being addressed through widespread vitamin Asupplementation 

programmes. Adults are not usually at 

risk because liver stores can supply vitamin A when 

foods containing vitamin A are unavailable


background image

Early deficiency causes impaired adaptation to thedark (

night

 

blindness

). Keratinisation of the cornea 

(

xerophthalmia

) gives rise to characteristic 

Bitot’s spots

, and progresses to 

keratomalacia

, with corneal ulceration, 

scarring and irreversible blindness ). 
 Incountries where vitamin A deficiency is endemic, pregnant women should be advised to eat dark-green, leafy 
vegetables and yellow fruits (to build up stores of retinol in the fetal liver), and infants should be fed the same. 
WHO is according high priority to prevention in communities where xerophthalmia occurs, giving single 
prophylactic oral doses of 60 mg retinyl palmitate (providing200 000 U retinol) to pre-school children.  
Thisalso reduces mortality from gastroenteritis and respiratory 
infections. 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

background image

Repeated moderate or

 high doses 

of retinol can cause 

liver damage

hyperostosis

 and 

teratogenicity

.  

Women 
in countries where deficiency is 

not endemic 

are therefore 

advised not to take vitamin A supplements in pregnancy

Retinol intake may also be restricted in those at 
risk of osteoporosis. 

Acute overdose leads to nausea and 

headache, increased intracranial pressure and skin 
desquamation. 

Excessive intake of carotene can cause pigmentation 
of the skin (

hypercarotenosis

); this gradually 

fades when intake is reduced. 


background image

background image

The natural form of vitamin D

, cholecalciferol or 

vitaminD

3

, is formed in the skin by the action of UV light on 

7-dehydrocholesterol, a metabolite of cholesterol. Fewfoods contain vitamin D naturally and skin exposure to 
sunlight is the main source. Moving away from theequator, the intensity of UV light decreases, so that at 
a latitude above 50

° (including northern Europe), 

 
vitamin D is not synthesised in winter, and even above 
30

° there is seasonal variation

The body store accumulated 

during the summer is consumed during the winter.

 Vitamin D is converted in the liver to 25-hydroxy vitamin 

D (25(OH)D), which is further hydroxylated in thekidneys to 1,25-dihydroxy-vitamin D (1,25 (OH)

2

D), the 

active form of the vitamin

 

  
1,25(OH)

2

D activates specific intracellular receptorswhich influence calcium metabolism, bone mineralisation 

and tissue differentiation. The synthetic form

, ergocalciferol, or vitamin D

2

, is considered to be less potent 

than the endogenous D

3

 
 


background image

background image

The effects of vitamin D deficiency (calcium 
deficiency, 
rickets and 

osteomalacia

) are described on  An 

analogue of vitamin D (calcipotriol) is used for 
treatment of skin conditions such as psoriasis. 
Excessive 
doses of cholecalciferol, ergocalciferol or the 
hydroxylated 

metabolites cause hypercalcaemia 


background image

-

Vitamihasn E  

αtocopherol. many direct metabolic 
actions: 
• It prevents 

oxidation of polyunsaturated 

fatty acids 

in cell membranes by free radicals. 

helps maintain cell membrane structure

DNA synthesis 

and cell signalling. 

anti-inflammatory and immunesystems

.  

 

 


background image

Human deficiency is rare and has only been 
described 
in premature infants and in malabsorption. It can 
cause a mild 

haemolytic anaemia, ataxia 

and 

scotomas. visual 
 


background image

Vitamin K 

is supplied in the diet mainly as 

vitamin K

 

Gla(phylloquinone

) in the UK, or as vitamin 

K

(menaquinone) 

from fermented products in parts of Asia. Vitamin 

K

is also synthesised by bacteria in the colon

. Vitamin 

K is a co-factor 

for carboxylation reactions

: in particular, 

the production of 

γ-carboxyglutamate (gla). 

 
residues are found in four of the coagulation factor proteins 
(II, VII, IX and X; , conferring their capacity 
to bind to phospholipid surfaces in the presence of 
calcium

. Other important gla proteins are osteocalcin 

and matrix gla protein, which are important in bone 
mineralisation 

 


background image

Vitamin K deficiency leads to 

delayed coagulation 

and bleeding.

  

In obstructive jaundice,

 

dietary vitamin K 

is not absorbed and it is essential to administer the 
vitamin in parenteral 

form before surgery. 

 
 Warfarin and

related anticoagulants  act by antagonising 

vitamin K. Vitamin K is given routinely to newborn 
babies to prevent haemorrhagic disease. 

Symptoms of 

excess have been reported only in infants, with synthetic 
preparations linked to haemolysis and liver damage 
 


background image

Water-soluble vitamins 

Thiamin (vitamin B1 ) 

Thiamin is widely distributed in foods of both vegetableand 
animal origin. Thiamin pyrophosphate (TPP) isa co-factor for 
enzyme reactions involved in themetabolism of macronutrients 
(carbohydrate, fat andalcohol), including 
• decarboxylation of pyruvate to acetyl-co-enzyme A, 
which bridges between glycolysis and the 
tricarboxylic acid (Krebs) cycle 
• transketolase activity in the hexose monophosphate 
shunt pathway 
• decarboxylation of α-ketoglutarate to succinate in 
the Krebs cycle. 


background image

In thiamin deficiency, cells cannot metabolise 
glucoseaerobically to generate energy as 
ATP. Neuronal cellsare most vulnerable, 
since they depend almost exclusivelyon 
glucose for energy requirements

Impaired 

glucose oxidation 

also causes an 

accumulation ofpyruvic and lactic acids, 
which produce vasodilatationand increased 
cardiac output

 
 
 

 
 

 


background image

Deficiency 

– beri-beri 

In the developed world, thiamin deficiency is 
mainlyencountered in chronic 

alcoholics. Poor diet, 

impairedabsorption, storage 

and phosphorylation of 

thiamin inthe liver, and the increased requirements for 
thiamin to metabolise ethanol all contribute. In the 
developingworld, deficiency usually arises as a 
consequence of adiet based on polished rice. The body 
has very limitedstores of thiamin, so deficiency is manifest 
after only 

1month 

on a thiamin-free diet. There are two 

forms of thedisease in adults: 
 
 

 

 

 
 
 
 
 


background image

• 

Dry (or neurological) beri-beri 

manifests with chronic 

peripheral neuropathy and with wrist and/or foot 
drop, and may cause 

Korsakoff’s psychosis 

and 

Wernicke’s encephalopathy

 

• 

Wet (or cardiac) beri-beri 

causes generalised oedema 

due to biventricular heart failure with pulmonary 
congestion. 
In dry beri-beri, response to thiamin administration 
is not uniformly good. However

multivitamin therapy 

seems to produce some improvement, suggesting 
that other vitamin deficiencies may be involved. 

Wernicke’s encephalopathy and wet beri-beri should 
be treated without delay with intravenous vitamin B 
and C mixture (‘Pabrinex’, 
 

Korsakoff’s psychosis 

is irreversible and does not respond to thiamin 

 


background image

A rare but important effect of chronic alcohol misuse 
is 

the Wernicke

–Korsakoff syndrome

. This organic brain 

disorder results from damage to the mamillary bodies, 
dorsomedial nuclei of the thalamus and adjacent areas 
of periventricular grey matter
 caused by a deficiency of 
thiamin (vitamin B

1

), which most commonly results 

from long-standing heavy drinking and an inadequate 
diet. It can also arise from malabsorption or even protracted 
vomiting. Without prompt treatment (see below), 
the acute presentation of Wernicke’s encephalopathy 

(nystagmus, ophthalmoplegia, ataxia and confusion

can progress to the irreversible deficits of 

Korsakoff’s 

syndrome (severe short-term memory deficits and 
confabulation, and also reduced red blood cell transketolase). 
In those who die in the acute stage, microscopic 
examination of the brain shows hyperaemia, 
petechial haemorrhages and astrocytic prolifera 


background image

Riboflavin (vitamin B

Riboflavin is required for the 

flavin co-factors 

involved 
in oxidation

–reduction reactions. It is widely 

distributed 
in 

animal and vegetable foods

. Levels are low in staple 

cereals but germination increases its content. It is 

destroyed under alkaline conditions 

by heat and by 

exposure to sunlight. 
Deficiency is rare in developed countries. It mainly 
affects the tongue and lips and manifests as 

glossitis, 

angular stomatitis 

and 

cheilosis.

 The genitals may be 

affected, as well as the skin areas rich in sebaceous 
glands, causing 

nasolabial or facial dyssebacea

Rapid 


background image

Niacin (vitamin B

Niacin encompasses 

nicotinic acid and nicotinamide

. Nicotinamide is an essential part of the two 

pyridinenucleotides, 

nicotinamide adenine dinucleotide (NAD

) and 

 

nicotinamide adenine dinucleotide phosphate 

(NADP),

 which play a key role as hydrogen acceptors and donors for many enzymes. Niacin can be synthesised 

in the body in limited amounts from the aminoacid tryptophan 

Deficiency 

– pellagra 

Pellagra was formerly endemic among poor people whosubsisted chiefly on maize, which contains niacytin, a 

form of niacin that the body is unable to utilise. Pellagracan develop in 

only 8 weeks 

in individuals eating 

diets 
that are very deficient in niacin and tryptophanremains a problem in parts of Africa

, and is occasionally 

seen in 

alcoholics

 and in patients with 

chronic smallintestinal disease 

in developed countries. 

 

 Pellagra canoccur in 

Hartnup’s disease

, a genetic disorder characterisedby impaired absorption of several 

amino acids, including tryptophan. 
 It is also seen occasionally in 

carcinoid syndrome 

, when tryptophan is consumed 

in the excessive production of 

5-hydroxytryptamine(5-HT). 

Pellagra has been called the disease of the 

three D  
 
 
 
 
 
 


background image

background image

• 

Dermatitis

Characteristically, there is erythema resembling severe 

sunburn, appearing symmetrically over the parts of the body exposed to 
sunlight, particularly the limbs and especially on the neck, but not the 
face (

Casal’s necklace, 

 
The skin lesions may progress tovesiculation, cracking, exudation and 
secondaryinfection. 
 
 
• 

Diarrhoea

. This is often associated with anorexia, nausea, glossitis 

and dysphagia, reflecting thepresence of a non-infective inflammation 
thatextends throughout the gastrointestinal tract. 
 
• 

Dementia

. In severe deficiency, delirium occursacutely and dementia 

develops in chronic cases 


background image

Toxicity 

Excessive intakes of niacin may lead to 
reversible 

hepatotoxicity

 Nicotinic acid is a lipid-lowering agent, 
but at doses above 200 mg a day gives 
rise to vasodilatory symptoms (‘

flushing

’ 

and/or

hypotension

 


background image

Pyridoxine (vitamin B

Pyridoxine, pyridoxal and pyridoxamine are differentforms of vitamin B

that undergo phosphorylation to 

produce pyridoxal 5-phosphate (PLP). PLP is theco-factor for a large number of enzymes involved in the 
metabolism of amino acids. Vitamin B

is available inmost foods. 

 
Deficiency is rare, although certain drugs, such 

asisoniazid and penicillamine

, act as chemical antagonists 

to pyridoxine. 
Pyridoxine administration is effectivein isoniazid-induced

 peripheral neuropathy 

and some 

cases of 

sideroblastic anaemia

.  

 
Large doses of vitaminB

have 

an antiemetic effect in radiotherapy-induced 

nausea 

 

Although vitamin B

supplements have become popular in the treatment of nausea in pregnancy, carpal 

tunnel syndrome and premenstrual syndrome, there is no convincing evidence of benefit. 
  

Very high doses 

ofvitamin B

taken for several months can cause a 

sensorypolyneuropathy 

 
 
 
 
 
 


background image

Biotin 

Biotin is a co-enzyme in the synthesis of 

fatty 

acids,

 isoleucine and valine and is also involved in 

gluconeogenesis 

Deficiency results from consuming very large 
quantities of raw egg whites 

(> 30% 

energy 

intake) 
because 

the 

avidin

 

they contain binds to and 

inactivatesbiotin in the intestine. It may also be 
seen after long periods of total parenteral 
nutrition. The clinical features of deficiency include 
scaly dermatitis, alopecia and paraesthesia 
 
 
 


background image

 

Folate (folic acid)                     

  

Folates exist in many forms. The main circulating formis 

5-

methyltetrahydrofolate. 

Folic acid is the stable synthetic form. Folate works 

as a methyl donor for cellular methylationand protein synthesis. It is 
directly involved in DNAand RNA synthesis, and requirements increase 
during embryonic development 

 
Folate deficiency may cause three major birth defects 

(

spina bifida, anencephaly and encephalocele

) resulting 

from imperfect closure of the neural tube, which 

takesplace 3

–4 

weeks 

after conception. 

 
 Departmentof Health advises that women who have experienced a 
pregnancy affected by a neural tube defect should 

take5 mg 

of folic acid daily 

from before conception andthroughout the first trimester  
All 
 
 


background image

 
women planning a pregnancy are advised to include good sources of 
folate in their diet, and to take folate supplements throughout the first 
trimester. Liver is the richest source of folate but an alternative source 
(e.g. 

leafy vegetables

) is advised in early pregnancy because of the 

high vitamin A content of liver 
 
Folate deficiency also  has been associated with 

heart disease

dementia 

and 

cancer.

. There are now concerns that this may contribute to the increased 

incidence of 

colon cancer 

through promotion of the growth of polyps. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

background image

Hydroxycobalamin (vitamin B

12 

Vitamin B

12 

is a co-factor in folate co-enzyme recyclingand nerve myelination. Vitamin B

12 

and 

folate are particularlyimportant in DNA synthesis in red blood cells 
 
The haematological disorders (macrocytic ormegaloblastic anaemias) due to their deficiency 
are discussedon . Vitamin B

12

, but not folate, is needed for the integrity of myelin, so that 

vitamin B

12

deficiency is also associated with neurological disease 

 
Neurological consequences of vitamin B

12 

deficiency

 

.

 

In older people and 

chronic alcoholics

, vitamin B

12 

deficiencyarises from 

insufficient intake and/or frommalabsorption. Several drugs, including 

neomycin, canrender vitamin B

12 

inactive

 Adequate intake of folatemaintains 

erythropoiesis

 and there is a concern 

that fortification of foods with folate may mask underlyingvitamin B

12 

deficiency. In severe deficiency there is insidious, diffuse and uneven 

demyelination

. It may be clinically manifest 

as peripheral neuropathy 

or 

spinalcord degeneration 

affecting 

both posterior and lateral columns 

(‘

subacute combined degeneration of the spinal 

cord’ or there may be cerebral 
manifestations(resembling dementia) or optic 
atrophy

Vitamin B

12

therapy improves symptoms in most cases 

 

 

 
 

 
 
 
 
 
 
 
 


background image

The average daily diet contains 5

–30 μg of vitamin B

12

mainly in 

meat, fish, eggs and milk 

– well in excess of 

the 1 

μg daily requirement. In the stomach, gastric 

enzymes release vitamin B

12 

from food and at 

gastric pH 

it 

binds to a carrier protein termed R protein

. The gastric 

parietal cells produce 

intrinsic factor

, a vitamin B

12

binding protein which optimally binds vitamin B

12 

at pH 

8. As gastric emptying occurs, pancreatic secretion raises 
the pH and vitamin B

12 

released from the diet switches 

from the R protein to intrinsic factor. 

Bile also contains 

vitamin B

12 

which is available for reabsorption in the 

intestine

. The vitamin B

12

–intrinsic factor complex binds 

to specific receptors in the terminal ileum, and vitamin 
B

12 

is actively transported by the enterocytes to plasma 


background image

background image

background image

where it binds to transcobalamin II, a transport protein 
produced by the liver, which carries it to the tissues for 
utilisation.  

The liver stores enough vitamin B12 for 
3 years and this, together with the enterohepatic 
circulation, 


Blood levels of vitamin B12 provide a reasonable 
indicationof tissue stores and are usually diagnostic of 
deficiency. Levels of cobalamins 

fall in normal pregnancy

Reference ranges vary between laboratories but levels 
below 150 ng/L are common and, in 

the last trimester

Spuriously 

low B12 values occur in women using the oral 
contraceptive pill 

and in patients with myeloma,. 


background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image



رفعت المحاضرة من قبل: Muqdad A Younis
المشاهدات: لقد قام 4 أعضاء و 70 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