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視黃醇

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視黃醇
Retinol
臨床資料
AHFS/Drugs.comMonograph
核准狀況
給藥途徑口服給藥, 肌肉注射[1]
藥物類別維生素
ATC碼
法律規範狀態
法律規範
識別資訊
  • (2E,4E,6E,8E)-3,7-dimethyl-9-(2,6,6-trimethylcyclohex-1-en-1-yl)nona-2,4,6,8-tetraen-1-ol
CAS號68-26-8
11103-57-4
PubChem CID
IUPHAR/BPS
DrugBank
ChemSpider
UNII
KEGG
ChEBI
ChEMBL
PDB配體ID
CompTox Dashboard (EPA)
ECHA InfoCard100.000.621 編輯維基數據鏈接
化學資訊
化學式C20H30O
摩爾質量286.46 g·mol−1
3D模型（JSmol）
熔點62—64 °C（144—147 °F）
沸點137—138 °C（279—280 °F） (10−6 mm Hg)
水溶性0.000017[2] mg/mL (20 °C)
  • OC/C=C(C)/C=C/C=C(C)/C=C/C1=C(C)/CCCC1(C)C
  • InChI=1S/C20H30O/c1-16(8-6-9-17(2)13-15-21)11-12-19-18(3)10-7-14-20(19,4)5/h6,8-9,11-13,21H,7,10,14-15H2,1-5H3/b9-6+,12-11+,16-8+,17-13+
  • Key:FPIPGXGPPPQFEQ-OVSJKPMPSA-N
關於相關術語，請見「類視黃醇」。

視黃醇（INN：retinol[3][4]）俗稱「A醇」，是視黃醇酯的水解代謝產物，屬於維生素A1的醇形式[5][6][7]。視黃醇或其他形式的維生素A家族均為脂溶性維生素，是人體必需的13種維生素之一，為人體的視覺、細胞發育、皮膚與黏膜維持、骨骼成長、免疫功能以及生殖發育所必需[8]。

視黃醇存在食物之中，具抗氧化劑作用，可純化用作膳食補充劑[8]。其膳食來源包括魚類、乳製品和肉類[8]。視黃醇作為補充劑，用於治療與預防維生素A缺乏症（英語：Vitamin A deficiency），特別是導致乾眼病的症狀[1]。在護膚方面，其用於減少皺紋及他種皮膚老化的影響[9]。給藥途徑為口服或肌肉注射[1]。

維生素A並非單一的一種化合物，而是有許多不同的型態。動物能將胡蘿蔔素在體內轉化為維生素A貯藏在肝臟中；通常是以醇類的方式存在，稱作視黃醇，活性也是最高；但也有一些屬於醛類，稱作視黃醛；另外還有一些屬於酸類，稱作視黃酸。視黃醇與視黃醛主要掌管桿細胞的視覺循環，而視黃酸主要是掌管人體內上皮組織分化有關，因此有些視黃酸衍伸物（俗稱的A酸）常用於皮膚疾病上的治療，另外有一種稱作視黃酯，其為人體內儲存脂溶性維他命A的主要型式。

視黃醇是維生素A的動物形式之一，為一個二萜和醇的結構，它可以轉換為其他形式的維生素A，並且以醇的衍生物——視黃酯，充當動物中維生素的儲存形式。當轉換為視黃醛的形式，維生素A對視力是必不可少的；當轉換成視黃酸，則為皮膚健康、牙齒礦化和骨骼生長所必需。這些化學化合物統稱為類維生素A，並具有全反式視黃醇作為其結構的一個結構基序的共同特徵。在結構上類維生素A還具有一個β–紫羅蘭酮環和不飽和側鏈，與任一醇、醛、羧酸基或酯基。側鏈由四個類異戊二烯單元組成，以一系列可能存在於反式或順式構型的共軛雙鍵。

人體對正常劑量的視黃醇有良好的耐受性[1]。攝取高劑量則可能導致肝臟腫大、皮膚乾燥以及維生素A過多症[1][10]。在懷孕期間的個體攝取高劑量可能會傷害胎兒[1]。人體會將視黃醇轉化為視黃醛和視網膜酸（英語：retinoic acid），之後發揮作用[8]。

視黃醇於1909年被發現，於1931年被分離出來，並於1947年首次以人工方式合成[11][12]。它已列入世界衛生組織基本藥物標準清單之中[13]。市面上有視黃醇的通用名藥物販售，也有非處方藥形式的製劑販售[1]。維生素A於2021年是美國排名第298位最常被開立的處方藥，累計的處方箋數量超過50萬張[14][15]。

醫學用途

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視黃醇被用於治療維生素A缺乏症。針對體內維生素A含量偏低的族群，可採取三種攝取方式：[16]

  • 飲食調整：調整受影響個體的菜單選擇，利用現有的食物來源來優化維生素A的攝取量。
  • 強化食品：在常食用的平價食物中添加維生素A。此過程涉及在加工期間，將合成維生素A加入如人造奶油、麵包、麵粉、穀物及嬰兒配方奶粉等主食中。
  • 補充劑：對目標缺乏族群提供高劑量維生素A。在缺乏症普遍存在的地區，建議對高風險族群每半年提供一次單次大劑量補充。[17]

視黃醇亦用於降低麻疹患者併發症的風險。[17]

副作用

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參見：維生素A過多症

成年男性與女性對於"預製維生素A補充劑"的每日建議攝取量（RDA），分別為900與700視黃醇活性當量（RAE），約相當於3,000IU（International unit, 國際單位）與2,300IU。[8]對於懷孕的個體，維生素A的RDA為750-770RAE（約2,500–2,550IU）。[8]對進行母乳哺育的個體，RDA則增加至1,200-1,300RAE（約4,000-4,300IU，差異取決於年齡）。[8]

在計算維生素A時，RAE與IU之間的換算並非固定不變，而是必須先確認該維生素的來源。[8]這是因為身體吸收營養補充劑（如藥丸）與天然食物（如蔬菜）的效率相差極大。通常包裝標示或建議清單上的IU換算率，是針對純粹的維生素補充錠所設計。如果針對的是日常飲食中的維生素A，則不能直接套用IU數值，否則會嚴重誤判實際攝取到的營養強度。[8]

維生素A的安全性取決於其來源與劑量。類視黃醇（動物性/合成）形式具潛在毒性，而植物性胡蘿蔔素則因人體具備調節轉化機制而相對安全。[18][19]史上曾發生前往南極的探險家因食用極地動物或雪橇犬肝臟而導致致命性維生素A中毒的事件。[20]

臨床上，毒性分為急性與慢性。急性中毒源於單次超量攝取（門檻25,000IU/公斤），慢性中毒則來自長期每日攝取超過4,000IU/公斤。[21][22]中毒症狀包含噁心、視力模糊及月經異常，且長期低劑量過量亦可能增加骨質疏鬆症風險 。[22][19]特別針對孕婦，早期攝取過量（超過5,000IU）可能引發嚴重的胎兒先天缺陷，因母體肝臟通常已有足夠儲備，應避免額外補充。[23][24][25]

雖然某些研究指出過度補充維生素A可能提升死亡率、血脂升高及罹癌風險。[26][27]但在開發中國家，維生素A扮演關鍵救命角色。針對缺乏症盛行區，適度為孕婦與新生兒補充視黃醇，能顯著降低產婦及新生兒死亡率。[28][29][30]這顯示維生素A的應用必須依據族群營養背景進行精準化管理，以在預防缺乏與避免中毒的雙重風險之間達成平衡。

生產方法

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天然產品

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天然的維生素A由魚肝油提取。其中海洋魚類肝臟提取到的是視黃醇（維生素A1），淡水魚類肝臟中提取到的是3-脫氫視黃醇，即維生素A2。

人工合成

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視黃醇及其衍生物的人工合成路線有很多條，常見的有Isler路線，即C13-C14-C20。

檸檬醛和丙酮在鹼性條件下進行羥醛縮合，得到假紫羅蘭酮，在硫酸作用下環合，成為紫羅蘭酮，其中β-紫羅蘭酮就是路線中所指的C13。C13採用Darzens縮合得到縮水甘油酯，再水解、脫羧重排得到C14醛。再與C6醇製得的格氏試劑縮合，得到C20，這就是視黃醇的主鏈。經過一系列重排，最終得到視黃醇。

體內生化過程

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維生素A的合成

從食物中攝取的維生素A是前體形式，其中，來自動物性來源（如魚肝油、牛奶等）的是視黃醇酯的形式，而從植物性來源（如胡蘿蔔、菠菜等）得到的是β-胡蘿蔔素。

在體內酶的作用下，發生下列生化反應：

β-胡蘿蔔素 + O2 = 2分子視黃醇
視黃醇 + NAD+（煙醯胺腺嘌呤二核苷酸） = 視黃醛 + NADH + H+
視黃醛 + O2 + H2O = 視黃酸 + H2O2

其中，視黃醇和視黃醛之間可以互相轉化，而氧化為視黃酸的步驟在體內是不可逆的。

生理作用

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在人體中的作用： 構成視覺細胞內感光物質：全反式視黃醛可以被視黃醛異構酶催化為4-順式-視黃醛，4-順-視黃醛可以和視蛋白結合成為視紫紅質（rhodopsin）。視紫紅質遇光後其中的4-順-視黃醛變為全反視黃醛，因為構像的變化，引起對視神經的刺激作用，引發視覺。而遇光後的視紫紅質不穩定，迅速分解為視蛋白和全反視黃醛，重新開始整個循環過程。

維持上皮結構的完整與健全：視黃醇和視黃酸可以調控基因表達，減弱上皮細胞向鱗片狀的分化，增加上皮生長因子受體的數量。

促進生長、發育：這也和視黃醇對基因的調控有關，並且視黃醇具有相當於類固醇激素的作用，可促進糖蛋白的合成。

維生素A及其衍生物對於維持人體視力、上皮組織完整性及生長發育非常重要。[1]在生化層面上，視黃醇作為前體，須先轉化為視黃醛，進而合成為具備強大生理活性的視網膜酸。

視覺功能特需"11-順式視黃醛"參與感光作用。而除視覺以外的其他生理機制，則主要由不同異構形式的視網膜酸主導。這些生理功能的差異，深受其立體化學結構的影響，如"全轉式" 、"9-順式" 或"13-順式"等不同構型，決定其與不同細胞受體結合的能力與最終的生理效應。[31]

胚胎學

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視網膜酸在胚胎發育中透過"前後軸濃度梯度"引導細胞分化。它能啟動特定的同源框（Hox）基因模式，決定脊椎動物後腦菱腦區段（英語：Rhombomeres）的發育定位。若缺乏視網膜酸，後部腦節將無法正常形成。[32]此外，視網膜分泌的視網膜酸對眼部發育非常重要，它能抑制眼周間質過度增生，預防先天性小眼球症或角膜缺陷。[33]簡言之，視網膜酸是精準調控器官空間結構與基因表達的核心形態發生素。

幹細胞生物學

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合成視網膜酸被用於將幹細胞分化為更具定向性的細胞形式，這呼應視網膜酸在自然胚胎發育路徑中的重要性。研究認為，它透過活化視網膜酸受體來啟動向數種不同細胞譜系的分化。視網膜酸在實驗性誘導幹細胞分化方面有眾多應用，其中包括將人類胚胎幹細胞分化為"後前腸" （posterior foregut）譜系。[32]

視力

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主條目：視覺循環（英語：visual cycle）

視黃醇是脊椎動物視覺循環的核心。在視網膜色素上皮細胞中，視黃醇轉化為11-順式視黃醛，進入感光細胞與視蛋白結合，成為光敏開關。當吸收光線後，該分子異構化為全轉式，觸發視蛋白構型改變與神經放電，產生視覺訊號。[34]隨後，全轉式視黃醛須經由視黃醇的中間轉化，重新再生為11-順式形式以循環利用。[35]

當維生素A攝取不足時，視紫質無法完全再生，首要影響對微光敏感的桿狀細胞，導致夜盲症。相較之下，負責色覺與強光視覺的錐狀細胞在缺乏初期受損較輕。維生素A的充足供應是維持感光細胞敏感度、確保全天候視覺功能的生理關鍵。

糖蛋白合成

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糖蛋白的合成需要充足的維生素A狀態。在嚴重的維生素A缺乏症中，糖蛋白的缺失可能導致角膜潰瘍或角膜軟化（英語：Keratomalacia）。[36]

免疫系統

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維生素A參與維持先天與後天免疫系統中的多種免疫細胞類型。[37]這些細胞包括淋巴球（B細胞、T細胞和自然殺手細胞），以及多種骨髓細胞（嗜中性球、巨噬細胞和骨髓樹突細胞）。維生素A透過其活性形式視網膜酸來維持腸道的免疫屏障。[38]

皮膚

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維生素A及其代謝物視網膜酸（RA）是皮膚健康的守護者。它透過調控類鐸受體引發免疫反應，並促進角質形成細胞分泌抗微生物胜肽以抵抗病原體 。[39]此外，它能減少皮脂分泌，從源頭切斷細菌的營養供應，藉此維持毛囊微生物群的平衡。[39]

在美容應用上，視黃醇因具備顯著減少臉頸部細紋、對抗光老化的功效，已獲得多項臨床研究證實。[9][40]

紅血球

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正常的紅血球形成可能需要維生素A的參與。[41][42]維生素A缺乏會導致鐵代謝異常。[43]此外，維生素A是透過類視黃醇分化將幹細胞產生為紅血球的必要物質。[44]

計量單位

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維生素A有三種度量方法：國際單位（IU）、微克（μg）和視黃醇當量（RE）。 它們有以下換算關係：

1國際單位（IU） = 0.300μg 視黃醇 = 0.300μg 視黃醇當量（RE）
= 0.344μg 視黃醇乙酸酯 = 0.550μg 視黃醇棕櫚酸酯
= 0.358μg 視黃醇丙酸酯 = 1 美國藥典單位（USP）
1μg RE = 3.3 IU = 6μg β-胡蘿蔔素

當提及膳食建議攝取量或營養科學時，視黃醇通常以國際單位（IU）衡量。IU衡量的是生物活性，其定義隨各化合物的生理效力而異，因此不具備跨物質的統一換算率。以視黃醇而言，1IU的活性約等同於0.3微克（即300奈克）的質量。。

每日所需

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維生素A的需求標準
年齡 0 - 1 - 4 - 7 - 14 青春期(男) 青春期(女) 成年(男) 成年(女) 孕婦(早期) 孕婦(中後期) 哺乳婦女
推薦攝入量
μg RE 		400 500 600 700 800 700 800 700 800 900 1200

註：根據人種、體質等條件的不同，每日推薦攝入量會有一定的差異。

營養學

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維生素A對視覺、骨骼發育及黏膜健康非常重要，但研究指出它並不具抗氧化活性，甚至可能促進特定癌症發展。[45][46]膳食來源分為動物性的直接活性形式，以及植物性色素（如β-胡蘿蔔素）構成的類胡蘿蔔素。[47]

因來源轉化率不同，臨床以視黃醇當量（RE）統一計量。視黃醇是脂溶性維生素，儲存於肝臟與脂肪中，依需求經血液精準運送至目標組織。[48] [49]理解其來源差異與非抗氧化的本質，對正確配置膳食營養具有重要意義。

膳食攝取

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維生素A的攝取量標準因國而異，美國RDA建議成年男性每日攝取900微克（3,000IU），而英國國民保健署（NHS）則建議男、女性分別為700與600微克 。[50]

在生理機制上，視黃醇於腸道吸收後，以酯化形式經乳糜微粒運往肝臟儲存。當組織需要時，肝臟將其去酯化並釋放至血液，結合視黃醇結合蛋白質（CRABP）進行全身運輸。[51]進入細胞後，則由CRABP負責引導視網膜酸抵達作用位點。

食物來源

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參見：維生素A § 攝取來源

類視黃醇在自然界中僅存在於動物源性食物中。下列每份約1.75–7盎司（50–198克）的食物中，至少含有0.15毫克的類視黃醇：

1. 動物性來源：

2. 植物性來源：

富含胡蘿蔔素的黃綠色蔬菜和水果，如：

缺乏症

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主條目：維他命A缺乏症（英語：Vitamin A deficiency）
全球於1995年維生素A缺乏症盛行率地區分佈圖。

當遇到以下情況的時候，會發生維生素A缺乏：

  • 食物缺乏維生素A的來源，如不食用動物內臟或富含胡蘿蔔素的食品。
  • 消化道疾病，造成對維生素A的吸收困難。
  • 肝臟疾病，造成星狀細胞對維生素A的儲存困難。
  • 需求量突然增加，如兒童生長、孕婦和哺乳期婦女需要。

維生素A缺乏症在開發中國家十分普遍，但在已開發國家則極為罕見。在已開發國家中每年大約有25萬至50萬名營養不良的兒童因缺乏維生素A而失明。[53]孕婦若缺乏維生素A，會增加孩子在出生後不久的死亡率。[54]夜盲症是維生素A缺乏症的最早徵兆之一。由於維生素A缺乏會耗盡合成視紫質所需的必要形式，進而導致失明。[35]

維生素A關係到眼睛內視紫質的合成，因此維生素A缺乏時，眼睛方面會出現明顯的症狀。維生素A缺乏會表現以下症狀：

  • 夜盲症、乾眼症、視力下降
  • 皮膚乾燥、角質化
  • 兒童生長發育緩慢
  • 免疫力降低
  • 貧血

治療

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如果發生維生素A缺乏，可透過營養師指導進行食物或營養品補充，或遵照醫囑服用魚肝油等藥物進行治療。

攝入過量

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當攝入量超過每日所需後，多餘的維生素A會儲存在肝臟和脂肪中，在缺乏的時候緩慢釋放。而當攝入量大大超過所需，就會引起中毒現象。

急性中毒

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當每日攝入量大於100mg的時候，會引發急性中毒，表現為：

慢性中毒

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長期大劑量服用維生素A會導致慢性中毒：

  • 易激動、易疲勞、頭痛、噁心、嘔吐、肌肉無力、坐立不安
  • 食慾降低、腹瀉、腹痛、黃疸、肝脾腫大
  • 還有可能引起骨質疏鬆或胎兒畸形

歷史

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弗雷德里克·霍普金斯是1929年諾貝爾生理學或醫學獎得主。
喬治·沃爾德是1967年諾貝爾生理學或醫學獎得主。

古代埃及很早就注意到了維生素A缺乏症的症狀，中國傳統中醫也注意並研究了它並且找到了解決辦法。早在唐朝太宗年間，孫思邈就在《備急千金要方》中記載了用富含β-胡蘿蔔素的中草藥配合羊肝來治療夜盲症的藥方。這是較早的關於維生素A的應用的研究，不過那時候的醫生尚不知道究竟是動物肝臟中的什麼成分對夜盲症有治療作用，更不會分析其結構與生化性質。到了17世紀，西方醫生也鼓勵病人多食用肝臟來治療夜盲症。

1831年，科學家從植物的黃葉中提取出了胡蘿蔔素。它可以在體內轉化為維生素A，也被稱為維生素A原、原維生素A或維生素A前體。

1912年—1914年之間，美國科學家埃爾默·麥考倫（Elmer V. McCollum）和瑪格麗特·戴維斯（Marguerite Davis）在威斯康星州發現動物脂肪或魚肝油的醚提取物可以促進老鼠的生長，在缺少它的10周內，老鼠體重會迅速下降，他們認為這是一種脂溶性維生素。因為之前弗雷德里克·霍普金斯（Frederick Gowland Hopkins）爵士已經發現了穀物中含有可以影響動物和人類生長的維生素，所以他們把這種脂溶性的維生素稱為A因子，把穀物中的稱為B因子，這也是第一次對維生素進行系統命名。1920年，它被正式命名為維生素A，1933年維生素A的化學性質被確定，1947年，科學家研究出合成維生素A的方法。

瑞士化學家保羅·卡勒和德國化學家理察·庫恩因對類胡蘿蔔素和維生素A的研究而分別於1937年和1938年獲得諾貝爾化學獎。1967年，美國生物化學家喬治·沃爾德因研究視覺的生物化學過程，其中就包括了對維生素A的各種衍生物的研究，獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。

針對維生素A的研究始於20世紀初。英國生物化學家弗雷德里克·霍普金斯於1912年發現牛奶中的生長輔助因子，而於1929年為此獲頒諾貝爾獎 。[55]隨後美國生化學家埃爾默·麥科勒姆等人於1913年從乳脂中鑑定出此脂溶性物質，而在1920年被正式定名為維生素A。[56]其化學結構於1931年由瑞士有機化學家保羅·卡勒解析，並在1940年代由荷蘭化學家完成人工合成。[57][58]

美國科學家喬治·沃爾德因揭示視覺循環機制而於1967年獲頒諾貝爾獎：感光細胞中的11-順式視黃醛受光照射後異構化為全轉式，引發神經訊號，並在色素上皮細胞中完成再生循環。[59][60]雖然科學定義較晚出現，但人類對其缺乏症的紀錄可追溯至古代，歷經18世紀臨床描述到20世紀的動物實驗，才完整確立其科學地位 。[28]

參考文獻

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外部連結

[編輯]

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