Folaatit

Folaatit (engl. "folates") eli B9-vitamiinit ovat luonnossa esiintyviä foolihapon johdannaisia. Myös synteettinen foolihappo luetaan folaatteihin. 
Folaatit ovat vesiliukoisia orgaanisia yhdisteitä, joista muodostuu elimistössä biologisesti aktiivista tetrahydrofolaattia.  
Luonnossa esiintyy ainakin 100 erilaista folaattia. Luontaiset folaatit ovat kasvien, sienten, bakteerien ja arkkien tuottamia. Myös märehtijöiden pötsimikrobit tuottavat folaattia.
Folaatti on välttämätön vitamiini esimerkiksi ihmiselle. Jos ravinto ei sisällä riittävästi folaatteja, tarvitaan synteettistä foolihappoa. Elintarvikkeita rikastetaan sillä monissa maissa. 
Suositukset.
Ihmisen tulisi saada Euroopan ruokaturvallisuusviraston vuonna 2014 teettämän selvityksen mukaan sellainen määrä folaattia, että veriseerumin folaattipitoisuus olisi vähintään 10 ja punaisten verisolujen folaattipitoisuus vähintään 340 nanomoolia litrassa. Folaatin keskimääräinen päivätarve oli selvityksen mukaan 250 mikrogrammaa päivässä yli 14-vuotiailla ja 330 µg:n suuruisen folaattiannoksen on havaittu riittävän lähes kaikille saman ikäryhmän jäsenille. Jotkut ihmiset tarvitsevat kuitenkin vieläkin suurempia folaattimääriä.
Foolihapon turvallisen saannin ylärajasta tarvitaan lisää tutkimusta.
Vuonna 2017 julkaistun suomalaisen asiantuntija-arvon mukaan folaatin keskimääräinen tarve olisi vain 200 µg vuorokaudessa. Valtion ravitsemusneuvottelukunta suositti 6–65-vuotiaille vuonna 2014 378 mikrogrammaa folaatteja, jokaista energiantarpeen 2 000 kilokaloria kohti. 
Saanti.
Vuoden 2017 Finravinto-tutkimukseen osallistuneiden suomalaisten miesten keskisaanti oli 247 mikrogrammaa (27 µg per ruoasta ravintoenergiana saatu megajoule). Naisilla vastaavat arvot olivat 222 µg/vrk ja 31 µg/MJ. Osanottajien keskimääräinen folaatinsaanti 222 µg/vrk ylitti väestön keskimääräiseksi arvioidun tarpeen 200 µg/vrk. Kuitenkin vain 5 % naisista ja 21 % miehistä ylsi valtion ravitsemusneuvottelukunnan saantisuositukseen, joka oli työikäisille 400 µg/vrk ja eläkeikäisille 300 µg/vrk.
Puutos.
Vakava B9-vitamiinin puutos on harvinainen, mutta lievää puutosta voi ilmetä esimerkiksi vanhuksilla, imettävillä äideillä, alkoholisteilla ja eräiden lääkkeiden käyttäjillä. Yleisin syy folaattipuutokseen on folaattipitoisen ravinnon riittämätön saanti. Syynä voi olla esimerkiksi folaatin liukeneminen keitinveteen tai ruokavalio, johon ei kuulu riittävästi folaattipitoisia ruoka-aineita. Riskiryhmässä ovat etenkin laitoshoidossa olevat iäkkäät henkilöt, jotka eivät saa riittävästi ravintoa esimerkiksi ruokahaluttomuuden vuoksi. Myös Chronin tautia sairastavilla esiintyy tavallista helpommin folaatin puutosta.
Muita syitä tai altistavia tekijöitä ovat
Oireet.
Ihmisillä varhaisimmat alisaannista johtuvat oireet alkavat noin 2 kk jälkeen. Ensioireena on polymorfonukleaaristen valkosolujen hypersegmentaatio (kesken jäänyt jakautuminen). Tätä seuraa megaloblastinen anemia, jossa noin 120 päivän välein normaalisti uusiutuvien punasolujen veripitoisuus vähenee folaattipuutoksen pitkittyessä. Sitten voi ilmetä muun muassa lihasheikkoutta, masennusta ja lopulta hermovaurioita. Naisilla raskaus voi keskeytyä tai syntyneellä vauvalla voi olla tiettyjä epämuodostumia, erityisesti keskushermostollisia. Ongelmista yleisimpiä ovat hermostoputken sulkeutumishäiriöt, kuten spina bifida ja anenkefalia.
Folaatinpuutoksen muita oireita ovat homokysteinemia (kohonnut homokysteiinin veripitoisuus), ruokahaluttomuus, kasvun hidastuminen, karvojen tai sulkien lähtö, karvojen harmaantuminen, ihottumat, lihasheikkous, suolitulehdukset, ripuli, päänsäryt, sydämentykytykset, hengästyminen, masennus, hermovauriokipu ja hermoperäiset halvaukset.
Puutos vähentää nukleotidien tuottoon osallistuvien folaattientsyymien toimintaa, mistä tymidylaattisyntaasi (EC 2.1.1.4) on eräs esimerkki. Nukleotidit ovat osa DNA:ta ja RNA:ta. Puutos siis estää niiden tuottoa estäen täten solujakautumista. Siten puutoksessa vaurioituneet solut eivät enää tehokkaasti monistu tai korvaudu uusilla, jolloin oireita ovat muun muassa megaloblastinen anemia, jossa punasolut ylisuurenevat jäädessään puoliväliin solujakautumista, jonka loppuun eteneminen edellyttäisi DNA-synteesiä; iho-oireet; kaikenlainen kasvun hidastuminen.
Folaattipuutoksen homokysteinemia johtuu folaattiriippuvaisen metioniinisyntaasin ja glysiini-N-metyylitransferaasin (EC 2.1.1.20) toiminnan heikkenemisestä. Homokysteinemia yhdistettynä veren pieneen folaattipitoisuuteen tiettävästi lisää jossain määrin riskiä saada aivohalvaus ja vähemmässä määrin jokin muu sydän- tai verisuonitauti.
Imeytymis- ja kypsennyshäviöt.
Kasviperäinen folaatti imeytyy eläinperäistä huonommin, koska kasveissa on usein hydrolaasia salpaavia aineita. Esimerkiksi appelsiinin folaatista imeytyy vain 27 prosenttia. Kasviperäisten ruokien folaateista imeytyy vain noin 70 prosenttia. Kananmunien folaatista taas imeytyy kokonaiset 95 prosenttia. 
Noin 20–80 prosenttia keittämällä kypsennettyjen kasviperäisten elintarvikkeiden folaatista liukenee niiden keitinveteen. Esimerkiksi keitettyyn perunaan jää alle 60 prosenttia perunan alun perin sisältämästä folaatista. Keitetyn kanamunan folaatti ei vähene kypsennyksen aikana ja paistetunkin kananmunan folaatista häviää vain marginaalisen pieni määrä. 
Ruokapitoisuudet.
Maksat ovat erinomaisia folaatinlähteitä, sillä niiden folaattipitoisuus vaihtelee välillä 1070-1391 µg/100g. Muita hyviä folaatin lähteitä ovat esimerkiksi pinaatti (194 µg), kikherne (172 µg, kypsänä), kananmunankeltuainen (159 µg), valkea papu (117 µg, kypsänä), parsakaali (113.0 µg), hasselpähkinä (72 µg), feta-/valko-/sinihomejuusto (62 µg), kananmuna (58 µg), paprika (56 µg), ruisleipä (42 µg), mansikka (30 µg), edamjuusto (20 µg), paistettu peruna (19 µg), broilerinkoipi nahkoineen (16 µg), tofu (15 µg), silakka, keitetty peruna (14 µg), banaani, kermaviili ja lampaanliha (13 µg), ranskanperuna (12 µg), sekä kermajuusto ja mustikka (11 µg). 
Appelsiini sisältää 27 µg folaattia, mutta siitä imeytyy heikoimmillaan vain 27 prosenttia eli noin 7 µg. Sata grammaa avokadoa sisältää yhdysvaltojen elintarvikeviranomaisen mukaan 81 µg folaattia, mutta THL:n Fineli-tietopankin mukaan vain 11 µg. 
Foolihapolla rikastetut elintarvikkeet.
Elintarvikkeisiin lisätty synteettinen foolihappo on merkittävä folaatinlähde monissa maissa. Esimerkiksi sata grammaa Australiassa myytävää leipää sisältää noin 120 mikrogrammaa foolihappoa. Arviolta jopa kolmannes väestöstä ei kuitenkaan pysty muuntamaan foolihappoa tehokkaasti folaatiksi eli aktiiviseksi B9-vitamiiniksi. Tämä johtuu mutaatiosta MTHFR-geenissä. 
Ruuan folaatit ovat folaattien polyglutamaatteja (katso kohta Polyglutamaatit), joista 5-metyyli-THF:n ja 10-formyyli-THF:n polyglutamaatit ovat yleisimmät. Valtaosa näistä hapettuu kuitenkin dihydrofolaattien polyglutamaateiksi ruuanvalmistuksen aikana. 
Maidon, punasolujen, keräkaalin ja appelsiinin folaatit ovat pääosin metyylifolaatteja. Noin 40 prosenttia maksan ja munuaisten folaateista on metyylifolaatteja. Soijapavussa on vain vähän metyylifolaatteja, ja suurin osa sen folaateista on 5-metyyli- ja 5-formyylifolaatteja. Myös folaattien glutamylaatioaste vaihtelee: maksan ja munuaisen polyglutamaatit ovat pentaglutamaatteja, maidon polyglutamaateista noin 60 prosenttia on monoglutamaatteja ja keräkaalissa esiintyy pääosin heksa- ja heptaglutamaatteja.
Terveysvaikutukset.
Lisääntymisterveys.
Riittävän folaattien saanti vähentää merkittävästi lasten riskiä syntyä aivottomana tai selkärankahalkion kanssa. Myös foolihapon käsittelyyn liittyvän geenivirheen omaavien naisten keskenmenoriski vähenee. Elintarvikkeita rikastetaan tämän vuoksi lakisääteisesti foolihapolla jo 80 maassa.
Kuolleisuus.
Eniten folaattia saavaan väestöneljännekseen kuuluvilla miehillä on havaittu olevan 23 prosenttia pienempi kuolleisuus kuin vähiten folaattia saavilla. Naisilla vastaava luku on 14 prosenttia.
Sydän- ja verisuonisairaudet.
Pitkittynyt folaatinpuutos altistaa aivohalvaukselle sekä muille sydän- ja verisuonitaudeille. Sillä väestöviidenneksellä, jolla on suurin folaatinsaanti (keskimäärin noin 400 mcg/vrk), on havaittu esiintyvän noin 20 ja noin 15 prosenttia vähemmän aivo- ja sydäninfarkteja vähiten folaattia (n. 100 mcg) saaneeseen viidennekseen verrattuna.
Aivoterveys.
Folaatinpuute vaikuttaa haitallisesti aivojen toimintaan. 
Syöpä.
Niillä ihmisillä, joiden veressä on paljon folaattia, esiintyy tavallista enemmän paksusuolen syöpää ja eturauhassyöpää, mutta tavallista vähemmän muita syöpiä. 
Toiminta eliöissä.
Folaatit sitovat eliöissä hiilen sisältävän atomiryhmän joltain aineelta ja siirtävät sen toiselle aineelle. Ryhmiä voivat olla muun muassa metyyli (–CH3), metyleeni (–CH2–), metenyyli (–CH=), formyyli (–CH=O) ja formimino (–CH=NH). Siirtymät tapahtuvat tietyillä entsyymeillä, joiden koentsyymeitä folaatit ovat. Folaatit eivät kuitenkaan siirrä esimerkiksi CO2-ryhmiä – biotiini- ja tiamiinipyrofosfaattiriippuvaiset entsyymit suorittavat usein näitä reaktioita.
Folaatit ovat osa S-adenosyylimetioniinin (SAM) tuottoa olemalla osa metioniinisyntaasia. SAM toimii koentsyyminä yli 100:n eri entsyymin metylaatioreaktiossa. SAM muodostuu metioniinista folaattiriippumattomalla metioniiniadenosyylitransferaasilla (EC 2.5.1.6), joskin metioniinia saadaan myös kehon ja ravinnon proteiineista folaattipuutoksessa.
Folaatinpuutoksen aiheuttaman nukleotidien tuoton vähenemisen vuoksi vaurioituneen vähenee. Puutos voi vähentää epäsuoraan myös S-adenosyylimetioniinin (SAM) tuottoa. DNA:ta metyloiva SAM on osa geeniaktiivisuuden säätelyä. Metylaation väheneminen voi johtaa syövälle altistavien geenien ylitoimintaan ja siltä suojaavien geenien alitoimintaan.
Muu biokemia.
Imeytyminen.
Ruuissa yleiset folaattien polyglutamaatit hydrolysoituvat ihmisillä ohutsuolessa folaatti-γ-glutamyylihydrolaasilla (EC-numero 3.4.19.9) mono- ja diglutamaateiksi.
Ihmisillä monoglutamaatit imeytyvät suolesta pääosin PCFT-kalvoproteiinien (eng. "proton-coupled folate transporter") kautta, joiden geeni on "SLC46A1". PCFT:t toimivat happamassa. Ohutsuolen sisäpinnalla Na+/H+-antiportterit pumppaavat H+-ioneita suolen puolelle happamoiden sen sisäpinnan alueen pH-arvoon 5,8–6. PCFT:n synnynnäiset mutaatiot voivat aiheuttaa perinnöllistä folaattien imeytymishäiriötä. Tällöin imeytyminen tapahtuu riittämättömissä määrin RFC-kalvoproteiinien (eng. "reduced folate carrier") kautta, joiden geeni on "SLC19A1". RFC:t eivät toimi hyvin happamassa, mutta niiden affineetti on folaateille heikkoa myös niiden pH-optimissa 7,4. Suolisoluista folaatit päätyvät porttilaskimon kautta maksaan ja muualle kehoon.
Ihmisillä monoglutamaatteihin kuuluvan foolihapon, 5-metyyli-THF:n ja 5-formyyli-THF:n hyötyosuus nieltynä tyhjällä vatsalla on noin 100 %. Ruuan luontaisista folaattien polyglutamaateista keskimäärin vain noin 50 % imeytyy ja yksittäisten ruokien imeytyvyys vaihtelee välillä 10–90 %. Ero mono- ja polyglutamaattien välillä johtuu siitä, että ihmisillä niiden tulee hajota ennen imeytymistä suolistosta mono- tai diglutamaateiksi folaatti-γ-glutamyylihydrolaasilla (EC 3.4.19.9).
Kuljetus.
Ihmisillä folaatit kulkevat veressä pääosin 5-metyyli-THF:n muodossa, jonka pitoisuudet muuntuvat folaattisaannista riippuen. Veressä on myös 10-formyyli-THF:ää noin 80 ng/l. Tämä pitoisuus ei normaalisti muutu. Veriplasman kokonaisfolaattipitoisuus on noin 10–30 nanomoolia (nM). Tätä on kertynyt punasoluihin, joiden pitoisuudet ovat 50–100 nM. Nämä siirtyvät punasoluihin niiden kypsymisen eli erytropoieesin aikana. Kypsät punasolut taas eivät ota folaatteja sisäänsä. Loput veren folaateista valtaosa on vapaana, mutta osa on kiinni proteiineissa. Sitoutuminen esimerkiksi albumiiniin on löyhää. Tiukkaa sitoutumista ilmenee tiettyihin folaattispesifisiin proteiineihin.
Varastoituminen.
Ihmiskehon folaateista yli 99 % on polyglutamaatteja. Terveen kehossa noin 5–10 mg folaatteja. Nämä riittävät 6–8 viikkoa folaattisaannin loputtua, jonka jälkeen alkaa ilmetä puutosoireita. Näistä noin puolet on maksassa 5-metyyli-THF:n ja 10-formyyli-THF:n 4–7 glutamaatin polyglutamaatteina. Nopeasti jakautuvissa kudoksissa 10-formyyli-THF:n pitoisuudet ovat suurempia suhteessa 5-metyyli-THF:ään. Näitä kudoksia ovat esimerkiksi suoliston limakalvot, karsinoomat ja vaurioitunut maksa. Hitaasti jakautuvissa kudoksissa, kuten aivoissa ja terveessä maksassa, 5-metyyli-THF:n pitoisuudet ovat suurempia.
Hajotus ja erittyminen.
Ihmisillä veriproteiineihin sitoutumattomat folaatit erittyvät helposti ulos kehosta virtsassa. Normaaliannoksin syödyistä folaateista kuitenkin vain 1–2 % päätyy virtsaan sellaisenaan. Virtsassa erittyy folaatteja lähinnä niiden hajoamistuotteina. Folaatit hajoavat pteridiiniksi ja "p"-aminobentsoyylipolyglutamaateiksi ei-entsymaattisen hapettumisen kautta ohutsuolessa ja muissa kudoksissa. "p"-aminobentsoyylipolyglutamaateista irtoaa glutamaatteja entsymaattisesti. Tuotteet asetyloituvat "p"-asetaminobentsoyyliglutamaatiksi ja "p"-asetaminobentsoaatiksi (CAS-numero 556-08-1). Nämä erittyvät pois virtsassa ja sappinesteessä. Osa sapen hajoamattomista folaateista imeytyy uudelleen. Loput päätyvät ulosteeseen. Ulosteen folaatti- tai hajoamistuotepitoisuudet voivat olla suuria verrattuna virtsapitoisuuksiin, mutta niistä valtaosa on suolimikrobien valmistamia, eivätkä ravintoperäisiä.
Pelkistyminen.
Dihydrofoolihappo (DHF) pelkistyy tetrahydrofoolihapoksi (THF) dihydrofolaattireduktaasilla (EC 1.5.1.3), jota ihmisillä on erityisesti maksassa, munuaisissa ja nopeasti jakautuvissa soluissa. Reaktio on:
 5,6,7,8-THF + NADP+ ⇌ 7,8-DHF + NADPH + H+
Glutamaattiketjun kasvu ja lyhentyminen.
Tetrahydrofolaattisyntaasi (EC 6.3.2.17) liittää glutamiinihappoja isopeptidisidoksin 5-metyyli-THF:ään muodostaen siitä polyglutamaatteja. Nämä eivät poistu soluista ennen ylimääräisten glutamiinihappojen poistoa. Syntaasi on elintärkeä ja sitä useimmissa soluissa pienin pitoisuuksin. Solut, joista se puuttuu, eivät pysty kerryttämään tarvitsemiaan folaatteja sisäänsä. Syntaasin synnynnäinen puutos on siten kuolettavaa. Sen reaktio on:
 THF-Glun + L-glutamaatti + ATP ⇌ THF-Glu(n+1) + PO43- + ADP
Syntaasi tekee saman pidennysreaktion toistuvasti myös metotreksaatti-solusalpaajalle, jolloin se jää jumiin mm. syöpäsoluihin. Solujen sisäiset polyglutamaatit lyhentyvät lysosomeissa folaatti-γ-glutamyylihydrolaasien (EC 3.4.19.9) avulla.
Tautomeria.
Foolihapon ja sen johdannaisten pteridiininien karbonyyli- tai OH-ryhmä ilmentävät laktaami-laktiimi-tautomeriaa. Laktaami on karbonyylimuoto ja laktiimi hydroksidi.
Esimerkkejä folaateista.
Folaatin typpiin 5, 6 (pteridiinin pyratsiinitypet) tai 10 (pteridiinin ja PABA:n välinen typpi) voi olla liittynyt yksihiilinen atomiryhmä. Ryhmiä voivat olla muun muassa metyyli (–CH3), metyleeni (–CH2–), metenyyli (–CH=), formyyli (–CH=O) ja formimino (–CH=NH). Myös folaatit voivat pelkistyä eli olla dihydro- tai tetrahydrofolaatteja. Jos THF:n typpi 5 sitoo metyylin, yhdistettä voidaan sanoa 5-metyylitetrahydrofoolihapoksi (5-metyyli-THF). Jos THF:n sitoma ryhmä on metyleeni, voi se olla silloittunut typpien 5 ja 10 kautta, jolloin aine on 5,10-metyleeni-THF (näistä on kuvat taulukossa alla).
Folaatit ovat foolihapon tapaan myös värillisiä niiden rengasrakenteiden fotoni-absorption vuoksi (katso kromofori). Absorbanssimaksimit ovat usein UV-säteilyn aallonpituusalueella 280–300 nm.
Polyglutamaatit.
Folaateissa on glutamiinihappo, joka on fysiologisessa pH-arvossa (pH ~7,4) oikeastaan glutamaatti-anionina. Glutamaatteja voi myös olla monia, jolloin ne ovat perättäin toisissaan sivuketjunsa γ-karboksyylihapoista amidisidoksin (isopeptidisidos). Luonnossa perättäisiä glutamaatteja on usein noin 7–8. Bakteereista on tosin löydetty jopa 12 glutamaattia sisältäviä folaatteja. Monen glutamaatin folaatteja sanotaan "polyglutamaateiksi". Kun glutamaatteja on folaateissa 1, on niiden yleisnimi folyylimonoglutamaatit; jos niitä on 2, nimi on folyylidiglutamaatit jne. (katso numeerinen etuliite).
Historia ja nimet.
Vuonna 1928 Lucy Wills (elänyt vuosina 1888–1964) lähti Englannista Mumbaihin tutkimaan siellä havaittuja tapauksia raskauden aikaisesta makrosyyttisestä anemiasta ja niiden yhteyttä ruokavalioon. Anemiasta käytetään nykyään tarkempaa nimeä megaloblastinen anemia. 1930 Wills ja Maneck M. Mehta esittivät 4-osaisessa tutkimussarjassa havaintonsa siitä, että Marmite-hiivauuteruokinta esti huonoa ruokavaliota saaneilla rotilla makrosyyttistä anemiaa. He arvelivat puutoksen johtuvan A- tai C-vitamiinin tai jonkin tuntemattoman vitamiinin puutoksesta. 1931 Wills havaitsi hiivauutteen syönnin parantavan makrosyyttisen anemian raskaana olevilla ihmisillä, mutta A- ja C-vitamiinilisistä ei ollut hyötyä.
1938 L. Wills ja Barbara D. F. Evans havaitsivat maksauutepistosten tai hiivauutteen parantavan makrosyyttisen anemian rasvaripulia potevilla ihmisillä. Hyvin suodatinpuhdistettu maksauute ei parantanut anemiaa. Tämän ja muiden tutkijoiden tulosten perusteella Wills ja Evans esittivät maksassa ja hiivauutteissa olevan jokin pakollinen ja tuolloin tuntematon B-vitamiini.
Nykyisin foolihapoksi ja folaateiksi kutsutuille aineille annettiin useita nimiä ennen niiden rakenteiden selviämistä. Esimerkiksi nimiä M-vitamiini, Bc-vitamiini, U-tekijä, S-tekijä ja R-tekijä ehdotettiin vastaavasti vuosina 1938, 1938, 1939, 1940 ja 1940 hypoteettisille aineille, joiden tiedetään nykyään olleen folaatteja tai niitä sisältäneitä seoksia. M ja Bc tulivat vastaavasti englannin sanoista "monkey" ja "chick", sillä aineet estivät makrosyyttistä anemiaa reesusapinoilla ja kananpojilla. U tuli englannin sanasta "uknown" eli tuntematon, sillä ravintotekijä oli tuolloin hypoteettinen. S- ja R-tekijät tulivat jakeiden nimistä.
1941 Herschel K. Mitchell (1913–2000), Esmond E. Snell (1914–2003) ja Roger J. Williams (1893–1988) eristivät hyvin puhdasta foolihappoa neljästä tonnista pinaattia ja nimesivät aineen. "Fooli"- tulee latinan sanasta "folium", lehti, sillä he esittivät ainetta olevan paljon muissakin pinaatin kaltaisissa lehtevissä vihanneksissa. He myös totesivat aineen olevan happo.
1945 R. B. Angiers ja kollegat selvittivät foolihapon rakenteen ja syntetisoivat sen.
1948 foolihapolle ehdotettiin nimeä "folasiini".