8/7/2019 Absorption of Fatty Vitamins

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J . c l i n . P a t h . , 2 4 , S u p p l . ( R o y . C o l l . P a t h . ) , 5 , 8 5 - 8 9

A b s o r p t i o n o f f a t - s o l u b l e v i t a m i n s a n d s t e r o l s

GILBERT R . THOMPSON

From t h e D e p a r t m e n t o f M e d i c i n e , R o y a l P o s t g r a d u a t e M e d i c a l S c h o o l , L o n d o n

The m o l e c u l a r s t r u c t u r e o f t h e f o u r f a t - s o l u b l ev i t a m i n s a n d o f c h o l e s t e r o l , t h e m a j o r i n t e s t i n a ls t e r o l i n m a n , a r e s h o w n i n F i g u r e 1 . I n s p i t e o f t h eo b v i o u s d i s s i m i l a r i t i e s t h a t e x i s t b e t w e e n t h e s ec o m p o u n d s t h e y p o s s e s s o n e c o m m o n f e a t u r e ,n a me ly , t h e y a r e a l l n o n p o l a r l i p i d s w i t h e x t r e m e l yl o w s o l u b i l i t i e s i n a q u e o u s m e d i a . B e c a u s e o f t h i s , i ti s c o n v e n i e n t t o c o n s i d e r t h e m t o g e t h e r w h e n

e x a m i n i n g t h e m e c h a n i s m s i n v o l v e d i n t h e i r a b s o r p -t i o n , a l t h o u g h t h e i n d i v i d u a l d i f f e r e n c e s t h a t e x i s tw i l l a l s o b e d i s c u s s e d .

M e c h a n i s m s o f A b s o r p t i o n

INTRALUMINAL OR UPTAKE PHASE

T h e i m p o r t a n c e o f b i l e s a l t s i n t h e a b s o r p t i o n o f f a t -s o l u b l e v i t a m i n s h a s b e e n known f o r many y e a r s ,

a l t h o u g h i t w a s o n l y r e l a t i v e l y r e c e n t l y t h a t t h e

m e c h a n i s m o f t h i s e f f e c t w a s e l u c i d a t e d . B o r g s t r o m

i n 1 9 6 0 r e - e m p h a s i z e d t h a t d u r i n g f a t a b s o r p t i o n

t h e i n t e s t i n a l c o n t e n t s c o u l d b e s e p a r a t e d b y u l t r a -c e n t r i f u g a t i o n i n t o a s u p e r n a t a n t o i l p h a s e a n d a n

i n f r a n a t a n t a q u e o u s , o r m i c e l l a r , p h a s e . S u b s e -

q u e n t l y , Hofmann a n d B o r g s t r o m ( 1 9 6 2 ) s h o w e d

t h a t t h e m i c e l l a r p h a s e c o n s i s t e d o f a g g r e g a t e s ,5 m , u i n d i a m e t e r , o f m o n o g l y c e r i d e s , i o n i z e d f a t t y

a c i d s a n d b i l e s a l t s , t e r m e d m i x e d m i c e l l e s w h e r e a st h e o i l p h a s e c o n s i s t e d m a i n l y o f u n h y d r o l y s e d t r i -g l y c e r i d e i n t h e f o r m o f e m u l s i o n p a r t i c l e s , 1 , 0 0 0 m , u

i n d i a m e t e r . N o n p o l a r l i p i d s s u c h a s c h o l e s t e r o l a n dt h e f a t - s o l u b l e v i t a m i n s p a r t i t i o n t h e m s e l v e s b e t w e e n

t h e o i l a n d m i c e l l a r p h a s e s ( B o r g s t r 6 m , 1 9 6 7 ) . T h e r e

i s s o m e e v i d e n c e t h a t p o l a r l i p i d s , s u c h a s f a t t ya c i d s , c a n b e a b s o r b e d r e a s o n a b l y w e l l f r o m e m u l -

- C H 3C H 3 CH3

C H O L E S T E R O LC H 2

V I T A M I N D 3( C h o l e c a l c i f e r o l )

H 3 C C H 3 C H 3 C H 2 3

C 2 O

C H 3 V I T A M I N A

( R e t i n o l )

C H 3 C H 3

V I T A M I N E

( a - t o c o p h e r o l )

V I T A M I N K 1

( P h y l l o q u i n o n e )

8 5

H 3 C

H O

C H 3

F i g . 1 .

C H 3

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8 6

s i o n s a n d t h a t i n c o r p o r a t i o n i n t o m i x e d m i c e l l e s i sn o t n e c e s s a r i l y a p r e r e q u i s i t e f o r t h e i r a b s o r p t i o n( S i m m o n d s , R e d g r a v e , a n d W i l l i x , 1 9 6 8 ) . H o w e v e r ,i n v i e w o f t h e i m p o r t a n t r o l e o f b i l e s a l t s i n t h ea b s o r p t i o n o f n o n p o l a r l i p i d s , i t s e e m s l i k e l y t h a t i nt h e i r c a s e , m i c e l l e f o r m a t i o n i s e s s e n t i a l . E v i d e n c e i n

f a v o u r o f t h i s , a n d w h i c h d e m o n s t r a t e s t h e c o n t r a s tb e t w e e n p o l a r a n d n o n p o l a r l i p i d s , c a n b e f o u n d i na r e c e n t s t u d y w h e r e t h e a b s o r p t i o n o f o l e i c a c i d a n da - t o c o p h e r o l w a s c o m p a r e d i n l y m p h - f i s t u l a r a t s(MacMahon a n d T h o m p s o n , 1 9 7 0 ) . T h e r e s u l t ss h o w e d t h a t t h e r a t i o b e t w e e n t h e p e r c e n t a g e a b -s o r p t i o n o f a - t o c o p h e r o l a n d o l e i c a c i d f r o m a m i x e dm i c e l l a r s o l u t i o n w a s s t r i k i n g l y l o w e r e d i f t h e s e l i p i d sw e r e i n s t e a d a d m i n i s t e r e d i n a n e m u l s i o n ( F i g . 2 ) .

A p a r t f r o m m i c e l l e f o r m a t i o n , a n o t h e r i m p o r t a n ti n t r a l u m i n a l e v e n t i s t h a t h y d r o l y s i s o f c h o l e s t e r o la n d f a t - s o l u b l e v i t a m i n e s t e r s must o c c u r b e f o r e

R A T I O

0 5

0 . 4

0 . 3 ~ ~ ~ ~

0 . 2

0 . I 1

M I X E D M I C E L L E S E M U L S I O N

F i g . 2 R a t i o o f 3 H - . - t o c o p h e r o l i n l y m p h o f r a t s14C-oleic acid

a f t e r a d m i n i s t r a t i o n i n a m i x e d m i c e l l a r s o l u t i o n o r

i n a n e m u l s i o n . ( B y p e r m i s s i o n o f t h e E d i t o r s , E u r o p e a nJ o u r n a l o f C l i n i c a l I n v e s t i g a t i o n . )

G i l b e r t R . 7 h o m p s o n

a b s o r p t i o n ca n t a k e p l a c e . T h e e n z y m e s i n v o l v e d i nt h e h y d r o l y s i s o f v i t a m i n A e s t e r s h a v e b e e n s t u d i e di n c o n s i d e r a b l e d e t a i l b y G a n g u l y ( 1 9 6 9 ) , w ho h a s

p r o p o s e d t h e e x i s t e n c e o f b o t h a p a n c r e a t i c a n d an

i n t e s t i n a l b r u s h b o r d e r e s t e r a s e . T h i s a l s o s e e m s t o

b e so i n t h e c a s e o f c h o l e s t e r o l , a l t h o u g h s i n c e b o t h

f r e e a n d e s t e r i f i e d c h o l e s t e r o l a r e p r e s e n t i n m i x e dm i c e l l e s , t h e r e a s o n w h y u n h y d r o l y s e d e s t e r s f a i l t o

b e a b s o r b e d i s u n c l e a r ( T r e a d w e l l a n d V a h o u n y ,1 9 6 8 ) . N o r i s t h e m e c h a n i s m w h e r e b y f r e e c h o l e s t e r o la n d f a t - s o l u b l e v i t a m i n s a r e t r a n s f e r r e d f r o m t h ei n t e r i o r o f m i c e l l e s t o t h e a b s o r p t i v e c e l l c o m p l e t e l yu n d e r s t o o d , a l t h o u g h i t i s p r o b a b l e t h a t t h i s i n v o l v e sd i r e c t c o n t a c t b e t w e e n m i c e l l e s a n d t h e c e l l s u r f a c e ,f o l l o w e d b y d i f f u s i o n o f t h e i r c o n s t i t u e n t l i p i d si n t o t h e b r u s h b o r d e r m e m b r a n e ( S i m m o n d s ,H o f m a n n , a n d T h e o d o r , 1 9 6 7 ) . T h e r e i s s o m ee v i d e n c e t h a t v i t a m i n D a b s o r p t i o n i s i n d e e d m e d i -a t e d b y a n o n - s a t u r a b l e d i f f u s i o n m e c h a n i s m

( S c h a c t e r , F i n k e l s t e i n , a n d K o w a r s k i , 1 9 6 4 ) .T h e a c t u a l s i t e o f u p t a k e o f n o n p o l a r l i p i d s w i t h i n

t h e s m a l l i n t e s t i n e a p p e a r s t o b e s i m i l a r t o t h a t o f

d i e t a r y t r i g l y c e r i d e . B o r g s t r o m ( 1 9 6 0 ) h a s s h o w n i nt h e h u m a n s u b j e c t t h a t c h o l e s t e r o l i s a b s o r b e d c h i e f l yi n t h e p r o x i m a l j e j u n u m , a n d a b s o r p t i o n o f t h e f a t -s o l u b l e v i t a m i n s a l s o a p p e a r s t o t a k e p l a c e i n t h i sr e g i o n ( B o o t h , 1 9 6 8 ) .

INTRACELLULAR PHASE

T h e c h i e f d i f f e r e n c e s i n t h e a b s o r p t i o n o f c h o l e s t e r o la n d t h e v a r i o u s f a t - s o l u b l e v i t a m i n s o c c u r d u r i n g t h ei n t r a c e l l u l a r p h a s e o f t h e i r a b s o r p t i o n . H o w e v e r ,

t h e y a l l h a v e one f e a t u r e i n common, n a m e l y , t h a tt h e i r r a t e o f u p t a k e i n t o t h e m u c o s a i s v e r y muchm o r e r a p i d t h a n t h e i r s u b s e q u e n t t r a n s p o r t t h r o u g ht h e c e l l . T h i s h a s b e e n w e l l d e m o n s t r a t e d i n t h e c a s eo f v i t a m i n D , f o r e x a m p l e , b y S c h a c t e r e t a l ( 1 9 6 4 ) .

C h o l e s t e r o lF o l l o w i n g i t s u p t a k e a s t h e f r e e s t e r o l , c h o l e s t e r o l i sl a r g e l y r e - e s t e r i f i e d d u r i n g i t s p a s s a g e t h r o u g h t h ei n t e s t i n a l m u c o s a . A p p r o x i m a t e l y t w o t h i r d s o f t h ea b s o r b e d s t e r o l u n d e r g o e s e s t e r i f i c a t i o n b y a ne s t e r a s e o r e s t e r a s e s w h i c h a p p e a r t o b e p a r t l yo f m u c o s a l a n d p a r t l y o f p a n c r e a t i c o r i g i n a n d

r e q u i r e b i l e s a l t s a s a c o f a c t o r ( T r e a d w e l l a n dV a h o u n y , 1 9 6 8 ) . W i t h i n t h e s m a l l i n t e s t i n e c h o l e s -t e r o l i s e s t e r i f i e d p r e f e r e n t i a l l y w i t h o l e i c a c i d( K a r m e n , W h y t e , a n d G o o d m a n , 1 9 6 3 ) .

V i t a m i n AV i t a m i n A o r r e t i n o l i s l i k e c h o l e s t e r o l , a l s o l a r g e l yr e - e s t e r i f i e d d u r i n g a b s o r p t i o n , a l t h o u g h i n t h i si n s t a n c e p r e f e r e n t i a l l y w i t h p a l m i t i c a c i d ( F i d g e ,S h i r a t o r i , G a n g u l y , a n d G o o d m a n , 1 9 6 8 ) . A m a j o rd i e t a r y s o u r c e o f v i t a m i n A i s t h e p r o - v i t a m i n , # -c a r o t e n e . I t a p p e a r s t h a t a f t e r u p t a k e i n t o t h e

Tm

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A b s o r p t i o n o f f a t - s o l u b l e v i t a m i n s a n d s t e r o l s

i n t e s t i n a l m u c o s a , e a c h m o l e c u l e o f , B - c a r o t e n e i ss p l i t i n t o t w o m o l e c u l e s o f r e t i n a l . R e t i n a l , a n

a l d e h y d e, t h e n u n d e r g o e s r e d u c t i o n t o r e t i n o l w h i c h

i s s u b s e q u e n t l y c o n v e r t e d i n t o r e t i n y l e s t e r s ( G o o d -m a n , 1 9 6 9 ) . S t u d i e s i n hu man s u b j e c t s h l a v e s h o w n

t h a t o n l y 2 0 - 3 0 % o f f - c a r o t en e i s a b s o r b e d u n -

c h a n g e d , t h e r e m a i n d e r b e i n g m e t a b o l i z e d a sd i s c u s s e d a b o v e ( G o o d m a n , B l o m s t r a n d , W e r n e r ,

H u a n g , a n d S h i r a t o r i , 1 9 6 6 ) .

V i t a m i n s D , E , a n d K

T h e s e v i t a m i n s p a s s t h r o u g h t h e i n t e s t i n a l m u c o s a

w i t h o u t a n y m a j o r m o d i f i c a t i o n s . A s m a l l p r o p o r -

t i o n o f v i t a m i n D i s e s t e r i f i e d ( F r a s e r a n d K o d i c e k ,

1 9 6 8 ) , b u t n e v e r t o t h e s a m e e x t e n t a s c h o l e s t e r o l o r

v i t a m i n A . B o t h v i t a m i n s E ( J o h n s o n a n d P o v e r ,

1 9 6 2 ) a n d K ( B l o m s t r a n d a n d F o r s g r e n , 1 9 6 8 ) a r e

a b s o r b e d i n t o l y m p h l a r g e l y u n c h a n g e d .

TRANSPORT OR EXIT PHASE

T h e m a j o r r o u t e o f t r a n s p o r t o f c h o l e s t e r o l a n d t h ef a t - s o l u b l e v i t a m i n s f r o m t h e i n t e s t i n a l mucosa i n t ob l o o d i s v i a t h e l y m p h . T h i s h a s b e e n d e m o n s t r a t e d

i n n u m e r o u s s t u d i e s u s i n g l y m p h f i s t u l a r a t s a n d

a l s o i n h u m a n s w i t h c a n n u l a t e d t h o r a c i c d u c t s

( F o r s g r e n , 1 9 6 9 ) . T h e r a t e o f e x i t o f f r e e c h o l e s t e r o la n d v i t a m i n D i n t o l y m p h i s i n c r e a s e d b y t h e

s i m u l t a n e o u s a d m i n i s t r a t i o n o f e x o g e n o u s t r i -

g l y c e r i d e ( T h o m p s o n , O c k n e r , a n d I s s e l b a c h e r ,1 9 6 9 ) . V i t a m i n E a b s o r p t i o n i s a f f e c t e d i n a s i m i l a rm a n n e r ( M a c M a h o n , N e a l e , a n d T h o m p s o n , 1 9 7 1 )

a s s h o w n i n F i g u r e 3 . T h i s e n h a n c e m e n t o f a b s o r p -

3 - .

c zi m

cc

L a . '0

Ui ' Ao c

E

4 0

3 0

2 0

1 0

0

8 7

t i o n i s p r o b a b l y r e l a t e d t o t h e i n c r e as e d s y n t h e s i s o f

c h y l o m i c r o n s t h a t o c c u r s d u r i n g f a t a b s o r p t i o n ,

a n d o n w h i c h c h o l e s t e r o l a n d t h e f a t - s o l u b l ev i t a m i n s a r e l a r g e l y t r a n s p o r t e d i n l y m p h . H o w e v e r ,

t h e r e i s e v i d e n c e i n l y m p h f i s t u l a r a t s t h a t d u r i n g

a b s o r p t i o n o f s a t u r a t e d f a t t y a c i d s a s i g n i f i c a n t

p r o p o r t i o n o f a b s o r b e d c h o l e s t e r o l i s c a r r i e d o nv e r y l o w d e n s i t y l i p o p r o t e i n s (VLDL) o f i n t e s t i n a lo r i g i n , w h e r e a s m o s t o f t h e c h o l e s t e r o l i s i n c h y l o -

m i c r o n s d u r i n g a b s o r p t i o n o f u n s a t u r a t e d f a t t y a c i d s( O c k n e r , H u g h e s , a n d I s s e l b a c h e r , 1 9 6 9 ) . Thompsone t a l ( 1 9 6 9 ) h a d p r e v i o u s l y f o u n d a h i g h e r r a t i o o f

f r e e t o e s t e r i f i e d c h o l e s t e r o 1 i n l y m p h d u r i n g a d m i n i s -

t r a t i o n o f u n s a t u r a t e d f a t t y a c i d s t h a n d u r i n g t h e

a d m i n i s t r a t i o n o f s a t u r a t e d f a t t y a c i d s , p r e s u m a b l y

b e c a u s e c h y l o m i c r o n s c o n t a i n m o r e f r e e c h o l e s t e r o l ,r e l a t i v e t o e s t e r i f i e d , t h a n d o v e r y l o w d e n s i t y

l i p o p r o t e i n p a r t i c l e s ( O c k n e r e t a l , 1 9 6 9 ) .A l t h o u g h i n t e s t i n a l l y m p h i s u n d o u b t e d l y t h e

m a j o r p a t h w a y o f a b s o r p t i o n f o r c h o l e s t e r o l a n d t h e

f a t - s o l u b l e v i t a m i n s , i t i s p r o b a b l e t h a t s o m e a b s o r p -

t i o n a l s o o c c u r s v i a t h e p o r t a l v e i n . E v i d e n c e f o r t h i sh a s b e e n p u t f o r w a r d f o r v i t a m i n A b y Gagnon a n d

Dawson ( 1 9 6 8 ) , f o r v i t a m i n D ( P i h l , I b e r , a n d

L i n s c h e e r , 1 9 7 0 ) , a n d , r e c e n t l y , f o r v i t a m i n E(MacMahon e t a l , 1 9 7 1 ) . I n t h e l a t t e r s t u d y , t h e

e v i d e n c e f o r p o r t a l a b s o r p t i o n i n c l u d e d f i n d i n gh i g h e r c o n c e n t r a t i o n s o f l a b e l l e d a - t o c o p h e r o l i np o r t a l v e n o u s t h a n i n a o r t i c p l a s m a . F u r t h e r m o r e ,

i t w a s o b s e r v e d t h a t s m a l l a m o u n t s o f l a b e l l e d f r e ec h o l e s t e r o l a l s o a p p e a r e d t o b e a b s o r b e d v i a t h e

p o r t a l v e i n . T h e s e f i n d i n g s m ay e x p l a i n wh y s m a l l

F i g . 3 R a t e o f a b s o r p t i o n o f3 H - o - t o c o p h e r o l i n t o l y m p h o f r a t sa f t e r a d m i n i s t r a t i o n w i t h ( 0 ) o r

i v i t h o u t ( 0 ) e x o g e n o u s l i p i d . ( B y

p e r m i s s i o n o f t h e E d i t o r s ,E u r o p e a n J o u r n a l o f C l i n i c a lI n v e s t i g a t i o n . )

HOURS

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8 8

amounts o f v i t a m i n E ca n b e d e m o n s t r a t e d i n t h e

b l o o d o f t r e a t e d p a t i e n t s w i t h a f - l i p o p r o t e i n a e m i a ,i n w h o m l y m p h a t i c t r a n s p o r t o f l i p i d s c a n n o t occur

( M u l l e r a n d H a r r i e s , 1 9 6 9 ) .

M e a s u r e m e n t o f A b s o r p t i o n

T h e a v a i l a b i l i t y d u r i n g t h e l a s t 1 0 years o f i s o t o p i c -a l l y l a b e l l e d f a t - s o l u b l e v i t a m i n s h a s e n a b l e d t h e

o v e r a l l a b s o r p t i o n o f p h y s i o l o g i c a l d o s e s o f v i t a m i n

A (Goodman e t a l , 1 9 6 6 ) , D ( T h o m p s o n , L e w i s , a n dB o o t h , 1 9 6 6 a ; A v i o l i , L e e , M c D o n a l d , L u n d , a n d

D e L u c a , 1 9 6 7 ) , E ( K e l l e h e r a n d L o s o w s k y , 1 9 7 0 ;

MacMahon, a n d N e a l e , 1 9 7 0 ) , and K ( S h e a r e r ,B a r k h a n , a n d W e b s t e r , 1 9 7 0 ) t o b e s t u d i e d i n man.

I n v i e w o f t h e p o s s i b i l i t y t h a t some a b s o r p t i o n o f

t h e f a t - s o l u b l e v i t a m i n s may occur v i a t h e p o r t a lv e i n , i t w o u l d s e e m t h a t t h e s e s t u d i e s , i n w h i c h

m e a s u r e m e n t o f a b s o r p t i o n was b a s e d on f a e c a le x c r e t i o n o f r a d i o a c t i v i t y a f t e r a n o r a l d o s e , are

l i k e l y t o g i v e a more c o m p l e t e e s t i m a t e o f n e t

a b s o r p t i o n t h a n t h o s e b a s e d on l y m p h a t i c r e c o v e r y ,

q u i t e a p a r t f r o m b e i n g much s i m p l e r . Taken as a

group, t h e a b s o r p t i o n o f f a t - s o l u b l e v i t a m i n s appears

t o b e much l e s s c o m p l e t e t h a n t h a t o f d i e t a r y t r i -

g l y c e r i d e , s i n c e a p p r o x i m a t e l y 50% o f a n a d m i n i s -

t e r e d d o s e i s r e c o v e r a b l e f r o m t h e f a e c e s d u r i n g t h e

s u b s e q u e n t f i v e d a y s , p a r t l y i n t h e u n c h a n g e d f o r m .

A f t e r a n o r a l d o s e t h e appearance o f f a t - s o l u b l ev i t a m i n s i n p l a s m a t e n d s t o b e s l o w e r t h a n t h a t o f

a b s o r b e d t r i g l y c e r i d e , a l t h o u g h d u r i n g t h e e a r l y

p h a s eo f

t h e i r a b s o r p t i o n t h e y e n t e r p l a s m a m a i n l yi n a s s o c i a t i o n w i t h c h y l o m i c r o n s .

M e a s u r e m e n t o f c h o l e s t e r o l a b s o r p t i o n i n man b ys i m i l a r t e c h n i q u e s ( B o r g s t r o m , 1 9 6 9 ) d o e s n o t g i v ea t r u e p i c t u r e o f l o n g - t e r m n e t a b s o r p t i o n , b e c a u s eo f t h e very c o n s i d e r a b l e e n t e r o h e p a t i c r e - c i r c u l a t i o no f c h o l e s t e r o l , and more c o m p l e x m e t h o d s a p p e a r

t o b e necessary ( G r u n d y a n d A h r e n s , 1 9 6 9 ) .

C a u s e s o f M a l a b s o r p t i o n

T h e r e ar e n u m e r o u s case r e p o r t s i n t h e l i t e r a t u r e o fp a t i e n t s w i t h m a l a b s o r p t i v e d i s o r d e r s d e v e l o p i n g

c l i n i c a l s y n d r o m e s d u e t o d e f i c i e n c y o f v i t a m i n s Do r K b u t l e s s o f t e n o f v i t a m i n s A o r E , p r e s u m a b l yb e c a u s e l a c k o f t h e l a t t e r i s r e l a t i v e l y a s y m p t o m a t i c .H o w e v e r , A l b r i g h t a n d S t e w a r t ( 1 9 4 0 ) r e c o r d e d t h e

s i m u l t a n e o u s occurrence o f o v e r t d e f i c i e n c y o fv i t a m i n s A , D , a n d K , a n d p o s t u l a t e d t h e pres ence

o f s u b c l i n i c a l v i t a m i n E d e f i c i e n c y i n a p a t i e n t wh oh a d s t e a t o r r h o e a . B i o c h e m i c a l e v i d e n c e o f v i t a m i nE d e f i c i e n c y h a s b e e n d e m o n s t r a t e d q u i t e f r e q u e n t l yi n p a t i e n t s w i t h g a s t r o i n t e s t i n a l d i s o r d e r s , a l t h o u g hf r o m t h e c l i n i c a l a s p e c t i t s s i g n i f i c a n c e i s d i f f i c u l t t o

assess (MacMahon a n d N e a l e , 1 9 7 0 ) .

G i l b e r t R . T h o m p s o n

T h e r e a r e t h r e e m a j o r s i t u a t i o n s i n w h i c h m a l -

a b s o r p t i o n o f f a t - s o l u b l e v i t a m i n s may o c c u r .

I BILIARY OR PANCREATIC INSUFFICIENCY

I n v i e w o f t h e i m p o r t a n c e o f m i c e l l e f o r m a t i o n f o rt h e a b s o r p t i o n o f n o n p o l a r l i p i d s i t i s n o t s u r p r i s i n g

t h a t s e v e r e m a l a b s o r p t i o n o f l a b e l l e d v i t a m i n s A , D ,E , a n d K 1 h a s b e e n d e m o n s t r a t e d i n p a t i e n t s w i t h

b i l i a r y o b s t r u c t i o n i n w h o m c a n n u la t i o n o f t h e

t h o r a c i c d u c t h a d b e e n u n d e r t a k e n ( F o r s g r e n , 1 9 6 9 ) .T h e r a d i o a c t i v i t y r e c o v e r e d f r o m t h e l y m p h o f t h e s ep a t i e n t s w a s i n e v e r y i n s t a n c e l e s s t h a n 3 % o f t h e

a d m i n i s t e r e d d o s e , w h e r e a s i n c o n t r o l s u b j e c t s 6 - 6 0 %w a s r e c o v e r e d . O t h e r s t u d i e s , i n w h i c h t h e f a e c a le x c r e t i o n o f r a d i o a c t i v i t y w a s u s e d a s a n i n d e x o f

a b s o r p t i o n , s h o w e d m a r k e d m a l a b s o r p t i o n o f b o t h

l a b e l l e d v i t a m i n s D ( T h o m p s o n e t a l , 1 9 6 6 a ) a n d E(MacMahon a n d N e a l e , 1 9 7 0 ) i n p a t i e n t s w i t h

s t e a t o r r h o e a o f s i m i l a r o r i g i n . T h e d e g r e e o f m a l -

a b s o r p t i o n o f f a t - s o l u b l e v i t a m i n s i n p a t i e n t s w i t h

p u r e b i l i a r y o b s t r u c t i o n i s u s u a l l y s e v e r e , e v e n

t h o u g h t h e s t e a t o r r h o e a may b e r e l a t i v e l y s l i g h t .

2 MALABSORPTION OF GASTROINTESTINAL

ORIGIN

F a t - s o l u b l e v i t a m i n d e f i c i e n c i e s c a n o c c u r a f t e rp a r t i a l g a s t r e c t o m y o r s m a l l i n t e s t i n a l r e s e c t i o n .H o w e v e r , v i t a m i n D a b s o r p t i o n i s u s u a l l y o n l ys l i g h t l y s u b n o r m a l i n p a t i e n t s w i t h p o s t g a s t r e c t o m y

s t e a t o r r h o e a ( T h o m p s o n , L e w i s , a n d B o o t h , 1 9 6 6 b )a n d may e v e n b e n o r m a l , s u g g e s t i n g t h a t d i e t a r y

d e f i c i e n c y d u r i n g t h e w i n t e r m o n t h s i s a morei m p o r t a n t f a c t o r i n c a u s i n g t h e o s t e o m a l a c i a

( T h o m p s o n , 1 9 7 0 ) . I n c o n t r a s t , p a t i e n t s w i t h a d u l t

c o e l i a c d i s e a s e o f t e n s h o w m a r k e d m a l a b s o r p t i o n o fv i t a m i n D , w h o s e s e v e r i t y i s d i r e c t l y p r o p o r t i o n a l

t o t h e i r d e g r e e o f s t e a t o r r h o e a ( T h o m p s o n e t a l ,1 9 6 6 a ) . S t u d i e s o n t h e a b s o r p t i o n o f v i t a m i n E i n a

s i m i l a r r a n g e o f p a t i e n t s g a v e c o m p a r a b l e f i n d i n g sa n d , i n a d d i t i o n , d e m o n s t r a t e d t h e p r e s e n c e o fm a r k e d m a l a b s o r p t i o n i n t w o p a t i e n t s w i t h i n t e s t i n a ll y m p h a n g i e c t a s i a (MacMahon a n d N e a l e , 1 9 7 0 ) .R e c e n t l y , m a l a b s o r p t i o n o f v i t a m i n K h a s a l s o b e e n

d e m o n s t r a t e d i n p a t i e n t s w i t h v a r i o u s t y p e s o f

s t e a t o r r h o e a ( S h e a r e r , M a l l i n s o n , W e b s t e r , a n dB a r k h a n , 1 9 7 0 ) .

3 IATROGENIC MALABSORPTION

T h e i n s o l u b l e a n i o n e x c h a n g e r e s i n , c h o l e s t y r a m i n e ,a n d t h e s o l u b l e p o l y c a t i o n i c a n t i b i o t i c , n e o m y c i n ,a r e b o t h u s e d t h e r a p e u t i c a l l y t o l o w e r t h e s e r u mc h o l e s t e r o l i n p a t i e n t s w i t h h y p e r c h o l e s t e r o l a e m i a( H a s h i m a n d Van I t a l l i e , 1 9 6 5 ; S a m u e l , H o l t z m a n ,a n d G o l d s t e i n , 1 9 6 7 ) . C h o l e s t y r a m i n e a c t s b y b i n d -

i n g b i l e a c i d s w i t h i n t h e s m a l l i n t e s t i n a l l u m e n , t h u s

n o t o n l y e n h a n c i n g t h e i r e x c r e t i o n b u t a l s o i m p a i r -

8/7/2019 Absorption of Fatty Vitamins

http://slidepdf.com/reader/full/absorption-of-fatty-vitamins 5/5

A b s o r p t i o n o f f a t - s o l u b l e v i t a m i n s a n d s t e r o l s 8 9

i n g m i c e l l e f o r m a t i o n . N e o m y c i n , i n c o n t r a s t , i n t e r -

a c t s c h i e f l y w i t h t h e f a t t y a c i d a n i o n s o f m i x e d

m i c e l l e s , t h u s i n d u c i n g p r e c i p i t a t i o n o f t h e e n t i r em i c e l l a r c o m p l e x ( T h o m p s o n , MacMahon, a n d

C l a e s , 1 9 7 0 ) a n d , p r e s u m a b l y , i m p a i r i n g c h o l e s t e r o la b s o r p t i o n . S i n c e t h e s e d r u g s i n t e r f e r e w i t h m i c e l l e

f o r m a t i o n , i t i s n o t s u r p r i s i n g t h a t c h o l e s t y r a m i n eh a s a l s o b e e n s h o w n t o d e c r e a s e t h e a b s o r p t i o n o f

v i t a m i n s A a n d K ( W h i t e s i d e , H a r k i n s , F l u c k i g e r ,a n d S a r e t t , 1 9 6 5 ) a n d a l s o o f v i t a m i n D ( T h o m p s o n

a n d T h o m p s o n , 1 9 6 9 ) .

R e f e r e n c e s

A l b r i g h t , F . , a n d S t e w a r t , J . D. ( 1 9 4 0 ) . H y p o v i t a m i n o s i s o f a l l f a ts o l u b l e v i t a m i n s d u e t o s t e a t o r r h o e a . Ne w E n g l . J . M e d . , 2 2 3 ,2 3 9 - 2 4 1 .

A v i o l i , L . V . , L e e , S . W . , McDonald, J . E . , L u n d , J . , and D e L u c a ,

H. F . ( 1 9 6 7 ) . M e t a b o l i s m o f v i t a m i n D , - ' H i n c o n t r o l s u b j e c t sa n d p a t i e n t s w i t h i n t e s t i n a l m a l a b s o r p t i o n . J . c l i n . I n v e s t . , 4 5 ,9 4 - 1 0 2 .

B l o m s t r a n d , R . , a n d F o r s g r e n , L . ( 1 9 6 8 ) . V i t a m i n K , - _ H i n m a n . I t s

i n t e s t i n a l a b s o r p t i o n a n d t r a n s p o r t i n t h et h o r a c i c d u c t l y m p h .

I n t . Z . V i t a m i n - f o r s c h . , 3 8 , 4 5 - 6 4 .

B o o t h , C . C . ( 1 9 6 8 ) . E f f e c t o f l o c a t i o n a l o n g t h e s m a l l i n t e s t i n e on

a b s o r p t i o n o f n u t r i e n t s . I n Handbook o f P h y s i o l o g y , s e c t i o n 6 ,

v o l . 3 , p p . 1 5 1 3 - 1 5 2 8 , e d i t e d b y C . F . C o d e . A m e r i c a n P h y s i o -

l o g i c a l S o c i e t y , W a s h i n g t o n D C .B o r g s t r o m , B . ( 1 9 6 0 ) . S t u d i e s o n i n t e s t i n a l c h o l e s t e r o l a b s o r p t i o n i n

t h e human. J . c l i n . I n v e s t . , 3 9 , 8 0 9 - 3 1 3 .

B o r g s t r o m , B . ( 1 9 6 7 ) . P a r t i t i o n o f l i p i d s b e t w e e n e m u l s i f i e d o i l a n d

m i c e l l a r p h a s e s o f g l y c e r i d e - b i l e s a l t d i s p e r s i o n s . J . L i p i d R e s . ,

8 , 5 9 8 - 6 0 8 .

B o r g s t r o m , B . ( 1 9 6 9 ) . Q u a n t i f i c a t i o n o f c h o l e s t e r o l a b s o r p t i o n i n m an

b y f e c a l a n a l y s i s a f t e r t h e f e e d i n g o f a s i n g l e i s o t o p e - l a b e l e dm e a l . J . L i p i d R e s . , 1 0 , 3 3 1 - 3 3 7 .

F i d g e , N . H . , S h i r a t o r i , T . , G a n g u l y , J . , a n d Goodman, D. S . ( 1 9 6 8 ) .P a t h w a y s o f a b s o r p t i o n o f r e t i n a l a n d r e t i n o i c a c i d i n t h e r a t .

J . L i p i d R e s . , 9 , 1 0 3 - 1 0 9 .F o r s g r e n , L . ( 1 9 6 9 ) . S t u d i e s on t h e i n t e s t i n a l a b s o r p t i o n o f l a b e l l e d

f a t - s o l u b l e v i t a m i n s ( A , D , E a n d K)v i a t h e t h o r a c i c - d u c t

l y m p h i n t h e a b s e n - e o f b i l e i n man. A c t a c h i r . s c a n d . , S u p p l .

3 9 9 , 5 - 2 9 .F r a s e r , D. R . , a n d K o d i - e k , E . ( 1 9 6 8 ) . I n v e s t i g a t i o n s on v i t a m i n D

e s t e r s s y n t h e s i z e d i n r a t s . T u r n o v e r a n d s i t e s o f s y n t h e s i s .B i o c h e m . J . , 1 0 6 , 4 9 1 - 4 9 6 .

G a g n o n , M . , a n d D a w s o n , A . M . ( 1 9 6 8 ) . E f f e c t o f b i l e o n v i t a m i n A

a b s o r p t i o n i n t h e r a t . P r o c . S o c . E x p . b i o l . ( N . Y . ) , 1 2 7 , 9 9 - 1 0 2 .

G a n g u l y , J . ( 1 9 6 9 ) . A b s o r p t i o n o f v i t a m i n A . A m e r . J . c l i n . N u t r . , 2 2 ,9 2 3 - 9 3 3 .

Goodman, D. S . ( 1 9 6 9 ) . B i o s y n t h e s i s o f v i t a m i n A f r o m b e t a - c a r o t e n e .

A m e r . J . c l i n . N u t r . , 2 2 , 9 6 3 - 9 6 5 .

Goodman, D. S . , B l o m s t r a n d , R . , W e r n e r , B . , H u a n g , H. S . , a n d

S h i r a t o r i , T . ( 1 9 6 6 ) . T he i n t e s t i n a l a b s o r p t i o n a n d m e t a b o l i s m

o f v i t a m i n A a n d b e t a - c a r o t e n e i n man. J . c l i n . I n v e s t . , 4 5 ,1 6 1 5 - 1 6 2 3 .

G r u n d y , S . M . , a n d A h r e n s , E . H. ( 1 9 6 9 ) . M e a s u r e m e n t s o f c h o l e s t e r o l

t u r n o v e r , s y n t h e s i s a n d a b s o r p t i o n i n m a n , c a r r i e d o u t b y

i s o t o p i c k i n e t i c a n d s t e r o lb a l a n c e m e t h o d s . J .

L i p i d R e s . , 1 0 ,9 1 - 1 0 7 .

H a s h i m , S . A . , a n d Van I t a l l i e , T . B . ( 1 9 6 5 ) . C h o l e s t y r a m i n e r e s i n

t h e r a p y f o r h y p e r c h o l e s t e r e m i a . J . A m e r . m e d . A s s . , 1 9 2 , 2 8 9 -

2 9 3 .

H o f m a n n , A . F . , and B o r g s t r o m , B . ( 1 9 6 2 ) . P h y s i c o - c h e m i c a l s t a t e o f

l i p i d s i n i n t e s t i n a l c o n t e n t d u r i n g t h e i r d i g e s t i o n and a b s o r p -

t i o n . F e d . P r o c . , 2 1 , 4 3 - 5 0 .

J o h n s o n , P . , a n d P o v e r , W. F . R . ( 1 9 6 2 ) . I n t e s t i n a l a b s o r p t i o n o fa - t o c o p h e r o l . L i f e S c i . , 1 4 , 1 1 5 - 1 1 7 .

K a r m e n , A . , W h y t e , M . , a n d Goodman, D. S . ( 1 9 6 3 ) . F a t t y a c i d

e s t e r i f i c a t i o n a n d c h y l o m i c r o n f o r m a t i o n d u r i n g f a t a b s o r p -

t i o n . I T r i g l y c e r i d e s a n d c h o l e s t e r o l e s t e r s . J . L i p i d R e s . , 4 ,3 1 2 - 3 2 1 .

K e l l e h e r , J . , a n d L o s o w s k y , M. S . ( 1 9 7 0 ) . The a b s o r p t i o n o f

t o c o p h e r o l i n m a n . B r i t . J . N u t r . , 2 4 , 1 0 3 3 - 1 0 4 7 .

MacMahon, M . T . , a n d N e a l e , G . ( 1 9 7 0 ) . The a b s o r p t i o n o f c - t o c o -

p h e r o l i n c o n t r o l s u b j e c t s a n d i n p a t i e n t s w i t h i n t e s t i n a lm a l a b s o r p t i o n . C l i n . S c i . , 3 8 , 1 9 7 - 2 1 0 .

MacMahon, M . T . , a n d T h o m p s o n , G . R . ( 1 9 7 0 ) . C o m p a r i s o n o f t h e

a b s o r p t i o n o f a p o l a r l i p i d , o l e i c a c i d , a n d a n o n - p o l a r l i p i d ,a - t o c o p h e r o l f r o m m i x e d m i c e l l a r s o l u t i o n s a n d e m u l s i o n s .

E u r o p . J . c l i n . I n v e s t . , 1 , 1 6 1 - 1 6 6 .

MacMahon, M . T . , N e a l e , G . , a n d Thompson, G . R . ( 1 9 7 1 ) . Lym-p h a t i c a n d p o r t a l v e n o u s t r a n s p o r t o f e - t o c o p h e r o l a n d

c h o l e s t e r o l . E u r o p . J . c l i n . I n v e s t . 1 , 2 8 8 .

M u l l e r , D . P . R . , a n d H a r r i e s , J . T . ( 1 9 6 9 ) . V i t a m i n E s t u d i e s i nc h i l d r e n w i t h m a la b s o r p t i o n . B i o c h e m . J . , 1 1 2 , 2 8 P .

O c k n e r , R . K . , H u g h e s , F . B . , a n d I s s e l b a c h e r , K . J . ( 1 9 6 9 ) . V e r y l o wd e n s i t y l i p o p r o t e i n s i n i n t e s t i n a l l y m p h : r o le i n t r i g l y c e r i d e andc h o l e s t e r o l t r a n s p o r t d u r i n g f a t a b s o r p t i o n . J . c l i n . I n v e s t . , 4 8 ,2 3 6 7 - 2 3 7 3 .

P i h l , O . , I b e r , F . L . , a n d L i n s c h e e r , W. G . ( 1 9 7 0 ) . T h e e n h a n c e m e n to f v i t a m i n D s a b s o r p t i o n i n m an b y medium a n d l o n g c h a i n

f a t t y a c i d s . ( A b s t r . ) C l i n . R e s . , 1 8 , 4 6 2 .

S a m u e l , P . , H o l t z m a n , C . M . , a n d G o l d s t e i n , J . ( 1 9 6 7 ) . L o n g - t e r mr e d u c t i o n o f s e r u m c h o l e s t e r o l l e v e l s o f p a t i e n t s w i t h a t h e r o -

s c l e r o s i s b y s m a l l d o s e s o f n e o m y c i n . C i r c u l a t i o n , 3 5 , 9 3 8 - 9 4 5 .

S c h a z t e r , D . , F i n k e l s t e i n , J . D . , and K o w a r s k i , S . ( 1 9 6 4 ) . M e t a b o l i s mo f v i t a m i n D . I . P r e p a r a t i o n o f r a d i o a c t i v e v i t a m i n D a n d i t si n t e s t i n a l a b s o r p t i o n i n t h e r a t . J . c l i n . I n v e s t . , 4 3 , 7 8 7 - 7 9 6 .

S h e a r e r , M . J . , B a r k h a n , P . , a n d W e b s t e r , G . R . ( 1 9 7 0 ) . A b s o r p t i o na n d e x c r e t i o n o f a n o r a l d o s e o f t r i t i a t e d v i t a m i n K , i n m a n .B r i t . J . H a e m a t . , 1 8 , 2 9 7 - 3 0 8 .

S h e a r e r , M . J . , M a l l i n s o n , C . N . , W e b s t e r , G . R . , a n d B a r k h a n , P .( 1 9 7 0 ) . A b s o r p t i o n o f t r i t i a t e d v i t a m i n K , i n p a t i e n t s w i t h f a tm a l a b s o r p t i o n . ( A b s t r . ) G u t , 1 1 , 1 0 6 3 - 1 0 6 4 .

S i m m o n d s , W. J . , H o f m a n n , A . F . , a n d T h e o d o r , E . ( 1 9 6 7 ) . A b s o r p -t i o n o f c h o l e s t e r o l f r o m a m i c el la r s o lu t i o n : I n t e s t i n a l p e r f u s i o n

s t u d i e s i n man. J . c l i n . I n v e s t . , 4 6 , 8 7 4 - 8 9 0 .

S i m m o n d s , W. J . , R e d g r a v e , T . G . , a n d W i l l i x , R . L . S . ( 1 9 6 8 ) .A b s o r p t i o n o f o l e i c a n d p a l m i t i c a c i d s f r o m e m u l s i o n s a n dm i c e l l a r s o l u t i o n s . J . c l i n . I n v e s t . , 4 7 , 1 0 1 5 - 1 0 2 5 .

T h o m p s o n , G . R . ( 1 9 7 0 ) . V i t a m i n D d e f i c i e n c y a f t e r g a s t r e c t o m y .

T h e S c i e n t i f i c B a s i s o f M e d i c i n e . A n n u a l r e v i e w s , 2 6 0 - 2 7 5 .

T h o m p s o n , G . R . , L e wi s , B . , a n d B o o t h , C . C . ( 1 9 6 6 a ) . A b s o r p t i o no f v i t a m i n D , - ' H i n c o n t r o l s u b j e c t s a n d p a t i e n t s w i t h i r t e s t i n a lm a l a b s o r p t i o n . J . c l i n . I n v e s t . , 4 5 , 9 4 - 1 0 2 .

T h o m p s o n , G . R . , L e w i s , B . , a n d B o o t h , C . C . ( 1 9 6 6 b ) . V i t a m i n D

a b s o r p t i o n a f t e r p a r t i a l g a s t r e c t o m y . L a n c e t , 1 , 4 5 7 - 4 5 8 .

T h o m p s o n , G . R . , M a c M a h o n , M . T . , a n d C l a e s , P . ( 1 9 7 0 ) . P r e c i p i t a -t i o n b y N e o m y c i n c o m p o u n d s o f f a t t y a c i d a n d c h o l e s t e r o l

f r o m m i x e d m i c e l l a r s o l u t i o n s . E u r o p . J . c l i n . I n v e s t . , 1 , 4 0 - 4 7 .

T h o m p s o n , G . R . , O c k n e r , R . K . , a n d I s s e l b a c h e r , K . J . ( 1 9 6 9 ) .E f f e c t o f m i x e d m i c e l l a r l i p i d o n t h e a b s o r p t i o n o f c h o l e s t e r o la n d v i t a m i n D 3 i n t o l y m p h . J . c l i n . I n v e s t . , 4 8 , 8 7 - 9 5 .

T h o m p s o n , W. G . , a n d T h o m p s o n , G . R . ( 1 9 6 9 ) . E f f e c t o f c h o l e s t y r a -m i n e on t h e a b s o r p t i o n o f v i t a m i n D , a n d c a l c i u m G u t , 1 0 ,7 1 7 - 7 2 2 .

T r e a d w e l l , C . R . , a n d V a h o u n y , G . V . ( 1 9 6 8 ) . C h o l e s t e r o l a b s o r p t i o n ,I n H a n d b o o k o f P h y s i o l o g y , s e c t i o n 6 , v o l . 3 , p p . 1 4 0 7 - 1 4 3 8 ,e d i t e d b y C . F . C o d e . A m e r i c a n P h y s i o l o g i c a l S o c i e t y , Wash-

i n g t o n D C .

W h i t e s i d e , C . H . , H a r k i n s , R . W . , F l u c k i g e r , H. B . , and S a r e t t , H. P .

( 1 9 6 5 ) . U t i l i z a t i o n o f f a t - s o l u b l e v i t a m i n s b y r a t s a n d c h i c k s

f e d c h o l e s t y r a m i n e , a b i l e a c i d s e q u e s t r a n t . A m e r . J . c l i n .N u t r . , 1 6 , 3 0 9 - 3 1 4 .