Ниацин (витамин В3): Определение, синтез, абсорбция, транспорт и разпределение

Ниацинът е общ термин за химични структури на пиридин-3-карбоксилната киселина, който включва никотинова киселина, неговата киселина амид никотинамид и биологично активните коензими никотинамид аденин динуклеотид (NAD) и никотинамид аденин динуклеотид фосфат (NADP). По-ранното обозначаване на витамин В3 като „РР фактор“ (фактор за предотвратяване на пелагра) или „защитен фактор за пелагра“ се връща към откритието на Goldberger през 1920 г., че пелаграта е дефицитна болест и се дължи на липсата на диетичен фактор в царевица. Едва след много години експерименталните проучвания предоставят доказателства, че пелаграта може да бъде елиминирана от ниацин. Никотинамидът се намира за предпочитане в животинския организъм под формата на коензими NAD и NADP. Никотинова киселина, от друга страна, се намира предимно в растителните тъкани, като зърнени култури и кафе боб, но в по-малки количества и там той се свързва главно ковалентно (посредством фиксирана атомна връзка) с макромолекули - ниацитин, форма, която не може да бъде използвана от човешкия организъм. Никотинова киселина и никотинамид са взаимно конвертируеми в междинен метаболизъм и коензиматично активни под формата на NAD и NADP, съответно.

Синтез

Човешкият организъм може да произвежда НАД по три различни начина. Изходните продукти за синтез на NAD са никотинова киселина и никотинамид, в допълнение към основната (жизненоважна) аминокиселина триптофан. Индивидуалните стъпки на синтез са показани както следва. NAD синтез от L-триптофан.

  • L-триптофан → формилкинуренин → кинуренин → 3-хидроксикинуренин → 3-хидроксиантранилова киселина → 2-амино-3-карбоксимуконова киселина полуалдехид → хинолинова киселина.
  • Хинолинова киселина + PRPP (фосфорибозил пирофосфат) → рибонуклеотид на хинолинова киселина + PP (пирофосфат).
  • Рибонуклеотид на хинолинова киселина → рибонуклеотид на никотинова киселина + CO2 (въглероден диоксид).
  • Никотинова киселина бинуклеотид + АТФ (аденозин трифосфат) → никотинова киселина динуклеотид + PP
  • Никотинова киселина аденин динуклеотид + глутаминат + ATP → NAD + глутамат + AMP (аденозин монофосфат) + PP

NAD синтез от никотинова киселина (път на Preiss-Handler).

  • Никотинова киселина + PRPP → рибонуклеотид на никотинова киселина + PP.
  • Никотинова киселина рибонуклеотид + ATP → никотинова киселина аденин динуклеотид + PP
  • Никотинова киселина аденин динуклеотид + глутаминат + ATP → NAD + глутамат + AMP + PP

NAD синтез от никотинамид

  • Никотинамид + PRPP → никотинамид рибонуклеотид + PP
  • Никотинамид рибонуклеотид + ATP → NAD + PP

NAD се превръща в NADP чрез фосфорилиране (свързване на a фосфат група), използвайки ATP и NAD киназа.

NAD синтезът от L-триптофан играе роля само в черен дроб и бъбрек. По този начин 60 mg L-триптофан са еквивалентни (еквивалентни) на един милиграм никотинамид средно при хората. Следователно нуждите от витамин B3 се изразяват в ниацинови еквиваленти (1 ниацинов еквивалент (NE) = 1 mg ниацин = 60 mg L-триптофан). Това съотношение обаче не се прилага при диети с дефицит на триптофан, тъй като биосинтезата на протеини е ограничена (ограничена), когато приемът на триптофан е нисък, а основната аминокиселина се използва изключително за биосинтеза на протеини (образуване на нов протеин) до надвишаване на изискването за протеин биосинтезата позволява синтез на NAD [1-3, 7, 8, 11, 13]. Съответно трябва да се осигури адекватен прием на триптофан. Добри източници на триптофан са главно месо, риба, сирене и яйца както и ядки и бобови растения. В допълнение, достатъчно количество фолиева киселина, рибофлавин (витамин В2) и пиридоксин (витамин В6) е важно, защото те витамини участват в метаболизма на триптофана. Качеството и количеството консумация на протеини, както и моделът на мастните киселини също влияят върху синтеза на ниацин от L-триптофан. Докато превръщането на триптофан в NAD се увеличава с увеличаване на приема на ненаситени мастни киселини, степента на конверсия (скорост на конверсия) намалява с увеличаване на количеството протеин (> 30%). По-специално, излишък от аминокиселина левцин причинява нарушения в метаболизма на триптофан или ниацин, тъй като левцинът инхибира както клетъчното усвояване на триптофан, така и активността на фосфорибозил трансферазата на хинолиновата киселина и по този начин синтеза на NAD. Конвенционални царевица се характеризира с висока левцин и ниско съдържание на триптофан. Подобренията при отглеждане направиха възможно производството на Opaque-2 царевица сорт, който има относително високо съдържание на протеини и триптофан концентрация и ниско левцин съдържание. По този начин появата на симптоми на дефицит на витамин В3 може да бъде предотвратена в страни, където царевицата е основна храна, като Мексико. И накрая, ендогенният (собствен организъм) синтез на ниацин от L-триптофан варира в зависимост от качеството на диета. Въпреки средното превръщане на 60 mg триптофан в 1 mg ниацин, диапазонът на колебания е между 34 и 86 mg триптофан. Съответно няма точни данни за самостоятелното производство на витамин В3 от триптофан.

Абсорбцията

Никотинамидът се абсорбира бързо и почти напълно като свободна никотинова киселина след разграждане на коензимите, които вече са в стомах, но в по-голямата си част в горната тънко черво след бактериална хидролиза (разцепване чрез реакция с вода). Чревни абсорбция (поглъщане през червата) в лигавицата клетки (клетки на лигавицата) следва a доза-зависим двоен транспортен механизъм. Ниските дози ниацин активно се абсорбират (поглъщат) с помощта на носител след кинетиката на насищане в отговор на натрий градиент, докато високите дози ниацин (3-4 g) се абсорбират допълнително (поемат) чрез пасивна дифузия. Абсорбцията на свободната никотинова киселина също се среща бързо и почти изцяло в горната част тънко черво по същия механизъм. The абсорбция скоростта на ниацин се влияе главно от хранителната матрица (естеството на храната). По този начин в животинските храни се установява абсорбция от почти 100%, докато в зърнените продукти и други храни от растителен произход, поради ковалентното свързване на никотиновата киселина с макромолекулите - ниацитин - бионаличност от само около 30% може да се очаква. Определени мерки, като алкална обработка (обработка с алкални метали или химически елементи, Като натрий, калий и калций) или печене на съответните храни, може да разцепи комплексното съединение ниацитин и да увеличи дела на свободната никотинова киселина, което води до значително повишена биологична използваемост на никотиновата киселина. В страни, където царевицата е основният източник на ниацин, като Мексико, предварителната обработка на царевицата с калций хидроксидният разтвор осигурява основна храна, която допринася значително за задоволяване на нуждите от ниацин. Печене кафе деметилира метилникотиновата киселина (тригонелин), съдържаща се в зелено кафе зърна, което не е използваемо от хората, увеличавайки съдържанието на свободна никотинова киселина от преди 2 mg / 100 g зелени кафе на зърна до около 40 mg / 100 g печено кафе. Едновременният хранителен прием няма ефект върху абсорбцията на никотинова киселина и никотинамид.

Транспорт и разпределение в тялото

Абсорбираният ниацин, главно като никотинова киселина, навлиза в черен дроб чрез портала кръв, където се получава превръщане в коензимите NAD и NADP [2-4, 7, 11]. В допълнение към черен дроб, еритроцити (червен кръв клетки) и други тъкани също участват в съхранението на ниацин под формата на NAD (P). Резервният капацитет на витамин В3 обаче е ограничен и е около 2-6 седмици при възрастни. Черният дроб регулира съдържанието на NAD в тъканите в зависимост от извънклетъчния (разположен извън клетката) никотинамид концентрация - когато е необходимо, той разгражда NAD до никотинамид, който служи за захранване на останалите тъкани в кръвта. Витамин В3 има изразена метаболизъм на първо преминаване (преобразуване на вещество по време на първото му преминаване през черния дроб), така че в ниското доза никотинамид се освобождава от черния дроб в системния циркулация само под формата на коензимите NAD и / или NADP. При експерименти с плъхове е установено, че след интраперитонеално администрация (приложение на вещество в коремната кухина) от 5 mg / kg телесно тегло с маркирана никотинова киселина, само малка част изглежда непроменена в урината. След високи дози (500 mg ниацин) или при стационарни условия (перорално доза от 3 g ниацин / ден), от друга страна, повече от 88% от приложената доза е открита в непроменена и метаболизирана (метаболизирана) форма в урината, което предполага почти пълна абсорбция. Никотиновата киселина, за разлика от никотинамид, не може да премине през кръв-мозък бариера (физиологична бариера между кръвния поток и централната нервната система) и първо трябва да се превърне в никотинамид чрез NAD, за да го направи.

отделяне

При физиологични условия ниацинът се екскретира главно като:

  • N1-метил-6-пиридон-3-карбоксамид.
  • N1-метил-никотинамид и
  • N1-метил-4-пиридон-3-карбоксамид, елиминиран от бъбрек.

След по-високи дози (3 g витамин B3 / ден), начинът на екскреция на метаболитите (продуктите на разграждането) се променя така, че основно:

  • N1-метил-4-пиридон-3-карбоксамид,
  • Никотинамид-N2-оксид и
  • В урината се появява непроменен никотинамид.

При базални условия хората отделят около 3 mg метилирани метаболити дневно през бъбрек. При дефицитен (дефицитен) прием на витамин В3, бъбрек отстраняване (екскреция през бъбреците) на пиридон намалява по-рано от този на метил никотинамид. Докато екскрецията на N1-метил-никотинамид от 17.5-5.8 µmol / ден показва граничен статус на ниацин, отстраняване <5.8 µmol N1-метил-никотинамид / ден е показател за дефицит на витамин В3. The отстраняване или плазмен полуживот (времето изтича между максималния концентрация на веществото в кръвната плазма до спада до половината от тази стойност) зависи от ниациновия статус и приложената доза. Средно е около 1 час. Хронична диализа лечение (процедура за пречистване на кръвта), използвано при пациенти с хронична бъбречна недостатъчност може да доведе до значителни загуби на ниацин и следователно до по-ниски нива на серумен никотинамид.