Рибофлавин (витамин В2): Определение, синтез, абсорбция, транспорт и разпределение

Рибофлавин (витамин В2) е хидрофилен (вода-разтворим) витамин от група В. Визуално се отличава от най-хидрофилните витамини от интензивния си жълт флуоресцентен цвят, който се отразява в името му (flavus: жълт). Исторически имена на рибофлавин включват овофлавин, лактофлавин и урофлавин, които се отнасят до първата изолация на това вещество. През 1932 г. Warburg и Christian получават „жълтата ферментация“ от дрожди и я идентифицират като коензимно активен флавин мононуклеотид (FMN). Структурата на рибофлавин е изяснен през 1933-34 от Kuhn и Wagner-Jauregg и синтезиран през 1935 от Kuhn, Weygand и Karrer. През 1938 г. откриването на флавин аденин динуклеотид (FAD) като коензим на D-аминокиселинна оксидаза е направено от Вагнер. Основната структура на витамин В2 е трицикличната изоалоксазинова пръстенна система, която има изразени редокс свойства (редукционни / окислителни свойства). Към атома N10 на молекулата на изоалоксазин е прикрепен рибитол, петивалентен алкохол захар това е критично за витаминната ефикасност. Биологично активното съединение на витамин В2 е 7,8-диметил-10- (1-D-рибитил) изоалоксазин. IUPAC (Международен съюз за чиста и приложна химия) предложи термина рибофлавин като кратко име. Подобно на тиамин (витамин В1), рибофлавинът притежава висока степен на структурна специфичност, така че дори леки промени в молекулярната структура могат да бъдат придружени от намаляване или загуба на витаминна ефективност или - в някои случаи - чрез антагонистичен (противоположен) начин на действие. Замяна на остатъка от рибитил с галактоза (→ галактофлавин) води до най-силен антагонистичен ефект и бързо води до клиничен дефицит на витамин В2. Когато се замества страничната верига на рибитола с други въглехидратни аналози, като арабиноза и ликсоза, антагонизмът е по-слаб и в някои случаи изразен само при някои животински видове, като плъхове. За да разгърне биологичната активност, рибофлавинът трябва да се фосфорилира в атом С5 на страничната верига на рибитола под действието на рибофлавин киназа (ензим, който пренася фосфат остатък чрез разцепване аденозин трифосфат (ATP)) (→ флавин мононуклеотид, FMN) и впоследствие аденилиран (→ флавин аденин динуклеотид, FAD) от пирофосфорилаза (ензим, който пренася остатък от аденозин монофосфат (AMP), докато консумира ATP). FMN и FAD са основните производни (производни) на рибофлавин и действат като коензими на оксидази и дехидрогенази. В животински и растителни организми повече от 100 ензими, а при бозайници са известни над 60 ензима, съответно FMN- или FAD - така наречените флавопротеини или флавинови ензими. Витамин В2 е много устойчив на топлина, кислород чувствителен и силно чувствителен към UV светлина в сравнение с други витамини. Производните на рибофлавин и несвързани с протеини флавини лесно се разграждат фотолитично (разцепване на молекула под въздействието на UV светлина) до неактивен с витамини лумихром (диметилизоалоксазин) или лумифлавин (триметилизоалоксазин), при които алифатната странична верига е частично или напълно разцепена . Поради тази причина продуктите, съдържащи витамин В2, трябва да се съхраняват в херметически затворен съд и да се предпазват от светлина.

Синтез

Рибофлавинът се синтезира от растения и микроорганизми и по хранителната верига попада в животинския организъм. Следователно, витамин В2 е широко разпространен в растенията и животните и присъства в много храни.

Абсорбцията

В храната рибофлавинът се среща в свободна форма, но предимно като свързан с протеини FMN и FAD - флавопротеин. Рибофлавин се освобождава от стомашна киселина и неспецифични фосфатази и пирофосфатази (ензими че хидролитично (с вода задържане) цепене фосфат остатъци) на горната тънко черво, Най- абсорбция (поглъщане през червата) на свободен рибофлавин в горната част тънко черво, особено в проксималната част на йеюнума (празно черво), е обект на a доза-зависим двоен транспортен механизъм. Във физиологичния (нормален за метаболизма) диапазон до около 25 mg, рибофлавинът се абсорбира активно в отговор на a натрий градиент с помощта на носител, следващ кинетиката на насищане. Над физиологичните дози, абсорбция на витамин В2 допълнително се получава чрез пасивна дифузия [1, 2, 4-6, 8]. The абсорбция скоростта на рибофлавин след прием на физиологични дози е средно между 50-60%. Поглъщането на витамин В в диетичния състав и наличието на жлъчни киселини насърчават усвояването. Предполага се, че забавената скорост на изпразване на стомаха и удълженото транзитно време на стомашно-чревния тракт играят роля за насърчаване на контакта с абсорбиращата повърхност. В червата лигавицата клетки (лигавични клетки), част от абсорбирания (погълнат) свободен рибофлавин се превръща във FMN от рибофлавин киназа и впоследствие във FAD от пирофосфорилаза, за да запази концентрация на свободен витамин В2 възможно най-ниско и да осигури по-нататъшно усвояване. Въпреки това, по-голямата част от абсорбирания свободен витамин В2 се превръща в коензимно активните си форми FMN и FAD в черен дроб след портал вена транспорт.

Транспорт и разпределение в тялото

Свободният рибофлавин, FMN и FAD се освобождават от черен дроб в кръвта. Там по-голямата част от витамин В2 присъства като FAD (70-80%) и FMN и само 0.5-2% в свободна форма. Рибофлавин и неговите производни се транспортират в кръв плазма в свързана с протеини форма. Основни партньори за свързване са плазмените албумини (80%), последвани от специфично свързване на рибофлавин протеини (RFBP) и глобулини, особено имуноглобулини. За транспортиране в целевите клетки витамин В2 се дефосфорилира под действието на плазматични фосфатази (ензими че хидролитично (под вода задържане) цепене фосфат остатъци), тъй като само свободен, нефосфорилиран рибофлавин може да преминава през клетъчните мембрани чрез дифузия. Вътреклетъчно (вътре в клетката) отново се случва преобразуване и фиксиране в коензимните форми - метаболитно улавяне. Почти всички тъкани са способни да образуват FMN и FAD. Особено високи коефициенти на конверсия се откриват в черен дроб, бъбрек, и сърце, които следователно имат най-високи концентрации на рибофлавин-70-90% като FAD, <5% като свободен рибофлавин. Както при всички хидрофилни (водоразтворими) витамини, с изключение на кобаламин (витамин B12), капацитетът за съхранение на витамин В2 е нисък. Запасите от тъкани съществуват под формата на свързан с протеини или ензими рибофлавин. В случай на дефицит на апопротеин или апоензим, излишъкът от рибофлавин не може да се съхранява, което води до намален запас от рибофлавин. При възрастни хора се ретинират около 123 mg витамин В2 (задържани от бъбрек). Това количество е достатъчно за предотвратяване на симптоми на клиничен дефицит за около 2-6 седмици - с биологичен полуживот около 16 дни. Свързващо рибофлавин протеини (RFBPs) са важни както за транспортните процеси, така и за метаболизма (метаболизма) на витамин В2. В черния дроб и бъбрек, бяха демонстрирани специфични активно работещи транспортни системи, които допринасят за ентерохепатална циркулация (черен дроб-кормя циркулация) и тубулна реабсорбция (реабсорбция в бъбречните тубули) на рибофлавин до известна степен според индивидуалните изисквания. Според проучвания върху животни рибофлавинът се транспортира до централната нервната система (CNS) също е обект на активен механизъм и хомеостатична регулация (саморегулация), която предпазва CNS както от недостатъчно, така и от прекомерно захранване. При жени в гравитация (бременност) са открити специфични RFBP, за да се поддържа градиент в кръв серум от майчина (майчина) до фетална (фетална) циркулация. По този начин, дори ако доставката на витамин В2 на майката е недостатъчна, доставката на рибофлавин, необходима за растежа и развитието на плода, е в голяма степен осигурена. естрогени стимулират синтеза на RFBP, лошото хранително състояние води до дефицит на RFBP.

Метаболизъм

Метаболизмът на рибофлавин се контролира от хормони и RFBP в зависимост от индивидуалното състояние на витамин В2. Свързващо рибофлавин протеини и хормони, като трийодтиронин (Т3, хормон на щитовидната жлеза) и алдостерон (адренокортикален хормон), регулират образуването на FMN чрез стимулиране на активността на рибофлавин киназата. Последващият синтез на FAD чрез пирофосфорилаза се контролира чрез инхибиране на крайния продукт, за да се предотврати излишъкът на FAD. Коензимите FMN и FAD се осигуряват чрез модулиране (модифициране) на активността на съответните ензими само до степента, необходима на организма според неговите нужди. При условия на намалени серумни нива на Т3 и / или намалени концентрация на RFBP, както в недохранване (недохранване / недохранване) и анорексия (загуба на апетит; анорексия нервоза: анорексия), намаляване на FAD в плазмата концентрация и значително увеличение на свободния рибофлавин, обикновено присъстващ само в следи, в еритроцити (червен кръв клетки) се наблюдават.

отделяне

Екскрецията на витамин В2 се осъществява предимно през бъбреците като свободен рибофлавин. До 30-40% от 7-хидроксиметил-, 8-хидроксиметил- или 8-алфа-сулфонилрибофлавин и следи от други метаболити (междинни продукти) се елиминират през бъбреците (екскретират се през бъбреците). След високо-доза добавка на витамин В2, 10-хидроксиетилфлавин може да се появи в урината в резултат на бактериално разграждане. Коензимът образува FMN и FAD не може да бъде открит в урината. Данните за изчистване (екскреция) показват, че приблизително половината от плазматичния рибофлавин се елиминира с урината. Бъбречният клирънс е по-висок от гломерулната филтрация. Здравият възрастен екскретира 120 µg рибофлавин или повече с урината за 24 часа. Екскреция на рибофлавин <40 mg / g креатинин е показател за недостиг на витамин В2. Пациенти, изискващи диализа поради бъбречна недостатъчност (хронична бъбречна недостатъчност /остра бъбречна недостатъчност) са изложени на повишен риск от дефицит на витамин В2, тъй като по време на диализа (пречистване на кръвта). По-малко от 1% от витамин В2 се елиминира в жлъчка с изпражнения (чрез изпражнения). The отстраняване или полуживот в плазмата (времето, което изминава между максималната концентрация на вещество в кръвната плазма до спада до половината от тази стойност) зависи от рибофлавиновия статус и доза предоставени. Докато бързо отстраняване полуживотът е 0.5-0.7 часа, бавният плазмен полуживот варира от 3.4-13.3 часа. Няма линейна връзка между приема на витамин В2 с храната и екскрецията на бъбреците с рибофлавин. Докато е под насищането на тъканите (≤ 1.1 mg витамин В2 / ден) скоростта на отстраняване се променя само незначително, има значително увеличение на екскрецията на рибофлавин - точка на прекъсване (> 1.1 mg витамин В2 / ден) при достигане на насищане. В гравитация (бременност), поради индукцията (въвеждане, в смисъл на повишено образуване) на рибофлавин-свързващи протеини, екскрецията на витамин В2 през бъбреците е намалена. Намалена скорост на екскреция се установява и при туморни заболявания (рак), тъй като пациентите имат повишени серумни концентрации на имуноглобулини които свързват витамин В2.

Разтворими в липиди производни на рибофлавин

Разтворими в липиди (мастноразтворими) съединения, като тетрамаслена киселина или тетраникотинилови производни на рибофлавин, могат да бъдат получени чрез естерификация на хидроксилните (ОН) групи на страничната верига на рибитола. В сравнение с естествения (оригинален), хидрофилен (водоразтворим) витамин, липофилните (мастноразтворими) производни на рибофлавин показват по-добра мембранна пропускливост (проходимост на мембраната), подобрено задържане (задържане) и по-бавен оборот (оборот). Предварителните проучвания показват благоприятни ефекти на тези производни в кръвосъсирване разстройства и лечение на дислипидемия. В допълнение, използването на липидно-разтворими рибофлавинови съединения самостоятелно или в комбинация с витамин Е-може да предотврати натрупването (натрупването) на липиди пероксиди в резултат на излагане на въглероден тетрахлорид или към канцеростатични агенти, като адриамицин.