Пантотеновая кислота (витамин В3)

Химическое строение и свойства. Витамин В₃ широко распространён в природе, отсюда и его название – пантотеновая кислота (от panthos - повсюду). Витамин открыт Р. Вильямсом в 1933 г., спустя десятилетие он уже был синтезирован химическим путём.

Пантотеновая кислота (пантоил-β-аланин) – светло-жёлтая маслянистая жидкость, хорошо растворимая в воде и этаноле. Спиртовое производное пантотеновой кислоты – пантенол – эффективно всасывается не только при энтеральном введении, но и при накожном его нанесении, в связи с чем пантенол получил широкое применение в дерматологии.

Метаболизм. Всасываясь на всём протяжении тонкого кишечника и в толстой кишке, в зависимости от концентрации путём простой диффузии или активного транспорта, пантотеновая кислота с током крови поступает в ткани.

Коферментными формами витамина В₃, образующимися в цитоплазме клеток, являются: 4′- фосфопантетеин, дефосфо-КоА и КоА-SH. Их синтез осуществляется следующим образом:

пантотенаткиназа

Пантотеновая кислота + АТФ 4′-фосфопантотенат

цистеин

4′-фосфопантотеноилцистеин

СО₂

4′-фосфопантетеин S-сульфопантетеин

АТФ дефосфо-КоА-пирофосфорилаза

дефосфо-КоА пантетин

АТФ дефосфо-КоА-киназа

КоА-SH КоА-S-S-КоА

Основным продуктом распада коферментных форм витамина является пантотеновая кислота, которая выводится из организма преимущественно с мочой, часть продуктов метаболизма выделяется с калом.

Биохимические функции. Значение пантотеновой кислоты определяется исключительно важной ролью её коферментных форм в ключевых реакциях метаболизма, а также способностью производных витамина, таких как S-суль-фопантетеин, поддерживать рост бифидобактерий – важного компонента биоценоза кишечника.

Фосфопантетеин является активной субъединицей АПБ (ацил-перено-сящего белка) синтазы жирных кислот – представителя класса так называемых фосфопантетеинпротеинов.

Дефосфо-КоА – кофермент цитратлиазы и N-ацетилтрансферазы.

КоА-SH – главный кофермент клетки, с участием которого протекают многочисленные реакции метаболизма:

· Активирование ацетата (образование ацетил-КоА – СН₃-СО~S-KoA). Ацетил-КоА является субстратом для синтеза жирных кислот, холестерина и стероидных гормонов, ацетоновых тел, ацетилхолина, ацетилгюкозаминов. С него начинаются реакции главного метаболического пути клетки - цикла Кребса. Ацетил-КоА принимает участие в реакциях обезвреживания (ацетилирование биогенных аминов и чужеродных соединений).

· Активирование жирных кислот (образование ацил-КоА). Ацил-КоА используется для синтеза липидов, окисляясь, он служит также источником энергии.

· Транспорт жирных кислот в митохондрии.

· Окислительное декарбоксилирование кетокислот – пировиноградной (при этом образуется ацетил-КоА)и α–кетоглутаровой (при этом образуется сукцинил-КоА, используемый в реакциях синтеза гема гемоглобина и простетической группы цитохромов).

Гиповитаминоз. Недостаточность пантотеновой кислоты практически не встречается, так как она синтезируется микрофлорой кишечника. При назначении добровольцам антивитамина проявления недостаточности пантотеновой кислоты характеризовались психоэмоциональной неустойчивостью, склонностью к обморокам, изменением походки, парастезиями, чувством жжения стоп. Синдром «жжения стоп», широко распространённый во время Второй мировой войны у военнопленных японских лагерей, хорошо излечивался назначением пантотената кальция.

Вторичная недостаточность витамина развивается при многих хронических заболеваниях, длительном применении диуретиков и алкоголизме.

Гипервитаминоз не описан, равно как токсические проявления после введения препаратов витамина.

Оценка обеспеченности организма пантотеновой кислотой. Для этой цели применяются микробиологический и хроматографический методы определения содержания пантотеновой кислоты и её производных. в крови и моче. Используется также косвенная оценка степени обеспеченности витамином В₃ по количеству ацетилированной тест-дозы ароматического амина (сульфаниламида).

Суточная потребность. Пищевые источники. Пантотеновая кислота широко распространена в продуктах растительного и животного происхождения. Особенно высоко содержание витамина в пчелином маточном молочке и пивных дрожжах. Достаточно много его в печени животных, яичном желтке, гречихе, овсе, бобовых.

Суточная потребность – 10-15 мг.

Витамин РР (Витамин В₅, никотиновая кислота, никотинамид, ниацин). Антипеллагрический витамин.

Химическое строение и свойства. Витамин РР был выделен К. Эвельгеймом в 1937 г., его введение предохраняло от заболевания пеллагрой или излечивало её. «РР» означает п ротиво п еллагрический (preventive rellagra).

Никотиновая кислота является пиридин-3-карбоновой кислотой, никотинамид –её амидом. Оба соединения в организме легко превращаются друг в друга и поэтому обладают одинаковой витаминной активностью.

Никотиновая кислота Никотинамид

Витамин РР плохо растворяется в воде, но хорошо в водных растворах щелочей.

Метаболизм. Поступающий с пищей витамин РР быстро всасывается в желудке и кишечнике в основном путём простой диффузии. С током крови никотиновая кислота легко попадает в печень и другие органы, несколько медленнее проникает в них никотинамид. В тканях оба соединения преимущественно используются для синтеза коферментных форм – НАД и НАДФ. Коферменты через биомембраны не проникают.

Биосинтез НАД осуществляется в 2 этапа.

1 этап протекает в цитоплазме с помощью фермента никотинмононуклеотид-пирофосфорилазы (источником синтеза фосфорибозилпирофосфата служит рибозо-5-фосфат, образующийся в пентозофосфатном пути окисления глюкозы):

Фосфорибозилпирофосфат РPi

пирофосфорилаза

Никотинамид никотинамид-мононуклеотид

2 этап продолжается в ядре клетки, реакция катализируется НАД-пирофосфорилазой:

АТФ ФФн

пирофосфорилаза

2. Никотинамид-мононуклеотид НАД⁺

Синтез кофермента может осуществляться также митохондриями.

НАДР образуется из НАД в цитоплазме клетки с участием фермента НАД-киназы:

АТФ AДФ

НАД- киназа

НАД⁺ НАДФ⁺

Часть никотинамидных коферментов синтезируется в организме животных из триптофана. Однако этот путь, в который вовлекается до 2% метаболического пула триптофана, значительно уступает по эффективности первому (т.е. из прямого витаминного предшественника).

Распад нуклеотидов катализируется ферментами гликогидролазами (соответственно НАД–гликогидролаза и НАДФ–гликогидролаза), расщепляющими гликозидные связи с образованием никотинамида и АДФ-рибозы. Затем никотинамид окисляется и продукты его окисления (преобладает N–метилникотин-амид) выводятся с мочой.

Биохимические функции. Почти весь имеющийся в клетках и жидких средах организма витамин РР представлен в виде никотинамида, включённого в состав коферментов – НАД и НАДФ. Поэтому значение ниацина определяется ролью этих коферментов, которая является чрезвычайно многогранной:

1. НАД - кофермент дегидрогеназ, участвующих в реакциях окисления глюкозы, жирных кислот, глицерола, аминокислот; является коферментом дегидрогеназ цикла Кребса (исключая сукцинатдегидрогеназу). В этих реакциях кофермент выполняет функцию промежуточного акцептора электронов и протонов.

2. НАД – переносчик протонов и электронов в дыхательной цепи митохондрий (от окисляемого субстрата к первому комплексу цепи тканевого дыхания).

3. НАД – субстрат ДНК-лигазной реакции при синтезе и репарации ДНК, а также субстрат для синтеза поли-АДФ-рибозы в поли-(АДФ)-рибозилировании белков хроматина.

4. НАДФН – донор водорода в реакциях синтеза жирных кислот, холестерина, стероидных гормонов и некоторых других соединений.

5. НАДФН – компонент монооксигеназной цепи микросомного окисления, выполняющей функцию детоксикации антибиотиков и других чужеродных веществ.

6. НАД и НАДФ – аллостерические регуляторы ферментов энергетического обмена, в частности, ферментов цикла Кребса, а также реакций новообразования глюкозы (глюконеогенеза).

Никотинамид и N-метилникотинамид (метаболит никотинамида) являются участниками процесса метилирования т-РНК и белков.

Гиповитаминоз. Характерным признаком недостаточности ниацина является симптомокомплекс «трёх Д»: дерматит, диарея, деменция. Так проявляется заболевание пеллагрой (от ит. pelle agra –шершавая кожа). Болезнь, свирепствовавшая в Испании и Португалии в XVI веке, быстро распространилась по странам Средиземноморского после того, как там стали интенсивно возделывать кукурузу. Поскольку кукуруза намного продуктивнее, чем прочие зерновые культуры, она завоевала огромную популярность и постепенно стала основным продуктом питания для бедных слоёв населения. Однако в кукурузе витамин РР содержится в трудно усвояемой для человека форме, она бедна триптофаном, из которого способен синтезироваться этот витамин..

В основе заболевания лежит нарушение пролиферативной активности и энергетики клеток.

Дерматит чаще всего отмечается на открытых участках кожи, которая под действием солнечных лучей краснеет, покрывается пигментными пятнами (в виде крыльев бабочки) и шелушится. Язык становится ярко-красным и болезненным, утолщается, на нём появляются трещины (глоссит). Слизистые оболочки полости рта (стоматит, гингивит) и кишечника воспаляются, затем изъязвляются. Расстройство пищеварения проявляется тошнотой, отсутствием аппетита, болями в животе, поносами. Нарушается функция периферических нервов и центральной нервной системы. Появляется головокружение, головные боли. Апатия сменяется депрессией. Тугодумие – вплоть до умственной отсталости – тоже проявление болезни. Развиваются психозы, психоневрозы, в тяжёлых случаях отмечаются галлюцинации.

Симптомы пеллагры чаще наблюдаются лиц с недостатком белка в диете. Объясняется это тем, что животные белки содержат оптимальное количество аминокислоты триптофана, витамина В₆ и некоторых других, необходимых для биосинтеза ниацина.

Гипервитаминоз. У млекопитающих состояния гипервитаминоза РР вызвать не удалось. Данные о способности ниацина накапливаться в тканях отсутствуют. Избыток никотиновой кислоты быстро выводится с мочой.

Оценка обеспеченности организма витамином РР. Обеспеченность организма ниацином достаточно хорошо характеризуется величиной экскреции основных продуктов его катаболизма – N-метилникотинамида и метил-2-пиридон-5-карбоксиамида. В нормальных физиологических условиях концентрация выводимых с мочой метаболитов никотиновой кислоты и никотинамида невелика, но резко возрастает при их избыточном поступлении в организм. Определение количественного содержания N-метилникотинамида и его пиридонов в моче после применения нагрузочных доз витамина РР до настоящего времени служит единственным критерием обеспеченности организма этим витамином. Таким критерием не могут быть уровни самого витамина РР или его коферментных форм в крови, так как даже при тяжёлой пеллагре их содержание мало отличается от здоровых лиц.

Суточная потребность. Пищевые источники.

Суточная потребность составляет 20-25 мг.

Источником витамина являются животные (особенно печень, мясо) и многие растительные продукты, в первую очередь, рис, хлеб, картофель. Молоко и яйцо содержат следы ниацина. Правда, витамин РР способен синтезироваться клетками организма из триптофана, но этот процесс малоэффективен – из десятков молекул триптофана образуется только одна молекула витамина. Тем не менее, продукты, богатые этой аминокислотой (молоко и яйцо) могут компенсировать недостаточное поступление никотинамида с пищей.

Витамин В6 (Пиридоксин). Антидерматитный витамин.

Химическое строение и свойства. Витамин В₆ включает группу трёх природных производных пиридина, обладающих одинаковой витаминной активностью: пиридоксина, пиридоксаля, пиридоксамина, отличающихся друг от друга наличием спиртовой, альдегидной или аминогруппы. Витамин В₆ был открыт в 1934 г. Дьёрди и вскоре синтезирован химически.

Пиридоксин хорошо растворяется в воде и этаноле, устойчив в кислой и щелочной среде, но легко разрушается под действием света при рН=7,0.

Метаболизм. Всосавшись в тонком кишечнике, все формы витамина С током крови разносятся к тканям и, проникая в клетки, фосфорилируются с участием АТФ и пиридоксалькиназ. Коферментные функции выполняют 2 фосфорилированных производных пиридоксина: придоксальфосфат и пиридоксаминфосфат.

Распад коферментов осуществляется путём дефосфорилирования и окисления в тканях. Основным продуктом катаболизма является 4-пиридоксиловая кислота, которая экскретируется с мочой.

Биохимические функции. Витамин В₆ часто называют «королём обмена аминокислот»; вместе с тем его коферментные формы участвуют в реакциях, катализируемых почти всеми классами ферментов. Механизм действия всех пиридоксальфосфат-зависимых ферментов сходен: 1/ вначале образуются шиффовы основания между аминокислотой и коферментом (рис), при этом нитрофильный азот пиридинового кольца действует как своеобразный электронный сток, уводя электроны от аминокислоты и стабилизируя промежуточный интермедиат – карбанион; 2/ будучи неустойчивыми, шиффовы основания (альдимины) далее модифицируются в процессах трансаминирования, декарбоксилирования, изомеризации и многих других превращениях боковой цепи аминокислот.

Коферментные формы витамина В₆ входят в состав следующих ферментов:

1. Аминотрансфераз аминокислот, катализирующих обратимый перенос NH₂-

группы от аминокислоты на α-кетокислоту. В этой реакции образуются новые α-кетокислоты и заменимые аминокислоты.

2. Декарбоксилаз аминокислот, отщепляющих карбоксильную группу аминокислот, что приводит к образованию биогенных аминов (гистамина, серотонина, ГАМК и других), а также моноаминоксидаз, гистаминазы (диаминооксидаза ) и аминотрансферазы ГАМК, обезвреживающих (окисляющих) биогенные амины.

Изомераз аминокислот, с помощью которых организм разрушает D-аминокислоты (в состав тканевых белков млекопитающих входят L-аминокислоты). 4. Аминотрансфераз иодтирозинов и иодтиронинов, участвующих в синтезе гормонов щитовидной железы и распаде этих гормонов в периферических тканях.

5. Синтазы δ–аминолевуленовой кислоты, участвующей в биосинтезе гема гемоглобина и других гем-содержащих белков (из глицина и сукцинил~ КоА).

6. Кинурениназы и кинуренинаминотрансферазы, обеспечивающих синтез витамина РР из триптофана.

7. Цистатионинсинтазы (а) и цистатионинлиазы (б) – ферментов, катализирующих синтез и распад цистатионина в следующих реакциях:

СН₂-SH CH₂-OH CH₂ - S - CH₂ Н₂О NH₃ CH₃ CH₂-SH

| | H₂0 | | | |

+

+

CH₂ CH-NH₂ CH CH-NH₂ CH₂ CH-NH₂

| | | | (б) | |

CH-NH₂ COOH (а) CH-NH₂ COOH C=О COOH

| | |

Дата добавления: 2014-01-20