Riboflavin (vitamin B2): opredelitev, sinteza, absorpcija, transport in distribucija

Riboflavin (vitamin B2) je hidrofilni (voda-topen) vitamin skupine B. Vizualno se razlikuje od najbolj hidrofilnih vitamini z intenzivno rumeno fluorescentno barvo, ki se odraža v njenem imenu (flavus: rumena). Zgodovinska imena riboflavina vključujejo ovoflavin, laktoflavin in uroflavin, ki se nanašajo na prvo izolacijo te snovi. Leta 1932 sta Warburg in Christian iz kvasa dobila "rumeni ferment" in ga identificirala kot koencimatsko aktivni flavinski mononukleotid (FMN). Struktura riboflavina so v letih 1933-34 razjasnili Kuhn in Wagner-Jauregg, leta 1935 pa so ga sintetizirali Kuhn, Weygand in Karrer. Leta 1938 je Wagner odkril flavin adenin dinukleotid (FAD) kot koencim D-aminokislinske oksidaze. Osnovna struktura vitamina B2 je triciklični obročni sistem izoaloksazina, ki ima izrazite redoks lastnosti (redukcijske / oksidacijske lastnosti). Na atom N10 molekule izoaloksazina je pritrjen peterovalentni ribitol alkohol sladkorja to je ključnega pomena za učinkovitost vitaminov. Biološko aktivna spojina vitamina B2 je 7,8-dimetil-10- (1-D-ribityl) izoaloksazin. IUPAC (Mednarodna zveza čiste in uporabne kemije) je za kratko ime poimenoval izraz riboflavin, ki ima tako kot tiamin (vitamin B1) visoko stopnjo strukturne specifičnosti, tako da lahko tudi rahle spremembe v molekularni strukturi spremlja zmanjšanje ali izguba vitaminske učinkovitosti ali - v določenih primerih - z antagonističnim (nasprotnim) načinom delovanja. Zamenjava ostanka ribityla z galaktoza (→ galaktoflavin) povzroči najmočnejši antagonistični učinek in hitro povzroči klinično pomanjkanje vitamina B2. Pri zamenjavi bočne verige ribitola z drugimi analogi ogljikovih hidratov, kot sta arabinoza in liksoza, je antagonizem šibkejši in v nekaterih primerih izražen le pri nekaterih živalskih vrstah, na primer pri podganah. Za razvijanje biološke aktivnosti mora biti riboflavin fosforiliran na atomu C5 stranske verige ribitola pod delovanjem riboflavin kinaze (encima, ki prenaša fosfat ostanek s cepljenjem adenozin trifosfat (ATP)) (→ flavin mononukleotid, FMN) in nato adeniliran (→ flavin adenin dinukleotid, FAD) s pirofosforilazo (encimom, ki med uživanjem ATP prenese ostanke adenozin monofosfata (AMP)). FMN in FAD sta glavna derivata (derivati) riboflavina in delujeta kot koencima oksidaz in dehidrogenaz. V živalskih in rastlinskih organizmih več kot 100 encimiin pri sesalcih je znano, da je več kot 60 encimov odvisnih od FMN oziroma FAD - tako imenovani flavoproteini oziroma flavinski encimi. Vitamin B2 je zelo toplotno stabilen, kisik občutljiv in zelo občutljiv na UV svetlobo v primerjavi z drugimi vitamini. Riboflavin in derivati ​​flavina, ki niso vezani na beljakovine, se zlahka fotolitično razgradijo (cepitev molekule pod vplivom UV svetlobe) na vitaminsko neaktivni lumikrom (dimetilizoaloksazin) ali lumiflavin (trimetilizoaloksazin), pri katerih je alifatska stranska veriga delno ali v celoti razcepljena . Iz tega razloga je treba izdelke, ki vsebujejo vitamin B2, hraniti v nepredušni posodi in jih zaščititi pred svetlobo.

Sinteza

Riboflavin sintetizirajo rastline in mikroorganizmi in po prehranjevalni verigi vstopi v živalski organizem. Posledično je vitamin B2 široko razširjen v rastlinah in živalih in je prisoten v številnih živilih.

Absorpcija

V hrani se riboflavin pojavlja v prosti obliki, predvsem pa kot FMN in FAD, vezani na beljakovine - flavoprotein. Riboflavin sprosti želodčna kislina in nespecifične fosfataze in pirofosfataze (encimi da hidrolitsko (s voda zadrževanje) cepiti fosfat ostanki) zgornjega dela Tanko črevo. absorpcija (vnos skozi črevesje) prostega riboflavina v zgornjem delu Tanko črevo, zlasti v proksimalnem jejunumu (prazno črevo), je izpostavljen a Odmerek-odvisen dvojni transportni mehanizem. V fiziološkem območju (normalno za presnovo) do približno 25 mg se riboflavin aktivno absorbira kot odziv na natrijev gradient s pomočjo nosilca po nasičeni kinetiki. Nad fiziološkimi odmerki, absorpcija vitamina B2 dodatno nastane s pasivno difuzijo [1, 2, 4-6, 8]. The absorpcija stopnja riboflavina po zaužitju fizioloških odmerkov je v povprečju med 50-60%. Povišanje vitamina B v prehranskem sestavku in prisotnost žolčne kisline spodbujajo absorpcijo. Verjetno upočasnjena hitrost praznjenja želodca in podaljšan prebavni čas igrata vlogo pri spodbujanju stika z vpojno površino. V črevesju sluznica celic (sluzničnih celic), del absorbiranega (zaužitega) prostega riboflavina pretvori v FMN z riboflavin kinazo in nato v FAD s pirofosforilazo, da ohrani koncentracija prostega vitamina B2 čim nižje in da se zagotovi nadaljnja absorpcija. Vendar se večina absorbiranega prostega vitamina B2 pretvori v koencimatsko aktivni obliki FMN in FAD v jetra po portalu Vena prevoz.

Prevoz in porazdelitev v telesu

Prosti riboflavin, FMN in FAD se sprostijo iz jetra v krvni obtok. Tam je večina vitamina B2 prisotna kot FAD (70-80%) in FMN ter le 0.5-2% v prosti obliki. Riboflavin in njegovi derivati ​​se prevažajo v kri plazmi v obliki, vezani na beljakovine. Glavni vezavni partnerji so plazemski albumini (80%), čemur sledi specifični vezavni riboflavin beljakovin (RFBP) in zlasti globulini imunoglobulini. Za transport v ciljne celice se vitamin B2 defosforilira pod delovanjem plazmatičnih fospataz (encimi da hidrolitsko (pod voda zadrževanje) cepiti fosfat ostanki), saj lahko samo prost, nefosforiliran riboflavin skozi difuzijo prehaja celične membrane. Znotrajcelično (znotraj celice) se spet zgodi pretvorba in fiksacija v koencimske oblike - presnovno ujemanje. Skoraj vsa tkiva lahko tvorijo FMN in FAD. Posebno visoke stopnje pretvorbe najdemo v jetra, ledvice. srce, ki imajo zato najvišje koncentracije riboflavina-70-90% kot FAD, <5% kot prosti riboflavin. Kot pri vseh hidrofilnih (vodotopnih) vitamini, z izjemo kobalamina (vitamin B12), sposobnost shranjevanja vitamina B2 je majhna. Zaloge tkiv obstajajo v obliki na proteine ​​ali encime vezanega riboflavina. V primeru pomanjkanja apoproteina ali apoencima encimov presežnega riboflavina ni mogoče shraniti, kar ima za posledico zmanjšano zalogo riboflavina. Pri odraslih ljudeh se približno 123 mg vitamina B2 retinira (zadrži ledvice). Ta količina zadostuje za preprečevanje simptomov klinične pomanjkljivosti približno 2-6 tednov - z biološkim razpolovnim časom približno 16 dni. Vezava na riboflavin beljakovin (RFBP) so pomembni tako za transportne procese kot tudi za presnovo (metabolizem) vitamina B2. V jetrih in ledvice, so bili predstavljeni specifično delujoči prometni sistemi, ki prispevajo k enterohepatični obtok (jetra-črevo kroženje) in tubularna reabsorpcija (reabsorpcija v ledvičnih tubulih) riboflavina do neke mere glede na posamezne zahteve. Glede na študije na živalih se riboflavin prenaša v osrednji del živčni sistem (CNS) je predmet tudi aktivnega mehanizma in homeostatske regulacije (samoregulacije), ki ščiti CNS pred premajhno in prekomerno oskrbo. Pri ženskah v gravidnosti (nosečnost) so bili odkriti posebni RFBP, ki ohranjajo gradient v kri serum od materinega (materinega) do fetalnega (fetalnega) kroženje. Tudi če je materina zaloga vitamina B2 nezadostna, je zaloga riboflavina, potrebna za rast in razvoj ploda, v veliki meri zagotovljena. estrogeni spodbujajo sintezo RFBP, slabo prehransko stanje vodi do pomanjkanja RFBP.

Presnova

Presnovo riboflavina nadzira hormoni in RFBP, odvisno od posameznega stanja vitamina B2. Vezava na riboflavin beljakovin in hormoni, kot sta trijodotironin (T3, ščitnični hormon) in aldosteron (adrenokortikalni hormon), uravnavajo nastajanje FMN s spodbujanjem aktivnosti riboflavin kinaze. Naknadno sintezo FAD s pirofosforilazo nadzira inhibicija končnega izdelka, da se prepreči presežek FAD. Koencimi FMN in FAD se zagotavljajo z moduliranjem (spreminjanjem) aktivnosti posameznih encimov le v obsegu, ki ga organizem zahteva v skladu z njegovimi potrebami. koncentracija RFBP, kot v podhranjenost (podhranjenost / podhranjenost) in anoreksija (izguba apetita; anoreksija nervoze: anoreksija), zmanjšanje FAD v plazmi koncentracija in znatno povečanje prostega riboflavina, ki je običajno prisoten le v sledovih, v eritrocitov (rdeča kri celice).

Izločanje

Izločanje vitamina B2 poteka pretežno skozi ledvice kot prosti riboflavin. Kar 30–40% 7-hidroksimetil-, 8-hidroksimetil- ali 8-alfa-sulfonilriboflavina in sledi drugih presnovkov (intermediatov) se ledvično izloči (izloči skozi ledvice). Po visokiOdmerek dopolnitev vitamina B2, 10-hidroksietilflavin se lahko pojavi v urinu kot posledica razgradnje bakterij. Koencim tvori FMN in FAD ni mogoče zaznati v urinu. Podatki o čiščenju (izločanju) kažejo, da se približno polovica plazmatičnega riboflavina izloči z urinom. Ledvični očistek je večji od glomerularne filtracije. Zdrava odrasla oseba izloči 120 µg riboflavina ali več z urinom v 24 urah. Izločanje riboflavina <40 mg / g kreatinin je pokazatelj pomanjkanja vitamina B2. Bolniki, ki potrebujejo dializo zaradi odpoved ledvic (kronična ledvična odpoved /akutna odpoved ledvic) imajo večje tveganje za pomanjkanje vitamina B2, ker se riboflavin med tem izgubi dializo (čiščenje krvi). Manj kot 1% vitamina B2 se izloči iz žolč z blatom (preko blata). The odprava ali razpolovni čas v plazmi (čas, ki preteče med največjo koncentracijo snovi v krvni plazmi do padca na polovico te vrednosti), je odvisen od stanja riboflavina in Odmerek dobavljeno. Medtem ko je hiter odprava razpolovni čas je 0.5-0.7 ure, počasen razpolovni čas v plazmi je od 3.4-13.3 ure. Med prehranskim vnosom vitamina B2 in izločanjem riboflavina skozi ledvice ni linearne povezave. Medtem ko je pod nasičenostjo tkiva (≤ 1.1 mg vitamina B2 / dan), stopnja odprava spremeni le neznatno, opazno se poveča izločanje riboflavina - mejna vrednost (> 1.1 mg vitamina B2 / dan), ko dosežemo nasičenost. V gravidnosti (nosečnost), zaradi indukcije (uvedbe, v smislu povečanega tvorjenja) proteinov, ki vežejo riboflavin, se izločanje vitamina B2 prek ledvic zmanjša. Zmanjšana stopnja izločanja najdemo tudi pri tumorski bolezni (rak), ker imajo pacienti povišane serumske koncentracije imunoglobulini ki vežejo vitamin B2.

V lipidih topni derivati ​​riboflavina

Lipidotopne (v maščobi topne) spojine, kot so tetrabuterna kislina ali tetranikotinilni derivati ​​riboflavina, lahko pripravimo z esterifikacijo hidroksilnih (OH) skupin stranske verige ribitola. V primerjavi z naravnim (originalnim), hidrofilnim (v vodi topnim) vitaminom lipofilni (v maščobi topni) derivati ​​riboflavina kažejo boljšo prepustnost membrane (prehodnost membrane), izboljšano zadrževanje (zadrževanje) in počasnejši promet (promet). Predhodne študije kažejo blagodejne učinke teh derivatov v Sloveniji strjevanje krvi bolezni in zdravljenje dislipidemije. Poleg tega uporaba lipidotopnih spojin riboflavina samostojno ali v kombinaciji z vitamin E-mogoče preprečiti kopičenje (kopičenje) lipidov peroksidi kot posledica izpostavljenosti ogljika tetraklorid ali rakotvorne snovi, kot je adriamicin.