Riboflavin (vitamin B2): definicija, sinteza, apsorpcija, transport i distribucija

Riboflavin (vitamin B2) je hidrofilni (voda-topivi) vitamin B skupine. Vizualno se razlikuje od većine hidrofilnih vitamini intenzivnom žutom fluorescentnom bojom, što se odražava i na njezinu imenu (flavus: žuta). Povijesna imena riboflavin uključuju ovoflavin, laktoflavin i uroflavin, koji se odnose na prvu izolaciju ove tvari. 1932. Warburg i Christian dobili su "žuti ferment" od kvasca i identificirali ga kao koenzimatski aktivni flavin mononukleotid (FMN). Struktura riboflavin razjasnili su Kuhn i Wagner-Jauregg 1933-34, a 1935. sintetizirali Kuhn, Weygand i Karrer. Wagner je 1938. godine otkrio flavin adenin dinukleotid (FAD) kao koenzima D-aminokiselinske oksidaze. Osnovna struktura vitamina B2 je triciklički sustav prstenastih izoaloksazinskih prstena koji ima izražena redoks svojstva (svojstva redukcije / oksidacije). Na atom N10 molekule izoaloksazina vezan je ribitol, petovalentni alkohol šećer to je kritično za efikasnost vitamina. Biološki aktivan spoj vitamina B2 je 7,8-dimetil-10- (1-D-ribitil) izoaloksazin. IUPAC (Međunarodna unija čiste i primijenjene kemije) predložio je pojam riboflavin kao kratko ime. Poput tiamina (vitamin B1), riboflavin ima visok stupanj strukturne specifičnosti, tako da čak i male promjene u molekularnoj strukturi mogu biti popraćene smanjenje ili gubitak učinkovitosti vitamina ili - u određenim slučajevima - antagonističkim (suprotnim) načinom djelovanja. Zamjena ostatka ribityla sa galaktoza (→ galaktoflavin) rezultira najjačim antagonističkim učinkom i brzo dovodi do kliničkog nedostatka vitamina B2. Prilikom zamjene bočnog lanca ribitola drugim analogima ugljikohidrata, poput arabinoze i liksoze, antagonizam je slabiji i, u nekim slučajevima, izražen samo kod nekih životinjskih vrsta, poput štakora. Da bi se odvijala biološka aktivnost, riboflavin se mora fosforilirati na C5 atomu bočnog lanca ribitola pod djelovanjem riboflavin kinaze (enzima koji prenosi fosfat ostatak cijepanjem adenozin trifosfat (ATP)) (→ flavin mononukleotid, FMN) i potom adeniliran (→ flavin adenin dinukleotid, FAD) pirofosforilazom (enzim koji prenosi ostatak adenozin monofosfata (AMP) dok troši ATP). FMN i FAD glavni su derivati ​​(derivati) riboflavina i djeluju kao koenzimi oksidaza i dehidrogenaza. U životinjskim i biljnim organizmima više od 100 enzimi, a kod sisavaca je poznato da više od 60 enzima ovise o FMN ili FAD - takozvani flavoproteini, odnosno enzimi flavin. Vitamin B2 je vrlo postojan na toplinu, kisik osjetljiv i vrlo osjetljiv na UV svjetlost u usporedbi s drugim vitamini. Riboflavin i derivati ​​flavina koji nisu vezani za proteine ​​lako se fotološki razgrađuju (cijepanje molekule pod utjecajem UV svjetla) do vitamina neaktivnog lumihroma (dimetilizoaloksazin) ili lumiflavina (trimetilizoaloksazin), u kojima je alifatski bočni lanac djelomično ili potpuno cijepan . Iz tog razloga, proizvodi koji sadrže vitamin B2 trebaju se čuvati u hermetički zatvorenoj posudi i zaštititi od svjetlosti.

Sinteza

Riboflavin sintetiziraju biljke i mikroorganizmi, a prehrambenim lancem ulazi u životinjski organizam. Zbog toga se vitamin B2 široko distribuira u biljkama i životinjama i prisutan je u brojnim namirnicama.

Apsorpcija

U hrani se riboflavin javlja u slobodnom obliku, ali prvenstveno kao FMN i FAD koji se vežu uz proteine ​​- flavoprotein. Riboflavin oslobađa želučane kiseline i nespecifične fosfataze i pirofosfataze (enzimi to hidrolitički (sa voda zadržavanje) rascijepiti fosfat ostaci) gornjeg tankog crijeva, apsorpcija (unos putem crijeva) slobodnog riboflavina u gornji dio tankog crijeva, posebno u proksimalnom jejunumu (prazno crijevo), podložno je a doza-zavisni dvostruki transportni mehanizam. U fiziološkom (normalnom za metabolizam) opsegu do oko 25 mg, riboflavin se aktivno apsorbira kao odgovor na natrij gradijent pomoću nosača slijedeći kinetiku zasićenja. Iznad fizioloških doza, apsorpcija vitamina B2 dodatno se javlja pasivnom difuzijom [1, 2, 4-6, 8]. The apsorpcija stopa riboflavina nakon uzimanja fizioloških doza je u prosjeku između 50-60%. Udaranje vitamina B u prehrambeni sastojak i prisutnost žučne kiseline pospješuju apsorpciju. Vjerojatno, odgođena brzina pražnjenja želuca i produljeno vrijeme probavnog trakta igraju ulogu u promicanju kontakta s upijajućom površinom. U crijevima sluznica stanice (stanice sluznice), dio apsorbiranog (progutanog) slobodnog riboflavina pretvara se u FMN pomoću riboflavin kinaze, a zatim u FAD pirofosforilazom kako bi zadržao koncentracija slobodnog vitamina B2 što je moguće niže i kako bi se osigurala daljnja apsorpcija. Međutim, većina apsorbiranog slobodnog vitamina B2 pretvara se u svoje koenzimatski aktivne oblike FMN i FAD u jetra nakon portala vena prijevoz.

Transport i raspodjela u tijelu

Slobodni riboflavin, FMN i FAD se oslobađaju iz jetra u krvotok. Tamo je većina vitamina B2 prisutna kao FAD (70-80%) i FMN, a samo 0.5-2% u slobodnom obliku. Riboflavin i njegovi derivati ​​prevoze se u krv plazma u obliku vezanom na proteine. Glavni vezni partneri su albumini u plazmi (80%), a slijede specifično vezivanje riboflavina proteini (RFBP) i globulini, posebno imunoglobulini. Za transport u ciljne stanice vitamin B2 se defosforilira pod djelovanjem plazmatskih fospataza (enzimi da hidrolitički (pod voda zadržavanje) rascijepiti fosfat ostaci), jer samo slobodni, nefosforilirani riboflavin može difuzijom proći kroz stanične membrane. Unutarstanično (unutar stanice) dolazi do ponovne konverzije i fiksacije u koenzimske oblike - metaboličko zarobljavanje. Gotovo sva tkiva sposobna su za stvaranje FMN i FAD. Posebno visoke stope pretvorbe nalaze se u jetra, bubregi srce, koji stoga imaju najviše koncentracije riboflavina-70-90% kao FAD, <5% kao slobodni riboflavin. Kao i kod svih hidrofilnih (topivih u vodi) vitamini, s izuzetkom kobalamina (Vitamin B12), kapacitet skladištenja vitamina B2 je nizak. Zalihe tkiva postoje u obliku riboflavina vezanog za proteine ​​ili enzime. U slučaju nedostatka apoproteina ili apoenzima, višak riboflavina ne može se skladištiti, što rezultira smanjenim zalihama riboflavina. U odraslih ljudi retinira se oko 123 mg vitamina B2 (zadržava ga bubreg). Ta je količina dovoljna za sprječavanje simptoma kliničkog nedostatka otprilike 2-6 tjedana - s biološkim poluživotom oko 16 dana. Riboflavin-veže proteini (RFBP) su važni i za transportne procese i za metabolizam (metabolizam) vitamina B2. U jetri i bubreg, demonstrirani su specifični aktivno djelujući prometni sustavi koji doprinose enterohepatična cirkulacija (jetra-crijevo Cirkulacija) i tubularna reapsorpcija (reapsorpcija u bubrežnim tubulima) riboflavina donekle prema individualnim zahtjevima. Prema studijama na životinjama, transport riboflavina u središnju živčani sustav (CNS) je također podložan aktivnom mehanizmu i homeostatskoj regulaciji (samoregulacija) koja štiti CNS i od nedovoljne i od prekomjerne opskrbe. U ženama u gravidnosti (trudnoća), otkriveni su specifični RFBP-ovi koji održavaju gradijent u krv serum od majčine (majčine) do fetalne (fetalne) Cirkulacija. Dakle, čak i ako je majčina opskrba vitaminom B2 neadekvatna, opskrba riboflavinom neophodna za rast i razvoj fetusa u velikoj je mjeri osigurana. estrogeni stimuliraju sintezu RFBP-a, loš prehrambeni status dovodi do nedostatka RFBP-a.

Metabolizam

Metabolizam riboflavina kontrolira hormoni i RFBP, ovisno o pojedinačnom statusu vitamina B2. Riboflavin-veže proteini i hormoni, kao što su trijodotironin (T3, hormon štitnjače) i aldosterona (adrenokortikalni hormon), reguliraju stvaranje FMN stimulirajući aktivnost riboflavin kinaze. Naknadna sinteza FAD-a pirofosforilazom kontrolira se inhibicijom krajnjeg proizvoda kako bi se spriječio višak FAD-a. Koenzimi FMN i FAD dobivaju se moduliranjem (modificiranjem) aktivnosti pojedinih enzima samo u mjeri u kojoj organizam zahtijeva prema svojim potrebama. U uvjetima smanjenih razina T3 u serumu i / ili smanjenih koncentracija RFBP-ova, kao u pothranjenost (pothranjenost / pothranjenost) i anoreksija (gubitak apetita; anoreksija: anoreksija), smanjenje FAD-a u plazmi koncentracija i znatan porast slobodnog riboflavina, koji je normalno prisutan samo u tragovima, u eritrociti (Crvena krv stanice).

izlučivanje

Izlučivanje vitamina B2 događa se pretežno putem bubrega kao slobodni riboflavin. Čak 30-40% 7-hidroksimetil-, 8-hidroksimetil- ili 8-alfa-sulfonilriboflavina i tragovi ostalih metabolita (intermedijara) bubrežno se eliminiraju (izlučuju se bubrezima). Nakon visokedoza dodatak vitamina B2, 10-hidroksietilflavin može se pojaviti u mokraći kao rezultat razgradnje bakterija. Koenzim tvori FMN, a FAD se ne može otkriti u mokraći. Podaci o čišćenju (izlučivanju) pokazuju da se približno polovina plazmatskog riboflavina eliminira mokraćom. Bubrežni klirens veći je od glomerularne filtracije. Zdrava odrasla osoba izlučuje 120 µg riboflavina ili više mokraćom u 24 sata. Izlučivanje riboflavina <40 mg / g kreatinina pokazatelj je nedostatka vitamina B2. Pacijenti koji trebaju dijaliza zbog zatajenje bubrega (kronično zatajenje bubrega /akutno zatajenje bubrega) imaju povećan rizik od nedostatka vitamina B2 jer se riboflavin tijekom dijaliza (pročišćavanje krvi). Manje od 1% vitamina B2 eliminira se u žuč s izmetom (putem stolice). The eliminacija ili poluvrijeme plazme (vrijeme koje protekne između maksimalne koncentracije tvari u krvnoj plazmi do pada na polovinu te vrijednosti) ovisi o statusu riboflavina i doza isporučuje se. Iako brz eliminacija poluvrijeme je 0.5-0.7 sati, sporo poluvrijeme u plazmi varira od 3.4-13.3 sata. Ne postoji linearna veza između unosa vitamina B2 u prehrani i izlučivanja riboflavina kroz bubrege. Iako je ispod saturacije tkiva (≤ 1.1 mg vitamina B2 / dan) stopa eliminacija mijenja se samo beznačajno, dolazi do izrazitog povećanja izlučivanja riboflavina - točka prekida (> 1.1 mg vitamina B2 / dan) kada se postigne zasićenje. U gravidnosti (trudnoća), zbog indukcije (uvođenja, u smislu povećanog stvaranja) proteina koji vežu riboflavin, smanjuje se izlučivanje vitamina B2 putem bubrega. Smanjena brzina izlučivanja nalazi se i kod tumorske bolesti (Raka), jer pacijenti imaju povišene koncentracije u serumu imunoglobulini koji vežu vitamin B2.

Derivati ​​riboflavina topivi u lipidima

Spojevi topivi u lipidima (topivi u masti), poput tetramaslačne kiseline ili derivata tetranikotinil riboflavina, mogu se pripraviti esterifikacijom hidroksilnih (OH) skupina bočnog lanca ribitola. U usporedbi s nativnim (izvornim), hidrofilnim (topivim u vodi) vitaminom, lipofilni (topivi u masti) derivati ​​riboflavina pokazuju bolju propusnost membrane (prohodnost membrane), poboljšano zadržavanje (zadržavanje) i sporiji promet (promet). Preliminarne studije pokazuju korisne učinke ovih derivata u koagulacija krvi poremećaja i liječenje dislipidemije. Uz to, uporaba lipidno topljivih spojeva riboflavina sama ili u kombinaciji s vitamin E-mogu spriječiti nakupljanje (nakupljanje) lipida peroksidi kao rezultat izloženosti ugljen tetraklorid ili na karcinostatske agense, kao što je adriamicin.