Метаболізм вітамінів і мінеральних речовин (стр. 10 )

Нуклеотидпірофосфатаза

НАДФ+ НМН + Аденозин-2,5-ди-Ф

Н2О АМФ

НАД+ Нуклеотидпірофосфатаза Нікотинамідмононуклеотид (НМН)

Н2О

НАД-аза Бактеріальний синтез

АДФ-рибоза у ШКТ

Нікотинамід Нікотинамідаза Ніацин Дієта

Н2О NН3 Синтез із триптофану

Рисунок 10 – Схема катаболізму НАД+ і НАДФ+

Екскреція. З сечею вітамін виводиться у вигляді:

· нікотинової кислоти та нікотинаміду. При нормальному харчуванні добова екскреція з сечею нікотинової кислоти становить 0,25 – 1,25 мг, нікотинаміду – 0,5 – 4,0 мг.

· N-метилнікотинаміду – основного продукту катаболізму вітаміну РР у сечі. Незворотнє метилювання похідного ніко-тинаміду відбувається у печінці за участі нікотинамідметил-трансферази та S-аденозилметіоніну – донора СН3-групи.

· Окиснені метаболіти N'-метил-нікотинаміду - 6-піридон- та 4-піридин N'-метил-нікотинамід також виділяються з сечею.

· Метильовані похідні вітаміну у вигляді кон¢югатів із гліци-ном – нормальні компоненти сечі. Реакції метилювання, окиснення та кон'югаціїї відбуваються у печінці.

· Чутливим тестом на гіповітаміноз РР є визначення екскреції N'- метил-нікотинаміду з сечею.

Нікотинамід та його коферментні форми значно поширені у клітинах рослин та тварин.

Джерела:

· продукти рослинного похо­дження: хліб, висівки, дріжджі, рис, горох, боби, горіхи, картопля, морква, зелені овочі, кава, чай. Засвоєння вітаміну з рослинних продуктів набагато нижче, оскільки в них, крім бобових, він міститься у зв'язаній формі;

· продукти тваринного похо­дження: печінка, нирки, м'ясо, риба.

· В організмі людини нікотинова кислота утворюється в печінці з триптофану через кінуреніновий шлях, тобто триптофан може заміщати ніацин у дієті. Коли у раціоні значне місце займає кукурудза (наприклад, у країнах Півден-ної Америки), потреба у вітаміні підвищується, оскільки ендогенний синтез із триптофану припиняється. Білок куку-рудзи – зеїн, не містить триптофану. Як наслідок, розвива-ються ознаки вітамінної недостатності. Дефіцит вітамінів В1, В6 пригнічує ендогенне утворення вітаміну РР.

· Синтезується мікрофлорою кишечнику з амінокислот.

Добова потреба становить у середньому 18 мг/добу. Еквівалентними 1 мг ніацину є 60 мг триптофану.

Рекомендоване добове споживання:

· дорослі: 17 – 21 мг;

· новонароджені: 6 мг;

· діти: 17 мг.

Потреба у вітаміні підвищується при висококалорійній дієті, значних фізичних навантаженнях, вагітності, лактації, опіках, видужанні після хвороби, при гострих інфекційних, ендокрин-них захворюваннях, нервово-психічних розладах, споживанні раціону з переважним вмістом кукурудзи, або недостатньому білковому харчуванні.

Біологічна роль

Біологічно активні форми вітаміну РР – НАД+ і НАДФ+ є коферментами анаеробних дегідрогеназ, які регулюють окисно-відновні процеси в організмі (табл. 3).

Таблиця 3 – Піридиновмісні ферменти

НАД+	НАДФ+
· Алкогольдегідрогеназа (Етанол→Ацетальдегід) · Лактатдегідрогеназа (ЛДГ) (Піруват↔Лактат) · Малатдегідрогеназа (Малат→Оксалоацетат) · Гліцеральдегід-3-Ф-дегід-рогеназа (ГАФ→1,3-ди-Ф-гліцерат) · Піруватдегідрогеназний комплекс (ПДГ) (Піруват→Ацетил КоА) · α-Кетоглутарат дегідрогеназний комплекс (α-Кетоглутат→Сукциніл КоА)	· Глюкозо-6-Ф-дегідрогеназа (Гл-6-ФД) (Гл-6-Ф→6-Фосфоглюконат) · Глутатіонредуктаза Також НАД+ чи НАДФ+ · Глутаматдегідрогеназа (Глутамат→ α-Кетоглутат+NH3) · Ізоцитратдегідрогеназа (ІЦД) (Ізоцитрат →Оксалосукцинат)

Окремі дегідрогенази використовують тільки НАД+ чи НАДФ+ (відповідно малатдегідрогеназа та глюкозо-6-Ф-дегід-рогеназа), інші каталізують ОВР за наявності будь-якого з коферментів (глутаматдегідрогеназа).

НАД+ і НАДФ+ виконують роль переносників водню та електронів у зворотних окисно-відновних реакціях:

· біологічного окиснення вуглеводів, ліпідів, амінокислот, циклі лимонної кислоти (ЦЛК) та утворенні енергії;

· знешкодження ксенобіотиків, відновних реакція біосинтезу холестеролу, жирних кислот, стероїдних гормонів, метабо-лізму ЛПДНЩ та ЛПВЩ.

· піридинові коферменти також є алостеричними ефекторами ферментів у енергетичному обміні.

Перенесення водню від субстрату до окисненого НАД+ спря-жене з окисненням метаболіту та утворенням відновленого НАДН·Н+. При цьому в молекулу НАД+ (НАДФ+) включаються 2 електрони і один протон, а другий Н+ залишається у середовищі:

Субстрат─Н2 + НАД(Ф)+ ↔ Субстрат + НАД(Ф)Н + Н+

· Роль вітаміну РР не обмежується лише коферментною функцією, він бере участь у синтезі ДНК, поділі клітин, НАД є субстратом полі-АДФ-рибозилювання. Цей процес бере участь у зшиванні хромосомних розривів і роботі репаразної системи, а також (при недостатності НАД) має ключове значення у механізмі некробіозу та апоптозу клітин.

Клінічні ознаки дефіциту вітаміну РР проявляються у вигляді пелагри (pelle agre (італ.) – шершава шкіра). Відповідно до описаних характерних клінічних проявів захворювання називають «Три Д»:

· дерматит – ураження шкіри;

· діарея – патологія ШКТ;

· деменція – порушення нервової діяльності.

(а) Дерматити симетрично вражають відкриті ділянки шкіри – лице, шию, кисті рук, лікті, на які потрапляє пряме сонячне випромінення (фотодерматити). Шкіра стає червоною, потім коричневою та шершавою.

(б) Ураження кишечнику. Розвиваються проноси, анорексія, нудота, блювання, болі у животі, стоматити, гінгівіти, запалення та болючість язика. Спостерігається запалення слизової оболонки товстої кишки, виразки, крововиливи впродовж усього ШКТ. Складається порочне коло - через порушення функцій кишечнику припиняється всмоктування триптофану, ніацину та інших речовин. Діарея призводить до зневоднення організму. При гострій формі пелагри внаслідок дегідратації дуже швидко настає смерть.

(в) Порушення нервової діяльності проявляється у вигляді головної болі, запаморочення, галюцинацій, підвищеної дратів-ливості, депресії, неврозів, психозів, розумового відставання, дегенеративних змін спинного мозку, паралічу та ін.

(г) Загальні прояви вітамінної недостатності: припинення росту, втрата ваги, анемія, дегідратація та знесилення організму.

Біохімічні порушення при авітамінозі РР:

· зменшення вмісту коферментів і, як наслідок, зниження активності багатьох НАД та НАДФ - залежних ензимів;

· дисбаланс ліпопротеїнів крові, підвищення індексу холестерол/фосфоліпіди;

· порушення відтворення нуклеїнових кислот і пошкодження нормального поділу клітин швидко проліферуючих тканин шкіри і слизових;

· одночасний гіповітаміноз В2 , В6, фолієвої кислоти.

Біохімічні зміни при гіпервітамінозі РР. Високі дози нікотинової кислоти (3 – 6 г/добу) призводять до:

· розвитку жирової дистрофії печінки, яка пов'язана з підвищенням утворення N'-метил-нікотинаміду і дефіцитом холіну;

· зниження концентрації загальних ліпідів у плазмі крові, рівня холестеролу, тригліцеридів, β-ліпопротеїнів.

Основні причини гіповітамінозу РР:

· дефіцит вітаміну у дієті, наприклад, при харчуванні переважно маїсом та сорго, які містять мало триптофану і нікотинової кислоти. Білки цих культур мають високе спів- відношення лейцин/ізолейцин, а лейцин – інгібітор конверсії триптофану на вітамін РР;

· нераціональне харчування та білкове голодування;

· довготривале приймання ізоніазиду та цитостатиків;

· алкоголізм, синдром мальабсорбції, цироз печінки, цукровий діабет, кахексія;

· хвороба Хартнупа – спадкове порушення всмоктування триптофану у кишечнику;

· карциноїдний синдром при якому активується перетворення триптофану на гідроксиіндоли і зменшується його перетворення на нікотинову кислоту.

· Піридин-3-сульфонова кислота.

· Ацетил піридин.

Нікотинову кислоту та її амід використовують для лікування пелагри, дерматитів, дистрофії серцевого м'яза, невритів, як судинорозширювальний засіб.

4.4. Вітамін В5

(пантотенова кислота, антидерматитний)

Хімічна структура та властивості

Назва вітаміну походить від (грец.) pantothen – звідусіль. Пантотенова кислота – комплексна сполука β-аланіну та 2,4-ді-окси-3,3-диметлмасляної кислоти.

Вітамін В5 – в'язка світло-жовта рідина, добре розчинна у во-ді, малостійка, легко гідролізується слабкими кислотами та лугами, руйнується під дією температури.

Біологічно активні форми

Біологічно активною формою пантотенової кислоти є кофермент А, або коензим А.

У тканинах вітамін практично повністю представлений коен-зимом А, який зв'язаний із білками. Під дією протеолітичних ферментів він вивільняється з білкових комплексів.

Структура коензиму А:

· з одного боку до пантотенової кислоти пірофосфатним містком приєднаний аденозин-3'-фосфат;

· з другого боку карбонільна група пантотенової кислоти утворює пептидний зв'язок із залишком β-меркаптоетил-аміну (тіоетиламіну).

Реакційноздатною ділянкою молекули КоА є термінальна SH-група (тіолова група) тіоетиламіну, тому скорочно коензим позначають у вигляді HS-КоА. У природі кофермент існує у вигляді:

§ відновленої -SH форми;

§ окиснених -S-S-форм;

§ комбінацій -SH груп із різними метаболітами (ацетил-КоА, сукциніл-КоА).

1. Біосинтез пантотенової кислоти

Вітамін В5 синтезується багатьма мікроорганізмами. Утво-рення його спряжене із синтезом β-аланіну та диметилбути-рату. β-Аланін формується внаслідок декарбоксилювання аспар-тату, диметилбутират – з α-кетоізовалеріанової кислоти.

В організмі людини вітамін не утворюється, але його може синтезувати мікрофлора кишечника.

2. Біосинтез коензиму А (HS-КоА) відбувається у тканинах організму людини, рослин, у бактерій (рис. 11).

АТФ Mg++ АДФ

Пантотенова кислота 4'-фосфопантотенова кислота

Кіназа

Цистеїн ЦТФ або АТФ