ไนอาซิน (วิตามินบี 3): ความหมายการสังเคราะห์การดูดซึมการขนส่งและการแพร่กระจาย

ไนอาซินเป็นคำรวมสำหรับโครงสร้างทางเคมีของกรดไพริดีน -3- คาร์บอกซิลิกซึ่งรวมถึง กรดนิโคตินกรดของมัน เอไมด์ nicotinamide และโคเอนไซม์ที่ใช้งานทางชีวภาพ nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) และ nicotinamide adenine dinucleotide ฟอสเฟต (NADP). การกำหนดวิตามิน B3 ก่อนหน้านี้เป็น "ปัจจัย PP" (pellagra ป้องกันปัจจัย) หรือ "pellagra protective factor" ย้อนกลับไปที่ Goldberger ค้นพบในปี 1920 ว่า pellagra เป็นโรคขาดสารอาหารและเกิดจากการที่ไม่มีปัจจัยด้านอาหารใน ข้าวโพด. จนกระทั่งหลายปีต่อมาการศึกษาทดลองได้แสดงหลักฐานว่าไนอาซินสามารถกำจัด pellagra ได้ นิโคตินาไมด์พบมากในสิ่งมีชีวิตของสัตว์ในรูปของโคเอนไซม์ NAD และ NADP กรดนิโคตินิกในทางกลับกันพบมากในเนื้อเยื่อของพืชเช่นธัญพืชและ กาแฟ ถั่ว แต่ในปริมาณที่น้อยกว่าและมีพันธะโควาเลนต์เป็นหลัก (โดยพันธะอะตอมคงที่) กับโมเลกุลขนาดใหญ่ - ไนอาซิตินซึ่งเป็นรูปแบบที่สิ่งมีชีวิตของมนุษย์ไม่สามารถใช้ประโยชน์ได้ กรดนิโคตินิก และนิโคตินาไมด์สามารถเปลี่ยนสภาพได้ในเมแทบอลิซึมระดับกลางและโคเอนไซม์ที่ออกฤทธิ์ในรูปแบบของ NAD และ NADP ตามลำดับ

การสังเคราะห์

สิ่งมีชีวิตของมนุษย์สามารถผลิต NAD ได้สามวิธี ผลิตภัณฑ์เริ่มต้นสำหรับการสังเคราะห์ NAD คือกรดนิโคตินและนิโคตินาไมด์นอกเหนือจากกรดอะมิโนที่จำเป็น (ที่สำคัญ) โพรไบโอ. ขั้นตอนการสังเคราะห์แต่ละรายการจะแสดงดังต่อไปนี้ การสังเคราะห์ NAD จาก L-โพรไบโอ.

  • L-โพรไบโอ → formylkynurenine → kynurenine → 3-hydroxykynurenine → 3-hydroxyanthranilic acid → 2-amino-3-carboxymuconic acid semialdehyde →กรด quinolinic
  • กรด Quinolinic + PRPP (phosphoribosyl pyrophosphate) → quinolinic acid ribonucleotide + PP (pyrophosphate)
  • กรดควิโนลินิคไรโบนิวคลีโอไทด์→กรดนิโคตินไรโบนิวคลีโอไทด์ + CO2 (คาร์บอน ไดออกไซด์).
  • กรดนิโคตินไบนิวคลีโอไทด์ + ATP (อะดีโนซีนไตรฟอสเฟต) →กรดนิโคตินไดนิวคลีโอไทด์ + PP
  • กรดนิโคตินอะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ + กลูตามิเนต + ATP → NAD + กลูตาเมต + แอมป์ (อะดีโนซีนโมโนฟอสเฟต) + PP

การสังเคราะห์ NAD จากกรดนิโคติน (Preiss-Handler pathway)

  • กรดนิโคตินิก + PRPP →กรดนิโคตินไรโบนิวคลีโอไทด์ + PP
  • กรดนิโคตินิกไรโบนิวคลีโอไทด์ + ATP →กรดนิโคตินอะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ + PP
  • กรดนิโคตินอะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ + กลูตามิเนต + ATP → NAD + กลูตาเมต + AMP + PP

การสังเคราะห์ NAD จาก nicotinamide

  • นิโคตินาไมด์ + PRPP → นิโคตินาไมด์ ไรโบนิวคลีโอไทด์ + PP
  • นิโคตินาไมด์ไรโบนิวคลีโอไทด์ + ATP → NAD + PP

NAD ถูกแปลงเป็น NADP โดย phosphorylation (ไฟล์แนบของไฟล์ ฟอสเฟต group) โดยใช้ ATP และ NAD kinase

การสังเคราะห์ NAD จาก L-tryptophan มีบทบาทเฉพาะใน ตับ และ ไต. ด้วยเหตุนี้แอล - ทริปโตเฟน 60 มก. จึงเทียบเท่า (เทียบเท่า) กับนิโคตินาไมด์หนึ่งมิลลิกรัมในมนุษย์โดยเฉลี่ย ดังนั้นความต้องการวิตามินบี 3 จึงแสดงเป็นไนอาซินเทียบเท่า (1 ไนอาซินเทียบเท่า (NE) = ไนอาซิน 1 มก. = แอล - ทริปโตเฟน 60 มก.) อย่างไรก็ตามอัตราส่วนนี้ใช้ไม่ได้กับอาหารที่ขาดทริปโตเฟนเนื่องจากการสังเคราะห์โปรตีนมี จำกัด (จำกัด ) เมื่อปริมาณทริปโตเฟนอยู่ในระดับต่ำและกรดอะมิโนที่จำเป็นจะใช้เฉพาะสำหรับการสังเคราะห์โปรตีน (การสร้างโปรตีนใหม่) จนเกินความต้องการของโปรตีน การสังเคราะห์ทางชีวภาพทำให้สามารถสังเคราะห์ NAD ได้ [1-3, 7, 8, 11, 13] ดังนั้นควรมั่นใจว่าได้รับทริปโตเฟนอย่างเพียงพอ แหล่งที่ดีของทริปโตเฟน ได้แก่ เนื้อสัตว์ปลาชีสและ ไข่ และ ถั่ว และพืชตระกูลถั่ว นอกจากนี้ปริมาณโฟเลตที่เพียงพอ riboflavin (วิตามินบี 2) และ ไพริดอกซิ (วิตามินบี 6) มีความสำคัญเนื่องจากสิ่งเหล่านี้ วิตามิน มีส่วนเกี่ยวข้องกับการเผาผลาญทริปโตเฟน คุณภาพและปริมาณของการบริโภคโปรตีนตลอดจนรูปแบบกรดไขมันยังมีผลต่อการสังเคราะห์ไนอาซินจาก L-tryptophan ในขณะที่การแปลงทริปโตเฟนเป็น NAD เพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของปริมาณที่ไม่อิ่มตัว กรดไขมันอัตราการแปลง (อัตราการแปลง) จะลดลงเมื่อปริมาณโปรตีนเพิ่มขึ้น (> 30%) โดยเฉพาะอย่างยิ่งกรดอะมิโนที่มากเกินไป Leucine ทำให้เกิดการรบกวนในการเผาผลาญทริปโตเฟนหรือไนอาซินเนื่องจากลิวซีนยับยั้งทั้งการดูดซึมทริปโตเฟนในเซลล์และการทำงานของกรดควิโนลินิกฟอสฟอไรโบซิลทรานสเฟอเรสและการสังเคราะห์ NAD ธรรมดา ข้าวโพด มีลักษณะสูง Leucine และปริมาณทริปโตเฟนต่ำการปรับปรุงพันธุ์ทำให้สามารถผลิต Opaque-2 ได้ ข้าวโพด หลากหลายซึ่งมีโปรตีนและทริปโตเฟนค่อนข้างสูง สมาธิ และต่ำ Leucine เนื้อหา. ด้วยวิธีนี้การเกิดอาการขาดวิตามินบี 3 สามารถป้องกันได้ในประเทศที่ข้าวโพดเป็นอาหารหลักเช่นเม็กซิโก ในที่สุดการสังเคราะห์ไนอาซินจากภายนอก (ร่างกายเอง) จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับคุณภาพของ อาหาร. แม้จะมีการเปลี่ยนทริปโตเฟนโดยเฉลี่ย 60 มก. เป็นไนอาซิน 1 มก. แต่ช่วงความผันผวนอยู่ระหว่าง 34 ถึง 86 มก. ทริปโตเฟน ดังนั้นจึงไม่มีข้อมูลที่แม่นยำเกี่ยวกับการผลิตวิตามินบี 3 จากทริปโตเฟนด้วยตนเอง

การดูดซึม

Nicotinamide ถูกดูดซึมอย่างรวดเร็วและเกือบหมด (ดูดซึม) เป็นกรดนิโคตินอิสระหลังจากการสลายโคเอนไซม์แล้วใน กระเพาะอาหารแต่ส่วนใหญ่จะอยู่ที่ส่วนบน ลำไส้เล็ก หลังจากการย่อยสลายของแบคทีเรีย (ความแตกแยกโดยการทำปฏิกิริยากับ น้ำ). ลำไส้ การดูดซึม (ดูดซึมทางลำไส้) เข้าไป เยื่อเมือก เซลล์ (เซลล์เยื่อเมือก) ตามก ปริมาณ- กลไกการขนส่งคู่ที่เป็นอิสระ ไนอาซินในปริมาณต่ำจะถูกดูดซึมอย่างแข็งขัน (ถ่ายขึ้น) โดยใช้ตัวพาตามจลนศาสตร์ความอิ่มตัวเพื่อตอบสนองต่อ a โซเดียม การไล่ระดับสีในขณะที่ไนอาซินในปริมาณสูง (3-4 กรัม) จะถูกดูดซึมเพิ่มเติม (ถ่ายขึ้น) โดยการแพร่กระจายแบบพาสซีฟ การดูดซึม กรดนิโคตินอิสระยังเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและเกือบสมบูรณ์ที่ส่วนบน ลำไส้เล็ก ด้วยกลไกเดียวกัน การดูดซึม อัตราของไนอาซินส่วนใหญ่ได้รับอิทธิพลจากเมทริกซ์อาหาร (ลักษณะของอาหาร) ดังนั้นในอาหารสัตว์จึงพบการดูดซึมได้เกือบ 100% ในขณะที่ผลิตภัณฑ์จากธัญพืชและอาหารอื่น ๆ จากพืชเนื่องจากโควาเลนต์จับตัวของกรดนิโคตินิกกับโมเลกุลขนาดใหญ่ - ไนอาซิติน - การดูดซึม คาดว่าจะมีเพียง 30% เท่านั้น มาตรการบางอย่างเช่นการบำบัดด้วยด่าง (การบำบัดด้วยโลหะอัลคาไลหรือ องค์ประกอบทางเคมีเช่น โซเดียม, โพแทสเซียม และ แคลเซียม) หรือการย่างอาหารที่สอดคล้องกันสามารถแยกไนอาซิตินที่เป็นสารประกอบเชิงซ้อนและเพิ่มสัดส่วนของกรดนิโคตินิกอิสระส่งผลให้กรดนิโคตินิกใช้ประโยชน์ทางชีวภาพได้เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ในประเทศที่ข้าวโพดเป็นแหล่งสำคัญของไนอาซินเช่นเม็กซิโกการปรับสภาพของข้าวโพดด้วย แคลเซียม สารละลายไฮดรอกไซด์เป็นอาหารหลักที่มีส่วนช่วยอย่างมากในการตอบสนองความต้องการของไนอาซิน การคั่ว กาแฟ demethylates กรด methylnicotinic (trigonelline) ที่มีอยู่ใน กาแฟสีเขียว ถั่วซึ่งมนุษย์ไม่สามารถใช้งานได้เพิ่มปริมาณกรดนิโคตินฟรีจากเดิม 2 มก. / 100 กรัมของเมล็ดกาแฟเขียวเป็นประมาณ 40 มก. / 100 กรัมของกาแฟคั่ว การบริโภคอาหารพร้อมกันไม่มีผลต่อการดูดซึมกรดนิโคตินิกและนิโคติน

ขนส่งและจำหน่ายในร่างกาย

ไนอาซินที่ดูดซึมส่วนใหญ่เป็นกรดนิโคตินเข้าสู่ ตับ ผ่านทางพอร์ทัล เลือดซึ่งการแปลงเป็นโคเอนไซม์ NAD และ NADP เกิดขึ้น [2-4, 7, 11] นอกเหนือไปจาก ตับ, เม็ดเลือดแดง (สีแดง เลือด เซลล์) และเนื้อเยื่ออื่น ๆ ยังมีส่วนร่วมในการจัดเก็บไนอาซินในรูปแบบของ NAD (P) อย่างไรก็ตามความสามารถสำรองของวิตามินบี 3 มี จำกัด และประมาณ 2-6 สัปดาห์ในผู้ใหญ่ ตับควบคุมปริมาณ NAD ในเนื้อเยื่อขึ้นอยู่กับนิโคตินาไมด์ภายนอกเซลล์ (ที่อยู่นอกเซลล์) สมาธิ - เมื่อจำเป็นมันจะแบ่ง NAD ไปเป็น nicotinamide ซึ่งทำหน้าที่ส่งเนื้อเยื่ออื่น ๆ ในกระแสเลือด วิตามินบี 3 มีความเด่นชัด การเผาผลาญครั้งแรก (การเปลี่ยนสารในช่วงแรกผ่านตับ) เพื่อให้อยู่ในระดับต่ำ ปริมาณ นิโคตินาไมด์ช่วงถูกปล่อยออกจากตับเข้าสู่ระบบ การไหลเวียน เฉพาะในรูปแบบของโคเอนไซม์ NAD และ / หรือ NADP ในการทดลองในหนูพบว่าหลังช่องท้อง การบริหาร (การให้สารเข้าไปในช่องท้อง) 5 มก. / กก. น้ำหนักตัวของกรดนิโคตินที่ติดฉลากมีเพียงส่วนเล็ก ๆ เท่านั้นที่ไม่เปลี่ยนแปลงในปัสสาวะ หลังจากได้รับไนอาซินในปริมาณสูง (500 มก. ไนอาซิน) หรืออยู่ภายใต้สภาวะคงตัว (ทางปาก ปริมาณ ไนอาซิน 3 กรัม / วัน) ในทางกลับกันพบว่ามากกว่า 88% ของขนาดยาที่ได้รับในรูปแบบที่ไม่เปลี่ยนแปลงและเผาผลาญ (เมตาบอลิซึม) ในปัสสาวะซึ่งบ่งชี้ว่ามีการดูดซึมเกือบสมบูรณ์กรดนิโคตินิกซึ่งแตกต่างจากนิโคตินไมด์ไม่สามารถข้าม เลือด-สมอง อุปสรรค (อุปสรรคทางสรีรวิทยาระหว่างกระแสเลือดและส่วนกลาง ระบบประสาท) และต้องเปลี่ยนเป็น nicotinamide ผ่าน NAD ก่อนจึงจะทำได้

การขับถ่ายออก

ภายใต้เงื่อนไขทางสรีรวิทยาไนอาซินส่วนใหญ่ถูกขับออกมาเป็น:

  • N1-methyl-6-pyridone-3-carboxamide
  • N1-methyl-nicotinamide และ
  • N1-methyl-4-pyridone-3-carboxamide กำจัดโดย ไต.

หลังจากได้รับปริมาณที่สูงขึ้น (วิตามินบี 3 3 กรัม / วัน) รูปแบบการขับถ่ายของสารเมตาโบไลต์ (ผลิตภัณฑ์ย่อยสลาย) จะเปลี่ยนไปโดยส่วนใหญ่:

  • N1-เมทิล-4-ไพริโดน-3-คาร์บอกซาไมด์,
  • Nicotinamide-N2-oxide และ
  • Nicotinamide ที่ไม่เปลี่ยนแปลงปรากฏในปัสสาวะ

ภายใต้สภาวะที่เป็นมูลฐานมนุษย์จะขับสารเมตาโบไลต์ประมาณ 3 มก. ทุกวันผ่านทาง ไต. ในการบริโภควิตามินบี 3 ที่บกพร่อง (ไม่เพียงพอ) ไต การขจัด (การขับออกทางไต) ของไพริโดนลดลงเร็วกว่าเมทิลนิโคตินาไมด์ ในขณะที่การขับ N1-methyl-nicotinamide ที่ 17.5-5.8 µmol / วันแสดงถึงสถานะของไนอาซินชายแดน การขจัด <5.8 µmol N1-methyl-nicotinamide / วันเป็นตัวบ่งชี้การขาดวิตามินบี 3 การขจัด หรือครึ่งชีวิตของพลาสมา (เวลาที่ผ่านไประหว่างค่าสูงสุด สมาธิ ของสารในเลือดถึงครึ่งหนึ่งของค่านี้) ขึ้นอยู่กับสถานะของไนอาซินและปริมาณที่ให้มา โดยเฉลี่ยประมาณ 1 ชั่วโมง เรื้อรัง การฟอกไต การรักษา (ขั้นตอนการฟอกเลือด) ที่ใช้ในผู้ป่วยเรื้อรัง ไตวาย อาจส่งผลให้สูญเสียไนอาซินอย่างเห็นได้ชัดดังนั้นระดับนิโคตินาไมด์ในเลือดจึงลดลง