ไรโบฟลาวิน (วิตามินบี 2): ความหมายการสังเคราะห์การดูดซึมการขนส่งและการแพร่กระจาย

Riboflavin (วิตามินบี 2) เป็นสารที่ชอบน้ำ (น้ำ- ละลายน้ำได้) วิตามินของกลุ่ม B มีความแตกต่างทางสายตาจากแหล่งน้ำส่วนใหญ่ วิตามิน ด้วยสีเรืองแสงสีเหลืองเข้มข้นซึ่งสะท้อนให้เห็นในชื่อของมัน (flavus: สีเหลือง) ชื่อทางประวัติศาสตร์ของ riboflavin ได้แก่ ovoflavin, lactoflavin และ uroflavin ซึ่งหมายถึงการแยกสารนี้ครั้งแรก ในปีพ. ศ. 1932 วอร์เบิร์กและคริสเตียนได้รับ "การหมักสีเหลือง" จากยีสต์และระบุว่าเป็นฟลาวินโมโนนิวคลีโอไทด์ (FMN) ที่มีฤทธิ์โคเอนไซม์ โครงสร้างของ riboflavin ถูกอธิบายในปี 1933-34 โดย Kuhn และ Wagner-Jauregg และสังเคราะห์ในปี 1935 โดย Kuhn, Weygand และ Karrer ในปีพ. ศ. 1938 การค้นพบฟลาวินอะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ (FAD) เป็นโคเอนไซม์ของกรดดีอะมิโนออกซิเดสโดย Wagner โครงสร้างพื้นฐานของวิตามินบี 2 คือระบบวงแหวนไอโซอัลลอกซาซีนซึ่งมีคุณสมบัติรีดอกซ์ที่เด่นชัด (คุณสมบัติในการลด / ออกซิเดชั่น) ติดอยู่กับอะตอม N10 ของโมเลกุล isoalloxazine คือ ribitol ซึ่งเป็น pentavalent แอลกอฮอล์ น้ำตาล ที่มีความสำคัญต่อประสิทธิภาพของวิตามิน สารประกอบที่ใช้งานทางชีวภาพของวิตามินบี 2 คือ isoalloxazine 7,8-dimethyl-10- (1-D-ribityl) IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) เสนอคำว่า riboflavin เป็นชื่อย่อเช่นเดียวกับวิตามินบี 1 (วิตามินบี XNUMX) ไรโบฟลาวินมีความจำเพาะของโครงสร้างในระดับสูงดังนั้นการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในโครงสร้างโมเลกุลสามารถมาพร้อมกับ a การลดหรือสูญเสียประสิทธิภาพของวิตามินหรือ - ในบางกรณี - โดยวิธีการออกฤทธิ์ที่เป็นปฏิปักษ์ (ตรงกันข้าม) การเปลี่ยนเศษซี่โครงโดย กาแลคโต (→ galactoflavin) ส่งผลให้เกิดผลปฏิปักษ์ที่รุนแรงที่สุดและนำไปสู่การขาดวิตามินบี 2 ทางคลินิกได้อย่างรวดเร็ว เมื่อเปลี่ยนสายโซ่ข้าง ribitol ด้วยคาร์โบไฮเดรดอะนาล็อกอื่น ๆ เช่นอาราบิโนสและลิกโซสความเป็นปรปักษ์กันจะลดลงและในบางกรณีจะมีการออกเสียงเฉพาะในสัตว์บางชนิดเช่นหนู ในการเปิดเผยกิจกรรมทางชีวภาพ riboflavin ต้องได้รับ phosphorylated ที่อะตอม C5 ของห่วงโซ่ข้าง ribitol ภายใต้การกระทำของ riboflavin kinase (เอนไซม์ที่ถ่ายโอน a ฟอสเฟต สารตกค้างโดยการแยก อะดีโนซีน triphosphate (ATP)) (→ flavin mononucleotide, FMN) และต่อมา adenylated (→ flavin adenine dinucleotide, FAD) โดย pyrophosphorylase (เอนไซม์ที่ถ่ายโอน adenosine monophosphate (AMP) ที่ตกค้างขณะบริโภค ATP) FMN และ FAD เป็นอนุพันธ์ที่สำคัญ (อนุพันธ์) ของไรโบฟลาวินและทำหน้าที่เป็นโคเอนไซม์ของออกซิเดสและดีไฮโดรจีเนส ในสิ่งมีชีวิตของสัตว์และพืชมากกว่า 100 เอนไซม์และในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีเอนไซม์มากกว่า 60 ชนิดขึ้นอยู่กับ FMN หรือ FAD ซึ่งเรียกว่า flavoproteins หรือ flavin enzyme ตามลำดับ วิตามินบี 2 มีความเสถียรต่อความร้อนสูง ออกซิเจน มีความไวและไวต่อแสง UV สูงเมื่อเทียบกับอื่น ๆ วิตามิน. Riboflavin และอนุพันธ์ของฟลาวินที่ไม่ผูกมัดโปรตีนสามารถย่อยสลายได้ง่ายด้วยแสง (ความแตกแยกของโมเลกุลภายใต้อิทธิพลของแสง UV) ไปยัง Lumichrome ที่ไม่ใช้งานวิตามิน (dimethylisoalloxazine) หรือ lumiflavine (trimethylisoalloxazine) ซึ่งสายโซ่ด้านข้างของ aliphatic ถูกแยกออกบางส่วนหรือทั้งหมด . ด้วยเหตุนี้ผลิตภัณฑ์ที่มีวิตามินบี 2 ควรเก็บไว้ในภาชนะที่ปิดสนิทและป้องกันไม่ให้ถูกแสง

การสังเคราะห์

ไรโบฟลาวินถูกสังเคราะห์โดยพืชและจุลินทรีย์และเข้าสู่สิ่งมีชีวิตของสัตว์ผ่านห่วงโซ่อาหาร ดังนั้นวิตามินบี 2 จึงกระจายอยู่ทั่วไปทั้งในพืชและสัตว์และมีอยู่ในอาหารมากมาย

การดูดซึม

ในอาหาร riboflavin เกิดขึ้นในรูปแบบอิสระ แต่ส่วนใหญ่เป็น FMN และ FAD - flavoprotein ที่มีโปรตีน ไรโบฟลาวินถูกปล่อยออกมาโดย กรดในกระเพาะอาหาร และฟอสฟาเตสที่ไม่เฉพาะเจาะจงและไพโรฟอสเฟต (เอนไซม์ ที่ไฮโดรไลติก (ด้วย น้ำ การเก็บรักษา) ฟอสเฟต สารตกค้าง) ของส่วนบน ลำไส้เล็ก. การดูดซึม (ดูดซึมทางลำไส้) ของไรโบฟลาวินฟรีที่ส่วนบน ลำไส้เล็กโดยเฉพาะอย่างยิ่งในลำไส้เล็กส่วนต้น (ลำไส้ว่าง) อยู่ภายใต้ก ปริมาณ- กลไกการขนส่งคู่ที่เป็นอิสระ ในช่วงทางสรีรวิทยา (ปกติสำหรับการเผาผลาญ) สูงถึง 25 มก. ไรโบฟลาวินจะถูกดูดซึมอย่างแข็งขันเพื่อตอบสนองต่อ โซเดียม การไล่ระดับสีโดยพาหะตามจลนศาสตร์ความอิ่มตัว เหนือปริมาณทางสรีรวิทยา การดูดซึม ของวิตามินบี 2 ยังเกิดขึ้นจากการแพร่กระจายแบบพาสซีฟ [1, 2, 4-6, 8] การดูดซึม อัตราของไรโบฟลาวินหลังจากรับประทานในปริมาณทางสรีรวิทยาโดยเฉลี่ยอยู่ระหว่าง 50-60% การได้รับวิตามินบีในส่วนประกอบอาหารและการปรากฏตัวของ กรดน้ำดี ส่งเสริมการดูดซึม สันนิษฐานว่าอัตราการล้างกระเพาะอาหารที่ล่าช้าและเวลาในการขนส่งทางเดินอาหารที่ยาวนานมีบทบาทในการส่งเสริมการสัมผัสกับพื้นผิวที่ดูดซับ ในลำไส้ เยื่อเมือก เซลล์ (เซลล์เยื่อเมือก) ส่วนหนึ่งของไรโบฟลาวินอิสระที่ดูดซึม (กินเข้าไป) จะถูกแปลงเป็น FMN โดยไรโบฟลาวินไคเนสและต่อมาเป็น FAD โดยไพโรฟอสโฟรีเลสเพื่อรักษา สมาธิ วิตามินบี 2 ฟรีให้ต่ำที่สุดและเพื่อให้แน่ใจว่ามีการดูดซึมต่อไป อย่างไรก็ตามวิตามินบี 2 ที่ดูดซึมส่วนใหญ่จะถูกเปลี่ยนเป็นรูปแบบที่ใช้งานร่วมกันของเอนไซม์ FMN และ FAD ใน ตับ หลังจากพอร์ทัล หลอดเลือดดำ ขนส่ง.

ขนส่งและจำหน่ายในร่างกาย

ฟรี riboflavin, FMN และ FAD ถูกปล่อยออกมาจากไฟล์ ตับ เข้าสู่กระแสเลือด ที่นั่นวิตามินบี 2 ส่วนใหญ่มีอยู่ในรูปแบบ FAD (70-80%) และ FMN และมีเพียง 0.5-2% ในรูปแบบอิสระ ไรโบฟลาวินและอนุพันธ์ถูกขนส่งใน เลือด พลาสมาในรูปแบบโปรตีนที่ถูกผูกไว้ คู่ค้าที่มีผลผูกพันหลักคือพลาสมาอัลบัม (80%) ตามด้วยไรโบฟลาวินที่มีผลผูกพันเฉพาะ โปรตีน (RFBPs) และโกลบูลินโดยเฉพาะ อิมมูโนโกลบูลิน. สำหรับการขนส่งเข้าสู่เซลล์เป้าหมายวิตามินบี 2 จะถูกลดทอนฟอสฟอรัสภายใต้การทำงานของพลาสมาติกฟอสปาเตส (เอนไซม์ ที่ไฮโดรไลติก (ภายใต้ น้ำ การเก็บรักษา) ฟอสเฟต สารตกค้าง) เนื่องจากไรโบฟลาวินที่ปราศจากฟอสฟอรัสเท่านั้นที่สามารถผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้โดยการแพร่กระจาย ภายในเซลล์ (ภายในเซลล์) การแปลงและการตรึงเป็นรูปแบบโคเอนไซม์เกิดขึ้นอีกครั้ง - การดักจับการเผาผลาญ เนื้อเยื่อเกือบทั้งหมดสามารถสร้าง FMN และ FAD ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งอัตรา Conversion ที่สูงจะพบได้ในไฟล์ ตับ, ไตและ หัวใจซึ่งมีความเข้มข้นสูงสุดของไรโบฟลาวิน -70-90% เป็น FAD <5% เป็นไรโบฟลาวินอิสระ เช่นเดียวกับที่ชอบน้ำทั้งหมด (ละลายน้ำได้) วิตามินยกเว้นโคบาลามิน (วิตามิน B12) ความจุในการจัดเก็บวิตามินบี 2 อยู่ในระดับต่ำ ที่เก็บเนื้อเยื่อมีอยู่ในรูปของไรโบฟลาวินที่จับกับโปรตีนหรือเอนไซม์ ในกรณีที่ขาดอะโปโปรตีนหรือเอโปเอนไซม์จะไม่สามารถเก็บไรโบฟลาวินส่วนเกินได้ส่งผลให้สต็อกไรโบฟลาวินลดลงในมนุษย์ที่เป็นผู้ใหญ่จะมีวิตามินบี 123 ประมาณ 2 มก. (เก็บไว้โดย ไต). ปริมาณนี้เพียงพอที่จะป้องกันอาการขาดทางคลินิกได้ประมาณ 2-6 สัปดาห์โดยมีครึ่งชีวิตทางชีววิทยาประมาณ 16 วัน Riboflavin มีผลผูกพัน โปรตีน (RFBPs) มีความสำคัญต่อทั้งกระบวนการขนส่งและการเผาผลาญ (เมตาบอลิซึม) ของวิตามินบี 2 ในตับและ ไตระบบขนส่งเฉพาะที่ทำงานอย่างแข็งขันได้แสดงให้เห็นว่ามีส่วนช่วยใน การไหลเวียนของ enterohepatic (ตับ-ไส้พุง การไหลเวียน) และการดูดซึมของท่อ (การดูดซึมซ้ำในท่อไต) ของไรโบฟลาวินในระดับหนึ่งตามความต้องการของแต่ละบุคคล จากการศึกษาในสัตว์ทดลองการขนส่งไรโบฟลาวินไปยังส่วนกลาง ระบบประสาท (CNS) ยังอยู่ภายใต้กลไกที่ใช้งานอยู่และกฎระเบียบ homeostatic (การควบคุมตนเอง) ที่ปกป้องระบบประสาทส่วนกลางจากทั้งที่มีอุปทานน้อยและมากเกินไป ในสตรีที่มีความรุนแรง (การตั้งครรภ์) มีการค้นพบ RFBP เฉพาะเพื่อรักษาการไล่ระดับสีใน เลือด ซีรั่มจากมารดา (มารดา) ถึงทารกในครรภ์ (ทารกในครรภ์) การไหลเวียน. ดังนั้นแม้ว่าปริมาณวิตามินบี 2 ของมารดาจะไม่เพียงพอ แต่ปริมาณไรโบฟลาวินที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตและพัฒนาการของทารกในครรภ์ก็เป็นสิ่งที่มั่นใจได้เป็นอย่างมากในขณะที่ เอสโตรเจน กระตุ้นการสังเคราะห์ RFBPs ภาวะโภชนาการที่ไม่ดีนำไปสู่การขาด RFBP

การเผาผลาญอาหาร

การเผาผลาญของไรโบฟลาวินถูกควบคุมโดย ฮอร์โมน และ RFBP ขึ้นอยู่กับสถานะวิตามินบี 2 ของแต่ละบุคคล Riboflavin มีผลผูกพัน โปรตีน และ ฮอร์โมนเช่น triiodothyronine (T3, ไทรอยด์ฮอร์โมน) และ aldosterone (adrenocortical hormone) ควบคุมการสร้าง FMN โดยกระตุ้นการทำงานของไรโบฟลาวินไคเนส การสังเคราะห์ FAD ในภายหลังโดย pyrophosphorylase ถูกควบคุมโดยการยับยั้งผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายเพื่อป้องกันไม่ให้ FAD เกิน โคเอนไซม์ FMN และ FAD จัดทำโดยการปรับ (ปรับเปลี่ยน) การทำงานของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องเฉพาะในขอบเขตที่สิ่งมีชีวิตต้องการตามความต้องการเท่านั้นภายใต้เงื่อนไขของระดับ T3 ในซีรัมที่ลดลงและ / หรือลดลง สมาธิ ของ RFBPs เช่นเดียวกับใน การขาดแคลนอาหาร (ภาวะทุพโภชนาการ / ภาวะทุพโภชนาการ) และ อาการเบื่ออาหาร (สูญเสียความกระหาย; Nervosa อาการเบื่ออาหาร: anorexia), FAD ในพลาสมาลดลง สมาธิ และการเพิ่มขึ้นอย่างมากของ riboflavin อิสระซึ่งโดยปกติจะมีอยู่ในปริมาณที่ติดตามเท่านั้นใน เม็ดเลือดแดง (สีแดง เลือด เซลล์) จะสังเกตเห็น

การขับถ่ายออก

การขับวิตามินบี 2 ออกทางไตส่วนใหญ่เป็นไรโบฟลาวินอิสระ มากถึง 30-40% ของ 7-hydroxymethyl-, 8-hydroxymethyl- หรือ 8-alpha-sulfonylriboflavin และปริมาณการติดตามของสารอื่น ๆ (ตัวกลาง) จะถูกกำจัดออกทางไต (ขับออกโดยไต) หลังจากสูง -ปริมาณ การเสริมวิตามินบี 2, 10-hydroxyethylflavin อาจปรากฏในปัสสาวะอันเป็นผลมาจากการย่อยสลายของแบคทีเรีย ไม่สามารถตรวจพบโคเอนไซม์ในรูปแบบ FMN และ FAD ในปัสสาวะ ข้อมูลการล้าง (การขับถ่าย) ระบุว่าประมาณครึ่งหนึ่งของไรโบฟลาวินในพลาสมาถูกกำจัดออกทางปัสสาวะ การล้างไตสูงกว่าการกรองไต ผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพแข็งแรงจะขับไรโบฟลาวิน 120 ไมโครกรัมหรือมากกว่าออกทางปัสสาวะใน 24 ชั่วโมง การขับไรโบฟลาวิน <40 มก. / ก ครีเอตินีน เป็นตัวบ่งชี้การขาดวิตามินบี 2 ผู้ป่วยที่ต้องการ การฟอกไต เนื่องจาก ไตวาย (ไตวายเรื้อรัง /ภาวะไตวายเฉียบพลัน) มีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นสำหรับการขาดวิตามินบี 2 เนื่องจากไรโบฟลาวินหายไปในระหว่างนั้น การฟอกไต (การฟอกเลือด) วิตามินบี 1 น้อยกว่า 2% จะถูกกำจัดออกไปใน น้ำดี ด้วยอุจจาระ (ทางอุจจาระ) การขจัด หรือครึ่งชีวิตของพลาสมา (เวลาที่ผ่านไประหว่างความเข้มข้นสูงสุดของสารในเลือดถึงครึ่งหนึ่งของค่านั้น) ขึ้นอยู่กับสถานะไรโบฟลาวินและ ปริมาณ จัดมาให้. ในขณะที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว การขจัด ครึ่งชีวิต 0.5-0.7 ชั่วโมงครึ่งชีวิตของพลาสมาช้าแตกต่างกันไปตั้งแต่ 3.4-13.3 ชั่วโมง ไม่มีความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างการบริโภควิตามินบี 2 กับการขับไรโบฟลาวินของไต ในขณะที่ความอิ่มตัวของเนื้อเยื่อต่ำกว่า (≤ 1.1 มก. วิตามินบี 2 / วัน) อัตรา การขจัด การเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยเท่านั้นมีการขับไรโบฟลาวินเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด - จุดพัก (> 1.1 มก. วิตามินบี 2 / วัน) เมื่อถึงจุดอิ่มตัว ในความโน้มถ่วง (การตั้งครรภ์) เนื่องจากการเหนี่ยวนำ (การแนะนำในแง่ของการก่อตัวที่เพิ่มขึ้น) ของโปรตีนที่จับกับไรโบฟลาวินการขับวิตามินบี 2 ออกทางไตจะลดลง นอกจากนี้ยังพบอัตราการขับถ่ายที่ลดลงในโรคเนื้องอก (โรคมะเร็ง) เนื่องจากผู้ป่วยมีความเข้มข้นของซีรั่มเพิ่มขึ้น อิมมูโนโกลบูลิน ที่จับวิตามินบี 2

อนุพันธ์ที่ละลายในไขมันของไรโบฟลาวิน

สารประกอบที่ละลายในไขมัน (ละลายในไขมัน) เช่นกรดเตตราบิวทีริกหรืออนุพันธ์เตตรานิโคตินิลของไรโบฟลาวินสามารถเตรียมได้โดยการเอสเทอริฟิเคชันของกลุ่มไฮดรอกซิล (OH) ของห่วงโซ่ด้านข้างของไรบิทอล เมื่อเทียบกับวิตามินดั้งเดิม (ดั้งเดิม), วิตามินที่ละลายน้ำได้ (ละลายในน้ำ), อนุพันธ์ของไรโบฟลาวินไลโปฟิลิก (ที่ละลายในไขมัน) แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการซึมผ่านของเมมเบรนที่ดีกว่า (ความสามารถในการเคลื่อนผ่านเมมเบรน), การกักเก็บที่ดีขึ้น (การกักเก็บ) และการหมุนเวียนที่ช้าลง (การหมุนเวียน) การศึกษาเบื้องต้นแสดงผลประโยชน์ของอนุพันธ์เหล่านี้ใน การแข็งตัวของเลือด ความผิดปกติและการรักษาภาวะไขมันในเลือดสูง นอกจากนี้การใช้สารไรโบฟลาวินที่ละลายในไขมันได้เพียงอย่างเดียวหรือใช้ร่วมกับ วิตามินอี- อาจป้องกันการสะสม (สะสม) ของไขมัน เปอร์ออกไซด์ อันเป็นผลมาจากการสัมผัสกับ คาร์บอน tetrachloride หรือสารก่อมะเร็งเช่น adriamycin