Водорозчинні вітаміни

Вітамін B₁

Вітамін B₁(тіамін) - це водорозчинний вітамін, знаходиться в зернових, бобових та в м'ясі.В організм потрапляє у вигляді тіаміну(неактивної форми), після всмоктування потрапляє в печінку, де перетворюється в активну форму - тіаміндифосфат(додається дві фосфатні групи).

Тіаміндифосфат(далі ТДФ) слугує коферментом для ряду ферментів:

• Транскетолаза - ключовий фермент пентозофосфатного шляху, каталзіує реакцію неокислювальної стадії, а саме:
  Ксилюлоза-5-фосфат + рибоза-5-фосфат = гліцеральдегід-3-фосфат + седогептулоза-7-фосфат
• Піруват дегідрогеназний комплекс - сукупність ферментів, які каталізують перетворення пірувату в ацетил-КоА, при цьому вивільнюється вуглекислий газ та утворюється НАДН.Окрім тіаміндифосфату, коферментами тут будуть ФАД, НАД⁺ та ліпоєва кислота
• α-кетоглутарат дегідрогеназний комплекс каталізує декарбоксивалююня та дегідрогенізацію α-кетоглутарату до сукциніл-КоА.
• Дегідрогенази розгалужених кетокислот - клас ферментів, які беруть участь в метаболізмі амінокислот валіну, лейцину та ізолейцину.

Гіповітаміноз тіаміну

Причини розвитку:

• Надмірне вживання алкоголю - погіршення всмоктування вітаміну B₁
• Недостатність вітаміну в раціоні
• Надмірне споживання сирих морепродуктів, де міститься фермент тіаміназа, яка відповідно до своєї назви, розщелпює тіамін.

Хвороба бері-бері - порушення функціонування нервової, серцево-судинної, травної систем, внаслідок недостатності вітаміну B₁, який є кофактором для багатьох ферментів, що забезпечують клітини енергією.Має наступні прояви:

• Поліневрити: зниження загальної чутливості, спонтанний біль, втрата деяких безумовних рефлексів
• Енцефалопатії:
  Синдром Верніке проявляється як порушення кординації в просторі, галюцінації, порушення зору та запаморочення.
  Синдром Корсакова проявляється в амнезії, порушення пам'яті.
• Аритмії
• Зміна розміру серця
• Атонія кишківника
• Погіршення апетиту
• Порушується синтез та секреція ферментів ШКТ

Вітамін B₂

Вітамін B₂(рибофлавін) - водорозчинний вітамін, міститься в молочних продуктах, м'ясі та рибних продуктах.
Після всмоктування в кров, відразу розноситься по іншим тканинам організму.

Рибофлавін потрібен для синтезу кофакторів:

• ФАД(флавінаденіндинуклеотид) слугує акцептороном гідрогенів в реакціях, які каталізуються ферментами сукцинат дегідрогеназою, ацил-дегідрогеназою, піруват дегідрогеназою
• ФМН(флавінмононуклеотид) входить в склад І комплексу електротранспортного ланцюгу.

Гіповітаміноз рибофлавіну

Причини розвитку гіповітамінозу:

• Генетичні мутації(порушення всмоктування)
• Діарея
• Прийом барбітуратів

Клінічні прояви:

• Глосит
• Ангулярний стоматит - тріщини в ділянці кута роту
• Анемія
• Васкуляризація рогівки
• Порушення процесів катаболізму жирних кислот, глюкози.
• Стеатоз печінки

Вітамін B₃

Вітамін B₃(PP, ніацин) - водорочизнний вітамін, міститься зернових, молочних, морепродуктах.
Ніацин(нікотинова кислота) потрібен для синтезу коферментів НАД⁺ та НАДФ⁺, які відіграють наступні біологічні функції:

• НАД⁺(нікотинамідаденіндинуклеотид) відіграє величезну роль у катаболізмі вуглеводів(гліколіз, ЦТК) та ліпідів(бета-окислення жирних кислот).Являється переносником електронів, бере участь у окислювально-відновних реакціях.
• НАДФ⁺ відновлюється головним чином завдяки неокислювальним реакціям пентозофосфатного шляху окислення глюкози, ці електрони будуть використані не для утворення енергії, а для синтезу тих же самих ліпідів(синтез жирних кислот та холестерину).

Гіповітаміноз ніацину

Коли в організмі не вистачає ніацину розвивається пелагра - захворювання, яке має наступні клінічні прояви:

• Глосит - запалення язика
• Дерматит - запалення шкіри, характеризується особливою симетричністю, в ділянці шиї утворюється "намисто"(ураження).
• Діарея
• Деменція

Цікаво, що ніацин може утворюватись нашим власним організмом, але для цього потрібна амінокислота триптофан, яка являється незамінною, тобто, потрапляє в наш організм лише з їжею.
Так от, при дефіциті цієї амінокислоти також може виникати гіповітаміноз ніацину.Причини недостатності триптофану:

• Хвороба Хартнупа - порушення всмоктування
• Низькобілкова дієта

Однак, окрім триптофану потрібні ще вітаміни B₂ та B₆.Тому, при дефіциті цих вітамінів також може виникати пелагра(як ускладнення).

Вітамін B₅

Вітамін B₅(пантотенова кислота) - водорозчинний вітамін, міститься в молочних продуктах, зернових та м'ясі.
Активною коферментою формою являється КоА, який має декілька важливих функцій:

• Перенесення ацильних груп(Ацетил-КоА, ацил-КоА)
• Береже макроергічний зв'язок - відщеплюється КоА, то вивільняється енергія, яка допомогає протікати наступній реакції
• Кофермент для синтази жирних кислот

Гіповітаміноз пантотенату

Зустрічається дуже рідко, але має наступні прояви:

• Дерматит
• Діарея
• Алопеція

Вітамін B₆

Вітамін B₆(піридоксин) - водорозчинний вітамін, знаходиться в печінці, морепродуктах, бобових та зелених овочах.
Активна форму вітаміну Б₆ - піридоксальфосфат(додаємо дві фосфатні групи) являється кофактором для ферментів, які каталізують реакції трансамінування та декарбоксилювання.
Перш за все, це особливо важливо з наступних причин:

• Є кофактором для амінотрансфераз - групи ферментів, які каталізують реакцію трансамінування між молекулами кетокислот та амінокислот.Ці ферменти важливі для клітини як з енергетичної точки зору, так і для знешкодження амоніаку.
• Є кофактором для глікоген фосфорилази - ферменту, яка каталізує розпад глікогену на глюкозу-1-фосфат.
• Є кофактором для декарбоксилаз - групи ферментів, які каталізують реакції видалення вуглекислого газу з молекули , наприклад, серед таких ферментів можна виділити фосфоенолпіруваткарбоксикіназу, альфа-кетоглутарат дегідрогеназу, піруватдегідрогеназний комплекс, глутамат декарбоксилази.
• Синтез гему.Піридоксальфосфат є коферментом для амінолевулінат синтази - ферменту, який каталізує першу реакцію утворення групи гему.
• Синтез цистатіоніну.Гомоцистеїн(проміжний продукт метаболізму метіоніну) може або бути перетвореним в метіонін або за допомогою ферментуцистатіонін синтази перетворитись в цистатіонін.Так от для останньої реакції нам потрібен кофермент піридоксальфосфат.Якщо не буде цього кофактору, то гомоцистеїн може накопичуватись в клітині, а це може викликати підвищення рівню гомоцистеїну в крові, який являється не дуже позитивною молекулою.

Цей вітамін особливо важливий для нервової системи, так як:

• Згадуємо біогенні аміни, серед яких є гістамін, серотонін, дофамін та ГАМК.Всі, окрім гістаміну грають певну роль в передачі імпульсу між нейронами.Особливо варто виділити ГАМК - нейромедіатор, який має переважно гальмуючий ефект.Знову ж таки, ці біогенні аміни утворюються шляхом декарбоксивалююня, де нам потрібен кофермент піридоксальфосфат.Якщо не буде цього коферменту, то не буде протікати реакція, відповідно, не буде ГАМК.Якщо не буде ГАМК - не буде гльмування в ЦНС, що може призвести до епілепсій.

Гіповітаміноз піридоксину

Цей стан може виникати внаслідок недостачі вітаміну в дієті, або ж через прийом різних лікарських засобів(барбітуратів), серед яких важливо виділити ізоніазид(протитуберкульозний).
Знаючи де функціонує наш піридоксальфосфат, ми можемо й самі здогадатися, що буде при його недостатності:

• Сидеробластична анемія виникає внаслідок неможливості протікання першої реакції синтезу гему(каталізується амінолевулінат синтазою), що може бути або через відсутність ферменту, або через відсутність кофактору для нього
• Невропатії виникають внаслідок порушення синтезу нейромедіаторів(спочатку це проявляється просто як подразливість та надмірна больова чутливість)
• Гомоцистеїнемія механізм виникнення якої ми розібрали вище

Вітамін B₉

Вітамін B₉(фолат) - водорозчинний вітамін, знаходиться переважно в продуктах рослинного походження - зелені овочі, фрукти, листові.
Після того, як фолат потрапляє в кишечник, то тут він підлягає перетравленню(відщеплюється від білків) та всмоктується в ентероцит.В ентероциті цей фолат перетворюється в 5-метил-тетрагідрофолат, який потрапляє в кровообіг.
З крові, він захоплюється різними клітинами.Ось ця метильна група не зовсім потрібна нашому фолату, тому він намагається її позбутись, і тут на допомогу приходить кобаламін(вітамін B₁₂), який забирає на себе цей метил, весь цей процес відбувається під контролем ферменту метіонін синтаза - фермент із шляху метаболізму метіоніну.Таким чином, 5-метил-ГТФ перетворюється в просто звичайний тетрагідрофолат.
Далі, ось цей тетрагідрофолат тепер може бути використаний в деяких реакціях, наприклад, він являється коферментом для серин-гідрокси метилтрансферази, яка перетворює серин в гліцин, при цьому ТГФ перетворюється в 5,10-метилен-ТГФ.І ось ця остання молекула буде використана в різних реакціях синтезу нуклеотидів.

Так наприклад, є фермент тимідилат синтаза, яка бере дУМФ та 5,10-метилен-ТГФ.Цей фермент відщеплює метильну групу від ТГФ та переносить її на дУМФ, остання перетворюється в дТМФ.І потім цей дТМФ стає дТТФ, який далі буде використаний для синтезу ДНК.

Гіповіміноз фолатів

Гіповітаміноз може виникати або внаслідок недостатності цього компоненту в раціоні або ж через надмірне вживання алкоголю(пригнічує всмоктування).
Проявляються наступні симптоми:

• Слабкість
• Анемія
• Підвищенний ризик інфаркту, інсульту
• Невропатії(іноді)
• Цистеїнемія/урія

Вітамін B₁₂

Вітамін B₁₂(кобаламін) - водорозчинний вітамін, знаходиться переважно в продуктах тваринного походження(наприклад, печінка, м'ясо, морепродукти), але й може утворюватись мікрофлорою нашого товстого кишківника(однак не доведено, що він може всмоктатись звідси).
Взагалі кобаламін дуже складна молекула, в складі якої є атом кобальту та цианідна група(-CN).

Всмоктування вітаміну B₁₂

Наші слинні залози(переважно привушна) виробляють спеціальний білок - кобалофілін(або ж гаптокорин).Цей білок зв'язується з нашим кобаламіном, та цей комплекс потрапляє в шлунок.Як ми знаємо, в шлунку у нас кисле середовище, а ще тут виділяється інший спеціальний білок - внутрішній фактор Кастла.
І всі дуже добре пам'ятають ще з шкільної програми, що в шлунку кобаламін зв'зується з внутрішнім фактором Кастла, однак виявилось, що це не так.
В шлунок потрапляє комплекс "кобаламін:кобалофілін", який ніщо не може роз'єднати.Цей комплекс утворюється задля того, щоб захистити наш вітамін Б₁₂ від дії соляної кислоти.

А ось тепер після того, як хімус потрапляє в 12-палу кишку, то сюди накачуються бікарбонати та ферменти підшлункової залози.Бікарбонати надають вмісту 12-палої кишки лужні властивості, а ферменти, зокрема пептидази розщеплюють комплекс "кобаламін:кобалофілін" - вітамін B₁₂ вивільняється.
І ось тільки тепер справа доходить до фактору Кастла: тільки зараз цей фактор зв'язується з вітаміном B₁₂.
Тепер, ось цей комплекс подорожує по тонкому кишечнику, внутрішня оболонка якого представлена ентероцитами, на поверхні яких є спеціальний рецептор, який розпізнає комплекс "фактор Кастла:кобаламін".Після зв'язування відбувається рецептор-залежний ендоцитоз - вітамін Б₁₂ разом з фактором Кастла опиняється в ентероциті.Зрозуміло, що фактор Кастла розпадеться на амінокислоти, які будуть використані або ентероцитом, або викинуті в кров, а кобаламін зв'яжеться з іншим транспортним білком транскобаламіном та буде у такому вигляді плавати в крові.

Біологічні ефекти кобаламіну

Перш за все, кобаламін має дві активні форми:

• Метилкобаламін(додається метильна група)
• Аденозилкобаламін(додається аденозин)

Взагалом, найголовнішими функціями кобаламіну є:

• Реакція ізомеризації.Коли ми окислюємо жирні кислоти з непарним карбоновим ланцюгом(тобто, наша жирна кислота має наприклад 17 атомів карбону), то в кінці-кінців у нас утворюється пропіоніл-КоА, який далі перетворюється в метилмалоніл-КоА.Наступним кроком нам потрібно утворити сукциніл-КоА.По-суті, що метилмалоніл, що сукциніл - ізомери.Просто вся різниця між цими молекулами в тому, що потрібно змінити атоми гідрогену місцями.Цим займається фермент метилмалоніл-КоА мутаза, кофактором для якої буде аденозилкобаламін - одна із активних форм вітаміну B₁₂.Сам фермент буде займатись відщепленням гідрогенів, які потім переносяться на аденозилкобаламін, тобто, цей вітамін слугує тимчасовим транспортером гідрогенів.І потім цей же фермент забирає ці гідрогени і прикріплює їх в інше місце тієї самої молекули - утворюється ізомер.
• Метіонін синтаза.Цей фермент потрібен для перетворення гомоцистеїну в метіонін, при цьому 5-метилен-ТГФ перетворюється в звичайну ТГФ.Ця ТГФ далі буде перетворена в 5,10-метилен-ТГФ, яка буде використана для синтезу нуклеотидів, які необхідні для утворення молекули ДНК, яка в свою чергу потрібна для нормального функціонування та поділу клітин(особливо це стосується стовбурових).
  Так от, повертаємось до метіонін синтази.Цей фермент бере і відщеплює метильну групу від ТГФ, та перекидає її на кобаламін, який в результаті стає метилкобаламіном.Знову ж таки, наш вітамін просто відіграє тимчасовим транспортером цієї групи.Потім, ця група віднімається та перекидується на гомоцистеїн, який стає метіонін.А метилкобаламін знову перетворюється в кобаламін.

Гіповітаміноз кобаламіну

Гіповітаміноз, як правило, виникає внаслідок порушення всмоктування цього вітаміну.Наприклад, при порушенні функції шлунку(атрофічний гастрит, гіпоацидний гастрит) не буде виділятись фактор Кастла.При пошкодженні підшлункової залози не будуть виділятись протеази, які відщеплюють кобалофілін від кобаламіну.При пошкодженні кишечнику(целіакія) зменшується поверхня всмоктування.

Знаючи функції нашого вітаміну ми можемо здогадатись, що буде при його відсутності:

• Макроцитарна анемія виникає внаслідок порушення утворення ТГФ, відповідно, не може відбуватись синтез нуклеотидів, а значить не можуть подвоюватись стовбурові клітини, що призводить до зменшення кількості еритроцитів в кров.Однак, особливістю тут буде те, що ці еритроцити будуть великими(порівняно з нормальними).Зміни відбуваються не лише в розмірі еритроцитів, також збільшується і інші клітини крові(нейтрофіли, еозинофіли).
• Гомоцистеїнемія виникає внаслідок порушення перетворення гомоцистеїну в метіонін.
• Невропатії можуть виникати внаслідок порушення утворення нейроглії(клітини нейроглії здатні до поділу), а значить погіршується утворення мієлінової оболонки відростків нейрону.Також, зменшується утворення S-аденозилметіоніну, відповідно, гірше відбувається реакція метилювання фосфатидилетаноламіну - менше утворюється фосфатидилхоліну.А до речі, основне джерело холіну для нейрона - фосфатидилхолін, який розщеплюється на складові.Так от, порушується утворення як ацетилхоліну так і клітинних мембран(фосфатидилхолін є важливим структурним компонентом зовнішнього листа клітинної мембрани)

Вітамін C

Вітамін С(аскорбінова кислота) - водорозчинний вітамін, потрапляє в наш організм разом з їжею рослинного походження(цитрусові, зелень).
В організм цей вітамін потрапляє в відновлену вигляді, але в процесі різних реакцій може переходити в окисленну форму - монодегідроаскорбат.В ідеалі, монодегідроаскорбат реагує з глутатіоном або НАДФН та перетворюється в відновленну форму, але це відбувається доволі рідко.
Натомість, дві молекули монодегідроаскорбату прореагують між собою, і в результаті утворюються аскорбінова кислота(відновлена форма) та дигідроаскорбат(ще більш окисленна форма).
Тепер перейдемо до функцій:

• Знешкодження вільних радикалів, які знаходяться або в цитоплазмі клітини або в крові(міжклітинній речовині), тобто, цей процес відбувається не у ліпофільному середовищі(не в товщі клітинної мембрани).Тут нам потрібні спеціальні ферменти, які просто заберуть атом гідрогену від нашого аскорбату, таким чином окислюючи його(утворюється монодегідроаскорбат), але при цьому, цей атом гідрогену буде використаний для знешкодження вільного радикалу.
• Відновлення токоферолу відбувається під дією спеціальних ферментів.Вони забирають гідроген від аскорбату, та перекидують його на окисленний токоферол(утворюється в результаті знешкодження вільних радикалів в товщі клітинної мембрани), таким чином відновлюють його.
• Імуностимулююча функція.Вітамін С потрібен як для нормального фагоцитозу так і для знешкодження бактерій(бере участь в процесах генерації вільних радикалів, які потрібні для "оксигенового вибуху", таким чином, стінка бактерії пошкоджується)
• Синтез колагену.В процесі синтезу колагену нам необхідно провести реакцію гідроксилювання проліну та лізину, але для цього нам потрібен вітамін С, як кофактор.Ну і зрозуміло, що в результаті цієї реакції аскорбат перетворюється в монодегідроаскорбат.Це дуже важливо запам'ятати, бо колаген входить в склад стінок судин, дерми, сполучної тканини, тощо.

Ще хочу додати, що вітаміни Е та С взаємопов'язані між собою: якщо вітамін С попереджає ураження вільними радикалами різних органічних сполук(білків, ліпопротеїнів), то вітамін Е уже працює з уже постраждалими білками та ліпопротеїнами.При цьому, одним із методів відновлення вітаміну Е є донорство вітаміну С.

Гіповітаміноз аскорбату

• Кровоточивість в ротовій порожнині виникає внаслідок порушення цілісності стінок судин, зокрема капілярів, для стінки яких особливо важливий колаген, синтезу якого не відбувається за рахунок відсутності аскорбату
• Послаблення імунітету
• Петехії в ділянці живота та стегн