Участие витамина РР в обмене веществ

Никотиновая кислота и никотинамид являются веществами, необходимыми для жизнедеятельности всех животных и растительных клеток. Они входят в состав коферментов НАД и НАДФ и вместе с апоферментами катализируют окислительно-восстановительные реакции клеточного обмена. Эта роль ни-котиновой кислоты установлена еще до того, как было открыто ее значение в качестве витамина PP. НАД был обнаружен еще в 1905 г., в 1933 г. было ус-тановлено его адениннуклеотидное строение, а в 1936 г. НАД в чистом виде был выделен из пивных дрожжей. Он представляет собой белый аморфный порошок, слабо растворимый в феноле и метаноле с соляной кислотой. В ультрафиолетовых лучах он имеет абсорбционный спектр 260 и 340 нм.

НАД представляет собой динуклеотид, состоящий из никотинамида, двух молекул рибозы, двух молекул фосфорной кислоты и аденина. НАДФ имеет сходное с НАД свойство взаимодействовать с водородом и тот же абсорбционный спектр. Он содержит одну молекулу никотинамида, две молекулы рибозы, одну молекулу аденина и три молекулы фосфорной кислоты, отличаясь от НАД наличием одного остатка фосфорной кислоты во втором положении аденозина.

НАД и НАДФ находятся во всех клетках организма животных и растений. Для примера представлена таблица их содержания в тканях крыс.

 

Ткани	НАД+ НАД-Н2 в ммолях на 1 кг сырого веса	НАД-Н в %	НАД+ НАД-Н2 в ммолях на 1 кг сырого веса	НАД-Н в %
Печень	0,86	36	0,28	97
Сердце	0,72	38	0,049	95
Почки	0,66	48	0,077	95
Диафрагма	0,65	32	0,018	100
Эритроциты	0,14	40	0,011	40

Мы видим, что НАД находится в тканях в гораздо больших количествах, чем НАДФ. По их содержанию в тканях можно судить об интенсивности участия этих коферментов в обмене веществ. В клетках отношение НАД/НАД-Н2 выше отношения НАДФ/НАДФ-Н2. НАД и НАДФ в клетках, если исходить из расчета ферментативной активности всего гомогената, содержатся в большем количестве в ядре, где происходит их синтез, и в меньшем количстве - в митохондриях и микросомах Фермент НАД-пирофосфорилаза вхо-дит в состав ферментов клеточного ядра, НАД-Н-цитохром С-редуктаза и НАДФ-Н-цитохром С-редуктаза -в состав ферментов собственно ядерной оболочки, НАД-Н-дегидрогеназа, НАД-Н-цитохром С-редуктаза, НАД-Н-цитохром В5-редуктаза, НАД-Н-оксидаза и НАД- и НАДФ-изоцитратдегидрогеназа - в состав ферментов митохондрий, НАД-Н-цитохром С-редуктаза, НАД-Н2-оксидаза, НАДФ-Н2-цитохром С-редуктаза -в состав ферментов зндоплазматического ретикулума. Таким образом, НАД и НАДФ участвуют в качестве коферментов в ряде весьма важных ферментных систем обмена веществ в организме человека и животных. Однако благодаря структурным особенностям белковых компонентов дегидрогеназ связь коферментов НАД и НАДФ с этими ферментами менее прочная, чем других содержащих витамины ферментов. Вследствие этого НАД и НАДФ могут принять участие во многих реакциях окисления и восстановления, мигрируя от одного апофермента к другому.

Нуклеотиды НАД и НАДФ, содержащие в качестве каталитически активной группировки амид никотиновой кислоты, относятся к наиболее универсальным по распространению и биологической роли коферментам.

Одним из наиболее характерных физических свойств никотинамидных коферментов является наличие у восстановленных форм (НАД-Н2 и НАДФ-Н2) полосы поглощения в ультрафиолетовом свете с максимумом при 340 нм. Возбуждение НАДФ-Н2 излучением с этой длиной волны приводит к появлению флуоресценции с максимумом при 480 нм.

Спектрофотометрические и спектрофлуориметрические методы, основанные на этих свойствах, применяются для аналитического определения никотинамидных коферментов, а также для измерения активности связанных с ними дегидрогеназ.

При участии никотинамидных коферментов специфические дегидрогеназы катализируют обратимые реакции дегидрирования спиртов, оксикислот и некоторых аминокислот в соответствующие альдегиды, кетоны и кетокислоты. В настоящее время выделены и изучены свойства большого количества ферментов,_содержащих_в_качестве_кофермента_никотинамид.

Важнейшие из этих ферментов следующие:

1. Алкогольдегидрогеназы(КФ1.1.1-2).

2. R-CH2-ОН+НАД (или НАДФ) --- R-СНО + НАД-Н (или НАДФ-Н) + Н+

3. Альдегиддегидрогеназы(КФ1.2.1.3-5)

4. R-CHO+Н2О+НАД (или НАДФ)--- R-COOH+НАД-Н (или НАДФ-Н) + Н+

5. Глюкозо-дегидрогеназа(КФ1.1.1.47).

6. D-глюкоза + НАД(или НАДФ) --- дельта-лактон-D-глюконовой кислоты + НАД-Н (или НАДФ-Н) + Н+

7. ДегидрогеназаD-глюкозо-б-фосфата(КФ1.1.1.49)

8. D-глюкозо-б-фосфат + НАДФ --- дельта-лактон-6-фосфат D-глюконовой кислоты + НАДФ-Н + Н+

9. Дегидрогеназа_L-глютаминовой_кислоты(КФ1.4.1.2-4)

10. L-глютаминовая кислота +НАД (или НАДФ) + Н2О---альфа-кетоглютаровая кислота + NH+НАД-Н (или НАДФ-Н)

11. Дегидрогеназа_L-глицеро-З-фосфата(КФ1.1.1.8)

12. L-глицеро-З-фосфат + НАД --- диоксиацетонфосфат + НАД-Н + Н+

13. Дегидрогеназа молочной и яблочной кислот (КФ 1.1.1.27-28; 1.1.1.37-40)

14. R-CHOH-СООН + НАДФ --- R-СО-СООН + НАДФ-Н + Н+

Наиболее важная биологическая функция никотинамидных коферментов состоит в их участии в переносе электронов и водорода от окисляющихся субстратов к кислороду в процессе клеточного дыхания. Молекулы НАД и НАДФ в окисленной форме обладают выраженными свойствами акцепторов независимо от того, получены ли они путем биосинтеза или химическим путем. Можно сделать вывод, что в основе механизма химического действия этих коферментов лежит высокое сродство никотинамида к электрону. На основе квантовой механики это определяется его низшей свободной молекулярной орбитой. В окисленных формах НАД и НАДФ являются сильными акцепторами электронов. Так как их высшая заполненная орбита расположена низко, они являются слабыми донаторами электронов. Для восстановленных форм НАД и НАДФ энергии орбит имеют обратное соотношение, поэтому коферменты в окисленной форме проявляют тенденцию к захвату электронов, а в восстановленной форме - к их отдаче. Это мы видим на примере целого ряда соединений, в образовании которых участвует НАД.

Таким образом, коферментные функции НАД и НАДФ проявляются главным образом в окислительно-восстановительных реакциях, в обратимом присоединении атома водорода. Главная функция коферментов выражается в обратимом превращении пиридинового кольца в 1,4-дигидропиридиновое.

При гидрировании пиридинового кольца меняется его световое поглощение. Дигидропиридиновая система обладает абсорбционным максимумом при 340 нм, а пиридиновая почти не имеет абсорбции в этой области. В процессах дегидрирования, которые катализируются никотинамидными коферментами, субстрат отдает два атома водорода (2Н или 2Н+ + 2е), но присоединяется к молекуле кофермента лишь один атом Н (в четвертом положении пиридинового цикла), а второй атом Н отдает коферменту электрон и превращается в Н+ (протон). Установлено, что передача атома Н от субстрата к НАДФ происходит непосредственно и стереоспецифично для данного фермента, всегда в одну сторону плоскости пиридинового ядра НАДФ. В зависимости от направления присоединения атома водорода все дегидрогеназы, содержащие НАД, разделяются на два типа-А и В.

К типу А относятся дегидрогеназы спиртов, L-лактата, L-малата, D-глицерата, ацетальдегида и др., тогда как к типу В -дегидрогеназы L-глутамата, D-глюкозы,D-глицеро-З-фосфата,D-глицеральдегид-фосфата,бетаоксистероидов и др. Примером поэтапного включения в ход ферментативных реакций НАД, НАД-Н2, НАДФ и НАДФ-Н2 является цикл лимонной кислоты Кребса. Этот цикл служит центром скрещивания всех важных метаболических реакций, в которых принимают участие никотинамидаденинди-нуклеотиды.

В некоторых ферментативных реакциях, например в реакции анаэробного распада глюкозы, имеются 2 фермента -лактат-дегидрогеназа и фос-фоглицеринальдегид-дегидрогеназа, которые соединяются системой НАД-НАД-Н2. Реакция эта обратима и ее направление определяется коэффициентом НАД/НАД -Н2 и концентрацией веществ в реакции.

Особой группой ферментов являются трансгидрогеназы, катализирующие реакции между НАД и НАДФ-Н2 в направлении дигидрирования НАДФ-Н2 за счет НАД.

С помощью специфической дегидрогеназы, коферментом которой служит НАДФ, осуществляется превращение фолиевой кислоты в тетрагидрофолиевую кислоту.

Особым вопросом является структура молекулы НАД-Н, которая представ-ляет собой дигидропиридин, имеющий два основных типа, содержащих алкильную группу в положении 1:1-алкил-1,2-дигидропиридины и 1-алкил-1,4-дигидропиридины.

Наибольшее биологическое значение имеют дигидропиридины, содержащие в 3-м положении карбамидную группу. Эти соединения имеют три изомера: 1,2, 1,4 и 1,6.

Содержание витамина РР в продуктах

(мг/100 г продукта)

Продукт	Витамин РР	Продукт	Витамин РР	Продукт	Витамин РР	Продукт	Витамин РР
Кофе в зернах	17,00	Дрожжи	11,40	Печень говяжья	9,00	Кура	7,80
Мясо кролика	6,20	Почки и сердце говяжьи	5,70	Грибы белые свежие	5,00	Говядина	4,70
Крупа гречневая	4,19	Хлеб пшеничный зерновой	4,00	Баранина	3,80	Консервы рыбные в масле	3,63
Колбаса вареная, сосиски	3,18	Мозги говяжьи	3,00	Крупа ячневая	2,74	Кальмар	2,54
Треска	2,30	Колбаса полукопченая	2,25	Мука пшеничная, 1 с.	2,20	Свинина жирная	2,20
Горох	2,20	Бифидолакт	2,10	Фундук	2,00	Горошек зеленый	2,00
Крупа перловая	2,00	Паста томатная	1,90	Какао-порошок	1,80	Печень трески	1,79
Хлеб столовый подовый	1,75	Крупа рисовая	1,60	Булка сдобная	1,59	Батон	1,57
Крупа пшеничная	1,55	Ставрида	1,30	Картофель	1,30	Макароны, в.с.	1,21
Чеснок	1,20	Мука пшеничная, в.с. и ржаная	1,20	Молоко сухое обезжир.	1,20	Крупа манная, овсяная	1,20
Сухари	1,07	Морковь	1,00	Крупа "Геркулес"	1,00	Шпик свиной	1,00
Грецкие орехи	1,00	Перец сладкий красный	1,00	Хлеб пшеничный, в.с.	0,92	Капуста кольраби	0,90
Капуста белокочанная	0,74	Персики, абрикосы	0,70	Молоко сухое цельное	0,70	Печенье	0,70
Хлеб ржаной формовой	0,67	Салат	0,65	Баклажаны, капуста цветная	0,60	Шпинат, перец сладкий зеленый	0,60
Помидоры	0,53	Тыква	0,50	Масло сливочное	0,50	Капуста квашеная	0,40
Сыр "Прибалтийский"	0,40	Дыня	0,40	Пюре яблочное	0,38	Яблоки	0,30
Творог	0,30	Лук зеленый	0,30	Клубника, виноград, варенье сливовое	0,30	Сок томатный	0,30
Сыр, брынза	0,30	Редька	0,25	Арбуз	0,24	Грейпфрут	0,23
Апельсины	0,20	Огурцы, свекла, лук репчатый	0,20	Молоко сгущенное	0,20	Яйцо куриное	0,19
Сливки 10% жирн.	0,15	Простокваша, кефир	0,14	Груши	0,10	Сок виноградный	0,10
Сок яблочный	0,10	Репа, редис	0,10	Сливки, 20% жирн.	0,10	Молоко коровье	0,10
Сметана, 30% жирн.	0,07	Мороженое сливочное	0,05	Майонез	0,03	Маргарин	0,02

 

Минимальное суточное содержание никотиновой кислоты в пищевых рационах, включающих кукурузу, должно быть около 7,5 мг. Наряду с этим имеет значение то, что кукуруза большую часть никотиновой кислоты содержит в неусвояемом виде и бедна триптофаном, являющимся предшественником никотиновой кислоты (см. выше). Со времени этого открытия в изучение обмена и потребности в никотиновой кислоте должно быть также включено и потребление триптофана как потенциального ее источника. Во многих странах заболеваемость пеллагрой связана с преимущественным питанием кукурузой. Однако питание, в котором преобладают другие злаки, бедные никотиновой кислотой и триптофаном, так же приводит к явлениям недостаточности никотиновой кислоты. Связанная форма никотиновой кислоты содержится в злаках, но не обнаружена в бобовых продуктах и в продуктах животного происхождения. Она должна быть принята во внимание при оценке пищевых рационов в отношении никотиновой кислоты и составлении норм суточной потребности в никотиновой кислоте. В Мексике и Центральной Америке из кукурузы готовят лепешки "тортилла". При их приготовлении кукурузу обрабатывают известью, что освобождает связанную форму никотиновой кислоты и делает ее усвояемой организмом. Варка кукурузы не освобождает связанной формы никотиновой кислоты. Очевидно, этим объясняется низкая заболеваемость пеллагрой населения указанных районов. Имеются и другие продукты, содержащие усвояемую никотиновую кислоту и обладающие противопеллагрической активностью, например стручковые овощи, некоторые напитки и среди них прежде всего кофе. Как уже указывалось, из триптофана в организме образуется никотиновая кислота, причем триптофан обладает не только профилактическим, но и лечебным действием при пеллагре. Для более точного учета противопеллагрической активности триптофана он был.назван ниациновым эквивалентом. Таким образом, ниациновый эквивалент представляет собой 1 мг никотиновой кислоты или 60 мг триптофана. Содержание ниациновых эквивалентов в некоторых пищевых продуктах представлено в таблице.

 

 

Продукты	Ниацин1 в мг на 1000 ккал	Триптофан в мг на 1000 ккал	Ниациновые эквиваленты на 1000 ккал	Ниациновые эквиваленты, исправленные для связанного ниацина на 1000 ккал
Коровье молоко	1,2	673	12,4	12,4
Женское молоко	2,5	443	9,8	9,8
Говядина	24,7	1280	46,0	46,0
Яйца цельные	0,6	1150	19,8	19,8
Соленая свинина	1,2	61	2,2	2,2
Пшеничная мука	2,5	297	7,4	5,0
Кукурузная крупа	1,8	70	3,0	1,2
Кукуруза	5,0	106	6,7	1,7

 

Величины для пшеничной муки, кукурузной крупы и кукурузы представляют собой количества связанного ниацина, который, как было показано, не усваивается. Поэтому ниациновые эквиваленты, исправленные в отношении содержания связанного ниацина, значительно снижены.

В таблице показано содержание ниацина, триптофана, ниациновых эквивалентов и ниациновых эквивалентов, исправленных для связанной формы ниацина (ниацитина), из расчета на 1000 ккал в наиболее распространенных пищевых продуктах (молоко, мясо, яйца, пшеница и кукуруза). Такие продукты, как пшеничная мука, кукурузная мука, рисовые и ячменные отруби, имеют довольно высокое содержание ниацина, однако почти весь он находится в связанной, неусвояемой форме. Поэтому количества ниациновых эквивалентов, уточненных в отношении связанного ниацина для этих продуктов, естественно снижаются.

Большинство пищевых рационов в США содержит от 500 до 1000 мг или больше триптофана в день и от 8 до 17 мг преформированного ниацина с общим количеством ниациновых эквивалентов от 16 до 38 мг. Группой экспертов ФАО/ВОЗ в Риме в 1965 г. было принято, что 5,5 мг ниациновых эквивалентов на 1000 ккал представляют собой соотношение, на основании которого может быть рекомендовано суточное потребление никотиновой кислоты. При этом соотношении ни у одного из наблюдаемых лиц не обнаружено клинических явлений пеллагры, а у некоторых даже отмечалось повышение выделения с мочой метаболитов никотиновой кислоты. Добавление к этому соотношению 20%, обеспечивающих индивидуальные вариации, дает рекомендуемое потребление никотиновой кислоты 6,6 мг на 1000 ккал в сутки.

При беременности выделение Nl-метилникотинамида с мочой повышается приблизительно на 40% с III до VI-IX месяца беременности и возвращается к норме через 2 месяца после родов, поэтому национальный исследовательский совет США рекомендует повышение ниациновых эквивалентов на 3 мг в день в течение 3-6 и 6-9 месяцев беременности в соответствии с повышением потребления калорий. Для периода кормления рекомендуется дополнительно 7 мг ниациновых эквивалентов. Женское молоко содержит в среднем 0,17 мг ниацина и 22 мг триптофана в 100мл-примерно 0,5 мг ниациновых эквивалентов. В отношении питания детей, у которых 15% калорийности обеспечивалось казеином молока, общее содержание никотиновой кислоты в рационе составляло 6 мг, а при питании, в котором 10% калорийности было за счет казеина,- 4 мг. Грудному ребенку весом 6 кг, получающему с материнским молоком 2 г белка на 1 кг веса, такое вскармливание обеспечивает 200 мг триптофана. Получаемое ребенком молоко содержит 3,3 мг никотиновой кислоты и 1,7 мг - за счет триптофана (всего 5 мг никотиновой кислоты). Для детей с момента рождения до 6 месяцев кормление грудью хорошо питающейся матери достаточно для удовлетворения потребности в ниациновых эквивалентах.

Вскармливаемый грудью ребенок, получающий 850 мл молока калорийностью 600 калорий, потребляет примерно 4,5 мг ниациновых эквивалентов в день. Все это указывает, что рекомендуемое потребление 6,6 мг ниациновых эквивалентов на 1000 ккал может быть принято для детей в возрасте от 6 месяцев и старше.

Установлена необходимость никотиновой кислоты не только для профилактики пеллагры, но и для регулирующего воздействия на высшую нервную деятельность. Головной мозг содержит наибольшее количество НАД, что говорит о важной роли коферментных соединений никотиновой кислоты для обеспечения нормальной деятельности центральной нервной системы. Правильное соотношение процессов возбуждения и торможения в коре больших полушарий и, особенно, прочность процесса внутреннего торможения, в значительной степени определяющего поведение человека, очень важны при адаптации организма человека к различным стрессовым ситуациям. Достаточно высокое содержание ниациновых эквивалентов должно быть обеспечено в питании лиц, работающих в условиях повышенного нервно-психического напряжения (члены летных экипажей, телефонистки, работники на пультах дистанционных управлений.

Степень физической нагрузки также, по-видимому, может влиять на потребность в никотиновой кислоте. Например, одной из причин развития пеллагры в период Великой Отечественной войны при прочих условиях считали сильное переутомление. Обмен ряда витаминов, в том числе никотиновой кислоты, претерпевает значительные изменения в процессе старения организма. У старых животных, а также у людей пожилого и особенно старческого возраста наблюдается снижение обеспеченности организма никотиновой кислотой с уменьшением выделения Nlметилникотинамида с мочой. Это связывают с развитием эндогенного полигиповитаминоза, одной из важных причин которого является возрастное понижение активности ферментных систем организма. Среди эндогенных факторов потребность в ниациновых эквивалентах значительно повышают заболевания желудочно-кишечного тракта, в особенности с поносами, различные инфекции, главным образом дизентерия и инфекционный гепатит, тифы, нервные и психические заболевания, особенно шизофрения, а также различные интоксикации.

Потребность в ниациновых эквивалентах увеличивается при приеме различных медикаментов, таких, как сульфаниламидные препараты, антибиотики, препараты изоникотиновой кислоты (фтивазид, тубазид), представляющие собой антагонисты никотиновой кислоты. Об этом следует помнить при построении пищевых рационов в соответствующих лечебных и профилактических учреждениях.

Как известно, никотиновая кислота наиболее устойчива из всех витаминов. Она весьма стойка при хранении и обычных методах консервирования. Потери ее при кулинарной обработке не превышают 15- 20%. Триптофан также очень стоек в отношении обычных методов тепловой обработки, применяемой в питании.

Биологическое действие витамина В3:

· клеточный энергетик,

· детоксикационное,

· антиатеросклеротическое,

· нормализирующее липидный состав крови,

· улучшающее микроциркуляцию,

· гипотензивное,

· регулирующее функции щитовидной железы и надпочечников,

· регулирующее уровень глюкозы в крови,

· оптимизирующее баланс возбуждения и торможения в ЦНС

Витамин В3 необходим при следующих состояниях и заболеваниях:

Ниацин

· Атеросклероз

· Снижение уровня холестерина

· Снижение уровня триглециридов и повышение липопротеидов высокой плотности

· Снижение липопротеина (а)

 

Витамин В3 также необходим в следующих ситуациях:

 

· ишемическая болезнь сердца,

· миокардиодистрофия,

· кардиомиопатии,

· синдром перемежающейся хромоты,

· дисциркуляторная энцефалопатия,

· синдром Меньера и др.

· Тревожность

· Ревматоидный артрит

· Остеоартроз (остеоартрит) и остеохондроз

· Сахарный диабет

Витамин В3 также необходим в следующих ситуациях:

· мигрень,

· депрессия,

· бессонница,

· деменция.

 

Структура витамина:

Витамин В3 существует в ввиде витамера -никотиновая кислота, никотинамид; а также в ввиде активной формы - никотинамидаденин-динуклеотид (НАД); никотинамида-дениндинуклеотид- фосфат (НАДФ).

 

Основные причины развития витаминной недостаточности:

 

– недостаточное поступление определенного витамина или его предшественников с пищей;

– несоответствие количества витаминов в пище возрастающей потребности организма в них (при беременности, при лактации, у новорожденных, быстро растущих детей);

– нарушение превращения неактивной формы витамина в активную. Например, дефицит жирорастворимых витаминов группы Д может наступать из-за снижения образования их в коже при дефиците ультрафиолетового облучения ребенка;

– усиленный расход витаминов при заболеваниях, стрессах, интенсивной учебе;

– нарушение всасывания витаминов при заболеваниях органов пищеварения;

– заболевания почек, которые приводят к нарушению всасывания минералов и изменению обмена витаминов; – различные врожденные нарушения обмена веществ;

– применение некоторых лекарственных препаратов. Отрицательно влияют на обмен витаминов антибиотики, сульфаниламиды, противоопухолевые средства;

– отравления ядами, вызывающими нарушения обмена веществ внутри клетки;

– послеоперационный период.

Витаминная недостаточность у детей может проявляться группой симптомов, которые называют «неспецифическими». Это значит, что такие признаки могут наблюдаться при дефиците многих витаминов.

 

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: