ניאצין (ויטמין B3): הגדרה, סינתזה, קליטה, הובלה והפצה

ניאצין הוא מונח קיבוצי למבנים כימיים של החומצה פירידין -3 קרבוקסילית, הכוללת חומצה ניקוטינית, החומצה שלה amide ניקוטינאמיד, והקואנזימים הפעילים ביולוגית ניקוטינמיד אדנין דינוקלאוטיד (NAD) וניקוטינמיד אדנין דינוקלאוטיד פוספט (NADP). הייעוד הקודם של ויטמין B3 כ"גורם PP "(גורם למניעת פלגרה) או" גורם מגן לפלגרה "חוזר לגילויו של גולדברגר בשנת 1920 כי פלגרה היא מחלת חסר והיא נובעת מהיעדר גורם תזונתי ב תירס. רק לאחר שנים רבות מחקרי הניסוי סיפקו עדויות לכך שניתן להסיר את הפלגרה על ידי ניאצין. ניקוטינאמיד נמצא באופן מועדף באורגניזם החייתי בצורה של האנזימים NAD ו- NADP. חומצה ניקוטיתלעומת זאת, נמצא בעיקר ברקמות צמחיות, כגון דגנים ו קָפֶה שעועית, אך בכמויות קטנות יותר ושם היא קשורה בעיקר קוולנטית (באמצעות קשר אטומי קבוע) למקרומולקולות - ניאציטין, צורה שאינה ניתנת לשימוש על ידי האורגניזם האנושי. חומצה ניקוטית וניקוטינאמיד ניתנים להמרה בחילוף חומרים ביניים ופעילים באופן קואנזימטי בצורה של NAD ו- NADP, בהתאמה.

סינתזה

האורגניזם האנושי יכול לייצר NAD בשלוש דרכים שונות. מוצרי ההתחלה לסינתזת NAD הם חומצה ניקוטינית וניקוטינאמיד, בנוסף לחומצת האמינו החיונית (החיונית). טריפטופן. שלבי הסינתזה האישיים מוצגים כדלקמן. סינתזת NAD מ- L-טריפטופן.

  • L-טריפטופן → פורמילקיניורנין → kynurenine → 3-hydroxykynurenine → 3-hydroxyanthranilic acid → 2-amino-3-carboxymuconic semialdehyde → quinolinic acid.
  • חומצה קינולינית + PRPP (פוספוריבוזיל פירופוספט) → חומצה קווינולנית ריבונוקליאוטידה + PP (פירופוספט).
  • חומצה קווינולנית ריבונוקליאוטיד → חומצה ניקוטינית ריבונוקליאוטיד + CO2 (פַּחמָן דוּ תַחמוֹצֶת).
  • חומצה ניקוטינית בינוקליאוטיד + ATP (אדנוזין טריפוספט) → חומצה ניקוטינית דינוקליאוטיד + PP
  • חומצה ניקוטינית אדנין דינוקלאוטיד + גלוטמינאט + ATP → NAD + גלוטמט + AMP (אדנוזין מונופוספט) + PP

סינתזת NAD מחומצה ניקוטינית (מסלול Preiss-Handler).

  • חומצה ניקוטינית + PRPP → חומצה ניקוטינית ריבונוקליאוטידה + PP.
  • חומצה ניקוטינית ריבונוקליאוטידה + ATP → חומצה ניקוטינית אדנין דינוקלאוטיד + PP
  • חומצה ניקוטינית adenine dinucleotide + glutaminate + ATP → NAD + glutamate + AMP + PP

סינתזת NAD מניקוטינאמיד

  • ניקוטינמיד + PRPP → ניקוטינמיד ריבונוקליאוטיד + PP
  • ניקוטינאמיד ריבונוקליאוטיד + ATP → NAD + PP

NAD מומר ל- NADP על ידי זרחון (הצמדת a פוספט קבוצה) באמצעות ATP ו- NAD קינאז.

סינתזת NAD מ- L- טריפטופן ממלאת תפקיד רק ב- כבד ו כליה. לפיכך, 60 מ"ג L- טריפטופן שווים (שווה ערך) למיליגרם ניקוטינאמיד אחד בבני אדם בממוצע. דרישות ויטמין B3 מתבטאות אפוא במקבילות ניאצין (שווה ערך 1 ניאצין (NE) = 1 מ"ג ניאצין = 60 מ"ג L- טריפטופן). עם זאת, יחס זה אינו חל על דיאטות חסרות טריפטופן מכיוון שביוסינתזה של חלבון מוגבלת (מוגבלת) כאשר צריכת טריפטופן נמוכה, וחומצת האמינו החיונית משמשת אך ורק לביוסינתזה של חלבון (היווצרות חלבונים חדשה) עד עודף על הדרישה לחלבון. ביוסינתזה מאפשרת סינתזת NAD [1-3, 7, 8, 11, 13]. בהתאם לכך, יש להבטיח צריכת טריפטופן נאותה. מקורות טובים לטריפטופן הם בעיקר בשר, דגים, גבינה ו ביצים כמו גם אגוזים וקטניות. בנוסף, אספקה ​​מספקת של חומצה פולית, riboplavin (ויטמין B2), ו פירידוקסין (ויטמין B6) חשוב מכיוון שאלו ויטמינים מעורבים בחילוף החומרים בטריפטופן. האיכות והכמות של צריכת החלבון כמו גם דפוס חומצות השומן משפיעים גם על הסינתזה של ניאצין מ- L- טריפטופן. בעוד שההמרה של טריפטופן ל- NAD עולה עם עלייה בצריכת בלתי רווי חומצות שומןשיעור ההמרה (שיעור ההמרה) יורד עם עלייה בכמות החלבון (> 30%). בפרט עודף של חומצת האמינו אוצין גורם להפרעות בחילוף החומרים של טריפטופן או ניאצין, מכיוון שלוצין מעכב גם את צריכת הטריפטופן בתאי וגם את פעילותו של טרנספראז של חומצה קווינולנית פוספוריבוזיל ובכך סינתזת NAD. מוּסכָּם תירס מאופיין בשיא אוצין ותכולת טריפטופן נמוכה. שיפורי רבייה אפשרו לייצר את Opaque-2 תירס מגוון, שיש בו חלבון וטריפטופן עשיר יחסית ריכוז ושפל אוצין תוֹכֶן. באופן זה ניתן למנוע התרחשות של תסמיני מחסור בוויטמין B3 במדינות בהן התירס הוא מזון בסיסי, כמו מקסיקו. לבסוף, הסינתזה האנדוגנית (של הגוף עצמו) של ניאצין מ- L- טריפטופן משתנה בהתאם לאיכות ה דיאטה. למרות המרה ממוצעת של 60 מ"ג טריפטופן ל -1 מ"ג ניאצין, טווח התנודות הוא בין 34 ל -86 מ"ג טריפטופן. לפיכך, אין נתונים מדויקים על ייצור עצמי של ויטמין B3 מטריפטופן.

קליטה

הניקוטינאמיד נספג במהירות (נלקח) במהירות וכחומצה ניקוטינית חופשית לאחר פירוק קואנזימים שכבר נמצאים ב בטן, אך לרוב בחלק העליון מעי דק לאחר הידרוליזה חיידקית (מחשוף על ידי תגובה עם מַיִם). פְּנִימִי קליטה (ספיגה דרך המעי) לתוך רירית תאים (תאי רירית) עוקבים אחרי א מנה-מנגנון תחבורה כפול תלוי. מינונים נמוכים של ניאצין נספגים באופן פעיל (נלקחים) באמצעות נשא בעקבות קינטיקה של רוויה בתגובה ל נתרן שיפוע, בעוד מינונים גבוהים של ניאצין (3-4 גרם) נספגים בנוסף (נלקחים) על ידי דיפוזיה פסיבית. קליטה של חומצה ניקוטינית חופשית מתרחשת גם במהירות וכמעט לחלוטין בחלק העליון מעי דק לפי אותו מנגנון. ה קליטה קצב הניאצין מושפע בעיקר מטריקס המזון (אופי המזון). כך, במזונות מן החי, נמצא ספיגה של כמעט 100%, ואילו במוצרי דגנים ובמזונות אחרים שמקורם צמחי, עקב קשירה קוולנטית של חומצה ניקוטינית למקרומולקולות - ניאציטין - זמינות ביולוגית של כ- 30% בלבד ניתן לצפות. אמצעים מסוימים, כגון טיפול באלקלי (טיפול במתכות אלקליות או יסודות כימיים, כמו נתרן, אשלגן ו סידן) או קלייה של המזונות המתאימים, יכולים לנתק את התרכובת המורכבת ניאציטין ולהגדיל את חלקם של חומצה ניקוטינית חופשית, וכתוצאה מכך יכולת הביולוגית המוגברת משמעותית של חומצה ניקוטינית. במדינות בהן התירס הוא המקור העיקרי לניאצין, כמו מקסיקו, טיפול מקדים בתירס עם סידן תמיסת הידרוקסיד מספקת מזון בסיסי התורם באופן משמעותי לעמידה בדרישות הניאצין. קְלִיָה קָפֶה demethylates החומצה methylnicotinic (trigonelline) הכלול קפה ירוק שעועית, שאינה שומשת על ידי בני אדם, ומגדילה את תכולת החומצה הניקוטינית החופשית מ -2 מ"ג / 100 גרם פולי קפה ירוקים בעבר לכ- 40 מ"ג / 100 גרם קפה קלוי. לצריכה תזונתית מקבילה אין השפעה על ספיגת חומצה ניקוטינית וניקוטינאמיד.

הובלה והפצה בגוף

ניאצין נספג, בעיקר כחומצה ניקוטינית, נכנס ל כבד דרך הפורטל דם, כאשר המרה לקואנזימים NAD ו- NADP מתרחשת [2-4, 7, 11]. בנוסף ל כבד, אריתרוציטים (אָדוֹם דם תאים) ורקמות אחרות מעורבים גם באחסון של ניאצין בצורה של NAD (P). עם זאת, יכולת הרזרבה של ויטמין B3 מוגבלת והיא בערך 2-6 שבועות אצל מבוגרים. הכבד מווסת את תכולת ה- NAD ברקמות בהתאם לניקוטינאמיד החוץ-תאי (הממוקם מחוץ לתא) ריכוז - במידת הצורך, הוא מפרק את ה- NAD לניקוטינאמיד, המשמש לאספקת הרקמות האחרות בזרם הדם. לויטמין B3 יש מובהק מטבוליזם במעבר ראשון (המרה של חומר במהלך המעבר הראשון שלו בכבד), כך שבשפל מנה טווח ניקוטינמיד משתחרר מהכבד למערכתית תפוצה רק בצורה של האנזימים NAD ו / או NADP. בניסויים בחולדות נמצא כי לאחר תוך רחם מנהל (מתן חומר לחלל הבטן) של 5 מ"ג לק"ג משקל גוף של חומצה ניקוטינית שכותרתה, רק חלק קטן נראה ללא שינוי בשתן. לאחר מינונים גבוהים (500 מ"ג ניאצין) או בתנאים יציבים (דרך הפה מנה לעומת זאת, יותר מ 3% מהמינון הניתן נמצא ללא שינוי ומטבוליזם (מטבוליזם) בשתן, דבר המצביע על ספיגה כמעט מוחלטת. דם-מוֹחַ מחסום (מחסום פיזיולוגי בין זרם הדם למרכז מערכת העצבים) ויש להמיר תחילה לניקוטינאמיד באמצעות NAD לשם כך.

הַפרָשָׁה

בתנאים פיזיולוגיים, ניאצין מופרש בעיקר כ:

  • N1-מתיל-6-פירידון-3-קרבוקסמיד.
  • N1-methyl-nicotinamide ו-
  • N1-methyl-4-pyridone-3-carboxamide בוטל על ידי כליה.

לאחר מינונים גבוהים יותר (3 גרם ויטמין B3 ליום), דפוס ההפרשה של מטבוליטים (מוצרי השפלה) משתנה כך שבעיקר:

  • N1-מתיל-4-פירידון-3-קרבוקסמיד,
  • Nicotinamide-N2-תחמוצת, ו
  • ניקוטינאמיד ללא שינוי מופיע בשתן.

בתנאים בסיסיים, בני אדם מפרישים מדי יום כ -3 מ"ג מטבוליטים מתיליים כליה. בצריכת ויטמין B3 חסר (חסר), כליות חיסול (הפרשה דרך הכליה) של פירידון יורד מוקדם יותר מזה של מתיל ניקוטינאמיד. בעוד שהפרשה של N1-methyl-nicotinamide של 17.5-5.8 µmol / day מצביעה על מצב ניאצין גבולי, חיסול <5.8 µmol N1-methyl-nicotinamide / day הוא אינדיקטור למחסור בוויטמין B3. ה חיסול או מחצית חיים בפלזמה (הזמן שעובר בין המקסימום ריכוז של חומר בפלסמה בדם עד לרדת מחצית מערך זה) תלוי במצב הניאצין ובמינון המסופק. זה ממוצע של כשעה. כְּרוֹנִי דיאליזה טיפול (הליך טיהור דם) המשמש לחולים עם כרונית כשל כלייתי עלול לגרום לאיבודים ניכרים של ניאצין, ולכן, ירידה ברמות הניקוטינאמיד בסרום.