Строение. В основе молекулы рибофлавина лежит гетероциклическое соединение – изоаллоксазин (сочетание бензольного, пиразинового и пиримидинового колец), к которому в положении 10 присоединен пятиатомный спирт рибитол (рис. 3.2.).
Рис 3.2. Структура рибофлавина
Рибофлавин хорошо растворим в воде, устойчив в кислых растворах, но легко разрушается в нейтральных и щелочных средах. Обладает желтым цветом и, экскретируемый из организма, придает окрашивание моче. На свету рибофлавин разрушается.
Пищевые источники. Источником витамина В2 для человека служат продукты питания и частично кишечные бактерии. Богаты рибофлавином печень, почки, желток яиц, пивные дрожжи, творог, сыр и молоко. Женское молоко содержит меньше рибофлавина, чем коровье. Поэтому детям, находящимся на естественном вскармливании, необходимо назначать витамин В2. Можно увеличить поступление рибофлавина в организм ребенка, назначая его матери. В пищевых продуктах рибофлавин находится не только в свободной форме, но и виде коферментных форм, связанных с белком.
Метаболизм и функции. В ЖКТ происходит освобождение рибофлавина, который всасывается путем простой диффузии в тонком кишечнике. В клетках слизистой тонкого кишечника, а также печени и клетках крови происходит образование коферментов ФМН и ФАД из рибофлавина по схеме
ФМН (рис. 3.3) или ФАД (рис. 3.4) в последующем прочно, но не ковалентно связываются с апоферментом. Многие флавопротеины содержат один или несколько металлов и известны как металлофлавопротеины. Так, молибден открыт в ксантиноксидазе и альдегидоксидазе, медь – в бутирилдегидрогеназе, железо – в НАДН-дегидрогеназе. Присутствие металла, по-видимому, повышает устойчивость семихинона (свободного радикала), являющегося промежуточной формой, в виде которой он функционирует как переносчик электронов.
Рис 3.3. Структура флавинмононуклеотида (ФМН)
Рис.3.4. Структура флавинадениндинуклеотида (ФАД)
Способность легко принимать и отдавать протоны и электроны определяет участие этих коферментов в окислительно-восстановитель-ных реакциях (рис. 3.5). При восстановлении коферменты переходят в лейкоформу.
Рис. 3.5.Участие рибофлавина
в окислительно-восстановительных реакциях
Из организма рибофлавин выводится в основном в неизменном виде с мочой.
Участие витамина В2 в обмене веществ сводится к обслуживанию окислительно-восстановительных реакций в составе:
1. Ксантиноксидазы, участвующей в окислительном дезаминировании ксантина и гипоксантина с образованием мочевой кислоты. Этот фермент обнаружен в молоке, тонком кишечнике, почках и печени. Активность ксантиноксидазы сопровождается генерированием свободно-радикальных форм кислорода.
2. Альдегиддегидрогеназы, участвующей в деградации альдегидов с образованием кислот и перекиси водорода. Обнаружен в печени, кроме рибофлавина содержит молибден.
3. Глицерол-3-фосфатдегидрогеназы, участвующей в транспорте восстановленных эквивалентов из цитозоля в митохондрии. Она является составной частью глицеролфосфатного челночного механизма. Цитозольная глицерол-3-фосфатдегидрогеназа является НАДН-зависимой. Фермент катализирует восстановление дигидроацетонфосфата до глицерол-3-фосфата, который может проходить через мембрану митохондрий. Попав в митохондрии, глицерол-3-фосфат подвергается окислению ФАД-зависимой глицерол-3-фосфатдегидрогеназой. При срабатывании этого механизма происходит потеря АТФ на каждый потребленный НАДН. Такой челночный механизм работает в летательной мышце насекомых, белых мышцах, играет важную роль в печени.
4. Сукцинатдегидрогеназы цикла лимонной кислоты, осуществляющей окислительное превращение сукцината в фумарат.
5. Дегидролипоилдегидрогеназы, участвующей в дегидрировании восстановленного липоата (интермедиата при окислительном декарбок-силировании пирувата и 2-кетоглутарата)
6. НАДН-дегидрогеназы – важного компонента МЭТЦ, переносящего электроны от НАДН к более электроположительному компоненту – коэнзиму Ку
7. Ацил-КоА-дегидрогензы, участвующей в окислении жирных кислот
8. Глутатионредуктазы, которая переносит водород на окисленный глутатион, переводя его в восстановленную форму. Определение активности данного фермента используется для оценки обеспеченности организма (ФАД-эффект).
При недостатке рибофлавина отмечается снижение аскорбиновой кислоты вплоть до развития скорбута даже у синтезирующих витамин С собак. На скорбутогенной диете рибофлавин увеличивает время выживания морских свинок и замедляет снижение содержания аскорбиновой кислоты. При недостатке рибофлавина уменьшается уровень ДАК: по-видимому, она разрушается до дикетогулоновой кислоты.
При добавлении рибофлавина к диете без витамина В12, повышалось содержание этого витамина в печени. Считают, что рибофлавин повышает кишечный синтез витамина В12, являясь поставщиком предшественника имидазольной группы нуклеотидной части этого витамина. Показано также, что рибофлавин необходим для превращения витамина В12 в его коферментную форму. Недостаточность рибофлавина предрасполагает к развитию язвенного процесса. Так, в опытах по созданию стрессовых ситуаций язвы желудка возникали у 90 % стрессированных животных с недостаточностью рибофлавина и только у 10 % животных, обеспеченных данным витамином.
Суточная норма потребления рибофлавина в мг.
Беременные и кормящие
Потребность в рибофлавине увеличивается в условиях гипоксии и при усиленной мышечной деятельности, связанной со значительным усилением аэробного энергообразования.
Об обеспеченности витамином В2 судят по величине ФАД-эффекта – коэффициента активации витамин В2-зависимого фермента глутатионредуктазы в гемолизате эритроцитов при добавлении экзогенного ФАД. Адекватной обеспеченности витамином В2 соответствует величина ФАД-эффекта менее 1,20, глубокому дефициту – выше 1,30. Кроме того, может быть использован простой, удобный и точный метод определения концентрации рибофлавина в плазме крови с помощью специфического рибофлавинсвязывающего белка из куриного яйца. Оптимальной обеспеченности организма витамином В2 соответствует концентрация рибофлавина выше 10 нгмл, глубокому дефициту – ниже 5 нгмл. Экскреция рибофлавина с мочой, соответствующая нормальной обеспеченности организма составляет 14–30 мкг/час.
Гиповитаминоз. Недостаточность витамина В2 может быть следствием замедления его всасывания из жкт при энтеритах, назначении антибиотиков, дисбактериозе. Может развиваться при фототерапии и детей с гипербилирубинемией, которая увеличивает распад рибофлавина и его элиминацию. Дефицит рибофлавина проявляется ангулярным стоматитом, глосситом и специфической фуксиновой пигментацией языка, десквамацией эпителия у слизисто-кожной границы губ с покраснением, блеском и воспалением, себорейным фолликулярным кератозом в области носогубных складок, носа и лба, дерматитом в области половых органов и чувством жжения подошвенной поверхности. Часто наблюдаются конъюнктивит, блефароспазм, фотофобия, чувство жжения, слезотечение и васкуляризация роговицы со снижением остроты зрения.
Клиническое применение. В медицинской практике используются рибофлавин и коферментные препараты ФМН и ФАД (флавинат). Они употребляются при недостаточности витамина В2, а также при зудящих дерматозах, кератитах, конъюнктивитах, помутнении роговицы, неврастениях, а также как общеукрепляющее средство. Кроме того, рибофлавин употребляется при отравлениях дыхательными ядами (СО), поражении печени, интенсивной мышечной работе. Важен при лечении гипотрофий, гипохромной анемии, дисбактериоза (он необходим для жизнедеятельности нормальной микрофлоры), применяется при гипоксиях. Если возникает необходимость вводить витамин капельно, флакон должен быть обернут черной бумагой. Токсических эффектов при введении больших доз витамина не установлено.
В форме ФМН и ФАД образуетпростетические группы флавиновыхоксидоредуктаз — ферментов энергетического, липидного, аминокислотного обмена
Витамин В2 (рибофлавин) — водорастворимый витамин, является одной из важнейших составляющих окислительно-восстановительных ферментов. Название «рибофлавин» происходит от латинского слова flavius, что означает желтый и связано с тем желтым цветом, который этот витамин придает моче.
Чистый рибофлавин – это жёлто-оранжевый порошок, который имеет горький вкус и очень плохо растворяется в воде и спиртах. В природе рибофлавин является естественным пигментом овощей, молока и др. Витамин В2 устойчив к внешней среде, прекрасно переносит тепловую обработку, однако очень легко разрушается под воздействием света, переходя в неактивные формы и теряя свои свойства.
В начале ХХ столетия после открытия комплекса витаминов группы В учёными было замечено, что некоторые витамины этой группы под воздействием высоких температур стремительно разрушались, в то время как другие полностью сохраняли свои свойства и продолжали активно работать в организме. Благодаря этому открытию, учёные отделили витамин В1, который оказался очень неустойчивым к воздействию тепла, от витамина В2, способного противостоять высоким температурам, сохраняя своё молекулярное строение.
Устойчивую к теплу молекулу витамина В2 выделили в 1933 году — тогда её удалось получить из вещества жёлтого цвета. Этот продукт изначально назвали лактофлавином, который в 1935 году был искусственно синтезирован и получил название рибофлавина, поскольку его молекула состояла из двух веществ: гидрокарбоната и жёлтого пигмента, то есть из рибозы и флавина.
Витамин B2 находится в продуктах преимущественно в связанном состоянии (в составе коферментов флавинмононуклеотида [ФМН] и флавинадениндинуклеотида [ФАД], связанных с белками). В пищеварительном тракте рибофлавин под влиянием пищеварительных ферментов высвобождается и всасывается в тонком кишечнике. Затем в тканях организма происходит обратный процесс: образование из рибофлавина коферментов ФМН и ФАД в результате фосфорилирования при участии АТФ, которые затем входят в состав ряда ферментов (т.н. флавиновые ферменты).
Рибофлавин участвует в процессах углеводного, белкового и жирового обменов, в синтезе гемоглобина, в образовании соляной кислоты желудочного сока, повышает содержание свободной соляной кислоты при гипо — и анацидных гастритах, регулирует уровень сахара, участвует в синтезе жиров и тканевом дыхании, нормализует функцию сетчатки глаза.
При недостатке его нарушается обмен аскорбиновой кислоты (возникает ее дефицит), а при недостатке аскорбиновой кислоты Повышается потребность в рибофлавине. При дефиците тиамина влияние рибофлавина ослабевает, а при полном отсутствии его в кормах рибофлавин теряет витаминные свойства.
Более 95 % рибофлавина в тканях содержится в связанном виде, что регулируется нервной системой. Рибофлавин необходим для правильного всасывания, усвоения и синтеза жира. Недостаток его в рационе сопровождается нарушениями процессов использования питательных веществ — углеводов, белков, развитием анемии, усиленным выведением с мочой триптофана, гистидина, фенилаланина и других аминокислот.
Применяют при гипо — и авитаминозах, различных заболеваниях оболочек глаза (ирит, кератит, язвы роговицы), лучевой болезни, заболеваниях кишечника, общем снижении кормления, для стимуляции гемопоэза, повышения защитной функции печени, кожи.
Длительное применение в завышенных дозах может привести к нефролитиазу.
Рибофлавинмононуклеотвд (рибофлавинофосфат, флавинмоно-Нуклеотид). (7,8-Диметил-10-(1 — D-рибинил)-изоаллоксазин-5′-фосфат натрия; или рибофлавин-5′-монофосфат натрия. Кристаллический порошок желтого цвета, без запаха, горького вкуса, трудно растворим в воде. Растворы выдерживают 30-минутную стерилизацию кипячением, на свету разлагаются.
Рибофлавинмононуклеотид — готовая форма кофермента, образующегося в организме из рибофлавина (витамина В2). Подобно кокарбоксилазе по биологическому действию он приближается к витаминам и ферментам, являясь продуктом фосфорилиро-вания рибофлавина.
В соединении с белком рибофлавинмононуклеотид входит в состав ферментов, участвующих в окислительно-восстановительных процессах. Кроме того, играет роль в белковых и жировых обменах.
Применяют его при гипо — и авитаминозах В2, хронических экземах, заболеваниях глаз и как общеукрепляющее средство. Хранят в защищенном от света месте.
Флавинат. Р-(Рибофлавин-5′)-Р2-(аденозин-5′)-дифосфата динатриевая соль. Желто-оранжевый кристаллический порошок, легко растворим в воде. Является коферментом, образующимся из рибофлавина, получен синтетическим путем.
Действует на организм подобно рибофлавину и применяется в тех же случаях.
Роль витамина B2 в организме.
Флавиновые ферменты, которые синтезируются в организме из рибофлавина, участвуют в многочисленных реакциях окисления веществ в клетках и в процессах регенерации тканей — именно поэтому витамин B2 иногда называют еще витамином роста. Витамин B2 также участвует в процессе образования эритроцитов и антител, он необходим для нормального функционирования репродуктивной системы и щитовидной железы. Еще он важен для здоровья ногтей и роста волос.
При недостатке витамина B2 наблюдаются поражения эпителия слизистых кожи и роговицы глаз, сухость губ и полости рта, появление трещин на губах и в уголках рта (ангулярный стоматит), шелушение кожи.
При гиповитаминозе B2 сильно страдают глаза: возникает сухость конъюнктивы и ее воспаление, что приводит к светобоязни; васкуляризация (прорастание сосудами), а затем и помутнение роговицы (катаракта). Авитаминоз витамина B2 может приводить к развитию анемии и нервным расстройствам, вызывающим мышечную слабость, жгучих болях в ногах и другие последствия.
Недостаток рибофлавина в организме чаще всего возникает вследствие:
малого употребления продуктов, содержащих этот витамин;
неправильного их хранения и приготовления (витамин B2 быстро разрушается под действием прямого солнечного света и в щелочной среде, при этом хорошо переносит термообработку при приготовлении пищи);
некоторых заболеваний ЖКТ, при которых нарушается его всасывание;
приема медикаментов — антагонистов рибофлавина.
Продукты, содержащие витамин B2
Основной источник витамина B2 для человека — животные продукты: печень, почки, творог, желток куриного яйца. В небольших количествах рибофлавин синтезируют кишечные бактерии.
Зерно и корнеклубнеплоды (за исключением картофеля) особенно бедны витамином В2. Немного больше его в отходах мукомольного производства. В белковых кормах содержание витамина неодинаково; в главном источнике растительных белков — соевом шроте витамина довольно мало. Из других растительных кормов только травяная мука и кормовые дрожжи могут служить хорошим источником витамина В2. В белковых кормах животного происхождения содержание витамина В2 различно.
Препараты, содержащие витамин B2, назначают как при гипорибофлавинозе, так и при заболеваниях, вызывающих избыточную потребность в нем: при дерматитах, плохо заживающих ранах и язвах, кератитах и конъюнктивитах, поражении печени, а также при значительных физических перегрузках.
Организм человека не накапливает этот витамин, его избыток выводится с мочой, которая при избытке рибофлавина приобретает ярко-желтый цвет.
