Витамин B2
Исторические сведения
Впервые картина авитаминоза В2 , сопровождавшаяся другими видами витаминной недостаточности , получена у животных Н.И. Луниным в 1880 г. Было обнаружено, что мыши не могут жить и расти на синтетической диете из смеси белков , жиров, углеводов и минеральных солей , но хорошо развиваются и живут , получая цельное молоко. Это дало основание считать, что в молоке в малых количествах присутствуют необходимые для жизни веществава, которые позднее были названы витаминами ( 1912г. ) Витамин В2 был установлен вначале как пищевой фактор , недостаточность которого вызывает задержку роста у животных . Он был окончательно выделен (отделен) от других витаминов группы В в 1935 году, в опытах на животных , показавших , что лактосфлавин не излечивает пеллагру собак и крысиную пеллагру.
Пытаясь изолировать витамин В2 из яиц , Kuhn и соавторы в 1933 году получили желтый водорастворимый, флюоресцирующий пигмент , который обладал свойством поддерживать рост у животных . Позже было установлено, что флавины , полученные из различных источников, идентичны между собой и являются поддерживающим рост витамином В2 . Строение рибофлавина окончательно установлено в 1935 году, когда независимо друг от друга Каггег и Kuhn , осуществили синтез этого витамина.
Химические и физические свойства витамина В2
Выяснению структуры витамина В2 помогло наблюдение, что все активно действующие на рост препараты обладали жёлтой окраской и желто-зелёной флоуресценцией. Выяснилось, что между интенсивностью указанной окраски и фактором , стимулирующим рост, в определённых условиях имеется параллелизм.
Вещество с желто-зеленной флуоресценцией, растворимое в воде, оказалось весьма распространенным в природе; оно относится к группе естественных пигментов, известных под названием флавинов. К ним принадлежит например флавин молока (лактофлавин). Лактофлавин удалось выделить в химически чистом виде и доказать его тождество с витамином В2. Витамин В2 — желтое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, разрушающееся при облучении ультрафиолетовыми лучами с образованием биологически неактивных соединений (люмифлавин в щелочной среде и люмихром в нейтральной или кислой).
Витамин В2 представляет собой метилированное производное изоаллоксазина, к которому в положении 9 присоединён спирт рибитол; поэтому витамин В2 часто называют рибофлавином, т,е, флавином, к которому присоединён пятиатомный спирт рибитол.
Молекулярный вес рибофлавина 376,4. Точка плавления 271 и 293 градуса, что зависит, по -видимому, от полиморфизма рибофлавина. Две различные формы рибофлавина обнаружены Shimizu в1956 г. и некоторыми другими исследователями. Эти формы отличались по некоторым физическим и химическим свойствам. Соединения с более низкой точкой плавления лучше растворимы в воде по сравнению с соединением, обладающим более высокой точкой плавления. Абсорбционный спектр, величина Rf , характер флюоресценции , фотолиз и химические реакции растворов у обеих форм рибофлавина более или менее идентичны. При комнатной температуре он дает насыщенные растворы уже при содержании 25 мкг%. Менее растворим рибофлавин в эфире, хлороформе и бензоле. При выпадении в осадок формирует игольчатые оранжево-желтые кристаллы. В нейтральном водном растворе обладает яркой желто -зеленой флюоресценцией с максимумом около 545 нм. Флюоресценцию связывают с наличием свободной аминогруппы в 3-м положении. Рибофлавин быстро разрушается в щелочных растворах , особенно при нагревании , но обладает большой устойчивостью в кислой среде. Он также устойчив к окислителям, за исключением марганцево-кислого калия и хромовой кислоты. Рибофлавин очень чувствителен к свету — за 3 часа может разрушиться до 60%. При освещении в щелочной среде молекула его теряет 4 углеродных атома из боковой цепи и превращается в люмифламин (6,7,9 — триметил — изоамоксазин) При освещении Рибофлавина в нейтральной или кислой среде он превращается в люмихром (6,7 -диметил — алоксазил).
Условия, необходимые для биологической активности аналогов рибофлавина
- Изоаллокзиновое кольцо с пентозным остатком в 9-м положении должно быть неизменным.
- Иминогруппа в 3-м положении не должна замещаться.
- Метильные группы в 6-м и 7-м положениях не должны удаляться одновременно.
Строение рибофлавина и продуктов его фотолиза
Наличие активных двойных связей в циклической структуре рибофлавина обуславливает некоторые химические реакции, лежащие в основе его биологического действия. Присоединяя водород по месту двойных связей, окрашенный рибофлавин легко превращается в бесцветное лейкосоединение. Последнее, отдавая при соответствующих условиях водород, снова переходит в рибофлавин, приобретая окраску. Таким образом, химические особенности строения витамина В2 и обусловленные этим строением свойства предопределяют возможность участия витамина В2 в окислительно-восстановительных процессах.
В окислительно-востановительных реакциях возникают также семихиноновые формы рибофлавина, в виде которых рибофлавин функционирует как переносчик электронов. Изучение рибофлавина привело к синтезу более 100 его аналогов. Но среди всех полученных соединений биологически активных форм обнаружено немного.
Антагонисты рибофлавина
Антагонистами рибофлавина для крыс оказались:
- изорибофлавин (5,6 диметилрибофлавин)
- диэтилрибофлавин (6.7 диэтил-9 изоалоксазин)
- галактофлавин
Из них галактофлавин особенно часто применяется для быстрого получения выраженной недостаточности рибофлавина не только у животных, но и у человека.
Антагонистами рибофлавина для микроорганизмов являются все остальные аналоги. Антагонистами рибофлавина являются также противомалярийные препараты, например, акрихин и акридиновый краситель — риванол. Некоторые феназиновые аналоги рибофлавина также служат антагонистами рибофлавина для микроорганизмов и животных.
В отношении аналогов рибофлавина отмечено, что в небольших дозах они могут на некоторое время заменять рибофлавин, поддерживая рост лишенных рибофлавина животных, но гибель животных при этом ускоряется. Предполагается, что антагонисты применяемые в небольших дозах, вытесняют рибофлавин из его соединений и повышают содержание его в крови , что может способствовать временному улучшению состояния животных. Однако запасы рибофлавина при этом расходуются быстрее и смерть наступает раньше, чем у лишенных рибофлавина, не получавших антагонистов животных.
Влияние В2 на некоторые системы органов
Нервная система
Было выяснено, что витамин В2 понижает возбудимость высших нервных центров независимо от показателей, полученных до приема витамина. Однократный прием витамина В2 в дозе 10 мг вызывает нестойкое понижение возбудимости. При систематическом введении препарата наблюдается длительное и значительное снижение возбудимости Ц.Н.С. При прекращении введения рибофлавина состояние нервной возбудимости возвращается к исходному. При рибофлавиновой недостаточности в эксперименте обнаружены функциональные и морфологические изменения в Ц.Н.С., а так же в вегетативной нервной системе. Эти экспериментальные данные и клинические наблюдения подтверждают значение В2 для нормальной деятельности Ц.Н.С.
В тоже время длительное введение рибофлавина в дозах, превышающих физиологическую потребность организма, может оказать неблагоприятное действие на нервную систему.
Органы кроветворения
В эксперименте было показано, что у собак развивается гипохромная анемия при отсутствии рибофлавина в пище. После введения рибофлавина, содержание в крови гемоглобина и количество эритроцитов возрастали. Было установлено ,что введение рибофлавина вело к более быстрому восстановлению количества эритроцитов у морских свинок и белых крыс в условиях экспериментальной анемии ,чем у животных не получавших этого витамина. Более быстрое восстановление гемоглобина под влиянием В2 наблюдалось у белых крыс. Считается, что это различие вызвано неодинаковой диетой морских свинок и белых крыс.
Органы пищеварения
Витамин В2 способствует восстановлению содержания свободной соляной кислоты в желудочном соке при исходном пониженном ее содержании. Фосфорилированный рибофлавин содержится в значительном количестве в печени и поступает вместе с желчью в двенадцатиперстную кишку и кишечник. Имеющиеся наблюдения позволяют предположить, что рибофлавин улучшает желчевыделительную способность печени.
Органы зрения
Рибофлавин содержится в сетчатке и, как полагают, играет известную роль в обеспечении светочувствительной реакции глаза. Рибофлавин участвует в обмене веществ, происходящем в роговице, а возможно и хрусталике. Наблюдается улучшение темновой адаптации после применения рибофлавина вместе с витамином А у лиц с пониженной темновой адаптацией.
Всасывание и обмен рибофлавина в организме
Рибофлавин лучше абсорбируется при наличии соляной кислоты в желудочном соке, но всасывается он в тонком кишечнике. Рибофлавин, всосавшийся в кишечнике, подвергается фосфорилированию. Всасывание рибофлавина, химически связанного с белком, происходит после освобождения его от белка в процессе фосфорилирования. При этом образуются 2 коферментные формы витамина — флавинмононуклеотид(ФМН) и флавинадениндинуклиотид (ФАД). Фосфорилирование В2 может происходить в слизистой оболочке кишечника, а также в клетках печени , крови и других клетках организма. В исследованиях с введением меченого рибофлавина появление меченых ФМН и ФАД отмечено в тонком кишечнике, в печени и почках. Фосфорилирование катализируется флавокиназой, которая была выделена из дрожжей, растений и печени крыс.
Рибофлавин + АТФ ———флавокиназа———ФМН + АДФ
ФМН + АТФ————пирофосфорилаза———ФАД + пирофосфат
Этот процесс протекает при участии ATФ. ФMH является активной группой некоторых флавиновых ферментов Однако большинство флавиновых ферментов содержит в качестве активной группы ФАД, в котором фосфорный эфир рибофлавина связан с адениловой кислотой. При недостаточном поступлении В2 у животных , одновременно с задержкой роста , наблюдается уменьшение его выделения с мочой, хотя содержание в крови и органах еще не изменяется . При арибофлавинозе выделение рибофлавина с мочой приближается к 0 . Смерть животных от арибофлавиноза наступает однако, когда в органах остается еще 1/2 — 1/3 нормального содержания рибофлавина. В крови рибофлавин сохраняется более долго, особенно в лейкоцитах. Отмечается, что имеется потолок содержания рибофлавина в органах, после достижения которого повышение пищевого витамина не вызывает повышения его содержания в тканях. Вопрос о конечных продуктах обмена В2 недостаточно изучен .Было показано, что до 98 % радиоактивности рибофлавина остается в тушке, моче и кале крысы , и лишь очень небольшое количество выделяется в виде радиоактивного СО2 . Небольшое количество люмифлавина и люмихрома обнаруживается в кале. Очевидно, что эти продукты обмена рибофлавина появляются в кале в результате деятельности кишечной флоры и в физиологических условиях боковая рибитоловая цепь рибофлавина в тканях крыс не разрушается.
Потребность в витамине В2
Потребность взрослого человека в витамине В2 составляет от 2.5 до 3.5 мг в сутки и от 1 до 3 мг для детей. Большей частью эта потребность удовлетворяется за счет пищи. Особенно важно систематическое потребление В2 для женщины при беременности и кормлении , детьми и подростками, лицами выполняющими тяжелую физическую работу . Имеются данные ,что при нерегулярном потреблении витамина В2 потребность в нем возрастает , поэтому витамин В2 необходимо вводить с пищей ежедневно. Кишечные бактерии синтезируют В2 , однако не установлено насколько синтезированный рибофлавин может всасываться в толстом кишечнике человека. При подсчете рационного витамина В2 надо учитывать только содержание его в пище и в препаратах, если они применялись.
Содержание витамина В2 в пищевых продуктах
Витамин В2 широко распространен во всех животных и растительных тканях. Он встречается либо в свободном состоянии (например, в молоке, сетчатке), либо, в большинстве случаев, в виде соединения, связанного с белком. Особенно богатым источником витамина В2 являются дрожжи, печень, почки, сердечная мышца млекопитающих, а также рыбные продукты. Довольно высоким содержанием рибофлавина отличаются многие растительные пищевые продукты.
Токсичность
Рибофлавин мало токсичен и хорошо переносится здоровыми и больными людьми при приеме внутрь и при парентеральном введении в обычно назначаемых дозировках.
В2-авитаминоз
У крыс, мышей и цыплят на диете лишенной витамина В2 через 2-3 недели наступает остановка роста. Данный симптом является важным и надежным показателем недостаточности витамина В2. Хотя задержка роста характерна в той или иной степени для недостатка каждого из витаминов, однако влияние на рост витамина В2, как и витамина А, выражены наиболее ярко. У крыс, посаженных на диету без витамина В2, развивается неспецифический дерматит, проявляющийся в изменении структуры (потеря блеска, выцветание ) и выпадении волос, образовании чешуек на коже, понижении способности животных к размножению. Одновременно крысы перестают прибавлять в весе. У собак недостаточность витамина В2 вызывает брадикардию, сердечную аритмию, желтую окраску печени, патологические изменения в ЦНС. У собак наблюдается парез верхних конечностей, адинамия, шатающаяся походка, наступает коллапс, глубокая кома и смерть. При раннем введении больших доз В2 удавалось выводить животных из коматозного состояния.
В2 — авитаминоз у человека проявляется в виде воспалительного процесса слизистой рта, начинающегося в углах рта и переходящего на кожу. Слизистая оболочка губ бледнеет, начинает мокнуть. Эпителий моцерируется, а потом слущивается. Образуются трещины, которые покрываются коркой. После отпадения корочки образуется язвочка (заеда). Трещины могут покрывать всю поверхность губ (хейлоз, стоматит). Себорейный дерматит развивается на носогубной складке, крыльях носа, веках и ушах. Дерматиты могут развиваться на волосистой части головы, мошонке и других частях тела.
Так же развиваются голоситы. Язык вначале приобретает зернистый вид вследствие увеличения грибовидных сосочков.По краям языка видны отпечатки зубов . В результате атрофии сосочков поверхность языка становится ярко красной и гладкой. Больные жалуются на ощущения жжения языка и усиленное слюноотделение. Отмечаются похудение, слабость, потеря аппетита , головная боль, понижение работоспособности и особенно способности к умственному труду. Отмечается быстрая утомляемость зрения, светобоязнь, слезотечение, ощущение жжения. В результате развивается креанит, отмечается усиленная васкуляризация и помутнение роговой оболочки, часто развивается коньюктивит и ретробульбарный неврит. Часто у больных наблюдаются нервные расстройства, проявляющиеся в мышечной слабости, жгучих болях в ногах, атаксией, гиперкинезами, нистагмом. Задерживается заживление ранений, наблюдаются трофические язвы. Сравнительно редко арибофлавиноз возникает в качестве самостоятельного заболевания. Чаще он проявляется наряду с другими симптомами — расстройства обмена веществ на почве качественно недостаточного питания и сопровождается признаками недостаточности других витаминов группы В.
Лечебное применение
При болезнях органов пищеварения
Наибольшее значение имеет применение витамина В2 при болезнях печени, в первую очередь при болезни Боткина. У больных болезнью Боткина при обычной диете , резко понижается выделение витамина В2 с мочой и весьма незначительно увеличивается после нагрузки этим витамином. Отмечена зависимость между выделением витамина В2 с мочой и тяжестью течения заболевания. При тяжелом течении болезни резко снижается выделение В2 с мочой . При выздоровлении выделение рибофлавина увеличивается. Поэтому выделение с мочой рибофлавина может быть в некоторой степени использовано в клинической практике как показатель тяжести течения болезни и состояния функции печени. Нарушение обмена В2 установлено при циррозах печени и при изменениях в печени, наступающих при явлениях недостаточности кровообращения. Это ведет к нарушению способности печени накапливать рибофлавин и развитию гипорибофлавиноза , достаточно часто наблюдаемого при заболеваниях печени. Поэтому применение препарата витамина В2 в этом случае является обоснованным и показанным. При недостаточности витамина В2 было выявлено нарушение инкреторной деятельности поджелудочной железы ,что проявлялось в снижении количества инсулина в крови. Введение рибофлавина повышает содержание инсулина, что является одним из путей воздействия на нарушенный углеводный обмен. Также при болезни Боткина улучшаются клинические и лабораторные показатели ( нормализация пробы Квика и уровня билирубина в крови, исчезновение уробилинурии и др.) после лечения препаратами рибофлавина.
При заболеваниях сердца
При заболеваниях сердца, сопровождающихся нарушением питания миокарда (миокардиодистрофии), применение витамина В2 способствует нормализации обмена веществ в мышце сердца.
При инфекционных заболеваниях
Применение рибофлавина показано наряду с другими витаминами при инфекционных заболеваниях, сопровождающихся лихорадкой (воспаление легких, септический эндокардит и др.), так как в связи с усилением обменных процессов расходование рибофлавина повышается.
При кожных болезнях
Витамин В2 получил довольно широкое применение в клинике кожных болезней. Он рекомендуется в комплексе с другими мероприятиями при лечении эритродермии, эксфолиативного дерматита, себорейной экземы, стрептококковых поражений кожи, фотодерматозах, ожогах, язвах голени и некоторых других болезнях кожи.
Лечебные дозы и препараты витамина В2
Применяются следующие дозировки витамина В2 (перорально) — для взрослых разовая доза 5-10 мг, суточная до 50 мг, для детей разовая доза 2-10 мг, суточная до 20 мг в зависимости от возраста ребенка.
Витамин В2 выпускается в виде порошка, таблеток и драже. В виде порошка он окрашен в желто-оранжевый цвет. Драже имеет кремовый цвет ,сладкий вкус с привкусом витамина. Вес драже 0,25 г с содержанием 2 мг витамина В2 .В настоящее время выпускается препарат рибофлавин-мононуклеотид, являющийся продуктом фосфорилирования данного витамина. Он представляет собой готовую форму кофермента, образующегося в организме из рибофлавина. Рибофлавин- мононуклеотид применяется парентерально и содержится в ампулах в виде1% раствора с содержанием 10 мг витамина в 1мл. Рибофлавин- мононуклеотид вводится при кожных и других заболеваниях по 1 мл 1% раствора один раз в сутки в течении 10-15 дней .Детям препарат вводят в той же дозе в течении 3-5 дней подряд, а затем 2-3 раза в неделю. Всего курс составляет 15-20 инъекций. При глазных болезнях вводят внутримышечно по 0,2 — 0,5 мл 1% раствора в течении 10-15 дней и одновременно под коньюктиву 0,1-0,5 мл 1% раствора в течение 8-15 дней. Сохраняют препарат в защищенном от света месте.
Автор статьи: доцент кафедры биохимии МБФ РГМУ, к.м.н. Адрианов Николай Владимирович.
Специально для ООО «Электронная Медицина».
Источник