Витамин В12 оказался важным веществом для всех микроорганизмов
ВИТАМИН В12 — КЛЮЧЕВОЕ ЗВЕНО В РЕГУЛЯЦИИ МЕТАБОЛИЗМА ФОЛИЕВОЙ КИСЛОТЫ, УБИХИНОНА И МЕТИОНИНА
ВИТАМИН В12 ОКАЗАЛСЯ ВАЖНЫМ ДЛЯ ВСЕХ МИКРООРГАНИЗМОВ
Ученые выяснили, что витамин B12 играет важную роль в функционировании микробных сообществ — целостных структур, которые оказывают влияние на выработку энергии и играют большую роль в производстве продуктов питания. От них во многом зависит состояние окружающей среды и здоровье человека, а также многие другие процессы. Синтезировать этот витамин способны лишь некоторые микроорганизмы, но потребность в нем испытывают абсолютно все из них.
Прим. ред.: Как известно, молекула витамина В12 — самая большая и громоздкая среди молекул всех витаминов, содержащая атом кобальта, ни один другой витамин в живой природе не содержит атомов металлов. Подробнее о витамине В12, или вернее, о группе кобальтсодержащих биологически активных веществ, называемых кобаламинами, см. подробнее в разделе Витамин В12 .
Ученые из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (США) взяли для исследования небольшую часть микробиального мата из озера Хот-Лейк. Оно находится в Оровилле, штат Вашингтон, рядом с канадской границей (прим. ред.: Бактериальные маты – это биоценозы, состоящие из прокариот и располагающиеся на дне водоемов или в их прибрежной зоне. По форме наиболее похожи на плёнки плесени).
Постоянная гонка за так называемыми благами цивилизации — деньгами, нефтью, высокоскоростным доступом в интернет, чашкой утреннего кофе, формирует мир, в котором мы живем. Аналогичную проекцию можно применить и к микромиру. Только особой ценностью в этом мире будет являться не нефть, а, как установили ученые, витамин B12. Синтезировать этот витамин способны лишь некоторые микроорганизмы, но потребность в нем испытывают абсолютно все из них.
Полученные в ходе исследования данные подтверждают идею о том, что B12 помогает формировать микробные сообщества — целостные структуры, которые оказывают влияние на выработку энергии и играют большую роль в производстве продуктов питания. От них во многом зависит состояние окружающей среды и здоровье человека, а также многие другие процессы.
«Витамин B12 имеет особое значение для микробных сообществ. Степень его значимости даже больше, чем считалось ранее», — говорит химик Аарон Райт (Aaron Wright), автор научной статьи, опубликованной в интернет-издании Proceedings of the National Academy of Sciences. — «Мы изучаем и открываем функции, которые он контролирует. На основании всего этого можно с уверенностью заявить о его первостепенной важности для микробных сообществ».
Группа ученых под руководством Райта исследовала бактерию, известную как Halomonas sp. HL-48. Это один из малораспространенных поставщиков витамина B12 в своем микробном сообществе. Образец, использованный для исследования, взят из бактериального мата озера Хот-Лейк, находящегося на севере штата Вашингтон. Данный микробный мат насчитывает несколько десятков различных организмов, которые сосуществуют вместе и обмениваются питательными веществами, такими как углерод и кислород.
Исследователи выяснили, что витамин B12 контролирует важные гены микробов и ферменты, участвующие в формировании ДНК и белков. Но некоторые специалисты продвинулись глубже в своей работе и обнаружили признаки того, что B12 оказывает на жизнедеятельность микроорганизмов еще более значительное влияние.
Команда Райта обнаружила, что В12 взаимодействует более чем с четырьмя десятками различных бактериальных белков. Они обнаружили, что В12 занимает центральное место в процессах регуляции обмена фолиевой кислоты (витамина В9), убихинона (кофермент Q, также известный как кофермент Q10 или коэнзим Q10) и метионина — вещества, играющих ключевую роль в способности микробных клеток генерировать энергию, синтезировать белки, восстанавливать ДНК и расти. Данные о метионине – незаменимой серосодержащей аминокислоте, свидетельствуют о расширении влияния В12 по сравнению с тем что было известно о нём ранее.
По результатам исследования также стало известно, что витамин способен изменять информацию, которую он передает генам, в зависимости от времени суток, что неудивительно, ввиду того, что на жизнедеятельность микроорганизмов в огромной степени влияет свет (прим. ред.: напомним, что исследуется часть микробиального мата из озера).
Структуры веществ, в регуляции метаболизма которых участвует В12
«Для любого организма выработка витамина B12 — очень энергозатратный процесс. На него уходит много энергии, так как в процессе синтеза микробам приходится выполнять более 30 биохимических превращений. Это говорит о том, что данное вещество является весьма ценным и выполняет важные функции», — делится своими выводами Райт.
Для проведения экспериментов ученые создали химический аналог витамина B12, который работает так же, как и природное вещество, но отслеживать его взаимодействие с живыми клетками гораздо проще. После проведения анализа сходства сравнительных характеристик белкового профиля исследователи пометили молекулы, чтобы можно было точно распознать моменты их активности. Затем с помощью масс-спектрометрии была проведена идентификация интересующих ученых белков.
Прим. ред.: В заключение хочется отметить, что проведенные исследования, раскрывающие роль витамина B12 в регуляции метаболизма фолиевой кислоты, убихинона и метионина, а также участие В12 в производстве и поддержке новых клеток, синтезе и репарации ДНК, указывают на его исключительную жизненную важность для здоровья человека.
Напомним также, что если не уделять должного внимания адекватному присутствию В12 в рационе питания, то низкий уровень данного витамина может привести к серьезным неврологическим проблемам, а также нарушению производства красных кровяных телец. Одним из признаков такого состояния является ощущение покалывания, напоминающее удар током — это связано с низким уровнем кислорода. К другим симптомам дефицита В12 относятся: головокружение, необъяснимая усталость, бледность, мышечная слабость, плохое зрение, забывчивость, анемия, нарушения нервной системы, проблемы с менструальным циклом, диарея стоматит, потеря веса
Витамин B12 особенно важен для беременных. По данным исследования, проведенного Норвежским университетом науки и техники, у женщин с дефицитом B12 на 21% выше риск преждевременных родов.
Основной причиной В12-дефицитного состояния является отсутствие в рационе питания пищи животного происхождения или нарушения в работе ЖКТ. В связи с этим актуальным является использование в качестве источника получения В12 пробиотических продуктов на основе продуцентов В12 – пропионовокислых бактерий . К ним относятся как непосредственно бактериальные концентраты в виде биодобавок к пище, так и продукты, ферментированные заквасками ПКБ. Например, при сквашивании молока закваской активизированных культур пропионовокислых бактерий, содержание витамина В12 в готовом продукте может достигать более 1 грамма на 1 литр. При этом нормализуется работа ЖКТ, т.к. пробиотические микроорганизмы непосредственно регулируют и положительно влияют на процессы кишечного всасывания.
Источник
Витамин В12
Витамин B12 — является водорастворимым витамином, который принадлежит к группе B. Другое название кобаламины. Кобаламины представляют целую группу витаминов, принимающих участие в метаболизме каждой клетки, оказывающих влияние на синтез и регуляцию ДНК.
Витамин B12 может быть синтезирован только бактериями и археи (одноклеточные микроорганизмы), которые обладают уникальными ферментами, необходимыми для его синтеза. Лучшие пищевые источники витамина B12 — продукты животного происхождения, поскольку в них присутствует бактериальный симбиоз.
Формы витамина В12
То, что обычно принимают за витамин B12 — это цианокобаламин. Эта форма встречается практически в большинстве витаминных продуктов. Цианокобаламин полностью синтетический, не встречается в природе, однако широко используется из-за своей низкой цены и простоты производства. Когда цианокобаламин попадает в организм, он должен быть преобразован в активные формы. В ходе преобразования выделяется токсичный цианид. Несмотря на токсичность, его количество пренебрежимо мало, чтобы иметь явные негативные последствия, и поэтому его не следует считать явным побочным эффектом.
Другая проблема с цианокобаламином возникает при его усвоении. Для того чтобы цианокобаламин мог быть использован организмом, он должен пройти через процесс, удаляющий молекулу цианида, для чего требуется антиоксидант глутатион. Минус реакции деацианирования заключается в ненужном использовании этого ценного антиоксиданта, а также зависимости метаболизма витамина В12 от доступности глутатиона.
В отличие от цианокобаламина, две коферментные формы витамина B12 — метилкобаламин и аденозилкобаламин — являются биологически активными. Они принимают активное участие в метаболических и ферментативных реакциях.
Метилкобаламин предварительно метилирован, что означает, что он готов к усвоению организмом. Метилкобаламин локализован в цитоплазме клетки, является кофактором в реакциях метилирования. Аденозилкобаламин важен в процессах окисления жирных кислот и основная точка его действия — митохондрии клеток.
Метаболизм и абсорбция витамина В12 в желудочно-кишечном тракте
Витамин B12 связан с белком пищи и становится доступным для поглощения после того, как высвободится. Процесс отщепления витамина происходит под действием соляной кислоты, вырабатываемой слизистой желудка. Высвобожденный кобаламин присоединяется к белку R и переходит в двенадцатиперстную кишку, после чего белок R удаляется, а свободный кобаламин связывается с внутренним фактором Касла. Внутренний фактор Касла образуется в железах дна и тела желудка, он помогает перевести В12 в легкоусвояемую форму. Комплекс витамин B12-фактор Касла — поглощается дистальным отделом подвздошной кишкой, и витамин поступает в кровоток.
Сывороточный витамин B12 связан с белками-переносчиками, известными как транскобаламины. Большая часть витамина, приблизительно 80%, связана с неактивным белком — гаптокорином. Активным транспортным белком для витамина B12, является транскобаламин II, который удерживает 20% витамина в кровотоке. Голотранскобаламин доставляет витамин B12 во все клетки. Низкая концентрация витамина B12 в сыворотке, может быть связана с дефицитом белка-транспортера, в то время как уровни транскобаламина и статус витамина B12 остаются нормальными.
Проблема дефицита витамина В12
Основная проблема с витамином B12 — трудное усвоение. Алиментраный дефицит витамина B12 встречается в группах людей, которые употребляют только растительную пищу, минимизируя продукты животного происхождения в своем рационе. Также распространен дефицит вследствие недостаточного усвоения витамина В12 или повышенных потребностей на фоне нормального усвоения.
Потенциальную группу риска составляют беременные женщины, находящиеся на вегетарианском, веганском или сыроедческом типе питания.
Пожилые люди также составляют группу риска. Они в большей степени подвержены риску недоедания из-за сопутствующих заболеваний, им присущи трудности в самообслуживании и приготовлении пищи и, как правило, они страдают в той или иной степени атрофическим гастритом. Воспалительным процессам в слизистой оболочке желудка свойственна тенденция к увеличению частоты с возрастом, что приводит к снижению выработки соляной кислоты — одного из факторов усвоения витамина В12.
Дефицит фактора Касла — одна из типичных причин недостатка витамина В12. Наличие аутоантител к фактору Касла, является ведущей причиной появления пернициозной анемии на фоне аутоиммунного гастрита. Резекция антрального отдела желудка также сопровождается дефицитным состоянием по витамину В12.
Всасывание витамина В12 может быть нарушено и при любых воспалительных заболеваниях кишечника. Например, болезнь Крона, паразитарные инвазии, синдром избыточного бактериального роста — лишь небольшой перечень из возможного списка недугов.
Последствия дефицитных состояний
Типичные проявления дефицита витамина В12. Нарушение процесса кроветворения с развитием мегалобластной анемии, а также неврологические расстройства.
Длительный и хронический дефицит витамина В12 рассматривается, как один из факторов ряда других глобальных медицинских проблем.
Активная форма витамина B12 непосредственно участвует в метаболизме гомоцистеина — независимого фактора развития сердечно-сосудистой патологии. Превращая гомоцистеин в метионин, он усиливает синтез SAMe (S-аденозилметионина), самого важного донора метильных групп в организме.
Оценка статуса витамина B12, является частью процесса скрининга на деменцию. Повышенные концентрации метилмалоновой кислоты (ММА) связаны со снижением когнитивных функций и болезнью Альцгеймера. У пожилых людей низкий уровень витамина B12 и высокие концентрации фолатов в сыворотке крови, ассоциированы с повышенными шансами когнитивных расстройств. Напротив, у пациентов с нормальным статусом витамина B12, высокий уровень фолиевой кислоты сыворотки обладает протективным действием в отношении сохранения памяти, внимания, способности к восприятию, интеллекту и прочее.
Недостаток витамина B12 связан с развитием возрастной макулярной дегенерации (ВМД) и риском хрупкости, которые являются основными причинами инвалидности у пожилых людей. ВМД является основной причиной потери зрения у пожилых людей. Повышенный риск слабости и инвалидности связан с плохим витаминным статусом В12.
Низкий уровень витамина B12 рассматривается, как потенциальный фактор риска развития дефекта нервной трубки. Витамин B12 действует как кофактор метионинсинтазы в цикле фолиевой кислоты. Когда запас витамина B12 низок, фолат остается в ловушке цикла метилирования, вследствие чего нарушается процесс репликации клеток.
Недостаток витамина В12можно заподозрить по таким неспецифическим симптомам, как:
- забывчивость;
- головокружение;
- бледность кожи;
- слабость и быстрая утомляемость;
- покалывание кончиков пальцев рук и ног.
Диагностировать и подтвердить дефицит и недостаток витамина В12 позволяют лабораторные исследования.
Определение дефицита витамина В12
Традиционно статус витамина B12 оценивается по его концентрации в сыворотке, однако только лишь измерение сывороточного уровня не всегда позволяет выявить субклинический дефицит или недостаточность витамина В12.
Метилмалоновая кислота и гомоцистеин являются признанными индикаторами статуса витамина В12. Их измерение имеет первостепенное значение при выявлении недостаточности витамина В12.
MMA считается специфическим индикатором метаболизма кобаламина, и отражает доступность аденозилкобаламина в клетке. Гомоцистеин повышается при дефиците витамина B12 наряду с недостатком фолатов и витамина B6. Именно недостаток такой коферментной формы, как метилкобаламин провоцирует увеличение уровня гомоцистеина.
Концентрации в плазме MMA повышается также при почечной недостаточности, полиморфизмах в метилентетрагидрофолатредуктазе (MTHFR) или при использовании некоторых лекарств. Концентрация ММА в плазме повышена при почечной недостаточности, что характерно для пожилых людей, поэтому этот маркер нецелесообразно использовать в этой группе пациентов.
Использование голотранскобаламина в качестве маркера статуса витамина B12, увеличивает прогностическую ценность определения субклинических дефицитных состояний. Уровень голотранскобаламина отражает доступность витамина В12 для всех клеток организма, и его определение желательно при оценке статуса витамина в организме.
Витамин B12 является особенно важным витамином для женщин детородного возраста и пожилых людей, однако для оптимального здоровья необходим адекватный статус витамина B12 на протяжении всего периода жизни.
Источник