Niacin (Vitamin B3): Definisi, Sintesis, Penyerapan, Pengangkutan, dan Pembahagian

Niacin adalah istilah kolektif untuk struktur kimia asid pyridine-3-carboxylic, yang merangkumi asid nikotinik, asidnya amida nikotinamida, dan koenzim aktif secara biologi nikotinamid adenin dinucleotide (NAD) dan nikotinamide adenine dinucleotide fosfat (NADP). Penetapan vitamin B3 yang lebih awal sebagai "Faktor PP" (faktor pencegahan pellagra) atau "faktor pelindung pellagra" kembali ke penemuan oleh Goldberger pada tahun 1920 bahawa pellagra adalah penyakit kekurangan dan disebabkan oleh ketiadaan faktor diet dalam jagung. Tidak sampai bertahun-tahun kemudian, kajian eksperimen memberikan bukti bahawa pellagra dapat disingkirkan oleh niasin. Nikotinamide dijumpai lebih baik dalam organisma haiwan dalam bentuk koenzim NAD dan NADP. Asid nikotinikSebaliknya, terdapat terutamanya pada tisu tumbuhan, seperti bijirin dan kopi kacang, tetapi dalam jumlah yang lebih kecil dan di sana terutama terikat secara kovalen (melalui ikatan atom tetap) ke makromolekul - niacytin, bentuk yang tidak dapat digunakan oleh organisma manusia. Asid nikotinik dan nikotinamida saling bertukar dalam metabolisme perantaraan dan masing-masing aktif secara koenzim dalam bentuk NAD dan NADP.

Sintesis

Organisma manusia dapat menghasilkan NAD dalam tiga cara yang berbeza. Produk permulaan untuk sintesis NAD adalah asid nikotinik dan nikotinamida, selain asid amino penting (penting) tryptophan. Langkah-langkah sintesis individu ditunjukkan seperti berikut. Sintesis NAD dari L-tryptophan.

  • L-tryptophan → formylkynurenine → kynurenine → 3-hydroxykynurenine → 3-hydroxyanthranilic acid → 2-amino-3-carboxymuconic acid semialdehyde → asid quinolinic.
  • Asid Quinolinic + PRPP (phosphoribosyl pyrophosphate) → ribonukleotida asid quinolinic + PP (pirofosfat).
  • Ribonukleotida asid Quinolinic → asid nikotinik ribonukleotida + CO2 (karbon dioksida).
  • Asid nikotinik binukleotida + ATP (adenosin trifosfat) → asid nikotinik dinukleotida + PP
  • Asid nikotinik adenin dinukleotida + glutaminat + ATP → NAD + glutamat + AMP (adenosin monofosfat) + PP

Sintesis NAD dari asid nikotinik (laluan Preiss-Handler).

  • Asid nikotinik + PRPP → asid nikotinik ribonukleotida + PP.
  • Ribonukleotida asid nikotinik + ATP → asid nikotinik dinenototida adenin + PP
  • Nikotinat asid adenin dinukleotida + glutaminat + ATP → NAD + glutamat + AMP + PP

Sintesis NAD dari nicotinamide

  • Nikotinamide + PRPP → nicotinamide ribonucleotide + PP
  • Nikotinamide ribonucleotide + ATP → NAD + PP

NAD ditukar menjadi NADP dengan fosforilasi (lampiran a fosfat kumpulan) menggunakan ATP dan NAD kinase.

  • NAD + + ATP → NADP + + ADP (trifosfat difosfat).

Sintesis NAD dari L-triptofan hanya berperanan dalam hati dan buah pinggang. Oleh itu, 60 mg L-triptofan setara (bersamaan) dengan satu miligram nikotinamida pada manusia secara purata. Oleh itu, keperluan vitamin B3 dinyatakan dalam setara niasin (1 setara dengan niasin (NE) = 1 mg niasin = 60 mg L-triptofan). Walau bagaimanapun, nisbah ini tidak berlaku dalam diet kekurangan triptofan kerana biosintesis protein adalah terhad (terhad) apabila pengambilan triptofan rendah, dan asid amino penting digunakan secara eksklusif untuk biosintesis protein (pembentukan protein baru) sehingga kelebihan keperluan protein biosintesis membolehkan sintesis NAD [1-3, 7, 8, 11, 13]. Oleh itu, pengambilan tryptophan yang mencukupi harus dipastikan. Sumber triptofan yang baik terutamanya daging, ikan, keju dan telur serta kacang dan kekacang. Di samping itu, bekalan folat yang mencukupi, Riboflavin (vitamin B2), dan pyridoxine (vitamin B6) penting kerana ini vitamin terlibat dalam metabolisme triptofan. Kualiti dan kuantiti pengambilan protein serta corak asid lemak juga mempengaruhi sintesis niasin dari L-tryptophan. Sementara penukaran triptofan menjadi NAD meningkat dengan peningkatan pengambilan tak jenuh asid lemak, kadar penukaran (kadar penukaran) menurun dengan peningkatan jumlah protein (> 30%). Khususnya, kelebihan asid amino leucine menyebabkan gangguan dalam metabolisme triptofan atau niasin, kerana leucine menghalang pengambilan sel triptofan dan aktiviti fosforibosil transferase asid quinolinic dan dengan itu sintesis NAD. Konvensional jagung dicirikan oleh tinggi leucine dan kandungan triptofan rendah. Penambahbaikan pembiakan memungkinkan untuk menghasilkan Opaque-2 jagung pelbagai, yang mempunyai protein dan triptofan yang agak tinggi kepekatan dan rendah leucine kandungan. Dengan cara ini, berlakunya gejala kekurangan vitamin B3 dapat dicegah di negara-negara di mana jagung adalah makanan pokok, seperti Mexico. Akhirnya, sintesis niasin dari badan sendiri dari L-triptofan berbeza bergantung pada kualiti diet. Walaupun purata penukaran 60 mg triptofan menjadi 1 mg niasin, julat turun naik adalah antara 34 dan 86 mg triptofan. Oleh itu, tidak ada data yang tepat mengenai pengeluaran diri vitamin B3 dari triptofan.

Penyerapan

Nicotinamide diserap dengan cepat dan hampir sepenuhnya (diambil) sebagai asid nikotinik bebas setelah pecahan koenzim yang sudah ada di perut, tetapi sebahagian besar di bahagian atas usus kecil selepas hidrolisis bakteria (pembelahan dengan tindak balas dengan air). Usus penyerapan (penyerapan melalui usus) ke mukosa sel (sel mukosa) mengikuti a dos- mekanisme pengangkutan berganda yang bergantung. Dosis rendah niasin diserap secara aktif (diambil) melalui pembawa berikut kinetik tepu sebagai tindak balas kepada natrium kecerunan, sementara dos niasin yang tinggi (3-4 g) diserap (diambil) oleh penyebaran pasif. Penyerapan asid nikotinik bebas juga berlaku dengan cepat dan hampir sepenuhnya di bahagian atas usus kecil dengan mekanisme yang sama. The penyerapan kadar niasin terutamanya dipengaruhi oleh matriks makanan (sifat makanan). Oleh itu, dalam makanan haiwan, penyerapan hampir 100% didapati, sementara dalam produk bijirin dan makanan lain yang berasal dari tumbuhan, disebabkan oleh pengikatan kovalen asid nikotinik dengan makromolekul - niacytin - bioavailabiliti hanya sekitar 30% yang boleh dijangkakan. Langkah-langkah tertentu, seperti rawatan alkali (rawatan dengan logam alkali atau unsur kimia, Seperti natrium, kalium dan kalsiumatau memanggang makanan yang sesuai, dapat memecah niacytin sebatian kompleks dan meningkatkan perkadaran asid nikotinik bebas, yang mengakibatkan peningkatan kegunaan biologi asid nikotinik. Di negara-negara di mana jagung adalah sumber utama niasin, seperti Mexico, pra-rawatan jagung dengan kalsium larutan hidroksida menyediakan makanan ruji yang memberi sumbangan besar untuk memenuhi keperluan niasin. Memanggang kopi demethylates asid metilnicotinik (trigonelline) yang terdapat dalam kopi hijau kacang, yang tidak dapat digunakan oleh manusia, meningkatkan kandungan asid nikotinik bebas daripada sebelumnya 2 mg / 100 g biji kopi hijau menjadi sekitar 40 mg / 100 g kopi panggang. Pengambilan makanan serentak tidak memberi kesan terhadap penyerapan asid nikotinik dan nikotinamida.

Pengangkutan dan pengedaran dalam badan

Niacin yang diserap, terutamanya sebagai asid nikotinik, memasuki hati melalui portal darah, di mana penukaran kepada koenzim NAD dan NADP berlaku [2-4, 7, 11]. Sebagai tambahan kepada hati, erythrocytes (merah darah sel) dan tisu lain juga terlibat dalam penyimpanan niasin dalam bentuk NAD (P). Walau bagaimanapun, kapasiti simpanan vitamin B3 adalah terhad dan kira-kira 2-6 minggu pada orang dewasa. Hati mengatur kandungan NAD dalam tisu bergantung pada nikotinamida ekstraselular (terletak di luar sel) kepekatan - apabila diperlukan, ia memecah NAD menjadi nikotinamida, yang berfungsi untuk membekalkan tisu lain dalam aliran darah. Vitamin B3 mempunyai ketara metabolisme hantaran pertama (penukaran zat semasa perjalanan pertama melalui hati), sehingga rendah dos nikotinamida dilepaskan dari hati ke dalam sistemik peredaran hanya dalam bentuk koenzim NAD dan / atau NADP. Dalam eksperimen pada tikus, didapati bahawa selepas intraperitoneal pentadbiran (pemberian zat ke dalam rongga perut) 5 mg / kg berat badan asid nikotinik berlabel, hanya sebahagian kecil yang kelihatan tidak berubah dalam air kencing. Selepas dos tinggi (500 mg niasin) atau dalam keadaan stabil (oral dos 3 g niasin / hari), sebaliknya, lebih daripada 88% dos yang diberikan didapati dalam bentuk tidak berubah dan dimetabolisme (dimetabolisme) dalam air kencing, menunjukkan penyerapan hampir lengkap. Asid nikotinik, tidak seperti nikotinamida, tidak dapat menyeberangi darah-otak penghalang (penghalang fisiologi antara aliran darah dan pusat sistem saraf) dan mesti ditukar terlebih dahulu menjadi nikotinamida melalui NAD untuk melakukannya.

Perkumuhan

Dalam keadaan fisiologi, niasin diekskresikan terutamanya sebagai:

  • N1-metil-6-pyridon-3-karboksamida.
  • N1-metil-nikotinamida dan
  • N1-methyl-4-pyridone-3-carboxamide dihilangkan oleh buah pinggang.

Selepas dos yang lebih tinggi (3 g vitamin B3 / hari), corak perkumuhan metabolit (produk degradasi) berubah sehingga terutamanya:

  • N1-metil-4-piridon-3-karboxamide,
  • Nicotinamide-N2-oksida, dan
  • Nikotinamida tidak berubah muncul dalam air kencing.

Dalam keadaan asas, manusia mengeluarkan sekitar 3 mg metabolit metilasi setiap hari melalui buah pinggang. Dalam kekurangan (kekurangan) pengambilan vitamin B3, buah pinggang penghapusan (perkumuhan melalui buah pinggang) pyridone menurun lebih awal daripada metil nikotinamida. Walaupun perkumuhan N1-metil-nikotinamida 17.5-5.8 µmol / hari menunjukkan status niasin sempadan, penghapusan <5.8 µmol N1-methyl-nicotinamide / hari adalah petunjuk kekurangan vitamin B3. The penghapusan atau separuh hayat plasma (masa berlalu antara maksimum kepekatan zat dalam plasma darah hingga jatuh ke separuh nilai ini) bergantung pada status niasin dan dos yang diberikan. Purata kira-kira 1 jam. Kronik dialisis rawatan (prosedur pembersihan darah) yang digunakan pada pesakit dengan kronik kegagalan buah pinggang boleh mengakibatkan kehilangan niasin yang ketara dan, oleh itu, menurunkan kadar nikotinamida serum.