Riboflavin (Vitamin B2): Definisi, Sintesis, Penyerapan, Pengangkutan, dan Pembahagian

Riboflavin (vitamin B2) adalah hidrofilik (air-larut) vitamin kumpulan B. Ia dibezakan secara visual dari kebanyakan hidrofilik vitamin dengan warna pendarfluor kuningnya yang kuat, yang tercermin dalam namanya (flavus: kuning). Nama-nama bersejarah bagi Riboflavin termasuk ovoflavin, lactoflavin dan uroflavin, yang merujuk kepada pengasingan pertama bahan ini. Pada tahun 1932, Warburg dan Christian memperoleh "fermentasi kuning" dari ragi dan mengenalinya sebagai mononukleotida flavin aktif koenzimatik (FMN). Struktur dari Riboflavin dijelaskan pada tahun 1933-34 oleh Kuhn dan Wagner-Jauregg dan disintesis pada tahun 1935 oleh Kuhn, Weygand, dan Karrer. Pada tahun 1938, penemuan flavin adenine dinucleotide (FAD) sebagai koenzim asid amino D-amino dibuat oleh Wagner. Struktur asas vitamin B2 adalah sistem cincin isoalloxazine trisiklik, yang mempunyai sifat redoks (sifat pengurangan / pengoksidaan). Dilampirkan ke atom N10 molekul isoalloxazine adalah ribitol, sebuah pentavalen alkohol gula yang sangat penting untuk keberkesanan vitamin. Sebatian aktif biologi vitamin B2 ialah 7,8-dimetil-10- (1-D-ribityl) isoalloxazine. IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) mencadangkan istilah riboflavin sebagai nama pendek. Seperti tiamin (vitamin B1), riboflavin mempunyai tahap kekhususan struktur yang tinggi, sehingga sedikit perubahan struktur molekul dapat disertai dengan pengurangan atau kehilangan keberkesanan vitamin atau - dalam kes tertentu - dengan cara tindakan antagonis (bertentangan). Penggantian residu ribityl oleh galactose (→ galactoflavin) menghasilkan kesan antagonis terkuat dan cepat menyebabkan kekurangan vitamin B2 klinikal. Semasa mengganti rantai sisi ribitol dengan analog karbohidrat lain, seperti arabinose dan lyxose, antagonisme lebih lemah dan, dalam beberapa kes, hanya dinyatakan pada beberapa spesies haiwan, seperti tikus. Untuk melancarkan aktiviti biologi, riboflavin mesti difosforilasi pada atom C5 rantai sisi ribitol di bawah tindakan riboflavin kinase (enzim yang memindahkan fosfat residu dengan membelah trifosfat triphosfat (ATP)) (→ flavin mononucleotide, FMN) dan kemudiannya diadenilasi (→ flavin adenine dinucleotide, FAD) oleh pirofosforilase (enzim yang memindahkan residu adenosin monofosfat (AMP) semasa memakan ATP). FMN dan FAD adalah derivatif utama (derivatif) riboflavin dan bertindak sebagai koenzim oksidase dan dehidrogenase. Pada organisma haiwan dan tumbuhan, lebih daripada 100 enzim, dan pada mamalia lebih daripada 60 enzim, diketahui bergantung pada FMN atau FAD - masing-masing disebut flavoprotein atau enzim flavin. Vitamin B2 sangat stabil, oksigen sensitif dan sangat sensitif terhadap cahaya UV berbanding yang lain vitamin. Riboflavin dan derivatif flavin yang tidak berprotein mudah terdegradasi secara fotolitik (pembelahan molekul di bawah pengaruh cahaya UV) menjadi lumichrome (dimetilisoalloksazin) yang tidak aktif vitamin atau lumiflavine (trimethylisoalloxazine), di mana rantai sampingan aliphatic dibelah sebahagian atau sepenuhnya . Atas sebab ini, produk yang mengandungi vitamin B2 harus disimpan dalam bekas kedap udara dan dilindungi dari cahaya.

Sintesis

Riboflavin disintesis oleh tumbuhan dan mikroorganisma dan memasuki organisma haiwan melalui rantai makanan. Akibatnya, vitamin B2 diedarkan secara meluas di tumbuhan dan haiwan dan terdapat dalam banyak makanan.

Penyerapan

Dalam makanan, riboflavin berlaku dalam bentuk bebas, tetapi terutamanya sebagai FMN dan FAD terikat protein - flavoprotein. Riboflavin dilepaskan oleh asid gastrik dan fosfatase bukan spesifik dan pirofosfatase (enzim yang secara hidrolitik (dengan air pengekalan) membelah fosfat residu) bahagian atas usus kecil. Yang penyerapan (pengambilan melalui usus) riboflavin bebas di bahagian atas usus kecil, terutama pada jejunum proksimal (usus kosong), tertakluk kepada a dos- mekanisme pengangkutan berganda yang bergantung. Dalam fisiologi (normal untuk metabolisme) berkisar hingga sekitar 25 mg, riboflavin diserap secara aktif sebagai tindak balas terhadap a natrium kecerunan dengan menggunakan pembawa berikut kinetik tepu. Di atas dos fisiologi, penyerapan vitamin B2 juga berlaku oleh penyebaran pasif [1, 2, 4-6, 8]. The penyerapan kadar riboflavin setelah pengambilan dos fisiologi rata-rata antara 50-60%. Pengambilan vitamin B dalam komposit makanan dan kehadiran asid hempedu menggalakkan penyerapan. Agaknya, kadar pengosongan gastrik yang tertunda dan masa transit gastrointestinal yang berpanjangan memainkan peranan dalam mempromosikan hubungan dengan permukaan penyerap. Di dalam usus mukosa sel (sel mukosa), sebahagian daripada riboflavin bebas yang diserap (ditelan) ditukar menjadi FMN oleh riboflavin kinase dan seterusnya menjadi FAD oleh pirofosforilase untuk mengekalkan kepekatan vitamin B2 serendah mungkin dan untuk memastikan penyerapan selanjutnya. Walau bagaimanapun, sebilangan besar vitamin B2 yang diserap ditukar kepada bentuk aktif koenzimatik FMN dan FAD di hati selepas portal vena Pengangkutan.

Pengangkutan dan pengedaran dalam badan

Riboflavin, FMN, dan FAD percuma dikeluarkan dari hati ke dalam aliran darah. Di sana, sebahagian besar vitamin B2 hadir sebagai FAD (70-80%) dan FMN dan hanya 0.5-2% dalam bentuk bebas. Riboflavin dan turunannya diangkut di darah plasma dalam bentuk terikat protein. Rakan pengikat utama adalah albumin plasma (80%), diikuti dengan pengikatan riboflavin tertentu protein (RFBP) dan globulin, terutamanya imunoglobulin. Untuk pengangkutan ke dalam sel sasaran, vitamin B2 dideposforilasi di bawah tindakan phospatases plasmatik (enzim yang secara hidrolitik (di bawah air pengekalan) membelah fosfat residu), kerana hanya bebas, riboflavin yang tidak terfosforilasi dapat melewati membran sel melalui penyebaran. Secara intraselular (di dalam sel), penukaran dan fiksasi ke dalam bentuk koenzim berlaku lagi - perangkap metabolik. Hampir semua tisu mampu membentuk FMN dan FAD. Kadar penukaran yang sangat tinggi dijumpai di hati, buah pinggang, dan jantung, oleh itu mempunyai kepekatan riboflavin-70-90% tertinggi sebagai FAD, <5% sebagai riboflavin bebas. Seperti semua hidrofilik (larut dalam air) vitamin, kecuali cobalamin (vitamin B12, kapasiti penyimpanan vitamin B2 rendah. Kedai tisu wujud dalam bentuk riboflavin terikat protein atau enzim. Sekiranya kekurangan apoprotein atau apoenzim, riboflavin berlebihan tidak dapat disimpan, mengakibatkan stok riboflavin berkurang. Pada manusia dewasa, kira-kira 123 mg vitamin B2 ditahan semula (disimpan oleh buah pinggang). Jumlah ini mencukupi untuk mencegah gejala kekurangan klinikal selama kira-kira 2-6 minggu - dengan separuh hayat biologi sekitar 16 hari. Pengikatan riboflavin protein (RFBP) penting untuk proses pengangkutan dan metabolisme (metabolisme) vitamin B2. Di hati dan buah pinggang, sistem pengangkutan yang berfungsi secara aktif telah ditunjukkan yang menyumbang kepada peredaran enterohepatik (hati-terusan peredaran) dan penyerapan semula tubular (penyerapan semula pada tubulus ginjal) riboflavin hingga tahap tertentu mengikut keperluan individu. Menurut kajian haiwan, riboflavin mengangkut ke pusat sistem saraf (CNS) juga tunduk pada mekanisme aktif dan peraturan homeostatik (pengaturan diri) yang melindungi CNS dari kekurangan dan kelebihan bekalan. Pada wanita yang mengalami graviti (mengandung, RFBP khusus telah dijumpai untuk mengekalkan kecerunan di darah serum dari ibu (ibu) hingga janin (janin) peredaran. Oleh itu, walaupun bekalan vitamin B2 ibu tidak mencukupi, bekalan riboflavin yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan janin sangat terjamin. estrogen merangsang sintesis RFBP, status pemakanan yang buruk menyebabkan kekurangan RFBP.

Metabolisme

Metabolisme riboflavin dikawal oleh hormon dan RFBP bergantung pada status vitamin B2 individu. Pengikatan riboflavin protein dan hormon, seperti triiodothyronine (T3, hormon tiroid) dan aldosteron (hormon adrenokortikal), mengatur pembentukan FMN dengan merangsang aktiviti riboflavin kinase. Sintesis FAD seterusnya oleh pyrophosphorylase dikawal oleh penghambatan produk akhir untuk mengelakkan kelebihan FAD. Koenzim FMN dan FAD disediakan dengan memodulasi (mengubah) aktiviti enzim masing-masing hanya setakat yang diperlukan oleh organisma mengikut keperluannya. Di bawah keadaan penurunan kadar T3 serum dan / atau penurunan kepekatan RFBP, seperti dalam kekurangan zat makanan (kekurangan zat makanan / kekurangan zat makanan) dan anoreksia (hilang selera makan; anoreksia nervosa: anoreksia), penurunan FAD plasma kepekatan dan peningkatan besar riboflavin bebas, biasanya hanya terdapat dalam jumlah jejak, dalam erythrocytes (merah darah sel) diperhatikan.

Perkumuhan

Perkumuhan vitamin B2 berlaku terutamanya melalui buah pinggang sebagai riboflavin bebas. Sebanyak 30-40% 7-hydroxymethyl-, 8-hydroxymethyl-, atau 8-alpha-sulfonylriboflavin dan jumlah jejak metabolit lain (perantaraan) dihilangkan secara renal (diekskresikan oleh buah pinggang). Selepas tinggi-dos suplemen vitamin B2, 10-hidroksietilflavin mungkin muncul di dalam air kencing akibat degradasi bakteria. Koenzim membentuk FMN dan FAD tidak dapat dikesan dalam air kencing. Data pelepasan (perkumuhan) menunjukkan bahawa kira-kira separuh daripada riboflavin plasmatik dihilangkan dalam air kencing. Pelepasan ginjal lebih tinggi daripada penapisan glomerular. Orang dewasa yang sihat mengeluarkan 120 µg riboflavin atau lebih dalam air kencing dalam 24 jam. Perkumuhan riboflavin <40 mg / g kreatinin adalah petunjuk kekurangan vitamin B2. Pesakit yang memerlukan dialisis disebabkan oleh kegagalan buah pinggang (kegagalan buah pinggang kronik /kegagalan buah pinggang akutberisiko meningkat untuk kekurangan vitamin B2 kerana riboflavin hilang semasa dialisis (pemurnian darah). Kurang daripada 1% vitamin B2 dihilangkan di bile dengan najis (melalui najis). The penghapusan atau separuh hayat plasma (masa yang berlalu antara kepekatan maksimum zat dalam plasma darah hingga jatuh ke separuh nilai itu) bergantung pada status riboflavin dan dos dibekalkan. Walaupun cepat penghapusan separuh hayat adalah 0.5-0.7 jam, separuh hayat plasma lambat berbeza dari 3.4-13.3 jam. Tidak ada hubungan linear antara pengambilan vitamin B2 diet dan ekskresi riboflavin buah pinggang. Semasa berada di bawah ketepuan tisu (≤ 1.1 mg vitamin B2 / hari) kadarnya penghapusan hanya berubah secara tidak ketara, terdapat peningkatan ekskresi riboflavin - titik putus (> 1.1 mg vitamin B2 / hari) apabila ketepuan dicapai. Dalam graviti (mengandung), disebabkan oleh induksi (pengenalan, dalam arti peningkatan pembentukan) protein pengikat riboflavin, perkumuhan vitamin B2 melalui buah pinggang berkurang. Penurunan kadar perkumuhan juga terdapat pada penyakit tumor (kanser) kerana pesakit telah meningkatkan kepekatan serum sebanyak imunoglobulin yang mengikat vitamin B2.

Derivatif larut lipid riboflavin

Sebatian larut lemak (larut lemak), seperti asid tetrabutyric atau turunan tetranikotinil riboflavin, boleh dibuat dengan esterifikasi kumpulan hidroksil (OH) rantai sisi ribitol. Berbanding dengan vitamin asli (asli), hidrofilik (larut dalam air), derivatif riboflavin lipofilik (larut lemak) menunjukkan kebolehtelapan membran (kebolehlintasan membran) yang lebih baik, penahanan (pengekalan) yang lebih baik, dan perolehan yang lebih perlahan (perolehan). Kajian awal menunjukkan kesan yang baik dari derivatif ini di pembekuan darah gangguan dan rawatan dislipidemia. Di samping itu, penggunaan sebatian riboflavin larut lipid-secara bersendirian atau bersama dengan vitamin E-mungkin mencegah pengumpulan (penumpukan) lipid peroksida akibat pendedahan kepada karbon tetraklorida atau ejen karsinostatik, seperti adriamycin.