Biochemia - W06 - 06.11.2000, Biochemia - VI


Wykład VI Biochemia 6.11.2000

Opowiem państwu o tym, jakich szkód może narobić witamina D.

Jeżeli przekarmiamy kogoś witaminą D to może wystąpić proces miażdżycowy.

Tu istnieje bardzo nie korzystne zjawisko mianowicie wchłanianie żelaza, przy omawianiu żelaza ja o tym wspomnę. Żelaza ma być tyle ile trzeba niedobrze jest jak jest za mało żelaza i jak jest go za dużo. Jony żelaza uczestniczą w szeregu procesach wolnorodnikowych stymulując powstawanie wolnych rodników i tu kobiety rzadziej zapadają na procesy miażdżycowe związane jest z tym, że kobiety maja fizjologicznie większą utratę krwi niż mężczyźni, bo miesiączkują a mężczyźni nie.

Kolejna witamina która się zajmiemy to jest witamina K. - Witaminami K nazywamy grupę związków które maja wspólną budowę mianowicie maja rdzeń naftochinonu, który w pozycji drugiej jest metylowany. Wiec poszczególne postacie witaminy K różnią się tym co znajduje się w pozycji trzeciej.

Są to witaminy naturalne a z tego wynika ze są witaminami rozpuszczalnymi w tłuszczach ale ze względu na wagę witaminy K w naszym organizmie fabryki wyprodukowały szereg witamin syntetycznych które maja taka przewagę, że są rozpuszczalne w wodzie, czyli w stanach niedoboru można te witaminy podawać pozajelitowo, czyli mamy szeroką rodzinę witamin które w pozycji trzeciej maja jednostkę izoprenoidową i to są wszystko witaminy syntetyczne rozpuszczalne w wodzie w przeciwieństwie do witamin naturalnych.

Pochodzenie witaminy K głównie z roślin: kapusta, sałata, kalafior. Nawet jeśli przestaniemy spożywać jarzyny, to nie dostaniemy niedoboru z tego powodu ze witamina K2 jest produkowana przez florę bakteryjna jelita grubego . Jeśli zjadamy jakieś zwierze, a zwłaszcza jego wątrobę, to zjadamy witaminę K wyprodukowana przez jelito grube zwierzęcia właśnie tam zmagazynowaną.

Funkcja biochemiczna wit. zostanie opisana przy okazji omawiania gammakarboksylacji oksydacyjnej niektórych białek. To są przede wszystkim czynniki krzepnięcia układu protrombiny, białko C i S które są inhibitorami krzepnięcia degradującymi aktywny czynnik V. Dalej poznane ostatnio białko osteokalcyna. Wyprodukowanie osteokalcyny zależne jest od wyprodukowania 1,25 di(OH)D3, ta właśnie witamina aktywna czy jak kto woli cytokina czy hormon na etapie transkrypcji dokonuje ekspresji genu osteokalcyny. Ta wyprodukowana pod wpływem wit. D3 jest osteokalcyną nie aktywna. Jej aktywacja następuje w obecności wit. K. Czyli do powstania aktywnej osteokalcyny potrzebne są dwie witaminy

No i wreszcie mamy całą grupę białek wiążących wapń. To nie są te same białka wiążące Ca, które ulegają ekspresji pod wpływem witaminy D, one występują w nerkach, łożysku, śledzionie.

    1. W łożysku - po to aby następował transfer jonów Ca przez łożysko.

    2. W nerce - po to aby następowała resorpcja zwrotna jonów wapnia.

Druga istotna funkcja to udział w glikozylacji mianowicie w obecności wit. K dochodzi do syntezy dwóch składowych takich bardzo ciekawych wielocukrowców. (A*B)­­­­­n

A - może być wielocukrem

B - może być np. kwasem uronowym

Te polimery nazywamy glikozaminoglikanami.

Mechanizm działania wit. K zależy od wyprodukowanych białek bogatych w kwas glutaminowy, tu na naszym wykładzie jest preprotrombina czyli nie aktywny czynnik II z niego ma powstać z tej protrombiny i tu mamy kwas glutaminowy to jest reszta karboksylowa w pozycji gamma (w pozycji alfa jest tworzone wiązanie peptydowe) następnie w pozycje gamma zostaje wprowadzony CO2 i powstaje Gla czyli kwas gamma karboksyglutaminowy przy okazji co się dzieje z wit. K ? w każdym układzie jak już wspomniałem zarówno w układzie protrombiniy jak i w białkach kostnych osteokalcynie do tego jest potrzebna wit. K w formie hydrochinonu w tym procesie wprowadzania CO2, ta witamina K w postaci hydrochinonowej przekształca się w formę epoksydową i żeby to wszystko trwało w kółko potrzebny jest cykl wit. K - pod tym pojęciem rozumiemy procesy, które doprowadzają do odtworzenia wit. K w formie hydrochinonu.

Ten proces jest procesem dwuetapowym:

Z tego wynika ze wit. K nie tylko musi być w organizmie, ale musi być także sprawny proces jej reutylizacji, w przeciwnym razie dochodzi do niedoboru witaminy K. Jeśli nie ma wit. K to wątroba wciąż produkuje czynniki krzepnięcia ale będą one nie aktywne jeśli wit. K znajduje się w wątrobie wówczas te czynniki w posttranslacyjnej gammakarboksylacji ulegają modyfikacji, która sprawia, że są aktywne, czyli zyskują zdolność wiązania wapnia. Brak aktywnych czynników krzepnięcia zobaczymy gdy wątroba nie będzie tych czynników krzepnięcia produkować, czyli w sensie laboratoryjnym i klinicznym efekt będzie taki sam wtedy kiedy czynników nie będzie z powodu choroby wątroby, jak i wtedy kiedy nie będzie wit. K. W sensie biochemicznym nie będzie to samo.

Cykl witaminy K, czyli jej metabolizm - forma epoksydowa przechodzi w procesie dwuetapowej redukcji:

    1. do postaci chinonowej - przebiega to pod wpływem nie do końca poznanych związków posiadających grupę tiolowa i ten właśnie etap jest blokowany przez grupę antywitamin K. Jedna z przedstawicielek tej grupy jest warfaryna. Uniemożliwia ona przekształcenie postaci epoksydowej w postać chinonową.

    2. Drugi etap zależny od NADPH jest procesem przekształcenia formy chinonowej w formę hydrochinonową.

Anty wit. K należą do dwóch grup:

- pierwsza grupa to pochodne difumarolu do nich należy warfaryna i acenokumarol

Gdyby uszeregować mechanizm działania antywitamin K, to należą one do inhibitorów kompeteycyjnych ich struktura przestrzenna cząsteczki jako żywo przypomina wit. K i stara się oszukać nasza reduktazę która stara się przekształcić postać epoksydowa w postać chinonowa. Tam się podstawia antywitamina K i uniemożliwią przebieg cyklu wit. K, czyli antywitaminy nie zaburzają procesu tworzenia aktywnych czynników, nie na tym etapie się włączają, natomiast zaburzają etap resyntezy reutylizacji aktywnej wit. K. Antywitaminy K maja szerokie zastosowanie praktyczne mianowicie zaburzają proces krzepnięcia są stosowane jako leki przeciwkrzepliwe. Osoby z incydentami zakrzepowo zatorowymi i z zwapniałymi zastawkami w sercu będącymi po wymianie, po to aby nie doszło do wykrzepiania krwi muszą w sposób przewlekły brać antywitaminy K.

Do naszego środowiska wprowadzamy antywitaminy K. Wówczas synteza czynników krzepnięcia pozostaje nie zaburzona, natomiast po ich zsyntetyzowaniu zostaje zaburzony proces zależny od wit. K, czyli proces posttranslacyjnej gammakarboksylacji i powstaje grupa czynników krzepnięcia które określamy wspólna nazwa PIVKA (białka indukowane niedoborem wit. K).

No i powstaje problem czy możemy takie białka rozpoznać? Innymi słowy czy można rozpoznać stan w którym wątroba nie produkuje czynników krzepnięcia od sytuacji kiedy je produkuje ale występuje niedobór wit. K. Jeśli te procesy odróżnimy to możemy stwierdzić kiedy możemy wit. K podawać, a kiedy nie, poza jelitowo. W tym celu musimy się odnieść do naszych ostatnich rozważań o tym czy oznaczamy aktywność białka czy jego stężenie. Jeśli będziemy się oznaczać aktywność naszych nieaktywnych białek PIVKA (czyli te które zamiast Gla maja wciąż Glu czyli kwas glutaminowy) oznaczać metodami funkcjonalnymi czyli poprzez ich udział w procesach krzepnięcia to wynik mamy negatywny czyli one nie działają czyli posługując się tymi metodami mamy stan tak jak by ich nie było jak i wtedy kiedy są, ale są nieaktywne, dla tych metod jest to ganz egal. Natomiast jeśli posługujemy się metodami ilościowymi oznaczając ilość tych białek np. metodami immunocytochemicznymi bowiem nasze przeciwciało nie rozpoznaje kwasu glutaminowego natomiast rozpoznaje inne determinanty antygenowe. Jeśli wątroba je produkuje ale są one nieaktywne stwierdzamy, że wszystko jest ok. białko jest tylko nie działa, natomiast w sytuacji kiedy wątroba tych białek nie produkuje (wskutek swojej dysfunkcji) wtedy minimalna odpowiedz ok. wtedy tych białek nie wykrywamy. Czyli te metody i ilościowe rozróżniają nam brak wit. K od choroby wątroby natomiast metody funkcjonalne tego stanu nie rozróżniają.

Przyczyny niedoboru wit. K. Wszystkie one są ważne.

Objawem niedoboru jest: skaza krwotoczna czyli rozmaite wylewy do stawowe, przedłużone krwawienie przy drobnych urazach to czasem może się okazać stanem zagrożenia życia jeśli towarzyszy to pacjentowi z nadciśnieniem tętniczym kiedy łatwo o drobne uszkodzenia naczyń.

Diagnostyka wit. K. Musimy się przyjrzeć naszemu ulubionemu schematowi drogi wewnątrzpochodnej i zewnątrzpochodnej krzepnięcia krwi. Układ jest tak słaby jak najsłabsze jest jego ogniwo a tym ogniwem najsłabszym jest oczywiście czynnik VII który ma najkrótszy okres półtrwania wynoszący kilka godzin czyli jako pierwszy wysiądzie. Upośledzeniu ulegnie droga zewnątrzpochodna. Tym badaniom określającym stan drogi zewnątrzpochodnej jest czas protrombinowy, przy dłużej działającym niedoborze wit. K również dysfunkcji ulęgną kolejne czynniki krzepnięcia mianowicie czynnik IX, X, II czyli protrombina w efekcie ulegnie zaburzeniu nie tylko droga zewnątrz ale również wewnątrzpochodna której markerem jest ocena czasu kaolinowo - kefalinowego.

Ale jak w przypadku każdej witaminy rozpuszczalnej w tłuszczach można ja przedawkować, efektem tego jest uszkodzenie erytrocytów w skutek nadmiaru wit. K w ich błonach, co powoduje żółtaczkę hemolityczna, może także dojść do uszkodzenia hepatocytów, z powodu nadmiernego wykorzystania tej witaminy przez wątrobę, ale podkreślam są to rozważania czysto teoretyczne. Natomiast w patologii wit. K główne znaczenie ma jej niedobór, a nie nadmiar.

Kolejna witamina rozpuszczalna w tłuszczach to witamina E - jest to duża grupa związków określana mianem tokoferoli (α, β, γ, δ) i tokotrienoli. Najaktywniejsza postacią tych związków jest alfa tokoferol. Jednakże wszystkie poniżej wspomniane właściwości są jednakowe dla tokoferoli jak i tokotrienoli.

Najważniejszym źródłem są: pokarmy pochodzenia zwierzęcego: pokarmy tłuste, mięsne, oraz narządy aktywne metabolicznie do nich należy min. mięso, jaja(nie należy tego źródła jaja propagować bo samo żółtko jaja to nic innego jak cholesterol), wątroba ryb i drobiu. Oprócz tego mamy pokarmy pochodzenia roślinnego przede wszystkim są to: kiełkujące zboża, mąka owsiana, oraz w olejach rzepakowych, oraz sojowy.

Funkcja biochemiczna to min. działanie antyoksydacyjne jest to najważniejszy antyoksydant z dwóch powodów: jest to antyoksydant który jako pierwszy bierze na siebie atak wolnorodnikowy, jak na komórkę czy na związek zadziałają wolne rodniki to od momentu zadziałania wolnych rodników do momentu utlenienia związku występuje tzw. faza opóźnienia, w tej fazie opóźnienia działa pierwsza linia obrony. Jak by się przyjrzeć wszystkim antyoksydantom to jako pierwszy zanika tokoferol czyli on bierze na siebie atak wolnych rodników. Szczególnie utleniają się w naszym organizmie składniki lipidowe błon a w śród nich szczególnie wielonienasycone kwasy tłuszczowe, powstają nadtlenki kwasów tłuszczowych które z jednej strony maja szereg działań toksycznych dla komórki a z drogiej w wyniku utlenienia składnika lipidowego błon właściwości błon się zmieniają zarówno w zakresie przepuszczalności tych błon jak i odpowiedzi na czynniki działające na błony itd. W wyniku wzięcia na siebie ataku wolnych rodników wit. E ulega utlenieniu i to utlenienie jest utlenieniem nieodwracalnym nie ma sposobu żeby witaminę E przywrócić do stanu pierwotnego, nie ma recyclingu czyli na miejsce wit. utlenionej musi być dostarczona nowa wit. E. Możecie państwo przeczytać w podręcznikach że jest inaczej ale jest na pewno tak jak mowie. Miejscem w którym działa wit. E są lipoproteiny, które są szczególnie wrażliwe na działanie wolnych rodników, a wit. E przy pomocy tego wehikułu podróżuje w osoczu. Druga ważna funkcja wit. E to funkcja wazodilatacyjna czyli rozszerzenie naczyń. To następuje wskutek zwiększenia syntezy prostaglandyny E, a witamina E chroni przed uszkodzeniem syntezy prostaglandyny E. Atak reaktywnych form tlenu bierze na siebie wit. E. Najważniejsze działanie antyoksydacyjne zachodzi w osoczu. Takimi cząstkami niekorzystnie działającymi w organizmie sa lipoproteiny o malej gęstości czyli LDL-e, to jest wehikuł za pomocą którego cholesterol z wątroby dociera do tkanek obwodowych jeśli LDL-i jest za dużo to powoduje to gromadzenie się nadmiaru cholesterolu w tkankach. Wit. E chroni cząstki LDL-i przed utlenieniem. Po tym swoim działaniu staje się nieaktywna, a co się dzieje jeśli witaminy E jest za mało? Wówczas cząstki LDL-i ulegają utlenieniu staja się oksydowanymi LDL-ami, a takie LDL-e nie idą potulnie jak baranki do tkanek obwodowych gdzie potrafimy sobie z nimi poradzić, ale wchodzą pod śródbłonek tam na nie czekają monocyty, makrofagi, objadają się tymi oksydowanymi LDL-ami i przekształcają się w komórki piankowate. Z komórek piankowatych uwalniają się enzymy proteolityczne i doprowadzają do degradacji tkanki łącznej w naczyniach krwionośnych. Im większe stężenie wit. E w osoczu tym mniejsza podatność LDL-i na oksydacje. Podobne działanie ma beta karoten ale jego powinowactwo do LDL-i jest znacznie mniejsze niż wit. E. Zawsze zadawano sobie pytanie czy wit. E chroni przed zawałem serca? Badania populacyjne pokazują ze populacje spożywające dużo antyoksydantów pokarmowych, czyli dieta śródziemnomorska: jarzyny, olej z oliwek, wino, ryby pokazuje ze populacja taka rzadziej zapada na chorobę wieńcowa. Niestety suplementacja witaminy E nie chroni przed zawałem serca. Jedno tylko badanie CHAOS, w którym stosowano duże dawki rzędu 400 - 800 U/dobę przez około 500 dni były to osoby z dużego ryzyka już po zawałach dało redukcje zawałów o ok. 44% z powikłaniem zgonu oraz o 77% w zawałach nie powikłanych zgonem. Wszystkie inne badania pokazują brak skuteczności suplemntacji witamina E natomiast pokazują skuteczność diety bogatej w antyoksydanty.

Przyczyny niedoboru witaminy E.

Najlepiej niedobory wit. E poznano u zwierząt, u człowieka są one trudniejsze do zdefiniowania.

U ludzi niedobór witaminy E może powodować niedokrwistość hemolityczną (błona erytrocytów zmieniona).Może dochodzić do uszkodzenia mięśnia poprzecznie prążkowanego co ogólnie nazywamy dystrofią. Jej niedobór może także wywołać przyspieszoną miażdżycę. U zwierząt dochodzi do zaburzeń płodności samców (u człowieka wit. E to nie afrodyzjak) dalej podobnie jak u człowieka występuje dystrofia. U ciężarnych samic u których deprymuje się wit. E można zaobserwować u ich potomstwa wady rozwojowe.

Do witamin rozpuszczalnych w wodzie zaliczamy cały garnitur witamin z grupy B to są wszystkie witaminy poza witamina C (której tu nie umieściłem).

Mamy tu witaminę B1 - czyli tiamine, B2 - ryboflawina, B6 - pirydoksyna, B12 - cyjanokobalamina, B15 - kwas pangamowy, kwas foliowy, kwas liponowy, kwas pantoenowy, PP - amid kwasu nikotynowego, H - biotyna, P - flawonoidy.

Będziemy je omawiać wg funkcji metabolicznych. To co jest wspólne dla grupy B witamin to jest to że poza witaminą B12 nie potrafimy ich magazynować w przeciwieństwie do witamin rozpuszczalnych w tłuszczach. Dwa trudno przedawkować witaminy rozpuszczalne w wodzie jest tylko jeden zespól związany z przedawkowaniem pirydoksyny.

Pierwsza z witamin to wit. B1, czyli tiamina jest to witamina, która składa się z pierścienia tiazolowego i pochodnej pirydyminowej, jest w tym związku atom siarki, kluczowe znaczenie pełni funkcja koenzymatyczna jak wszystkich witamin z grupy B.

Witamina B1 jest bardzo rozpowszechniona zarówno w pokarmach zwierzęcych jak i roślinnych: zboża nie łuskane, czyli pieczywo gruboziarniste i razowe, dalej w pokarmach pochodzenia zwierzęcego szczególniej w narządach aktywnych metabolicznie, wątroba, serce, nerki, no i wreszcie ważnym substratem witaminy B1 jest flora bakteryjna przewodu pokarmowego.

Funkcja biochemiczna witaminy związana jest z jej koenzymem mianowicie pirofosforanem tiaminy. Przy udziale ATP do cząsteczki tiaminy zostaje wprowadzona grupa pirofosforanowa i to nazywamy TPP lub z angielskiego TDP, czyli pirofosforan tiaminy. Bierze on udział w istotnej reakcji dekarboksylacji oksydacyjnej alfa ketokwasów, w tej reakcji wit. B1 jest tylko jednym z koenzymów. Pierwszy taki kluczowy moment spotkania z tym procesem to przekształcenie pirogronianu czyli alfa ketokwasu w acetylo koenzym A w końcowym etapie glikozylacji. Drugim takim momentem jest przemiana kwasu alfa ketoglutarowego w bursztynylo koenzym A, z ta reakcja mamy do czynienia w cyklu Krebsa. Trzeci moment to jest przemiana aminokwasów rozgałęzionych do których należy walina, leucyna i izoleucyna. W pierwszym etapie te aminokwasy ulegają transaminacji i w wyniku tego powstają alfa ketokwasy. I w dalszym etapie przy obecności kompleksu enzymów w których uczestniczy pirofosforan tiaminy ulęgają przekształceniu w odpowiednie pochodne koenzymu A, jeśli witaminy B1 nie ma jednym z efektów wyprowadzenia alfa ketokwasów może powodować nabyte MSD. Pirofosforan tiaminy uczestniczy w reakcjach transketolacji (reakcja występuje w cyklu pentozowym). Pirofosforan tiaminy poprzez połączenie z jednym z atomów węgla w pierścieniu tiazolowym przenosi aktywne aldehydy. Ponieważ cykl pentozowy, cykl Krebsa, czy glikoliza są głównymi drogami końcowymi w przemianie glukozy. Czyli tym większe zapotrzebowanie na witaminę B1 im więcej węglowodanów w diecie. Dalej w ciąży i w laktacji, stany związane z nadczynnością tarczycy, czyli wzmożonym metabolizmem (choroby gorączkowe), wysiłkiem czyli ciężka praca fizyczna, częste odwiedziny na siłowni powodują wzmożone zapotrzebowanie na witaminy.

Niedobór rozwija się w alkoholizmie - z kilku przyczyn: po pierwsze niedobór w diecie(marne odżywianie alkoholików), dwa wypłukiwanie wit. B1 z organizmu i trzy dochodzi do zaburzeń wchłaniania wit. B1. uprzejmie proszę o nie opowiadanie o tiaminazie jako przyczynie niedoboru wit. B1. Skąd biorą się objawy niedoboru witaminy B1, brakuje związków wysokoenergetycznych, no bo skoro stanie nam na etapie kwasu pirogronowego glikoliza nie nastąpi wprowadzenie acetylo koenzymu A do cyklu Krebsa. Najbardziej cierpią te tkanki które pracują na takim paliwie jakim jest glukoza, czyli ośrodkowy układ nerwowy, również z braku ATP może dochodzić do rozszerzenia naczyń krwionośnych, niewydolności mięśnia sercowego oraz zaburzonej biosyntezy acetylocholiny, bo acetylo CoA + cholina daje acetylocholinę. Niedobór wit. B1 może wystąpić jako ostry, kiedy za ostro poimprezujemy i będziemy mieć wtedy objawy syndromu drugiego dnia (second day syndrome ). --> Wówczas nie mogło by przekształcić się w kwas mlekowy.

......... bowiem heksan imitując alkohol etylowy, utleniając go przy pomocy dehydrogenazy moczanowej, generujemy dużo równoważników[Author:ZBDiK] redukcyjnych czyli NADH. Dehydrogenaza mleczanowa redukuje pirogronian do mleczanu. Ale związane są z tym również inne rzeczy, mianowicie gromadzenie się kwasu mlekowego w naszym organizmie wpływa również na ośrodkowy układ nerwowy, i takim objawem są widoki białych myszek przelatujących przed oczyma. Jest to efekt toksyczny kwasu mlekowego na OUN i zaburzenie wykorzystania glukozy, brak energii stąd płynący. W przypadku przewlekłego niedoboru wit. B1, jak to jest w przewlekłym alkoholizmie dochodzi do rozwoju choroby Beri - Beri (jest to nazwa historyczna) tak naprawdę występuje tutaj niedobór wielowitaminowy, tradycyjnie wyróżnia się postać suchą, mokrą i mieszaną. Sucha to głównie dotyczy OUN, są to rozmaite zaburzenia ruchowe, czuciowe, parestezja, niedowłady, rozkojarzenie. W postaci mokrej główne objawy występują ze strony układu krążenia, cierpi na niedoborze energii mięsień sercowy, w efekcie dochodzi do niewydolności krążenia do obrzęków zarówno kończyn dolnych jak i w jamach czyli wodobrzusza, lub w jamach opłucnowych i wreszcie może być to wszystko razem wzięte, czyli mamy postać mieszaną z objawami kombinowanymi z układu nerwowego jak i naczyniowego.

Kolejną witaminą jaką się zajmiemy to jest kwas liponowy, czyli kwas 6,8 ditiooktanowy, jego aktywna postać to jest amid kwasu liponowego w formie utlenionej. Kwas liponowy występuje wszędzie w związku z tym trudno o jego niedobory, funkcja biochemiczna związana z amidem kwasu liponowego w formie utlenionej to podobnie jak omówionej przed chwila wit. B1 udział w dekarboksylacji oksydacyjnej alfa ketokwasów, w ten sposób poznajemy drugi koenzym uczestniczący w tych reakcjach (cykl Krebsa, reakcja aminokwasów rozgałęzionych).

Kolejna wit. to kwas pantotenowy, podobnie jak kwas liponowy występuje wszędzie, więc trudno o jego niedobór, występuje w pokarmach. pochodzenia roślinnego - warzywa liściaste jak i w zbożach. Pochodzenia zwierzęcego - zwłaszcza z tych narządów w których następują aktywne przemiany metaboliczne.

Funkcja biochemiczna kwasu pantotenowego związana jest z jego udziałem w dwóch ważnych koenzymach. Mianowicie w koenzymie A, oraz drugim ważnym koenzymie czyli białku zwanym ACP czyli białko przenoszące acyl.

Budowa koenzymu A - składa się z kilku ważnych elementów, najpierw rozbierzmy na składowe: kwas pantotenowy, kwas pantotenowy zbudowany jest z kwasu pantoinowego, oraz beta alaniny, ale jest pewien problem mianowicie złożenie tych dwóch składowych w kwas pantotenowy w naszym organizmie jest niemożliwe. Dlatego jest to dla nas witamina, w innych organizmach może on być syntetyzowany, następnie kwas pantotenowy (pantotenian) ulega ufosforylowaniu i powstaje fosfopantotenian i w ostatnim etapie dochodzi do najważniejszej rzeczy mianowicie do przyłączenia związku powstałego z dekarboksylacji cysteiny mianowicie tioetanoloaminy ona ulega przyłączeniu do beta alaniny. Powstała nam w ten sposób pantoteina, czyli kwas pantotenowy z przyłączoną tioetanoloaminą, najbardziej aktywną cząsteczka CoA jest grupa tiolowa. Dalej znajdujemy tu adeninę, znajdujemy fosforybozę i dwie reszty kwasu fosforowego i to suma sumarum jest CoA (tioetanolamina, kw. Pantotenowy, dwie reszty fosforanowe, fosforyboza, adenina). Pantoteina jest natomiast aktywną częścią ACP czyli białka przenoszącego acyl. CoA w przemianach pośrednich, czyli w przemianach węglowodanów , kwasów tłuszczowych jak i aminokwasów, przede wszystkim w dekarboksylacji oksydacyjnej alfa ketokwasów, czyli po pirofosforanie tiaminy, po kwasie liponowym, CoA jest kolejnym trzecim koenzymem w tej reakcji.

Utlenianie i synteza kwasów tłuszczowych - rozmaite acyle przyłączone do CoA w tym kwasy tłuszczowe przez to połączenie stają się kwasami aktywnymi, następnie wprowadzenie grupy acetylowej do szeregu leków i innych substancji trafiających do naszego organizmu, sprawia że stają się one bardziej rozpuszczalne w wodzie mogą być wydalone z organizmu i jest to etap biotransformacji ksenobiotyków. Powstawanie acetylocholiny to kolejna funkcja CoA, synteza cholesterolu, synteza sfingolipidów i biosynteza porfiryn gdzie mamy sukcynylo-CoA jako substrat wyjściowy, to są oczywiście tylko niektóre funkcje bo trudno znaleźć w organizmie jakieś szlaki gdzie nie było by pochodnych CoA, czyli związki aktywne bo połączenie z CoA powoduje, że związek staje się aktywny.

Natomiast drugi z koenzymów a ściślej białko transportujące acyl bierze udział w syntezie kwasów tłuszczowych, czyli w syntezę kwasów tłuszczowych mamy zarówno zaangażowane zarówno ACP jak i pochodne acylo-CoA, czyli kolejne aktywowane kwasy tłuszczowe.

Teraz przyjrzyjmy się kolejnej wit. czyli wit. B2 - ryboflawina - to jest kompozycja dwóch ważnych grup funkcyjnych, a mianowicie izoalloksazyny i alkoholu o nazwie rybitol, czyli izoalloksazylorybitol.

Funkcja biochemiczna ryboflawiny wynika z udziału w dwóch koenzymach, jednym z koenzymów jest FMN czyli mononukleotyd flawinowy, drugim jest FAD czyli dinukleotyd flawinoadeninowy. Witamina B2 jest wit. szeroko rozpowszechnioną, występuje zarówno w pokarmach pochodzenia roślinnego jak i zwierzęcego tak, że o niedobór witaminowy jest bardzo trudno.

U zwierząt źródłem jest flora bakteryjna jelita, dlatego jeśli mleka nie poddamy wcześniej pasteryzacji, to jest bogate w witaminę B2, natomiast jeśli poddamy pasteryzacji to witaminę zniszczymy, ryboflawina jest termostabilna, w procesie kulinarnej obróbki straty są spowodowane fotolabilnością, dalej szczególnie bogatymi narządami są: wątroba i nerki, są to organy zaangażowane w liczne przemiany metaboliczne.

Jak wspomniałem biochemia witaminy zależy od dwóch koenzymów FMN i FAD. FMN to jest ufosforylowana ryboflawina, natomiast FAD jest to koenzym zbudowany z kilku elementów: izoalloksazyna, rybitol, dwie reszty fosforanowe, ryboza i adenina.

Funkcja koenzymatyczna FAD-u związana jest z oksydoreduktazami, czyli z tego wynika, że FAD bierze udział w reakcjach redoks. Miejscem szczególnie istotnym dla funkcji koenzymu FAD są dwa atomy azotu w izoalloksazynie do których przyłączane są równoważniki redukcyjne. Następnie FADH2 przekazuje te równoważniki redukcyjne na łańcuch oddechowy, w wyniku wędrówki elektronów i protonów następuje wytworzenie energii, która zostaje następnie w fosforylacji oksydacyjnej zmagazynowana w formie ATP.

Zdecydowanie więcej oksydoreduktaz współpracuje z innym koenzymem a mianowicie z dinukleotydem nikotynamidoadeninowym czyli z NAD-em, a zdecydowanie mniej z FAD-em, gdzie możemy spotkać te zależne od FAD-u? Między innymi oksydaza ksantynowa, oksydaza aminokwasowa, dehydrogenaza aldehydowa, dehydrogenaza pirogronianowa, czyli nic innego jak już dobrze nam znany mechanizm dekarboksylacji oksydacyjnej alfa ketokwasów, bo inaczej ten kompleks nazywa się dehydrogenazą pirogronianową. Poznaliśmy więc pirofosforan tiaminy, kwas liponowy, CoA i FAD jest czwartym koenzymem niezbędnym dla prawidłowego przebiegu procesu przemiany pirogronian - acetylo CoA, alfaketoglutaran - sukcynylo CoA i przemianie aminokwasów rozgałęzionych, dalej w cyklu Krebsa mamy dehydrogenaze bursztynianową, no i wreszcie dehydrogenaze zredukowanego NAD-u w łańcuchu oddechowym, to są wszystko dehydrogenazy współpracujace z FAD- em.

Wzrasta zapotrzebowanie na wit. B2 wtedy kiedy nasileniom ulegają przemiany metaboliczne w organizmie, czyli wtedy kiedy więcej energii wytwarzamy, a więcej substratów w przemianach pośrednich zużywamy, czyli im dieta jest bardziej kaloryczna tym więcej potrzeba koenzymów aby ta energie móc uzyskać. Wysokie zapotrzebowanie na tę witaminę występuje w czasie ciąży i laktacji.

Niedobór występuje niezwykle rzadko bo ta witamina jest szeroko rozpowszechniona, jedynym takim praktycznym stanem jest wystąpienie niedoboru u noworodków, które poddane są fototerapii, nie po to są one poddawane fototerapii aby się ładnie opaliły, tylko dlatego, że w przypadku hiperbilirubinemii, która może wystąpić w wyniku żółtaczki fizjologicznej, ta bilirubina rozkłada się w skórze w wyniku naświetlania tego noworodka promieniami UV i degradowana jest ona do izomeru w postaci którego bilirubina może być wydalona z moczem. W tym przypadku pod wpływem prom. UV może u noworodka dochodzić do degradacji witaminy B2 w skórze.

Objawy niedoboru są mizerne w stosunku do tego co należałoby oczekiwać. Bo skoro FAD jest zaangażowany w tyle procesów oksydacyjno redukcyjnych to należałoby się spodziewać, że taka osoba umrze. Objawy układają się w tak zwany zespół ustno - oczno - genitalny, charakterystycznymi objawami są zapalenia jamy ustnej, zmiany w kącikach ust, zajady, zapalenie języka, zapalenie spojówek, oraz do zapalenia skóry worka mosznowego. Objawy się cofają po wprowadzeniu wit. B2, mogą występować zmiany łojotokowe skóry, sporadycznie może występować niedokrwistość normocytarna.

Kolejna witamina to witamina PP czyli amid kwasu nikotynowego, witamina PP może trafić do naszego organizmu jako:

Występuje w pokarmach pochodzenia roślinnego, i pochodzenia zwierzęcego, jest wytwarzana przez florę bakteryjną jelita grubego, no i może wreszcie trafić z pokarmami zwierzęcymi bo aminokwasy egzogenne występują głównie w pokarmach zwierzęcych. Przyjmuje się że do wytworzenia 1 mg kwasu nikotynowego, czyli wit. PP potrzeba 60 - 70 mg tryptofanu.

Jaka jest struktura tego związku? Kwas nikotynowy a ściślej jego amid wchodzi w skład dwóch niezwykle istotnych koenzymów, a mianowicie dinukleotydu nikotynamidoadeninowego i z jego fosforanem (NADP). Obok amidu kwasu nikotynowego znajdujemy dwie reszty fosforanowe, dwie rybozy i adeninę.

Dinukleotyd nikotynamidoadeninowy jest koenzymem oksydoreduktaz, miejscem szczególnie istotnym funkcji koenzymatycznej tego koenzymu jest pozycja 4 w pierścieniu kwasu nikotynowego, do tego bowiem miejsca przyłącza się równoważnik redukcyjny. Z tego przyłączenia, czyli spotkania zredukowanej formy NAD-u i NADP, co określamy kolejno jako NADH i NADPH wynika jeszcze jedna właściwość, a mianowicie taki zredukowany związek, wykazuje maksimum absorbancji przy 340 nm. Co jest podstawą laboratoryjnego testu optycznego.

Funkcja biochemiczna zależy od udziału w oksydoreduktazach, ich jest więcej niż tych co współpracują z FAD-em i znajdujemy je w cyklicznych reakcjach przemian pośrednich czyli utylizacji glukozy, kwasów tłuszczowych i aminokwasów głównie jest funkcja NAD-u jako koenzymu. Natomiast jest bardzo odmienna funkcja NADP, czyli formy ufosforylowanej, która pełni zarówno istotną funkcje jako forma utleniona, jak np. w dehydrogenazie glukozo-6-fosforanowej, która jest kluczowym produktem cyklu pentozowego.

Również istotna jest funkcja zredukowanej formy NADP czyli NADPH i ta funkcja to są tzw. syntezy redukcyjne. Są to reakcje syntezy kwasów tłuszczowych lub syntezy steroidów, aminokwasów gdzie są potrzebne równoważniki redukcyjne. Źródłem tych równoważników jest właśnie NADPH.

Ostatnie funkcja NADPH to jest redukcja glutationu. Glutation aby działał musi być w formie zredukowanej, ale przez współprace np. z peroksydazą glutationową jednym z enzymatycznych zmiataczy wolnych rodników z glutationu zredukowanego, tworzy się glutation utleniony, który nie działa. Trzeba zmusić go aby z powrotem stał się formą zredukowaną i tym zmuszaczem jest reduktaza glutationowa, enzym niezwykle wybredny bowiem do swojego działania wyłącznie lubi mieć NADPH. Reduktaza glutationowa jest istotna w erytrocytach - brak prowadzi do hemolizy. W erytrocytach gdzie jest duży nadmiar reaktywnych form tlenu i co za tym idzie możliwości utlenienia, błony erytrocytu są bardzo duże i ochrona jest zapewniona przez reduktazę glutationową współpracującą z NADPH. Podobnie jak w przypadku FAD-u im bardziej nasilone przemiany metaboliczne tym większe zapotrzebowanie na koenzym, czyli dieta wysokokaloryczna zmusza do zwiększenia podaży.

Objawy niedoboru są trudne do przewidzenia, rozwijają się i to jest ważne przy stosowaniu hydrazydu kwasu izonikotynowego, czyli izoniazydu, który jest powszechnie stosowanym lekiem przeciw gruźliczym, a ona jest powszechną chorobą trawiącą populacje polską. W związku z wprowadzeniem izoniazydu jak sama nazwa wskazuje w tej parze antywitamina będzie się stawiała w reakcji, w której ma uczestniczyć kwas nikotynowy, ale ponieważ z hydrazydu nie sposób zrobić NAD a tym samym NADP, to organizmowi na dobre to nie wychodzi.

Objawem niedoboru witaminy PP jest pelagra, stąd nazwa witaminy, pelagra protective, ta choroba zwana jest inaczej rumieniem Lombardzkim, lub chorobą trzech D:

Zmiany cofają się po wprowadzeniu wit. PP ale lepiej do tego nie dopuszczać suplementując odpowiednio wcześnie wit. PP.

Omówiliśmy pięć koenzymów które biorą udział w dekarboksylacji oksydacyjnej alfa ketokwasów, co będę egzekwował wraz z reakcją, którą będę egzekwował przy cyklu Krebsa, przy aminokwasach rozgałęzionych.

Koenzymy: w

Jak to się wszystko po kolei odbywa? Kwas pirogronowy ulega dekarboksylacji (dekarboksylacja oksydacyjna) w wyniku oderwania CO2 powstaje aktywny aldehyd octowy i dlatego ulega przyłączeniu do pirofosforanu tiaminy. W następnym etapie aktywny aldehyd octowy ulega przerzuceniu na utlenioną postać amidu kwasu liponowego, w wyniku tego ulega mutacji pierścień amidu kwasu liponowego, występuje w tej chwili w formie zredukowanej. W trzecim etapie ten kwas octowy (acetyl) ulega przerzuceniu na koenzym A, który wchodzi do reakcji, i tu wychodzi z reakcji acetylo-CoA. Pozostałe reakcje służą do przywrócenia układu pierwotnego. Amid kwasu liponowego uległ redukcji czyli musi ulec utlenowaniu, za pośrednictwem FAD-u skoro coś się utlenia czyli amid kwasu liponowego, to coś się musi zredukować w tym przypadku FAD.

FAD działa z kolei jak jest utleniony, czyli musi ulec utlenieniu przez NAD. I powstaje zredukowany NAD, który przechodzi na łańcuch oddechowy i powstają równoważniki redukcyjne. I w łańcuchu oddechowym powstają trzy mole ATP, czyli mamy również oksydacje i utworzenie energii, dekarboksylacja oksydacyjna. Na tym również etapie chciałbym państwu pokazać, że ta reakcja możliwa jest wyłącznie w warunkach tlenowych, ta reakcja nie zachodzi np. w erytrocytach, które nie mają mitochondriów. Czyli koenzymy uległy regeneracji, jedyny etap do którego potrzebny jest łańcuch oddechowy to ten ostatni etap aby zregenerować NAD. No i przypominam nasz CoA: grupa tiolowa, CoA ...........

Przechodzimy do kolejnej witaminy rozpuszczalnej w wodzie mianowicie wit. B6. W tkankach znajduje się enzym kinaza pirydoksalu, który syntetyzuje aktywną formę enzymatyczną mianowicie fosforan pirydoksalu.

Wit. B6 występuje wszędzie i trudno o jej niedobór pokarmowy, zarówno w pokarmach pochodzenia roślinnego takich jak ziarno zbóż jak i warzywa zielone jak i w pokarmach pochodzenia zwierzęcego, i wreszcie bardzo ważnym źródłem są bakterie przewodu pokarmowego.

Funkcja metaboliczna fosforanu pirydoksalu. Należy ten enzym kojarzyć z przemianami aminokwasów, a do najważniejszych należy:

Oprócz tych ogólników kilka rzeczy szczegółowych:

Niedobór wit. B6.

Kolejna witamina z grupy B to witamina H, czyli biotyna. Witamina H jest witaminą karboksylującą, występuje wszędzie, zarówno w pokarmach pochodzenia zwierzęcego jak i pochodzenia roślinnego, oraz produkowana jest przez florę bakteryjną jelita.

Jakie to są najważniejsze reakcje karboksylacji, które na już trzeba mieć w małym paluszku:

Niedobór wit. H występuje sporadycznie jedyną faktyczną jego przyczyną jest długotrwała antybiotykoterapia. Objawy są bardzo nietypowe bo czujemy się zaraz jak po obudzeniu. Jedyna rzecz o której nie chciał bym się dowiedzieć o wit. H to o tym że niedobór może być spowodowany spożywaniem białka jaja kurzego, czyli awidyny. Ma to jedyne znaczenie praktyczne ponieważ występuje wysokie porównywalne powinowactwo pomiędzy wit. H, biotyną, a białkiem jaja kurzego, awidyną. Powinowactwo to znalazło znaczenie w diagnostyce laboratoryjnej, w diagnostyce immunologicznej.

Momentem krytycznym reakcji ELISA, jest sprzęgnięcie enzymu przekaźnikowego z przeciwciałem. Stąd wprowadza się reakcje pośrednie po to aby przeciwciało nie było specyficzne, ale uniwersalne. Takie które stanie, i gdy się nie uda sprzęgnąć to do zlewu wylewamy. No i przede wszystkim żeby było bezpieczne to łączenie dla swoistości przeciwciała, mianowicie do przeciwciała do fragmentu FC przyłącza się biotynę czyli wit. H i takie przeciwciało od tego momentu nazywa się przeciwciałem biotynylowanym, a do enzymu naszego przyłącza się z kolei białko awidynę. Następnym razem zaczynamy od wit. C.

12

1,25(OH)2D3 . W związku z tym, że enzym nie działa

pochodne idandionu (podobnie jak fenindion)

Generujemy dużo równoważników.....


Wyszukiwarka