Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна.
Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив НЕ НУЖНО зубрить.
Замечания можно прислать по почте: exam_bch@mail.ru
https://vk.com/bch_5
ПАРАГРАФ 14:
«Витамин РР (ниацин).»
См. сначала п.9, 20-22, 26, 32, 45-48, 63, 65, 68, 72, 105, 106, 118, файл «14 ТАБЛИЦА».
Содержание параграфа:
14. 1. Определение РР.
14. 2. Суточная потребность в РР.
14. 3. Пищевые источники РР.
14. 4. Авитаминоз РР (ПЕЛЛАГРА): последствия и признаки авитаминоза РР (в общем)
14. 5. Коферментные формы РР. (Активные формы РР). Их образование.
14. 6. Функции кофермента НАД+ и последствия их нарушения.
14. 7. Функции кофермента НАДФН и последствия их нарушения.
14. 1. Определение.
Витамин РР или ниацин, или противопеллагрический («Против Пеллагры»)
– это вещества НИКОТИНАМИД и никотиновая кислота.
РР читается как «пэпэ», а не «рэрэ».
14. 2. Суточная потребность в РР
– несколько миллиграммов;
при беременности, стрессах, больших нагрузках, сниженной активности ферментов активации РР потребность в РР повышена.
Чтобы получить эти несколько миллиграммов РР – нужно употреблять в достаточных количествах:
14. 3. Пищевые источники РР:
животные продукты: мясо, яйца, молочные продукты, печень, рыба, сыр,
растительные продукты: бобовые, орехи,
дрожжи и т.д.
Таким образом, при разнообразном полноценном питании человек с пищей получает достаточное количество витамина РР.
Дефицит РР в пище возникает при питании макаронами, картошкой, чипсами, конфетами и т.п..
РР должен не только поступить с пищей в ЖКТ, но и всосаться в ЖКТ (в тонком кишечнике). Поэтому повреждение кишечника может привести к снижению всасывания РР и привести к появлению симптомов дефицита РР.
Из кишечника РР поступает в печень,
из печени поступает в общий кровоток, который транспортирует витамин в ткани.
Недостаток РР может компенсироваться незаменимой аминокислотой триптофаном,
так как из триптофана (п.69.1) образуются те же коферменты, что из витамина РР (НАД+ и НАДФ+). Но обычно при дефиците в пище продуктов, содержащих РР, не хватает и триптофана, так как он содержится в тех же продуктах, что и РР.
14. 4. Авитаминоз РР: последствия и признаки авитаминоза РР (в общем)
сходны с последствиями и признаками авитаминозов В1, В2, пантотената, то есть витаминов ЦТК:
дерматиты,
анемия,
нарушение заживления,
снижение иммунитета,
снижение выносливости,
снижение умственной работоспособности, памяти, концентрации внимания.
Сходство симптомов обусловлено тем, что все эти витамины нужны для работы ЦТК (п.21) и для образования нейромедиаторов.
Сниженная работоспособность обусловлена снижением выработки АТФ,
остальные симптомы обусловлены снижением деления клеток и синтеза белка из-за дефицита АТФ.
Лечится это всё употреблением пищи, которая содержит РР и другие перечисленные витамины,
если причиной патологий был дефицит витаминов.
Причиной симптомов авитаминоза РР может быть не дефицит его в пище, а нарушение его активации, то есть превращения в кофермент (см. далее).
П е л л а г р а .
Словом «пеллагра» называют состояние организма, которое развивается
при отсутствии в пище витамина РР или при нарушении работы РР в организме.
Например, из-за мутаций в генах, кодирующих ферменты активации РР.
Лечится пеллагра включением в пищу РР-содержащих продуктов и аптечными формами РР.
При отсутствии лечения пеллагры наступает смерть.
Проявления пеллагры – «3Д»:
ДЕРМАТИТ, ДИАРЕЯ, ДЕМЕНЦИЯ.
Деменция – это нарушение ментальной (умственной) деятельности. Проявляется галлюцинациями, бредом и т.д.
Слово «пеллагра» переводится как «шершавая кожа» - имелся в виду дерматит.
14. 5. Коферментные формы РР. (Активные формы РР).
В клетках РР должен превратиться в коферменты НАД+ и НАДФ+,
которые участвуют в работе ферментов в качестве небелкового компонента ферментов.
НАД+ и НАДФ+ является активной формой РР,
а образование НАД+ является активацией РР.
При превращении РР в НАД+ к никотинамиду присоединяется рибозо-5-фосфат,
образуя нуклеотид с никотинамидом в качестве азотистого основания (п.70),
а затем к этому нуклеотиду присоединяется другой нуклеотид – АМФ,
образуя динуклеотид с основаниями никотинамид и аденин, который называется:
НикотинамидАденинДинуклеотидом, то есть НАД+.
Присоединение фосфата к НАД+ приводит к его превращению в НАДФ+.
(Фосфат присоединяется по второму положению рибозы в АМФ).
«+» означает, что у веществ НАД+ и НАДФ+ есть положительный заряд.
Способ активации РР – присоединение нуклеотида (АМФ) и фосфата (фосфорилирование).
14. 6. Функции кофермента НАД+ в организме и последствия их нарушения.
(далее – НАД)
Кратко: НАД+ (наряду с рядом других коферментов) необходим для синтеза АТФ,
поэтому при дефиците РР синтез АТФ снижается,
что приводит к слабости, повреждению мозга, почек, сердца,
снижению синтеза ДНК и деления клеток,
что ведёт к дерматитам, анемиям, повреждению ЖКТ, медленному заживлению и т.д.
Как и коферменты НАДФ+ и ФАД, кофермент НАД+ участвует в химических реакциях
в качестве переносчика атомов водорода.
Ферменты ДЕГИДРОГЕНАЗЫ (ДГ, п. 3, 20) катализируют отщепление пары атомов водорода
(2Н: 2 протона и 2 электрона) от разных веществ (субстратов),
после чего присоединяют эти отщеплённые от субстратов атомы водорода на кофермент НАД+, превращая его в НАДН, Н+.
(При этом к НАД+ присоединяются два электрона и один протон, а второй протон в среде остаётся).
От НАДН водород переносится на ФМН дыхательной цепи (п.22),
что приводит К СИНТЕЗУ АТФ способом окислительного фосфорилирования.
Часто кратко говорят, что ДГ «переносят водород от субстратов на НАД+ (ФАД, НАДФ+)».
ДГ, которым для работы нужен НАД+, называются НАД+-зависимыми.
При дефиците НАД+:
работа НАД+-зависимых дегидрогеназ снижается,
поэтому катализируемые ими реакции замедляются,
что приводит к накоплению субстратов этих реакций и
к дефициту продуктов реакций,
что приводит к ухудшению самочувствия, клиническим проявлениям (анализы), а при сильном дефиците НАД – к смерти.
Дегидрогеназы, которые используют НАД+, работают в обмене веществ всех классов:
1) углеводов (гликолиз, фермент фосфоглицеральдегид/дегидрогеназа),
2) липидов (бета-окисление, фермент ацилКоА/дегидрогеназа),
3) белков и аминокислот (окислительное декарбоксилирование, фермент глутамат-ДГ),
4) а также в ЦТК и его «преддверии» (ПДГ) – пути катаболизма, который является общим для веществ всех классов
(ферменты изоцитрат/дегидрогеназа, кетоглутарат/дегидрогеназа, малат/дегидрогеназа),
5) в окислении этанола до ацетилКоА (ферменты алкоголь/дегидрогеназа и альдегид/дегидрогеназа),
6) в окислении витамина до ретиналя и ретиналя до гормона ретиноата (п.18).
Основное значение этих дегидрогеназ – поставка НАДН для дыхательной цепи для синтеза АТФ.
Дегидрогеназы обмена этанола обезвреживают этанол,
дегидрогеназы обмена ретинола дают ретиналь для зрения и ретиноат для его функций.
АТФ нужен для синтеза ДНК и белка,
а также для работы клеток, особенно аэробных тканей:
головного мозга, печени, почек, сердца и т.д.
Поэтому дефицит АТФ приводит:
1. К нарушению работы и повреждению головного мозга, почек, сердца, печени, сетчатки (п.24);
в частности, это приводит к слабости, снижению умственной работоспособности, памяти, физической выносливости, зябкости. И т.д.
2. Дефицит АТФ приводит к СНИЖЕНИЮ ДЕЛЕНИЯ КЛЕТОК (п.35 и 84), что приводит
к нарушению регенерации при повреждениях (ожогах, порезах, язвах, инфаркте)
и к нарушению постоянного обновления тканей, особенно эпителиальных:
это приводит к:
дерматитам,
атрофии слизистой оболочки ЖКТ (это приводит к диарее),
появлению язв ЖКТ, нарушению всасывания питательных веществ, в том числе витаминов («круг замкнулся»);
также снижается кроветворение, что приводит к дефициту клеток крови, а это –
к анемии (из-за дефицита эритроцитов),
снижению иммунитета (из-за дефицита лейкоцитов).
Сильный дефицит АТФ приводит к СМЕРТИ.
Симптомы снижения синтеза белка (и РНК) – это
1) дефицит гемоглобина (анемия ¦ гипоксия ¦ дефицит АТФ и тепла),
2) дерматиты как проявление замедления регенерации клеток (другие проявления – медленное заживление, атрофия слизистой ЖКТ ¦ нарушение пищеварения и др.),
3) дефицит антител (и ¦ снижение иммунитета),
4) дефицит белков плазмы (отеки, снижения сворачиваемости крови и др. последствия),
5) дефицит ферментов (и, следовательно, снижение скорости реакций) и др.
6) дефицит белков для мембран (то есть материалов для построения мембран) приводит
к симптомам снижения деления клеток (так как новым клеткам нужны мембраны)
и к повреждению миелиновых оболочек (это приводит к неврологическим расстройствам).
НАД+ участвует не только в переносе атомов водорода:
этот кофермент может быть источником группы АДФ-рибоза
в процессах переноса АДФ-рибозы от никотинамида на белки,
которые называются АДФ-рибозилироваем белков
и катализируются ферментами, которые называются АДФ-рибозил/трансферазами.
Процесс АДФ-рибозилирования белков относится к процессам посттрансляционной модификации белков – п.82.
14. 6. Функции кофермента НАДФН в организме и последствия их нарушения.
Кратко: НАДФН необходим для работы АНТИОКИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ (п.27),
защищающей от старения и болезней оксидативной модификации
поэтому при дефиците РР ускоряется СТАРЕНИЕ и развитие болезней ОММ:
катаракты, гемолитической анемии, атеросклероза, дегенеративных заболеваний и т.д.
Также НАДФН необходим ДЛЯ СИНТЕЗА ДНК (п.72),
поэтому дефицит РР приводит к снижению синтеза ДНК и деления клеток,
что ведёт к дерматитам, анемиям, повреждению ЖКТ, медленному заживлению и т.д.
Как и коферменты НАД+ и ФАД, кофермент НАДФ+ участвует в химических реакциях
в качестве переносчика атомов водорода.
Ферменты ДЕГИДРОГЕНАЗЫ (ДГ, п. 3, 35) катализируют отщепление пары атомов водорода
(2Н: 2 протона и 2 электрона) от метаболитов ПФП,
после чего присоединяют эти отщеплённые атомы водорода на кофермент НАДФ+, превращая его в НАДФН, Н+.
(При этом к НАДФ+ присоединяются два электрона и один протон, а второй протон в среде остаётся).
От НАДФН водород переносится не в дыхательную цепь, как от НАДН,
а на окисленный глутатион (GSSG),
превращая его в восстановленный глутатион (2GSH),
что необходимо для работы антиокислительной системы и для синтеза ДНК (с.72).
Перенос водорода от НАДФН на глутатион катализирует фермент глутатион/редуктаза,
которому, кроме НАДФН, нужен ФАД (с В2).
Кроме того, НАДФН участвует в синтезе жирных кислот для мембранных липидов и в синтезе холестерина.
Ферменты, которым для работы нужен НАДФН+, называются НАДФН-зависимыми.
При дефиците НАДФН:
работа НАДФН-зависимых ферментов снижается,
поэтому катализируемые ими реакции замедляются,
что приводит к накоплению субстратов этих реакций и
к дефициту продуктов реакций,
что приводит к ухудшению самочувствия, клиническим проявлениям (анализы), а при сильном дефиците НАДФН – к смерти.
Ферменты, образующие НАДФН из НАДФ:
дегидрогеназы, которые используют НАДФ+ и превращают НАДФ+ в НАДФН,
работают в пентозофосфатном пути,
они отщепляют водород от метаболитов глюкозо-6-фосфат (глюкозо-6-фосфат/дегидрогеназа) и 6-фосфоглюконат (6-фосфоглюконат/дегидрогеназа)
и переносят отщеплённые атомы водорода на НАДФ+, превращая его в НАДФН.
Ферменты, использующие НАДФН (НАДФН-зависимые ференты):
1) редуктазы,
2) гидроксилазы,
3) трансгидрогеназа (переносит водород от НАДФН на НАД, образуя НАДН для ДЦ) и
4) кетоглутарат/дегидрогеназа, превращающая кетоглутарат в глутамат – п.65.
Редуктазы, использующие НАДФН:
1) Глутатионредуктаза,
2) тиоредоксин/редуктаза,
3) фолатредуктаза,
4) дигидрофолатредуктаза,
5) еноилАПД/редуктаза,
6) бета-кетоацилПД/редуктаза,
7) ГМГ-КоА/редуктаза.
Гидроксилазы, использующие НАДФН:
1) Фенилаланин/гидроксилаза,
2) тирозин/гидроксилаза,
3) триптофан/гидроксилаза,
4) кальциол/гидроксилаза,
5) кальциДИол/гидроксилаза,
6) гидроксилазы, участвующие в синтезе стероидных гормонов и желчных кислот.
(1-3 – ароматические аминокислоты, 4-6 – обмен стероидов (п.40, 44, 117, 107))
(Подробнее)
1. Глутатион/редуктаза (п.27 и 72)
катализирует перенос водорода от НАДФН на глутатион окисленный (GSSG),
превращая его в глутатион восстановленный (GSH).
Кроме РР, для работы этого фермента нужен витамин В2 (в составе кофактора ФАД).
Глутатион восстановленный нужен для работы антиокислительной системы
(для ферментов глутатион/пероксидаза и глутатион/трансфераза),
а также для синтеза ДНК (п.72): см. нуклеотидредуктазу.
При дефиците РР (а также при дефиците В1, В2, инсулина и глюкозы)
кофермента НАДФН не хватает,
что приводит к снижению активности глутатионредуктазы,
что приводит к дефициту глутатиона восстановленного,
что приводит к нарушению работы антиокислительной системы (АОС) и синтеза ДНК
(см. выше о последствиях снижения синтеза ДНК).
Снижение работы АОС приводит к ускорению:
СТАРЕНИЯ,
развития КАТАРАКТЫ,
развития атеросклероза с его рисками инфаркта и инсульта,
развития нейродегенеративных заболеваний,
повышает риск развития онкологических заболеваний и т.д.
2. Тиоредоксин/редуктаза (п.72)
катализирует перенос водорода от НАДФН на тиоредоксин окисленный (TSS),
превращая его в тиоредоксин восстановленный (T(SH)2).
Кроме РР, для работы этого фермента нужен витамин В2 (в составе кофактора ФАД).
Тиоредоксин восстановленный нужен для синтеза ДНК (п.72): см. нуклеотидредуктазу.
При дефиците РР (а также при дефиците В1, инсулина и глюкозы)
кофермента НАДФН не хватает,
что приводит к снижению активности тиоредоксин/редуктазы,
что приводит к снижению синтеза ДНК
(см. выше о последствиях снижения синтеза ДНК).
3. Фолат/редуктаза (п.16)
катализирует перенос водорода от НАДФН на фолат,
превращая фолат в дигидрофолат.
4. Дигидрофолат/редуктаза
катализирует перенос водород от НАДФН на дигидрофолат,
превращая его в тетрагидро/фолат (ТГФ).
ТГФ нужен для синтеза ДНК (п.72) и процессов трансметилирования (п.68.2).
При дефиците РР (а также при дефиците В1, инсулина и глюкозы)
кофермента НАДФН не хватает, что приводит к нарушению превращения фолата в ТГФ,
что приводит к снижению синтеза ДНК (см. выше о последствиях снижения синтеза ДНК)
и процессов трансметилирования.
5. ГМГ-КоА/редуктаза (п.48)
катализирует переносит водорода от (двух молекул) НАДФН на ГМГ-КоА,
превращая его в мевалоновую кислоту (мевалонат),
что далее приводит к образованию холестерина,
необходимого для образования мембран при делении клеток,
а также – для синтеза стероидов: гормонов, желчных кислот, витамина Д.
6. ЕноилАПБ/редуктаза и бета-кетоацилАПБ/редуктаза
катализируют перенос водорода от НАДФН на еноилАПБ и бета-кетоацилАПБ,
превращая их в ацилАПБ и бета-гидроксиацилАПБ,
что далее приводит к образованию жирных кислот,
в том числе для образования мембранных липидов – п.52.
7. Фенилаланин/гидроксилаза (п.63, 68, п.26)
катализирует гидроксилирование фенилаланина,
что приводит к превращению фенилаланина в тирозин,
что важно не столько как способ получения тирозина (тирозина достаточно и в пище),
сколько как способ снизить концентрацию фенилаланина,
который способен повреждать нервные клетки,
что имеет место и при фенилкетонурии (п.68), и при дефиците РР.
При дефиците витамина РР и триптофана, витамина В1 кофермента НАДФН не хватает,
что приводит к избытку фенилаланина и повреждению нервных клеток.
8. Тирозин/гидроксилаза (п.68, 105)
катализирует гидроксилирование тирозина,
что приводит к превращению тирозина в ДОФА,
что необходимо для синтеза из ДОФА:
пигмента меланина, защищающего от ультрафиолета, а также
для синтеза катехоламинов: ДОФАМИНА, НОРАДРЕНАЛИНА и адреналина.
При дефиците РР возникает дефицит НАДФН,
что приводит к снижению синтеза катехоламинов,
что приводит к ДЕПРЕССИИ, снижению умственной работоспособности и нарушению ВНД.
9. Триптофан/гидроксилаза (п.63)
катализирует гидроксилирование триптофана,
что приводит к превращению триптофана в 5-гидрокси/триптофан,
что необходимо для синтеза из него СЕРОТОНИНА и мелатонина.
При дефиците РР возникает дефицит НАДФН,
что приводит к снижению синтеза серотонина и мелатонина,
что приводит к ДЕПРЕССИИ, снижению умственной работоспособности и нарушению ВНД.
10. Кальциол/гидроксилаза и кальциДИол/гидроксилаза
катализируют гидроксилирование кальциола и кальцидиола (соответственно),
что приводит к превращению кальциола (витамина Д) в кальциДИол,
а затем – кальциДИола в кальциТРИол – ГОРМОН, активную форму витамина Д,
необходимого для прочности костей, тонуса мышц и т.д. – п.114.
При дефиците РР возникает дефицит НАДФН,
что приводит к снижению активации витамина Д,
что способствует рахиту, остеопорозу и т.д.