Метаболічні процеси дефіциту фолієвої кислоти та вітаміну В12 Mahmood L - J Health Res Rev

Метаболічні процеси дефіциту фолієвої кислоти та вітаміну В12

Лубна Махмуд
Департамент наук про здоров'я, Катарський університет, Доха, Катар

Дата публікації в Інтернеті

21 жовтня 2014 року

Адреса для кореспонденції:
Лубна Махмуд
Департамент наук про здоров'я, Катарський університет, Доха
Катар

Джерело підтримки: Жоден, Конфлікт інтересів: Жоден

DOI: 10.4103/2394-2010. 143318

Вітаміни - це органічні сполуки, необхідні людському організму, і вважаються життєво важливими поживними речовинами, необхідними в певних кількостях. Вони не можуть бути синтезовані в достатній кількості організмом людини; отже, їх потрібно отримувати з дієти. Відомо тринадцять різних видів вітамінів, які класифікуються за їх біологічною та хімічною активністю. Кожен з них має певну роль у нашому організмі. Фолієва кислота відіграє життєво важливу роль у зростанні та розвитку клітин завдяки багатьом реакціям та процесам, що відбуваються в організмі, напр. цикл гістидину, цикл серину та гліцину, цикл метіоніну, цикл тимідилатів та цикл пуринів. Коли організм відчуває дефіцит фолієвої кислоти, усі цикли, згадані вище, стануть неефективними та призведуть до багатьох проблем, на додаток до інших проблем, таких як мегалобластна анемія, рак та дефекти нервової трубки. Вітамін В12 відіграє життєво важливу роль у зростанні та розвитку клітин завдяки багатьом реакціям та процесам, що відбуваються в організмі. Коли рівень стає підвищеним або нижчим за нормальний, весь процес руйнується, оскільки кожен процес пов’язаний з іншим. Недоліки можна усунути, збільшивши їх споживання в раціоні або вживанням добавок.

Ключові слова: Дефіцит, фолієва кислота, фолієва кислота, метаболізм, вітамін В12

Як цитувати цю статтю:
Махмуд Л. Метаболічні процеси дефіциту фолієвої кислоти та вітаміну В12. J Health Res Rev 2014; 1: 5-9

Як цитувати цю URL-адресу:
Махмуд Л. Метаболічні процеси дефіциту фолієвої кислоти та вітаміну В12. J Health Res Rev [серійний онлайн] 2014 [цитоване 2020 17 грудня]; 1: 5-9. Доступно: https://www.jhrr.org/text.asp?2014/1/1/5/143318

Вітаміни - це органічні сполуки, необхідні людському організму, які вважаються життєво важливими поживними речовинами, необхідними в певних кількостях. Вони не можуть бути синтезовані в достатній кількості організмом людини, і тому їх слід отримувати з дієти. Відомо тринадцять різних видів вітамінів, які класифікуються за їх біологічною та хімічною активністю; кожен з них має певну роль у нашому організмі. [1]

Що кваліфікується як "фолієва кислота"?

Фолієва кислота - це вітамін групи В, який допомагає організму виробляти здорові нові клітини. Людському організму потрібна фолієва кислота, особливо тим жінкам, які можуть завагітніти. Отримання достатньої кількості фолієвої кислоти до і під час вагітності може запобігти основним вродженим вадам мозку та хребта дитини. Він також відомий як вітамін В9, фолат або фолієва кислота. Всі вітаміни групи В допомагають організму перетворювати їжу (вуглеводи) у паливо (глюкозу), яке використовується для виробництва енергії. Ці вітаміни групи В, які часто називають вітамінами групи В, допомагають організму використовувати жири та білки. Вітаміни комплексу групи В необхідні для здорової шкіри, волосся, очей та печінки. Крім того, вони допомагають нормальній роботі нервової системи. Фолієва кислота - це синтетична форма В9, яка міститься в харчових добавках та збагачених харчових продуктах, тоді як фолієва кислота зустрічається природним чином у харчових продуктах. [5]

Фолієва кислота має вирішальне значення для нормального функціонування мозку і відіграє важливу роль у психічному та емоційному здоров’ї. Це допомагає у виробництві ДНК та РНК, генетичного матеріалу організму, особливо коли клітини та тканини швидко ростуть, наприклад, у період дитинства, юності та вагітності. Фолієва кислота тісно співпрацює з вітаміном В12, виробляючи еритроцити і допомагаючи залізу нормально функціонувати в організмі. Вітамін В9 працює з вітамінами В6 і В12 та іншими поживними речовинами, контролюючи рівень амінокислот гомоцистеїну в крові. Високий рівень гомоцистеїну пов’язаний із захворюваннями серця, хоча деякі дослідники не впевнені, чи є гомоцистеїн причиною серцевих захворювань чи просто маркером, який вказує на наявність серцевих захворювань. [6]

До багатих джерел фолієвої кислоти належать шпинат, темно-листяна зелень, спаржа, ріпа, буряк і зелень гірчиці, брюссельська капуста, боби Ліма, соя, яловича печінка, пивні дріжджі, коренеплоди, цільні зерна, зародки пшениці, булгурна пшениця, квасоля, біла квасоля, боби ліми, лосось, апельсиновий сік, авокадо та молоко. Крім того, усі зернові та зернові продукти в США збагачені фолієвою кислотою. [7] Щоденні рекомендації щодо дієтичної фолієвої кислоти: Немовлята 0-6 місяців: 65 мкг (достатнє споживання), немовляти 7-12 місяців: 80 мкг (достатнє споживання), діти 1-3 роки: 150 мкг (RDA), діти 4-8 років: 200 мкг (RDA), діти 9-13 років: 300 мкг (RDA), підлітки 14-18 років: 400 мкг (RDA), 19 років і старші: 400 мкг (RDA), вагітні жінки: 600 мкг (RDA), а жінки, які годують груддю: 500 мкг (RDA). [8]

Обмін фолієвої кислоти та механізм дії

Оскільки фолієва кислота біохімічно неактивна, вона перетворюється дигідрофолатредуктазою в тетрагідрофолієву кислоту та метилтетрагідрофолат. Ці сполуки фолієвої кислоти транспортуються за допомогою рецептор-опосередкованого ендоцитозу через клітини, де вони необхідні для підтримання нормального еритропоезу, взаємоперетворення амінокислот, метилатної тРНК, утворення та використання форміату та синтезу пуринових та тимідилатних нуклеїнових кислот. Використовуючи вітамін В12 як кофактор, фолієва кислота може нормалізувати високий рівень гомоцистеїну шляхом реметилювання гомоцистеїну до метіоніну через метіонінсинтетазу. [3]

Цикли дефіциту фолієвої кислоти

Фолієва кислота відіграє життєво важливу роль у людському організмі, рості та розвитку клітин завдяки багатьом реакціям та процесам, що відбуваються всередині нього, включаючи цикл гістидину, цикл серину та гліцину, цикл метіоніну, цикл тимідилату та цикл пуринів. Оскільки в організмі виникає дефіцит фолієвої кислоти, всі цикли стануть неефективними і призведуть до багатьох проблем, таких як мегалобластна анемія, рак та дефекти нервової трубки. [9]

Цикл гістидину

Цей цикл включає дезамінування гістидину у присутності фолієвої кислоти, в результаті чого утворюється уроканова кислота. Уроканова кислота бере участь у багатьох метаболічних процесах з метою утворення формиміноглутамату, який відомий як "FIGLU", і бере участь у виробленні глутамату за допомогою формимінотрансферази. При дефіциті фолієвої кислоти катаболізм FIGLU порушений, і глутамат не може утворюватися з формиміноглутамату; отже, формиміноглутамат накопичується в крові і у підвищеній кількості виводиться із сечею. [10] Цей процес може бути використаний для оцінки дефіциту фолієвої кислоти, оскільки дефіцит фолієвої кислоти бере участь у низькому утворенні глутамату з речовин формиміноглутамату "FIGLU". Глутамінова кислота є важливою речовиною в процесах метаболізму цукрів і жирів і бере участь у процесі транспортування калію; це допомагає транспортувати K + до спинномозкової рідини та через гематоенцефалічний бар'єр. [11]

Глутамат має нейромедіатор, який відіграє життєво важливу роль у процесі навчання та запам'ятовування в мозку. Низький рівень глутамату збільшує ймовірність шизофренії, когнітивних розладів, нервово-психічних та тривожних розладів. Крім того, глутамат відіграє важливу роль в утилізації надлишку або відходів азоту в організмі. Глутамат зазнає дезамінування, окислювальної реакції, що каталізується глутаматдегідрогеназою. [12]

Цикл серину та гліцину

Серин - це незамінна амінокислота, яка може бути отримана з глюкози або з раціону. Деякі тканини розглядаються як виробники гліцину, тоді як інші, напр. нирки, виробляють серин із гліцину. І серин, і гліцин швидко транспортуються через мембрану мітохондрій. [13] Фолієва кислота відіграє життєво важливу роль у цьому шляху; 5,10-метилентетрагідрофолат забезпечує гідроксиметильну групу до залишків гліцину з метою утворення серину, який, як відомо, є основним джерелом однієї вуглецевої одиниці, яка використовується в реакціях фолата. [14] У разі дефіциту фолієвої кислоти гліцин втрачає здатність виробляти серин; це призводить до багатьох проблем, напр. неправильне функціонування мозку та центральної нервової системи. Крім того, порушуються багато процесів всередині організму, такі як порушення функції РНК і ДНК, метаболізм жиру та жирних кислот та формування м’язів. [15] Серин необхідний для виробництва триптофану, амінокислоти, яка бере участь у виробництві серотоніну, хімічної речовини мозку, що визначає настрій. Низький рівень серотоніну або триптофану пов'язаний з депресією, сплутаністю свідомості, безсонням та тривогою. Більше того, низький рівень серину призводить до зниження продуктивності імунної системи, оскільки серин бере участь у формуванні антитіл. [16]

Цикл метіоніну

Тимідилатний цикл

Однак фолат не бере участі в de novo синтезу піримідину, але все ще бере участь у утворенні тимідилату. Тимідилатсинтаза бере участь в каталізації переносу формальдегіду з фолату в dUMP для утворення dTMP. Тимідилатсинтаза Це фермент, який відіграє роль у реплікації клітин і тканин. [21] Антагоністи фолатів інгібують цей фермент і використовувались як протипухлинні засоби. З цього циклу роль фолатів може бути пов'язана з раком. Тимідилатсинтаза - це метаболічна отрута, яка бере участь у спричиненні функціональної недостатності фолатів, і клітини організму швидко ростуть в результаті збільшення синтезу ДНК. [22] Ось чому фолат відомий як "засіб профілактики раку". Тетрагідрофолат може бути регенерований із продукту реакції тимідилатсинтази; оскільки клітини не здатні регенерувати тетрагідрофолат, вони страждають від дефектного синтезу ДНК і, зрештою, загибелі. Багато протиракових препаратів діють опосередковано, пригнічуючи DHFR або безпосередньо пригнічуючи тимідилатсинтазу. [23]

Пуриновий цикл

Похідні тетрагідрофолату використовують у дві стадії реакції de novo біосинтез пурину; Положення С8 та С2 у пуриновому кільці також походять від фолату. Пурин відіграє багато важливих ролей у рості, поділі та розвитку клітин, оскільки він вважається поряд з піримідиновою основою спіралі ДНК. У разі дефіциту фолатів відбувається порушення функцій пурину, що означає порушення виробництва ДНК і призводить до багатьох проблем всередині організму, оскільки ДНК є основою кожного процесу. Дефекти ДНК впливають на кожну частину тіла, тобто на шкіру, кістки, м’язи, і можуть призвести до хвороби Альцгеймера, погіршення пам’яті, серцевих і м’язових захворювань, раку молочної залози та яєчників, а також порушення імунної системи. [24], [25]

Вплив дефіциту фолієвої кислоти на здоров’я

Дефіцит вітаміну В12 також розглядається як незалежна причина виникнення дефектів нервової трубки. Найбільш відомим видом цього дефекту є "spina bifida", що може призвести до багатьох проблем та проблем, наприклад слабкість або параліч тіла, втрата почуттів, інтелекту, навчання та погіршення пам’яті. За даними асоціації spina bifida, це також може призвести до порушень навчання, розладів шлунково-кишкового тракту, ожиріння, депресії, порушення функції сечі та кишечника, тендиніту та алергії. [26]

Вітамін В12

Що кваліфікується як "вітамін В12"?

Вітамін В12 (загальновідомий як ціанокобаламін) є найбільш хімічно складним з усіх вітамінів. Структура вітаміну В12 базується на корриновому кільці, яке подібне до порфіринового кільця, що міститься в гемі, хлорофілі і цитохромі, і має два пірольних кільця, безпосередньо пов'язані між собою. Ціанокобаламін не може вироблятися рослинами або тваринами; бактерії та археї - єдині типи організмів, які мають ферменти, необхідні для синтезу ціанокобаламіну. Вищі рослини не концентрують ціанокобаламін із ґрунту, а отже і погані джерела речовини, порівняно з тканинами тварин. Вітамін В12 природним чином міститься в продуктах харчування, включаючи м’ясо (особливо печінку та молюски), яйця та молочні продукти. [27]

Дієтичне довідкове споживання вітаміну В12: Немовлята (достатнє споживання) 0-6 місяців: 0,4 мкг на день (мкг/день), немовлята 7-12 місяців: 0,5 мкг/день, діти 1-3 роки: 0,9 мкг/день, діти 4-8 років: 1,2 мкг/день, діти 9-13 років: 1,8 мкг/день, підлітки та дорослі віком 14 років і старше: 2,4 мкг/день, вагітні підлітки та жінки: 2,6 мкг/день, а також підлітки та жінки, які годують груддю: 2,8 мкг/день. [28]

Метаболізм вітаміну В12 та механізм дії

Вітамін В12 використовується організмом у двох формах, або як метилкобаламін, або 5-дезоксиаденозил кобаламін. Ферменту метіонінсинтазі потрібен метилкобаламін як кофактор. Цей фермент зазвичай бере участь у перетворенні амінокислоти гомоцистеїну в метіонін, тоді як метіонін, у свою чергу, необхідний для метилювання ДНК. 5-дезоксиаденозил кобаламін - це кофактор, необхідний ферменту, який перетворює l-метилмалоніл КоА в сукциніл КоА. Це перетворення є важливим етапом у видобуванні енергії з білків та жирів. Крім того, сукциніл КоА необхідний для виробництва гемоглобіну, який є речовиною, що несе кисень в еритроцитах. [29]

Цикли дефіциту вітаміну В12

Вітамін В12 відіграє життєво важливу роль у зростанні та розвитку клітин людського організму завдяки багатьом реакціям та процесам, що відбуваються в організмі; оскільки організм відчуває дефіцит фолієвої кислоти, усі цикли, згадані вище, стануть неефективними та призведуть до багатьох проблем, на додаток до інших проблем, таких як мегалобластна анемія, рак та дефекти нервової трубки. [26]

Цикл метіоніну

Вітамін В12 (кобаламін) відіграє життєво важливу роль у перетворенні гомоцистеїну в метіонін в циклі метіоніну, оскільки він бере метильну групу з 5-метилтетрагідрофолату (фолієвої кислоти) і утворює метил кобаламін, який потім вивільняє цю метильну групу для перетворення гомоцистеїну в метіонін. [30] Крім того, кобаламін необхідний для перетворення метіоніну в гомоцистеїн, де метіонін перетворюється в продукт "SAM" у присутності АТФ за допомогою метіонін-аденозилтрансферази. У разі нестачі вітаміну В12 організм не має здатності виробляти метіонін, що призводить до багатьох проблем. Також організм не має здатності виробляти S-аденозилметионін, який відомий як продукт "SAM". [31] Дефект виробництва SAM продукту призводить до порушення синтезу карнітину, погіршення нервової функції, підтримання мієліну та відсутності метилювання ДНК та РНК.

Мутаза метилмалонілу CoA

Дві молекули аденозил кобаламіну необхідні для перетворення метилмалонілу КоА в сукциніл КоА, який є проміжним продуктом циклу ТСА, за допомогою ферменту мутази метилмалоніл КоА, тоді як пропіоніл КоА перетворюється в d-метилмалоніл КоА. [31] У разі дефіциту вітаміну В12 активність мутази метилмалоніл КоА порушується, і в організмі накопичується метилмалонова кислота. Ці порушення призводять до багатьох проблем та проблем. Тіло втрачає здатність виробляти проміжний продукт циклу TCA, сукциніл CoA, що призведе до погіршення циклу TCA, оскільки зменшується перетворення сукцинату у фумарат, малат і до кінцевого продукту циклу, який відповідає за забезпечення невелика кількість енергії перед переходом до ланцюга транспорту електронів, що відповідає за високе виробництво енергії. [30], [31] Також спостерігається порушення глюконеогенезу, який є метаболічним шляхом, відповідальним за утворення глюкози з невуглеводних речовин, наприклад гліцерин, глюкогенну амінокислоту та лактат, а також допомагає підтримувати нормоглікемію під час голодування. Коли жирна кислота окислюється в пропіоніл КоА, з'являється роль сукцинілу КоА, який відомий як попередник сукциніл КоА, який потім перетворюється в піруват і вступає в цикл глюконеогенезу. [32]

Вплив дефіциту фолієвої кислоти на здоров’я

Нестача вітаміну В12 може негативно вплинути на організм. Найпоширенішим захворюванням, спричиненим дефіцитом В12, є пернициозна анемія.

Перніціозна анемія

Пернициозна анемія - це тип анемії з терміном «анемія», який зазвичай відноситься до стану, при якому в крові менше червоних кров’яних тілець, ніж зазвичай. При згубній анемії організм не здатний виробляти достатньо здорових еритроцитів, оскільки йому недостатньо вітаміну В12. Без достатньої кількості вітаміну В12 еритроцити не діляться нормально і занадто великі, і у них можуть виникнути проблеми з виходом з кісткового мозку. Відсутність достатньої кількості еритроцитів для перенесення кисню до тіла може викликати відчуття втоми та слабкості. Важка або тривала перніціозна анемія може пошкодити серце, мозок та інші органи тіла. Перніціозна анемія може також спричинити інші проблеми, такі як пошкодження нервів, неврологічні проблеми (наприклад, втрата пам’яті) та проблеми з шлунково-кишковим трактом. Люди, які страждають на згубну анемію, також можуть мати підвищений ризик ослаблення міцності кісток та раку шлунка. [33]

Дослідження показують, що рівень гомоцистеїну стає підвищеним у разі перніціозної анемії в результаті пригнічення активності метіонінсинтази. Гіпергомоцистеїнемія - це медичний стан, який характеризується аномально підвищеним рівнем гомоцистеїну в крові. Це збільшує ризик розвитку захворювань вен і артерій. [34] Це захворювання може призвести до аномалій кровоносних судин, тромбозу із звуженням і зміцненням судин, запалення судин, ішемічної хвороби серця, атеросклерозу, безсимптомної та шаленої втрати кісткової тканини. Підвищений рівень гомоцистеїну також може бути фактором ризику для розвитку багатьох інших захворювань, таких як інфаркт та інсульт, остеопороз, хвороба Альцгеймера, виразковий коліт та хвороба Крона. Дефіцит вітаміну В12 може також брати участь у мегалобластній анемії та дефектах нервової трубки, як це було згадано вище стосовно фолієвої кислоти. [35]

Вітаміни життєво необхідні для клітинного росту та розвитку. Їх нормальний рівень в організмі допоможе в процесі обслуговування організму та покращить його роботу. [8] Підвищений або нижчий рівень вітамінів, ніж нормальний, призводить до колапсу всього процесу, оскільки кожен процес пов’язаний з іншим. [26] Недоліки можна усунути збільшенням споживання в раціоні або споживанням добавок. [34]