Витамин В12 (кобаламин). Антианемический витамин

Размещено на http://www.allbest.ru

20

Витамин В₁₂ (кобаламин). Антианемический витамин

Злокачественная анемия (болезнь Аддисона -- Бирмера) оставалась смертельным заболеванием до 1926 г., когда впервые для ее лечения применили сырую печень. Поиски содержащегося в печени антианемического фактора привели к успеху, и в 1955 г. Дороти Ходжкин расшифровала структуру этого фактора и его пространственную конфигурацию с помощью метода рентгено-структурного анализа.

Витамин В₁₂ (цианкобаламин, антианемический фактор) - единственный витамин, который содержит в своем составе металл - ион кобальта. Молекула кобаламина состоит из 2-х частей, важнейшая из которых - корриновый гетероцикл, с которым координационно связан ион кобальта. Перпендикулярно к планарной группе, содержащей восстановленные пиррольные кольца, расположены две нуклеозидные группы, имеющие диметилбензимидазол и аденин в качестве азотистых оснований и L-Д-рибофуранозу в качестве углевода.

витамин кобаламин гиповитаминоз

С кобальтом координационной связью соединена группа цианида. При удалении этой группы с помощью фотолиза или путем восстановления в определенных условиях образуется витамин B_12a (оксикобаламин), содержащий вместо цианида гидроксильную группу, а при обработке водным раствором цианида быстро превращающийся в пурпурный дицианидный комплекс, который образуется из самого витамина B₁₂. После подкисления вторая группа цианида теряется и остается витамин B₁₂.

Путем обработки витамина B_12a различными кислотами образуется ряд других аналогов, в частности витамин B_12c (нитриткобаламин или нитрокобаламин), содержащий остаток азотистой кислоты.

Витамин B_12a обычно существует не в форме оксикобаламина, а в форме аквакобаламина - содержит молекулу воды и обладает основными свойствами. Известны и другие основные кобаламины, содержащие вместо воды аммиак или амины.

Кроме основных и нейтральных кобаламинов существует еще и кислые кобаламины, образующиеся например, при добавлении избытка цианида к витамину B₁₂. Они содержат 2 молекулы цианида, соединенные координационными связями с кобальтом.

Таким образом, витамин В₁₂ представляет собой группу родственных соединений - производных коррина - цианкобаламин, оксикобаламин, аквакобаламин и др. При этом оксикобаламин является одной из природных форм витамина В₁₂, в виде которой он транспортируется белками крови и депонируется в организме.

Кобаламин не синтезируется ни животными, ни высшими растениями, лишь микроорганизмы способны его вырабатывать. Микрофлора кишечника человека синтезирует витамин В₁₂ при наличии витамина В₅ (РР). Витамины В₉ и В₁₂ являются синергистами, поэтому при гиповитаминозе В₁₂ большие дозы витамина В₉ часто оказывают терапевтический эффект.

Физико-химические свойства

Витамин В₁₂ - кристаллический порошок темно-красного цвета без запаха, хорошо растворим в воде и не растворим в органических растворителях. При обычном приготовлении пищи разрушается незначительно, но на свету и при высоких температурах его стабильность снижается, в частности при стерилизации молочных продуктов может инактивироваться 70% витамина В₁₂. Поэтому использование стерилизованного молока для детского питания может привести к дефициту витамина В₁₂, если такое молоко является единственным (или основным) компонентом питания ребенка.

Метаболизм витамина B₁₂

Поступающий с пищей витамин B₁₂ в свободной форме не может всасываться в желудочно-кишечном тракте, а в комплексе со специфическим белком - внутренним фактором Кастла (продуцируется обкладочными клетками желудка и защищает витамин В₁₂ от разрушения в кишечнике) он всасывается в подвздошной кишке при участии ионов кальция и специальных рецепторов. Несмотря на то, что в отсутствии «внутреннего фактора» всасывание витамина В₁₂ не происходит, однако в очень высоких концентрациях (1000-2000 мкг/сут) витамин В₁₂ может всасываться не только без него, но и при патологии подвздошной кишки.

Разработана специальная диагностическая методика, позволяющая выявить недостаточность внутреннего фактора Кастла - так называемый тест Шиллинга.

Из кишечника в кровь воротной вены высвобождается свободный витамин В₁₂ (без фактора Кастла) и транспортируется в комплексе с а- и В- глобулинами. В тканях кобаламины превращаются в активные коферментные формы - метилкобаламин (мет-К) и дезоксиаденозилкобаламин (ДОАК). Распад их осуществляется в печени и почках, а освобождающийся кобаламин выводится их организма с мочой.

В различных производных кобаламина степень окисления кобальта не одинакова: она равна +3 в гидроксикобаламине, +2 в метилкобаламине и +1 в дезоксиаденозилкобаламине. Восстановление кобальта в процессе образования коферментов осуществляется флавиновыми редуктазами с использованием восстановленного НАДФ. Поэтому реализация биохимических эффектов витамина B₁₂ тесно связана с обменом витаминов В2, В5 (РР) и В9.

Витамин B₁₂ - единственный водорастворимый витамин, способный аккумулироваться в организме, он откладывается в печени, почках, легких и селезенке. При этом количество депонированного витамина невелико и не может оказать токсического воздействия, свойственного жирорастворимым витаминам. Вместе с тем в гепатоцитах витамин В₁₂ депонируется в комплексе с транскобаламином I в столь значительном количестве, что его запасов хватает человеку примерно на 3-4 года.

Биологическая роль

Коферментные формы витамина В₁₂ метилкобаламин (мет-К; СН₃-В₁₂) и 5-дезоксиаденозилкобаламин (ДОАК) участвуют в реакциях трансметилирования и изомеризации соответственно.

К реакциям трансметилирования, в которых мет-К играют роль промежуточного переносчика метильной группы (-СН₃), относится, например, синтез метионина из гомоцистеина (фермент 5-метилтетрагидрофолат-гомоцистеин- метилтрансфераза). В свою очередь, активная форма метионина - SAM (S-аденозилметионин) служит донором метильных групп в различных реакциях метилирования (синтез адреналина, фосфатидилхолина, метилирование белков и нуклеиновых кислот) и превращается при этом в гомоцистеин.

К реакциям изомеризации, в качестве кофермента в которых участвует ДОАК, относится, например, превращение L-метилмалонил-КоА в сукцинил- КоА (фермент метилмалонил-КоА-изомераза).

Эта реакция обеспечивает превращение трехуглеродных и разветвленных фрагментов, образующихся при метаболизме валина, изолейцина, треонина и метионина, окислении жирных кислот с нечетным числом атомов углерода или разветвленной структурой, боковой цепочки холестерина, а также пропионовой кислоты, продуцируемой микрофлорой кишечника, в янтарную кислоту (через образование сукцинил-КоА), окисляемую далее в цикле трикарбоновых кислот. В составе метиласпартатмутазы ДОАК участвует в изомеризации глутаминовой кислоты в метиласпарагиновую кислоту.

Клиническое применение витамина

Применяют для лечения некоторых видов анемий (в сочетании с фолиевой кислотой эффективность терапии повышается), при поражениях спинного мозга и периферических нервов, врожденных нарушениях обмена витамина B₁₂, при патологии печени, нервной системы, кожных заболеваниях, полиартритах, ревматизме, гломерулонефрите, глоссалгии, невралгии, атрофическом глоссите Гентера-Меллера, парестезии слизистой оболочки рта, красной волчанке.

Гиповитаминоз В₁₂

Причины гиповитаминоза В₁₂. Недостаточность внутреннего фактора Кастла вследствие наследственных дефектов синтеза самого фактора Кастла или его рецептора, а также вследствие глубокой атрофии слизистой оболочки тела желудка, резекции желудка, выработки аутоантител к обкладочным клеткам слизистой оболочки желудка или к фактору Кастла.

Генетически обусловленные дефекты синтеза и структуры клеточных рецепторов, участвующих во всасывании витамина В₁₂, а также синтеза транспортных белков витамина В₁₂ (транскобаламинов I, II и III).

Заболевания, протекающие с поражением подвздошной кишки (например, болезнь Крона, лимфома, неспецифический язвенный колит), резекция подвздошной кишки, синдром недостаточного усвоения и другие типы резкой чувствительности к пище, которые вызывают воспаление кишечника и хроническую диарею.

Недостаточное поступление витамина В₁₂ с пищевыми продуктами, например, при чистом вегетарианстве - растительные продукты практически не содержат кобаламин. Строгие вегетарианцы должны принимать препараты витамина В₁₂ внутрь; не желательно в виде инъекций, поскольку способность к усвоению витамина в кишечнике при такой диете не нарушается.

Дифиллоботриоз, анкилостомидоз (некоторые паразиты и гельминты избирательно абсорбируют витамин В₁₂). Беременность и хронический алкоголизм. Прием витамина С в дозах более 3 г/сут, неомицина, колхицина, пара- аминобензойной кислоты, препаратов калия, антигиперлипидемических препаратов может ограничить усвоение витамина В₁₂ из пищи - эти вещества нарушают всасывание витамина, а при курении ускоряется его инактивация. Кор- тикостероидные гормоны и нейролептики способствуют ускоренному выведению витамина В₁₂ из организма.

Метаболические нарушения при гиповитаминозе В₁₂. Тормозится метилирование гомоцистеина и, соответственно, ресинтез метионина. В результате, с одной стороны, образуется избыток гомоцистеина, который способствует развитию атеросклероза, с другой - дефицит метионина, приводящий к снижению синтеза холина, фосфотидилхолина и ацетилхолина, не завершается образование ЛПОНП (прев-ЛП), в составе которых выводятся синтезированные жиры из печени. Нарушается обмен ТГФК, что приводит к дефициту фолатных коферментов.

Тормозится окислительный распад метионина, валина, изолейцина и треонина, в результате накапливаются в избытке метилмалоновая и пропионовя кислоты, жирные кислоты с нечетным числом углеродных атомов. Эти метаболиты вызывают жировую дистрофию нервных клеток и демиелинизацию нервных волокон.

Клинические проявления гиповитаминоза В₁₂. Развивается мегалобла- стическая гиперхромная анемия, лейкопения, тромбоцитопения, но не в «чистой» форме как при дефиците витамина В₉, а в совокупности с неврологической симптоматикой: раздражительность, утомляемость, фуникулярный миелоз (дегенерация и склероз задних и боковых столбов спинного мозга), парестезии, параличи с расстройством функции тазовых органов; радикулиты и периферические полиневриты.

Поражается желудочно-кишечный тракт: сухой, полированный и болезненный ярко-красный язык, жжение и саднение языка, потеря аппетита, ахилия, диарея, возможны эрозивные и язвенные изменения слизистых оболочек.

При длительном гиповитаминозе развиваются иммунодефицитные состояния, поражения кожи и слизистых оболочек: ангулярный стоматит (изъязвление в уголках рта), глоссит (гладкий, красный, болезненный язык); алопеция (выпадение волос); себорейный чешуйчатый дерматит возле носа, вокруг рта и на теле в целом, зуд и воспаление кожи наружных половых органов.

Поражаются глаза: покраснение, зуд, жжение и повышенная светочувствительность, затемнение зрения, образование катаракты. Возможны головокружения, развитие депрессии и даже деградация личности.

Врожденные нарушения всасывания, транспорта и обмена витамина В₁₂

Анемия при врожденном дефекте образования внутреннего фактора Касла. При этом нарушается всасывание витамина. В крови его концентрация значительно снижается. Эффективно парентеральное введение препаратов витамина.

Мегалобластическая анемия при нарушении всасывания витамина В₁₂ в кишечнике. Нарушение обусловлено врожденным дефектом механизма высвобождения витамина в кровоток и связывания его с транскортином (транскобаламином II). Интересно, что всасывание липидов и углеводов при этом не нарушено. Характерны стойкая протеинурия и увеличение экскреции аминокислот (валина, изолейцина, треонина и метионина).

Анемия, обусловленная врожденным дефектом транскобаламинов. При отсутствии в крови транскобаламина II развивается тяжелая анемия с первых недель жизни ребенка. Терапевтический эффект достигается введением мегадоз витамина В₁₂, в 1000 раз превышающих физиологическую. Очевидно, при таких концентрациях кобаламина транспортную функцию берут на себя другие белки.

Врожденные метилмалонатацидемии. При этой патологии отмечается высокий уровень метилмалоновой кислоты и повышенная экскреция ее с мочой. Метилмалонатацидемия может вызываться как недостаточным поступлением с пищей витамина В₁₂, так и врожденным нарушением его метаболизма.

Врожденная метилмалонатацидемия проявляется в первый год жизни ребенка упорной рвотой, кетоацидозом, нейтропенией и тромбоцитопенией, задержкой психомоторного развития, сниженной сопротивляемостью к инфекционным заболеваниям. Мегалобласты в крови тем не менее обычно не обнаруживаются. Диагноз ставится на основании определения высокой концентрации метилмалоновой кислоты в моче, плазме крови или спинномозговой жидкости; уровень витамина в крови остается нормальным, что указывает на врожденный дефект его утилизации (но не всасывания). Заболевание носит выраженный семейный характер.

Метаболические нарушения при метилмалонатацидемии могут затрагивать разные аспекты функции кобаламинов, а именно:

• Может быть нарушено образование коферментной формы витамина -- дезоксиаденозин-кобаламина, вследствие чего затрудняется превращение метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА и ме- тилмалоновая кислота в избыточном количестве появляется в крови.

• Может нарушаться образование апофермента метилмалонил- КоА-мутазы, что также блокирует превращение мегилмалонил- КоА в сукцинил-КоА.

• Сочетанный дефект может затрагивать обе коферментные формы витамина -- метил-В₁₂ и д-аденозин-В₁₂. Это сопровождается дополнительными метаболическими расстройствами, т. е. помимо нарушения обмена метилмалоновой кислоты блокируется также биосинтез метионина из гомоцистеина, следствием чего являются гомоцистинурия и снижение содержания метионина в крови и тканях. В крови обнаруживаются мегалобласты, отмечаются дегенеративные изменения в нервной ткани.Накопление метилмалоновой кислоты и метилмалонил-КоА тормозит синтез присущих клетке жирных кислот. Использование ацилсин- тазой метилмалонил-КоА (вместо малонил-КоА) приводит к появлению жирных кислот необычной структуры с разветвленной цепью; кроме того, накопление в тканях пропионил-КоА (предшественника не используемого метилмалонил-КоА) приводит к увеличению образования жирных кислот с нечетным числом атомов углерода. Все это нарушает биосинтез сложных липидов в нервной ткани, приводит к ее демиэлинизации и развитию соответствующих тяжелых неврологических синдромов.

Лечение заключается в снижении доли принимаемого с пищей белка (либо диеты с низким содержанием изолейцина, треонина и метионина) и дополнительным назначении гомоцистеина и холина, а также высоких доз кобаламина.

Оценка обеспеченности организма витамином В₁₂

Для этой цели служит определение содержания витамина в сыворотке крови, либо определение суточной экскреции метилмалоновой кислоты, которая возрастает при низкой обеспеченности организма кобаламином в десятки и сотни раз.

О развитии дефицита витамина В₁₂ свидетельствует уменьшение его концентрации в сыворотке крови ниже 150 мг/мл (норма 150-1000 пг/мл), выделение с мочой менее 0,02 мкг/сут, появление в моче формиминоглутаминовой кислоты после нагрузки гистидином.

Концентрацию витамина В₁₂ в сыворотке крови определяют микробиологически с использованием в качестве тест-организма Escherichia coli 113-3. В последние годы в этих целях широко применяются методы радиоконкурентного связывания с использованием «внутреннего фактора» или транскобаламина II. Иногда применяется также метод нагрузки с помощью парентерального введения меченного по кобальту витамина В₁₂.

При передозировке витамина В₁₂ развиваются угревидные высыпания на коже или наблюдается усиление их, если они уже имеются. Другие подтвержденные документально симптомы не известны. Весте с тем имели место случаи развитие побочных явлений при передозировке цианкобаламина: отек легких, тахикардия, застойная сердечная недостаточность, тромбоз периферических сосудов, крапивница, редко - анафилактический шок.

Большие дозы витамина В₁₂ (100 мкг/сут внутримышечно до исчезновения симптомов, затем пероральные препараты B₁₂ пожизненно) назначают при лечении злокачественной анемии, наблюдающейся чаще всего у взрослых пациентов в возрасте 40-80 лет. При этом токсичность витамина В₁₂ не играет большой роли, тогда как использование для лечения злокачественной анемии фолиевой кислоты может спровоцировать другие побочные эффекты - от слабости и повышенной утомляемости до возможно необратимого поражения нервной системы (при отсутствии лечения).

Суточная потребность в витамине В₁₂ для взрослых 2-3 мкг, для детей и подростков 0,3-1мкг. При беременности и кормлении грудью потребность в витамине увеличивается до 4 мкг.

При патологии желудочно-кишечного тракта, когда утрачена способность усваивать витамин В₁₂, поступающий с пищей или принимаемый в виде фармацевтических препаратов, единственно доступным способом адекватного обеспечения им организма являются инъекции. Витамин В₁₂ для инъекций выпускается в двух формах - цианкобаламин и гидроксикобаламин. Несмотря на то, что инъекции витамина В₁₂ безболезненны, наиболее широко применяемый и более дешевый цианкобаламин может вызвать у некоторых людей приливы крови или другие мягкие аллергические реакции. Прием цианкобаламина противопоказан при острой тромбоэмболии, эритремии, эритроцитозе.

При заболеваниях центральной и периферической нервной системы и неврологических расстройствах с болевым синдромом витамин В₁₂ применяют в возрастающих дозах от 200 до 500-1000 мкг/сут, а при улучшении состояния снижают до 100 мкг/сут. При травмах периферических нервов - 200-400 мкг/сут через сутки в течение 40-45 дней. При заболеваниях печени - 30-60 мкг/сут (хотя эта рекомендация уже потеряла свою актуальность вследствие появления современных эффективных гепатопротекторов). При дистрофиях нервной системы и ДЦП у новорожденных - 15-50 мкг/сут через сутки в течение 45-60 дней и более.

Категорически запрещено смешивать в одном шприце растворы цианоко- баламина с тиамином, пиридоксином, ниацином и аскорбиновой кислотой. Содержащийся в молекуле цианокобаламина ион кобальта способствует разрушению тиамина и пиридоксина. При одновременном применении В₁₂ с некоторыми антибиотиками (канамицин, неомицин, тетрациклины) уменьшается утилизация В₁₂.

Пищевые источники. Синтез кобаламинов в природе осуществляется исключительно микроорганизмами. Животные и растительные клетки такой способностью не обладают. Основные пищевые источники витамина -- печень, мясо (в нем кобаламина в 20 раз меньше, чем в печени), морские продукты (крабы, лососевые, сардины), молоко, яйца. У строгих вегетарианцев, исключающих из пиши не только мясные, но и молочные продукты, рано или поздно развивается В12-дефицитная анемия.

Кобаламин - это хелатное (клешневидное), комплексное соединение, центральной структурой которого является порфириноподобная корриновая кольцевая система, включающая четыре пиррольных кольца. Кобальт находится в положении, которое в геме занимает железо. 5'-дезоксиаденозильное производное витамина B₁₂ является коферментом для превращения ряда соединений во внутриклеточных процессах. У млекопитающих в настоящее время известны две реакции, в которых участвует B₁₂ -кофермент: метилирование гомоцистеина и превращение метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА.

Витамин В₁₂ синтезируется исключительно микроорганизмами. Он встречается в заметных количествах в печени, мясе, яйцах, молоке, но не в растительных продуктах. Всасывание витамина В₁₂ (внешний фактор) возможно при наличии секретируемого слизистой желудка внутреннего фактора (гликопротеин), который предотвращает разрушение витамина; в крови кобаламин связывается белком транскобаламином.

Производные кобаламина участвуют в метилировании гомоцистеина в метионин, в изомеризации метилмалонил в сукцил и в превращении рибонуклетидов в дезоксирибонуклеотиды.

Недостаток витамина или нарушение его всасывания чаще всего вызываются отсуствием внутреннего фактора, что приводит к пернициозной, злокачественной анемии.

Качественные реакции на витамин В₁₂

Материалы, посуда, реактивы:

витамин B₁₂ (в ампулах); 10% раствор тиомочевины; серная кислота, концентрированная H₂SO₄;

электроплитка;

песчаная баня;

резиновая груша;

пинцет;

жаростойкие пробирки;

пипетки на 1 мл;

беззольные фильтры.

А) Реакция на наличие кобальта

В жаростойкую пробирку вносят содержимое одной ампулы витамина B₁₂, добавляют 0,5 мл концентрированной серной кислоты и озоляют на песчаной бане в вытяжном шкафу до обесцвечивания. После охлаждения осторожно вливают 1 мл дистиллированной воды, перемешивают.

На беззольный фильтр наносят 2-3 капли раствора тиомочевины и высушивают над электроплиткой или над пламенем спиртовки. Затем на это же место на фильтре наносят 1-2 капли минерализата витамина и снова нагревают. По краю пятна появляется зеленое окрашивание, указывающее на наличие кобальта.

Размещено на Allbest.ru