Niacine (vitamine B3): definitie, synthese, absorptie, transport en distributie

Niacine is een verzamelnaam voor chemische structuren van het pyridine-3-carbonzuur, waaronder nicotine zuur, zijn zuur amide nicotinamide, en de biologisch actieve co-enzymen nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) en nicotinamide adenine dinucleotide fosfaat (NADP). De eerdere aanwijzing van vitamine B3 als "PP-factor" (pellagra-preventiefactor) of "pellagra-beschermende factor" gaat terug op de ontdekking door Goldberger in 1920 dat pellagra een deficiëntieziekte is en te wijten is aan het ontbreken van een voedingsfactor in maïs​ Pas vele jaren later leverden experimentele studies het bewijs dat pellagra door niacine kon worden geëlimineerd. Nicotinamide wordt bij voorkeur in het dierlijke organisme aangetroffen in de vorm van de co-enzymen NAD en NADP. Nicotine zuur, aan de andere kant, wordt voornamelijk aangetroffen in plantenweefsels, zoals granen en koffie bonen, maar in kleinere hoeveelheden en daar is het voornamelijk covalent (door middel van een vaste atomaire binding) gebonden aan macromoleculen - niacytine, een vorm die niet door het menselijk organisme kan worden gebruikt. Nicotine zuur en nicotinamide zijn onderling omgezet in intermediair metabolisme en co-enzymatisch actief in de vorm van respectievelijk NAD en NADP.

Synthese

Het menselijk organisme kan op drie verschillende manieren NAD produceren. De uitgangsproducten voor NAD-synthese zijn nicotinezuur en nicotinamide, naast het essentiële (vitale) aminozuur tryptofaan​ De afzonderlijke synthesestappen worden als volgt weergegeven. NAD-synthese van L-tryptofaan.

  • L-tryptofaan → formylkynurenine → kynurenine → 3-hydroxykynurenine → 3-hydroxyanthranilzuur → 2-amino-3-carboxymuconzuur semialdehyde → chinolinezuur.
  • Chinolinezuur + PRPP (fosforibosylpyrofosfaat) → chinolinezuurribonucleotide + PP (pyrofosfaat).
  • Chinolinezuur ribonucleotide → nicotinezuur ribonucleotide + CO2 (koolstof dioxide).
  • Nicotinezuur binucleotide + ATP (adenosinetrifosfaat) → nicotinezuur dinucleotide + PP
  • Nicotinezuur adenine dinucleotide + glutaminaat + ATP → NAD + glutamaat + AMP (adenosine monofosfaat) + PP

NAD-synthese uit nicotinezuur (Preiss-Handler-route).

  • Nicotinezuur + PRPP → nicotinezuur ribonucleotide + PP.
  • Nicotinezuur ribonucleotide + ATP → nicotinezuur adenine dinucleotide + PP
  • Nicotinezuur adenine dinucleotide + glutaminaat + ATP → NAD + glutamaat + AMP + PP

NAD-synthese uit nicotinamide

  • Nicotinamide + PRPP → nicotinamide ribonucleotide + PP
  • Nicotinamide ribonucleotide + ATP → NAD + PP

NAD wordt omgezet in NADP door fosforylering (bevestiging van een fosfaat groep) met behulp van ATP en NAD-kinase.

  • NAD + + ATP → NADP + + ADP (adenosine difosfaat).

NAD-synthese van L-tryptofaan speelt alleen een rol in de lever en nier​ Daarbij is 60 mg L-tryptofaan gemiddeld equivalent (equivalent) aan één milligram nicotinamide bij mensen. De behoefte aan vitamine B3 wordt daarom uitgedrukt in niacine-equivalenten (1 niacine-equivalent (NE) = 1 mg niacine = 60 mg L-tryptofaan). Deze verhouding is echter niet van toepassing op tryptofaan-deficiënte diëten omdat de eiwitbiosynthese beperkt (beperkt) is wanneer de tryptofaaninname laag is, en het essentiële aminozuur uitsluitend wordt gebruikt voor eiwitbiosynthese (nieuwe eiwitvorming) tot een overschrijding van de eiwitbehoefte. biosynthese maakt NAD-synthese mogelijk [1-3, 7, 8, 11, 13]. Dienovereenkomstig moet ervoor worden gezorgd dat er voldoende tryptofaan wordt ingenomen. Goede bronnen van tryptofaan zijn voornamelijk vlees, vis, kaas en eieren net zoals noten en peulvruchten. Bovendien, een voldoende toevoer van foliumzuur, riboflavine (vitamine B2), en pyridoxine (vitamine B6) is belangrijk omdat deze vitaminen zijn betrokken bij het metabolisme van tryptofaan. De kwaliteit en kwantiteit van de eiwitconsumptie en het vetzuurpatroon beïnvloeden ook de synthese van niacine uit L-tryptofaan. Terwijl de omzetting van tryptofaan naar NAD toeneemt met een toename van de opname van onverzadigde vetzurenneemt de omzettingsgraad (omzettingssnelheid) af naarmate de hoeveelheid eiwit (> 30%) toeneemt. In het bijzonder een overmaat van het aminozuur leucine veroorzaakt verstoringen in het tryptofaan- of niacine-metabolisme, omdat leucine zowel de cellulaire opname van tryptofaan als de activiteit van chinolinezuurfosforibosyltransferase en dus de NAD-synthese remt. Conventioneel maïs wordt gekenmerkt door een high leucine en laag tryptofaangehalte. Verbeteringen in de fokkerij hebben het mogelijk gemaakt om de Opaque-2 te produceren maïs variëteit, die een relatief hoog eiwit- en tryptofaangehalte heeft concentratie en een laag leucine inhoud. Op deze manier kan het optreden van vitamine B3-deficiëntieverschijnselen worden voorkomen in landen waar maïs een hoofdvoedsel is, zoals Mexico. Ten slotte varieert de endogene (lichaamseigen) synthese van niacine uit L-tryptofaan afhankelijk van de kwaliteit van de dieet​ Ondanks een gemiddelde omzetting van 60 mg tryptofaan naar 1 mg niacine, ligt het fluctuatiebereik tussen 34 en 86 mg tryptofaan. Dienovereenkomstig zijn er geen precieze gegevens beschikbaar over de zelfproductie van vitamine B3 uit tryptofaan.

Absorptie

Nicotinamide wordt snel en bijna volledig geabsorbeerd (opgenomen) als vrij nicotinezuur na afbraak van co-enzymen die zich al in de maag, maar voor het grootste deel in het bovendeel dunne darm na bacteriële hydrolyse (splitsing door reactie met water​ Intestinaal absorptie (opname via de darm) in slijmvlies cellen (mucosale cellen) volgt a dosis-afhankelijk dubbel transportmechanisme. Lage doses niacine worden actief geabsorbeerd (opgenomen) door middel van een drager na verzadigingskinetiek in reactie op een natrium gradiënt, terwijl hoge doses niacine (3-4 g) extra worden geabsorbeerd (opgenomen) door passieve diffusie. Absorptie van vrij nicotinezuur komt ook snel en bijna volledig voor in het bovendeel dunne darm door hetzelfde mechanisme. De absorptie De snelheid van niacine wordt voornamelijk beïnvloed door de voedselmatrix (aard van voedsel). Zo wordt in dierlijk voedsel een absorptie van bijna 100% gevonden, terwijl in graanproducten en ander voedsel van plantaardige oorsprong, vanwege de covalente binding van nicotinezuur aan macromoleculen - niacytine - biobeschikbaarheid van slechts ongeveer 30% kan worden verwacht. Bepaalde maatregelen, zoals alkalibehandeling (behandeling met alkalimetalen of chemische elementen, zoals natrium, kalium en calcium) of het roosteren van het overeenkomstige voedsel, kan de complexe verbinding niacytine splitsen en het aandeel vrij nicotinezuur verhogen, wat resulteert in een significant verhoogde biologische bruikbaarheid van nicotinezuur. In landen waar maïs de belangrijkste bron van niacine is, zoals Mexico, wordt maïs voorbehandeld calcium hydroxide-oplossing vormt een hoofdvoedsel dat aanzienlijk bijdraagt ​​aan het voldoen aan de niacine-vereisten. Roosteren koffie demethylates het methylnicotinezuur (trigonelline) in groene koffie bonen, die niet door mensen kunnen worden gebruikt, waardoor het gehalte aan vrije nicotinezuur wordt verhoogd van voorheen 2 mg / 100 g groene koffiebonen tot ongeveer 40 mg / 100 g gebrande koffie. Gelijktijdige inname via de voeding heeft geen effect op de opname van nicotinezuur en nicotinamide.

Transport en distributie in het lichaam

Geabsorbeerde niacine, voornamelijk als nicotinezuur, komt in de lever via het portaal bloed, waar conversie naar de co-enzymen NAD en NADP plaatsvindt [2-4, 7, 11]. Naast de lever, erytrocyten (rood bloed cellen) en andere weefsels zijn ook betrokken bij de opslag van niacine in de vorm van NAD (P). De reservecapaciteit van vitamine B3 is echter beperkt en bedraagt ​​bij volwassenen ongeveer 2-6 weken. De lever reguleert het NAD-gehalte in weefsels afhankelijk van het extracellulaire (buiten de cel gelegen) nicotinamide concentratie - indien nodig breekt het NAD af tot nicotinamide, dat dient om de andere weefsels in de bloedbaan te voorzien. Vitamine B3 heeft een uitgesproken first-pass metabolisme (omzetting van een stof tijdens zijn eerste passage door de lever), zodat in de lage dosis bereik nicotinamide wordt afgegeven uit de lever in de systemische circulatie alleen in de vorm van de co-enzymen NAD en / of NADP. Bij experimenten bij ratten werd gevonden dat na intraperitoneaal administratie (toediening van een stof in de buikholte) van 5 mg / kg lichaamsgewicht gelabeld nicotinezuur, verschijnt slechts een klein deel onveranderd in de urine. Na hoge doses (500 mg niacine) of onder steady-state-omstandigheden (oraal dosis van 3 g niacine / dag), aan de andere kant, werd meer dan 88% van de toegediende dosis in onveranderde en gemetaboliseerde (gemetaboliseerde) vorm in de urine aangetroffen, wat duidt op een bijna volledige absorptie. nicotinezuur kan, in tegenstelling tot nicotinamide, de bloed-hersenen barrière (fysiologische barrière tussen de bloedbaan en de centrale zenuwstelsel) en moet hiervoor eerst via NAD worden omgezet in nicotinamide.

afscheiding

Onder fysiologische omstandigheden wordt niacine voornamelijk uitgescheiden als:

  • N1-methyl-6-pyridon-3-carboxamide.
  • N1-methyl-nicotinamide en
  • N1-methyl-4-pyridon-3-carboxamide geëlimineerd door de nier.

Na hogere doses (3 g vitamine B3 / dag) verandert het uitscheidingspatroon van metabolieten (afbraakproducten) zodat voornamelijk:

  • N1-methyl-4-pyridon-3-carboxamide,
  • Nicotinamide-N2-oxide, en
  • Onveranderd nicotinamide verschijnt in de urine.

Onder basale omstandigheden scheiden mensen dagelijks ongeveer 3 mg gemethyleerde metabolieten uit via de nier​ Bij gebrekkige (deficiënte) vitamine B3-inname, nier eliminatie (uitscheiding via de nieren) van pyridon neemt eerder af dan die van methylnicotinamide. Terwijl een uitscheiding van N1-methyl-nicotinamide van 17.5-5.8 µmol / dag duidt op een borderline niacine status, een eliminatie <5.8 µmol N1-methyl-nicotinamide / dag is een indicator voor vitamine B3-tekort. De eliminatie of plasmahalfwaardetijd (tijd die verstrijkt tussen de maximale concentratie van een stof in bloedplasma tot de helft van deze waarde) is afhankelijk van de niacine-status en de geleverde dosis. Het is gemiddeld ongeveer 1 uur. Chronisch dialyse behandeling (bloedzuiveringsprocedure) die wordt gebruikt bij patiënten met chronische nierfalen kan leiden tot een aanzienlijk verlies van niacine en daardoor tot lagere nicotinamidespiegels in het serum.