Pantotheenzuur (vitamine B5): definitie, synthese, absorptie, transport en distributie

Pantotheenzuur - vitamine B5 - werd voor het eerst ontdekt als een essentiële groeifactor van gisten, en later als groeifactor voor melkzuur bacteriën, kuikens en ratten. Vanwege dit alomtegenwoordige voorkomen kreeg de stof de naam pantotheenzuur​ De term "pantothene" komt uit het Grieks - pantos = overal. Pantotheenzuur behoort tot de water-oplosbaar vitaminen van het B-complex en chemisch is het een dipeptide bestaande uit het alifatische aminozuur beta-alanine en het boterzuurderivaat pantonzuur, dat niet in de menselijke cel kan worden gesynthetiseerd. Bètaalanine en pantonzuur of 2,4-dihydroxy-3,3-dimethylbutyraat zijn verbonden door een peptidebinding. Naast het zuur, de alcohol overeenkomend met D-pantotheenzuur, is R-pantothenol - identiek aan D-panthenol - ook biologisch actief. Het kan worden geoxideerd tot pantotheenzuur en heeft ongeveer 80% van de biologische activiteit van pantotheenzuur. De S-vormen van respectievelijk pantotheenzuur en panthenol hebben geen vitamine-activiteit. D-pantotheenzuur is een onstabiele, sterk hygroscopische, lichtgele, stroperige olie. Vanwege zijn instabiliteit natrium D-pantothenaat, calcium D-pantothenaat en D-panthenol worden meestal toegevoegd aan dieetvoeding en supplementen en gebruikt voor voedselverrijking. Pantotheenzuur oefent zijn effecten uit in plantaardige, dierlijke en menselijke organismen uitsluitend in de vorm van co-enzym A (CoA) en 4 ́-fosfopantetheïne, een essentieel bestanddeel van vetzuursynthase.

  • Co-enzym A is betrokken bij talrijke stofwisselingsreacties en is samengesteld uit verschillende componenten. Deze omvatten cysteamine - ook thioethanolamine -, D-pantotheenzuur, difosfaat, adenine en ribose-3fosfaat​ Als we pantotheenzuur samen met cysteamine beschouwen, spreken we van pantheine. Het difosfaat, samen met de 3 '-fosfo-adenosine, kan worden gezien als 3-fosfo-adenosinedifosfaat. Ten slotte bestaat co-enzym A uit pantheteïne en 3‚-fosfo-ADP.
  • Als een fosfaat residu van het co-enzym A-molecuul wordt toegevoegd aan het pantheteïne, 4‚-fosfopantetheïne wordt gevormd. Dit laatste vertegenwoordigt de prothetische groep van vetzuursynthase, wat betekent dat 4 ́-fosfopantetheïne stevig aan het enzym is gebonden. Vetzuursynthase is een multienzymcomplex voor de synthese van verzadigde vetzuren​ Het heeft een acyldragereiwit (ACP) met twee belangrijke sulfidefunctionele groepen, een perifere SH-groep gevormd door een cysteïnylrest en een centrale SH-groep afgeleid van 4 '-fosfopantetheïne.

Voorkomen en beschikbaarheid

Zoals de naam suggereert, wordt pantotheenzuur in de natuur wijd verspreid. Het wordt gevormd door groene planten en de meeste micro-organismen, maar niet door het organisme van hogere dieren. In plantaardige en dierlijke weefsels is 50 tot 95% aanwezig in de vorm van co-enzym A en 4‚-fosfopantetheïne. Vitamine B5 is in vrijwel alle plantaardige en dierlijke voedingsmiddelen aanwezig. Bijzonder rijk aan pantotheenzuur zijn de koninginnengelei van bijen en de eierstokken (eierstokken) van stokvis. Omdat pantotheenzuur is water-oplosbaar en hittegevoelig, verliezen kunnen optreden tijdens voedselbereiding. Opwarming leidt tot splitsing van de vitamine in bètaalanine en pantonzuur of hun lacton, respectievelijk. Zowel bij het opwarmen als bij het bewaren van vlees en groenten zijn verliezen tussen de 20 en 70% te verwachten. Grotere verliezen aan pantotheenzuur treden vooral op in alkalische en zure omgevingen en tijdens het ontdooien van bevroren vlees.

Absorptie

Pantotheenzuur uit de voeding wordt hoofdzakelijk in gebonden vorm geabsorbeerd, voornamelijk als een bestanddeel van co-enzym A en vetzuursynthase. Absorptie van deze verbindingen is niet mogelijk. Om deze reden zijn co-enzym A en het enzym dat zich vormt verzadigd vetzuren zijn gespleten in het lumen van de maag en darm via het tussenproduct pantetheine om vrij pantotheenzuur te vormen en fosforzuur esters. Door de dunne darmworden zowel pantetheine als vrij pantotheenzuur geabsorbeerd door passieve diffusie in de enterocyten van de dunne darm slijmvlies (slijmvlies van de dunne darm). Pantotheenzuur kan ook actief door worden opgenomen natrium-afhankelijk cotransport. De uiteindelijke afbraak van pantetheine tot pantotheenzuur vindt plaats in de enterocyten alcohol panthenol, toegepast op de huid of oraal toegediend, kan ook passief worden geabsorbeerd. In de cellen van de darm slijmvlieswordt panthenol geoxideerd tot pantotheenzuur door enzymen.

Transport en distributie in het lichaam

Van enterocyten in de darm slijmvlies, pantotheenzuur komt de bloed en lymfatische routes, waar de vitamine direct naar gebonden doelweefsels wordt getransporteerd eiwitten en geabsorbeerd in cellen. Opname uit plasma in cellen vindt grotendeels plaats via actief natrium-afhankelijk cotransport. Specifieke opslagorganen voor vitamine B5 zijn niet bekend. Er worden echter hogere weefselconcentraties van pantotheenzuur aangetroffen in hartspier, nieren, bijnieren en lever.

Metabolisme

Om een ​​snel verlies door de nieren te voorkomen, ondergaat pantotheenzuur een snelle intracellulaire omzetting naar zijn actieve vormen, 4 ́-fosfopantetheïne en co-enzym A. De eerste stap in de synthese van co-enzym A vindt plaats door het enzym pantothenaatkinase. Dit enzym fosforyleert pantotheenzuur tot 4 ́-fosfopantotheenzuur met behulp van de energiedrager ATP - adenosine trifosfaat. Het gefosforyleerde zuur wordt vervolgens geamideerd met het aminozuur L-cysteïne om 4 '-fosfopantothenylcysteïne te vormen en omgezet in 4-fosfopantetheïne door een decarboxyleringsreactie. Condensatie met het nucleotideresidu van ATP leidt tot defosfo-co-enzym A, dat uiteindelijk wordt opgebouwd tot het laatste co-enzym A door toevoeging van een ander fosfaat groep. Co-enzym A gaat nu het intermediaire metabolisme binnen als een universele drager van acylgroepen. Acylen zijn radicalen of functionele groepen die zijn afgeleid van organisch zuren​ Deze omvatten bijvoorbeeld de acetylgroep van azijnzuur en de aminoacylresiduen afgeleid van aminozuren​ De 4-fosfopantetheïnerest van co-enzym A wordt gebruikt om vetzuursynthase op te bouwen. Voor dit doel wordt het overgebracht naar de hydroxyl-OH-groep van een serineresidu van het enzym voor vetzuursynthese. De 4-fosfopantetheïne vormt de centrale SH-groep van vetzuursynthase en speelt dus de rol van het co-enzym.

Afbraak en uitscheiding

Co-enzym A is voor 95% gelokaliseerd in de mitochondria - celorganellen voor ATP-synthese. Daar komt pantotheenzuur vrij uit co-enzym A via verschillende hydrolytische stappen in een omkering van de biosynthese. De laatste stap in de afbraak van co-enzym A is de splitsing van pantheteïne, wat vrij pantotheenzuur en cysteamine oplevert. Pantotheenzuur wordt niet afgebroken in het organisme, maar wordt onveranderd of in de vorm van 4-fosfopantothenaat uitgescheiden. Oraal toegediende vitamine B5 komt voor 60-70% voor in de urine en 30-40% in de ontlasting. Als pantotheenzuur intraveneus werd geïnjecteerd, is bijna de volledige hoeveelheid binnen 24 uur detecteerbaar in de urine. Overtollig ingenomen pantotheenzuur wordt grotendeels via de urine uitgescheiden nier​ Er is een nauw verband tussen de hoeveelheid ingenomen en uitgescheiden vitamine B5.