Riboflavine (vitamine B2): definitie, synthese, absorptie, transport en distributie

Riboflavine (vitamine B2) is een hydrofiel (water-oplosbare) vitamine van de B-groep. Het onderscheidt zich visueel van de meeste hydrofiele vitaminen door zijn intens gele fluorescerende kleur, die tot uiting komt in de naam (flavus: geel). Historische namen van riboflavine omvatten ovoflavine, lactoflavine en uroflavine, die verwijzen naar de eerste isolatie van deze stof. In 1932 verkregen Warburg en Christian de "gele ferment" uit gist en identificeerden ze het als een coenzymatisch actief flavine-mononucleotide (FMN). De structuur van riboflavine werd in 1933-34 opgehelderd door Kuhn en Wagner-Jauregg en in 1935 gesynthetiseerd door Kuhn, Weygand en Karrer. In 1938 werd door Wagner de ontdekking gedaan van flavine-adeninedinucleotide (FAD) als co-enzym van D-aminozuuroxidase. De basisstructuur van vitamine B2 is het tricyclische isoalloxazine-ringsysteem, dat uitgesproken redoxeigenschappen heeft (reductie / oxidatie-eigenschappen). Aan het N10-atoom van het isoalloxazinemolecuul zit ribitol, een vijfwaardig alcohol suiker dat is cruciaal voor de werkzaamheid van vitamines. De biologisch actieve verbinding van vitamine B2 is 7,8-dimethyl-10- (1-D-ribityl) isoalloxazine. De IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) stelde de term riboflavine voor als een korte naam.Net als thiamine (vitamine B1) bezit riboflavine een hoge mate van structurele specificiteit, zodat zelfs kleine veranderingen in de moleculaire structuur gepaard kunnen gaan met een vermindering of verlies van de werkzaamheid van vitamines of - in bepaalde gevallen - door een antagonistisch (tegengesteld) werkingsmechanisme. Vervanging van het ribityl-residu door galactose (→ galactoflavine) resulteert in het sterkste antagonistische effect en leidt snel tot klinische vitamine B2-deficiëntie. Bij het vervangen van de ribitolzijketen door andere koolhydraatanalogen, zoals arabinose en lyxose, is het antagonisme zwakker en in sommige gevallen alleen uitgesproken bij sommige diersoorten, zoals de rat. Om biologische activiteit te ontplooien, moet riboflavine worden gefosforyleerd aan het C5-atoom van de ribitolzijketen onder invloed van riboflavinekinase (enzym dat een fosfaat residu door klieven adenosine trifosfaat (ATP)) (→ flavine mononucleotide, FMN) en vervolgens adenyleerd (→ flavine adenine dinucleotide, FAD) door een pyrofosforylase (enzym dat een adenosine monofosfaat (AMP) residu overbrengt tijdens het consumeren van ATP). FMN en FAD zijn de belangrijkste derivaten (derivaten) van riboflavine en werken als co-enzymen van oxidasen en dehydrogenases. In dierlijke en plantaardige organismen, meer dan 100 enzymen, en bij zoogdieren is bekend dat meer dan 60 enzymen FMN- of FAD-afhankelijk zijn - respectievelijk zogenaamde flavoproteïnen of flavine-enzymen. Vitamine B2 is zeer hittebestendig, zuurstof gevoelig en zeer gevoelig voor UV-licht in vergelijking met andere vitaminen​ Riboflavine en niet-eiwitgebonden flavinederivaten worden fotolytisch gemakkelijk afgebroken (splitsing van een molecuul onder invloed van UV-licht) tot vitamine-inactief lumichroom (dimethylisoalloxazine) of lumiflavine (trimethylisoalloxazine), waarbij de alifatische zijketen gedeeltelijk of volledig wordt gesplitst . Om deze reden moeten producten die vitamine B2 bevatten, worden bewaard in een luchtdichte verpakking en beschermd tegen licht.

Synthese

Riboflavine wordt aangemaakt door planten en micro-organismen en komt het dierlijke organisme binnen via de voedselketen. Daarom wordt vitamine B2 wijdverspreid in planten en dieren en is het in tal van voedingsmiddelen aanwezig.

Absorptie

In voeding komt riboflavine in vrije vorm voor, maar voornamelijk als eiwitgebonden FMN en FAD - flavoproteïne. Riboflavine wordt vrijgegeven door maagzuur en niet-specifieke fosfatasen en pyrofosfatasen (enzymen dat hydrolytisch (met water retentie) splitsen fosfaat residuen) van de bovenste dunne darm. De absorptie (opname via de darm) van vrije riboflavine in het bovendeel dunne darm, vooral in het proximale jejunum (lege darm), is onderhevig aan a dosis-afhankelijk dubbel transportmechanisme. In het fysiologische bereik (normaal voor metabolisme) tot ongeveer 25 mg wordt riboflavine actief geabsorbeerd als reactie op een natrium gradiënt door middel van een drager volgens de verzadigingskinetiek. Boven fysiologische doses, absorptie van vitamine B2 komt bovendien voor door passieve diffusie [1, 2, 4-6, 8]. De absorptie snelheid van riboflavine na inname van fysiologische doses ligt gemiddeld tussen 50-60%. opname van vitamine B in de voedingssamenstelling en de aanwezigheid van galzuren opname bevorderen. Vermoedelijk spelen de vertraagde maagledigingssnelheid en verlengde gastro-intestinale transittijd een rol bij het bevorderen van contact met het absorberende oppervlak. In de darm slijmvlies cellen (mucosale cellen), wordt een deel van de geabsorbeerde (ingenomen) vrije riboflavine omgezet in FMN door riboflavinekinase en vervolgens in FAD door een pyrofosforylase om de concentratie van vrije vitamine B2 zo laag mogelijk te houden en voor verdere opname te zorgen. Het merendeel van de geabsorbeerde vrije vitamine B2 wordt echter omgezet in de co-enzymatisch actieve vormen FMN en FAD in de lever na portaal ader vervoer.

Transport en distributie in het lichaam

Gratis riboflavine, FMN en FAD worden vrijgegeven uit de lever in de bloedbaan. Daar is de meeste vitamine B2 aanwezig als FAD (70-80%) en FMN en slechts 0.5-2% in vrije vorm. Riboflavine en zijn derivaten worden vervoerd in de bloed plasma in eiwitgebonden vorm. De belangrijkste bindingspartners zijn plasma-albumines (80%), gevolgd door specifieke riboflavine-binding eiwitten (RFBP's) en globulines, vooral immunoglobulinen​ Voor transport naar doelwitcellen wordt vitamine B2 gedefosforyleerd onder invloed van plasmatische fosfatasen (enzymen dat hydrolytisch (onder water retentie) splitsen fosfaat residuen), aangezien alleen vrije, niet-gefosforyleerde riboflavine door diffusie celmembranen kan passeren. Intracellulair (in de cel) vindt opnieuw omzetting en fixatie in de co-enzymvormen plaats - metabolische insluiting. Bijna alle weefsels zijn in staat FMN en FAD te vormen. Bijzonder hoge conversiepercentages zijn te vinden in de lever, nier en hart-, die daarom de hoogste concentraties riboflavine hebben - 70-90% als FAD, <5% als vrij riboflavine. Zoals met alle hydrofiele (in water oplosbare) vitaminen, met uitzondering van cobalamine (vitamine B12), is de opslagcapaciteit van vitamine B2 laag. Weefselvoorraden bestaan ​​in de vorm van eiwit- of enzymgebonden riboflavine. In het geval van een tekort aan apoproteïne of apoenzym, kan overtollig riboflavine niet worden opgeslagen, wat resulteert in een verminderde riboflavine-voorraad. nier​ Deze hoeveelheid is voldoende om symptomen van klinische deficiëntie gedurende ongeveer 2-6 weken te voorkomen - met een biologische halfwaardetijd van ongeveer 16 dagen. Riboflavine-bindend eiwitten (RFBP's) zijn belangrijk voor zowel transportprocessen als metabolisme (metabolisme) van vitamine B2. In de lever en nierzijn specifieke actief werkende transportsystemen aangetoond die bijdragen aan de enterohepatische circulatie (lever-darm circulatie) en tubulaire reabsorptie (reabsorptie in de niertubuli) van riboflavine tot op zekere hoogte volgens individuele vereisten. Volgens dierstudies transporteert riboflavine naar de centrale zenuwstelsel (CZS) is ook onderhevig aan een actief mechanisme en homeostatische regulatie (zelfregulatie) die het CZS beschermt tegen zowel onder- als overaanbod. Bij vrouwen in de zwaartekracht (zwangerschap), zijn specifieke RFBP's ontdekt om een ​​gradiënt in bloed serum van moeder (moeder) tot foetaal (foetaal) circulatie​ Dus zelfs als de vitamine B2-voorziening van de moeder onvoldoende is, is de riboflavine-voorziening die nodig is voor de groei en ontwikkeling van de foetus grotendeels verzekerd. oestrogenen de synthese van RFBP's stimuleren, leidt een slechte voedingsstatus tot RFBP-deficiëntie.

Metabolisme

Het metabolisme van riboflavine wordt gecontroleerd door hormonen en RFBP's afhankelijk van de individuele vitamine B2-status. Riboflavine-bindend eiwitten en hormonen, zoals trijoodthyronine (T3, schildklierhormoon) en aldosteron (adrenocorticaal hormoon), reguleren de vorming van FMN door de riboflavinekinase-activiteit te stimuleren. Daaropvolgende synthese van FAD door pyrofosforylase wordt gecontroleerd door remming van het eindproduct om FAD-overmaat te voorkomen. De co-enzymen FMN en FAD worden geleverd door de activiteit van de respectieve enzymen alleen te moduleren (modificeren) in de mate die het organisme nodig heeft op basis van zijn behoeften. Onder omstandigheden van verlaagde serum T3-spiegels en / of verlaagde concentratie van RFBP's, zoals in ondervoeding (ondervoeding / ondervoeding) en anorexia (verlies van eetlust; anorexia nervosa: anorexia), een afname van plasma-FAD concentratie en een aanzienlijke toename van vrije riboflavine, die normaal alleen in sporenhoeveelheden aanwezig is, in erytrocyten (rood bloed cellen) worden waargenomen.

afscheiding

De uitscheiding van vitamine B2 vindt voornamelijk plaats via de nieren als vrije riboflavine. Maar liefst 30-40% van 7-hydroxymethyl-, 8-hydroxymethyl- of 8-alfa-sulfonylriboflavine en sporen van andere metabolieten (tussenproducten) worden via de nieren geëlimineerd (uitgescheiden door de nieren). Na hogedosis suppletie van vitamine B2, 10-hydroxyethylflavine kan in de urine verschijnen als gevolg van bacteriële afbraak. Het co-enzym vormt FMN en FAD kan niet in de urine worden gedetecteerd. Gegevens over klaring (uitscheiding) geven aan dat ongeveer de helft van de plasmatische riboflavine wordt uitgescheiden in de urine. De renale klaring is hoger dan de glomerulaire filtratie. Een gezonde volwassene scheidt binnen 120 uur 24 µg riboflavine of meer via de urine uit. Uitscheiding van riboflavine <40 mg / g creatinine is een indicator van vitamine B2-tekort. Patiënten die dialyse door nierfalen (chronisch nierfalen/acuut nierfalen) lopen een verhoogd risico op vitamine B2-tekort omdat riboflavine verloren gaat tijdens dialyse (bloedzuivering). Minder dan 1% van de vitamine B2 wordt geëlimineerd in de gal met uitwerpselen (via ontlasting). De eliminatie of plasmahalfwaardetijd (de tijd die verstrijkt tussen de maximale concentratie van een stof in bloedplasma tot de daling tot de helft van die waarde) hangt af van de riboflavine-status en de dosis geleverde. Terwijl een snelle eliminatie halfwaardetijd is 0.5-0.7 uur, een langzame plasmahalfwaardetijd varieert van 3.4-13.3 uur. Er is geen lineair verband tussen de inname van vitamine B2 via de voeding en de uitscheiding van riboflavine via de nieren. Terwijl onder de weefselverzadiging (≤ 1.1 mg vitamine B2 / dag) de snelheid van eliminatie verandert slechts onbeduidend, er is een duidelijke toename van de uitscheiding van riboflavine - breekpunt (> 1.1 mg vitamine B2 / dag) wanneer verzadiging is bereikt. In zwaartekracht (zwangerschap), als gevolg van de inductie (introductie, in de zin van verhoogde vorming) van riboflavine-bindende eiwitten, wordt de uitscheiding van vitamine B2 via de nieren verminderd. Een verminderde uitscheidingssnelheid wordt ook gevonden bij tumoraandoeningen (kanker) omdat patiënten verhoogde serumconcentraties hebben van immunoglobulinen die vitamine B2 binden.

In lipiden oplosbare derivaten van riboflavine

In vet oplosbare (in vet oplosbare) verbindingen, zoals tetraboterzuur of tetranicotinylderivaten van riboflavine, kunnen worden bereid door verestering van de hydroxyl (OH) -groepen van de ribitolzijketen. Vergeleken met de natieve (originele), hydrofiele (in water oplosbare) vitamine, vertonen de lipofiele (in vet oplosbare) riboflavine-derivaten een betere membraanpermeabiliteit (membraantransparantie), verbeterde retentie (retentie) en langzamere omzet (omzet). Voorlopige studies tonen gunstige effecten van deze derivaten aan in bloedstolling aandoeningen en de behandeling van dyslipidemie. Bovendien kan het gebruik van de in lipide oplosbare riboflavine-verbindingen, alleen of in combinatie met vitamine E-kan de ophoping (opbouw) van lipiden voorkomen peroxiden als gevolg van blootstelling aan koolstof tetrachloride of carcinostatische middelen, zoals adriamycine.