РИБОФЛАВИН: ОБЩИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА

Рибофлавин (витамин В₂)  – один из важнейших витаминов, необходимый для нормального функционирования клеток организма человека. Он  входит в состав ферментов, при участии которых протекают процессы дыхания и принимает участие в процессах биосинтеза. Поэтому отсутствие или недостаток рибофлавина может привести к задержке роста и развития организма,  к появлению патологий. Рибофлавин особенно необходим в значительных  коли­чествах  молодому растущему организму, при тяжелой физической рабо­те, при лечении некоторых заболеваний.

В организме из рибофлавина происходит образование  флавиновых коферментов – флавинмононуклеотида (ФМН) и флавинадениндинуклеотида (ФАД):

Биологическое значение рибофлавина обусловлено его окислительно-восстановительными свойствами.  Флавиновые коферменты входят в состав окислительно-восстановительных ферментов – флавиновых дегидрогеназ (класс  оксидоредуктазы).  Выделяют два основных типа химических реакций, катализируемых этими ферментами:

1. реакции, в которых фермент осуществляет прямое окисление исходного субстрата или промежуточного метаболита с участием кислорода (т.е. происходит процесс дегидрирования – отщепление протонов и электронов);
2. реакции, в которых происходит перенос электронов и протонов от восстановленных пиридиновых коферментов [2,5,10].

Флавиновые  ферменты  занимают одно из центральных мест в процессах энергетического обмена, принимая участие в окислении жирных кислот, окислительном декарбоксилировании  пирувата  и  α-кетоглутарата,  окислении сукцината в цикле Кребса (сукцинатдегидрогеназа).  К флавиновым ферментам относят моноаминооксидазы, участвующие в процессах катаболизма биогенных аминов; ксантиноксидазу, катализирующую окисление пуриновых нуклеотидов до мочевой кислоты; оксидазы  D-аминокислот расщепляющие                                  D-изомеры аминокислот; глутатионредуктазу и  метгемоглобинредуктазу, которые поддерживают в восстановленном состоянии глутатион и гемоглобин соответственно. Кроме этого ФАД-зависимые ферменты участвуют в образовании коферментных форм витамина В₆ и В_с.

В организм человека рибофлавин поступает главным образом с мясными и молочными продуктами питания.  Содержится в дрожжах, молочной сыворотке, яичном белке, мясе, рыбе, зародышах и оболочках зерновых культур и др. Частично человек получает витамин В₂ как продукт жизнедеятельности кишечной микрофлоры. Суточная потребность в витамине для взрослого человека составляет 2 – 3 мг.  Она возрастает при диете богатой углеводами и при употреблении больших количеств никотиновой кислоты,  во время физической нагрузки,  психоэмоциональном стрессе. Потребность в рибофлавине особенно велика в центральной нервной системе и рецепторном аппарате в связи с интенсивно протекающими процессами тканевого дыхания. Показано, что содержание рибофлавина в различных отделах мозга прямо пропорционально их дыхательному коэффициенту.

Поступивший с продуктами питания рибофлавин всасывается в тонком кишечнике, в клетках слизистой оболочки кишечника частично фосфорилируется с образованием ФМН и ФАД.  В основном образование коферментных форм рибофлавина происходит в клетках печени и почек.  В крови  витамин В₂ и его коферментные  формы связываются преимущественно с альбуминами и в комплексе с ними транспортируются к различным органам и тканям [5,6,9].

Рибофлавин — водорастворимый витамин,  имеет жёлтую окраску, чувствителен к свету и устойчив к нагреванию (в кислой среде). Термостабильность  рибофлавина  позволяет отделить его от других витаминов группы В.  Растворимость витамина В₂ в воде составляет 0,012% при  27,5⁰С, что затрудняет применение витамина для внутривенных инъекций.  Для увеличения растворимости витамин В₂ растворяют в 5% водном растворе амида никотиновой кислоты при рН = 4,5 – 5,0 [9,13,14,15].

Получают рибофлавин обычно извлечением из естественного сырья (метод дорогостоящий и малоэффективный), путём химического синтеза          (из 3,4-диметиланилина и рибозы) или путём использования синтетической способности микроорганизмов, некоторые виды которых способны в соответствующих условиях культивирования образовывать довольно большие количества витамина В₂ (микробиологический способ). При получении рибофлавина в качестве продуцента используют штаммы таких культур как   Eremothecium ashbyii,  Ashbya gossypii, Bacillus subtilis, Candida и Saccharomyces. Из химических методов в патентной литературе описаны способы получения рибофлавина конденсацией азорибитиламина с барбитуровой кислотой [1-4,7,8,11,12,15].

Недостаток рибофлавина характеризуется поражением кожного покрова, слизистой оболочки ротовой полости, появляются длительно не заживающие трещины в углах рта, наблюдаются дерматит носогубной складки, общая мышечная слабость и слабость сердечной мышцы, васкуляризация роговицы глаза,  конъюктивиты. Выраженная недостаточность рибофлавина вызывает глубокие функциональные и структурные изменения в коре надпочечников, нарушаются процессы синтеза гемоглобина  вследствие снижения активности костного мозга (происходит развитие анемии) и обмена железа.  При недостаточности рибофлавина в организме отмечают снижение цветовой и световой чувствительности сетчатки глаза.  Гиповитаминоз рибофлавина неблагоприятно отражается на состоянии естественного иммунитета.  При недостаточности витамина В₂ у беременных возникают аномалии развития скелета плода.  Основными причинами развития недостатка рибофлавина являются недостаток его в пище, нарушение всасывания витамина в кишечнике, повышение потребности в витамине, нарушение усвоения (например, в результате  заболеваний печени) [5,6,9].

Для оценки обеспеченности организма рибофлавином проводят определение концентрации витамина или его коферментных форм в плазме крови и эритроцитах. Наиболее специфическим тестом является изучение активности  глутатионредуктазы в эритроцитах или ФАД-эффекта повышения активности фермента при дополнительном введении витамина [10]. Помимо этого в последнее время дополнительно определяют рибофлавиновый индекс (РИ), который определяют путем деления показателей активности рибофлавинзависимого фермента  глутатионредуктазы, выраженного в мкмоль НАДФН₂/мл эритр. /ч на значение ФАД-эффекта в у. е. Значения РИ в интервале от 26,16 до 29,40 у.е. свидетельствуют о сниженной обеспеченности организма человека витамином В₂. При значении РИ  ≤  26,15 у.е. делают вывод о  явном гиповитаминозе, а при РИ ≥ 29,41 у.е. – о достаточной обеспеченности организма человека рибофлавином. Способ обеспечивает повышение точности определения обеспеченности организма рибофлавином [6].

В литературе описаны  флуоресцентный метод определения рибофлавина в сыворотке крови с использованием рибофлавинсвязывающего апобелка, люмифлавиновый метод определения общего рибофлавина в эритроцитах, способы определения обеспеченности организма рибофлавином в суточной или часовой моче титрованием рибофлавинсвязывающим апобелком [2,6,10].

В медицинской практике рибофлавин применяют в виде витаминных препаратов, его коферментные формы ФАД и ФМН в виде инъекций при гипо- и авитаминозе В₂,  при лечении дистрофических изменений сетчатки глаза, при заболеваниях печени, при длительно не заживающих ранах и язвах и др. заболеваниях [9].

Таким образом, анализ литературы показал, что на данный момент активно ведутся работы по созданию новых штаммов микроорганизмов активных продуцентов рибофлавина и поиску более эффективных химических способов получения рибофлавина, а работ по способам выделения чистого рибофлавина из полученных сред имеется небольшое количество.

Литература

1. Белявский К.М., Карпович Н.В., Якута Н.М., Гаврис Т.И., Завадский В.А., Монастырева Н.В. Способ биосинтеза рибофлавина.// Патент BY № 1711.
2. Березовский В.М. Химия витаминов. – М.: Пищевая промышленность. – 1973. – 700с.
3. Березовский В.М., Родионова Е.П. Способ получения рибофлавина (витамина В₂).// Патент № 93306.
4. Ерофеева З.С., Кувшинников В.Д., Благодатская В.М., Ерошин В.К. Способ получения рибофлавина.// Патент № 608833.
5. Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П. Патохимия. – СПб.: ЭЛБИ – СПб, 2007. – С.768, ил.
6. Кирпич И.А., Соловьев А.Г., Сидоров П.И., Бойко Е.Р., Бойко С.Г. Способ определения обеспеченности организма рибофлавином (витамином В₂). // Патент РФ № 2187819.
7. Куканова А.Я., Жданов В.Г., Степанов А.И., Панова В.А. Способ получения рибофлавина.// Патент SU № 908092.
8. Кутина Н.Н., Кирсанов А.Т., Березовская Л.П., Сироткина Л.И., Старченко В.Н. и др. Способ получения рибофлавина.// Патент № 2085193.
9. Машковский М.Д. Лекарственные средства: в 2-х т. –  Т.2. – 14-е изд., перераб., испр. и доп. – М.: ООО «Из-во Новая Волна»: Издатель                    С.Б. Дивов. –   – 608 с., 8 с. ил.
10. Медицинские лабораторные технологии. Справочник./ Под ред. проф. А.И. Карпищенко. – Санкт – Петербург: Интермедика, 2002. – 600 стр. с ил.
11. Мейсель М.Н., Диканская Э.М. Биологический способ получения витамина В₂ (рибофлавина).// Патент № 90394.
12. Миронов А.С., Королькова Н.В., Эррайс Л.Л., Семенова Л.Э., Перумов Д.А. и др. Способ получения рибофлавина, штамм bacillus subtilis — продуцент рибофлавина (варианты).// Патент RU № 2261273.
13. Михайлов Г.С., Меллер Э.А., Уланова М.Н. Способ получения раствора витамина В₂ для внутривенного введения.// Патент № 91378.
14. Роланд Курт Способ выделения рибофлавина.// Патент РФ №
15. Химический энциклопедический словарь. Гл. ред. Кнунянц И.Л. – М.: Сов. энциклопедия. – 1983. – 792 с.[schema type=»book» name=»РИБОФЛАВИН: ОБЩИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА» description=»В работе представлены общие аспекты метаболизма, способов получения и определения рибофлавина (витамина В2).» author=»Золотарева Радмила Алексеевна, Логинова Наталия Юрьевна» publisher=»Басаранович Екатерина» pubdate=»2016-12-15″ edition=»euroasia-science_6(27)_23.06.2016″ ebook=»yes» ]