Riboflavin (vitamin B2) là chất ưa nước (nước-không tan) vitamin nhóm B. Nó được phân biệt trực quan với hầu hết các vitamin bởi màu huỳnh quang vàng đậm của nó, được phản ánh trong tên của nó (flavus: màu vàng). Tên lịch sử của riboflavin bao gồm ovoflavin, lactoflavin và uroflavin, đề cập đến sự phân lập đầu tiên của chất này. Năm 1932, Warburg và Christian thu được “chất lên men vàng” từ nấm men và xác định nó là một flavin mononucleotide có hoạt tính coenzym (FMN). Cấu trúc của riboflavin được làm sáng tỏ vào năm 1933-34 bởi Kuhn và Wagner-Jauregg và được tổng hợp vào năm 1935 bởi Kuhn, Weygand và Karrer. Năm 1938, Wagner phát hiện ra flavin adenine dinucleotide (FAD) như một coenzyme của D-amino acid oxidase. Cấu trúc cơ bản của vitamin B2 là hệ thống vòng isoalloxazine ba vòng, có tính chất oxy hóa khử rõ rệt (tính chất khử / oxy hóa). Được gắn với nguyên tử N10 của phân tử isoalloxazine là ribitol, một chất ngũ bội rượu đường điều đó rất quan trọng đối với hiệu quả của vitamin. Hợp chất có hoạt tính sinh học của vitamin B2 là 7,8-dimethyl-10- (1-D-ribityl) isoalloxazine. IUPAC (Liên minh Quốc tế về Hóa học Ứng dụng và Tinh khiết) đã đề xuất thuật ngữ riboflavin như một tên viết tắt Giống như thiamine (vitamin B1), riboflavin có tính đặc hiệu cấu trúc cao, do đó, ngay cả những thay đổi nhỏ trong cấu trúc phân tử cũng có thể kèm theo giảm hoặc mất tác dụng của vitamin hoặc - trong một số trường hợp - bởi một phương thức tác dụng đối kháng (đối lập). Thay thế cặn ribityl bằng galactose (→ galactoflavin) gây ra tác dụng đối kháng mạnh nhất và nhanh chóng dẫn đến thiếu hụt vitamin B2 trên lâm sàng. Khi thay thế chuỗi bên ribitol bằng các chất tương tự carbohydrate khác, chẳng hạn như arabinose và lyxose, sự đối kháng yếu hơn và trong một số trường hợp, chỉ rõ rệt ở một số loài động vật, chẳng hạn như chuột. Để bộc lộ hoạt tính sinh học, riboflavin phải được phosphoryl hóa ở nguyên tử C5 của chuỗi bên ribitol dưới tác dụng của riboflavin kinase (enzym chuyển a phốt phát cặn bằng cách phân cắt adenosine triphosphat (ATP)) (→ flavin mononucleotide, FMN) và sau đó được adenyl hóa (→ flavin adenine dinucleotide, FAD) bởi một pyrophosphorylase (enzyme chuyển dư lượng adenosine monophosphate (AMP) trong khi tiêu thụ ATP). FMN và FAD là các dẫn xuất chính (dẫn xuất) của riboflavin và hoạt động như các coenzyme của oxidase và dehydrogenase. Trong các sinh vật động thực vật, hơn 100 enzyme, và ở động vật có vú hơn 60 loại enzym, được biết là phụ thuộc FMN hoặc FAD - tương ứng được gọi là flavoprotein hoặc enzym flavin. Vitamin B2 rất bền nhiệt, ôxy nhạy cảm và nhạy cảm cao với tia UV so với các vitamin. Riboflavin và các dẫn xuất flavin không liên kết với protein dễ dàng bị phân hủy về mặt quang học (phân cắt một phân tử dưới tác động của ánh sáng UV) thành ánh sáng không hoạt động của vitamin (dimethylisoalloxazine) hoặc lumiflavine (trimethylisoalloxazine), trong đó chuỗi bên béo bị phân cắt một phần hoặc hoàn toàn . Vì lý do này, các sản phẩm có chứa vitamin B2 nên được bảo quản trong hộp kín và tránh ánh sáng.
Tổng hợp
Riboflavin được tổng hợp bởi thực vật và vi sinh vật và xâm nhập vào cơ thể động vật thông qua chuỗi thức ăn. Do đó, vitamin B2 phân bố rộng rãi trong thực vật và động vật và có mặt trong nhiều loại thực phẩm.
Hấp thụ
Trong thực phẩm, riboflavin xuất hiện ở dạng tự do, nhưng chủ yếu ở dạng FMN liên kết với protein và FAD - flavoprotein. Riboflavin được phát hành bởi axit dịch vị và photphataza và pyrophosphataza không đặc hiệu (enzyme thủy phân (với nước giữ lại) phân cắt phốt phát dư lượng) của phần trên ruột non. Các hấp thụ (hấp thu qua ruột) riboflavin tự do ở phía trên ruột non, đặc biệt là ở đoạn gần hỗng tràng (ruột rỗng), là đối tượng của liều-cơ chế vận chuyển kép phụ thuộc. Trong phạm vi sinh lý (bình thường cho quá trình trao đổi chất) lên đến khoảng 25 mg, riboflavin được hấp thu tích cực để đáp ứng với natri gradient bằng chất mang sau động học bão hòa. Trên liều sinh lý, hấp thụ của vitamin B2 cũng xảy ra bằng cách khuếch tán thụ động [1, 2, 4-6, 8]. Các hấp thụ tỷ lệ riboflavin sau khi uống các liều sinh lý trung bình từ 50-60%. Sự hấp thụ vitamin B trong chế độ ăn uống tổng hợp và sự hiện diện của axit mật thúc đẩy sự hấp thụ. Có lẽ, tốc độ làm rỗng dạ dày chậm và thời gian vận chuyển đường tiêu hóa kéo dài có vai trò thúc đẩy sự tiếp xúc với bề mặt hấp thụ. Trong ruột niêm mạc tế bào (tế bào niêm mạc), một phần của riboflavin tự do được hấp thụ (ăn vào) được chuyển đổi thành FMN bởi riboflavin kinase và sau đó thành FAD bởi một pyrophosphorylase để giữ tập trung của vitamin B2 tự do càng thấp càng tốt và để đảm bảo hấp thu hơn nữa. Tuy nhiên, phần lớn vitamin B2 tự do được hấp thụ được chuyển đổi thành các dạng có hoạt tính coenzym của nó là FMN và FAD trong gan sau cổng thông tin tĩnh mạch vận chuyển.
Vận chuyển và phân phối trong cơ thể
Riboflavin, FMN và FAD miễn phí được phát hành từ gan vào máu. Ở đó, hầu hết vitamin B2 hiện diện dưới dạng FAD (70-80%) và FMN và chỉ 0.5-2% ở dạng tự do. Riboflavin và các dẫn xuất của nó được vận chuyển trong máu huyết tương ở dạng liên kết với protein. Các đối tác liên kết chính là albumin huyết tương (80%), tiếp theo là liên kết riboflavin cụ thể protein (RFBPs) và globulin, đặc biệt là Globulin miễn dịch. Để vận chuyển vào các tế bào đích, vitamin B2 được dephosphoryl hóa dưới tác dụng của các phospatase plasmatic (enzyme thủy phân (dưới nước giữ lại) phân cắt phốt phát chất cặn bã), vì chỉ riboflavin tự do, chưa được phosphoryl hóa mới có thể đi qua màng tế bào bằng cách khuếch tán. Trong nội bào (bên trong tế bào), quá trình chuyển đổi và cố định thành các dạng coenzyme lại xảy ra - bẫy trao đổi chất. Hầu hết tất cả các mô đều có khả năng hình thành FMN và FAD. Tỷ lệ chuyển đổi đặc biệt cao được tìm thấy trong gan, thậnvà tim, do đó có nồng độ riboflavin cao nhất-70-90% ở dạng FAD, <5% ở dạng riboflavin tự do. Như với tất cả các loại ưa nước (tan trong nước) vitamin, ngoại trừ cobalamin (vitamin B12), khả năng lưu trữ của vitamin B2 thấp. Các kho dự trữ trong mô tồn tại dưới dạng riboflavin liên kết với protein hoặc enzym. Trong trường hợp thiếu apoprotein hoặc apoenzyme, riboflavin dư thừa không thể được lưu trữ, dẫn đến giảm lượng riboflavin. Ở người trưởng thành, khoảng 123 mg vitamin B2 bị loại bỏ (được giữ lại bởi thận). Lượng này đủ để ngăn ngừa các triệu chứng thiếu hụt lâm sàng trong khoảng 2-6 tuần - với thời gian bán hủy sinh học khoảng 16 ngày. Liên kết với riboflavin protein (RFBPs) rất quan trọng đối với cả quá trình vận chuyển và chuyển hóa (chuyển hóa) vitamin B2. Trong gan và thận, các hệ thống giao thông hoạt động tích cực cụ thể đã được chứng minh là góp phần vào tuần hoàn ruột (Gan-mô ruột lưu thông) và tái hấp thu ở ống thận (tái hấp thu ở ống thận) của riboflavin ở một mức độ nào đó tùy theo yêu cầu riêng. Theo các nghiên cứu trên động vật, riboflavin vận chuyển đến trung tâm hệ thần kinh (CNS) cũng phải tuân theo một cơ chế hoạt động và điều hòa nội môi (tự điều chỉnh) để bảo vệ CNS khỏi cả cung cấp thiếu và cung cấp quá mức. Ở phụ nữ trong sắc thái (mang thai), các RFBP cụ thể đã được phát hiện để duy trì độ dốc trong máu huyết thanh từ mẹ (mẹ) sang thai nhi (thai nhi) lưu thông. Do đó, ngay cả khi nguồn cung cấp vitamin B2 của người mẹ không đủ, thì nguồn cung cấp riboflavin cần thiết cho sự tăng trưởng và phát triển của thai nhi vẫn được đảm bảo phần lớn. estrogen kích thích sự tổng hợp RFBPs, tình trạng dinh dưỡng kém dẫn đến thiếu hụt RFBP.
Sự trao đổi chất
Sự chuyển hóa của riboflavin được kiểm soát bởi kích thích tố và RFBPs tùy thuộc vào tình trạng vitamin B2 của từng cá nhân. Liên kết với riboflavin protein và kích thích tố, chẳng hạn như triiodothyronine (T3, hormone tuyến giáp) và aldosterone (hormone vỏ thượng thận), điều chỉnh sự hình thành FMN bằng cách kích thích hoạt động của riboflavin kinase. Quá trình tổng hợp FAD tiếp theo bởi pyrophosphorylase được kiểm soát bởi sự ức chế sản phẩm cuối cùng để ngăn chặn sự dư thừa FAD. Các coenzym FMN và FAD được cung cấp bằng cách điều chỉnh (thay đổi) hoạt động của các enzym tương ứng chỉ ở mức độ mà sinh vật yêu cầu theo nhu cầu của nó. tập trung của RFBP, như trong suy dinh dưỡng (suy dinh dưỡng / suy dinh dưỡng) và biếng ăn (ăn mất ngon; chán ăn tâm thần: chán ăn), giảm FAD huyết tương tập trung và sự gia tăng đáng kể riboflavin tự do, thường chỉ có ở một lượng nhỏ, trong hồng cầu (đỏ máu ô) được quan sát.
Bài tiết
Sự bài tiết vitamin B2 chủ yếu qua thận dưới dạng riboflavin tự do. Có tới 30 - 40% 7-hydroxymethyl-, 8-hydroxymethyl-, hoặc 8-alpha-sulfonylriboflavin và một lượng nhỏ của các chất chuyển hóa khác (chất trung gian) được thải trừ qua thận (bài tiết qua thận). Sau khi cao-liều bổ sung vitamin B2, 10-hydroxyethylflavin có thể xuất hiện trong nước tiểu do sự thoái hóa của vi khuẩn. Coenzyme tạo thành FMN và FAD không thể được phát hiện trong nước tiểu. Dữ liệu về độ thanh thải (bài tiết) chỉ ra rằng khoảng một nửa số riboflavin plasmatic được thải trừ qua nước tiểu. Độ thanh thải ở thận cao hơn độ lọc cầu thận. Một người trưởng thành khỏe mạnh bài tiết 120 µg riboflavin trở lên trong nước tiểu trong 24 giờ. Bài tiết Riboflavin <40 mg / g creatinin là một chỉ số của sự thiếu hụt vitamin B2. Bệnh nhân yêu cầu lọc máu do suy thận (suy thận mạn tính/suy thận cấp) có nhiều nguy cơ bị thiếu vitamin B2 vì riboflavin bị mất trong quá trình lọc máu (lọc máu). Ít hơn 1% vitamin B2 bị loại bỏ trong mật với phân (qua phân). Các loại bỏ hoặc thời gian bán thải trong huyết tương (thời gian trôi qua giữa nồng độ tối đa của một chất trong huyết tương đến khi giảm xuống còn một nửa giá trị đó) phụ thuộc vào tình trạng riboflavin và liều được cung cấp. Trong khi nhanh chóng loại bỏ thời gian bán thải là 0.5-0.7 giờ, thời gian bán thải chậm trong huyết tương thay đổi từ 3.4-13.3 giờ. Không có mối quan hệ tuyến tính giữa lượng vitamin B2 trong chế độ ăn và sự bài tiết riboflavin qua thận. Trong khi dưới độ bão hòa mô (≤ 1.1 mg vitamin B2 / ngày), tỷ lệ loại bỏ chỉ thay đổi không đáng kể, có sự gia tăng rõ rệt về bài tiết riboflavin - điểm phá vỡ (> 1.1 mg vitamin B2 / ngày) khi đạt đến độ bão hòa. Trong gravidity (mang thai), do sự cảm ứng (giới thiệu, theo nghĩa là tăng sự hình thành) các protein liên kết với riboflavin, sự bài tiết vitamin B2 qua thận bị giảm. Tỷ lệ bài tiết giảm cũng được tìm thấy trong bệnh khối u (ung thư) bởi vì bệnh nhân đã tăng nồng độ trong huyết thanh của Globulin miễn dịch liên kết vitamin B2.
Các dẫn xuất tan trong lipid của riboflavin
Các hợp chất tan trong lipid (tan trong chất béo), chẳng hạn như axit tetrabutyric hoặc dẫn xuất tetranicotinyl của riboflavin, có thể được điều chế bằng cách este hóa các nhóm hydroxyl (OH) của chuỗi bên ribitol. So với vitamin bản địa (ban đầu), ưa nước (tan trong nước), các dẫn xuất riboflavin ưa béo (tan trong chất béo) thể hiện tính thấm qua màng tốt hơn (khả năng đi qua màng), cải thiện khả năng lưu giữ (lưu giữ) và tốc độ luân chuyển (luân chuyển) chậm hơn. Các nghiên cứu sơ bộ cho thấy tác dụng có lợi của các dẫn xuất này trong đông máu rối loạn và điều trị rối loạn lipid máu. Ngoài ra, việc sử dụng các hợp chất riboflavin hòa tan trong lipid một mình hoặc kết hợp với vitamin E-có thể ngăn ngừa sự tích tụ (tích tụ) của lipid peroxit do tiếp xúc với carbon tetrachloride hoặc các chất kìm hãm ung thư, chẳng hạn như adriamycin.
