Никотиновая кислота (витамин В3)

Исторические сведения

История противопеллагрического витамина, пожалуй, одна из самых увлекательных и сложных. Еще в 1867 г. Huber получил впервые никотиновую кислоту путем окисления никотина хромовой кислотой, но только в 1937 г. было доказано, что она является витамином PP. В 1873 г. Weidel. получил никотиновую кислоту путем окисления никотина азотной кислотой, а в 1879 г.— путем окисления бета-пиколина. Он же предложил ее название. Одновременно с ним в 1879 г. русский химик-органик А. Н. Вышнеградский синтезировал никотиновую кислоту из 3-этилпиридина. В 1877г. Laiblin получил никотиновую кислоту окислением никотина перманганатом. В 1912г. Suzuki, Shimamura и Odake выделили никотиновую кислоту из рисовых отрубей, а в 1913 г., независимо от них, Funk выделил ее из рисовых отрубей и дрожжей. Однако выделенное кристаллическое вещество не предохраняло и не излечивало бери-бери.
В 1926 г. Vickery вновь выделил никотиновую кислоту из дрожжей. Но никто из перечисленных исследователей не подозревал, что это вещество является истинным противопеллагрическим фактором. Это еще более удивительно потому, что примерно в это же время американский врач Goldberger установил в качестве основной причины пеллагры недостаточность в питании человека нового, до сих пор неизвестного фактора РР (pellagra preventing). Он пытался вызвать у крыс недостаточность этого вещества. Однако причиной полученных им в эксперименте нарушений впоследствии оказалась недостаточность витамина В6.

В 1935 г. В. В. Ефремов показал, что витамин B6 не излечивает экспериментальную пеллагру у собак.

В 1936 г. Koehn и Elvehjem установили, что печеночный экстракт не предупреждал и не излечивал собачьей пеллагры, а также пеллагру у человека.

В 1936 г. ими была получена из печеночного экстракта активная фракция, 64 мг которой излечивали собачью пеллагру. Из этой фракции в 1937 г. Strong и Woolley получили кристаллическое вещество, которое оказалось никотиновой кислотой.

В 1937 г. Elvehjem и соавторы установили в опытах на собаках, у которых была воспроизведена экспериментальная пеллагра, что никотиновая кислота излечивает это заболевание. В 1937 г. никотиновая кислота была с успехом применена при пеллагре человека.

В 1938 г. В. В. Ефремов впервые в СССР излечил тяжелую пеллагру с психозом никотиновой кислотой.

В процессе своих поисков по раскрытию этиологии пеллагры Goldberger и Tanner в 1922 г. высказали гипотезу, что причиной этого заболевания может быть недостаток некоторых аминокислот, а именно триптофана, что впоследствии подтвердилось.

Warburg и Christian в 1934 г. впервые показали значение никотиновой кислоты в биохимических реакциях. Они выделили амид никотиновой кислоты из кодегидразы II (НАДФ) и установили его функцию как составной части кофермента, переносящего водород. Почти одновременно с ним в 1935 г. Euler и соавторы выделили из кодегидразы I (НАД) вещество, которое также было индентифицировано с амидом никотиновой кислоты. Большое биологическое значение никотиновой кислоты было затем установлено рядом исследований, показавших, что это вещество является важным фактором для некоторых микроорганизмов.

Никотиновая кислота (витамин В3)[править | править код]

Историческая справка[править | править код]

В странах с высоким потреблением кукурузы, особенно в Италии и странах Северной Америки, столетиями известно заболевание, называемое пеллагрой (от итальянского реlie agra — «грубая кожа»). В 1914 г. Функ постулировал связь этой болезни с дефицитом каких-то пищевых веществ. Через несколько лет Гольдбергер и сотр. показали, что пеллагру можно предотвратить добавлением к рациону свежего мяса, яиц и молока. В дальнейшем Гольдбергер создал прекрасную экспериментальную модель пеллагры («черный язык»), содержа собак на неполноценном рационе. Вначале считалось, что причиной пеллагры служит нехватка незаменимых аминокислот, но вскоре было показано, что это заболевание предотвращается одним из термостабильных факторов, присутствующих в водорастворимых препаратах витаминов группы В.

В 1935 г. Варбург и сотр. из кофермента, выделенного из лошадиных эритроцитов, получили амид никотиновой кислоты (никотинамид). Это привлекло внимание к роли никотиновой кислоты в питании. Поскольку было известно, что пеллагра у человека и «черный язык» у собак излечиваются печеночными экстрактами, в 1937 г. Эльвегейм, анализируя такие экстракты, обнаружил в них никотинамид и показал, что именно он ответственен за лечебный эффект. Затем было установлено, что аналогичным эффектом обладают и синтетические производные никотиновой кислоты. Еще раньше Гольдбергер и Таннер нашли, что при пеллагре помогает прием триптофана. Позднее выяснилось, что это связано с превращением триптофана в никотиновую кислоту. Диета с малым содержанием никотиновой кислоты и триптофана вызывала пеллагру у человека (Goldsmith, 1958).

Чтобы не путать никотиновую кислоту с алкалоидом никотином, ее иногда называют также ниацином. В настоящее время пеллагра встречается в США очень редко, вероятно потому, что с 1939 г. никотиновую кислоту стали добавлять в муку. Строение. В организме никотиновая кислота превращается в НАД или в НАДФ. Важно отметить, что в обоих соединениях никотиновая кислота присутствует в форме никотинамида. Структурные формулы НАД и НАДФ показаны ниже; буквой R в структуре НАД обозначен водород (Н), а в структуре НАДФ —: группа Р03Н2. Синтезированы аналоги никотиновой кислоты, являющиеся ее антагонистами: пиридин-3-сульфоновая кислота и 3-ацетилпиридин.

Химические и физические свойства витамина РР

Никотиновая кислота довольно легко выделяется из большинства природных продуктов. Она представляет собой белое игольчатое, кристаллическое вещество без запаха, кисловатого вкуса с точкой плавления 234—237°. Молекулярный вес ее 123,11. Один грамм никотиновой кислоты растворим в 60 мл воды и 80 мл этилового спирта при 25°. Она нерастворима в эфире, но растворима в водных растворах гидроксидов и карбонатов щелочей. Никотиновая кислота не гигроскопична, очень стойкая в сухом виде. Растворы ее могут переносить автоклавирование при 120° в течение 20 минут без разрушения. Она хорошо переносит кипячение в 1 н. и 2 н. растворах минеральных кислот и щелочей. Никотиновая кислота имеет спектр поглощения в ультрафиолетовых лучах с максимумом при 260—260,5 нм. Наблюдается прямолинейная зависимость между коэффициентами поглощения никотиновой кислоты и ее концентрацией.

По химическому строению никотиновая кислота является бета-пиридинкарбоновой или пиридин-3-карбоксиловой кислотой. Никотинамид представляет собой белый кристаллический порошок без запаха, горько-соленого вкуса. Он плавится при 129—131°, имеет молекулярный вес 122,12. Один грамм растворяется в 1 мл воды и в 1,5 мл 95% этилового спирта. Он растворим в ацетоне, амиловом спирте, этиленгликоле, хлороформе, бутаноле, немного растворим в эфире и бензине. Никотинамид резко повышает растворимость рибофлавина. В сухом виде при температуре ниже 50° очень стоек. В водном растворе может быть автоклавирован при 120° в течение 20 минут без видимой потери активности. Под влиянием кислот и щелочей он превращается в никотиновую кислоту.

Никотинамид имеет абсорбционный максимум при 260—261,5 нм. По химическому строению он является амидом бета-пиридинкарбоновой или пиридин-3-карбоксиловой кислоты.

Никотиновая кислота может быть получена из никотина, из бета-пиколина, хинолина, пиридина и др. Никотинамид может быть получен из никотиновой кислоты, ее эфиров и из 3-циано-пиридина. Одним из важнейших аналогов никотиновой кислоты является 3-ацетилпиридин, который в опытах на животных используется для воспроизведения недостаточности никотиновой кислоты, как и другой аналог — 6-аминоникотинамид. 3-Ацетилпиридин почти не оказывает действия на здоровых собак, так как только малая часть его превращается в организме в никотиновую кислоту, а большая часть выделяется с мочой в виде никотината и других соединений. При применении его в опытах на мышах в дозе 3 мг в день через 3—4 дня появлялись симптомы недостаточности никотиновой кислоты.

Токсичность 3-ацетилпиридина LD50 для мышей составляет 300— 350 мг/кг, а для крыс — 80 мг/кг. Токсичность 6-аминоникотинамида (LD50 для мышей 35 мг/кг) значительно выше, чем у 3-ацетилпиридина. При дозе 2 мг/кг 50% животных погибали через 11 дней.

Гидразид изоникотиновой кислоты (изоникотинилгидразид, изониазид) угнетает рост микобактерий туберкулеза, которые теряют около 50% НАД при концентрации изониазида в среде 0,1 мкг/мл. Исходя из этого его с успехом применяют в качестве лечебного средства при туберкулезе.

Распространение витамина РР в природе

Никотиновая кислота довольно широко распространена в растительных и особенно в животных продуктах, которые значительно богаче никотиновой кислотой. Из растительных продуктов богаче всего сухие пивные дрожжи (40 мг%) и пекарские прессовые дрожжи (28 мг%). Значительное количество никотиновой кислоты находится в зерновых продуктах. Например, в пшенице содержится свыше 5 мг%.

Распространение никотиновой кислоты в пшеничном зерне примерно такое же, как и тиамина. Она содержится преимущественно во внешнем слое эндосперма, зародыше и отрубях с той разницей, что в отрубях больше никотиновой кислоты и меньше тиамина, чем в зародыше- В обойной муке находится вся никотиновая кислота, а в хлебе из нее — 3,5 мг%, в муке 1-го сорта – 1 мг%, а в хлебе из нее – 0,7 мг%. Рожь значительно беднее пшеницы в отношении витамина РР — 1,1 мг%. В ржаной муке содержится 1 мг%, а в ржаном хлебе — 0,45 мг% никотиновой кислоты. Кукуруза содержит около 2 мг%.

Из круп наиболее богата никотиновой кислотой гречневая (свыше 4 мг%), затем пшено (свыше 2 мг%), ячневая (2 мг%), овсяная (1,6 мг%), перловая (1,5 мг%), рис шлифованный (1,6 мг%), манная крупа — 0,9 мг%.

В кукурузе, как и в большинстве других зерновых культур, никотиновая кислота находится на 95 -98% в связанной, не усвояемой организмом форме- эфире сложного строения (ниацитин). Она освобождается полностью только после щелочного гидролиза. Освобожденная щелочным гидролизом никотиновая кислота уже легко усваивается организмом животных и человека. Наряду с этим такая зерновая культура, как кукуруза, очень бедна триптофаном. Это должно учитываться при оценке содержания никотиновой кислоты в пищевых рационах.

Из других растительных продуктов хорошими источниками являются бобовые, в которых никотиновая кислота находится в усвояемом виде: зеленый горошек, чечевица, фасоль, соя (2 — 2,5 мг%). Хороший источник никотиновой кислоты — кофейные бобы, содержащие в зависимости от сорта и обжарки от 2 до 10 мг%. Очень богаты никотиновой кислотой земляной орех — арахис (10 — 16 мг%), затем шпинат, томаты, капуста, брюква, баклажаны (0,5 — 0,7 мг%). В картофеле содержится 0,9 мг% (в вареном 0,5 мг%), в моркови — 1 мг%, сладком перце — 0,9 мг°/0, репе — 0,8 мг%, красной свекле — 1,6 мг%, в свежих грибах — 6 мг%, в сушеных — до 60 мг%.

Очень богаты никотиновой кислотой животные продукты, за исключением яиц (0,2 мг%) и молока (около 0,1 мг%). Так мясо домашней птицы содержит 6- 8 мг%, баранина -5,8 мг%, говядина -4 мг%, телятина -свыше 6 мг%, свинина-около 3 мг%, печень- 15- 16 мг%, почки -12 -15 мг%, сердце -6 — 8 мг%. Рыба беднее никотиновой кислотой, чем мясо скота. Свежая рыба содержит в среднем около 3 мг% никотиновой кислоты, мороженая треска — около 2 мг%, щука — 3,5 мг%, судак- 1,8 мг%.

В животных тканях почти вся никотиновая кислота находится в виде амида, связанного с нуклеотидами,— НАД и НАДФ. В продуктах растительного происхождения содержание никотинамида колеблется от 7% (желтая кукуруза) до 70% (картофель) по отношению ко всей никотиновой кислоте. В большинстве продуктов растительного происхождения никотиновая кислота распределена главным образом в наружных оболочках. Например, пшеничные отруби содержат 330 мкг в 1 г, пшеничная мука высшего сорта — 12 мкг, цельная пшеница — 70 мкг, шлифованный рис — 0,9 мкг, нешлифованный — 6,9 мкг, рисовые отруби — 96,6 мкг и т. д.

Никотиновая кислота — один из наиболее стойких витаминов в отношении хранения и кулинарной обработки. Она также очень стойкая при процессах консервирования. В консервах, хранившихся 2 года, потери ее не превышают 15%. Практически отсутствуют потери при замораживании или сушке. Обычные методы приготовления пищи приводят к потерям от 15 до 20% активности. При некоторых методах кулинарной обработки потери доходят до 50% . Состав почвы может влиять на содержание никотиновой кислоты в растениях. Снижение содержания основных ионов в питательных растворах уменьшало содержание никотиновой кислоты в овсе. Удобрение почвы известью или внесение в нее нитратов повышало содержание никотиновой кислоты в пшенице.

Публикации в СМИ

Витамин PP (витамин B3, ниацин, никотиновая кислота, никотинамид) — водорастворимый витамин, содержащийся в мясных и рыбных продуктах. Найден в большинстве продуктов, содержащих витамин В1. При выраженной недостаточности в пище развивается пеллагра. Эндемична для некоторых районов Африки и Азии, спорадически встречают повсеместно.

Источники витамина — мясо, печень, почки, молоко, рыба, дрожжи, овощи, фрукты, гречневая крупа.

Физиологическая роль. Амид никотиновой кислоты — простетическая группа, входящая в состав НАД и НАДФ. НАД и НАДФ — акцепторы водорода и электронов, участвуют в окислительно-восстановительных процессах, т.е. принимают участие в клеточном дыхании.

Суточная потребность • Для взрослых — 18–24 мг • Для детей •• 6 мес–1 год — 6 мг •• 1–1,5 года — 9 мг •• 1,5–2 года — 10 мг •• 3–4 года — 12 мг •• 5–6 лет — 13 мг •• 7–10 лет — 15 мг •• 11–13 лет — 19 мг.

НЕДОСТАТОЧНОСТЬ ВИТАМИНА РР

Причины • Первичная — недостаток в поступающей пище, например, при преобладании в рационе кукурузы, поскольку витамин РР, хотя и содержится в ней, находится в связанном состоянии и не ассимилируется в ЖКТ. Кроме того, белки кукурузы бедны триптофаном, используемого в организме для синтеза эндогенного витамина РР • Вторичная — обусловлена нарушением всасывания или усвоения витамина РР, а также увеличением потребности в нём •• Длительная диарея •• Заболевания печени (чаще всего к недостаточности приводит цирроз) •• Алкоголизм •• Парентеральное питание без достаточного возмещения витаминов •• Злокачественные карциноидные опухоли (увеличивается потребность в триптофане) •• СД •• Болезнь Хартнапа.

Клиническая картина. При недостаточности витамина РР возникают нарушения функций кожи, слизистых оболочек, ЖКТ и ЦНС. Характерно наличие трёх Д (дерматит, диарея, деменция) и поражение слизистых оболочек.

• Стадия прегиповитаминоза — неспецифические нарушения (слабость, утомляемость, снижение аппетита и т.д.).

• Стадии гипо- и авитаминоза •• Дерматит. Поражение кожи может быть четырёх типов. Чаще всего оно симметрично и возникает на участках кожи, подвергающихся солнечному облучению или травматизации (давлению) ••• Остро возникают кожные проявления в виде пеллагрической эритемы с последующим образованием пузырьков, пузырей, корочек. Часто присоединяется вторичная инфекция ••• Поражение кожных складок — покраснение, мацерация, эрозирование и присоединение вторичной инфекции ••• Хронические гипертрофические изменения — кожа утолщена, теряет эластичность, становится складчатой. Отмечают выраженную пигментацию на открытых участках тела и в местах, подвергающихся давлению. Очаги поражения имеют чёткую границу и окружены бордюром восстанавливающегося эпителия ••• Хронические атрофические изменения кожи с потерей эластичности и шелушением. Характерны для длительно текущих форм пеллагры •• Поражение слизистых оболочек первично затрагивает ротовую полость, хотя возможно вовлечение слизистых оболочек влагалища и уретры ••• Для острой недостаточности характерны глоссит и стоматит, причём язык приобретает ярко-красную окраску. Первоначально в процесс вовлекаются кончик и края языка, а также участки слизистой оболочки, окружающие выходное отверстие стенонова протока ••• Постепенно вовлекается вся слизистая оболочка, язык становится болезненным и отёчным, возникает гиперсаливация ••• На поздних стадиях заболевания возникает характерная картина лакового языка (ярко-красный язык с гладкой поверхностью вследствие атрофии сосочков) ••• Возможно появление язв на слизистой оболочке дна полости рта, нижней губы, а также напротив моляров •• Диарея — самый характерный признак нарушения функций пищеварительной системы. Поражение ЖКТ возникает на поздних стадиях заболевания. Характеризуется появлением чувства жжения слизистой оболочки полости рта, глотки, пищевода; возникает желудочная диспепсия в виде тошноты, реже рвоты, что обусловлено атрофическими изменениями слизистой оболочки желудка и возникновением ахилии. Возможна диарея, чередующийся с запорами. О тяжёлом течении свидетельствует диарея с прожилками крови в результате образования эрозий и язв слизистой оболочки кишечника •• Деменция — самый яркий признак поражения ЦНС; может сопровождаться органическим психозом и/или энцефалопатическим синдромом. На ранних стадиях появляется раздражительность, возможны признаки полиневрита ••• Органический психоз проявляется галлюцинаторно-параноидной, аффективной симптоматикой, психомоторным возбуждением ••• Энцефалопатический синдром, характеризующийся затемнением сознания, гипертонусом мышц конечностей, появлением неконтролируемых сосательного и хватательного рефлексов •• На поздних стадиях нарушаются функции эндокринной системы, возникает гипопротеинемия.

Диагноз • Выделение N’-метилникотинамида с мочой менее 4 мг/сут • Снижение содержания никотиновой кислоты • Снижается содержание в крови и моче других витаминов группы В.

Дифференциальная диагностика — другие причины стоматитов, глосситов, диареи, деменции. При появлении признаков нарушений ЦНС необходимо дифференцировать от такового при недостаточности витамина В1.

Лечение • В среднетяжёлых и тяжёлых случаях необходима госпитализация • Диета. Включение в рацион продуктов, богатых витамином РР (мясо, яйца) и триптофаном (молоко) • Назначение никотиновой кислоты (или никотинамида) от 300 до 1000 мг/сут внутрь в начале лечения при выраженном снижении содержания витамина РР в плазме крови, затем по 300–500 мг • При заболеваниях ЖКТ никотиновую кислоту (или никотинамид) вводят парентерально (50–100 мг в/м 2–5 раз/сут или 25–100 мг в/в) • Одновременно назначают по 5 мг тиамина, рибофлавина и пиридоксина • Следует соблюдать осторожность при применении никотиновой кислоты при сопутствующей глаукоме (возможно обострение), подагре (большие дозы вызывают гиперурикемию), патологии печени (большие дозы могут оказать гепатотоксическое действие), артериальной гипотензии (в связи с сосудорасширяющим действием препарата), пептической язве (возможно обострение) • Для уменьшения побочных эффектов никотиновой кислоты (покраснение лица и верхней половины туловища, головокружение, сыпь) рекомендовано начать лечение с низких доз препарата с постепенным их повышением, и/или принимать никотиновую кислоту внутрь после еды или запивать молоком. Толерантность к сосудорасширяющему действию никотиновой кислоты обычно развивается в течение первых 2 недель • Никотинамид в отличие от никотиновой кислоты не оказывает сосудорасширяющего действия.

Течение обычно прогрессирующее.

Профилактика • Питание с достаточным содержанием в пищевом рационе продуктов, богатых никотиновой кислотой • При эндогенной форме — своевременная диагностика и лечение заболеваний, нарушающих всасывание и усвоение витамина РР, профилактическое введение препаратов никотиновой кислоты; дополнительное введение витамина РР лицам с увеличенной в нём потребностью.

Синонимы • Болезнь астурийская розовая • Болезнь розовая • Пеллагра • Пеллагра ломбардская • Cкорбут альпийский

МКБ-10 • E52 Недостаточность никотиновой кислоты [пеллагра]

Методы определения витамина РР

Химический метод определения основан на использовании реакции с цианистым бромом, а затем с ароматическим амином. Возникающее окрашенное соединение измеряется фотометрически. Реакция протекает в два этапа: получение пиридинового производного путем реакции никотиновой кислоты с цианистым бромом и получение окрашенного диальдегидного соединения путем реакции с ароматическим амином.

Никотиновая кислота определяется также микробиологическими методами, чаще всего с использованием культуры Lactobacillus arabinosus и последующим турбидиметрическим определением, а также с простейшим— Tetrahymena pyroformis. Ни ниацин, ни никотинамид сами по себе не флюоресцируют, но их можно превратить во флуоресцирующие соединения. Такие методы широко применяются для определения коферментных форм никотинамида- НАД и НАДФ. Основной продукт обмена никотиновой кислоты Nl-метилникотинамид также определяется флуориметрическим методом. В различных реакциях обмена, связанных с переносом водорода, пиридиннуклеотиды, являясь коферментами специфических дегидрогеназ, действует как в окисленной, так и в восстановленной форме.

В восстановленной форме максимум спектра поглощения находится в ультрафиолетовой области при 340 нм. Восстановленные пиридиннуклеотиды при облучении ультрафиолетовыми лучами флуоресцируют. Так НАДФ-Н имеет два максимума спектра поглощения при 260 и 340 нм и один максимум спектра флуоресценции при 457 нм. Отмечен параллелизм между наличием флуоресценции и биологической активностью восстановленного кофермента.

Наиболее распространенным, быстрым, чувствительным и простым методом определения метаболитов никотиновой кислоты является определение Nl-метилникотинамида в моче . В основе этого метода лежит реакция конденсации Nl-метилникотинамида с ацетоном в присутствии щелочи с переходом в флуоресцирующий дериват. Этим путем можно определить 0,3 мкг в 1 мл разведенной мочи. Другой выделяемый с мочой метаболит — 6-пиридон Nl-метилникотинамид — определяется также флуориметрическим путем.

Содержание НАД и НАДФ в эритроцитах определяется также флуориметрическим путем, основанным на методе , предложенном для их определения в моче. Для этой цели предварительно белки крови осаждают трихлоруксусной кислотой. Затем происходит конденсация с ацетоном в присутствии щелочи, дающая флуоресцирующее соединение, которое определяется количественно. Так же определяется содержание НАД и НАДФ в тканях.

Обмен витамина РР в организме

Судьба никотиновой кислоты, поступающей в организм, зависит от вида питания и содержащихся в нем продуктов. Как уже упоминалось выше, никотиновая кислота, находящаяся в ряде зерновых продуктов в форме сложного эфира — ниацитина, на 95—96% не усваивается организмом человека, собаки и крысы, тогда как ниацин, находящийся в животных и бобовых продуктах, усваивается ими целиком.

Организм человека, собаки и свиньи не в состоянии синтезировать никотиновую кислоту в количествах, необходимых для покрытия потребности в ней организма, и поэтому постоянно нуждается в получении ее с пищей. Некоторые млекопитающие, например крыса, лошадь, корова и овца, могут синтезировать никотиновую кислоту.

Источником никотиновой кислоты является триптофан. Начиная с 1945 г. в ряде работ описаны отдельные этапы синтеза никотиновой кислоты из триптофана у млекопитающих.Существуют два пути эндогенного синтеза ниацина в организме животных: микробный синтез в кишечнике и биосинтез в тканях. Основное превращение L-триптофана идет по пути расщепления триптофан-пирролазой его пиррольного кольца с образованием формил-кинуренина, из которого образуются кинуренин и 3-оксикинуренин, являющиеся одними из главных продуктов диссимиляции триптофана в организме. 3-оксикинуренин далее превращается в 3-оксиантраниловую кислоту. После включения двух атомов кислорода образуются 2-акролеил-З-аминофумаровая кислота и хинолиновая кислота, являющаяся предшественником никотиновой кислоты. В результате ряда промежуточных реакций у всеядных животных и человека образуются никотиновая кислота и Nl-метилникотинамид.

При сбалансированном питании лишь незначительная часть триптофана выделяется из организма животных и человека с мочой в виде специфических продуктов его распада. При нагрузках триптофаном с мочой выделяются в значительных количествах такие продукты его обмена, как кинуренин, 3-оксикинуренин, кинуреновая и ксантуреновая кислоты. Участие витамина B6 в обмене триптофана у млекопитающих предполагалось в связи с обнаружением в моче при недостаточности витамина B6 ксантуреновой кислоты — одного из продуктов обмена триптофана. Кроме того, ряд авторов наблюдали при недостаточности витамина B6 у животных снижение концентрации НАД и НАДФ в эритроцитах крови и снижение выделения Nl-метилникотинамида с мочой.

Оказалось, что производное витамина В6 — пиридоксальфосфат является ко-ферментом кинурениназы, участвующим в гидролитическом расщеплении кинуренина и 3-оксикинуренина. Нарушение кинурениназной реакции при недостаточности витамина В6 приводит к нарушению синтеза 3-оксиантраниловой кислоты и снижению образования никотиновой кислоты.

Никотиновая кислота, поступающая в организм человека и всеядных и плотоядных животных, переходит в никотинамид и затем метилируется в Nl-метилникотинамид, который частично окисляется в Nl-метил-2-пиридон-5-карбоксамид. От 40 до 50% принятой никотиновой кислоты выделяется в этой форме. У травоядных животных никотиновая кислота не переходит в амид и выделяется с мочой в свободном или связанном виде, а находящийся в пище этих животных никотинамид выделяется в виде никотиновой или никотинуровой кислот. Метилирование никотинамида происходит путем присоединения метильной группы к азоту пиридинового кольца. Nl-метилникотинамид имеет адсорбционный максимум в ультрафиолетовых лучах 264,5 нм. Nl-метилникотинамид 6-пиридон — 260 и 290 нм.

Подсчет выделения с мочой метаболитов никотиновой кислоты у людей, получавших различные количества витамина РР и триптофана, показал, что в среднем от 55 до 60 мг триптофана, содержащегося в пище, эквивалентны 1 мг никотиновой кислоты.

Horwitt предложил называть 1 мг никотиновой кислоты, или 60 мг трип-тофана «ниациновым эквивалентом». Таким образом, в никотиновую кислоту превращается от 1,9 до 5% (в среднем 3,3%) триптофана.

Потребность[править | править код]

Как отмечалось выше, потребность в никотиновой кислоте может удовлетворить не только сама эта кислота, но и никотинамид, а также триптофан. Поэтому на потребность в никотиновой кислоте влияет количество и качество белка в рационе. Судя по экскреции метаболитов с мочой, 60 мг триптофана в среднем эквивалентны 1 мг никотиновой кислоты. Пероральные контрацептивы замедляют превращение триптофана в никотиновую кислоту. Минимальная потребность в никотиновой кислоте (с учетом образующейся из триптофана) составляет в среднем 4,4 мг/1000 ккал. Суточная потребность равна 14 мг для женщин и 16 мг для мужчин (табл. XIII.2).

Зависимость потребности в никотиновой кислоте от количества триптофана в пище объясняет давно известную связь между распространенностью пеллагры и содержанием кукурузы в рационе. Кукурузный белок беден триптофаном, а никотиновая кислота в кукурузе и других зерновых продуктах малодоступна. Если основная часть пищевого белка обеспечивается зерновыми продуктами, содержащими мало триптофана, то для предотвращения пеллагры необходимо больше никотиновой кислоты. Американцы потребляют много животного белка, и поэтому их суточная потребность в никотиновой кислоте в значительной мере покрывается триптофаном.

Участие витамина РР в обмене веществ

Никотиновая кислота и никотинамид являются веществами, необходимыми для жизнедеятельности всех животных и растительных клеток. Они входят в состав коферментов НАД и НАДФ и вместе с апоферментами катализируют окислительно-восстановительные реакции клеточного обмена. Эта роль никотиновой кислоты установлена еще до того, как было открыто ее значение в качестве витамина PP. НАД был обнаружен еще в 1905 г., в 1933 г. было установлено его адениннуклеотидное строение, а в 1936 г. НАД в чистом виде был выделен из пивных дрожжей. Он представляет собой белый аморфный порошок, слабо растворимый в феноле и метаноле с соляной кислотой. В ультрафиолетовых лучах он имеет абсорбционный спектр 260 и 340 нм.

НАД представляет собой динуклеотид, состоящий из никотинамида, двух молекул рибозы, двух молекул фосфорной кислоты и аденина. НАДФ имеет сходное с НАД свойство взаимодействовать с водородом и тот же абсорбционный спектр. Он содержит одну молекулу никотинамида, две молекулы рибозы, одну молекулу аденина и три молекулы фосфорной кислоты, отличаясь от НАД наличием одного остатка фосфорной кислоты во втором положении аденозина.

НАД и НАДФ находятся во всех клетках организма животных и растений. Для примера представлена таблица их содержания в тканях крыс.

Фармакологическое действие[править | править код]

Никотиновая кислота и никотинамид выполняют в организме одинаковые функции. Однако их фармакологические свойства не одинаковы, поскольку никотинамид образуется не прямо из никотиновой кислоты, а лишь при распаде НАД. Токсическое действие никотиновой кислоты у человека (приливы, зуд, нарушения функции ЖКТ и печени, обострение язвенной болезни) обычно проявляется лишь при применении больших доз (2—6 г/сут), которые иногда используют для лечения гиперлипопротеидемии (гл. 36). Физиологические функции. Биологически активные формы никотиновой кислоты, НАД и НАДФ, играют важнейшую роль в обмене веществ, являясь коферментами во множестве окислительно-восстановительных реакций тканевого дыхания. Связываясь с соответствующими дегидрогеназами, эти коферменты действуют как окислители: они принимают электроны и водород от субстратов и приобретают восстановленную форму — НАДН и НАДФН. Последние, в свою очередь, окисляются флавопротеидами. НАД служит также донором АДФ-рибозильной группы в реакциях ее переноса на белки.

Структурные формулы никотиновой кислоты, никотинамида, НАД и НАДФ.

Процесс превращения никотиновой кислоты в НАД был изучен в разных клетках, в том числе в эритроцитах человека. Он показан ниже (реакции 63.3—63.5). НАДФ образуется из НАД в реакции 63.6. Биосинтез НАД из триптофана более сложен. Путем нескольких ферментативных реакций триптофан превращается в хинолиновую кислоту, а последняя — в рибонуклеотид никотиновой кислоты, который и вступает в реакцию 63.4.

Никотиновая кислота +5-фосфорибозил-1 -пирофосфат —> рибонуклеотид никотиновой кислоты + пирофосфат, (63.3)

рибонуклеотид никотиновой кислоты + АТФ -> дезамидо-НАД + пирофосфат, (63.4)

дезамидо-НАД + глутамин + АТФ —> НАД + глутамат + АДФ + фосфат, (63.5)

НАД + АТФ -> НАДФ + АДФ. (63.6)

Потребность человека и животных в витамине РР

Мы видим, что НАД находится в тканях в гораздо больших количествах, чем НАДФ. По их содержанию в тканях можно судить об интенсивности участия этих коферментов в обмене веществ. В клетках отношение НАД/НАД-Н2 выше отношения НАДФ/НАДФ-Н2. НАД и НАДФ в клетках, если исходить из расчета ферментативной активности всего гомогената, содержатся в большем количестве в ядре, где происходит их синтез, и в меньшем количестве — в митохондриях и микросомах Фермент НАД-пирофосфорилаза входит в состав ферментов клеточного ядра, НАД-Н-цитохром С-редуктаза и НАДФ-Н-цитохром С-редуктаза — в состав ферментов собственно ядерной оболочки, НАД-Н-дегидрогеназа, НАД-Н-цитохром С-редуктаза, НАД-Н-цитохром В5-редуктаза, НАД-Н-оксидаза и НАД- и НАДФ-изоцитратдегидрогеназа — в состав ферментов митохондрий, НАД-Н-цитохром С-редуктаза, НАД-Н2-оксидаза, НАДФ-Н2-цитохром С-редуктаза — в состав ферментов зндоплазматического ретикулума. Таким образом, НАД и НАДФ участвуют в качестве коферментов в ряде весьма важных ферментных систем обмена веществ в организме человека и животных. Однако благодаря структурным особенностям белковых компонентов дегидрогеназ связь коферментов НАД и НАДФ с этими ферментами менее прочная, чем других содержащих витамины ферментов. Вследствие этого НАД и НАДФ могут принять участие во многих реакциях окисления и восстановления, мигрируя от одного апофермента к другому.

Нуклеотиды НАД и НАДФ, содержащие в качестве каталитически активной группировки амид никотиновой кислоты, относятся к наиболее универсальным по распространению и биологической роли коферментам.

Одним из наиболее характерных физических свойств никотинамидных коферментов является наличие у восстановленных форм (НАД-Н2 и НАДФ-Н2) полосы поглощения в ультрафиолетовом свете с максимумом при 340 нм. Возбуждение НАДФ-Н2 излучением с этой длиной волны приводит к появлению флуоресценции с максимумом при 480 нм.

Спектрофотометрические и спектрофлуориметрические методы, основанные на этих свойствах, применяются для аналитического определения никотинамидных коферментов, а также для измерения активности связанных с ними дегидрогеназ.

При участии никотинамидных коферментов специфические дегидрогеназы катализируют обратимые реакции дегидрирования спиртов, оксикислот и некоторых аминокислот в соответствующие альдегиды, кетоны и кетокислоты. В настоящее время выделены и изучены свойства большого количества ферментов, содержащих в качестве кофермента никотинамид.

Важнейшие из этих ферментов следующие:

1. Алкогольдегидрогеназы (КФ 1.1.1 —2).

R-CH2—ОН+НАД (или НАДФ) — R-СНО + НАД-Н (или НАДФ-Н) + Н+

2. Альдегиддегидрогеназы (КФ 1.2.1.3—5)

R-CHO+Н2О+НАД (или НАДФ)—-R-COOH+НАД-Н (или НАДФ-Н) + Н+

3. Глюкозо-дегидрогеназа (КФ 1.1.1.47).

D-глюкоза + НАД(или НАДФ) —дельта-лактон-D-глюконовой кислоты + НАД-Н (или НАДФ-Н) + Н+

4. Дегидрогеназа D-глюкозо-б-фосфата (КФ 1.1.1.49)

D-глюкозо-б-фосфат+НАДФ——дельта-лактон-6-фосфат D-глюконовой кислоты + НАДФ-Н + Н+

5. Дегидрогеназа L-глютаминовой кислоты (КФ 1.4.1.2—4)

L-глютаминовая кислота + НАД (или НАДФ) + Н2О—— альфа-кетоглютаровая кислота + NH+ + НАД-Н (или НАДФ-Н)

6. Дегидрогеназа L-глицеро-З-фосфата (КФ 1.1.1.8)

L-глицеро-З-фосфат + НАД — диоксиацетонфосфат + НАД-Н + Н+

7. Дегидрогеназа молочной и яблочной кислот (КФ 1.1.1.27—28; 1.1.1.37—40)

R-CHOH—СООН + НАДФ—— R—СО—СООН + НАДФ-Н + Н+

Наиболее важная биологическая функция никотинамидных коферментов состоит в их участии в переносе электронов и водорода от окисляющихся субстратов к кислороду в процессе клеточного дыхания. Молекулы НАД и НАДФ в окисленной форме обладают выраженными свойствами акцепторов независимо от того, получены ли они путем биосинтеза или химическим путем. Можно сделать вывод, что в основе механизма химического действия этих коферментов лежит высокое сродство никотинамида к электрону. На основе квантовой механики это определяется его низшей свободной молекулярной орбитой. В окисленных формах НАД и НАДФ являются сильными акцепторами электронов. Так как их высшая заполненная орбита расположена низко, они являются слабыми донаторами электронов. Для восстановленных форм НАД и НАДФ энергии орбит имеют обратное соотношение, поэтому коферменты в окисленной форме проявляют тенденцию к захвату электронов, а в восстановленной форме — к их отдаче. Это мы видим на примере целого ряда соединений, в образовании которых участвует НАД.

Таким образом, коферментные функции НАД и НАДФ проявляются главным образом в окислительно-восстановительных реакциях, в обратимом присоединении атома водорода. Главная функция коферментов выражается в обратимом превращении пиридинового кольца в 1,4-дигидропиридиновое.

При гидрировании пиридинового кольца меняется его световое поглощение. Дигидропиридиновая система обладает абсорбционным максимумом при 340 нм, а пиридиновая почти не имеет абсорбции в этой области. В процессах дегидрирования, которые катализируются никотинамидными коферментами, субстрат отдает два атома водорода (2Н или 2Н+ + 2е), но присоединяется к молекуле кофермента лишь один атом Н (в четвертом положении пиридинового цикла), а второй атом Н отдает коферменту электрон и превращается в Н+ (протон). Установлено, что передача атома Н от субстрата к НАДФ происходит непосредственно и стереоспецифично для данного фермента, всегда в одну сторону плоскости пиридинового ядра НАДФ. В зависимости от направления присоединения атома водорода все дегидрогеназы, содержащие НАД, разделяются на два типа — А и В.

К типу А относятся дегидрогеназы спиртов, L-лактата, L-малата, D-глицерата, ацетальдегида и др., тогда как к типу В — дегидрогеназы L-глутамата, D-глюкозы, D-глицеро-З-фосфата, D-глицеральдегид-З-фосфата, бета-оксистероидов и др. Примером поэтапного включения в ход ферментативных реакций НАД, НАД-Н2, НАДФ и НАДФ-Н2 является цикл лимонной кислоты Кребса. Этот цикл служит центром скрещивания всех важных метаболических реакций, в которых принимают участие никотинамидадениндинуклеотиды.

В некоторых ферментативных реакциях, например в реакции анаэробного распада глюкозы, имеются 2 фермента — лактат-дегидрогеназа .и фос-фоглицеринальдегид-дегидрогеназа, которые соединяются системой НАД-НАД-Н2. Реакция эта обратима и ее направление определяется коэффициентом НАД/НАД -Н2 и концентрацией веществ в реакции.

Особой группой ферментов являются трансгидрогеназы, катализирующие реакции между НАД и НАДФ-Н2 в направлении дигидрирования НАДФ-Н2 за счет НАД.

С помощью специфической дегидрогеназы, коферментом которой служит НАДФ, осуществляется превращение фолиевой кислоты в тетрагидрофолиевую кислоту (см. раздел «Фолиевая кислота»).

Особым вопросом является структура молекулы НАД-Н, которая представляет собой дигидропиридин, имеющий два основных типа, содержащих алкильную группу в положении 1: 1-алкил-1,2-дигидропиридины и 1-алкил-1,4-дигидропиридины.

Наибольшее биологическое значение имеют дигидропиридины, содержащие в 3-м положении карбамидную группу. Эти соединения имеют три изомера: 1,2, 1,4 и 1,6.