Loading AI tools
группа биологически активных веществ Из Википедии, свободной энциклопедии
Витами́нами B12 называют группу биологически активных веществ, называемых кобаламинами и относящиеся к корриноидам, содержащим в структуре атом кобальта (III) и являющиеся хелатными соединениями[1][2].
Цианокобаламин | |
---|---|
![]() ![]() | |
![]() | |
Общие | |
Хим. формула | С63H88CoN14O14P |
Физические свойства | |
Состояние | твёрдое, красного цвета |
Молярная масса | 1355,38 г/моль |
Термические свойства | |
Температура | |
• плавления | > 300 °C |
• кипения | > 300 °C |
• вспышки | нет данных °C |
Классификация | |
Рег. номер CAS | 68-19-9 |
PubChem | 16212801 |
SMILES | |
Безопасность | |
NFPA 704 | |
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
![]() |
В научной литературе под витамином B12 обычно подразумевают цианокобаламин, который свободно преобразуется в одну из коферментных форм в человеческом организме[3]. В форме цианокобаламина в организм человека поступает основное количество витамина B12, при этом он не является синонимом B12, несколько других соединений также обладают B12-витаминной активностью[4]. Витамин B12 также называется внешним фактором Касла[5].
В природе продуцентами этого витамина являются бактерии и археи, в растениях и животных не синтезируется[6].
Впервые влияние на развитие анемии недостатка какого-то вещества обнаружил исследователь Уильям Мёрфи в эксперименте на собаках, у которых была искусственно вызвана анемия. Подопытные собаки, которым давали в пищу большое количество печени, излечивались от анемии. Впоследствии учёные Джордж Уипл и Джордж Майнот поставили перед собой задачу выделить из печени фактор, непосредственно отвечающий за это лечебное свойство. Это им удалось, новый противоанемийный фактор получил название витамина B12, и все трое учёных в 1934 году были удостоены Нобелевской премии по медицине[7].
Молекулярную химическую структуру цианокобаламина установила Дороти Кроуфут-Ходжкин в 1956 году по данным рентгеноструктурного анализа[8].
К кобаламинам относятся[1][9]:
В природе обнаружены либо искусственно синтезированы кобаламины и с другими лигандами: сульфатокобаламин (SO3-), хлорокобаламин (Cl-), бромокобаламин (Br-), тиоцианатокобаламин (SHC-), дицианокобаламин [(RCo—CN)CN]-. Возможно образование гексаперхлората цианокобаламина. Витамин B12с образуется из витамина B12b под воздействием азотистой кислоты, также синтезируется Streptomyces griseus[англ.]. Все производные кобаламина проявляют биологическую активность витамина B12. При взаимодействии с CN-, производные превращаются в цианокобаламин. В кислой среде из цианокобаламина образуется биологический низкоактивный циано-13-эпикобаламин (неовитамин B12) в котором пропионамидная группа в кольце «C» (с метильной группой) коррина пространственно расположена с другой стороны. При одноэлектронном восстановлении молекулы цианокобаламина образуется устойчивый в кристаллическом состоянии витамин B12t c двухвалентным атомом кобальта, при двухэлектронном восстановлении получается витамин B12s устойчивый в водных растворах и под воздействием кислорода воздуха превращающегося в витамин B12a/B12b в зависимости от pH раствора. Для получения меченых радиоизотопных молекул цианокобаламина либо добавляют радиоактивный изотоп 60Co при культивировании микроорганизмов, либо к оксикобаламину добавляют синильную кислоту с изотопом 14С[2].
B12 имеет самое сложное по сравнению с другими витаминами химическое строение, основой которого является корриновое кольцо. Коррин во многом похож на порфирины (сложные химические структуры, входящие в состав гема, хлорофилла и цитохромов), но отличается от порфиринов тем, что два пятичленных гетероцикла в составе коррина соединены между собой непосредственно, а не метиленовым мостиком. В центре корриновой структуры располагается ион кобальта, образующий четыре координационные связи с атомами азота. Ещё одна координационная связь соединяет кобальт с диметилбензимидазольным нуклеотидом. Последняя, шестая координационная связь кобальта остаётся свободной: именно по этой связи и присоединяется цианогруппа, гидроксильная группа, метильный или 5'-дезоксиаденозильный остаток с образованием четырёх вариантов витамина B12, соответственно. Ковалентная связь углерод-кобальт в структуре цианокобаламина — единственный известный в живой природе пример ковалентной связи переходный металл-углерод.
До освоения синтеза витамина B12 он мог добываться экстракцией из печени животных. Сначала печень, а затем её экстракт использовались в лечении пернициозной анемии[13].
Полный химический синтез цианокобаламина[англ.] впервые был осуществлён в 1972 году в результате многолетней совместной работы двух исследовательских групп (одна из которых, руководимая Робертом Вудвордом, работала в Гарварде, а другая, возглавляемая Альбертом Эшенмозером, в Швейцарском федеральном технологическом институте в Цюрихе). Первые работы над синтезом витамина В12 были начаты ещё в начале 60-х годов 20 века. На разработку общей стратегии синтеза и саму работу ушло более 10 лет. В ходе планирования синтеза, молекула была условно разделена на два основных фрагмента, синтезом которых и занимались группы, руководимые Вудвордом и Эшенмозером. Особая сложность синтеза биологически активного витамина В12 была обусловлена, в частности, наличием в корриновом кольце 9 хиральных (оптически активных) атомов углерода. В общей сложности в работах по синтезу, на протяжении ряда лет, участвовали порядка 100 учёных из примерно 20 стран, а сама разработанная схема синтеза включала 95 стадий[14][15]. Успешный полный синтез соединения столь сложной структуры явился выдающимся достижением синтетической органической химии и на практике продемонстрировал принципиальную возможность химического синтеза "любого" природного соединения, вне зависимости от сложности строения его молекулы.
Для получения препаратов витамина B12 (в основном цианокобаламина) в промышленных масштабах для нужд медицины и сельского хозяйства используется микробиологическое производство. Для производства применяют микроорганизмы и их штаммы-мутанты, такие как[9][16]:
Промышленное производство витамина B12 с помощью пропионовокислых бактерий включает следующие технологические стадии[17]:
Из-за того, что витамин B12 неустойчив при тепловой обработке, особенно в щелочной среде, в метановую бражку перед выпариванием добавляют хлор до оптимального значения pH 5,0—5,3, что делает среду кислой, также добавляется сульфит натрия до оптимального содержания 0,07—0,1%[17].
В желудке желудочный сок растворяет связанный с белками пищи B12. Формы в таблетках могут проходить через желудок, но для всасывания свободного B12 (не связанного с белками пищи) желудочный сок не нужен. В желудке вырабатывается внутренний фактор Кастла (в некоторых источниках — «Касла»), необходимый для всасывания B12 в кишечнике[18]. R-протеин (другие названия — гаптокоррин и кобалофилин) — связывающий B12 белок слюны, но действовать он начинает в желудке после того, как желудочный сок высвободит B12 из белкового комплекса, тогда этот протеин связывается с ним для того, чтобы сам B12 также не был разрушен желудочным соком[19]. Затем B12 соединяется с внутренним фактором Кастла — ещё одним связывающим белком, который синтезируется париетальными клетками желудка, его выработка стимулируется гистамином, гастрином, пентагастрином и непосредственно пищей. В двенадцатиперстной кишке протеазы высвобождают B12 из комплекса с R-пептидом, затем B12 связывается с внутренним фактором, и только в таком связанном с внутренним фактором виде он распознается рецепторами поглощающих энтероцитов подвздошной кишки. Внутренний фактор защищает B12 от поедания кишечными бактериями[20].
Закись азота нарушает метаболизм витамина B12, поэтому при использовании закиси азота для анестезии (например, при стоматологических операциях) и пограничном уровне витамина B12 развивается полинейропатия, вызванная дефицитом B12[21][22]. Также в зоне риска находятся люди, постоянно работающие с закисью азота, в случае плохого уровня проветривания помещений[22]. Подобный дефицит требует терапии фолатами и B12.
Ковалентная связь C—Co кофермента B12 участвует в двух типах ферментативных реакций:
В организме человека есть только два фермента с коферментом B12[19]:
Недостаток в организме витамина В12 вследствие снижения его поступления в первую очередь из-за пониженной секреции внутреннего фактора Касла, нарушения абсорбции витамина из просвета кишечника при ряде заболеваний, при глистных инвазиях и дисбактериозах, синдроме слепой петли, реже вследствие алиментарной недостаточности из-за неполноценного питания или отсутствия транскобаламина II приводит к развитию B12-дефицитной анемии[23].
Цианокоболамин для лечебных целей выпускается промышленностью в виде растворов для парентерального введения, для целей профилактики его дефицита включается в состав ряда поливитаминных препаратов.
Оксикобаламин, кроме тех же показаний как и цианокобаламин[24], так же применяется в качестве антидота при отравлениях цианидами и при передозировке натрия нитропруссида, так как цианистое основание более тропно к кобальту в молекуле оксикоболамина, связывает цианистое основание в безвредную форму — цианокобаламин.
Связь с белками плазмы — 90 %. Максимальная концентрация после подкожного и внутримышечного введения — через 1 час. Период полувыведения — 500 дней. Из печени выводится с желчью в кишечник и снова всасывается в кровь[25].
При недостатке витамина В12 развиваются некоторые неврологические состояния и заболевания, например, анемия[26], подострая комбинированная дегенерация спинного мозга[англ.][27], полинейропатия[26].
Обычно дефицит витамина B12 лечат внутримышечными инъекциями препарата цианокобаламина. В последнее время была доказана достаточная эффективность пероральной компенсации дефицита пищевыми добавками в достаточной дозе. Суточный расход витамина B12 организмом человека оценивается примерно в 2—5 мкг[28].
Поскольку не существует золотого стандарта теста на дефицит витамина В12, для подтверждения предполагаемого диагноза проводится несколько различных лабораторных исследований.
Сывороточное значение витамина B12 является довольно неподходящим, поскольку оно изменяется поздно, а также относительно нечувствительным и неспецифичным[29].
Метилмалоновая кислота в моче или плазме крови считается функциональным маркером витамина В12, который повышается при истощении запасов витамина В12. Часто для более точной оценки наряду с метилмалоновой кислотой определяют гомоцистеин[29]. Однако повышенный уровень метилмалоновой кислоты может также указывать на часто упускаемое из виду метаболическое расстройство - комбинированную малоновую и метилмалоновую ацидурию (КМАММА) [30][31].
Самым ранним маркером дефицита витамина В12 является низкий уровень холотранскобаламина, который представляет собой комплекс витамина В12 и его транспортного белка[29].
Обогащение кормов (включение в рацион) сельскохозяйственных животных витамином B12 способствует увеличению их продуктивности до 15 %[9].
Этот раздел статьи ещё не написан. |
Продукт | мкг/100 г |
---|---|
Говяжья (или телячья) и баранья печень (приготовленные) | 70,5—88,0 |
Бараньи почки (приготовленные) | 78,9 |
Телячьи почки (приготовленные) | 36,9 |
Говяжьи почки (приготовленные) | 24,9 |
Куриная, индюшачья или свиная печень (приготовленная) | 16,8—31,2 |
Потроха индейки (приготовленные) | 16,0 |
Паштет из гусиной или куриной печени | 8,1—9,4 |
Говяжий фарш (приготовленный) | 3,2—3,6 |
Различные говяжьи обрезки (приготовленные) | 1,7—3,3 |
Салями из говядины или свинины | 1,2—2,8 |
Колбасные изделия | 0,5—2,6 |
Полоски бекона (приготовленные) | 1,2—1,6 |
Свиной паштет (приготовленный) | 1,0—1,2 |
Ветчина (приготовленная) | 0,9 |
Различные свиные обрезки (приготовленные) | 0,6—1,2 |
Курица, индейка или утка (приготовленные) | 0,2—0,4 |
Продукт | мкг/100 г |
---|---|
Мидии | 24,0 |
Устрицы | 17,6—34,8 |
Двустворчатые моллюски, за исключением устриц и мидий | 19,4 |
Скумбрия (приготовленная) | 18,0—19,0 |
Атлантическая сельдь (копчёная) | 18,6 |
Икра (сырая) | 12,0 |
Камчатский краб (приготовленный) | 11,4 |
Обыкновенный тунец (сырой или приготовленный) | 10,9—12,4 |
Сардины (консервированные в масле или томатном соусе) | 9,0 |
Икра чёрная или красная | 8,0 |
Форель (приготовленная) | 4,1—7,4 |
Нерка (приготовленная) | 5,8 |
Горбуша (консервированная с костями) | 4,9 |
Атлантический лосось, дикий (приготовленный) | 3,0 |
Тунец (серовато-розового оттенка, консервированный в воде) | 2,9 |
Продукт | Содержание |
---|---|
Швейцарский сыр Эмменталь | 3,4 мкг/100 г |
Сыры: фета, гауда, эдам, грюйер, бри, чеддер, фонтина, моцарелла, проволоне | 1,4—1,8 мкг/100 г |
Ломтики плавленного сыра чеддер | 0,8 мкг/100 г |
Молоко | 0,4—0,5 мкг/100 мл |
Обезжиренное молоко | 0,5 мкг/100 мл |
Пахта | 0,4 мкг/100 мл |
Зернёный творог | 0,44—0,6 мкг/100 мл |
Йогуртный напиток | 0,5 мкг/100 мл |
Йогурт с фруктовой прослойкой на дне | 0,285—0,342 мкг/100 г |
Греческий йогурт с фруктовой прослойкой на дне | 0,285 мкг/100 г |
Греческий йогурт | 0,017—0,342 мкг/100 г |
Шоколадное молоко | 0,036 мкг/100 мл |
Йогурт | 0,028 мкг/100 г |
Витамин B12 не синтезируется в организме человека и поступает в организм вместе с пищей животного происхождения или с добавкой. Растительная пища практически не содержит витамина B12. Всасывается витамин в нижнем отделе тонкой кишки. Несмотря на то, что он вырабатывается бактериями в толстой кишке, следующей за тонкой, толстая кишка не способна его всасывать, а в тонкой бактерии практически отсутствуют[33]. Мало того, витамин B12 бактериями также поглощается, поэтому при заболеваниях, из-за которых в тонкой кишке резко увеличивается количество бактерий, у больных может возникнуть B12-ассоциированная анемия в результате соперничества в поглощении витамина между бактериями, обитающими в тонкой кишке и их носителем[34]. Непоглощённые бактериями остатки витамина B12 выводятся вместе с калом[35].
Многие травоядные животные также не могут синтезировать, и в их кишечнике не всасывается вырабатываемый обитающими там бактериями витамин B12. Однако жвачные животные, включая крупных рогатый скот, имеют специальный отдел желудка — рубец, заселённый производящими витамин B12 симбиотическими бактериями, что позволяет всасывать его в тонкой кишке[33]. После всасывания в кишечнике витамин попадает в кровь, а затем накапливается в печени и мышцах животного или попадает в молоко дойного скота[36]. Другие травоядные животные, — кролики, мыши, крысы и некоторые виды приматов для получения витамина используют копрофагию[33]. Свиньи и куры всеядны, поэтому витамин поступает к ним вместе с животной пищей, однако его содержание в сыром мясе этих животных ниже, чем в мясе жвачных животных[36].
В водоёмах витамин B12 производится бактериями и археями, поглощается фитопланктоном и попадает в зоопланктон. В конечном итоге, по пищевой цепи, витамин переносится в тела хищных рыб и его концентрация в мясе крупных рыб оказывается выше, чем в мясе мелких. Большое количество витамина B12 накапливается в печени и почках тунца и лосося[37]. При этом потери витамина в филе рыбы при различных видах кулинарного приготовления оказываются достаточно небольшими — от 2,3 % до 14,8 %[38].
Хорошими источниками витамина B12 для человека являются говяжья, свиная и куриная печень, мясо и молоко жвачных животных, рыба, а также ферментированные молочные продукты, такие как сыр и йогурт[36]. Тем не менее при кулинарном приготовлении мяса (за исключением вакуумной обработки) значительное количество витамина разрушается[39]. Потребление же яиц практически не увеличивает содержание витамина B12 в крови[36] (из яиц усваивается менее 9 % витамина)[40]. В целом у здоровых людей из пищи усваивается лишь примерно половина содержащегося в ней витамина[41], при этом с увеличением потребления витамина B12 при приёме пищи его усвояемость уменьшается[40].
Большинству растений витамин B12 для нормальной жизнедеятельности не требуется, и они его не синтезируют[42]. Фрукты, овощи и зерновые культуры практически не содержат витамина B12[32]. Лишь небольшое количество, менее 0,1 мкг на 100 г, обнаружили в некоторых растениях: его содержат брокколи, спаржа, Белокопытник японский и пророщенный маш, что может объясняться способностью растений всасывать витамин из некоторых органических удобрений[43]. Так, исследования показали, что удобрение почвы коровьим навозом увеличивает содержание B12 в листьях шпината примерно на 0,14 мкг на 100 г[44]. Некоторое количество витамина присутствует в таких ферментированных продуктах, как темпе и натто, однако в самих соевых бобах, из которых эти продукты изготовлены, его обнаружить не удаётся[45]. Небольшое количество B12 может также накапливаться в растениях в результате взаимодействия с бактериями[41].
Витамин B12 обнаруживался и в плодовых телах высших грибов, не способных его синтезировать, что тоже может объясняться взаимодействием с бактериями[42]. Обычно в съедобных грибах содержится незначительное количество витамина B12 (менее 0,1 мкг на 100 г у сушёных грибов), однако некоторые грибы являются исключением. Так, в высушенных вороночнике рожковидном и лисичке обыкновенной содержание B12 варьируется от 1,09 до 2,65 мкг на 100 г, а в высушенном шиитаке содержится примерно 5,6 мкг на 100 г. При этом считается, что, несмотря на значительное содержание, в шиитаке витамин также попадает извне, предположительно, в результате взаимодействия с синтезирующими B12 бактериями[46].
В пищевой промышленности витамином B12 иногда обогащают такие продукты, как сухие завтраки[47], пищевые дрожжи, соевое молоко и вегетарианские заменители мяса[48].
Для веганов существуют рекомендации наладить регулярный приём препаратов кобаламина либо употреблять пищу, обогащённую B12, так как растительная пища или не содержит в себе этого витамина, или содержит в слишком малых количествах, а организм человека синтезировать его не может. Дефицит B12 у веганов ведёт к риску развития заболеваний сердца и осложнений при беременности[49].
Важный источник витамина — пищевые добавки. Рынок пищевых добавок предлагает большое количество разнообразных вариантов: мультивитамины с обычным содержанием B12 5—25 мкг; комплексы витаминов группы B с обычным содержанием 50—500 мкг; добавки только с витамином B12 могут содержать 500—1000 мкг[50]. Такие высокие количества обусловлены различиями форм B12 (цианкобаламин, аденозилкобаламин, метилкобаламин, гидроксикобаламин) и различиями в количестве усваиваемого витамина (например, для форм 500 мкг в одной таблетке абсорбция составляет около 2%). Маркировка добавок должна содержать наименование формы, количество на дозу и процент от рекомендованного суточного потребления.
Норма потребления, установленная в США, соответствует 2,4 мкг в день для взрослого человека[51], а верхний предел пока не установлен[32]. Однако расход организма соответствует 2—5 мкг в день, что может превышать установленную суточную норму потребления. Одно из исследований показало, что потребление 6 мкг в день является достаточным для поддержания нормального уровня B12 в плазме крови[51].
Возрастная группа | Возраст | Суточная норма потребления витамина B12, мкг (рекомендации Управления пищевых добавок (ODS) NIH)[52] |
---|---|---|
Младенцы | до 6 месяцев | 0,4 |
Младенцы | 7—12 месяцев | 0,5 |
Дети | 1—3 года | 0,9 |
Дети | 4—8 лет | 1,2 |
Дети | 9—13 лет | 1,8 |
Мужчины и женщины | 14 лет и старше | 2,4 |
Беременные женщины | Любой возраст | 2,6 |
Кормящие женщины | Любой возраст | 2,8 |
В выводах, сделанных по результатам статистического анализа под руководством Theodore M. Brasky, значится, что ежедневное употребление B12 как отдельного витамина в течение 10 лет в повышенных дозах более 55 мкг в день увеличивает риск развития рака лёгких у мужчин на 30—40 %. Следует также обратить внимание, что существенная доля заболевших имела долгий анамнез табакокурения. У женщин данная закономерность не выявлена, хотя по результатам исследования отмечается, что в рационе исследуемых женщин витаминов группы B содержалось больше. Аналогичные же результаты выявлены и при употреблении в повышенных дозах витаминов B6 и B9[53].
Под термином «псевдовитамин B12» подразумевают похожие на этот витамин вещества, обнаруженные в некоторых живых организмах, например, в цианобактериях (ранее известны как сине-зелёные водоросли) рода Спирулина. Такие витаминоподобные вещества не обладают витаминной активностью для организма человека[54][55]. Более того, эти вещества могут представлять определённую опасность для вегетарианцев, пытающихся с их помощью восполнить дефицит витамина, так как показано в опытах in vitro, что они блокируют метаболизм клеток молочной железы человека[55]. Также их наличие в крови показывает при анализе нормальную концентрацию витамина B12, хотя эти соединения не имеют витаминной активности, что может привести к ошибочному диагнозу и, в результате — к неправильному лечению пернициозной анемии.
Псевдовитамины B12 синтезируются бактериями в анаэробных условиях в кишечнике некоторых животных, в частности жвачных, в канализационном шламе. Не являются витаминами для животных, но являются факторами роста для некоторых бактерий, как и сами витамины B12. Структурно соответствуют цианокобаламину, но вместо 5,6-диметилбензимидазолнуклеозида содержат другие основания. К ним относятся[2]:
Псевдовитамины продуцируемые микроорганизмами одновременно с витаминами и обладая схожими физико-химическими свойствами, представляют определённую трудность для очистки витаминов при промышленном производстве, в частности для этих целей может применяться электрофоретическое разделение.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.