Fosforan pirydoksalu
Oczywiste jest to, że witaminy działają w naszym organizmie. Współdziałają ze sobą, wspierając się w kształtowaniu przemian. Pisałam wcześniej o witaminie B12 (zapraszam: „Czy jeść witaminy garściami? Witamina krwiotwórcza”) i kwasie foliowym (zapraszam: „Liście życia”), a ten artykuł będzie o kolejnej witaminie, która tak jak poprzednie jest między innymi zaangażowana w przemianę homocysteiny (zapraszam: „Cryminal story – aminokwasy”). O wielu innych procesach metabolicznych z jej udziałem opowiem poniżej. Na tytułową witaminę B6 składa się kilka substancji pochodnych pirydyny: pirydoksal, pirydoksyna, pirydoksamina. Pokazuję to na poniższym schemacie
Aktywna metabolicznie forma związana z licznymi enzymami powstaje u nas i jest nią fosforan pirydoksalu – PLP (z ang. – Pirydoksal Phosphate) (wzór poniżej).
Fosforan pirydoksalu występuje w ponad 100 enzymach i to w dodatku należących do różnych klas (zapraszam: „Działanie bez sił witalnych – enzymy”).
Witaminę B6 odkrył w 1934 roku węgierski lekarza Paula Gyoergy przy okazji choroby skóry u szczurów (1).Wyizolował ją w 1938 Samuel Lepkovski (polski żywieniowiec) z ryżu.
W suplementach diety witamina B6 łączona jest z magnezem (jonem metalu). Zarówno do transportu do komórek, jak i do powstania fosforanu pirydoksalu (działanie kinaz) potrzebny jest ATP. Z kolei ATP i ADP występują zawsze w połączeniu z jonami magnezu (Mg++). Może stąd wziął się pomysł na preparat „MagneB6”, który zawiera witaminę i magnez. Na poniższym schemacie pokazuję mój ulubiony schemat, na którym właśnie jest ATP z jonem magnezu (2).
Wszędzie tam gdzie ATP/ADP – tam magnez
Udział witaminy B6 w ogólnym metabolizmie aminokwasów
Od aminokwasów odłączane są grupy aminowe (zapraszam „Criminal story..) i mogą one być przenoszone na kwasy karboksylowe, W wyniku działania enzymów transaminaz z PLP powstają nowe aminokwasy. Nie ma tylko transaminazy dla aminokwasów lizyny (Liz) i proliny (Pro). W diagnostyce oznacza się aktywność naszej aminotransferazy alaninowej (ALT) i asparaginianowej (AST) (tak zwane enzymy wątrobowe). W wyniku ich działania powstanie alanina i asparaginian – aminokwasy endogenne oraz do wykorzystania w przemianach energetycznych pojawi się pirogronian i alfa-ketoglutaran.
Po to, aby zdegradować aminokwas serynę i cysteinę, używamy enzym z PLP. Odpowiednio jest to dehydrataza serynowa i sulfhydraza cysteinowa. W wyniku ich działania otrzymujemy pirogronian.
Przypominam, że w naszym metabolizmie używamy tylko izomery aminokwasów L-aminokws. Jednak czasami trafiają do nas D-aminokwasy i wtedy enzym z PLP racemaza przekształca izomer D- w izomer dla nas przydatny L-.
Reakcja anafilaktyczna – uczulenie
Fosforan pirydoksalu jest zaangażowany w aktywność enzymów dekarboksylaz odłączających grupę karboksylową od aminokwasów. Powstają wtedy aminy biogenne, czyli nasze. Histydyna po dekarboksylacji daje histaminę. Aby powstrzymać reakcję uczuleniową podaje się „sterydy” i one właśnie hamują ten enzym (dekarboksylazę histaminy), powstrzymując na przykład powstawanie obrzęku. Histamina jest także neuroprzekaźnikiem na obwodzie.
Działanie na poziomie neurologicznym
W tytule napisałam o działaniu witaminy B6 dla naszych spokojnych nerwów. Chodzi o to, że PLP bierze udział w powstawaniu neuroprzekaźników. A z kolei one są niezbędne do funkcjonowania naszego układu nerwowego. Ich działanie wiąże się z przekazywaniem impulsów nerwowych w ośrodkowym układzie nerwowym (oun – mózgu). W wyniku dekarboksylacji aminokwasów powstaną aminy biogenne będące neuroprzekaźnikami GABA z kwasu glutaminowego i serotonina z pochodnej tryptofanu (5-hydroksytryptofanu). GABA jest neuroprzekaźnikiem w ośrodkowym układzie nerwowym (oun) hamującym wiele niepożądanych reakcji. Z kolei serotonina jest neuroprzekaźnikiem także w oun , ale regulującym nasze zachowanie, zdolności poznawcze, antydepresyjne i jest też czynnikiem działającym na obwodzie.
PLP również uczestniczy w powstawaniu L-Dopy (droga do syntezy noradrenaliny, a z niej adrenaliny) i kilku innych neuroprzekaźników będących aminokwasami.
Z powyższego wynika, że witamina B6 jest niezbędna dla naszych spokojnych nerwów, czyli funkcjonujących bez zaburzeń rzutujących na naszą psychikę.
Podwójne oblicze aminoketonów
Aminoketony są substancjami wpływającymi na nasz metabolizm. Mogą potęgować stres oksydacyjny (3). Przy działaniu syntazy aminoacetonu z PLP powstaje z acetylo-CoA i glicyny aminoaceton (aminoketon). Szczęśliwie dla nas rzadko pojawia się nadmiar acetyl-CoA, który będzie kierowany do tej syntezy. Również do aminoketonów należy kwas deltaminolewulinowy (z and. – ALA – delta-aminolevulinic acide), o którego korzystnym u nas zastosowaniu piszę poniżej.
Synteza porfiryn
Syntezę ALA, który także jest aminokwasem, ale niebiałkowym, katalizuje enzym wyposażony w PLP. Substratami dla niego są glicyna i bursztynylo-CoA (może to być ten powstały przy udziale witaminy B12 – zapraszam: „Czy jeść witaminy garściami? Witamina krwiotwórcza”). Jest to pierwsza przemiana prowadząca do powstania porfiryn. Można powiedzieć, że „naczelną” porfiryną u nas jest hem w hemoglobinie znajdującej się w erytrocytach, czerwonych komórkach krwi, transportujących związany z nią życiodajny tlen do wszystkich tkanek.
W mięśniach hem wchodzi w skład mioglobiny – białka wiążącego tlen dla ich metabolizmu. We wszystkich typach komórek porfiryny wchodzą w skład cytochromów „łańcucha oddechowego”. Są też w cytochromach P-450, katalazie, peroksydazach, syntazie tlenku azotu (NOS – zapraszam: „Obojętny składnik powietrza azot i jego zaskakujące tlenki”), oraz w cyklazie guanylanowej na terenie cytoplazmy (sGC z z ang.:soluble Guanylate Cyclase; przekazywanie sygnału w komórce).
PLP, a witamina B3
Niewielkie ilości witaminy B3 powstają u nas z tryptofanu przy udziale PLP. Przy jego deficycie i braku podaży z dietą witaminy B3 grozi nam katastrofa àpelagra.
Glicyna a PLP, kwas foliowy i DNA
Napisałam w „Liście życia – kwas foliowy” o tym, że witamina kwas foliowy przekształcana jest w tetrahydrofolian (THF) i staje się u nas składową enzymów przenoszących grupy jednowęglowe. W zależności od sytuacji metabolicznej są to różne grupy. Właśnie enzymy z PLP katalizują reakcje przyłączania tych grup do THF.
W syntezie DNA (replikacji) jednym z substratów niezbędnych do zajścia tego procesu jest zasada zawierająca tyminę (tymidylan – nukleotyd z tyminą i deoksyrybozą) i właśnie w syntezie tej substancji bierze udział metylenoTHF (N5N10metylenoTHF) otrzymujący grupę metylową z aminokwasu glicyny (Gly) przy udziale enzymu z PLP
Selen
Podczas biosyntezy białka powstaje u nas selenocysteina znajdująca się w wybranych białkach (zapraszam: „Zrozumieć białko – metabolizm”). Ten niezwykły aminokwas powstaje przy udziale PLP
Sieć witamin B12, kwas foliowy i B6 a choroby
Istotny w chorobie niedokrwiennej serca jest metabolizm homocysteiny (zapraszam: „Criminal story – aminokwasy”). Składa się na niego przekształcenie metioniny (Met) w homocysteinę (Hcy) i dalszy metabolizm homocysteiny. Podkreślam, że przy za niskiej podaży w diecie B6 grozić nam może niedobór aminokwasu cysteiny (Cys) i homocystynemia (za dużo Hcys we krwi). A za tym idące patologie, jak aterogeneza, choroby serca, rak jelita grubego, udar mózgu (4). Na poniższym schemacie podkreślam zależności między witaminami działającymi na korzyść naszego systemu obronnego – B12, kwas foliowy, B6 (5).
Przypomnę dla zaciekawionych referencyjne stężenie (tak zwana „norma”) homocysteiny w surowicy powinno być 5–15 μmol/L, w zależności od płci i wieku. Niedobór jednej z witamin, czyli B12, kwas foliowy lub B6 może spowodować poważny uszczerbek na zdrowiu. Patologią wywołaną przez nadmiar Hcys może być wrzodziejące zapalenie jelit, a nawet rak jelita grubego. Na schemacie GALT (z ang. – gut-associated lymphoid tissue) – określenie na całość tkanki limfatycznej występującej w obrębie przewodu pokarmowego; Hcys – homocysteina.
U zdrowych młody osób przejściowe obniżenie PLP nie jest istotne (6), ale u osób powyżej 50. roku życia zaleca się zwracanie uwagi na tę witaminę, jako składnika zdrowej diety w ilości 2 – 3mg na dobę (7).
Metabolizm lipidów
Do powstania substancji lipidowych, którymi jest grupa sfingolipidów potrzebna jest sfingozyna, a łańcuch syntezy tego związku rozpoczyna reakcja aminokwasu seryny z palmityloCoA. Palmitylo-CoA to zaktywowany koenzymem A (pochodna witaminy B5) kwas tłuszczowy palmitynowy. Wspomniana reakcję katalizuje enzym z PLP.
Receptory hormonów steroidowych
Spostrzeżono, że PLP jest modulatorem receptorów dla hormonów steroidowych (estrogen, progesteron, testosteron) (8). Okazuje się, że B6 to ciągle aktualny temat, ponieważ w opracowaniu z 2020 zwraca się uwagę na jej powiązanie z zależnym od hormonów steroidowych rakiem piersi, macicy i prostaty. Odnotowano, że wysokie dawki tej witaminy mogą potęgować niepożądane efekty uboczne stosowania estrogenów (9).
Oszczędzanie PLP
Fosforan pirydoksalu, ani witamina B6 (pirydoksal, pirydoksyna, pirydkasina) nie są u nas magazynowane. PLP niezwiązany z enzymami jest niezwłocznie defosforylowany, a jego katabolit wydalany. Jednak nasz organizm jest „zapobiegliwy” i może pozostawić PLP w ilości od 3,7 do 250 mg/kg masy naszego ciała. Co ciekawe około 80% tych zasobów związane jest z enzymem fosforylazą glikogenu mięśni szkieletowych. Nie jest to przechowywanie, ale swoista konieczność metaboliczna. Mianowicie w wątrobie i w mięśniach szkieletowych glukoza jest magazynowana w postaci glikogenu (polimer glukozy). Przy okazji wyjaśnię jaką rolę odgrywa u nas fosforylaza glikogenu (10). Uwalnianie glukozy, katabolizm glikogenu, jest regulowane hormonalnie i z tego powodu też istotne fizjologicznie i na przykład w cukrzycy. Co za tym idzie fosforylaza glikogenowa zarówno w wątrobie, jak i w mięśniach szkieletowych jest regulowana hormonalnie, a więc ogólnoustrojowo, jednak nie tak samo. Fosforylaza glikogenu odłącza glukozę od glikogenu w postaci glukozo-1-fosforanu przy udziale PLP. Następnie glukozo-1-fosforan przekształcany jest do glukozo-6-fosforanu, który może być włączony w przemiany komórkowe prowadzące do pozyskania energii. Tak dzieje się w mięśniach szkieletowych. Trochę inaczej może być w wątrobie, gdzie występuje enzym glukozo-6-fosfataza, która odłącza resztę fosforanową od glukozy, a ta w „wolnej” postaci może przejść do krwi i zasilić nasze różne tkanki. Podkreślam tylko „wolna” glukoza jest transportowana do komórek, a w mięśniach szkieletowych nie ma enzymu glukozo-6-fosfataza. W związku z tym, jeżeli glukoza dostanie się do nich, to ich już nigdy nie opuści. Czasowo będzie zmagazynowana w postaci glikogenu, a w razie potrzeby użyta, ale tylko w przemianach energetycznych mięśni szkieletowych. W wątrobie glukoza zmagazynowana również w postaci glikogenu będzie dostępna dla całego organizmu, ponieważ w postaci „wolnej” dostanie się do krwi. Zależności te pokazuję na poniższym schemacie (11).
To, że 80% fosforanu pirydoksalu naszego organizmu znajduje się w mięśniach szkieletowych związane z fosforylazą glikogenu nie znaczy, że jest to rezerwa PLP dla naszego organizmu. Nie jest ona uwalniana z tej struktury podczas jej deficytu, natomiast z mięśni szkieletowych do krwi dostaje się pirydoksal podczas głodu i to wtedy, gdy rezerwa glikogenu jest w nich wyczerpana. Na marginesie dodam, że substratem energetycznym dla mięśni obok glukozy są kwasy tłuszczowe. Nie ma już „zajęcia” dla fosforylazy glikogenu, ponieważ nie ma glikogenu (brak substratu – enzym nie jest potrzebny). Powoduje to drastyczne obniżenie aktywności fosforylazy glikogenowej (nie ma glikogenu, nie ma substratu, nie ma „co robić”). W takiej sytuacji witamina pirydoksal może być jest wykorzystywana w wątrobie i nerce do przemian aminokwasów. Na przykład do syntezy z nich glukozy, która będzie mogła zasilić podczas głodu tkankę nerwową.
Dieta – dostępność
Najbogatszym źródłem witaminy B6 są drożdże (polecam pasztet wegański z suszonych drożdży), wątroba, mięso, rośliny strączkowe, warzywa liściaste i produkty zbożowe pełnoziarniste. W poniższej tabeli zamieściłam kilka informacji o zawartości witaminy B6 w różnych produktach spożywczych.
Witamina B6 jest rozpowszechniona w przyrodzie i występuje w bardzo wielu produktach żywnościowych. Osobami szczególnie zagrożonymi jej niedoborem są kobiety w ciąży, ludzie nadużywający alkohol, a także osoby w podeszłym wieku (powyżej 75 lat), chorzy na miażdżycę oraz różne neuropatie. Szczególnie ważne jest zabezpieczenie pod względem witaminy B6 rekonwalescentów po Covid19.
Szkodliwość
Wykazano zaistnienie neurologicznych problemów bólowych tylko przy nadmiernej podaży jednej z form witaminy B6, a mianowicie pirydoksysny (). Przy pewnych terapiach podawano 200 -1000 mg na dobę i to u niektórych powodowało zaburzenia neurologiczne. Obecnie zaleca się ograniczenie pirydoksyny do 100 mg/dobę.
Pierwszy raz o szkodliwości nadmiaru witaminy rozpuszczalnej w wodzie dowiedziałam się z książki Olivera Sacksa „Mężczyzna, który pomylił swoją żonę z kapeluszem”. Tytułowe spostrzeżenie nie dotyczy witaminy B6.
Oliver Sacks to angielski psychiatra i neurolog, który w przedstawianej publikacji porusza trudne i równocześnie niezwykle ciekawe problemy związane z neurologią i neuropsychologią. Dzięki ostatniej z wymienionych dziedzin poszerzana jest wiedza dotycząca ludzkich zachowań. Poprzez analizowanie opisanych w tej książce postaw czytelnik skłonny jest do zadawania sobie podstawowych pytań związanych z egzystencją i, co ważne, poszukiwania odpowiedzi na nie. Na tę niezwykle ciekawą pozycję szczególną uwagę powinni zwrócić ci, którzy są zainteresowani szeroko pojętą psychologią czy neurologią (tyle recenzja – taniaksiazka.pl), a ja dodam od siebie – i witaminami.
Literatura
- A History of the Isolation and Identification of Vitamin B-6 | Request PDF (researchgate.net)
- J M Berg, J L Tymoczko, L Stryer, „Biochemia” Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2005).
- doi:10.1016/j.cbpc.2006.07.004 (ucla.edu)
- Water Soluble Vitamins Clinical Research and Future Applications, ed. O.H. Stanger, Springer 2012 ; ISBN 978-94-007-2198-2
- Homocysteine and Folate in Inflammatory Bowel Disease: Can Reducing Sulfur educe Suffering? | SpringerLink
- Dietary vitamin B-6 restriction does not alter rates of homocysteine remethylation or synthesis in healthy young women and men – PubMed (nih.gov)
- (Vitamin B6 | Linus Pauling Institute | Oregon State University)
- http://lpi.oregonstate.edu/infoceter/vitamins/
- https://doi.org/10.1016/B978-0-12-375083-9.00275-0)
- Glycogen Phosphorylase – an overview | ScienceDirect Topics
- Biochemia. Ilustrowany przewodnik – J Koolman, K-H Röhm, PZWL, Warszawa 2005)
- Vitamin B6 | Linus Pauling Institute | Oregon State University [pvc_1]