当前位置:
首页 > 内分泌学 > 认识维生素B6及其作用(内分泌学 维生素代谢性疾病)

认识维生素B6及其作用(内分泌学 维生素代谢性疾病)

导语:认识维生素B6及其作用属于内分泌学下的维生素代谢性疾病分支内容。本篇围绕内分泌学 认识维生素B6及其作用主题,主要讲述维生素B6,维生素等方面医学知识。

维生素B6(VB6)是一组性质相近的含氮化合物,包括吡哆醇(pyridoxine,PN)、吡哆醛(pyridoxal,PL)和吡哆胺(pyridoxamine,PM)3种衍生物,其中吡哆醛和吡哆胺主要以其磷酸化形式存在于动物性食品中,吡哆醇则主要存在于植物性食品中。这3种衍生物具有相同的生物活性,可互相转化。现在人工合成的维生素B6一般为盐酸吡哆醇。含维生素B6辅酶的各种酶系统参与许多含氮化合物(如蛋白质、脂类)的代谢以及糖原分解代谢过程,尤其在必需氨基酸和非必需氨基酸的生物合成和分解代谢中具有十分重要的意义。因此维生素B6的生理功能主要是以辅酶的形式参与转氨、脱羧、氨基内消旋、色氨酸和不饱和脂肪酸的代谢等。

几乎含有B族维生素的食物均含维生素B6,米糠、麦麸及向日葵籽等为维生素B6的丰富来源,其次为香蕉、玉米、鱼、瘦肉、肝、肾、大豆等。维生素B6的推荐量成人为2mg/d,孕妇和哺乳期妇女为2.5mg/d。儿童和青少年的需要量在不同阶段有所不同:婴儿约需0.3~0.4mg/d、7~9岁儿童约需1.25mg/d。维生素B6的需要量与蛋白质的摄入量有一定关系,当蛋白质摄入增加时,维生素B6的需要量亦应随之增加,大约每摄入100g蛋白质需要维生素B6 1.75~2mg。

【维生素B6

3种天然维生素B6的基本分子结构为2-甲基-3-羟基-5-羟甲基吡啶,不同之处在于第4碳位上的基团分别为羟甲基、甲酰基及氨甲基。每种天然维生素B6第5碳位上的羟甲基都能被磷酸化,其中有活性的辅酶形式为5’-磷酸吡哆醛(pyridoxal 5’-phosphate,PLP)和5’-磷酸吡哆胺(pyridoxamine 5’-phosphate,PMP)。

维生素B6易溶于水和酒精,微溶于脂溶剂。在酸性溶液中,3 种维生素B6对热都较稳定,但在碱性溶液中加热,吡哆醛易被破坏。在溶液中,3种维生素B6对光均较敏感,紫外线照射时破坏尤甚。吡哆醛和5’-磷酸吡哆醛在溶液中可与游离氨基作用形成希夫碱(Schiff base),尤其是5’-磷酸吡哆醛因其结构特征更易与氨基起反应形成希夫碱。

维生素B6的吸收部位主要在空肠内。食物中的维生素B6主要以PN、PLP、PMP形式存在。其中动物性食品中的PLP和PMP在小肠腔内必须先经非特异性磷酸酶水解为PL和PM。因此,小肠对维生素B6的吸收形式主要为PN、PL及PM。吸收方式主要为一种不可饱和的被动吸收过程,吸收速度快且吸收率高。大剂量(如10mg以上)摄入PLP后,PLP可以不经水解而被缓慢吸收。

维生素B6的分子形式相互转化

维生素B6主要在血浆和红细胞中转运。小肠黏膜吸收PN后,大部分以PN形式进入血液循环,约30%的PN在小肠黏膜中经磷酸化以5’-磷酸吡哆醇(pyridoxine 5’-phosphate,PNP)形式进入血流。人体给予PN后,其血浆PL可增加12倍,PLP则增加更多,在血浆PL及PLP两者相加占血浆维生素B6总量的90%以上。PL与PLP在血浆中均与清蛋白结合,PLP与清蛋白结合紧密,因此,PLP虽占血浆维生素B6总量的60%以上,但不易为组织细胞所利用;而PL与蛋白结合较为疏松,能为组织细胞所摄取,是血浆中主要的运输形式。PN及PL可通过扩散作用进入红细胞,并在PL激酶作用下形成PLP,然后与血红蛋白结合。PL亦可直接与血红蛋白α链末端缬氨酸紧密结合,并且在红细胞中积累,其在红细胞中的浓度可为血浆的4~5倍,因而PL亦可能是维生素B6在红细胞中的一种运输方式,但红细胞在维生素B6的转运中所起的确切作用尚不清楚。

在肝脏内,PN、PL、PM通过吡哆醛激酶(PL激酶),并在Zn及ATP的参与下转化为各自的磷酸化形式,其后PNP和PMP又可在黄素单核苷酸氧化酶(FMN氧化酶)作用下转化为PLP;在肝脏中,PLP和其他5’-磷酸盐形式都能被碱性磷酸酶水解为游离形式;在组织中,PL在以NAD为辅酶的醛脱氢酶催化下被氧化形成不可逆的代谢终产物——吡哆酸(pyridoxic acid,PA)并由尿排出。维生素B6的各种形式之间的生物转化途径见下图。

维生素B6各种形式间的生物转化途径;注:PL:吡哆醛。

肝脏是维生素B6代谢和调节的活跃组织,其对维生素B6的代谢和调节表现在如下几个方面:

  1. 肝脏是膳食来源的维生素B6转化为PLP的主要器官,在生理条件下,肝脏中的PL激酶与碱性磷酸酶的活性相似,从而保证维生素B6的游离形式与磷酸化形式之间的动态平衡。
  2. 肝脏中的醛氧化酶(以FAD为辅酶)足以将过剩的PL氧化为代谢终产物吡哆酸。
  3. PLP作为产物可反馈抑制FMN氧化酶活性,调控PMP和PNP转化为PLP的转化过程。

通过肝脏对维生素B6的代谢和调节作用,不仅可以保证靶组织对PLP的需要,维持血浆中维生素B6的正常水平,还可防止PLP在肝内蓄积过多。

肝脏贮存和代谢维生素B6

血液循环中的维生素B6可扩散到肌肉中并贮存于肝脏。人体维生素B6的总代谢池估计为1000μmol,80%~90%存在于肌肉中,其中大部分维生素B6以PLP与糖原磷酸化酶结合的形式存在,糖原磷酸化酶占肌肉可溶性蛋白的5%,通过肌肉蛋白的转换,可将维生素B6分解出来以满足机体最低需要量。相比较而言,血液循环中维生素B6总量约在1μmol以下,且更新很慢,估计需25~33天。

吡哆酸(PA)为维生素B6主要的代谢终产物。肝脏是PA形成的主要器官,在肝脏中PL经醛氧化酶作用即产生PA。在其他组织中PL亦可在需NAD的醛脱氢酶催化下形成少量的PA。体内形成的PA主要从尿中排出,排出量约占摄入量的40%~60%,尿中除PA外,尚有少量PN、PL及吡哆醇糖苷等形式,约占摄入的维生素B6总量的10%。尿中维生素B6的排出量及排出形式主要受维生素B6摄入量调节,而与体内贮存量无明显关系。当摄入生理剂量的维生素B6后,在3小时时,大部分以PA形式排出;当PN摄入量超过10mg时,尿中PA的排出量占摄入量的比例降低,而PN的相对排出量增加;大剂量口服维生素B6后,在36小时内,大部分以维生素B6原型形式排出。

维生素B6参与多种代谢过程

维生素B6在体内经酶促磷酸化形成其辅酶形式——5′-磷酸吡哆醛(PLP),后者参与六十多种酶催化的反应。PLP分子上的功能基团是第4碳位上的-HCO,它易与氨基酸的氨基生成不稳定的中间物——希夫碱,经分子重排,脱去氨基酸α-碳原子上的H后,形成希夫碱异构体,这是一种具共轭双键的稳定的共振结构,在具有专一性的酶分子共同作用下,α-碳原子上可以进行各种化学反应。

PLP参与的几种主要的酶反应类型包括:①转氨基作用:参与氨基酸如丙氨酸、天门冬酰胺、精氨酸、半胱氨酸、异亮氨酸、赖氨酸等的氨基转移过程。②脱羧基作用:参与色氨酸、酪氨酸、组氨酸、多巴等脱羧基过程。③侧链分解作用:参与含羟基氨基酸的醛醇分裂反应以及含硫氨基酸的胱硫醚裂解过程。④消旋作用:如在细菌中D-氨基酸与L-氨基酸的转换过程等。

  1. 参与葡萄糖异生:PLP通过其在转氨酶和糖原磷酸化酶中的作用而参与葡萄糖的产生。
  2. 影响尼克酸形成:PLP通过参与犬尿氨酸原酶的作用而影响色氨酸向尼克酸转化的过程。
  3. 影响脂质代谢:作为丝氨酸棕榈酰基转移酶的辅酶参与神经鞘磷脂的生物合成;维生素B6营养状况可影响肉碱合成以及机体必需脂肪酸的代谢。
  4. 对神经系统影响:PLP参与5-羟色胺、多巴胺、组胺、牛磺酸、去甲肾上腺素以及γ-氨基丁酸等的代谢,影响神经递质的合成。缺乏维生素B6可导致情感障碍、脑电图异常、老年人认知功能减退、婴幼儿运动异常及癫痫发作、生长期学习记忆能力下降等一系列临床症状。
  5. 对核酸合成影响:PLP通过其在丝氨酸转羟甲基酶中的作用参与一碳单位的代谢,从而影响核酸合成;可抑制胸腺嘧啶核苷酸合成酶而影响DNA合成。
  6. 对免疫的影响:在动物和人群中发现,维生素B6的营养状况可能与细胞介导的免疫反应有关,可能影响肿瘤的生长以及无症状的HIV-1感染者的免疫功能指标。
  7. 激素调节作用:近年研究表明,有几种类固醇激素的作用是受PLP调节的,PLP可结合于类固醇受体的第2位点,改变类固醇受体与DNA的结合,从而使类固醇的作用下降。维生素B6可能与某些内分泌疾病相关,因为有研究发现PLP对细胞液天门冬氨酸转氨酶基因表达的调节是通过糖皮质激素受体与类糖皮质激素反应元件相结合而使该受体失活的。