Полная версия научной работы 147 КБ

СОВРЕМЕННАЯ ОЦЕНКА БИОХИМИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ ФОЛИЕВОЙ
КИСЛОТЫ
Немцева Е. К.
ГБОУ ВПО ОрГМУ Минздрава России
Оренбург, Россия
MODERN ANALYSIS OF BIOCHEMICAL FUNCTIONS OF FOLIC ACID
Nemtseva E. K.
Orenburg State Medical University
Orenburg, Russia
Молекула фолиевой кислоты (фолата) состоит из 3 частей: птеринового
производного, парааминобензойной и глутаминовой кислот (Рис.1)
Фолиевую кислоту (фолат) называют также птероилглутаминовой кислотой. Птерины широко распространены в природе. Некоторые из них,
например ксантоптерин, являются пигментами глаз и крыльев насекомых
(бабочек).
Фолиевая кислота в растительных продуктах содержится в виде полиглутаматов. В тощей и подвздошной кишке этот комплекс освобождается
от моноглутаматов, и витамин легко всасывается. В организме человека и
животных фолиевая кислота синтезируется микрофлорой кишечника. После
всасывания из просвета кишки уже в слизистой тонкого кишечника происходит ферментативное восстановление фолиевой кислоты в тетрагидрофолиевую кислоту (ТГФК) (рис. 1), которая и является активным коферментом (Н4
- биоптерин). Это восстановление происходит в две стадии с участием специфических ферментов.
Рис. 1. Восстановление фолиевой кислоты в тетрагидрофолиевую.
На первой стадии при участии фолатредуктазы образуется дигидрофолиевая кислота, которая благодаря второму ферменту, дигидрофолатредуктазе, восстанавливается в тетрагидрофолиевую кислоту.
Фолиевая кислота в печени превращается в Н4-фолат в несколько стадий с участием ферментов фолатредуктазы и дигидрофолатредуктазы, коферментом которых служит NADPH
Активным участком тетрагидрофолиевой кислоты являются этилендиаминовая группировка (5, 6, 9 и 10 атомы).
1
При поступлении в кровь большая часть (до 80%) ТГФК локализуется в
эритроцитах и оставшаяся - в плазме. Тканями-депо фолатов являются печень и почки. Выведение фолиевой кислоты происходит с мочой.
Затем происходит образование из тетрагидрофолата 5,10метилтетрагидрофолата, сопряженное с распадом серина и глицина.
Серин - заменимая аминокислота, синтезируется из промежуточного
продукта гликолиза - 3-фосфоглицерата, а аминогруппу получает от глутаминовой кислоты.
Глицин - также заменимая аминокислота, основным источником которой служит серин. Реакцию синтеза глицина из серина (рис. 2) катализирует
фермент серин-оксиметилтрансфераза, коферментом которой является Н4фолат.
Реакция превращения серина в глицин легко обратима. Основной путь
катаболизма глицина у человека и других позвоночных также связан с использованием Н4-фолата.
В превращениях серина и глицина главную роль играют ферменты, коферментами которых служат производные фолиевой кислоты. Этот витамин
широко распространён в животных и растительных пищевых продуктах.
Образование и использование одноуглеродных фрагментов
Образованием одноуглеродного метиленового фрагмента (-CH2-) проходит в процессе катаболизма серина. Метиленовая группа в молекуле метилен-H4-фолата может превращаться в другие одноуглеродные фрагменты:
метинильную (-CH=), формильную (-HC=) и формиаминогруппу (-CH=NH).
Все образующиеся производные Н4-фолата играют роль промежуточных переносчиков и служат донорами одноуглеродных фрагментов при синтезе некоторых соединений: пуриновых оснований и тимидиловой кислоты
(необходимых для синтеза ДНК и РНК), регенерации метионина, синтезе
различных формиаминопроизводных (формиаминоглицина и т.д.).
Перенос одноуглеродных фрагментов к акцептору необходим не только
для синтеза ряда соединений, но и для регенерации свободного Н4-фолата в
печени.
Превращение тетрагидрофолата в 5,10-метилентетрагидрофолат через
промежуточные стадии образования 5-формилтетрагидрофолата и 5формиаминотетрагидрофолата, сопряженное с утилизацией продуктов катаболизма
гистидина,
с
последующим
превращением
5,10метилентетрагидрофолата в 10-формилтетрагидрофолат или в
5,10метилентетрагидрофолат.
Процесс образования пуринового ядра (Рис.2)
Процесс идет в 10 стадий, результатом которых является образование
первого пуринового нуклеотида – ионозин-5’-монофосфат (ИМФ).
ИМФ в основном используется на синтез АМФ из ГМФ. Небольшое
количество этого продукта обнаруживается также в тРНК в качестве одного
из минорных нуклеотидов.
2
Рис. 2. Участие Н4-фолата в метаболизме.
Синтез гомоцистеина (Рис.2)
В течение жизни уровень гомоцистеина в крови постепенно повышается. До периода полового созревания уровень гомоцистеина у мальчиков и девочек примерно одинаков (около 5 мкмоль/л). В период полового созревания
уровень гомоцистеина повышается до 6-7 мкмоль/л, у мальчиков это повышение более выражено, чем у девочек. У взрослых уровень гомоцистеина колеблется в районе 10-11 мкмоль/л, у мужчин этот показатель обычно выше,
чем у женщин. С возрастом уровень гомоцистеина постепенно возрастает,
причем у женщин скорость этого нарастания выше, чем у мужчин. Постепенное нарастание уровня гомоцистеина с возрастом объясняют снижением
функции почек.
Во время беременности в норме уровень гомоцистеина имеет тенденцию к снижению. Это снижение происходит обычно на границе первого и
второго триместров беременности, и затем остается относительно стабильным. Нормальные уровни гомоцистеина восстанавливаются через 2-4 дня после родов. Считается, что снижение уровня гомоцистеина при беременности
благоприятстствует плацентарному кровообращению.
Уровень гомоцистеина в крови может повышаться по многим причинам. Самыми частыми причинами повышения уровня гомоцистеина (гипергомоцистеинемии) являются витаминодефицитные состояния. Особенно чувствителен организм к недостатку фолиевой кислоты и витаминов B6, B12 и
B1.
Как известно, стабильность ДНК обеспечивается реакцией метилирования (рис. 3) при участии SAM (активной формы метионина, которая является донором –CH3 группы). Повышение уровня гомоцистеина в крови может приводить к гипометилированию ДНК и белка (в том числе гистонов),
которые влияют на экспрессию генов и стабильность ДНК.
3
Рис. 3. Реакция метилирования ДНК
При тяжелом дефиците витамина B12 5-метилтетрагидрофолат может
накапливаться в организме, в результате чего фолат может образовать «метиловую ловушку», которая может ухудшить повторный биосинтез пуриновых
оснований и тимидилата.
Предполагается, что повышенную склонность к гипергомоцистеинемии
имеют курящие. Потребление больших количеств кофе является одним из
самых мощных факторов, способствующих повышению уровня гомоцистеина в крови. У лиц, выпивающих более 6 чашек кофе в день, уровень гомоцистеина на 2-3 мкмоль/л выше, чем у не пьющих кофе. Предполагается, что
негативное действие кофеина на уровень гомоцистеина связано с изменением
функции почек.
Уровень гомоцистеина часто повышается при сидячем образе жизни.
Умеренные физические нагрузки способствуют снижению уровня гомоцистеина при гипергомоцистеинемии. Потребление небольших количеств алкоголя может снижать уровень гомоцистеина, а большие количества спиртного
способствуют росту гомоцистеина в крови.
Гипергомоцистеинемия, возникающая при недостатке фолиевой кислоты, способствует прогрессированию атеросклероза и его последствий, а также, воздействуя на ДНК, обладает проканцерогенными эффектами.
Атерогенные свойства гипергомоцистеинемии объясняют дисфункцией
и повреждением эндотелия с последующей активацией тромбоцитов и тромнообразования. В плазме гомоцистеин подвергается окислению, в процессе
образуются перекись водорода и свободные радикалы, оказывающие токсические действия на клетки эндотелия. Кроме того, гомоцистеин вызывает
пролиферацию гладкомышечных клеток сосудов, повышает уровень ПОЛ и
окисление ЛПНП. С целью снижения уровня гомоцистеина в плазме могут
быть использованы фолиевая кислота в комбинации с витаминов B6 и B12.
Фолаты, являясь косубстратом метаболизма гомоцистеина, а также
действуя как антиоксиданты, могут иметь большое значение для профилактики ИБС.
Во время беременности значение фолиевой кислоты резко возрастает.
Ее участие в пуриновом обмене имеет определяющее значение для нормального эмбриогенеза. Достаточный уровень фолиевой кислоты необходим для
формирования нервной системы плода.
Часть генетически обусловленных пороков развития нервной трубки
плода связана с нарушением обмена гомоцистеина, на который влияет фоли4
евая кислота. В свою очередь, гомоцистеин оказывает токсическое воздействие на нервную ткань. Компенсация пониженной активности гомоцистеинметилтрансферазы может быть частично осуществлена путем увеличения поступления в организм фолиевой кислоты.
В то же время при беременности часто формируется отрицательный
баланс фолиевой кислоты, обусловленный интенсивной ее утилизацией на
нужды плода. Кроме того, фолиевая кислота используется для обеспечения
роста матки, плаценты, а также непрерывно усиливающегося эритропоэза в
гемопоэтических органах женщины. Поэтому при беременности и наблюдается снижение фолиевой кислоты.
В целях профилактики беременным рекомендуются диета богатая продуктами, обогащенными фолатами, а также употребление фолиевой кислоты
в таблетках.
Выводы:
1. Представлены современные данные прямого и опосредованного
участия фолиевой кислоты в метаболизме.
2. Показано негативное влияние на обмен фолиевой кислоы вредных
привычек и неправильного питания.
3. Оценка механизма участия фолиевой кислоты в обмене веществ в
организме является предпосылкой для понимания клинических проявлений
дефицита витамина.
Выражаю благодарность за помощь в сборе и анализе материала доценту кафедры биохимии, к.м.н. Афониной С. Н.
5