Пантотеновая кислота - Pantothenic acid

Пантотеновая кислота
Скелетная формула (R) -пантотеновой кислоты
Молекула пантотеновой кислоты
Имена
Предпочтительное название IUPAC
3 - [(2 R ) -2,4-дигидрокси-3,3-диметилбутанамидо] пропановая кислота
Систематическое название ИЮПАК
3 - [(2 R ) - (2,4-дигидрокси-3,3-диметилбутаноил) амино] пропановая кислота
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
3DMet
1727062, 1727064 ( R )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard 100.009.061 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
КЕГГ
MeSH Пантотеновая кислота + кислота
Номер RTECS
UNII
  • InChI = 1S / C9H17NO5 / c1-9 (2,5-11) 7 (14) 8 (15) 10-4-3-6 (12) 13 / h7,11,14H, 3-5H2,1-2H3, (Н, 10,15) (Н, 12,13) ☒N
    Ключ: GHOKWGTUZJEAQD-UHFFFAOYSA-N ☒N
  • CC (C) (CO) C (C (= O) NCCC (= O) O) O
  • ( R ): CC (C) (CO) [C @ H] (C (= O) NCCC (= O) O) O
  • ( S ): CC (C) (CO) [C @@ H] (C (= O) NCCC (= O) O) O
Характеристики
C 9 H 17 N O 5
Молярная масса 219,237  г · моль -1
Появление Желтое масло
Бесцветные кристаллы ( соль Ca 2+ )
Запах Без запаха
Плотность 1,266 г / см 3
1,32 г / см 3 ( соль Ca 2+ )
Температура плавления 183,833 ° C (362,899 ° F, 456,983 K)
196-200 ° C (385-392 ° F, 469-473 K)
разлагается ( соль Ca 2+ )
138 ° C (280 ° F, 411 K)
разлагается (Ca 2 + соль, моногидрат)
Очень растворим
2,11 г / мл ( соль Ca 2+ )
Растворимость Очень растворим в C 6 H 6 , эфире
Ca 2+, соль:
Слабо растворим в спирте , CHCl 3
журнал P -1,416
Кислотность (p K a ) 4,41
Основность (p K b ) 9,698
+ 37,5 °
+ 24,3 ° ( соль Ca 2+ )
Опасности
NFPA 704 (огненный алмаз)
2
1
0
точка возгорания 287,3 ° С (549,1 ° F, 560,5 К)
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
> 10 мг / г ( соль Ca 2+ )
Родственные соединения
Родственные алкановые кислоты
Аргинин
гопантеновая кислота
4- (γ-глутамиламино) бутановая кислота
Родственные соединения
Пантенол
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?) проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Пантотеновая кислота , также называемая витамином B 5, является водорастворимым витамином B и, следовательно, важным питательным веществом . Всем животным требуется пантотеновая кислота для синтеза кофермента A (CoA), необходимого для метаболизма жирных кислот, а также для синтеза и метаболизма белков , углеводов и жиров в целом .

Пантотеновая кислота - это комбинация пантотеновой кислоты и β-аланина . Его название происходит от греческого « пантос» , что означает «отовсюду», поскольку минимальное количество пантотеновой кислоты содержится почти в каждой пище. Человеческий дефицит встречается очень редко. В качестве пищевой добавки или ингредиента корма для животных обычно используется форма пантотената кальция из-за химической стабильности и, следовательно, длительного срока хранения продукта по сравнению с пантотенатом натрия или свободной пантотеновой кислотой.

Определение

Структура кофермента А: 1: 3'-фосфоаденозин. 2: дифосфат, органофосфатный ангидрид. 3: пантоевая кислота. 4: β-аланин. 5: цистеамин.

Пантотеновая кислота является водорастворимым витамином , один из витаминов группы В . Он синтезируется из аминокислоты β-аланина и пантоевой кислоты (см. Рисунки биосинтеза и структуры кофермента А). В отличие от витамина Е , который присутствует в восьми химически связанных формах, известных как витамеры , пантотеновая кислота - это всего лишь одно химическое соединение. Это исходное соединение в синтезе кофермента А (КоА), кофактора многих ферментативных процессов.

Использование в биосинтезе кофермента А

Подробная информация о биосинтетическом пути синтеза КоА из пантотеновой кислоты.

Пантотеновая кислота является предшественником КоА через пятиступенчатый процесс. Для биосинтеза необходимы пантотеновая кислота, цистеин, четыре эквивалента АТФ (см. Рисунок).

  1. Пантотеновая кислота фосфорилируется до 4'-фосфопантотената ферментом пантотенаткиназой . Это обязательный этап биосинтеза КоА, для которого требуется АТФ.
  2. Цистеин добавляют к 4'-phosphopantothenate ферментом phosphopantothenoylcysteine синтетазы с образованием 4'-фосфо-N-pantothenoylcysteine (PPC). Эта стадия сочетается с гидролизом АТФ .
  3. КПП декарбоксилированию с 4'-фосфопантетеин от phosphopantothenoylcysteine декарбоксилазы
  4. 4'- Фосфопантетеин аденилируется (или, точнее, AMPylated ) с образованием дефосфо -КоА ферментом фосфопантетеинаденилилтрансферазой.
  5. И, наконец, dephospho-КоА фосфорилируется до кофермента А с помощью фермента dephosphocoenzyme киназы . Этот последний шаг также требует АТФ.

Этот путь подавляется ингибированием конечного продукта , что означает, что КоА является конкурентным ингибитором пантотенаткиназы, фермента, ответственного за первый этап.

Коэнзим A необходим в механизме реакции цикла лимонной кислоты . Этот процесс является основным катаболическим путем организма и необходим для разрушения строительных блоков клетки, таких как углеводы , аминокислоты и липиды , в качестве топлива. КоА важен в энергетическом метаболизме для пирувата, чтобы войти в цикл трикарбоновых кислот ( цикл TCA) в виде ацетил-КоА, и для превращения α-кетоглутарата в сукцинил-КоА в цикле. КоА также необходим для ацилирования и ацетилирования, которые, например, участвуют в передаче сигнала и различных функциях ферментов. Помимо функционирования в качестве КоА, это соединение может действовать как носитель ацильной группы с образованием ацетил-КоА и других родственных соединений; это способ переноса атомов углерода внутри клетки. КоА также необходим для образования белка-носителя ацила (АСР), который необходим для синтеза жирных кислот. Его синтез также связан с другими витаминами, такими как тиамин и фолиевая кислота.

Источники

Диетическое

Пищевые источники пантотеновой кислоты включают продукты животного происхождения, в том числе молочные продукты и яйца. Картофель, томатные продукты, овсяные хлопья, семена подсолнечника, авокадо и грибы являются хорошими растительными источниками. Цельные зерна - еще один источник витамина, но при измельчении для приготовления белого риса или белой муки удаляется большая часть пантотеновой кислоты, которая содержится во внешних слоях цельного зерна. В кормах для животных наиболее важными источниками являются люцерна, злаки, рыбная мука, арахисовая мука, патока, рисовые отруби, пшеничные отруби и дрожжи.

Добавки

В пищевых добавках пантотеновой кислоты обычно используется пантотенол (или пантенол ), аналог длительного хранения , который после употребления превращается в пантотеновую кислоту. Пантотенат кальция - соль - может использоваться в производстве, поскольку он более устойчив, чем пантотеновая кислота, к факторам, ухудшающим стабильность, таким как кислота, щелочь или тепло. Количество пантотеновой кислоты в пищевых добавках может составлять до 1000 мг (в 200 раз больше, чем уровень адекватного потребления для взрослых), без доказательств того, что такие большие количества приносят какую-либо пользу. Согласно WebMD , у добавок пантотеновой кислоты есть длинный список заявленных применений, но нет достаточных научных доказательств в поддержку любого из них.

В качестве пищевой добавки пантотеновая кислота отличается от пантетина , который состоит из двух молекул пантотеновой кислоты, связанных дисульфидным мостиком. Пантетин, продаваемый в виде высоких доз (600 мг), может быть эффективным для снижения уровня холестерина ЛПНП в крови - фактора риска сердечно-сосудистых заболеваний - но его долгосрочные эффекты неизвестны, поэтому его применение должно контролироваться врачом. Пищевая добавка с пантотеновой кислотой не оказывает такого же влияния на ЛПНП.

Фортификация

По данным Global Fortification Data Exchange, дефицит пантотеновой кислоты настолько редок, что ни в одной стране не требуется обогащать продукты.

Диетические рекомендации

Институт медицины США (IOM) обновил расчетные средние потребности (EAR) и рекомендуемые диетические нормы (RDA) для витамина B в 1998 году. В то время не было достаточной информации для установления EAR и RDA для пантотеновой кислоты. В таких случаях, как этот, Правление устанавливает Адекватное потребление (AI), с пониманием того, что в какой-то момент AI может быть заменен более точной информацией.

Текущий AI для подростков и взрослых в возрасте от 14 лет и старше составляет 5 мг / день. Частично это было основано на наблюдении, что для типичной диеты экскреция с мочой составляла примерно 2,6 мг / день, а биодоступность связанной с пищей пантотеновой кислоты составляла примерно 50%. AI при беременности - 6 мг / сут. AI для кормления грудью - 7 мг / сут. Для младенцев до 12 месяцев AI составляет 1,8 мг / день. Для детей в возрасте от 1 до 13 лет AI увеличивается с возрастом от 2 до 4 мг / день. В совокупности EAR, RDA, AI и UL называются диетическими референсами (DRI).

Возрастная группа Возраст Адекватное потребление
Младенцы 0–6 месяцев 1,7 мг
Младенцы 7–12 месяцев 1,8 мг
Дети 1–3 года 2 мг
Дети 4–8 лет 3 мг
Дети 9–13 лет 4 мг
Взрослые мужчины и женщины 14+ лет 5 мг
Беременные женщины (против 5) 6 мг
Кормящие женщины (против 5) 7 мг

Хотя для многих питательных веществ Министерство сельского хозяйства США использует данные о составе пищевых продуктов в сочетании с результатами обследования потребления пищевых продуктов для оценки среднего потребления, обследования и отчеты не включают пантотеновую кислоту в свои анализы. Менее формальные оценки суточного потребления взрослого составляют от 4 до 7 мг / день.

Европейский орган по безопасности пищевых продуктов (EFSA) относится к коллективному набору информации , как диетическое эталонных значений, с справочном населения Intake (PRI) вместо АРР, и средняя потребность вместо EAR. AI и UL определены так же, как в США. Для женщин и мужчин старше 11 лет адекватное потребление (AI) установлено на уровне 5 мг / день. ИА при беременности составляет 5 мг / сут, при кормлении грудью 7 мг / сут. Для детей в возрасте 1–10 лет AI составляет 4 мг / день. Эти ИИ похожи на ИИ США.

Безопасность

Что касается безопасности, IOM устанавливает допустимые верхние уровни потребления (UL) для витаминов и минералов, когда доказательств достаточно. В случае пантотеновой кислоты UL не существует, так как нет данных о побочных эффектах высоких доз для человека. EFSA также рассмотрело вопрос о безопасности и пришло к такому же выводу, что и в Соединенных Штатах, - что не было достаточных доказательств для установления UL для пантотеновой кислоты.

Требования к маркировке

Для целей маркировки пищевых продуктов и пищевых добавок в США количество в порции выражается в процентах от дневной нормы (% DV). Для целей маркировки пантотеновой кислоты 100% дневной нормы составляло 10 мг, но по состоянию на 27 мая 2016 года она была изменена до 5 мг, чтобы согласовать ее с AI. Соответствие обновленным правилам маркировки требовалось к 1 января 2020 года для производителей с годовым объемом продаж пищевых продуктов 10 миллионов долларов США и более, а к 1 января 2021 года - для производителей с более низкими объемами продаж продуктов питания. Таблица старых и новых суточных значений для взрослых приведена в разделе « Референсное суточное потребление» .

Всасывание и выведение

Когда пантотеновая кислота содержится в продуктах питания, большая часть пантотеновой кислоты находится в форме КоА или связана с белком-носителем ацила (АСР). Чтобы клетки кишечника усвоили этот витамин, он должен превратиться в свободную пантотеновую кислоту. В просвете кишечника КоА и АСР гидролизуются до 4'-фосфопантетеина. Затем 4'- фосфопантетеин дефосфорилируется до пантетеина . Пантетеиназа , кишечный фермент, затем гидролизует пантетеин до свободной пантотеновой кислоты. Свободная пантотеновая кислота всасывается в клетки кишечника через насыщаемую, зависимую от натрия активную транспортную систему. При высоких уровнях потребления, когда этот механизм насыщен, некоторое количество пантотеновой кислоты также может дополнительно абсорбироваться посредством пассивной диффузии. В целом при увеличении потребления в 10 раз скорость всасывания снижается до 10%.

Пантотеновая кислота выводится с мочой. Это происходит после выхода из CoA. Количество с мочой составляет порядка 2,6 мг / день, но снизилось до незначительного количества, когда испытуемых в многонедельных экспериментальных ситуациях кормили диетой, лишенной витамина.

Дефицит

Дефицит пантотеновой кислоты у людей встречается очень редко и до конца не изучен. В тех немногих случаях, когда наблюдался дефицит (военнопленные во время Второй мировой войны, жертвы голода или ограниченные испытания на добровольных началах), почти все симптомы исчезли с помощью перорального приема пантотеновой кислоты. Симптомы дефицита аналогичны другим недостаткам витамина B. Из-за низкого уровня CoA снижается выработка энергии, что может вызвать симптомы раздражительности, усталости и апатии . Также нарушается синтез ацетилхолина; следовательно, неврологические симптомы также могут проявляться при дефиците; они включают ощущение онемения рук и ног, парестезию и мышечные судороги. Дополнительные симптомы могут включать беспокойство, недомогание, нарушения сна, тошноту, рвоту и спазмы в животе.

У животных симптомы включают нарушения нервной, желудочно-кишечной и иммунной систем, снижение скорости роста, снижение потребления пищи, поражения кожи и изменения шерсти, а также изменения липидного и углеводного обмена. У грызунов может наблюдаться потеря цвета волос, что привело к маркетингу пантотеновой кислоты в качестве пищевой добавки, которая может предотвратить или лечить поседение волос у людей (несмотря на отсутствие каких-либо доказательств испытаний на людях).

Статус пантотеновой кислоты можно оценить путем измерения концентрации в цельной крови или суточной экскреции с мочой. У людей уровень цельной крови ниже 1 мкмоль / л считается низким, как и экскреция с мочой менее 4,56 ммоль / день.

Кормление животных

Биосинтез пантотеновой кислоты

Пантотенат кальция и декспантенол (D-пантенол) являются одобренными Европейским управлением по безопасности пищевых продуктов (EFSA) добавками к корму для животных. Добавки составляют порядка 8–20 мг / кг для свиней, 10–15 мг / кг для птицы, 30–50 мг / кг для рыбы и 8–14 мг / кг корма для домашних животных. Это рекомендуемые концентрации, которые должны быть выше предполагаемых требований. Есть некоторые свидетельства того, что добавление корма увеличивает концентрацию пантотеновой кислоты в тканях, т. Е. В мясе, потребляемом людьми, а также в яйцах, но это не вызывает беспокойства с точки зрения безопасности потребителей.

Никаких диетических требований к пантотеновой кислоте у жвачных животных не установлено. Синтез пантотеновой кислоты микроорганизмами рубца в 20-30 раз превышает количество, поступающее с пищей . Чистый микробный синтез пантотеновой кислоты в рубце телят оценивается в 2,2 мг / кг перевариваемого органического вещества, потребляемого в день. Добавление пантотеновой кислоты в количестве, превышающем теоретические требования в 5-10 раз, не улучшило показатели роста крупного рогатого скота на откормочной площадке.

Биосинтез

Бактерии синтезируют пантотеновую кислоту из аминокислот аспартата и предшественника аминокислоты валина. Аспартат превращается в β-аланин. Аминогруппа валина заменена кет фрагментом с образованием α-ketoisovalerate, который, в свою очередь, образует α-ketopantoate после переноса метильной группы, то D-pantoate (также известный как пантоевая кислота) после сокращения. Затем β-аланин и пантоевая кислота конденсируются с образованием пантотеновой кислоты (см. рисунок).

История

Термин витамин происходит от слова Vitamine , который был придуман в 1912 году польский биохимик Казимир Функ , который изолирован комплекс водорастворимых питательных микроэлементов , необходимых для жизни, все из которых он предположительно будет амины . Когда позже выяснилось, что это предположение не соответствует действительности, буква «е» была исключена из названия, отсюда и слово «витамин». Номенклатура витаминов была построена в алфавитном порядке, и Элмер МакКоллум назвал эти жирорастворимые А и водорастворимые В. Со временем были выделены и пронумерованы восемь химически различных водорастворимых витаминов группы В, с пантотеновой кислотой в качестве витамина В 5 .

Сущность пантотеновой кислоты была открыта Роджером Дж. Уильямсом в 1933 году, доказав, что она необходима для роста дрожжей. Три года спустя Elvehjem и Jukes продемонстрировали, что это фактор роста и антидерматит у кур. Уильямс окрестил это соединение «пантотеновой кислотой», получив название от греческого слова pantothen , которое переводится как «отовсюду». Его причина заключалась в том, что он обнаружил, что он присутствует почти во всех продуктах, которые он тестировал. Уильямс продолжил определение химической структуры в 1940 году. В 1953 году Фриц Липманн получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытие кофермента А и его важность для промежуточного метаболизма» - работу, которую он опубликовал в 1946 году.

использованная литература