Витамины В12 и В15

Таблица 2 . Влияние витамина В12 на синтез нуклеиновых кислот

Позже в опытах с изотопами стали искать более прямых данных. Исследовали, например, влияние витамина B ₁₂ на включение радиоактивного фосфора в нуклеиновые кислоты. Витамин B ₁₂ стимулировал включение его во фракцию ДНК кишечника и селезенки, но не печени и в то же время не влиял на радиоактивность РНК. Джонсон и сотр. использовали еще более прямой подход к проблеме: они изучали включение ¹⁴ С из различных предшественников (формиата, формальдегида, глицина, серина и глюкозы) в нуклеиновые кислоты печени свиней, кур и крыс; у крыс они определяли также превращение некоторых из этих предшественников в аллантоин. Ни в одном случае нельзя было обнаружить сколько-нибудь значительного влияния витамина B ₁₂ на радиоактивность ДНК, РНК или аллантоина. Если эти данные будут подтверждены, то трудно будет признавать связь между витамином В ₁₂ и синтезом нуклеиновых кислот у высших животных. Мистри и Джонсон в опытах на курах действительно установили, что витамин B ₁₂ повышает синтез мочевой кислоты из формиата, метильной группы метионина или в-углеродного атома серина, но не из формальдегида или глицина; однако они трактуют это не как результат прямого действия на биосинтез пуринов, а как возможное влияние на какую-то окислительную реакцию в обмене соединений с одним углеродным атомом.

Белковый обмен

Очевидно, что благодаря своему влиянию на синтез метионина витамин B ₁₂ оказывает какое-то действие на белковый обмен. Например, можно ожидать, что цианкобаламин будет улучшать использование белка из рационов, в которых этой аминокислоты недостаточно. Таким образом объясняли некоторые из отмеченных выше благотворных эффектов витамина. Значительную прибавку в весе тела, даже если она связана с увеличением количества не только жира (как часто бывает), но и белка, обычно можно объяснить просто повышенным потреблением пищи животными, получающими витамин B ₁₂ . Не было обнаружено никакого влияния витамина B ₁₂ на баланс азота и эффективность использования белков у крыс. Различные исследования, однако, указывали на более прямую роль этого витамина в синтезе белка. Так, было установлено, что у крыс с гипертиреозом (гиперфункцией щитовидной железы) витамин B ₁₂ способствует удержанию азота. У кур при недостаточности витамина B ₁₂ концентрация аминокислот в крови повышена, а белков в плазме - понижена; у человека также показано обратное отношение между концентрациями аминокислот и витамина B ₁₂ в крови, что объясняется стимулирующим действием витамина на синтез белков. Сообщается об избыточном выведении с мочой аминокислот, особенно лизина (но также и таурина) при обострении пернициозной анемии и дегенерации спинного мозга. Нарушение нормального обмена тирозина и триптофана могло бы вести к избыточному выделению фенольных веществ, тоже отмеченному при пернициозной анемии, и, возможно, к образованию токсичных веществ, вызывающих гемолиз, которым иногда сопровождается это заболевание; все эти обменные нарушения быстро исчезают после введения витамина B ₁₂ . Было отмечено, что при дегенерации спинного мозга, часто сопровождающей пернициозную анемию, поражаются некоторые крупные аксоны, нормальное состояние которых поддерживается быстрым обновлением белка. Поэтому исследователи предположили, что витамин B ₁₂ , специфически излечивающий это состояние, косвенным образом контролирует синтез белка; полагая, что прямое действие витамина направлено на синтез нуклеиновых кислот, они связали свое предположение с гипотезой о том, что РНК служит "шаблоном" для синтеза белка; их данные было бы логичнее истолковать в пользу прямого действия витамина B ₁₂ на синтез белков. Изучалось влияние витамина B ₁₂ на включение меченого серина или меченой глюкозы в белки печени и в некоторые отдельные аминокислоты у свиней и крыс. Во всех опытах полученные величины были заметно ниже у животных с авитаминозом. Исследователи приводят соображения в пользу того, что это не было следствием одного лишь пониженного потребления пищи. Данные наблюдения были дополнены исследованиями, проведенными in vitro на препаратах микросом из печени и селезенки нормальных крыс и крыс с авитаминозом. Как показано, между этими группами животных обнаружились большие различия во включении меченых аминокислот; кроме того, при добавлении витамина B ₁₂ к препаратам микросом, полученных от животных с авитаминозом, включение аминокислот заметно возрастало. Ученые пошли дальше и показали, что в надосадочной жидкости после центрифугирования микросом печени находится содержащий витамин B ₁₂ «рН5-фермент», катализирующий включение меченых аминокислот в белок. Интересно было бы выяснить, не обладает ли ферментативной активностью комплекс витамина B12 с пептидом, выделенный ранее из печени. Позднее было показано, что «рН5-фермент» содержит большую часть витамина В ₁₂ , первоначально находившегося в микросомах печени. Этот фермент подвергли дальнейшему фракционированию; он, по-видимому, катализировал как активацию аминокислот аденозинтрифосфатом, так и их последующее включение в белковую фракцию микросом. Кроме того, оба процесса подавлялись антагонистами витамина В ₁₂ содержащими остаток анилида вместо одной из амидных групп. Исследователи высказали гипотезу, что витамин В ₁₂ -фермент действует как активатор-переносчик: он переносит аминокислоты (после активации их карбоксильных групп аденозинтрифосфатом) на "шаблон", возможно, путем транспептидирования, в котором участвуют 6 карбоксамидных групп молекулы витамина. Некоторые ученые приводят соображения, позволяющие предполагать, что некоторые из карбоксамидных групп являются биохимически активными частями молекулы. Другим исследователям пока не удалось подтвердить эти данные; они указывают также, что включение аминокислот в белок микросом не обязательно представляет собой нормальный синтез белка. Таким образом, эти результаты нельзя считать окончательным доказательством прямого действия цианкобаламина на белковый синтез. Однако это привлекательная гипотеза; контролем синтеза апоферментов можно было бы объяснить влияние витамина В ₁₂ на ряд, казалось бы, не связанных между собой ферментных систем. В пользу этого можно привести и другие данные; различные исследователи утверждали, что недостаточность витамина B ₁₂ у крыс ведет к уменьшению содержания в их печени некоторых ферментов, а именно трансметилазы, рибонуклеазы, цитохромоксидазы и различных дегидрогеназ. Другие авторы установили, что при отсутствии витамина B ₁₂ не происходит регенерации ткани печени после частичной гепатэктомии. Все эти данные говорят в пользу прямого или косвенного влияния витамина на синтез белка.

Другие возможные функции

Недостаток цианкобаламина в пище ведет к повышенному выделению тиоцианата; в связи с чем была выдвинута гипотеза, основанная на предполагаемой лабильности групп цианида и конкуренции за цианид между оксикобаламином и ферментом роданезой. Тесная взаимосвязь между функциями фолиевой кислоты и цианкобаламина привела к предположению о том, что последний катализирует превращение фолиевой кислоты в "цитроворум-фактор" или какую-то другую активную форму; убедительных экспериментальных данных в пользу этого, по-видимому, нет. Интересные взаимоотношения, видимо, существуют также между витамином B ₁₂ и пантотеновой кислотой. Некоторые исследователи утверждали, что в опытах с кормлением кур каждый из этих факторов снижал потребность в другом. Эванс и сотр. обнаружили уменьшение содержания пантотеновой кислоты в печени после введения витамина В ₁₂ курам с авитаминозом и предположили, что витамин мобилизует печеночные резервы пантотеновой кислоты. Другие исследователи подтвердили эту взаимосвязь и отметили повышенное содержание витамина B ₁₂ в организме крыс с недостаточностью пантотеновой кислоты. Гершоф и сотр. доказали наличие взаимосвязи между тироксином, магнием и витамином B ₁₂ . Как магний, так и витамин B12 частично снимают ряд эффектов введения тироксина, потерю витамина B ₁₂ тканями, подавление роста, разобщение окисления и фосфорилирования, изменение белковых фракций сыворотки. Эти результаты еще ждут своего объяснения. «Конца пути еще не видно, но есть основания надеяться, что скоро мы будем знать о механизме действия витамина B12 больше, чем мы знаем о действии некоторых других витаминов, открытых гораздо раньше».

Некоторые В ₁₂ -зависимые ферменты

В12-коферменты многочисленны и различны. Они отличаются тем, что содержат два типа лигандов: метильную группу и 5`-дезоксиаденозин. Превращение свободного витамина В12 в кофермент происходит в присутствии специфических ферментов и при участии в качестве кофакторов ФАД, восстановленного НАД, АТФ и глутатиона. При образовании 5-дезоксикобаламинового кофермента АТФ подвергается необычному распаду с отщеплением трифосфатного остатка по аналогии с реакцией синтеза 5-аденозилметионина из метионина и АТФ. Впервые В12-коферменты были выделены Г. Баркером с сотрудниками в 1958 г . из микробов. Химические реакции с участием В12-коферментов подразделяют на две группы: реакции трансметилирования и изомеризации. В реакциях первой группы коферменты играют роль промежуточных переносчиков метильной группы. К таким реакциям относятся, например, синтезы метионина и ацетата. Гомоцистеин под воздействием метилкобаламина и тетрагидроилглутаматметилтрансферазы в присутствии восстановленного ФАД и N ⁵ -СН ₃ -ТГФК превращается в метионин. Метильная группа N ⁵ -СН ₃ -ТГФК переносится вначале на активный центр фермента, затем на гомоцистеин. Ко второй группе реакций относится изомеризация L -метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА.

Диолдегидратаза

Приведем вначале важнейшие данные, полученные за последние годы при исследовании диолдегидратазы, т. е. фермента, катализирующего превращение этандиола-1,2, и пропандиола-1,2, соответственно, в ацетальдегид и пропионовый альдегиды. Оказалось, что один и тот же фермент способен катализировать превращение и этандиола-1,2 и пропандиола-1,2 в соответствующие альдегиды. Примечательной особенностью этого фермента, как и всех остальных аденозилкобаламин-зависимых ферментов, явилось то, что окончание реакции сопровождается деструкцией и высвобождением кофермента из фермент-коферментного комплекса. Диолдегидратаза представляет собой белок с мол. массой 250000 с единственным активным центром содержащим аденозилкобаламин. Хроматография позволяет разделить фермент на две субъединицы с разными молекулярными массами. Каждая из субъединиц неактивна, рекомбинация их приводит к восстановлению активности. Весьма важным и, по-видимому, общим свойством всех аденозилкобаламин-ферментов, является чувствительность диолдегидратазы к сульфгидрильным ингибиторам. Образование тройного ферментного комплекса (апофермент-АденозилКобаламин-пропандиол-1,2) полностью защищает фермент от действия ртутьсодержащих ингибиторов. Это позволяет утверждать, что HS -группа (или группы) фермента может иметь большое значение для проявления биокаталитической активности. Важно подчеркнуть, что защищающим действием, помимо аденозилкобаламина, обладают и другие Кобаламины ( CN -Кобаламин, метилкобаламин), введение которых в ферментный комплекс вместо кофермента приводит к его инактивации. Тем не менее расщепление такого комплекса после обработки SH -соединением и последующая реконструкция с аденозилкобаламином вновь восстанавливает активность. Изучение химической модификации этого фермента выявило большое значение различных аминокислотных остатков в активном центре фермента. Так оказалось, что один остаток аргинина на моль фермента является необходимым для проявления каталитической активности диолдегидратазы. Наконец, недавно было продемонстрировано значение другой основной аминокислоты - лизина для проявления ферментативной активности. Остаток лизина, важный для обеспечения активной олигомерной структуры фермента и связывания аденозилкобаламина, локализован в низкомолекулярной субъединице. Остатки основных аминокислот обеспечивают ионное взаимодействие между субъединицами.

Глицеролдегидратаза

Другой фермент, катализирующий превращения вицинальных гликолей в альдегиды - глицеролдегидратаза или глицеролгидролиаза ответственен за изомеризацию глицерина в в-оксипропионовый альдегид и продуцируется как некоторыми штаммами Klebsiella р., так и Propionibactereciae . Кофакторами, необходимыми для проявления активности глицеролдегидратазы, являются аденозилкобаламин и К ⁺ . Очистка фермента из К l . р. привела к выделению ферментного комплекса с мол. массой 188000, содержащего две субъединицы разного размера и 1 моль аденозилкобаламина на 1 моль фермента. Меньшая субъединица с мол. массой 22 000 в свою очередь распадается на два белка с мол. массой около 12 000. Самосборка субъединиц в ферментном комплексе промотируется субстратом - глицерином, аденозилкобаламином и ионом К ⁺ . Интересно, что ион Na ⁺ ингибирует активность фермента и ни одна из субъединиц по отдельности не способна связывать аденозилкобаламин. Аналогично диолдегидратазе, глицеролдегидратаза ингибируется сульфгидрильными ингибиторами, причем в опытах с обработкой субъединиц и последующей сборкой было показано, что меньшая субъединица после обработки еще сохраняет 25% от первоначальной активности, в то время как большая полностью ее теряет.

Этаноламин-аммиаклиаза

Фермент, осуществляющий превращение этаноламина в ацетальдегид и аммиак - этаноламин-аммиак-лиаза - был описан в 1965 г, очищен и выделен в гомогенном состоянии в 1968 г. Этот аденозилкобаламин-фермент интенсивно исследовался в работах Бэбиора и Ейбилиса. Итоги изучения фермента можно суммировать следующим образом: оказалось, что, в отличие от диолдегидратазы, единственным субстратом этаноламин-аммиак-лиазы является этаноламин. Позднее было выяснено, что L -2-аминопропанол также может превращаться в пропионовый альдегид и аммиак. Однако это превращение сопровождается необратимым расщеплением кофермента. При реакции NH ₂ -г py пп a всегда перемещается от С2 к С1 (т. е. к атому, с которым связана ОН-группа). В опытах с меченым ¹⁸ О Н ₂ О было показано, что гидроксил при С1 всегда остается в продукте. Тем самым был исключен механизм образования ацетальдегида через промежуточный имин, гидролиз которого обязательно привел бы к включению метки в продукт. Наблюдаемый во всех аденозилкобаламин-зависимых реакциях перенос водорода С1>С2 был обнаружен и в этой реакции. Опыты с энантиомерами многократно меченого субстрата - 2-амино-[2 ² H , 2 ³ Н]-этанола свидетельствовали о рацемизации продукта (ацетальдегида). Несмотря на то, что прямых доказательств перемещения NH ₂ -группы от С2 к С1 не было получено, процесс превращения этаноламина в ацетальдегид и аммиак описывается по аналогии с другими реакциями. Фермент представляет собой довольно большой белок с мол. массой 520000. В пятимолярном растворе гуанидин-НС l он диссоциирует - на субъединицы с мол. массой 50000. Показано, что фермент содержит два независимых активных центра. Подобно диолдегидратазе фермент активируется одновалентными катионами К ⁺ и NH ₄ ⁺ и ингибируется сульфгидрильными ингибиторами.

Аденозилкобаламин-зависимые мутазы

Следующую группу Аденозилкобаламин-ферментов, составляют мутазы, катализирующие перегруппировки углеродного скелета и приводящие к обратимым превращениям субстратов с разветвленной цепью в соединения с прямой цепью.

Среди этих ферментов хорошо изучены два - глутаматмутаза и метилмалонил-СоА-мутаза.

Глутаматмутаза

Фермент, катализирующий превращение L -глутамата в L -трео-в-метиласпартат, был выделен, из Clostridium tetanomorphum . Показано, что многочисленные фотосинтезирующие микроорганизмы также содержат глутаматмутазу. Фермент, кроме аденозилкобаламина, нуждается в SH -соединении, однако, в отличие от диолдегидратаз и других аналогичных ферментов, для проявления каталитической активности не требуются одновалентные катионы. Фермент высокоспецифичен в отношении структуры субстратов. Ни аналоги глутаминовой кислоты, ни аналоги в-метиласпарагиновой кислоты (как, например, в-этиласпартат) не являются субстратами мутазы. Опыты по очистке фермента позволили установить субъединичную структуру и этого аденозилкобаламин-зависимого фермента. Были получены в гомогенном состоянии две субъединицы, которые были названы S - и Е-белками. Каждый из белков не обладал порознь активностью. Рекомбинация их и взаимодействие с коферментом приводили к восстановлению активности. Первым был очищен Е-белок. Определение молекулярного веса показало, что это довольно большой белок с мол. массой около 128 000. В отличие от ферментов, рассмотренных выше, добавление Кобаламина не защищало Е-компонент глутаматмутазы от инактивации в растворе. Е-компонент связывал 1 моль аденозилкобаламина, а в присутствии семикратного избытка S -компонента дополнительно связывал еще один моль кофермента. Компонент S после очистки, как оказалось, обладал намного меньшей мол. массой 17000 и, по-видимому, содержал важные для проявления ферментативной активности SH - группы. Титрование S -белка сульфгидрильными реагентами показало, что на 1 моль белка приходится пять SH -групп. Примечательной особенностью компонента была его способность к димеризации в присутствии О ₂ . Расщепление димера осуществлялось обработкой последнего каким-либо RSH -соединением. Это свидетельствовало об образовании межмолекулярного дисульфидного мостика. Инактивация S -белка с помощью AsO ₂ ^- доказывала наличие в активном центре по крайней мере одной из двух вицинальных тиольных групп.

Метилмалонил-СоА-мутаза

Другой аденозилкобаламин-зависимый фермент, осуществляющий перегруппировку углеродного скелета метилмалонил-СоА в сукцинил-СоА был также сначала выделен из микроорганизмов, а затем из тканей млекопитающих. Оказалось, что этот кобаламин-зависимый фермент выполняет метаболически важную роль на пути превращения пропионил-СоА в сукцинил-СоА. Схема этого участка метаболизма включает 3 фермента: биотин-зависимую карбоксилазу, рацемазу, превращающую D -метилмалонил-СоА в L-изомер и рассматриваемую кобаламин-мутазу. После очистки метилмалонил-СоА-мутазы оказалось, что это субъединичный фермент с мол. массой 124000, расщепляющийся на два компонента с мол. массой 61 000 и 63000. Выделенная из печени овцы метилмалонил-СоА-мутаза представляет собой окрашеный в оранжевый цвет белок с мол. массой 165000. Фермент связывал 1 моль аденозилкобаламин на 75000 2-метиленглутаратмутаза Следующий сходный по действию Аденозилкобаламин-зависимый фермент-это 2-метиленглутаратмутаза, катализирующая обратимое превращение между 2-метиленглутаратом и 2-метилен-З-метилсукцинатом. Фермент был выделен из микробиологических источников при выращивании Clostridium на средах, содержащих никотиновую кислоту. Определение молекулярной массы частично очищенного препарата дало величину 170000. Обработка йодацетатом приводит к потере активности, что, очевидно, свидетельствует о наличии важных для катализа SH-групп. Действие AsО ₂ ^- , однако, не выявило присутствия вицинальных дитиольных групп.

Ферменты, трансформирующие б, щ-диаминокислоты

Еще одна группа аденозилкобаламин-зависимых ферментов была выявлена при исследовании микроорганизмов, растущих на L -лизине. Эти ферменты катализировали перенос NH ₂ -гpyппы от концевого углеродного атома в диаминокислотах к соседнему атому углерода. Недавно описан аденозилкобаламин-зависимый фермент, который осуществляет перенос NH ₂ -группы из б- в в-положение аминокислоты лейцина. Рассмотрим более подробно аденозилкобаламин-зависимые ферменты, трансформирующие б, щ-диаминокислоты. Эти ферменты выделены из различных штаммов Clostridium. Важно, что все три фермента в высшей степени специфичны для каждого из субстратов. Замена субстрата для данного фермента на субстраты других аминомутаз не позволяет осуществлять перенос аминогруппы. D-б-Лизинмутаза выделена из С. sticklandi, мол. масса 250000. В процессе очистки фермента не происходило отщепления аденозилкобаламина, что свидетельствует о большой прочности связи комплекса апофермент-кофермент. Аналогично от L-в-лизинмутазы в процессе очистки аденозилкобаламин также не отделялся. Это тетрамерный фермент с мол. массой 160000; его субъединичная структура была подтверждена после того, как удалось выделить компоненты с мол. массой 32000 и 52000. Оказалось, что для обеспечения нормальной каталитической активности обеих мутаз необходим белок с мол. массой 60000. Как видно, аминомутазы сохраняют способность защищать в полностью реконструированном виде важные для биокатализа SH-группы. Это свойство характерно для большинства Аденозилкобаламин-ферментов. Орнитинмутаза также представляет собой фермент с прочно связанным аденозилкобаламином, который не отщепляется при очистке. Очищенный фермент имел мол. массу 170 000 и диссоциировал на две субъединицы с мол. массой 90000. Этот фермент не требовал для своей активации какого-либо SH-белка, однако сам содержал важные для биокатализа SH-группы, вследствие чего ингибировался под действием тиоловых ингибиторов. Заслуживает особого внимания прочность, с которой связан аденозилкобаламин во всех трех ферментах. При обработке их внутренним фактором ферменты инактивировались. Сравнительное исследование трех аминомутаз показало, что в дополнение к аденозилкобаламину для проявления их активности требуются: для D-б- и L-в-мутаз ионы Mg ²⁺ и одновалентные катионы, причем для D-б-лизинмутазы-это К ⁺ , Rb ⁺ и NH ₄ ⁺ (фермент ингибируется при добавлении Na ⁺ и Li ⁺ ). L-в-лизин-мутаза в разной степени активна в присутствии Li ⁺ , Na ⁺ , К ⁺ , Rb ⁺ , Cs ⁺ и. NH ₄ ⁺ . Для проявления активности орнитинмутазы добавления ионов металлов вообще не требуется. Поразительное отличие аминомутаз от всех остальных кобаламин-зависимых ферментов состоит в том, что вторым обязательным коферментом для них является пиридоксальфосфат, который обеспечивает перенос щ-NH ₄ -гpyппы в форме пиридоксамина или пиридоксальдимина. Очищенная орнитинмутаза неактивна до тех пор, пока к реакционной смеси не будет добавлен пиридоксальфосфат (PLP). Очевидно, что PLP входит в активный центр фермента и, по-видимому, связан в виде основания. Шиффа с е- N Н ₄ -группой остатка лизина белка.

Рибонуклеотидредуктаза

Рибонуклеотидредуктаза - фермент, катализирующий конверсию рибонуклеотидов в 2`-дeзoкcиpибoнyклeoтиды. Этот фермент, имеющий ключевое значение для биосинтеза ДНК у большинства живых организмов, представляет собой железо-протеиновый комплекс, не зависящий от корриноидов. Однако ряд микроорганизмов и различные Euglenophyt содержат рибонуклеотидредуктазу, коферментом которой является аденозилкобаламин. Оказалось, что фермент состоит из одной полипептидной цепи с мол. массой 76000. Субстратом для рибонуклеотидредуктазы являются рибонуклеозидтрифосфаты. Для очищенной рибонуклеотидредуктазы необходимыми кофакторами, кроме аденозилкобаламина, являются тиолы Витамин В ₁₅ .

Получение и аналоги витамина В ₁₅

Впервые, как уже было упомянуто во введении, витамин В ₁₅ был обнаружен в экстракте печени быка. Пангамовая кислота представляет собой эфир D -глюконовой кислоты и диметилглицина с молекулярной массой 281. ( С H ₃ ) ₂ NCH ₂ COOCH ₂ (HCOH) ₄ COOH

Получают пангамовую кислоту следующими двумя способами:

· Взаимодействием D -глюконолактона с монохлоруксусной кислотой и последующей обработкой продуктов реакции диметиламином

· Этерификацией глюконовой кислоты с диметилглицином. (выход около 25%)

· Пространственное строение молекулы витамина В ₁₅ изображено на рис. 9 (Приведено строение пангамата кальция, соли, применяющейся в терапевтических целях)

· Аналогами витамина В ₁₅ можно считать ряд соединений, представленных на рис. 10, так как во всех этих соединениях метильная группа лабильна, что и обуславливает биохимические свойства витамина В ₁₅

Механизм действия

Потребность в витамине В ₁₅ (по Кребсу, данные от 1951 г .) составляет менее двух мг. в сутки. Однако принадлежность пангамовой кислоты к витаминам не доказана, в частности не существует достоверных сведений об авитаминозах или гипервитаминозах, связанных с этим соединением. Предпринимались попытки определить токсичность пангамовой кислоты в связи с ее широким применением в терапии. Выяснилось, что токсическая доза для витамина В ₁₅ приблизительно в 100000 раз превышает терапевтическую, т. е. вещество, фактически, безвредно. Если кобаламиновые ферменты являлись в реакциях трансметилирования переносчиками метильной группы, то пангамовая кислота, судя по всему, выступает в этих реакциях в качестве донора одноуглеродного рацикала. Лишь немногие вещества способны передавать СН ₃ -группу другим молекулам. Среди них метионин, холин, бетаин и некоторые незаменимые аминокислоты. В целом кажущаяся универсальность биологического действия витамина В ₁₅ (см. раздел «Клиника») обусловлена метилирующей способностью пангамовой кислоты и ее активностью в окислительных процессах. Как и витамин В ₁₂ , пангамовая кислота принимает участие в реакциях синтеза метионина, холина, креатина, адреналина, стеринов и стероидных гормонов. По теории Борсука и Дубнова синтез креатина проходит в две стадии. На первой стадии, которая проходит в почках, из аргинина и глицина образуется гуанидиноуксусная кислота, затем в печени гуанидиноуксусная кислота подвергается метилированию (вторая стадия). Последовательность синтеза креатина была подтверждена опытами с изотопами в работах Блоха и Шенгеймера ( Bloch , Shoengheimer , 1941) и ряда других исследователей. Борсук и Дубнов в опытах in vitro установили высокую специфичность креатинсинтезирующей системы к метильному донору (из 30 испытанных аминов в реакцию вступили лишь метионин и холин). Способность пангамовой кислоты заменять в реакциях трансметилирования такой классический донор метильной группы, как метионин, вызывает у исследователей большой интерес. Предположительно характерными для пангамовой кислоты являются реакции окислительного деметилирования, протекающие аналогично подобной реакции саркозина . Образующийся формальдегид используется затем в реакции синтеза серина или конденсируется - в зависимости от условий ферментативного процесса. Описанный процесс начинается переносом атома водорода с саркозина (или диметилглицина) на саркозиндегидрогеназу (соотв., диметилглициндегидрогеназу), затем атом водорода передается флавопротеину, через него ферментам дыхательной цепи (цитохромы b , c , a , a ₃ ) и, наконец, кислороду. Стимуляция витамином В ₁₅ тканевого дыхания обусловлена, по всей видимости, именно этим процессом.

Клиника. Витамин В ₁₂

В качестве иллюстрации широты клинического применения витамина В ₁₂ можно привести выдержку из «Инструкции по применению витамина В ₁₂ », утвержденной фармакологическим комитетом Ученого совета Минздрава СССР 29 июня 1955 года:

· «Витамин В ₁₂ представляет собой кристаллическое вещество красного цвета, обладающее выраженным кроветворным действием в ничтожно малых дозах. Применение показано при следующих заболеваниях:

· Болезнь Аддисон-Бирмера, включая случаи с нарушением функций нервной системы

· Спру (тропическая и нетропическая формы)

· Мегалобластическая анемия у детей

· Рекомендуется испытать:

· Лучевая болезнь

· Гиперхромная макроцитарная анемия

· Анемии канкрозные

· Анемии после резекции желудка

· Анемии различного происхождения в предоперационном периоде

· Анемии макроцитарные гастроэнтерогенные

· Острые хронические гепатиты и циррозы печени

· Токсические анемии»

Вопрос о том, действует ли витамин В ₁₂ непосредственно на костный мозг, или его роль состоит лишь в активации фолиевой кислоты путем перевода ее в фолиновую. В опытах Астальди, Вальдини и Фругони (1948), Томпсона (1952), Нивега (1953) с культурами тканей показали, что печеночные экстракты, также как и фолевая кислота в чистом виде, будучи добавлены к культуре костного мозга больных пернициозной анемией в стадии обострения способствуют ускорению вызревания мегалобластов и появлению нормобластов, в то время как кристаллический витамин В ₁₂ оказался неэффективен.

Витамин В ₁₅

Пангамовая кислота выпускается отечественными фармацевтическими предприятиями в виде кальциевой соли (пангамат кальция). Она активирует кислородный обмен, применяется при острых отравлениях алкоголем и другими наркотиками, при применении препаратов барбитуровой кислоты, салицилата натрия, ацетилхолина, кортизона, при отравлениях хлорсодержащими органическими соединениями и антибиотиками тетрациклинового ряда. Проявляет липотропный эффект. Липотропное действие проявилось при лечении гепатита и цирроза печени (алкогольного, сифилитического и иного происхождения). Этот эффект выражается в снижении содержания альбуминов и повышении до нормы содержания г-глобулинов, усилении диуреза, увеличении содержания креатина в крови и моче, улучшении общего состояния: появлении бодрости, аппетита, нормализации сна, смягчении локальных симптомов. Применение пангамовой кислоты также стабилизирует деятельность системы гипофиз-надпочечники и центральной нервной. Активирует кислородный обмен, участвует в окислительных процессах. Улучшает трофику сердечной мышцы в результате стимуляции биосинтеза креатина и креатинфосфата и активации ферментов дыхательной цепи. Оказывает положительное влияние при кислородном голодании токсической природы. Существенно повышает активность дегидразы при некотором снижении активности цитохромоксидазы (вышеупомянутый цитохром а ₃ ). Снижение активности цитохромоксидазы связывают со снижением напряженности переноса кислорода через систему цитохром-цитохромоксидаза. (Функция последней сводится к катализу реакции между кислородом и восстановленной формой последнего цитохрома). А. В. Докукин, З. С. Константинова, Ю. С. Чечулин и Ю. В. Букин обнаружили отчетливо выраженное защитное действие при локальной гипоксии сердца: кошкам перевязывали левую коронарную артерию. У тех из них, которым давали заблаговременно витамин В ₁₅ аритмия и фибрилляция возникали в среднем через 10,6 минуты, в то время как у контрольных животных уже через 3,8 минуты. Противотоксическое действие пангамовой кислоты объясняется ее вероятным участием в биосинтезе холина, который связывает и выводит токсические вещества и/или стимуляцией окисления токсических субстратов. Были получены положительные результаты при лечении больных с хроническим алкоголизмом (по мнению Н. К. Гудковой и З. Л. Синкевич, применение витамина В ₁₅ способно заменить традиционный курс лечения), различными наркоманиями (кодеиномания, морфинизм, гашишизм и др.). Отмечается исчезновение влечения к наркотику и регресс соматических изменений (цирроза, сердечно-сосудистых заболеваний, гепатита). Существует опыт применения пангамовой кислоты у детей с олигофренией в стадии выраженной дебильности. Лишь в трех из 15-ти случаев не наблюдалось улучшения речи, лишь в шести - интеллектуальной деятельности, лишь в двух случаях не происходило улучшения общего психического состояния. Было отмечено выраженное стимулирующее воздействие на функциональную активность мозга, было указано на возможность применения пангамата кальция в психиатрической клинике

Заключение

Довольно!

Чтение принесло свои плоды: в голове у меня все спуталось

окончательно и я мгновенно убедился, что не понимаю ничего…

Михаил Булгаков, «Записки юного врача»

Витамины В ₁₂ и В ₁₅ играют в организме важную роль, причем в некоторых биохимических процессах они могут принимать совместное участие (например, в реакциях трансметилирования). Хотя большая часть данного реферата посвящена витамину В ₁₂ , я стремился по возможности подчеркнуть возможности совместного участия этих витаминов в биологических реакциях. Все же главная задача, поставленная передо мной, заключалась в возможно более полном изложении химических свойств цианкобаламина и пангамовой кислоты и рассмотрении конкретных процессов, проходящих в организме с их участием. Поэтому при подборе литературы я руководствовался стремлением сконцентрировать внимание именно на химических данных, а не на клинических исследованиях биологической активности этих веществ. В связи с этим нельзя не отметить того, что большая часть литературы, которую можно встретить в библиотечных каталогах, посвящена именно клиническим аспектам. Впрочем, клинические данные также не были обойдены вниманием при написании реферата. Мною были использованы как источники труды, принадлежащие перу исследователей, стоявших у истоков изучения витаминов В ₁₂ и В ₁₅ (в частности Лестера Смита) или посвятивших значительную часть своей жизни вопросам, связанным с их участием в биохимических процессах (как И. Н. Гаркина). В таких работах я обнаружил не только достаточное количество научных сведений по интересующему меня вопросу, но и живой интерес авторов к обсуждаемой теме, выливающийся в увлекательный и весьма, поэтому, убедительный стиль изложения материала. Это существенно облегчило написание данного реферата. В связи с тем, что рассматриваемые вещества имеют весьма сложную структуру, а обозначения их, видимо, еще не устоялись окончательно, возникали сложности при рассмотрении разных источников, в которых одни и те же вещества могли быть обозначены по-разному, а так как в некоторых статьях мне не удалось найти расшифровки химических сокращений, оказалось необходимо дополнительно широко использовать справочную литературу.За время работы над рефератом я получил достаточно большой объем знаний не только о цианкобаламине и пангамовой кислоте, а это достаточно специфическая информация, но и по менее конкретным вопросам, таким как общие закономерности взаимодействия организма с биологически активными веществами, биохимические методы исследования и др. Самое большое впечатление на меня произвела колоссальная сложность человеческого организма как системы, в которой сосуществует и взаимодействует не поддающееся на первый взгляд осмыслению количество различных веществ, а также то, сколько еще загадок предстоит разрешить человечеству прежде, чем оно придет хотя бы к удовлетворительному пониманию биохимических закономерностей.