ΒΙΤΑΜΙΝΗ Β12 (ΚΟΒΑΛΑΜΙΝΗ)

(Παράγοντας κατά της κακοήθους αναιμίας, Εξωγενής παράγοντας του Castle, Παράγοντας ζωικής πρωτείνης)

 

Η  Βιταμίνη Β12, ένας γενικός όρος που περιλαμβάνει όλες τις βιολογικά ενεργές κοβαλαμίνες, είναι μια υδατοδιαλυτή βιταμίνη με κεντρικό, λειτουργικό άτομο κοβαλτίου τοποθετημένο στο κέντρο ενός δακτυλίου κορίνης. Το κεντρικό τμήμα του μορίου αποτελείται από τέσσερις ανηγμένους και εκτενώς υποκατεστημένους δακτυλίους πυρρολίου, που περιβάλλουν ένα μόνο άτομο κοβαλτίου (Co). Αυτή η κεντρική δομή ονομάζεται σύστημα  δακτυλίου Corrin.

Το παραπάνω σύστημα είναι παρόμοιο με τις πορφυρίνες, αλλά διαφέρουν ως προς τους δύο δακτυλίους πυρρολίου. Οι δακτύλιοι I και IV συνδέονται απευθείας.

Κάτω από το σύστημα δακτυλίου Corrin, είναι ο δακτύλιος DBI – δηλ η 5, 6- διμεθυλβενζιμιδαζολική  ριβοσίδη που συνδέεται:

– Στο ένα άκρο, στο κεντρικό άτομο κοβαλτίου, και

– Στο άλλο άκρο από το τμήμα της ριβοσίδης στο δακτύλιο IV του συστήματος δακτυλίου Corrin.

Μία PO4 ομάδα συνδέει το τμήμα της ριβόζης με την αμινοπροπανόλη (εστεροποιημένη), η οποία με τη σειρά της συνδέεται με την πλευρική αλυσίδα προπιονικού οξέος του δακτυλίου IV.

Ένα άτομο κυανίου συνδέεται συντονισμένα με το άτομο κοβάλτιου και στη συνέχεια ο σχηματισμός αυτός ονομάζεται κυανοκοβαλαμίνη.

Τύποι Βιταμίνης Β12

Όταν το κυάνιο συνδέεται με το άτομο κοβαλτίου ονομάζεται κυανοκοβαλαμίνη, αλλά αν αφαιρεθεί η ομάδα κυανιου, τότε ονομάζεται κοβαλαμίνη. Η κυανοκοβαλαμίνη είναι πανομοιότυπη με την αρχικά απομονωμένη βιταμίνη Β12. Η Β12 που απαντάται σε φυσικά υλικά δεν περιέχει ομάδα κυανίου. Στην αρχική απομόνωση, η ομάδα κυανίου προστέθηκε μόνο για την προώθηση της κρυστάλλωσης. Η ομάδα –ΟΗ, NO2, Cl– και SO4= μπορεί να αντικαταστήσει την ομάδα κυανίου, οπότε ονομάζεται αντίστοιχα:

• Υδροξυκοβαλαμίνη (Β12α), (Υδροξοκοβαλαμίνη)

• Νιτριτοκοβαλαμίνη (Β12c),

• Χλωροκοβαλαμίνη και

• Σουλφατοκοβαλαμίνη

Οι βιολογικές δράσεις αυτών των παραγώγων είναι παρόμοιες με την κοβαλαμίνη, αλλά η Υδροξυκοβαλαμίνη (Β12α) είναι ανώτερη καθώς:

1.        Είναι πιο δραστική σε ενζυμικά συστήματα

2.        Διατηρείται περισσότερο στον οργανισμό όταν χορηγείται από το στόμα. Ως εκ τούτου, η Β12α είναι πιο χρήσιμη για τη θεραπευτική χορήγηση της Β12 από το στόμα.

Εμφάνιση και πηγές βιταμίνης Β12

Υπάρχει μόνο σε τρόφιμα ζωικής προέλευσης και δεν υπάρχει σε τρόφιμα φυτικής προέλευσης. Στη φύση  λαμβάνεται μέσω σύνθεσης από βακτήρια στο έδαφος, το νερό και το ζωικό έντερο.

Καλές και πλούσιες ζωικές πηγές είναι: συκώτι, αυγά, ψάρι, κρέας, νεφρό. Ικανοποιητικές πηγές είναι το γάλα και τα γαλακτοκομικά προϊόντα.

Σημείωση: Όσοι άνθρωποι είναι αμιγώς χορτοφάγοι πρέπει να λαμβάνουν αρκετό γάλα/και γαλακτοκομικά προϊόντα και ένα αυγό δύο φορές την εβδομάδα ώστε να μην εμφανίσουν ανεπάρκεια Β12  μακροπρόθεσμα.

Καθημερινές Απαιτήσεις

• Σε φυσιολογικούς ενήλικες: 3 μg/ημέρα

• Βρέφη: 0,3 μg/ημέρα

• Παιδιά: 1 έως 2 μg/ημέρα

• Σε εγκυμοσύνη και γαλουχία: 4 μg/ημέρα.

• Σε κακοήθη αναιμία: χορηγείται 0,5 έως 1,0 μgm/ημέρα παρεντερικά έτσι ώστε η συμπτωματολογία να διατηρηθεί σε πλήρη αιματολογική και νευρολογική υφέση.

Πρόσληψη Β12

Η κοβαλαμίνη (Cbl) συντίθεται αποκλειστικά από μικροοργανισμούς και ο άνθρωπος βασίζεται σε διαιτητικές πηγές (ζωικά προϊόντα, συμπεριλαμβανομένου του κρέατος, των αυγών, των ψαριών και του γάλακτος) για τις ανάγκες του. Σε αντίθεση με το φυλλικό οξύ, τα μεγαλύτερα παιδιά και οι ενήλικες έχουν επαρκή αποθέματα βιταμίνης Β12 για να διαρκέσουν 3-5 χρόνια. Σε μικρά βρέφη που γεννιούνται από μητέρες με χαμηλά αποθέματα βιταμίνης Β12, μπορεί να γίνουν εμφανή τα κλινικά σημάδια ανεπάρκειας Cbl από τους πρώτους 6-18 μήνες της ζωής.

Μεταβολισμός Απορρόφηση και Απέκκριση

1. Η βιταμίνη Β12 απορροφάται από τον ειλεό. Για τη σωστή απορρόφησή της απαιτεί:

• Παρουσία HCl, και

• την παρουσία του Εγγενούς παράγοντα (IF) του Castle, ο οποίος είναι συστατικό του φυσιολογικού γαστρικού υγρού.

2. Εγγενής παράγοντας (IF)

Εκκρίνεται από τα τοιχωματικά κύτταρα, είναι μια γλυκοπρωτεΐνη, συστατικό των γαστρικών βλεννοπρωτεϊνών. Εκτός από αμινοξέα, περιέχει εξόζες, εξοζαμίνες και σιαλικό οξύ. Δεν υποβάλλεται σε διάλυση και είναι θερμοευαίσθητος, καταστρέφεται με θέρμανση στους 70° έως 80°C για ½ ώρα. Αδρανοποιείται με παρατεταμένη πέψη με πεψίνη ή θρυψίνη. Βρίσκεται στην καρδία και στο θόλο του στομάχου, αλλά όχι στον πυλωρό. Σημείωση: Η ατροφία του θόλου του στομάχου και η έλλειψη ελεύθερου HCl  (αχλωρυδρία) συνήθως σχετίζεται με κακοήθη αναιμία, που προκαλείται από ανεπάρκεια Β12.

3. Μηχανισμός Απορρόφησης

Δύο πρωτεΐνες δέσμευσης απαιτούνται για την απορρόφηση της Vit B12. Αυτοί είναι:

• Κομπαλοφιλίνη (απτοκορρίνη- haptocorrin): Μια δεσμευτική γλυκοπρωτεΐνη που εκκρίνεται στο σάλιο και δεσμεύει την Β12, προστατεύοντας την από τη δράση του HCl του στομάχου .

• Ενδογενής παράγοντας (IF), μια γλυκοπρωτεΐνη που εκκρίνεται από τα τοιχωματικά κύτταρα του γαστρικού βλεννογόνου.

• Το γαστρικό οξύ (HCl) και η πεψίνη απελευθερώνουν τη βιταμίνη Β12 από τις δεσμευμένες πρωτεϊνες των τροφιμών και την προσφέρουν για σύνδεση με την πρωτεΐνη του σάλιου, την κοβαλοφιλίνη.

• Στο δωδεκαδάκτυλο, η κοβαλοφιλίνη υδρολύεται από παγρεατικές πρωτεάσες, απελευθερώνοντας τη βιταμίνη Β12 για δέσμευση στον  ενδογενή παράγοντα (IF).

Σε παγκρεατική ανεπάρκεια, η συνδεδεμένη με την κοβαλοφιλίνη βιταμίνη Β12 δεν μπορεί να διασπαστεί και το σύμπλεγμα απεκκρίνεται με τα κόπρανα με αποτέλεσμα την ανάπτυξη ανεπάρκειας βιταμίνης Β12.

 

 

 

 

Η βιταμίνη Β12 απορροφάται από το περιφερικό τρίτο του ειλεού μέσω ειδικής θέσης δέσμευσης (υποδοχέα- οι υποδοχείς IF-Cbl αποτελούνται από ένα σύμπλεγμα 2 πρωτεινών, cubilin (CUBN) και amnionless (AMN), συλλογικά γνωστά ως cubam) που δεσμεύει το «σύμπλεγμα B12-IF». Εδώ λαμβάνει χώρα η αφαίρεση της Β12 από τον «ενδογενή παράγοντα» (IF) παρουσία ιόντων Ca++ και του παράγοντα απελευθέρωσης (RF) που εκκρίνεται από το δωδεκαδάκτυλο και μετά την εσωτερίκευση στα εντεροκύτταρα, ο IF αποικοδομείται στο λυσόσωμα και η Cbl απελευθερώνεται. Ο μεταφορέας ABCC1 (επίσης γνωστός ως MRP1) εξάγει την Cbl δεσμευμένη στην πρωτεΐνη μεταφοράς τρανσκοβαλαμίνη ΙΙ εκτός του κυττάρου. Εάν ο ειλεοαπορροφητικός μηχανισμός είναι λειτουργικός, μπορεί να μεταφέρει επαρκώς 0,5 έως 10,0 μg της Β12. Αποδεικνύεται επίσης ότι μια μικρή ποσότητα, περίπου 1 έως  3% μπορεί να απορροφηθεί με «απλή διάχυση».

Μεταφορά στο αίμα

Η βιταμίνη Β12 μεταφέρεται στο αίμα σε συνδεση με συγκεκριμένες πρωτεΐνες που ονομάζονται Transcobalamine I (απτοκορρίνη ) και Transcobalamine II και III . Φυσιολογικά η Transcobalamine II είναι πιο σημαντική. Οι τρανσκοβαλαμίνες έχουν κινητικότητα  μεταξύ α2 προς β.

ΤΡΑΝΚΟΒΑΛΑΜΙΝΗ Ι	ΤΡΑΝΣΚΟΒΑΛΑΜΙΝΗ ΙΙ
Πιθανή πηγή-λευκοκύτταρα. Αύξηση σε Μυελο-Υπερπλαστικές καταστάσεις	Πηγή : ήπαρ
Επίπεδα πλάσματος=60 µg/L	Επίπεδα στο πλάσμα= 20 µg/L

Οι TC μεσολαβούν τη μεταφορά της Β12 μέσω των κυττάρων μετά τη συμπλοκοποίηση με τον υποδοχέα TC (TCR), που  εσωτερικεύεται στο λυσόσωμα. Η λυσοσωμική αποικοδόμηση του TC απελευθερώνει Cbl, η οποία παραμένει στο κύτταρο, όπου υποβάλλεται σε περαιτέρω επεξεργασία. Δύο διακριτές μεμβράνικές πρωτεΐνες μεταφέρουν τη Cbl μέσω της λυσοσωμικής μεμβράνης στο κυτταρόπλασμα. Το ήπαρ είναι ο κύριος χώρος αποθήκευσης της βιταμίνης Β12. Σε αντίθεση με τις περισσότερες άλλες υδατοδιαλυτές βιταμίνες, το ήπαρ είναι σε θέση να διατηρεί σημαντικά αποθέματα βιταμίνης Β12.. Η βιταμίνη Β12 αποθηκεύεται κυρίως στο ήπαρ ως αδενοσυλοκοβαλαμίνη

Οι κοβαλαμίνες μεταποιούνται στο κυτταρόπλασμα σε ένα κοινό ενδιάμεσο που μπορεί να κατανεμηθεί στις οδούς σύνθεσης μεθυλοκοβαλαμίνης και αδενοσυλοκοβαλαμίνης για την κάλυψη των κυτταρικών αναγκών. Υποτίθεται ότι η πρωτεΐνη MMACHC, προϊόν του τόπου Cbl C, δέχεται τις κοβαλαμίνες που εξέρχονται από το λυσόσωμα. Κάποιος καθοριστικός ρόλος για την HC δεν έχει ακόμη καθιερωθεί, αλλά μπορεί να διαδραματίσει ρόλο στην αποθήκευση Β12.

Φυσιολογικό επίπεδο Β12 στον ορό: Το φυσιολογικό επίπεδο ορού κυμαίνεται από 0,008 έως 0,42 μg/dl. (Μέσος όρος = 0,02 μg/dl).

Απέκκριση: Φυσιολογικά δεν υπάρχει πρακτικά απέκκριση στα ούρα. Όμως μετά από παρεντερική χορήγηση υπάρχει απέκκριση στα ούρα έως και 0,3 μg/ημέρα.

Αποθήκευση: Ο κύριος χώρος αποθήκευσης είναι το ήπαρ. Ένας άνδρας που ακολουθεί κανονική μη χορτοφαγική διατροφή μπορεί να αποθηκεύσει αρκετά mg (= 4 mg). Καθώς η αποθήκευση είναι υψηλή, η ανάπτυξη της κατάστασης ανεπάρκειας διαρκεί πολύ.

Βιολογικά «ενεργείς» μορφές της Β12

•Οι βιολογικά δραστικές μορφές είναι συνένζυμα κοβαμίδης, που δρουν ως συνένζυμο με διάφορα ένζυμα.

•Το συνένζυμο Cobamide δεν περιέχει άτομο κυανίου που συνδέεται με το κοβάλτιο, αλλά αντίθετα υπάρχει ένα αδενινικό νουκλεοσίδιο (5’– δεοξυαδενοσίνη) που συνδέεται με το κοβάλτιο μέσω δεσμού C →CO.

• Το 5'–αδενοσυλίο προέρχεται από το ATP, το οποίο μετά την προσφορά  της ομάδας «αδενοσυλίου», απελευθερώνει και τις τρεις ομάδες PO4 ως ανόργανα «τριπολυφωσφορικά».

 Κατά τον σχηματισμό του «αδενοσυλικού συνενζύμου», το κοβάλτιο υφίσταται διαδοχική αναγωγή σε μια σειρά βημάτων που καταλύονται από το ένζυμο B12a αναγωγάση, το οποίο απαιτεί NADH και FAD.

•B12 a — κόκκινου χρώματος (Co+++) ↓

•B12 γ — πορτοκαλί (Co++) ↓

•B12 γ  — γκριζοπράσινο (Co+)

Το B12 (Co+) αντιδρά με το ATP για να σχηματίσει το αδενοσυλ- συνένζυμο.

Ποικιλίες συνενζύμων κοβαμίδης

Τουλάχιστον τέσσερις ποικιλίες έχουν απομονωθεί:

• DBC: Περιέχει 5,6-διμεθυλοβενζιμιδαζόλη (ονομάζεται διμεθυλο-βενζιμιδαζόλη κοβαμίδιο, DBC).

• B.C: Κοβαμίδιο Βενζιμιδαζόλης, το οποίο περιέχει μια μη υποκατεστημένη μεθυλική βενζιμιδαζόλη.

• AC: Αδενυλοκοβαμίδιο, το οποίο περιέχει μια αδενυλική ομάδα.

• MC: Μεθυλικό κοβαμίδιο. Η ομάδα CH3 συνδέεται με άτομο κοβαλτίου αντί για αδενοσύλιο.

Αυτά τα συνένζυμα δεν περιέχουν την ομάδα κυανιδίου και ως εκ τούτου ονομάζονται συνένζυμα Corrinoid (Κορρινοειδή).

Μεταβολικός ρόλος των συνενζύμων Κοβαμίδης

• Μετατροπή Methyl malonyl-CoA σε succinyl-CoA: Η βιταμίνη B12 απαιτείται ως συνένζυμο για τη μετατροπή του L-methyl malonyl CoA σε succinyl-CoA. Η αντίδραση καταλύεται από το ένζυμο ισομεράση.

Φυσιολογικά υγιή άτομα εκκρίνουν λιγότερο από <2 mg/ημέρα, κάτι που δεν είναι ανιχνεύσιμο.

Σημείωση: Σε ανεπάρκεια Β12: Συσσωρεύεται μεθυλομαλονικό οξύ και αυξάνεται η απέκκριση του μεθυλομαλονικού οξέος στα ούρα. Η μεθυλομαλονική οξέωση είναι ένας ευαίσθητος δείκτης για την ανεπάρκεια Β12.

• Μεθυλίωση της Ομοκυστεΐνης σε Μεθειονίνη: Αυτό απαιτεί τετραϋδροφολικό (F.H4) ως φορέα –CH3.

• Μεθυλίωση του δακτυλίου πυριμιδίνης για σχηματισμό θυμίνης.

• Μετατροπή ριβονουκλεοτιδίων σε δεοξυριβονουκλεοτίδια: Είναι σημαντικό στη σύνθεση του DNA.

Τα συνένζυμα κοβαμίδης παίζουν ουσιαστικό ρόλο ως «παράγοντας μεταφοράς H»

• Απαιτούνται για το μεταβολισμό των Διολών:

                 Αιθυλενική Γλυκόλη⟶Ακεταλδεύδη +νερό

• Σε βακτήρια : Για τη μετατροπή γλουταμινικού και β-μεθυλ-ασπαρτικού

Η βιταμίνη Β12 διαφοροποιείται από άλλα κοβαμίδια (ανάλογα), τα οποία συνήθως δεν μπορούν να παράσχουν δράση συμπαράγοντα στα κύτταρα θηλαστικών, έχοντας μια ομάδα 5^’-6’-διμεθυλ βενζιμιδαζολίου προσαρτημένη στον κατώτερο νουκλεοτιδικό βρόχο.

Υπάρχουν επίσης και άλλα κορρινοειδή (ανάλογα) που διαφέρουν στο δακτύλιο του τετραπυρρολίου ή έχουν κεντρικό άτομο διαφορετικό από το κοβάλτιο, όπως νικέλιο, χαλκό ή ψευδάργυρο. Τα κορρινοειδή  συντίθεται αποκλειστικά από βακτήρια και αρχαία και είναι άφθονα στο παχύ έντερο λόγω της δραστηριότητας της μικροχλωρίδας του εντέρου. Τα κορρινοειδή παίζουν βασικό ρόλο στη διαμόρφωση της σύνθεσης της μικροβιακής κοινότητας του εντέρου και ποικιλομορφία . Η πλειοψηφία των μικροβίων του ανθρώπινου εντέρου είτε απαιτούν άμεσα πρόσβαση στη Β12 που προέρχεται από τη διατροφή του ανθρώπου είτε εξαρτώνται από ανάλογα  που παράγονται από άλλα βακτήρια. Στον άνθρωπο, η βακτηριακή σύνθεση της βιταμίνης Β12 και των αναλόγων γίνεται μόνο στο παχύ έντερο και το τυφλό έντερο και υπάρχουν στοιχεία που αποδεικνύουν ότι οι άνθρωποι δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν τη βακτηριακή Β12/ανάλογα ως μέρος των ενορχηστρωμένων βημάτων που διασφαλίζουν επαρκή απορρόφηση και επαναρρόφηση μόνο της διατροφικής Cbl. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένα στοιχεία που δείχνουν ότι ορισμένες νόσοι ή αλλαγές στο γαστρεντερικό σωλήνα που σχετίζονται με την ηλικία μπορεί να οδηγήσουν σε δυσαπορρόφηση της βιταμίνης Β12 που συνδέεται με πρωτεΐνες και ότι τα ανάλογα που προέρχονται από βακτήρια μπορεί να παίζουν ρόλο.

Τα ανάλογα δρουν ως συμπαράγοντες για εξαρτώμενα από κορρινοειδή ένζυμα για τα μικρόβια του εντέρου, εξ ου και τα συστατικά του μικροβίωματος ανταγωνίζονται τον ξενιστή, καθώς και άλλα βακτήρια, για την Β12 ή ανάλογα κορρινοειδή, προκειμένου να διασφαλιστεί η βιωσιμότητα και η σταθερότητα της οικολογίας του μικροβιώματος. Προηγούμενες μελέτες έχουν προβλέψει ότι το 86% των είδων των βακτηρίων του ανθρώπινου εντέρου εξαρτώνται από τα κορινοειδή ως συμπαράγοντες αλλά <25% έχουν την ικανότητα να τα συνθέσουν de novo. Αν και πολλά βακτήρια δεν μπορούν να συνθέσουν τη Β12, μπορεί να την αναδιαμορφώσουν αφαιρώντας ένα αρχικό νουκλεοτίδιο και προσθέτοντας ένα νέο. Περίπου το 50% της συνολικής διαιτητικής Cbl θεωρείται ότι μετατρέπεται σε άλλα κορρινοειδή από τα βακτήρια του έντερου. Ως εκ τούτου, η πλειοψηφία των βακτηρίων του εντέρου είτε βασίζονται σε μηχανισμούς πρόσληψης Cbl είτε από την διατροφή του ξενιστή ή εξαρτώνται από σχετικά κορινοειδή  που παράγονται από άλλα βακτήρια . Αυτό πιθανότατα σχετίζεται με την ατομική ποικιλότητα στη διατροφική έκθεση της Cbl όπως καθώς και την ειδικότητα της σύνθεσης της μεμονωμένης μικροβιακής εντερικής κοινότητας. Για παράδειγμα, οι Visconti et al. έχουν δείξει ότι μόνο το 43% των βακτηριακών ειδών  μοιράζονται δύο τυχαία επιλεγμένα άτομα από τον πληθυσμό. Οι εκτιμήσεις δείχνουν υψηλά ποσοστά διατροφικής ανεπάρκειας στον πληθυσμό, ιδιαίτερα έναν εκθετικά αυξανόμενο αριθμό ατόμων που, είτε για ηθικούς είτε  για λόγους υγείας, που ενθαρρύνονται επίσης από επιστημονικές παρατηρήσεις, έχουν μετατοπιστεί προς την υψηλότερη κατανάλωση φυτικών τροφίμων . Αν και η ανεπάρκεια Cbl είναι ένας τροποποιήσιμος παράγοντας κινδύνου, ο οποίος συνδέεται με ένα αριθμό σπάνιων/κοινών μη μεταδοτικών (νευρολογικών/αγγειακών) νοσημάτων, οι  αποδείξεις του συγκεκριμένου ρόλου της Cbl και άλλων κορρινοειδών, στη διαμόρφωση της βακτηριακής κοινότητας του εντέρου και ως μεσολαβητές της συμβίωσης ανθρώπου-μικροβιώματος και του αντικτύπου τους στην ανθρώπινη υγεία, παραμένουν σε μεγάλο βαθμό άγνωστες . Βρέθηκαν ανάλογα που έχουν καθυστερήσει την ανάπτυξη σε νεοσσούς  ή να έχουν προκαλέσει σοβαρή απομυελινωτική νόσο στους μπαμπουίνους. Μηχανισμοί που αποτρέπουν την απορρόφηση και διάδοση στους ιστούς των αναλόγων έχουν εξελιχθεί, συμπεριλαμβανομένης της φτωχής συγγένειας για τον IF. Από αυτά που δεσμεύονται από τον IF, τα περισσότερα φαίνεται να κατακρατούνται από τον ειλεό. Τα ανάλογα που φτάνουν στο πλάσμα συνδέονται σε μεγάλο βαθμό στην απτοκορρίνη και μεταφέρονται στο ήπαρ και απεκκρίνονται μέσω της χολής και των κοπράνων. Ανάλογα μπορεί επίσης να  δεσμεύονται από την τρανσκοβαλαμίνη και να μεταφέρονται στους ιστούς, αλλά η ποσότητα που απορροφάται μάλλον είναι ασήμαντη.