Funkcije

Funkcije vitamina B2 su:

  • Oksidacijsko-redukcijske reakcije i proizvodnja energije
  • Metabolizam važnih molekula
  • Metabolizam vitamina
  • Antioksidativno djelovanje

Oksidacijsko-redukcijske reakcije i proizvodnja energije

Oksidacijsko-redukcijske reakcije (ili kraće, redoks reakcije) uključuju prijenos elektrona i, općenito, oksidacija je reakcija u kojoj dolazi do otpuštanja elektrona, a redukcija je reakcija primanja elektrona. U našem organizmu riboflavin se primarno nalazi u obliku flavin mononukleotida (eng. Flavin Mononucleotide, FMN) i flavin adenin dinukleotida (eng. Flavin Adenine Dinucleotide, FAD). Koenzimi koji potječu od riboflavina se nazivaju flavokoenzimi, a enzimi kojima su potrebni ti koenzimi za djelovanje se nazivaju flavoproteini. FMN i FAD djeluju kao koenzimi velikom broju oksidativnih enzimskih sustava i ostaju vezani za enzime tijekom tih oksidacijsko-redukcijskih reakcija. Točnije, djelovanje flavina (FAD i FMN) uključuje prijenos jednog ili dva elektrona sa supstrata na same flavokoenzime. Više od 100 enzima vežu FAD i FMN, koji su im potrebni za aktivnost, s time da je većini enzima potreban FAD, dok je manjem broju potreban FMN. Također, mnogi flavoproteini sadrže metale, kao što su željezo, molibden, bakar i cink. Pretvorba riboflavina u FMN i FAD se događa prije nego što ti flavini stvaraju komplekse s brojnim enzimima, dehidrogenazama i oksidazama. Tako flavoproteini kataliziraju reakcije dehidrogenacije, hidroksilacije, oksidativne dekarboksilacije i redukcije kisika u vodikov peroksid. Prema tome, flavoproteini kataliziraju razne vrste oksidacijskih i redukcijskih reakcija.[1-7]

Flavokoenzimi su bitni za proizvodnju energije zbog njihovog sudjelovanja u respiratornom lancu. Također, sudjeluju u razgradnji, a time i dobivanju energije iz ugljikohidrata, masti i proteina. Na primjer, u ciklusu limunske kiseline FAD prima elektrone i vodik, čime se stvara reducirani oblik FAHD2, koji kasnije prenosi visokoenergetske elektrone u mitohondrijski lanac prijenosa elektrona gdje se proizvodi ATP (energija).[1-7]

Metabolizam važnih molekula

Flavini su čvrsto vezani za (apo)enzime, pa ih je bolje nazivati prostetičkim skupinama, iako je u većini slučajeva vezanje nekovalentno. Manje od 10 % FAD se kovalentno veže za enzim, na primjer u sukcinat i sarkozin dehidrogenazi, monoamin oksidazi i L-glukonolakton okidazi. Flavoproteini su proteini na koje je vezan FMN ili FAD, a imaju širok redoks potencijal i time imaju bitnu ulogu u metabolizmu. Neke od uloga flavoproteina su:

  • Flavoproteini imaju važnu ulogu u prijenosu elektrona
  • Dekarbokslacija piruvata i α-ketoglutarata zahtijeva FAD
  • FAD je potreban sukcinat dehidrogenazi za pretvorbu sukcinata u fumarat
  • Acil-CoA dehidrogenazi je potreban FAD za oksidaciju masnih kiselina
  • FAD je potreban za pretvorbu retinala (vitamin A) u retinsku kiselinu
  • Sinteza aktivnog oblika folata (5-metiltetrahidrofolat) je FADH2 ovisna
  • FAD je potreban za pretvorbu triptofana u niacin (vitamin B3)
  • FAD je potreban u katabolizmu kolina
  • Redukcija oksidiranog oblika glutationa (GSSG) u reducirani oblik (GSH) je FAD ovisna
  • Flavoproteini su uključeni u sintezu steroida i glikogena
  • Zajedno s citokromom P-450, flavokoenzimi sudjeluju u metabolizmu lijekova i toksina
  • Sudjeluju u metabolizmu epinefrina i norepinefrina

U oksidativnoj dekarboksilaciji piruvata i α-ketoglutarata, FAD djeluje kao posrednik u prijenosu elektrona, s NADH kao konačnim reduciranim produktom. Sukcinat dehidrogenaza, enzim ciklusa limunske kiseline, katalizira pretvorbu sukcinata u fumarat, pri čemu joj je potreban FAD za prijenos elektrona, uz nastanak FADH2. U katabolizmu kolina, nekoliko enzima koriste FAD za svoje djelovanje, kao što su kolin dehidrogenaza i dimetilglicin dehidrogenaza. FAD ovisna monoamin oksidaza je enzim koji je potreban za metabolizam amina (tiramin i histamin) i nekih neurotransmitera (dopamin). Aminokiselinskim oksidazama, koje oksidiraju aminokiseline, pri čemu nastaje amonijak i odgovarajuće α-keto kiseline, su također potrebni flavini za djelovanje. Treba napomenuti da FAD, kao koenzim, oksidira D-aminokiseline, dok FMN L-aminokiseline. Tioredoksin reduktaza je flavoprotein koji sadrži selenocistein u svom aktivnom mjestu i sudjeluje u složenom skupu reakcija zajedno s ribonukleotid reduktazom u sintezi deoksiribonukleotida iz ribonukleotida, odnosno u sintezi deoksiribonukleinske kiseline (eng. Deoxyribonucleic Acid, DNA). FAD je potreban za acil-CoA dehidrogenaze koje su uključene u razgradnju masnih kiselina, dok je FMN uključen u sintezu masnih kiselina iz acetata, prema tome, flavoproteini su potrebni i za razgradnju i za sintezu masnih kiselina.[1-7]

Metabolizam vitamina

Jedan od načina na koji naš organizam dobiva vitamin B3 (niacin) jest pretvorba posebne aminokiseline, triptofana, u niacin. Točnije, za pretvorbu kinurenina u 3-hidroksikinurenin je potreban FAD ovisan enzim, kinurenin mono-oksigenaza. Također, u metabolizmu vitamina B6(piridoksal) je potreban vitamin B2. Naime, za pretvorbu vitamina B6 u njegov aktivan oblik, piridoksal-5′-fosfat, je potreban FMN ovisan enzim, piridoksin fosfat oksidaza. Za sintezu aktivnog oblika folata (vitamin B9), 5-metil tetrahidrofolata iz 5,10-metilentetrahidrofolata, potreban je FADH2 i enzim metilentetrahidrofolat reduktaza. Također, taj enzim je uključen u procese razgradnje homocisteina, bitnog čimbenika rizika razvoja  kardiovaskularnih bolesti.[1-12]

Antioksidativno djelovanje

Riboflavin je također bitan antiokisdans, točnije bitan je dio antioksidativnog sustava enzima glutation reductaze i ksantin oksidaze.

Molekule koje sadrže kisik mogu biti izrazito reaktivne i mogu „nenamjerno“ oštetiti  mnoge dijelove organizma, kao što su stanične membrane i stijenke krvnih žila. Glutation je mala molekula slična proteinu, koja je odgovorna za sprječavanje upravo takvih oštećenja. Kao i mnogi drugi antioksidansi, glutation se mora konstantno reciklirati, a upravo vitamin B2 to omogućuje. Točnije, vitamin B2 je kofaktor enzima glutation reduktaze koja reducira oksidirani oblik glutationa (eng. Glutathione Disulfide, GSSG) natrag u reducirani oblik (eng.Glutathione, GSH).[1-7]

FAD prenosi direktno elektrone na kisik uz stvaranje vodikovog peroksida prilikom djelovanja ksantin oksidaze. Ksantin oksidaza, koja sadrži željezo i molibden, katalizira oksidaciju hipoksantina u ksantin, te ksantina u uričnu kiselinu (mokraćnu kiselinu) te je stoga bitna zakatabolizam purina u jetri. Urična kiselina je učinkovit vodotopljiv antioksidans u krvi i nedostatak riboflavina može rezultirati smanjenjem aktivnosti ksantin oksidaze, smanjujući time količine urične kiseline u krvi.[1-7]

"Literatura"

1. Zempleni, J., Rucker, R.B., McCormick, D.B., Suttie, J.W. (2007) Handbook of vitamins, CRC Press Taylor & Francis Group, Boca Raton.

2. Ball, G.F.M. (2004) Vitamins: Their Role in the Human Body, Blackwell Publishing Ltd, Oxford.

3. Combs, G.F.  (2008) The vitamins: fundamental aspects in nutrition and health, Elsevier Academic Press, Burlington.

4. Grooper, S.S., Smith, J.L., Groff, J.L. (2009) Advanced nutrition and human metabolism, Wadsworth Cengage Learning, Belmont.

5. McDowell, L.R. (2000) Vitamins in animal and human nutrition, Iowa State University Press, Iowa.

6. Hui, Y.H. (1991) Encyclopedia od food science and technology, John Wiley and sons, Inc., New York.

7. Macrae, R., Robinson, R.K., Sadler, M.J. (1993) Encyclopaedia of food science, food technology and nutrition, Academic Press, London.

8. Powers, H.J. (1999) Current knowledge concerning optimum nutritional status of riboflavin, niacin and pyridoxine. Proc. Nutr. Soc. 58, 435-440.

9. McCormick, D.B. (1989) Two interconnected B vitamins: riboflavin and pyridoxine. Physiol. Rev. 69, 1170-1198.

10. Madigan, S.M., Tracey, F., McNulty, H. i sur. (1998) Riboflavin and vitamin B-6 intakes and status and biochemical response to riboflavin supplementation in free-living elderly people.Am. J. Clin. Nutr. 68, 389-395.

11. Lowik, M.R., van den Berg, H., Kistemaker, C., Brants, H.A., Brussaard, J.H. (1994) Interrelationships between riboflavin and vitamin B6 among elderly people (Dutch Nutrition Surveillance System). Int. J. Vitam. Nutr. Res. 64, 198-203.

12. Jacques, P.F., Bostom, A.G., Wilson, P.W., Rich, S., Rosenberg, I.H., Selhub, J. (2001) Determinants of plasma total homocysteine concentration in the Framingham Offspring cohort. Am. J. Clin. Nutr. 73, 613-621.