Metabolizam

Apsorpcija

Većina pantotenske kiseline se nalazi u hrani kao dio koenzima A (eng. Coenzyme A, CoA) ili proteina nosača acila (eng. Acyl Carrier Protein, ACP). Pantotenska kiselina se prije apsorpcije mora osloboditi iz CoA i ACP hidrolizom. CoA i ACP se hidroliziraju u crijevima u 4-fosfopantetein, koji se defosforilira u pantetein, enzimima pirofosfatazama i fosfatazama. Pantetein se može apsorbirati kao takav, no većina se zatim cijepa pantoteinazom na pantotensku kiselinu i β-merkaptoetilamin.  Apsorpcija slobodne pantotenske kiseline, njene soli i alkohola (pantotenat i pantenol) se većinom događa u jejunumu aktivnim multivitaminskim prijenosom ovisnim o natriju, koji se može zasititi. Zanimljivo je da pantotenska kiselina dijeli ovaj aktivni multivitaminski prijenosni sustav s biotinom i lipoičnom kiselinom. Pri visokim količinama pantotenske kiseline, odnosno kada je taj proces zasićen, dio se ovog vitamina može apsorbirati pasivnom difuzijom. Istraživanja su pokazala da se između 40 i 60 % unešene pantotenske kiseline apsorbira te da se pantenol, koji se oksidira u pantotensku kiselinu, apsorbira nešto brže nego sama pantotenska kiselina.[1-14]

Transport

Nakon apsorpcije pantotenska kiselina ulazi u cirkulaciju i prenosi se do stanica. Plazmom se prenosi u slobodnom obliku, no većina se pantotenske kiseline nalazi unutar stanica. Njen mehanizam ulaska u stanice je različit; u eritrocite se prenosi pasivnom difuzijom, dok se u srce, mišiće, mozak i jetru prenosi aktivnim transportom ovisnim o natriju. Unutar stanica se pantotenska kiselina nalazi i u obliku 4-fosfopantotenata i panteteina, a većina se pantotenske kiseline koristi za sintezu CoA.[1-14]

Metabolizam

Nakon što se pantotenska kiselina apsorbirala i prenijela u stanice, pretvara se u CoA ili ACP nizom enzimskih reakcija.  Sva tkiva imaju sposobnost stvaranja CoA iz pantotenske kiseline.

Stvaranje koenzima A i ACP

Za sintezu CoA potrebna je pantotenska kiselina, adenozin-trifosfat (eng. Adenosine Triphosphate, ATP) i aminokiselina, cistein. Sinteza CoA započinje fosforilacijom pantotenske kiseline, uz pomoć ATP-a i enzima pantotenat kinaze, pri čemu se stvara 4-fosfopantotenat. Slijedi reakcija cisteina i 4-fosfopantotenata, uz pomoć enzima 4-fosfopantotenoilcistein sintetaze, pri čemu nastaje peptidna veza između karboksilne skupine 4-fosfopantotenata i amino skupine cisteina, odnosno nastaje 4-fosfopantotenil cistein. Zatim se uklanja karboksilna skupina (dekarboksilacija) s cisteina, uz pomoć enzima 4-fosfopantotenoilcistein dekarboksilaze, pri čemu nastaje 4-fosfopantetein koji reagira s ATP-om. Točnije, adenozin monofosfat se povratno veže na 4-fosfopantetein pri čemu nastaje defosfokoenzim A uz otpuštanje pirofosfata. Na kraju, 3-hidroksil skupina defosfokoenzima A se fosforilira ATP-om pri čemu nastaje CoA. Enzimi potrebni za zadnje dvije reakcije su 4-fosfopantetein adeniltransferaza i defosfo-CoA kinaza. Prva tri enzima koji kataliziraju reakcije pretvorbe fosfopanteteina iz pantotenske kiseline se nalaze u citosolu, dok je mitohondrij mjesto konačnih reakcija sinteze (CoA se ne može prenijeti kroz membranu mitohondrija). Pantotenol (pantenol), čest oblik pantotenske kiseline u dodacima prehrani, se vjerojatno prvo oksidira u pantotensku kiselinu enzimom alkohol dehidrogenazom, nakon čega slijedi fosforilacija pantotenske kiseline i dalje opisana sinteza CoA. Reakcija koja kontrolira sintezu CoA je pretvorba pantotenske kiseline u 4-fosfopantotensku kiselinu enzimom pantotenat kinazom. Poseban mehanizam inhibicije, inhibicija povratnom spregom, je uključen u regulaciju razina CoA te je enzim pantotenat kinaza inhibirana CoA, acetil-CoA, malonil-CoA, propionil-CoA i ostalim dugolančanim acil-CoA. Ekspresija gena koji kodiraju za pantotenat kinazu je potaknuta glukagonom (koji se izlučuje kada postoji povećana potreba za CoA za oksidaciju masnih kiselina), a obrnut učinak na ekspresiju ima inzulin.[1-15]

Sinteza masnih kiselina je katalizirana multienzimskim kompleksom čiji dio čini i ACP. Protein nosač acila, odnosno ACP, sadrži 4-fosfopantoteinski ostatak koji se prenosi s CoA na serinski ostatak apoenzima, uz pomoć enzima 4-fosfopantetein apoACP transferaze. ACP se inaktivira hidrolazom koja oslobađa 4-fosfopantetein, koji se može dalje ponovno koristiti za sintezu CoA.[1-15]

Razgradnja pantotenske kiseline, CoA i ACP

Metabolički aktivni oblici vitamina B5, CoA i ACP, se razgrađuju do slobodne pantotenske kiseline i, nešto manje, raznih drugih metabolita. Za dobivanje pantotenske kiseline iz CoA potrebna je prvo defosforilacija CoA, uz pomoć lizosomalne kisele fosfataze, pri čemu nastaje defosfo-CoA. Slijedi reakcija katalizirana enzimom pirofosfatazom pri čemu nastaje 4-fosfopantetein i 5-AMP (adenozin monofosfat), što su zapravo povratne reakcije sinteze CoA. 4-Fosfopantetein, dobiven ili razgradnjom (katabolizmom) CoA ili inaktivacijom ACP-a, se može koristiti za sintezu CoA. Međutim, može se i dalje defosforilirati u pantetein koji se dalje cijepa uz pomoć panteteinaze, u pantotensku kiselinu i cisteamin. Enzim panteteinaza se nalazi se u jetri i bubrezima, no u bubrezima djeluje na pantetein i fosfopantetein, dok u jetri samo na pantetein. Dio pantotenske kiseline, oko 15 % dnevnog unosa, se u potpunosti oksidira i izlučuje plućima kao CO2.[1-14]

Skladištenje

Ljudski organizam nema sposobnost skladištenja pantotenske kiseline, ali se najviše koncentracije ovog vitamina nalaze u jetri, nadbubrežnim žlijezdama, bubrezima, mozgu, srcu i testisima (većinom u mitohondrijima). Ljudska jetra obično sadrži oko 28 mg ukupne količine pantotenske kiseline. Zanimljivo je da crvene krvne stanice sadrže pantotensku kiselinu, 4-fosfopantotensku kiselinu i pantetein, ali ne sadrže CoA, jer eritrociti nemaju mitohondrij.[1-14]

Izlučivanje

Dva mehanizma su uključena u reguliraciju izlučivanja pantotenske kiseline u bubrezima. Pri fiziološkim koncentracijama u plazmi, pantotenska kiselina se reapsorbira u bubrezima aktivnim transportom ovisnim o natriju, dok pri višim koncentracijama se izlučuje urinom. Pantotenska kiselina se većinom izlučuje u slobodnom obliku, a manje u obliku 4-fosfopantetenata, s rasponom od 2 do 7 mg dnevno.[1-14]

"Literatura"

1. Ball, G.F.M.(1998) Bioavailability and Analysis of Vitamins in Foods, Chapman & Hall, London.

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

3. Ball, G.F.M. (2006) Vitamins in foods: Analysis, Bioavailability and Stability, Taylor & Francis Group, Boca Raton.

4. Bender, D.A. (2003) Nutritional biochemistry of the vitamins, Cambridge University Press, Cambridge.

5. Berdanier, C.D. (1998) Advanced Nutrition: Micronutrients, CRC Press, Boca Raton.

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

7. Friedrich, W. (1988) Vitamins, Walter de Gruyter, Berlin.

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

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

10. Kelly, G.S. (2011) Pantothenic acid. Altern. Med. Rev. 16, 263-274.

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

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

13. Shils, M., Olson, J.A., Shike, M., Ross, A.C. (1999) Modern Nutrition in Health and Disease,  Williams & Wilkins, Baltimore.

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

15. Levintow, L., Novelli, G. D. (1953) The synthesis of coenzyme A from pantetheine: preparation and properties of pantetheine kinase. Online: http://www.jbc.org/content/207/2/761.full.pdf.