Введение
Витамины и добавки
Дефицит рибофлавина встречается редко и обычно сопровождается дефицитом других витаминов и питательных веществ. Его можно предотвратить или лечить приемом пероральных добавок или инъекциями. Поскольку рибофлавин – водорастворимый витамин, любое количество, потребляемое сверх потребностей организма, не накапливается; оно либо не усваивается, либо усваивается и быстро выводится с мочой, придавая ей ярко-желтый цвет. К природным источникам рибофлавина относятся мясо, рыба и птица, яйца, молочные продукты, зеленые овощи, грибы и миндаль. В некоторых странах его добавление в зерновые продукты является обязательным. В отличие от фолиевой кислоты и витамина B6, которые существуют в нескольких химически связанных формах, известных как витамимеры, рибофлавин представляет собой одно химическое соединение. Он является исходным веществом в синтезе коэнзимов флавинмононуклеотида (FMN, также известного как рибофлавин-5'-фосфат) и флавинадениндинуклеотида (FAD). FAD – наиболее распространенная форма флавина, которая, по данным исследований, связывается с 75% генов, кодирующих флавин-зависимые белки во всем геноме видов (флавопротеом) и служит коэнзимом для 84% флавопротеинов, кодируемых генами человека.
Функции
Рибофлавин необходим для образования двух основных коферментов, FMN и FAD. Эти коферменты участвуют в энергетическом метаболизме, клеточном дыхании, выработке антител, росте и развитии.
Редокс-реакции
Редокс-реакции – это процессы, включающие перенос электронов. Флавинкоэнзимы поддерживают функцию примерно 70–80 флавоэнзимов у человека (и сотен других во всех организмах, включая те, которые кодируются археальными, бактериальными и грибковыми геномами), которые катализируют одно- или двухэлектронные редокс-реакции, используя способность флавинов переходить между окисленными, полувосстановленными и полностью восстановленными формами.
Биосинтез
Биосинтез происходит в бактериях, грибах и растениях, но не в животных. На заключительной стадии биосинтеза две молекулы 6,7-диметил-8-рибитилумиазина объединяются ферментом рибофлавинсинтазой в реакции дисмутации. В результате образуется одна молекула рибофлавина и одна молекула 5-амино-6-(D-рибитиламино)урацила. Последняя возвращается к предыдущей реакции в этой последовательности.
Промышленный синтез
[[Файл:Микрококк рибофлавин. jpg|мини|Культуры Micrococcus luteus, растущие на пиридине (слева) и янтарной кислоте (справа). Культура на пиридине приобрела желтый цвет из-за накопления рибофлавина. К 2012 году такими процессами ферментации производилось более 4000 тонн в год. В присутствии высоких концентраций углеводородов или ароматических соединений некоторые бактерии сверхпроизводят рибофлавин, возможно, в качестве защитного механизма. Один из таких организмов – Micrococcus luteus (штамм № ATCC 49442 из Американской коллекции типов культур), который приобретает желтый цвет при росте на пиридине из-за выработки рибофлавина, но не при росте на других субстратах, таких как янтарная кислота.
Лечение истончения роговицы
Кератоконус – наиболее распространенная форма эктазии роговицы, прогрессирующего истончения роговицы. Лечение этого состояния проводится с помощью коллагенового кросс-линкинга, который повышает жесткость роговицы. Кросс-линкинг достигается путем нанесения на роговицу местного раствора рибофлавина с последующим воздействием ультрафиолетового А-излучения.
Профилактика мигрени
В своих рекомендациях 2012 года Американская академия неврологии заявила, что высокая доза рибофлавина (400 мг) "вероятно эффективна и должна рассматриваться для профилактики мигрени", что также рекомендовано Национальным центром мигрени Великобритании. Обзор 2017 года показал, что ежедневный прием рибофлавина в дозе 400 мг в течение как минимум трех месяцев может снизить частоту головных болей, связанных с мигренью, у взрослых. Исследования применения высоких доз рибофлавина для профилактики или лечения мигрени у детей и подростков не дали однозначных результатов, поэтому прием добавок не рекомендуется.
Укрепления
Некоторые страны требуют или рекомендуют обогащение зерновых продуктов. По состоянию на 2021 год в 56 странах, преимущественно в Северной и Южной Америке и Юго-Восточной Африке, обязательное обогащение пшеничной или кукурузной муки рибофлавином или рибофлавина 5'-фосфатом натрия. Установленные нормы колеблются от 1,3 до 5,75 мг/кг. Еще 16 стран реализуют программы добровольного обогащения. Например, правительство Индии рекомендует содержание 4,0 мг/кг для муки "майда" (белой) и "атта" (цельнозерновой пшеничной).
Поглощение, метаболизм, выведение
Более 90% рибофлавина в рационе представлено в виде FMN и FAD, связанных с белками. Всасывание происходит посредством быстрой системы активного транспорта, при этом при высоких концентрациях наблюдается дополнительная пассивная диффузия. Младенцам с мутациями в генах, кодирующих эти транспортные белки, можно помочь, назначая рибофлавин для перорального приема. Однако, избыточное потребление рибофлавина, превышающее потребности организма, приводит к тому, что моча становится более желтой, чем обычно. При нормальном питании около двух третей рибофлавина выводится с мочой, а остальная часть частично метаболизируется в гидроксиметилрибофлавин в результате окисления в клетках, а также в другие метаболиты. Когда потребление рибофлавина превышает способность к всасыванию, он попадает в толстый кишечник, где бактерии расщепляют его до различных метаболитов, которые обнаруживаются в кале.
Распространенность
Дефицит рибофлавина встречается редко в Соединенных Штатах и других странах с программами обогащения пшеничной муки или кукурузной крупы. В среднем, потребление с пищей во всех возрастных группах превышало рекомендуемые дневные нормы потребления. По данным американского исследования 2001–2002 годов, менее 3% населения потребляли рибофлавин в количестве ниже расчетной средней потребности.
Признаки и симптомы
Дефицит рибофлавина (также называемый арибофлавинозом) вызывает стоматит, симптомы которого включают шелушение и трещины губ, воспаление уголков рта (ангулярный стоматит), боль в горле, болезненный красный язык и выпадение волос. Продолжительная недостаточность рибофлавина может привести к дегенерации печени и нервной системы.
Факторы риска
Среди людей, подверженных риску низкого уровня рибофлавина, находятся алкоголики, вегетарианцы-спортсмены и приверженцы веганства. Одной из причин может быть дефицит транспорта рибофлавина, ранее известный как синдром Брауна-Виалетто-Ван Лэрэ. Скорость выведения рибофлавина снижается с возрастом, но увеличивается в периоды хронического стресса и при приеме некоторых лекарственных препаратов. Ранее считалось, что витамин B состоит из двух компонентов: нестабильного при нагревании вещества, называемого B1, и стабильного при нагревании вещества, называемого B2. Витамин B2 был предварительно идентифицирован как фактор, необходимый для предотвращения пеллагры, но впоследствии было установлено, что это связано с дефицитом ниацина (витамина B3). Путаница возникла из-за того, что дефицит рибофлавина (B2) вызывает симптомы стоматита, сходные с наблюдаемыми при пеллагре, но без выраженных кожных поражений на периферии. По этой причине на ранних этапах изучения дефицита рибофлавина у людей это состояние иногда называли "пеллагра без пеллагры". В 1935 году Пол Дьёрдьи, в сотрудничестве с химиком Рихардом Куном и врачом Т. Вагнером Яуреггом, сообщил, что крысы, получавшие диету, не содержащую B2, не могли набирать вес. Выделение B2 из дрожжей показало наличие ярко-желто-зеленого флуоресцирующего продукта, который восстанавливал нормальный рост крыс при его добавлении в рацион. Восстановление роста было прямо пропорционально интенсивности флуоресценции. Это наблюдение позволило исследователям разработать быстрый химический биоанализ в 1933 году и затем выделить этот фактор из яичного белка, назвав его овафлавином. В 1938 году Рихард Кун был удостоен Нобелевской премии по химии за работы по витаминам, включая B2 и B6. В 1939 году в ходе клинического испытания, проведенного Уильямом Х. Себреллом и Роем Э. Батлером, было подтверждено, что рибофлавин необходим для здоровья человека. У женщин, получавших диету с низким содержанием рибофлавина, развился стоматит и другие признаки дефицита, которые исчезли после лечения синтетическим рибофлавином. Симптомы возвращались при прекращении приема препаратов.