Витамин В12. Часть II

Взято отсюда: https://systemity.wordpress.com/2021/05/09/276/

У любознательного читателя может возникнуть вопрос: "Как могут сочетаться два таких казалось бы совершенно несочетаемых факта, как синтез витамина В12 исключительно прокариотами и то, что наличие витамина В12 является обязательным для нормального функционирования основных физиолого-биохимических систем высших эукариотов"? Противоречие это вполне понятно: растения и животные не способны синтезировать витамин В12, но его наличие благоприятно сказывается на жизнедеятельности растений, а жизнеспособность животных при полнои отсутствии витамина В12 практически невозможна.

Прокариотами называют живые организмы, состоящие из клеток, которые не имеют клеточного ядра и мембранных органелл (бактерии и археи), а эукариоты - это живые организмы, клетки которых содержат ядро, а также мембранные органеллы. Все высшие организмы - исключительно эукариоты и все они нежизнеспособны в отсутствии кислорода. Согласно наиболее распространённым гипотезам, эукариоты появились 1,6-2,1 миллиардов лет назад, т.е. примерно на 2-2,5 миллиардов лет позже прокариотов. Физиолого-биохимический статус прокариотов и эукариотов не сопоставим.

Низшие эукариоты, как, например, дрожжи и мицелиальные грибы, корриноиды, по-видимому, не образуют. А вот среди прокариот способность к биосинтезу корриноидов широко распространена. Активно продуцируют витамин В12 представители рода Propionibacterium. Как продуценты витамина В12 практический интерес имеют многие представители актиномицетов и родственных микроорганизмов. Известны активные продуценты витамина B12 у псевдомонад, среди которых лучше других изучен штамм Pseudomonas denitrificans MB-2436 - мутант, дающий на оптимизированной среде до 59 мг/л корриноидов. Активными продуцентами В12 являются представителей рода Micromonospora, метаногенные бактерии, например, Methanosarcina barkeri, M. vacuolata, строго анаэробные бактерии из рода клостридий, Rhodopseudomonas, фототрофные пурпурные бактерии Rhodobacter sphericus, Rh. Capsulatus, Rhodospirillum rubrum, Chromatium vinosum и ряд других видов. Значительные количества витамина В12 образует цианобактерия Anabaena cylindrica, одноклеточные зеленые водоросли Chlorella pyrenoidosae и красные водоросли Rhodosorus marinus.

Активные продуценты В12 - пропионовокислые бактерии обитают в рубце и кишечнике жвачных животных, в молочных продуктах (твердых сырах), являются представителями резидентной микрофлоры кишечника человека. Их можно назвать живыми ископаемыми: им не менее трех миллиардов лет. В те времена температура поверхности планеты была гораздо выше, чем сейчас. Иным был и состав атмосферы: много метана, аммиака, углекислоты, водорода, сероводорода, водяных паров, полное отсутствие кислорода. Такие условия и определили свойства современных пропионовокислых бактерий (Propionibacterium) – термоустойчивость, анаэробность, спокойное отношение к сероводороду, для большинства живых существ ядовитому. Когда же в земной атмосфере появился кислород, то пропионовокислые бактерии приспособились и к аэробному окружению. Больше того, они даже способны извлекать из контакта с кислородом маленькую энергетическую пользу, поскольку обладают дыхательной цепью – каскадом биохимических реакций окислительного фосфорилирования со своими большими нюансами.

Эволюционная история витамина В12 полна противоречий. Несмотря на высокий уровень биохимических исследований в области медицины, информация о роли и воздействии В12 полна провалов и темных мест. Для того, чтобы обсудить все эти интересные темы, сначала необходимо привести некоторые факты, касающиеся воздействия В12 на живые организмы. Я привёл пример пропионовокислых бактерий исключительно в качестве одного из информационных моментов, к которым буду возвращаться позднее.

Мировая продукция витамина В12 составляет 9-11 тонн в год, из которых 6,5 тонн используют в медицинских целях, а остальное потребляет животноводство. Производство витамина В12 основано главным образом на культивировании пропионовокислых бактерий (Великобритании, Венгрии), мезофильных и термофильных метаногенных бактерий (Венгрия), а также актиномицетов и родственных форм (Италия). До освоения микробиологического синтеза и направленной ферментации, витамин В12 добывали спиртовой экстракцией из печени животных (выход около 1 г оксикобаламина на 1 тонну), горячей экстракцией из гнилостного шлама канализационных стоков, абсорбцией из отходов производства стрептомицина.

Благодаря чрезвычайно эффективной энтерогепатической циркуляции печень человека может хранить запас В12 в течение нескольких лет (считается, что до 5 лет). Поэтому предельный дефицит этого витамина встречается редко. Скорость изменения уровня В12 зависит от того, сколько В12 поступает из рациона, сколько секретируется (выводится) и сколько поглощается. У детей раннего возраста дефицит В12 может проявиться гораздо быстрее. Закись азота (веселящий газ, N2O) нарушает метаболизм витамина В12, поэтому при использовании закиси азота для анестезии (например, при стоматологических операциях) и пограничном уровне витамина В12 развивается множественное поражение периферических нервов (нейропатия), вызванная дефицитом В12. В зоне риска находятся люди, постоянно работающие с закисью азота, в случае плохого уровня проветривания помещений.

В природе витамин В12 и родственные корриноидные соединения находят в очень малых количествах в клетках некоторых высших растениях (горох, лотос, побеги бамбука, листья и стручки фасоли). Однако происхождение присутствия витамина В12 в высших растениях очень далеко от понимания. Было показано, что некоторые растения, например, кресс-салат способны накапливать синтезируемый ризосферными бактериями В12. Есть много публикаций о том, что для роста многих растений В12 оказывает положительное воздействие. Бактериальная флора толстой кишки синтезирует в досточном количестве биотин (В7) и витамины К. Активные промыватели мозгов советуют читающим статьи о витаминах в интернете, не медля, приобретать витамин К. На самом деле в продаже находится нечто уродливо химически подобное витамину К, синтезированное этими промывателями, приобретать которое категорически не стоит. Остальные витамины группы В, включая витамин В12, наша кишечная микрофлора вырабатывает, как правило, в количествах недостаточных. В12 вырабатывается кишечными бактериями в совершенно незначительных количествах, которого не хватает для нормальной жизнедеятельности. Например, кишечная палочка E.coli синтезирует девять витаминов, но её доля в микробиоме кишечника не может быть значительной, поскольку это коррелирует с неудержимой диареей.

Запасы В12 пополняются путем употребления телячьей печени, лосося, морепродуктов, мяса говядины и баранины. Дефицит витамина В12 особенно сильно проявляется у веганов, поскольку в растительной пище его количества очень мало. Веганы, которые эти вышеперечисленные кулинарные радости не потребляют, из-за ограниченной активности ферментов, не работающих без B12, страдают повышением уровня гомоцистеина. За последнее десятилетие были собраны убедительные доказательства того, что даже немного повышенный уровень гомоцистеина увеличивает риск сердечных заболеваний, инсульта и осложнений при беременности.
В12, поступающий перорально с пищей или в виде чистого витамина, претерпевает каскад сложных превращений. В ротовой полости В12 связывается с гликопротеином транскобаламином-1 (TCN1), который защищает витамин от расщепления в кислой среде желудка. В тонкой кишке ферменты поджелудочной железы расщепляют TCN1, и В12 связывается с фактором Касла. Внутренний фактор (фактор Касла) - белок, связывающий проглоченный витамин В12 и переводящий его в усвояемую форму. Представляет собой одноцепочечный гликопротеин (двухкомпонентный белок, в котором белковая часть соединена с одной или несколькими группами углеводов, содержащих от 2 до 10 моносахаридных остатков), состоящий из 340 аминокислотный остатков остатков, с молекулярным весом около 44 кДа.

Основная роль фактора Касла заключается в образовании с В12 лабильного комплекса, который всасывается эпителиальными клетками подвздошной кишки (нижний отдел тонкой кишки, идущий после тощей и перед верхним отделом толстой кишки - слепой кишкой, отделяемой от последней илеоцекальным клапаном. Всасывание усиливается в присутствии ионов кальция, бикарбонатов и ферментов поджелудочной железы. В клетках кишечного эпителия В12 отделяется от фактора Касла и связывается еще с одним белком, транскобаламином-2, в комплексе с которым поступает в кровь и депонируется в печени.

Фактор Касла секретируется париетальными клетками (клетки желудка, секретирующие соляную кислоту) фундальных желёз, располагающихся на дне желудка. Секреция внутреннего фактора Касла может снизиться или полностью прекратиться при поражении желудочно-кишечного тракта (например, при воспалительном процессе, раке, хирургических вмешательствах), при удалении части желудка или тонкой кишки и т. д. В этих случаях нарушается связывание и всасывание витамина В12, что приводит к развитию В12-дефицитной мегалобластной, или пернициозной, анемии.

Пернициозная анемия (от латинского perniciosus - гибельный, опасный) или болезнь Аддисона - Бирмера, или злокачественное малокровие, обусловлена нарушением кроветворения из-за недостатка в организме витамина В12. Особенно чувствительны к дефициту этого витамина костный мозг и ткани нервной системы. Ведь В12 усиливает кроветворную функцию костного мозга, а также регулирует функции нервной ткани и желудочно-кишечного тракта. Этот синдром, связанный с недостатком В12 и В9 в организме, характеризуется наличием в костном мозге большого количества крупных незрелых предшественников эритроцитов - мегалобластов.

В итоге. Витамин В12 всасывается в основном в нижней части подвздошной кишки. Анемия может быть вызвана недостаточным потреблением витамина В12 в пище, недостаточной выработкой внутреннего фактора Касла в париентальных клетках желудка, патологическими процессами в подвздошной кишке с нарушением всасывания или конкуренцией за витамин В12 со стороны ленточных червей или бактерий. При дефиците витамина B12 на фоне анемической клинической картины (или без неё) могут возникнуть и неврологические расстройства из-за связанного с дефицитом витамина В12 нарушения синтеза жирных кислот. Может наблюдаться демиелинизация и необратимая гибель нервных клеток. Симптомами такой патологии являются онемение или покалывание конечностей и атаксия (нарушение согласованности движений различных мышц при условии отсутствия мышечной слабости).