Витамин в12 синтезируют: Микробиологический синтез витамина В12

Содержание

О витамине B12 | Sovety

Начнем с того, что B12 — это витамин, который вырабатывается пропионовокислыми бактериями, и именно от здоровья их популяции зависит содержание B12 в организме.

Сколько витамина B12 требуется на самом деле.

В последнее время ученые многих стран пересмотрели своё отношение к витамину B12 и признали, что потребности человека в нем во много раз преувеличены.

Ученые Великобритании провели исследование, в котором выяснили, что на протяжении всей жизни человек нуждается в количестве витамина B12, равном 40 миллиграммам! По объему это — одна седьмая часть средней таблетки аспирина.

Как такое возможно? А вот как:

Бактерия, вырабатывающая B12, выводится из организма с желчью, и сразу же поглощается снова. Этот процесс называется «реасорбция», или энтерогепатическая циркуляция.

Сыроеды, веганы и вегетарианцы могут получать некоторые количества B12 путем реасорбции, а не из еды, как всеядные. Процесс реасорбции может длиться на протяжении более 20 лет (!), пока не начнется реальный дефицит B12 в организме.

Признаки дефицита витамина B12:

бред,
потеря веса,
анорексия,
быстрая утомляемость,
слабость,
бледность,
проблемы с дыханием,
перхоть,
нервозность,
депрессия,
плохая свертываемость крови,
онемение в ногах,
затрудненное глотание,
воспаленный язык,
покалывание в ногах,
учащенное сердцебиение,
слабый пульс,
проблемы с памятью,
нарушения менструального цикла.

Как видно, эти симптомы могут быть признаками чего угодно, но, при их возникновении предлагается сделать анализ крови, чтобы проверить нет ли недостатка B12.

Недостаток B12 объявлен смертельно опасным. Доктора рекомендуют обязательно восполнять B12 таблетками и уколами, а многие веганы и сыроеды принимают таблетки в качестве профилактической меры — на всякий случай.

Витамин B12: таблетки и инъекции.

Коммерческие таблетки и B12-содержащие препараты делаются из бактерий глубокого брожения. Однако инъекции и добавки B12 помогают только на определенное время, пока человек принимает эти лекарства. В долгосрочной перспективе нехватка B12 обязательно возвращается. Поэтому людям с дефицитом B12 стоит добраться до сути вопроса — то есть, узнать причину нехватки B12 в их организме.

Витамины, гормоны и минералы не могут работать по отдельности, а только в симбиозе друг с другом. Для нормальной работы любых витаминов нужны другие вещества, поэтому, например, выпивая просто витамин в таблетках, мы не можем быть уверены в его нормальном усвоении, если при этом отсутствуют другие элементы.

Получается, что принимать B12 в виде таблеток или получать его в виде инъекций — не лучший выход.

Витамин B12 практически невозможно восполнить и из пищевых добавок. Люди, которые имеют проблемы со здоровьем, и винят в том нехватку витамина B12, просто имеют больную микрофлору, который не в состоянии нормально переварить поступающую еду. Но у людей со здоровым кишечником и здоровой микрофлорой витамин B12 вырабатывается без каких-либо проблем.

Источники витамина B12.

Принято считать, что В12 содержится и может поступать в организм человека только с животной пищей. Некоторые количества В12 действительно содержатся в продуктах питания, в частности, животной пище.

Как показывают исследования, мясоеды страдают от недостатка B12 чаще веганов и сыроедов. Обычное, традиционное питание человека нарушает микрофлору кишечника, приводит к язвам и другим заболеваниям желудочно-кишечного тракта.

Все дело в том, что поступающий из внешних источников витамин B12, усваивается лишь в случае, когда он нормально вырабатывается бактериями, живущими внутри организма. Если же синтез B12 в организме нарушен, у человека начинается авитаминоз, независимо от поступления витамина из внешних источников.

Синтезируется витамин В12, как известно, в тонком кишечнике человека, так называемой «подвздошной кишке». Пока у пропионовокислых бактерий имеется в наличии достаточно кобальта и других нужных ей питательных веществ (белок, кальций и др.), витамин В12 будет вырабатываться сам.

Интересно то, что, по словам некоторых ученых, пропионовокислые бактерии есть не только в кишечнике, но и в полости рта и других слизистых. Это означает, что витамин В12 может вырабатываться во всех этих областях организма.

Причины дефицита B12.

1. Причина дефицита витамина B12 — антибиотики.

Антибиотики основная причинавы недостатка B12. На протяжении своей недолгой жизни животные до краев накачиваются антибиотиками, гормонами, и прочей дрянью, которая попадает в организм человека с пищей. К сожалению, антибиотики попадают также и в растительную пищу — через помёт и удобрения (подробнее см. в статье об антибиотиках в данном приложении).

2. Причина дефицита витамина B12 — алкоголь.

Алкоголь разрушает печень, поэтому пьющим людям нужно больше B12, чем трезвенникам.

3. Причина дефицита витамина B12 — курение.

Одной из причин нарушения выработки B12 в организме человека является курение, так как сигаретный дым имеет высокую температуру, и, попадая в ротовую полость и легкие, убивает пропионовокислые бактерии.

4. Причина дефицита витамина B12 — дрожжевой хлеб.

Есть достаточно убедительная теория, которая утверждает, что термофильные дрожжи не погибают при выпечке хлеба, а, попадая в организм человека, размножаются и нарушают микрофлору, создавая неблагоприятные условия для полезных бактерий (в том числе, пропионовокислых) и, наоборот, способствуя процветанию вредной, гнилостной флоры (мясо-молочные продукты усугубляют положение).

5. Причина дефицита витамина B12 — консерваны.

Пища с большим содержанием пищевых консервантов — еще одна причина нехватки витамина B12. Тут все просто — консерванты убивают бактерии (именно для этого консерванты и предназначены).

6. Причина дефицита витамина B12 — стресс.

При стрессе в нашем организме вырабатывается адреналин. Поскольку мы, обычно, во время стресса никуда не бежим и не деремся, возникший избыток адреналина нам девать некуда и он, в конечном счете, оказывается в кишечнике, где оказывает губительное влияние на B12.

7. Причина дефицита витамина B12 — натуральные антибиотики.

Речь идет о некоторых растительных продуктах, имеющих антибактериальные свойства — натуральных антибиотиках. Это не какие-то экзотические продукты, а знакомые всем чеснок, лук, редиска, редька и некоторые другие продукты, содержащие горчичное масло.

8. Причина дефицита витамина B12 — мясо.

Это противоречит распространенному мнению о необходимости употребления мяса для получения B12. Дело в том, в теле мясоедов пища постоянно гниёт, и эти же гнилостные бактерии мешают развиваться здоровой кишечной микрофлоре организма, частью которой является пропионовокислая бактерия.

9. Причина дефицита витамина B12 — тепловая обработка пищи.

Тепловая обработка и стерилизация пищи убивает полезные вещества и мешает развитию здоровой микрофлоры, которая нужна для вырабатывания и усвоения B12. Скорость всасывания B12 у здоровых людей выше, чем у больных. Однако, как показывают исследования, умеренное вегетарианское питание может обеспечить организму нужное количество витамина B12, но только при большом количестве в рационе именно сырой пищи.

Большее значение имеет именно количество B12, которое вырабатывается внутри организма, нежели поступление пропионовокислой бактерии с пищей. Природа как будто предусмотрела употребление в пищу небольшого количества грязи на немытых фруктах, овощах и зелени! Врачи советуют нам мыть овощи и фрукты, а также зелень, чтобы сделать их безопасными для организма, тогда как остатки почвы на плодах как раз таки и являются важным источником питательных веществ из почвы.

10. Причина дефицита витамина B12 — недостаток солнечного света.

Одной из причин нехватки B12 в организме человека может быть недостаток солнечного света. Если вы живете в регионе, где мало солнечного света, либо мало времени проводите на свежем воздухе, в результате чего не получаете достаточно солнечного света, у вас может развиться дефицит не только B12, но и других витаминов и микроэлементов.

Есть распространенное мнение, что В12 вырабатывается микрофлорой толстого кишечника, а усваивается в определенных отделах тонкого кишечника. И в связи с анатомическими особенностями нашего кишечника этот витамин не может подняться выше по кишечному тракту и не может там всосаться.

Так-то оно так. Действительно, содержимое толстого кишечника не попадает в тонкий кишечник. Но дело в том, что полезные вещества, которые вырабатываются в толстом кишечнике и должны затем всасываться в тонком кишечнике, должны проходить определенный круг.

Что это за круг?
Полезные вещества действительно всасываются сначала в толстой кишке
► затем они идут в печень
► в печени они синтезируются до определенного легко усваиваемого состояния
► потом из печени вместе с желчью, остальными ферментами и пищевым комком спускаются ниже по кишечнику
► и наконец попадают в тонкий кишечник, где непосредственно всасываются.
Так происходит обмен необходимых нам веществ.
И вот сейчас особенное внимание. Образование В12 в толстом кишечнике и его всасывание в тонком кишечнике будет ТОЛЬКО ТОГДА, когда у нас будет правильно работать печень и будет налажен здоровый желчеотток!

Если желчеотток нарушен, то никакого всасывания В12 не будет. У современного человека желчеотток действительно очень затруднен ввиду паразитарной этиологии (вот об этом мы и вспоминали в самом начале). Плюс у большинства в желчных протоках присутствует огромное количество слизи. И сама эта слизь, при попадании в ЖКТ, мешает нормальному всасыванию многих питательных веществ.
Еще один важный момент. Когда вы сдаете анализ на проверку уровня витамина В12, необходимо также сдать анализ на гомоцистеин. Если вместе со сниженным В12 есть повышение гомоцистеина — тогда действительно можно судить о дефиците В12.

Что такое гомоцистеин? Это аминокислота — метаболит метионина. Витамин В12 участвует в выведении гомоцистеина, который сам по себе является очень опасным веществом! Он буквально изъязвляет сосуды человека, и в норме его показатели должны быть очень низкими, от 5 до 12. Если же его показатель высокий, то начинаются проблемы с сердечно-сосудистой системой и многие другие.

Что обычно делается в стандартной медицине, когда замечают рост гомоцистеина и соответственно снижение В12? В первую очередь рекомендуют исключить продукты, содержащие метионин: мясо, яйца, молоко. Затем человек проходит терапию и, как правило, В12 приходит в норму. И вот парадокс: по сути как раз все эти продукты содержат столь необходимый нам в теории В12!

Если же вы не употребляете продукты, содержащие метионин, то и большое количество витамина В12 для вашего организма НЕ НУЖНО. Вот и всё. Истерию вокруг В12 предлагаю прекратить.

А тем, кто испытывает дефицит В12, нужно почистить печень и наладить работу кишечника. Причем предварительно сдав анализ не только на В12, но и на уровень гомоцистеина. Это будет гораздо информативнее.

Что еще необходимо вынести из вышесказанного?
Для правильного экстрагирования из веществ всех питательных элементов важна качественная, хорошо налаженная работа ЖКТ.

А у этого процесса 2 важных составляющих — профилактика (исключение из рациона определенных продуктов питания, образ жизни, механизм питания и многое-многое другое) и очищение (детокс-курсы, антипаразитарные программы, разгрузочные дни, очистительные процедуры и так далее).

Витамин В12″ синтезируется в основном бактериями ЖКТ. Он в свободном виде метаболически не активен. Для его усвоения необходимо присутствие в стенке кишечника фактора Касла, фермента, который активирует В12.
Всасываемость В12 происходит в повздошной кишке и недостаток в организме может быть при:
👉 Недостаточным производстве в ЖКТ внутреннего фактора Касла,
👉 Патогенных и воспалительнхи процессах в подвздошной кишке с нарушением всасывания.
👉 Конкуренции за витамин B12 со стороны ленточных червей, грибков или болезнетворных бактерий.
👉 Малом потреблении витамина B12 с пищей.
⠀
Но человеку легче «свалить» всё на питание, мол не хватает витамина В12 с пищей, чем работать с восстановлением пищеварительной системы и снижать активность паразитов.
⠀
Лентец, аскарида, бычий цепень и др. гельминты способны накапливать в своем теле значительное количество В12.
Они его не синтезируют, а получают из тела человека. Как и витамины С, В1, А, D, Е.
⠀
Витамин В12 вырабатывается микроорганизмами в пищеварительном тракте животного и человека, это продукт деятельности микрофлоры.
Для усвоения нужно из толстого кишечника попасть в тонкую кишку. А если есть паразиты, грибки по пути.

ИТОГ

Если человек придерживается веганского или сыроедческого питания, ведет здоровый образ жизни, активно двигается, правильно сочетает сырые продукты в своём рационе и не переедает, то у него вряд ли будет нехватка B12. Здоровая микрофлора кишечника полностью обеспечит все потребности в этом микроорганизме.

Создана модель биосинтеза витаминов группы В бактериями кишечника — Газета.Ru

Российские ученые совместно с зарубежными коллегами оценили, какие витамины группы B могут синтезироваться кишечными бактериями. Эти вещества необходимы для обеспечения жизнедеятельности клеток и являются предшественниками важных метаболически активных соединений. Исследование в перспективе поможет разработать новые пребиотики и понять причины некоторых заболеваний пищеварительного тракта. Работа поддержана грантом Российского научного фонда. Статья опубликована в журнале Frontiers in Microbiology.

Многочисленные исследования показывают, что ряд заболеваний человека связан с изменением качественного и количественного состава микробиома кишечника. Однако информации о том, какие организмы и в каком количестве населяют этот орган, недостаточно. Необходимо также понимать механизмы их функционирования. Например, знать, какие вещества необходимы для роста этих организмов, а какие они способны синтезировать самостоятельно. Все это можно предсказать, зная последовательность ДНК, и самый эффективный способ получить такие данные – «прочитать» (секвенировать) геном нужного организма.

Российские ученые из Института проблем передачи информации имени А. А. Харкевича РАН совместно с зарубежными коллегами оценили, какие витамины группы B синтезируются бактериями, населяющими кишечник человека. Эти вещества были выбраны не случайно, поскольку являются предшественниками жизненно важных метаболических кофакторов, таких как HAД и коэнзим A. НАД задействован в клеточных реакциях с переносом электронов, в том числе связанных с получением энергии из питательных веществ. Коэнзим А участвует в процессах окисления и синтеза жирных кислот и жиров, а также в превращениях продуктов распада углеводов.

На первом этапе работы исследователи провели компьютерную реконструкцию путей биосинтеза восьми витаминов группы B (B1, B2, B3, B5, B6, B7, B9 и B12) и квеуозина — одного из компонентов транспортной РНК бактерий. В качестве объектов для анализа ученые использовали 2228 геномов кишечных бактерий из открытых баз данных. На основе полученной реконструкции авторы работы оценили, какая часть бактерий способна самостоятельно производить эти витамины, а какая нуждается в их постоянном поступлении в организм. На втором этапе исследователи оценили потенциал к синтезу витаминов реальных человеческих микробиомов, полученных в проектах Микробиом человека (Human Microbiome Project) и Американский кишечник (American Gut Project).

«Наши метаболические реконструкции могут быть использованы для характеристики самых разнообразных образцов микробиомов кишечника человека, в том числе полученных от пациентов с различными заболеваниями. Подобное изложение их функций позволит лучше понять связь между патологиями и микробиомом кишечника», – говорит Александр Арзамасов, один из авторов работы, младший научный сотрудник ИППИ РАН.

Ученые планируют продолжить создание реконструкций метаболических путей микробиоты кишечника. Наибольший интерес, по словам авторов работы, представляет построение моделей метаболизма углеводов кишечными бактериями, поскольку оно послужит основной для рационального дизайна новых пребиотиков – веществ, стимулирующих жизнедеятельность полезных микроорганизмов.

Витамин B12 и животные

Краткий обзор

Есть много способов, с помощью которых травоядные животные в основном или полностью получают B12. Эти способы недоступны веганам, живущим в западном обществе.

Жвачные животные

К жвачным животным относятся коровы, бизоны, буйволы, козы, антилопы, овцы, олени и жирафы (1). У жвачных животных желудок состоит из четырех камер, им характерен богатый запас бактерий в рубце (в первой камере, в которую попадает еда) (1).

Некоторые из этих бактерий производят B12 в количествах, достаточных для удовлетворения потребности в витамине (2).

Приматы

Приматы, как правило, потребляют небольшое количество яиц, насекомых, мелких позвоночных и почвы (3). Гориллы, возможно, самые близкие к веганскому питанию из всех видов, питаются насекомыми (3, 4), а иногда и фекалиями (5).

Травоядные

Лошади, слоны, зебры, кролики, зайцы, грызуны и другие грызуны имеют большую слепую кишку в пищеварительном тракте, расположенную между тонкой и толстой кишкой (1), где происходит бактериальная ферментация. Согласно некоторым источникам, для всех нежвачных травоядных требуется некоторое дополнение витамина B12 в корм (2), но, по крайней мере, один источник говорит, что бактерии в желудочно-кишечном тракте лошади способны производить достаточно B12, если в рационе достаточно кобальта (6).

Многие дикие травоядные, например, слоны (7), непреднамеренно регулярно поглощают почву. Зайцы, кролики и некоторые грызуны едят фекалии, которые обеспечивают возможность получения витаминов, произведенных бактериями в их пищеварительном тракте (1).

Кобальт необходим для бактериального производства витамина В12

Наличие B12 у животных, которые получают В12 из бактериального синтеза В12 (а не получают его из продуктов животного происхождения), зависит от уровня кобальта в почве. Ссылаясь на статью из «Летопись Нью-Йоркской академии наук» (1964; 112: 735-55), Кран и др. (8) указывают, что некоторая часть почвы в Австралии, Новой Зеландии, Великобритании, Канады, Ирландии, Германии, Голландии, Кении, Польши, Южной Африки, Швеции, России и США имеет недостаточно кобальта для адекватного формирования B12. Они заявляют: «Это является серьезной проблемой для нас, потому что веганы обычно считают, что все необходимые питательные вещества могут быть получены из источников неживотного происхождения. Они не понимают, что растения могут расти в почве и со слишком низким количеством кобальта в почве, недостаточным для бактериального производства В12 у животных».

Список литературы

1. Hickman CP. Roberts LS. Larson A. Integrated Principles of Zoology, 9th Edition. St. Louis, MO: Mosby-Year Book, Inc.; 1993.

2. Subcommittee on Vitamin Tolerance, Committee on Animal Nutrition, Board on Agriculture, National Research Council. Vitamin Tolerance of Animals. Washington, DC: National Academy Press; 1987.

3. Billings, Tom. Comparative Anatomy and Physiology Brought Up to Date. Part 2: Looking at Ape Diets—Myths, Realities, and Rationalizations. Accessed March 7, 2002.

4. Billings, Tom. Humanity’s Evolutionary Prehistoric Diet and Ape Diets—continued, Part E: Correcting the vegetarian myths about ape diets. Accessed March 7, 2002.

5. Woodland Park Zoo, Seattle, WA. Frequently Asked Questions About the Gorillas. Accessed March 7, 2002.

6. TheHorse.com. Horse nutrition fact sheet. Accessed March 7, 2002.

7. University of Michigan. Animal Diversity website. Accessed March 7, 2002.

8. Crane MG, Sample C, Pathcett S, Register UD.

«Vitamin B12 studies in total vegetarians (vegans). Journal of Nutritional Medicine. 1994;4:419-430.

Виноват ли витамин B12 в прыщах?

Избыток витамина В12 заставляет кожные бактерии синтезировать вещества, которые могут спровоцировать воспаление.

Акне, или воспаление сальных желёз, что причиняет столько проблем подросткам, возникает по ряду причин: тут может быть и генетическая предрасположенность, и чрезмерная активность половых гормонов с иммунитетом, и усиленное салоотделение кожных желёз. Однако в главных виновниках обычно ходят бактерии Propionibacterium acnes, которые питаются кожным салом и раздражают иммунную систему, запускающую воспалительную реакцию.

Акне, возможно, появляются из-за избытка в организме витамина В12. (Фото B. BOISSONNET / BSIP / Corbis.)

Propionibacterium acnes. (Фото Dennis Kunkel Microscopy, Inc. / Visuals Unlimited / Corbis.)

‹

›

Но само по себе присутствие P. acnes не обязательно вызывает прыщи: эта бактерия – одна из самых распространённых среди микробов кожной микрофлоры, и у многих людей она живёт вполне мирно, ничем себя не выдавая. Очевидно, всё дело тут в том, что у бактерий, живущих на коже людей с акне, и у бактерий, живущих на коже людей без акне, работают разные гены, и потому наш иммунитет на тех и на других реагирует по-разному.

Но почему в одном случае включаются одни гены, а в другом – другие? Как показали исследования Хуэйин Ли (Huiying Li) и её коллег из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, винить здесь, возможно, следует витамин В12. Он необходим для формирования эритроцитов, для нормальной работы нервной системы и для некоторых реакций обмена веществ; и обычно его можно найти в любом мультивитаминном комплексе. В12 могут синтезировать археи и бактерии, в том числе и P. acnes. Если человеку без акне давали порцию витамина, то у бактерий, живущих на его коже, начинали слабее работать гены, отвечающие за синтез В12.

И спустя неделю у одного из десяти людей, получивших дозу витамина, появлялись характерные прыщи, а спустя две недели активность генов у бактерий, живших на ранее здоровой коже, делалась такой же, как у бактерий, живших на коже с акне. То есть избыток В12 заставлял бактерий подавить собственный синтез витамина. Но при этом, как пишут исследователи в статье в Science Translational Medicine, P. acnes начинали синтезировать порфирины, которые стимулируют воспаление.

Впервые о том, что В12 может быть связан с нездоровой кожей, заговорили ещё 50-е годы ХХ века, так что, казалось бы, новые данные подтверждают старые подозрения. Однако здесь не всё так просто: по другим сведениям, тот же В12 обладает противовоспалительным эффектом. Иными словами, прежде чем давать клинические рекомендации, следует перепроверить, действительно ли между витамином, бактериями и прыщами есть причинно-следственная связь. Для этого опыт следует повторить с большим количеством участников, чтобы быть уверенными, что индивидуальные особенности не исказят нам конечный результат. Кроме того, в витаминных добавках содержится не так много В12 по сравнению с тем, сколько его обычно вводят в экспериментах. С другой стороны, два года назад та же исследовательская группа опубликовала работу, в которой описывала разные штаммы P. acnes, «хорошие» и «плохие», которые соответственно жили на здоровой коже и на больной. Вполне может быть, что «плохие» штаммы более чувствительны к В12 и могут запускать воспаление даже при небольшом избытке витамина.

По материалам LiveScience.

Витамины группы B — «Алфавит»

Когда речь заходит о витаминах группы В, нередко возникает один и тот же вопрос. Почему в состав витаминно-минеральных комплексов входят витамин В₁и витамин В₆, но нет, например, витаминов В₄ или В₈? Куда они исчезли? Попробуем разобраться.

Тайны появления

«Витамин В» – таким именем в начале 20 века ученые назвали вновь открытое чудо-вещество, которое предотвращало многие болезни (например, бери-бери, цингу, пеллагру). Но наука развивалась, совершенствовались методы получения отдельных соединений, открывались новые способы очистки их от примесей. Постепенно выяснили, что витаминов много и у каждого в организме – своя роль. Так, стали известны витамины А, С и Е. Определили, что и витамин В состоит как минимум из двух других. Фактор, предотвращающий болезнь бери-бери, получил название В₁. А вещество, которое боролось с пеллагрой, стало называться витамином В₃. Индекс «3» ему дали потому, что к тому времени, когда удалось его выделить, уже существовал витамин В₂.

Со временем ученые-химики установили точное строение каждого витамина. В результате стало ясно, что некоторые из веществ, названных витаминами, таковыми не являются. Например, витамин В₁₁ полностью совпадает с формулой аминокислоты L-карнитина. Также оказалось, что некоторые витамины – это одно и то же вещество, одновременно открытое в разных странах и потому имеющее два названия. Среди таких пар витамин В₇ и витамин Н (биотин), витамин В₉ и витамин В_с (фолиевая кислота).

Так сколько их?

В настоящее время буквенное название сохранено за двумя витаминами группы В: В₆ и В₁₂, поскольку у каждого из них существует несколько форм, одинаковых по действию на организм и биологической активности. Собственно витаминами В принято считать в настоящее время 7 веществ:

тиамин (витамин В₁)
рибофлавин (витамин В₂),
витамин РР (витамин В₃, никотинамид, ниацин),
пантотеновая кислота (витамин В₅),
витамин В₆,
фолиевая кислота (витамин В₉),
витамин В₁₂.

Полное досье

В таблице мы собрали воедино сведения обо всех веществах, которые в разное время назывались тем или иным витамином В. Выделены те названия, которыми в настоящий момент принято называть данное вещество.

Витамин	Другие названия	Суточная потребность, мг
В₁	Тиамин	1,5
В₂	Рибофлавин	1,8
В₃	Никотинамид, ниацин, витамин РР, соли никотиновой кислоты	20
В₄	Холин	500
В₅	Пантотеновая кислота	5
В₆	Пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин	2,0
В₇	Биотин, витамин Н	0,050
В₈	Инозит, витамин У, миоинозит, мезоинозит,	500
В₉	Фолиевая кислота, фолиацин, витамин В_с	0,4
В₁₀	Парааминобензойная кислота, n-аминобензойная кислота, витамин Н₁	100
В₁₁	L-карнитин, витамин Т, витамин О	300
В₁₂	Кобаламин, цианокобаламин	0,003

Витамины В объединены в одну группу не напрасно. Все эти вещества участвуют в работе центральной нервной системы, в передаче нервных импульсов в мозг и в работе самого мозга. В первую очередь их нехватка сказывается на состоянии нервной системы и на психическом здоровье. Однако, у каждого витамина В есть свои «индивидуальные» особенности и свое личное «рабочее место» в организме человека.

Подробное досье

Витамин В₁ (тиамин) называют витамином «бодрости духа», так как он влияет на нервную систему и умственные способности. Поэтому при нехватке витамина В₁ нервы «натягиваются до предела» (тиамин обеспечивает их защиту) и резко ухудшается память, путаются мысли (тиамин участвует в снабжении мозга глюкозой).

В принципе мы не должны испытывать недостатка в этом витамине, поскольку он легко усваивается и быстро попадает в кровь. К тому же ученые утверждают, что он содержится во многих доступных продуктах: злаках, рисе, горохе… Но, с другой стороны, молекула витамина В₁ «непрочная», она быстро разрушается при термической обработке продуктов. Стоит учесть и то, что тиамин находится в основном в шелухе и в оболочках зерновых культур, поэтому в обработанной крупе его уже намного меньше. Есть у тиамина и «враги»: никотин, алкоголь и сахар. Когда они попадают в организм, тиамин расходуется в больших количествах. Танины, содержащиеся в чае, разрушают витамин В₁.

Интересно, что необходимость в этом витамине испытывает не только человек, но и все животные, за исключением коров – он синтезируется в их кишечнике. Не менее интересно и то, что по некоторым данным витамин В₁ уменьшает зубную боль после стоматологических операций.

Витамин В₂ (рибофлафин) – это витамин – «двигатель жизни». Он участвует в работе каждой клетки нашего организма, утилизируя энергию и направляя ее «в нужное русло», например, на синтез белков. Без этого витамина усилия на тренировке не превращаются в энергию и мышцы. При его нехватке занятия спортом принесут скорее усталость, чем бодрость и свежесть.

Витамин В₂ чувствителен к воздействию света. Например, если бутылка с молоком простоит на солнце или просто на свету более 3 часов, в ней разрушится 70 % рибофлавина. Именно для его сохранения молоко выпускают в картонных пакетах. Зато витамин В₂ хорошо переносит высокие температуры, и почти не разрушается при кипячении молока или приготовлении мяса (молоко, субпродукты и мясо птицы – его основные источники).

Витамин В₂ имеет желтый цвет, поэтому используется для придания желтого цвета пищевым продуктам (в пищевой промышленности он называется краситель Е101).

Витамин В₃ (витамин РР, ниацин) иначе можно назвать «витамином спокойствия». Он напрямую участвует в биосинтезе гормонов (эстрогенов, прогестерона, кортизона, тестостерона, инсулина и других). Вторая его функция связана с получением энергии из пищи. Витамин В₃ участвует в синтезе ферментов, которые непрерывно извлекают энергию из сложных молекул, расщепляя их в клетках. Поэтому когда нам не хватает витамина В₃, организм встает перед выбором: энергия или душевное равновесие, физически здоровое тело или хорошее настроение. Наш организм устроен так, что выбор всегда происходит в пользу физического здоровья. А в результате – плохое настроение, депрессии и раздражительность.

Однако к первым признакам нехватки ниацина относят не только бессонницу, подавленность, нервозность и слабость, но и повышенную чувствительность кожи к солнечным ожогам.

Если вспомнить, что вначале витамин В₃ считали лекарством от пеллагры, признаками которой являются волдыри и гнойнички, то становится понятно, что он необходим для здоровой кожи.

Витамин В₅ (пантотеновая кислота) – это «повсеместный витамин». Из-за того, что он содержится почти во всех продуктах, раньше считали, что человек не может испытывать дефицит этого вещества. Однако в замороженных продуктах витамина В₅меньше уже на треть, почти половина ниацина теряется при термической обработке… А поскольку свежие продукты составляют не слишком большую часть нашего рациона, то мы не получаем витамин В₅ в нужном количестве. Его нехватку заметить довольно просто: если часто затекают руки и ноги, в пальцах возникает ощущение покалывания, значит, пора пополнить запасы пантотеновой кислоты в клетках. Тем более, что витамин В₅ одновременно трудится на нескольких «фронтах» нашего организма.

Большое количество пантотеновой кислоты требуется мозгу, поскольку без этого витамина до него не будут доходить сигналы от органов чувств.

Еще витамин В₅ участвует в процессе жирового обмена: он отвечает за расщепление жиров. Поэтому нехватка витамина В₅ приводит к увеличению массы тела.

Также витамин В₅ «запускает» регенерацию тканей, особенно кожи и слизистых оболочек. Он защищает слизистые оболочки от инфекций. Провитамин В₅, пантенол, имеет очень важное свойство – он единственный из витаминов хорошо всасывается при нанесении на кожу. Поэтому провитамин В₅ используется в лекарствах от ожогов, а также в косметических средствах.

Витамин В₆_{обозначает на самом деле группу родственных веществ: пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин. Все они равноценны по действию, которое оказывают на наш организм. Витамин В₆ иногда называют «витамином-антидепрессантом», так как он участвует в синтезе нейромедиаторов, к которым относится и «гормон счастья» серотонин – вещество, которое отвечает за хорошее настроение, аппетит и крепкий сон.}

В «обязанности» витамина В₆ входит также «следить» за образованием красных кровяных телец и антител, а также за своевременным расходом энергии, запасенной в форме гликогена.

Известен простой тест, который позволяет определить, испытываете ли вы недостаток в витамине В₆. Вытяните руку ладонью вверх, затем постарайтесь согнуть два концевых сустава на четырех пальцах (ладонь не следует сжимать в кулак) до тех пор, пока кончики пальцев не коснутся ладони. Если это удается с трудом, если суставы не дают возможности кончикам пальцев коснуться ладони, весьма вероятен дефицит пиридоксина.

Витамин В₉(фолиевая кислота, фолиацин, витамин В_с, витамин М) можно сравнить с руководителем большой стройки. В нашем организме постоянно производятся аминокислоты и азотистые основания, из которых затем синтезируются белки, ДНК и РНК – без витамина В₉ эти процессы остановятся. Поэтому в первую очередь фолиевая кислота нужна беременным, когда происходит активное деление и рост клеток. Она участвует не только в правильном развитии клеток будущего ребенка, но и в восстановлении организма матери.

Однако, это не значит, что все остальные могут забыть о дефиците фолиевой кислоты. Многие лекарства (например, аспирин) являются «врагами» этого витамина, не говоря уже об алкоголе. Около 50 % фолиевой кислоты теряется при длительном хранении и при кулинарной обработке. А ведь немногие способны ежедневно употреблять сырыми продукты, которые богаты фолиевой кислотой: бобы, печень, яичный желток. Но даже те продукты, которые можно съесть сырыми, например, темно-зеленые овощи (спаржу, шпинат), должны быть идеально свежими, чтобы обеспечить нас необходимым количеством этого вещества. При нехватке витамина В₉ развивается анемия и наблюдается серьезный упадок сил. У детей замедляется рост и развитие.

Кроме этого, фолиевая кислота необходима кишечнику для защиты от пищевых отравлений и паразитов. А в комплексе с витамином В₅ замедляет поседение волос.

Витамин В₁₂ (кобаламин, цианокобаламин) – известен как «красный витамин». Он отличается от остальных тем, что ни в одном продукте растительного происхождения его нельзя обнаружить. Дело в том, что ни растения, ни животные его не синтезируют. Витамин В₁₂ вырабатывается микроорганизмами, преимущественно бактериями, сине-зелеными водорослями, актиномицетами, и накапливается в основном в печени и почках животных. Поэтому вегетарианцы, отказываясь от мяса, отказываются заодно от витамина В₁₂.

А между тем он защищает от разрушения нервные волокна. Его нехватка вызывает депрессию, спутанность сознания, провалы в памяти (склероз). Вегетарианцам стоит учесть, что без витамина В₁₂ нарушается кроветворение, а это приводит к внезапным кровотечениям из носа, тошноте, бледности и, в конечном итоге, к анемии. Есть у витамина В₁₂ и другие роли в организме: он способствует получению энергии из пищи, а также участвует в производстве ДНК и РНК. Поэтому дефицит витамина В₁₂ проявляется в мышечной усталости и очень быстрой утомляемости.

Съешь еще этих обогащенных витаминами булочек да закуси таблеткой. Откуда берутся витамины и как их производят

Витамины — это сложные органические вещества. Их 13, и в основном мы получаем их с пищей. Организм человека может синтезировать лишь витамины PP и D. Например, витамин D3 синтезируется в организме человека под действием ультрафиолета.

Молекула того или иного витамина всегда имеет одно и то же строение, создана ли она природой, или искусственным путем. В организме витамины чаще всего выступают коферментами или субстратами для важных ферментов. Их недостаток приводит к сбоям в работе организма, ухудшается обмен веществ, и мы плохо себя чувствуем.

Всего около 14% взрослых и 16,8% детей старше четырех лет в России обеспечены всеми витаминами, рассказала «Чердаку» доктор биологических наук, профессор, заведующая лабораторией витаминов и минеральных веществ Федерального исследовательского центра питания и биотехнологии Вера Коденцова. А вот недостаток сразу нескольких витаминов, или полигиповитаминоз, испытывают в России 22% взрослых и 39,6% детей.

Городской миф #1

Многие люди уверены, что если принимать витамины в таблетках, то организм будет «лениться» и станет хуже усваивать их из еды. Это миф, хотя доля правды в нем есть. Добавленные витамины усваиваются лучше, чем содержащиеся в пище в связанном состоянии.

Вопреки расхожему мнению витаминов нам не хватает весь год, а не только весной. Коденцова называет основной причиной витаминного голода неправильное питание — избыточное по калорийности, но недостаточное по содержанию витаминов. Химик и менеджер отдела «Пищевые ингредиенты» компании BASF Юлия Агеева в разговоре с корреспондентом «Чердака» упоминает, что отчасти причина этому — в переработке и способе приготовления пищи, недоступности некоторых продуктов, а также в неправильном приеме антибиотиков.

«Есть особые группы риска, у которых помимо дефицитов, характерных для всех, выявляются недостатки других витаминов. Витамина A — у беременных женщин (третий триместр), жителей российского Севера, больных туберкулезом; витамина Е — у работников промышленных предприятий с вредными условиями труда, студентов вузов; фолатов (В9, фолиевая кислота и ее производные — прим. „Чердака“) у студенческой молодежи, больных ожирением; витамина В12 — у вегетарианцев», — рассказывает Коденцова.

A упала, B пропала

Чаще всего жителям России не хватает витаминов D, В2 и бета-каротина (предшественник витамина A), отмечает Коденцова. Нехватка витамина D характерна для всех стран Северного полушария — от России до Северной Америки, отмечает Юлия Агеева из BASF. Нехватка витамина D приводит к нарушению обмена кальция и остеопорозу. И напротив, достаточное их количество повышает устойчивость организма к заболеваниям, укрепляет иммунитет, препятствует развитию раковых, сердечно-сосудистых заболеваний и даже спасает от депрессий и улучшает настроение, рассказывает Коденцова.

«Основным источником витаминов группы B, как правило, являются зерновые культуры, — добавляет к этому Агеева, — а поскольку у нас в хлебопечении используется мука высшего сорта, она уже сильно обеднена по составу витаминов этой группы. Каждый шаг очистки муки уменьшает концентрацию витаминов группы B. E — тоже очень важный витамин, который присутствует во всех клетках организма, это очень важный антиоксидант. Его недостаток тоже может быть серьезной проблемой. Он есть в растительном масле, но если масло сильно переработанное, рафинированное, его там будет меньше».

Городской миф #2

«Ешь фрукты, в них много витаминов!» Не отговариваем вас от яблок, груш и других фруктов, но помните: в овощах и фруктах содержится в основном каротин (предшественник витамина A), другие каротиноиды, витамин C (аскорбиновая кислота) и фолаты, витамин K1. А вот витамины групп B и D содержатся главным образом в продуктах животного происхождения — молочных, мясе, птице и продуктах из зерновых.

Есть и хорошая новость: витамина C нам в среднем хватает. Его дефицит испытывает только 1−2% населения, говорит Коденцова. Объяснить это можно тем, что многие из нас едят свежие овощи и фрукты круглый год, да и квашеная капуста — хороший источник этого витамина.

Конечно, не только северные страны страдают от витаминного голода. В Африке и Юго-Восточной Азии, отмечает Агеева, серьезный дефицит витамина A. Главным образом он содержится в продуктах животного происхождения (яйцах, печени), которые зачастую не могут себе позволить жители этих регионов из-за бедности. В овощах и фруктах содержится предшественник витамина A — бета-каротин, 6 мкг которого соответствуют 1 мкг витамина A. Но перейти в витамин он может лишь при определенных условиях.

Все должно быть в норме

В большинстве стран мира разработаны рекомендуемые суточные нормы потребления витаминов. Они регулярно пересматриваются и обновляются. В России в настоящее время действуют нормы, принятые в 2008 году. По сравнению с предыдущими нормами они уже рекомендуют потреблять больше витаминов C, E и фолиевой кислоты. А витамина A, наоборот, меньше.

Содержание витаминов в организме можно определить двумя способами. Во-первых, подсчитать, сколько и каких продуктов мы потребляем каждый день, и, исходя из этого, рассчитать, сколько и каких витаминов и минералов поступает в организм. Но это не самый точный метод. Содержание витаминов и минералов в одних и тех же продуктах может меняться даже в зависимости от состава почвы, на которой они росли. Кроме того, сильно будет влиять и способ приготовления. Например, если картошку варить в кожуре, то она потеряет в два раза меньше витамина C, чем очищенная.

Городской миф #3

Можно ли летом запастись витаминами на год вперед? Увы, скорее нет, чем да. Какое-то время в организме могут циркулировать только четыре жирорастворимых витамина: A, D (D3 мы отчасти получаем от солнца), E и K. Их можно «запасти». Но остальные витамины довольно быстро выводятся из организма.

Второй и более надежный способ узнать, чего нам не хватает и сколько, — оценить по содержанию микронутриентов в крови и моче и состоянию здоровья человека. Это просто еще один анализ крови, его «читают» так же, как любой другой.

Все необходимые витамины можно получать из пищи. Но, как замечает Коденцова, для того чтобы «наесться» ежедневной нормой, вам, скорее всего, придется потреблять около 3000 ккал (или питаться согласно весьма и весьма специфической диете), что при современном образе жизни большинства людей с большой вероятностью может привести к другой проблеме — ожирению.

«Нехватку витаминов можно и нужно восполнять приемом витаминных комплексов, содержащих не менее 10 витаминов, в дозах, приближающихся к 100% от рекомендуемого суточного потребления, которое в процентах указано на этикетке, — уверена Коденцова. — Второй путь — включение в рацион обогащенных витаминами пищевых продуктов: хлеба, молочных продуктов, зерновых завтраков, напитков, — одна порция которых содержит от 15 до 50% от рекомендуемого суточного потребления витаминов».

Полезная таблетка

Итак, витаминов 13, они все разные. И искусственным образом получают их тоже по-разному, рассказывает Агеева.

Витамины A и E получают химическим многостадийным синтезом из более простых органических молекул.

А исходным сырьем для получения витамина D3 в форме холекальциферола служит — внезапно — шерсть овец. Из нее получают ланолин, а уже из него химическим синтезом этот нутриент.

Исходным сырьем для получения витамина D3 в форме холекальциферола служит шерсть овец. Фото: Branka. Markovic / Фотодом / Shutterstock

Микробиологическим способом получают всего четыре витамина. Во-первых, это витамины C и B2 (рибофлавин), который «готовят» дрожжеподобные грибы. Витамин B12 получают при помощи бактерий-продуцентов, используя бактериальный синтез. Для этих микроорганизмов естественно выделять витамин B12. Например, в здоровом кишечнике есть бактерии, которые тоже синтезируют этот витамин, отмечает Агеева. А D2 в форме эргостерина, например, вырабатывают дрожжеподобные грибы.

Очень упрощенно получение витаминов микробиологическим способом можно представить как огромное ведро с мешалкой внутри, поясняет Агеева. Внутри создана идеальная для продуцентов среда: оптимальная по составу газов, питанию и температуре.

«В идеале микроорганизм-продуцент сам выделяет нужное вещество. Но бывает, что молекула интереса остается внутри. Тогда ее приходится доставать, разрушая клеточные стенки», — рассказывает Агеева.

Вне зависимости от происхождения витаминов организм может их и не усвоить. Чтобы витамины и из пищи, и из таблетки усвоились, должны быть созданы определенные условия. Например, витамины группы B и C — водорастворимые, а A, D, E и K — жирорастворимые. Первые лучше всего усваиваются с водой (витамин C часто можно купить в аптеках в шипучих таблетках), вторые — в жирной среде. Поэтому морковку (богатую предшественником витамина A) действительно полезно есть вареной и со сметаной.

Алиса Веселкова

Витамин Б12. Мой веганский опыт

Примечание: некоторые ссылки в этой статье аффилированные. Это значит, что если вы совершите покупку пройдя по ссылке, то я как участник Партнёрской Программы Amazon, получу небольшую комиссию. Это не повлечет дополнительных расходов для вас, но поддержит мой проект! Подробнее здесь.

Витамины группы B играют важную роль в процессе преобразования питательных веществ из потребляемой нами еды в энергию. Большинство витаминов этой группы в достаточном количестве встречаются в разных растительных продуктах. Единственное исключение — это витамин В12. Этот витамин не синтезируется в растениях, его продуцентами являются бактерии и микроорганизмы. О витамине B12 и пойдёт речь в этой статье.

Личный опыт: 12 лет без суплиментов

Всё своё вегетарианство (я перестала есть мясо в 2008 году) я не заботилась о витаминных добавках. Очень редко и хаотично я могла пить какие-то витамины и только один раз за всё это время я прокалывала себе витамины группы B внутримышечно. Даже перейдя на веганство, когда я стала глубже изучать вопросы питания, связанные со здоровьем, я долго не могла приучить себя серьёзно относиться к витаминным добавкам. Хоть это вовсе не лекарство, а просто витамин, у меня было сильное сопротивление пить таблетки. До тех пор пока многолетняя боль от стоматита наконец не знаставила меня внимательней отнестись к информации о связи B12 с этим недугом.

Стоматит меня мучил с детских лет, и каждый раз приходилось находить новые способы справляться. Язвы во рту будто привыкали к препаратам: то что помогало один раз, в другой раз уже не имело никакого эффекта. Пробовала и камистад-гель, и метрогил-дента и очень много других мазей. Пробовала полоскать кунжутным маслом, растворами соды и соли, водкой, гвоздикой, прижигала зеленкой и даже водкой.

Со временем всё становилось только хуже. Если раньше стоматит появлялся каждый раз, как я прикусывала губу или язык, то впоследствии он мог появиться на пустом месте, даже если я была предельно аккуратна. В конце концов всё дошло до того что стоматит появлялся каждый месяц. Я даже заметила корреляцию, что он появлялся прям перед месячными. Месячные и без того проходили болезненно, с яркими симптомами ПМС, высыпаниями на лице и выпадением волос.

Прошлым летом я наконец решила пройтись по врачам с твердым намерением найти причину, объединяющую эти проблемы, и помочь себе. Сначала я пошла к стоматологу спросить про стоматит. Стоматолог посочувствовал мне и сказал, что это аутоиммунное — причин может быть уйма, и помочь практически нечем. Тогда я уже пошла проверять витамины и гормоны….

Веганы и вегетарианцы на Кипре могут сдать тест на B12 бесплатно!

Удачным образом к этому времени ввели систему GESY на Кипре (государственная медицинская страховка) и сделать анализы стало проще и дешевле. А дополнительным приятным сюрпризом было узнать, что для веганов и вегетарианцев по страховке GESY анализ на B12 вообще бесплатный.

Так вот. Я сдала кровь, проверила железа, гормоны щитовидной железы, гемоглобин, витамины. Все показатели оказались в норме, кроме B12. Хотя 266 пг/мл считается ещё нормой по Кипру, но по немецким меркам это уже дефицит. Хорошо что мне об этом сказала подруга веганка в Германии, а то я могла бы успокоиться, мол, норма и норма.

Решила задаться целью и повысить уровень B12 до 400 пг/мл, надеясь, что в этом может быть решение хотя бы некоторых проблем.

Мы с мужем перелопатили весь интернет, чтобы понять этот витамин. Выяснили, что жидкая форма витамина усваивается лучше всего. Что витамин лучше пить на голодный желудок и что желательно, чтобы он успел смешаться со слюной, так как в слюне содержится белок, связываясь с которым витамин будет защищён от кислоты, когда будет проходить через желудок. Кроме того узнали, что даже при нормальном уровне B12, его применение помогает людям вылечиться от стоматита! В общем, узнали много интересных деталей, и я решила, что этим обязательно надо поделиться.

Формы Витамина B12

Витамин B12 представляет собой целую группу биоактивных кобальтсодержащих веществ. В эту группу входят метилкобаламин, цианокобаламин, аденозилкобаламин, гидроксокобаламин, но есть и другие. В витаминных добавках обычно используется либо метилкобаламин, либо цианокобаламин. Метилкобаламин — это активная форма витамина, которую наш организм может сразу использовать по назначению. Цианокобаламин — синтетическая, более стабильная форма B12. Она более устойчива к свету и к среде (витамин B12 разрушается в щелочной среде и под воздействием света), поэтому как правило именно цианокобаламином обогащают молоко, конфеты, мюсли, и прочее. Но цианокобаламин не является активной формой витамина, организм сначала преобразовывает его в метилкобаламин и/или аденозилкобаламин. Во время этого процесса высвобождается незначительное количество цианида, так что теоретически, такая форма B12 в больших количествах может быть токсична.

Эффект от приема витамина (мой случай)

Чтобы в срочном порядке повысить уровень B12 я решила проколоть метилкобаламин 10-ти дневным курсом (инъекции), а потом перейти на B12 в форме капель на ежедневной основе. Мы с мужем выбирали В12 в каплях, и искали тот что содержит сразу обе формы витамина — метилкобаламин и аденозилкобаламин. Пила по 4 капли натощак каждый день. Результат меня впечатлил. За 7 месяцев уровень B12 у меня достиг 710 пг/мл и со стоматитом наконец-то стало легче!

Побочные эффекты от Витамина B12 внутримышечно

Однако эффект был не моментальный! Когда я начала пить витамин B12 я заметила, что к концу месяца язвы не появились, и состояние моей кожи будто улучшилось. Я осторожно обрадовалась и была оптимистична. Начала свой 10-дневный курс инъекций полагая, что я в правильном направлении. Но эффект был отрицательный! Снова стали появляться язвы, а высыпания на лице, казалось, стали еще хуже, чем раньше. Не могу передать свое разочарование. Моя последняя надежда избавиться от этих проблем умирала.

Но! NutritionFacts.org выпустили видео, в котором описывалось это явление. Исследования показали, что большое количество B12 (более 5000 мкг в неделю) может вызвать акне. Это может произойти только в том случае, если вы лечите дефицит витамина B12 с помощью инъекций. Всё будто встало на свои места! Я закончила курс инъекций и перешла на витамин B12 в каплях.

В том же видео доктор Грегер напомнил, что любое изменение требует времени. Так что я продолжила регулярно пить витамин, и в результате за последние 4 месяца у меня не было ни одной язвы во рту. Состояние моей кожи улучшилось. Во время лютеиновой фазы появляется гораздо меньше прыщей чем раньше (всё же бывают, но значительно меньше). Волосы тоже заметно окрепли. Раньше я каждую неделю собирала с пола мотки моих выпавших волос — теперь такого нет. И на щетке остается совсем немного после расчёсывания. Я даже не думала, что такое возможно.

Почему стоит позаботиться о витамине B12?

B12 нужен нашему организму для адекватного функционирования кровяных клеток и нервной системы. Нехватка этого витамина может привести как к серьёзным последствиям вроде анемии и заболеваний костного мозга, так и к менее серьезным, но весьма противным проблемам (мигрень, стоматит, депрессия, болезненные месячные, проблемы с кожей и волосами).

Витамин B12 участвует в процессе производства красных кровяных телец и недостаток этого витамина в крови может привести к B12-дефицитной анемии (болезнь Аддисона-Бирмера/Пернициозная анемия). Анемия (малокровие) — это [цитата] «состояние, при котором в крови снижено содержание функционально полноценных красных клеток (эритроцитов)». В отличие от железодефицитной анемии (которая предполагает производство эритроцитов с пониженным содержанием гемоглобина), при болезни Аддисона в костном мозге вырабатываются мегалобласты (аномально крупные клетки, у которых не развито ядро и большое содержание цитоплазмы). Мегалобласты не могут превратиться в эритроциты и погибают в костном мозге. Это ведёт к сопутствующим проблемам во всех системах организма.

Первоисточники B12

Первоисточники витамина — это бактерии и археи (микроорганизмы), живущие в воде и (соответственно) в земле. Именно они синтезируют B12, который потом поглощаются фитопланктоном, потом попадает в зоопланктон, который съедают рыбы и животные, пьющие воду и поедающие траву, на которую так или иначе попадает нефильтрованная вода из природных источников. Таким образом Б12 попадает в организм животных, усваивается в тонком кишечнике и накапливается у них в печени и других тканях. Так в качестве основных пищевых источников B12 выделяют печень и почки крупных рыб типа тунца, печень и мясо жвачных животных. Витамин B12 обнаруживают также в грибах, шпинате, спарже (что логично, поскольку эти растения растут очень близко к земле).

Животные пьют нефильтрованную воду и едят немытые растения, соответственно они получают достаточно много витамина B12 с пищей. Мы же не можем рассчитывать на B12 непосредственно из первоисточников, потому что воду фильтруем, а овощи моем. Поэтому очень желательно следить за уровнем B12 и принимать витамин в виде суплементов. Причём я отмечу — это желательно делать не только веганам, но и любому человеку. У меня даже есть подозрение, что дефицит B12 может грозить веганам в меньшей степени, потому что веганы пока что находятся под пристальным вниманием общества, и с большей вероятностью пойдут проверять уровень данного витамина в крови чем человек полагающийся на эффективность “проверенного веками” образа жизни.

Наш организм вырабатывает B12?

У нас, так же как и у животных, витамин B12 может вырабатываться бактериями в кишечнике. Только проблема в том, что эти бактерии обитают в толстой кишке, а всасывание витамина происходит в тонкой кишке (сначала еда попадает в тонкую, потом в толстую кишку). У жвачных животных есть преимущество. В отличие от нас у них есть ещё дополнительный отдел в желудке (рубец), где обитают бактерии производящие B12. А те животные, которые рубцом обделены, не брезгуют есть свои экскременты, в которых как раз и содержится тот самый, произведенный бактериями в толстой кишке, но не усвоившийся витамин B12.

Хорошо что мы продвинутый вид и витамин B12 нам доступен в форме суплемента!

Дневная потребность в витамине B12

Вас может сбить с толку, то что дневная норма витамина составляет всего 2.4-7 мкг (т.е. столько нашли в 100 г сушеных грибов шиитаке), но таблетки продают огромными дозировками по 1000 мкг. Дело в том, что наш организм может усвоить всего 1% поступающего за раз витамина. То есть, 1% пассивно впитывается и только 1.5 мкг могут ухватить рецепторы в тонком кишечнике в течение каждых 1-2 часов. Поэтому два логичных подхода — это пить витамин дважды в день маленькими дозировками по 250 mcg, либо пить раз в день по 500 mcg витамина. Предпочтительно натощак.

Случаев передозировки или негативных эффектов от регулярного употребления высоких доз витамина перорально не было зафиксировано (от уколов могут возникнуть проблемы с прыщами). А вот дефицит очень страшен. Так что, внимательно относитесь к этому показателю, и при возможности делайте тесты. Считается нормой показатель в 190 — 950 пг/мл, однако в Германии при уровне ниже 400 пг/мл прописывают уколы и курс лечения.

Есть ещё рекомендации пить более высокие дозировки витамина беременным женщинам и пожилым людям. И не важно, веганам или нет! В этом видео доктор Грегер объясняет почему.

Источники B12 в растительной пище

Сейчас много продуктов специально обогащают цианокобаламином. Он устойчив к условиям (как я уже упомянала), так что такие продукты как обогащенное витамином B12 растительное молоко, овсяные хлопья/мюсли, пищевые дрожжи, тофу, темпе и пр. я бы считала надежным и понятным пищевым источником витамина B12.

Однако есть один недостаток. Часто бренды обогащают свою продукцию и B12, и B9 одновременно. Синтетический B9 также известен как фолиевая кислота. Фолиевая кислота очень токсична, а натурального витамина B9 более чем достаточно в сырых овощах. Поэтому я предпочитаю избегать приема этого витамина в качестве добавки, соответственно, выбираю необогащённые продукты. Они, к тому же, обычно дешевле стоят.

В википедии также упоминается, что незначительное количество B12 находят в грибах, в особенности в сушеном шиитаке (5,6 мкг на 100 г). Но всё зависит от того где и как растут эти грибы. Ещё кто-то упоминает нори и другие водоросли — однако количества также скорее всего будут незначительными.

Почему B12 из продуктов животного происхождения — не лучший вариант?

Как нутрициолог, я считаю, что продукты животного происхождения не могут быть надёжным источником витамина B12. Несмотря на то что основным источником B12 в доминирующей диете считаются продукты животного происхождения, даже в мясе коров он содержится в относительно малых количествах (0,7-1,5 мкг на 100 г в зависимости от части тела) и при кулинарной обработке значительная его часть разрушается (источник). Из яиц, например, усваивается меньше 9% витамина, т.е. всего 0.08 мкг (источник).

Даже если говорить о печени коров, которая считается одним из самых богатых источников B12. Редко встретишь человека, который употребляет этот продукт каждый день, тем более в сыром виде. Для наглядности: в 100 г сырой говяжьей печени содержится по разным данным 60-80 мкг витамина, а в 100 г приготовленной печени останется всего 24 мкг (источник). То есть 40-60% витамина разрушается при готовке. Часть ещё останется в воде вместе с токсинами (если печень варили в воде), поскольку витамин растворим в воде. А я ещё раз напомню — организм может пассивно усвоить всего 1% потребляемого витамина (это будет уже 0.24 мкг со 100 г) и только 1.5 мкг могут ухватить рецепторы (со 100 г выходит меньше дневной нормы).

Подход сложнее

Это ещё мы не учитываем много косвенных факторов. Нет гарантии того, что животное выращиваемые на убой само не страдает дефицитом B12. Так же нет гарантии что кобаламин в его тканях не успеет разрушиться от воздействия света пока лежит на прилавке… Я даже не говорю о нежелательных компонентах вроде холестерина, эстрогенов и канцерогенов, которые попадут в организм вместе с таким B12.

Приведу табличку, для наглядности — сколько в каких продуктах витамина B12 содержится. Я решила подзапариться и поискать наиболее правдоподобную информацию. А то иногда пишут, будто в в варёных моллюсках (например) содержание B12 аж 98 мкг на 100 г, тогда как в сырых всего 11 мкг. Откуда такие цифры я так и не смогла понять. Вообще не поддаётся логике.

Данные в таблице ниже в основном взяты из базы данных U.S. department of agriculture (USDA) (департамент агрокультуры США). База данных огромная, но не всегда понятно, каким именно образом изучался продукт. Например те же моллюски: взвешивали их вместе со скорлупой, или без, те же ли самые моллюски потом варили или из другой партии, и часто указанные данные очень старые, а за 30 лет среда обитания сильно изменилась всё-таки. Так что по некоторым продуктам я нашла, как мне кажется, более однозначные источники. То что помечено одной звёздочкой — это данные не из USDA. Ну, ссылки на источники информации должны быть активны, если что.

Содержание B12 в продуктах растительного и животного происхождения

ПРОДУКТ	СОДЕРЖАНИЕ B12 НА 100 г. ПРОДУКТА (в сыром виде)	СОДЕРЖАНИЕ B12 НА 100 г. ПРОДУКТА (после кулинарной обработки)
Пищевые дрожжи / Nutritional Yeast, обогащенные B12	25-150 мкг**	~25-150 мкг**
Мюсли, обогащенные B12	0.6-6 мкг**	~0.6-6 мкг**
Шиитаке сушёные	up to 5.6 mcg*	плохо изучено
Соевое молоко, обогащенное B12	0,4-3 мкг**	~0,4-3 мкг**
Темпе, обогащенное B12	0.18 — 4.8 мкг**	~0.18 — 4.8 мкг**
Печень коровы	60-80 мкг*	23.83 мкг* (при жарке)
Моллюски	11.28 мкг	12.77 мкг
Тунец	2.08 мкг	1.61 мкг (в мультиварке)
Сыр (Гауда)	1.54 мкг
Говядина	0,7-1,5 мкг*	0,2-0,5 мкг (~ -32% )* (при жарке)
Молоко коровье цельное	0.54 мкг
Курица	0.38 мкг	0.34 мкг (при жарке)
Яйцо куриное	0,89 мкг	0.08 мкг*

*Данные не из USDA

**Содержание B12 в обогащенных продуктах всегда разное, в зависимости от бренда и страны. Так что в таблице я указала средние значения.

Что выбрала я

Vitamin B12 (Vegan)

B12 в форме БАДа — это теперь мой осознанный выбор. В целом, я стараюсь составлять рацион из цельных продуктов и реже покупать полуфабрикаты, которые обычно обогащают витаминами. А растительное молоко мы делаем дома сами больше из соображений экологичности. Когда привыкнешь, пить витамины по утрам становится обычным делом.

Мы пьем этот B12 каждое утро, натощак, по 2-3 капли. Судя по анализам и самочувствию, он эффективно работает. Особенно классно что тут сразу и метилкобаламин и аденозилкобаламин высокой биодоступности. И он веганский.

Понравилась статья?

Поддержите меня и поделитесь тем, что вы думаете по этой теме! Если вам нравятся что я делаю — можете подписаться на мой блог в Instagram, страницу Facebook и на мой канал YouTube! Также можете подписаться на мою группу в фейсбуке. В Vizzini Journal Facebook Group вы можете поделиться своим личным опытом на пути к оптимальному здоровому и полноценному образу жизни.

Если вы нашли опечатку, или какие-то ссылки перестали работать, буду благодарна если дадите мне знать! Я забочусь о том, чтобы мои статьи было приятно читать. Спасибо за вашу поддержку и за ваш интерес к тому, что я делаю!

Хорошего всем дня!

13: Синтез витамина B₁₂

Полный синтез витамина B ₁₂ был осуществлен в 1973 году в результате грандиозного сотрудничества между группой Р. Б. Вудворда в Гарвардском университете (США) и группой А. Эшенмозера из Швейцарского федерального технологического института (ETH) , Цюрих, Швейцария. На выполнение этой гигантской задачи потребовалось около двенадцати лет и более двух десятков старших ученых. Это достижение по-разному превозносится химиками-органиками — монументальное достижение в анналах органической синтетической химии; прорыв; веха в органическом синтезе; не имеет себе равных даже спустя 40 лет; задача не менее увлекательная, чем покорение Эвереста.В то время, когда началось приключение, это была самая сложная задача в синтетической химии, на которую мало кто осмелился бы. Объявление о его синтезе ознаменовало наступление эпохи синтетической органической химии. Вудворд и Эшенмозер работали в тесном сотрудничестве и соперничестве в течение этого исторического темпа. В процессе они не только достигли поразительного синтеза, но и открыли несколько новых областей для будущих исследований. Правило Вудворда Хоффмана — самое известное из ответвлений.Изучая этот синтез, студент должен также задуматься о тщательности планирования всех аспектов схемы и о начале подходящих базовых исследований заблаговременно, чтобы облегчить выполнение основной схемы в соответствующие моменты. Это длинное вступление как раз созвучно длине схемы, затраченному времени и великолепным достижениям.

Ретроанализ синтеза витамина \ (B_ {12} \)

На рисунке 13.1 показана структура Vit B ₁ 2 и основные структурные особенности / проблемы сложной молекулы.

Рис. 13.1

В своем неповторимом стиле Р. Б. Вудворд обращает внимание на эти проблемы в начале своих лекций и на тот факт, что потребовалось около 50 лет, чтобы установить структуру Vit B ₁ 2 путем химического разложения и, наконец, рентгеновскими дифракционными исследованиями Дороти Ходжкин в 1956 году. Следует отметить, что большинство исследований химического разложения, какими бы замечательными они ни были, проводились в первые годы двадцатого века, когда современная органическая химия только зарождалась.Спектроскопические данные, если таковые имеются, бросались в глаза из-за их отсутствия, а большая часть химического разложения и синтетической химии была слишком жесткой по современным (имеется в виду 1960-е) стандартам для этой хрупкой молекулы. Следовательно, это был устрашающий сценарий. Это означало, что для решения этих задач пришлось заново изобретать целую часть синтетической химии. Такие аспекты были тщательно спланированы, и планы на случай непредвиденных обстоятельств были разработаны заранее. В этой короткой презентации проницательные студенты могли увидеть проблеск этого планирования.Идеи ретроанализа, как мы понимаем сегодня, находились в стадии разработки в шестидесятые годы. Ретроанализ, который мы здесь используем, — это более поздние дополнения других ученых, основанные на фактах (лекциях, статьях и т. Д.), Опубликованных двумя группами. Все такие цитаты включены в конце статьи.

Синтетическая мишень была идентифицирована как кобирная кислота, поскольку это соединение было натуральным продуктом и было преобразовано в Vit B ₁ 2 Bernhauer K., et.др., (1960) (Рисунок 13.2) . Следовательно, полный синтез кобириновой кислоты составит формальный синтез Vit B ₁ 2.

Рис. 13.2.

Кобировая кислота имела семь боковых цепей карбоновых кислот, из которых четыре составляли части пропионовой кислоты, по одной на каждое гетероциклическое кольцо. Основная задача заключалась в том, чтобы отличить цепь пропионовой кислоты на кольце D от других фрагментов уксусной кислоты и пропионовой кислоты. Поэтому было решено, что этот необычный кислотный фрагмент будет замаскирован под нитрил (Рисунок 13.3) . Тем не менее остается непростая задача дифференциации, которую мы могли бы решить позже. Сначала было решено рассматривать молекулу как состоящую из двух половин — восточной стороны и западной стороны . Первое отключение произошло в кольцевом переходе A / B на метиленовой перемычке (1.13.3A) . Расщепление второго моста на кольцевых соединениях C / D дало Восточную половину как Тиодекстролин , отвечающую за группу Эшенмозера в Цюрихе, и Западную половину, как Цианобромид , отвечающую за группу Вудворда в Гарварде (США).

Рисунок 13.3

Ретроанализ цианобромида

Эта западная половина имеет огромный массив из шести смежных стереоцентров на восьмиугольной раме. Обратите внимание, что стереоцентры были спланированы на основе известных стереоселективностей, а шестичленные кольца были построены для обеспечения цепей пропионовой кислоты (рис. 13.4) . Азот для кольца A получен из индола, бензольное кольцо которого дает боковые цепи для кольца A. Азот в кольце D появился в результате перегруппировки Бекмана.Corrnorsterone (1.13.4A) был ключевым промежуточным звеном (краеугольным камнем), который удерживал все стереоцентры и цепочки на западной половине.

Рисунок 13.4

Синтез западной половины

Требуемое энантиочистое звено 1,2,3-триметиликлопентена получено из камфорхинона, как показано на рис. 13.5 .

Рис. 13.5

В ходе другого конвергентного синтеза пятичленное кольцо было слито с индолом по связи C2-C3 и разделено, как показано на Рис. 13.6 .

Рис. 13.6

(+) — энантиомер действительно был необходим для целевого синтеза. Бесполезный (-) — энентиомер был использован в качестве модельного соединения (поскольку это был «почти единственный вид модельного исследования, который мы считаем полностью надежным» — RBW).

Фрагменты A и B были объединены и затем преобразованы в корнорстерон, как показано на рис. 13.7 .

Рис. 13.7

Обратите внимание, что процесс расширения кольца Бекмана запускает каскад реакций, приводящих к конденсации Клайзена и образованию кольца D, и все это за один этап.Шестичленный имидкарбонил также был расщеплен и на кольцо D помещена ацетатная цепь. Несмотря на это тщательное планирование и выполнение, в процессе была получена смесь эпимеров в боковой цепи пропионовой кислоты на кольце A, причем требуемый изомер был второстепенным компонентом смеси. Основной нежелательный продукт не расщепляется по амидной связи из-за неблагоприятного стерического сжатия развивающихся боковых цепей (рис. 13.8) .

Рис. 13.8

Однако эта неблагоприятная стерическая проблема была вскоре решена.При гидролизе в условиях сильного основания амидное кольцо раскрывается, и боковая цепь пропионовой кислоты изомеризуется в менее напряженный изомер. Затем его можно подкисить и этерифицировать до β-коррнорстерона с извлечением 90% желаемого изомера (рис. 13.9) .

Рисунок 13.9

Этот правильный изомер обрабатывали смесью метанола и тиофенола в кислых условиях (Рисунок 13.10) . Это привело в движение два процесса. Тиофенол атаковал кетон и активировал этот центр, в то время как кислород метанола атаковал амидную связь, приводящую к сложному эфиру и эфиру тиоенола.

Рис. 13.10

Озонолиз тиоенолового эфира при -90 ° C приводит к расщеплению олефинового звена на соединение альдегид-тиоэфир (рис. 13.11) . Здесь возникла интересная новая химия. В то время как тиоэфиры менее реактивны к кислотному гидролизу и показали сопоставимую реакционную способность с нуклеофилами кислорода, нуклеофилы азота были уникальными. Тиоэфир вступает в реакцию намного быстрее, чем обычные оксиэфиры, с образованием амидов. Таким образом, тиоэфир расщеплялся исключительно до амида аммиаком, оставляя нетронутыми три метиловых эфира.Затем альдегидный фрагмент селективно превращали в спирт и затем мезилировали в условиях смешанного ангидрида / пиридина. Эта последовательность также превращает амидный фрагмент в нитрил. Затем мезилат превращали в бромид с получением ключевого промежуточного цианобромида.

Рисунок 13.11

Цюрихская группа одновременно работала над синтезом восточной половины под названием Тиодекстролин . Фрагменты для колец B и C планировались через., Единственное промежуточное звено (1.13.12) .

Рис. 13.12.

Синтез начался с реакции Дильса-Альдера, чтобы должным образом закрепить два асимметричных центра, и рацемат был разделен. Чистый энантиомер прослеживали по схеме для получения B-кольцевого сегмента. Тот же промежуточный продукт также дал фрагмент кольца С (рис. 13.13) .

Рис. 13.13

Для соединения двух таких фрагментов Эшенмозер разработал две процедуры сокращения сульфидов. Механизмы процессов показаны ниже.

Рисунок 13.14

Используя процедуру окислительного сочетания / экструзии серы, они соединили кольца B и C, как показано на Рис. 13.15 .

Рис. 13.15 Группа

Вудворда также разработала новый синтез для кольца С, начиная с (+) — камфорхинона. Схема представлена на рис. 13.16 .

Рис. 13.16

Хотя стереоцентрам во всех точках уделялось много внимания, проблемы стереоизомеров избежать не удалось. Кристаллический тиодекстроллин, который был синтезирован, фактически представлял собой смесь двух стереоизомеров по фрагменту пропионовой кислоты в кольце B.Хотя они очистили смесь на этом этапе, это не имело никакого значения, потому что этот стереоцентр должен был вызвать дальнейшие нарушения на более поздних стадиях. Смесь подавали на первое соединение на мосту C / D. После значительных усилий, продолжавшихся более года, они были сначала соединены на южном конце с использованием процедуры алкилирования / экструзии (рис. 13.17) . Обратите внимание, что первым продуктом алкилирования был тиоэфир типа I, который легко изомеризовался до тиоэфира типа II. Продукт был назван Цианокорригенолид.Эта изомеризация нарушила стереоцентр на С-кольце.

Рисунок 13.17

Следующим этапом было формирование моста A / B. C / D-связанное соединение сначала обрабатывали пентасульфидом фосфора, а затем фторборатом триметилоксония (M e ₃ OB F ₄) (рис. 13.18) . Эта процедура заменила атомы кислорода в кольцах A и B на серу и, наконец, на S-метильное производное. Диметиламин в метноле селективно отщепляет тиолактоновое кольцо до диметилацетамидной цепи и концевого олефина.Олефин был довольно нестабильным. Это должно было быть немедленно преобразовано в комплекс кобальта. Эта процедура была непростой. В некоторых условиях ион металлического кобальта катализирует дальнейшие реакции, приводящие к обширной «деструкции» соединения. После нескольких экспериментов было обнаружено, что хлорид или иодид кобальта в ТГФ является уникальным средством гладкого кобальтирования. В процессе комплексообразования кольца А и В оказались в непосредственной близости. Затем реакция, катализируемая основанием, позволила образовать мостик и удалить фрагмент серы, при этом наилучшим условием является циклизация, катализируемая ДБН.

Рисунок 13.18

Обратите внимание, что общая трансформация помешала асимметричному центру на C-кольце. Тем не менее, мост A / B, наконец, был на месте.

Цюрихская группа также предложила альтернативную Zn-комплексную процедуру в том же духе. Все эти манипуляции действительно были жесткими для (трех) эпимеризуемых цепей пропионовой кислоты на кольцах A, B и C. Конечный продукт очищали с помощью ТСХ («пластинчатая хроматография») и подвергали критическому анализу с помощью ВЭЖХ (новый хроматографический инструмент в то время).Ультрафиолетовые хромофоры во всех продуктах очень помогли в этой хроматографии.

Теперь предстоит пройти два основных этапа синтеза. В молекуле есть три активных метиновых мостика. Мостик на кольцах B / C должен быть «защищен» от метилирования. Это было достигнуто путем окислительной реакции образования лактона на кольце B (I2, AcOH) (рис. 13.19) . Этот новый четвертичный центр и существующий четвертичный углерод в C12 вместе создают стерическое скопление вокруг C10.Хлорметиловый эфир поступал исключительно в центры С5 и С15. Гидрогенолиз Ra-Ni расщепляет тиоэфиры и лактоновое кольцо за одну стадию. За этой стадией следовала этерификация.

Рисунок 13.19

Конц. серная кислота превращает нитрил в амид (рис. 13.20) . На этой стадии они столкнулись с трудной задачей селективного расщепления амида в присутствии шести сложных эфиров в молекуле. После обширных параллельных экспериментов группа из Гарварда заново открыла эффективное селективное расщепление амидной части в реагенте N ₂ O ₂.

Рисунок 13.20

Цюрихская группа также выступила с «дьявольской схемой расщепления» для селективного гидролиза амидной группы в присутствии сложноэфирных групп. Эта схема показана на рис. 13.21 . Однако предпочтение было отдано первому из-за его простоты и лучшей урожайности. Тем не менее решение Эшенмозера свидетельствует о человеческой изобретательности.

Рисунок 13.21

Самый последний шаг этого длинного синтеза создал серьезную проблему, которая требует особого упоминания. Амидирование сложных эфиров аммиаком было единственной оставшейся стадией для окончательной атаки на синтез кобириновой кислоты.При более внимательном рассмотрении выясняется, что задача может оказаться не такой простой. Сложноэфирные фрагменты (в частности, ацетатные звенья) находились в окружении с большим количеством людей. Параллельно с этими разработками велись модельные исследования очень похожих молекул. На основании этих исследований, когда кислоту на основе гексаметилового эфира 1 обрабатывали аммиаком в этиленгликоле при 75 ° C в течение 30 часов, полученный продукт представлял собой не кобировую кислоту, а псевдокобировую кислоту, структура которой была установлена как дегидрокобировая кислота. Этот продукт можно было очистить только с помощью ВЭЖХ.Это был один из продуктов, полученных ранними рабочими. Но они понятия не имели о таком осложнении. Чтобы разгадать эту загадку, потребовалось несколько критических исследований. На протяжении всех этих исследований большое внимание уделялось тому, чтобы растворители были хорошо дезоксигенированы перед использованием. Кислород в реакционной атмосфере строго избегали. Источником этой окислительной циклизации был приписан кобальт, который, как предполагалось, окислительно связывается с положением C9, облегчая циклизацию амидного аниона.На устранение этой нежелательной реакции потребовалось много времени. Несколько исследований были направлены на аммониализ в восстановительных условиях, а также на раскрытие лактамного кольца в восстановительных условиях.

Рис. 13.22.

. Наконец, к реакционной смеси было добавлено несколько миллиграммов ацетата аммония, чтобы предотвратить образование амид-аниона, который предположительно является виновником циклизации (Рис. 13.22) . Эта уловка помогла. Реакция завершалась в течение 10 часов, при этом кобировая кислота была единственным продуктом с хорошими выходами.Эта кобировая кислота во всех отношениях, особенно в ВЭЖХ, была идентична натуральному продукту, что положило конец этому долгому пути формального синтеза витамина B ₁₂.

Это выдающееся приключение в области органического синтеза отмечено несколькими наиболее значительными достижениями.

Развитие химии Коррин
Синтетическая стратегия
Разработка нескольких новых методологий
Правила Вудворда-Хоффмана

Даже спустя полвека этот синтез Vit B ₁₂ остается непревзойденным и продолжает вдохновлять поколения химиков.

Синтез витамина B12 бактериями тонкого кишечника человека

Бут, К. и Моллин, Д. Л. Ланцет i , 18–21 (1959).

Артикул Google ученый

Гирдвуд Р. Х. Кровь 5 , 1009–1016 (1950).

CAS PubMed Google ученый

Kalser, M.H. et al. Новый англ. J. Med. 274 , 500–505 (1966).

CAS Статья Google ученый

Горбач С.Л., Плаут А.Г., Нахас Л. и Вайнштейн Л. Гастроэнтерология 53 , 856–867 (1967).

CAS PubMed Google ученый

Hamilton, J. D. et al. Q. Jl Med. 154 , 265–285 (1970).

Google ученый

Bhat, P. et al. Гастроэнтерология 62 , 11–21 (1972).

CAS PubMed Google ученый

Nishio, N., Yano, T. & Kamikubo, T. Agr. Биол. Chem. 39 , 21–29 (1975).

CAS Google ученый

Альберт, М.J. диссертация, Univ. Мадрас (1979).

Hutner, S.H., Bach, M.K. & Ross, G.I.M. J. Protozool. 3 , 101–112 (1956).

CAS Статья Google ученый

Ford, J. E. Br. J. Nutr. 7 , 299–306 (1953).

CAS Статья Google ученый

Barker, H.A. et al. J. biol. Chem. 235 , 181–190 (1960).

CAS PubMed Google ученый

Линнел, Дж. К., Маккензи, Х. М., Уилсон, Дж. И Мэтьюз, Д. М. J. Clin. Дорожка. 22 , 545–550 (1969).

Артикул Google ученый

Кападиа, К. Р., Матан, В. И. и Бейкер, С. Дж. Гастроэнтерология 70 , 704–706 (1976).

CAS PubMed Google ученый

Sullivan, L. W. & Herbert, V. New Engl. J. Med. 272 , 340–346 (1965).

CAS Статья Google ученый

Bunge, M. & Schilling, R. F. Proc. Soc. опыт Биол. Med. 96 , 587–592 (1957).

CAS Статья Google ученый

Матан, В.I., Бабиор, Б. М. и Дональдсон, Р. М. J. Clin. Инвестировать. 54 , 598–608 (1974).

CAS Статья Google ученый

Кэмерон Д. Г., Уотсон Г. М. и Уиттс Л. Дж. Кровь 4 , 793–802 (1949).

CAS PubMed Google ученый

Моллин, Д. Л. и Бейкер, С. Дж. Biochem. Soc. Symp. 13 , 52–68 (1955).

Google ученый

Ганнелла Р.А., Бройтман С.А. и Замчек Н. Гастроэнтерология 62 , 255–260 (1972).

Google ученый

Дональдсон Р. М. Гастроэнтерология 43 , 271–281 (1962).

CAS PubMed Google ученый

Schjönsby, H., Драсар, Б. С., Табакчали, С. и Бут, К. С. Scand. J. Gastroenterol. 8 , 41–47 (1973).

PubMed Google ученый

Schjönsby, H. & Tabaqchali, S. Scand. J. Gastroenterol. 6 , 707–713 (1971).

Артикул Google ученый

Дрекслер Дж. Кровь 13 , 239–244 (1958).

CAS PubMed Google ученый

Кападиа, К., Бхат, П., Джейкоб, Э. и Бейкер, С. Дж. Кишечник 16 , 988–993 (1975).

CAS Статья Google ученый

Brandt, L.J., Bernstein, L.H. & Wagle, A. Ann. стажер. Med. 87 , 546–551 (1977).

CAS Статья Google ученый

Дональдсон, Р.М. New Engl. J. Med. 270 , 1050–1056 (1964).

Артикул Google ученый

Стюарт, Дж. С., Робертс, П. Д. и Хоффбранд, А. В. Ланцет ii , 542–545 (1970).

Артикул Google ученый

Britt, R.P., Harper, C. & Spray, G.H. Q. Jl Med. 40 , 499–520 (1971).

CAS Google ученый

Робертс П. Д., Джеймс Х., Петри А., Морган Дж. О. и Хоффбранд А. В. Br. мед. J. iii , 67–72 (1973).

Артикул Google ученый

Бритт Р. П. и Харпер К. Ланцет ii , 799 (1976).

Артикул Google ученый

Бейкер, С.J. World Rev. Nutr. Диета. 8 , 62–126 (1967).

CAS Статья Google ученый

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Синтез коэнзима B12 в качестве основы для изучения вклада метаболитов в микробиоту животных — Danchin — 2017 — Microbial Biotechnology

Введение

Модное исследование метагеномов животных продолжает порождать огромное количество разнообразных экспериментов, которые описывают корреляции между конкретной микробиотой животного происхождения (чаще всего человека) и здоровьем или долголетием.В этих исследованиях предполагается, что многие метаболиты, возможно, участвуют в улучшении самочувствия. Тем не менее, исключительным является то, что в этих исследованиях можно разделить признанные эффекты, вызванные микробиотой, или последствия общей причины, которая действует параллельно на здоровье хозяина и производство метаболитов, зависящее от микробов. Чтобы добиться прогресса, мы должны сравнить интересующие особенности с соответствующими исходными уровнями, когда известно, что строго микробное соединение вносит существенный вклад в благополучие хозяина, одновременно исследуя, как оно соотносится между микробиотой и хозяином.Чтобы приступить к установлению причинно-следственной связи, эти исходные данные должны быть связаны с обширными метаданными, описывающими природу образцов и их хозяев, с использованием организованного набора дескрипторов, которые позже будут связаны с результатами исследования (рис. 1). Это может установить явную роль (возможно, прямую, но часто косвенную) микробиоты. Здесь мы предлагаем пример такой базовой линии. Вездесущая полезная связь между животными и бактериями давно признана. Основные кофакторы животных, такие как кофермент B12 [семейство витаминов B12, кобаламины (Degnan et al ., 2015)] могут быть синтезированы только небольшим каталогом прокариот, но ни растениями, ни животными. У модельного животного Caenorhabditis elegans , выращенного в условиях дефицита B12 в течение пяти поколений (15 дней), развился тяжелый дефицит B12, связанный с различными фенотипами, включая бесплодие, задержку роста и сокращение продолжительности жизни (Bito and Watanabe, 2016). У Homo sapiens для жизненно важных ферментов требуется витамина B12. Цитозольная метионинсинтаза восстанавливает гомоцистеин (токсичный, если присутствует выше порогового значения), чтобы производить метионин, а митохондриальная метилмалонил-КоА-мутаза поглощает метилмалонат, полученный в результате катаболизма аминокислот с разветвленной цепью, в сукцинат (Kohl and Carey, 2016).В митохондриях кобаламин-аденозилтрансфераза вместе с неидентифицированной кобаламинредуктазой катализирует восстановление кобаламина до дезоксиаденозильной формы (AdoCbl). Дефицит витамина B12 связан с анемией, нарушениями развития, метаболическими нарушениями и невропатией (Shipton and Thachil, 2015).

Блок-схема исследования метагенома микробиоты. Исследования на основе данных часто носят чисто описательный характер. Он должен начинаться с конкретного и четко сформулированного вопроса, часто мотивированного исследованиями (Danchin, 2010).При соответствующем контроле это может привести к созданию предварительного каталога, который следует принимать с недоверием (синий), утвержденным каталогом (зеленый) или диагностическим инструментом (черный). Исследование, основанное на гипотезах, потребует повторных экспериментов, контрольных экспериментов, исходных ссылок (предмет данной статьи) и построения модели. Это заставит исследователей делать прогнозы. Если они предсказывают новый объект или процесс, на вопрос можно ответить. В противном случае предсказание порождает новые вопросы, и исследование рекурсивно начинается снова, в конструктивном развитии, типичном для того, чем должна быть наука.Важной частью процесса является создание и управление метаданными, связанными с процедурой выборки. Связь с метаданными позволяет исследователям помещать свои вопросы и ответы в соответствующий контекст. Секвенирование — ключ к исследованиям микробиома. Здесь мы посчитали, что ограничение секвенирования мишенями 16S ограничит исследование каталогами и диагностикой. Этот подход редко может использоваться в исследованиях, основанных на гипотезах, где полногеномное секвенирование (WGS) должно быть правилом.

Как соединение попадает в метаболизм хозяина, является ли оно прямым продуктом его собственной микробиоты, косвенным поступлением через его пищу или и тем, и другим? Хозяин и его микробиота собирают метаболизм, состоящий из различных ветвей пути, составляющих сложный мета-метаболизм (Ibrahim and Anishetty, 2012). Предшественники и побочные продукты метаболитов синтезируются в результате сотрудничества различных организмов, формирующих микробиоту. Таким образом, устанавливаются ключевые симбиотические отношения, способствующие продолжительности здоровья животного-хозяина, через комменсальные микробы, с которыми оно совместно эволюционировало (Kohl and Carey, 2016).Эти микроорганизмы, расположенные в основном в кишечнике, но не только там, развиваются при постоянном поступлении питательных веществ (обеспечиваемых пищей хозяину) и, в свою очередь, обеспечивают различные функции, такие как защита от патогенов, активация иммунной системы. система, метаболизм стеринов или синтез витаминов. Ожидается, что вклад микробиоты будет значительно различаться у разных организмов в зависимости от строения их кишечника. Здесь мы предлагаем треки для изучения вклада микробиоты в доступность кофермента B12 в качестве основы для изучения возможной роли других важных микробных метаболитов.

Где хозяева берут коэнзим B12?

Соединения семейства кофермента B12 (кобаламины) синтезируются исключительно прокариотами. Наземные растения не производят и не используют кобаламины, и у них нет кобаламинзависимых ферментов. У этих организмов для синтеза метионина используются метионинсинтазы, как это делают некоторые бактерии, с метилтетрагидрофолатом в качестве единственного непосредственного донора метила для гомоцистеина (Ravanel et al ., 2004). Это примечательный случай баланса между различными компромиссами.В отсутствие кофермента B12 перенос метильной группы от тетрагидрофолата к сере гомоцистеина довольно неэффективен, требуя сложных конформационных перегруппировок (Matthews et al ., 2003; Pejchal and Ludwig, 2005). В результате общее количество MetE, соответствующей метионинсинтазы, становится значительным бременем для механизма трансляции. Напротив, B12-зависимая метионинсинтаза MetH значительно более эффективна, ограничивая количество необходимого белка.Этот фермент также эффективно реактивируется специфической редуктазой, которая восстанавливает активность после случайной потери электронов во время катализа (Wolthers and Scrutton, 2009). Следствием этого является то, что у многих бактерий, когда присутствует metH , экспрессия metE подавляется рибопереключателем B12 (Казанов и др. ., 2007). Однако, как видно на рис. 2, для синтеза, утилизации или транспортировки B12 требуется много генов, что создает тяжелую генетическую нагрузку, которую растения решили с помощью первого решения.Следуя другому пути, ауксотрофия кобаламина возникала много раз на протяжении эволюции. Даже в прокариотическом мире существует лишь довольно ограниченное количество организмов, синтезирующих эту молекулу, часто утративших витамин B12-независимую форму метионинсинтазы, требуя при этом ассоциации с комменсальными сообществами, производящими B12. Например, некоторые важные водоросли задействовали B12-зависимый фермент, приобретая B12 в результате симбиотической ассоциации с бактериями (Croft et al ., 2005; Kazamia et al ., 2012), а затем потеряли свой B12-независимый фермент (Helliwell et al ., 2011). Интересно, что даже несмотря на то, что растения не производят и не используют B12, для формирования клубеньков Sinorhizobium meliloti требуется кобаламин-зависимая рибонуклеотидредуктаза для симбиоза с растением-хозяином (Taga and Walker, 2010).

Обзор биосинтеза кофермента B12. Анаэробный путь, присутствующий в кишечной микробиоте, отображается черным цветом, а аэробный путь — зеленым, с двумя точками входа для диоксида, как указано.Метаболиты, содержащие атом кобальта, окрашены в фиолетовый цвет. Также отображается синтез метионина. B12-зависимая метионинсинтаза реактивируется, когда кобальт случайно превращается в кобальт (II) вместо его низкоспин-стабильной формы d ⁶ (Danchin, 1973) после нескольких тысяч каталитических циклов (Drennan et al . , 1994).

Насекомые

Насекомые составляют самую крупную категорию растительноядных животных. В ранних работах витамин B12 не был обнаружен у многих разнообразных видов насекомых (Halarnkar and Blomquist, 1989).Однако положительный бактериальный вклад очевиден у тараканов, у которых комменсал Shimwellia blattae имеет полный аналог пути синтеза B12 (Brzuszkiewicz et al ., 2012). Кроме того, известно, что Aedes aegypti кодирует B12-зависимую метионинсинтазу (Jaffe and Chrin, 1979), но он, возможно, получил кофермент через свою кровяную муку и в конечном итоге передал его своему потомству, включая самцов, которые не питаются кровь. Однако следует отметить, что стерильные комары не могут полностью развиться и погибнуть, что свидетельствует о важной роли микробиоты у этих насекомых (Coon et al ., 2014). Микробиота кожи, в частности продуцирующая L-лактат, привлекает малярийных комаров [ссылки в Mweresa et al . (2016)], что, возможно, подталкивает комаров к источникам микробов, вырабатывающих B12. Безусловно, вероятно, важная роль витамина B12 проявляется у известных насекомых. Термиты демонстрируют высокий уровень витамина B12, предположительно синтезируемого эндосимбиотическими микроорганизмами или, возможно, кишечной микробиотой [известно, что она богата археями (Brune and Dietrich, 2015)]. Несмотря на наименьший набор генов, известный у бактерий, симбионт цикады Hodgkinia посвящает не менее 7% своего протеома биосинтезу кобаламина (витамина B12), значительному метаболическому бремени (McCutcheon et al ., 2009). В целом, мы упускаем из виду исследования, посвященные важности B12-зависимых ферментов у насекомых (Zhang et al ., 2009), и многое еще предстоит изучить в связи с их часто богатой микробиотой. Исследование домена началось незадолго до 2010 года, и в настоящее время оно неуклонно растет с использованием Drosophila melanogaster в качестве удобной модели (Leulier et al ., 2017).

Рыбы

Как соответствующие метаданные, связанные с исследованиями микробиома, отсутствие B12 в растениях является стимулом для сегментации представителей класса позвоночных в соответствии с их привычками питания: травоядных, всеядных и плотоядных.Поскольку фиксация углерода осуществляется растениями, травоядные позвоночные составляют подавляющее большинство представителей своего класса. Их настолько много, что мы можем получить лишь приблизительные представления о том, как организован их метаболизм в сотрудничестве с их микробиотой. Среди позвоночных рыбы составляют большинство травоядных видов. Однако растения, на которых они произрастают, в основном являются водорослями, и, поскольку многие виды водорослей получают свой необходимый дополнительный B12 из микробиоты, вероятно, что вклад микробов-комменсалов рыб сильно варьируется, если не пренебрежимо мал, как это действительно наблюдается, когда рыба поставляется с промышленными продуктами. еда (Богард и др. ., 2017). В результате ожидается, что рыбы, живущие в дикой среде, будут богатым источником B12 (Braekkan, 1958) для плотоядных и всеядных видов (это может быть забавным объяснением поведения рыболюбивых и ненавидящих воду кошек. , а также медведей гризли). Некоторые рыбы живут в симбиозе с фитопланктоном и цианобактериями, которые вырабатывают токсины, защищающие их от хищников (Tosteson, 1995). Сами по себе цианобактерии могут быть хорошими источниками B12, хотя производимые ими варианты кобаламина часто неактивны или действуют у млекопитающих как антиметаболиты, а не как витамины (Watanabe et al ., 2013).

Птицы

В общих обзорах их связи с микробными исследованиями известно, что позвоночные животные с различными привычками питания, крупный рогатый скот, китообразные, рептилии или птицы нуждаются в B12 для различных ферментов (Hanning and Diaz-Sanchez, 2015). В этом случае снова возникает вопрос: производит ли микробиота, связанная с конкретным хозяином, достаточное количество молекулы для устойчивого использования, или же хозяину нужно дополнять этот запас, поедая мясо самодостаточных животных (через их микробиоту) для поддержания жизнедеятельности. производство молекулы.Птицам нужен В12. Давно замечено, что голуби или куры, которых кормили только семенами, страдали пагубной анемией, вызванной дефицитом B12. Однако между людьми наблюдались значительные различия, как и ожидалось, если бы был хотя бы какой-то вклад индивидуальной микробиоты (Castle, 1985). Добавки антибиотиков, которые давно используются в спорной практике, увеличивают выход мяса птицы, влияя на микробиоту, особенно в увеличении доли лактобацилл (Crisol-Martinez et al ., 2017). Антибиотикозависимое продвижение Lactobacillus reuteri , ранее выделенного от многих позвоночных [мышь, крыса, человек, свинья и курица (Frese et al ., 2011)], и у которого есть много штаммов, синтезирующих B12 (Spinler et al ., 2014), может быть тому примером.

Млекопитающие

Обладая большой сложной микробиотой, полигастрические млекопитающие, чей кишечник структурно способствует развитию микробов, стабильно богаты витамином B12 (Ortigues-Marty et al ., 2005). Они составляют очень важную категорию животных, которые обеспечивают основную часть B12, необходимого для наземных плотоядных и всеядных млекопитающих. Было показано, что эта способность зависит от наличия кобальта в окружающей среде, косвенно демонстрируя, что содержание в них B12 действительно зависит от их микробиоты (Al-Habsi et al ., 2007). Как следствие, молоко, богатое кобаламинами, будет содержать различные количества молекулы. Лошадь с однокамерным желудком, по-видимому, не страдает дефицитом B12 (Roberts, 1983).Слизистая оболочка желудка этого животного богата бактериями (Perkins et al ., 2012), некоторые из которых могут продуцировать кобаламины. Было бы интересно изучить более глубокие метагеномы лошади, чтобы определить возможные источники кобаламинов. Всеядные свиньи, питающиеся растительным кормом, демонстрируют дефицит B12, что свидетельствует о том, что их собственная микробиота не обеспечивает достаточное количество кофермента. Недавние исследования показывают, что добавки могут иметь положительный эффект во время репродукции (Simard et al ., 2007). Грызуны часто являются вегетарианцами, но время от времени употребляют животную пищу, которая может компенсировать дефицит кобаламина. Состояние здоровья их снабжения B12 не исследовалось, за исключением комменсалов, таких как крысы (Khaire et al ., 2017) или мыши (Ghosh et al ., 2017), где, как обсуждается ниже, синтез B12 осуществляется скорее всего, связано с их микробиотой. Приматы, кроме человека, обычно имеют большой кишечник (еще один заслуживающий внимания фрагмент метаданных), что соответствует их привычкам в основном питаться растениями (Milton, 1987).Исследования их микробиомов начались сравнительно недавно, в частности в полевых условиях (Hale et al ., 2016). В то время как пищевые привычки человека в основном относятся к всеядному типу и обычно содержат достаточное количество кобаламина, вегетарианцы демонстрируют весьма изменчивый запас B12. Это указывает на то, что вклад их микробиоты ограничен, если он существует вообще (см. (Rizzo et al ., 2016) и ниже, для предварительного исследования популяций людей (Braham, 2015)].Таким образом, ожидается, что происхождение и судьба доступности кобаламина обеспечат действительную основу для возможного микробного поступления других важных питательных микроэлементов.

Обычная привычка многих из этих животных — за исключением человека — заключается в том, что они находят способы создать запас многих необходимых питательных веществ и богатой микробиоты, копрофагии (Soave and Brand, 1991), как мы сейчас видим.

Поведение и время по отношению к доступности B12

Наши глубоко антропоцентрические взгляды (мы могли бы сказать «викторианский» подход) заставляют нас часто не осознавать важность поведения, которое имеет значительные последствия с точки зрения распространения и роли микробиоты.Копрофагия — тому пример. Египетские стервятники, Neophron percnopterus , получают каротиноиды (и, предположительно, многие другие важные метаболиты), поедая экскременты копытных животных (Negro et al ., 2002). Многих хищных животных также привлекают внутренности своих жертв.

Другой вводящий в заблуждение, хотя несколько игнорируемый вклад в роль и набор микробиоты, заключается в том, что они очень чувствительны к возрасту своего хозяина.Давайте посмотрим, как это может сочетаться с доступностью B12.

Копрофагия

Фекалии являются очевидным источником большой микробиоты, но в большинстве исследований им не уделяется должного внимания. Ожидается, что копрофагия станет важным явлением, если микробиота снабжает организм сложными метаболитами, такими как кобаламины (Rosenberg and Zilber-Rosenberg, 2016). Это особенно актуально, когда значительная часть попавших в организм микробов разлагается — мы повторим этот момент.Распад микробов высвобождает их цитоплазматическое содержимое в желудке, причем его обычно кислотный состав сочетается с синтезом кобаламин-связывающих белков [внутренний фактор (Alpers and Russell-Jones, 2013)]. Грызуны, зайцеобразные и, в меньшей степени, поросята, жеребята (это может объяснить наличие B12 у лошади), собаки и нечеловеческие приматы участвуют в копрофагии. Такое поведение, по-видимому, необходимо для обеспечения организма необходимыми питательными веществами или микробами. Безусловно, микробный синтез ценных метаболитов происходит в нижних отделах желудочно-кишечного тракта этих животных, где наблюдается незначительное всасывание.Например, детеныши кроликов проглатывают фекалии своих матерей (Combes et al ., 2014). Поедание собственных фекалий — это поведение с сильным избирательным преимуществом для сбора этих питательных веществ, в частности B12, при одновременном заселении кишечника полезными микробами (Soave and Brand, 1991). В лабораторных экспериментах с использованием грызунов следует тщательно контролировать копрофагию, поскольку она может значительно изменить мета-метаболизм микробиоты (Ohta et al ., 1996). У приматов копрофагию часто считают ненормальной (в зоопарке) (Jacobson et al ., 2016), хотя на самом деле это нормальное поведение в дикой природе (Sakamaki, 2010). Главный отрицательный результат копрофагии заключается в том, что это очень эффективный способ размножения паразитов (Walsh et al ., 2013). Этим можно объяснить обычно копрофобное поведение человека, животного, которое имело возможность съесть значительное количество животной пищи и, таким образом, меньше зависело от собственной микробиоты, как мы увидим.

Роль возраста

Как и их хозяева, микробиота эволюционирует с возрастом, и дефицит B12 часто является маркером старения у животных.Мы обсудили общую структуру микробиоты рыб, но она, безусловно, чувствительна к развитию рыб, меняясь со временем (Li et al ., 2017). Микробиота жвачных также значительно меняется с возрастом хозяина, как показано на примере Bos grunniens , яка (Nie et al ., 2017). Исследование возрастного рубца крупного рогатого скота, выделенного из пяти возрастных групп, от однодневных телят до двухлетних коров, выявило изменения, происходящие после рождения, отраженные в снижении аэробных и факультативно анаэробных таксонов и увеличении анаэробных. (Джами и др. ., 2013). Микробиота мышей регулируется как пищей, так и возрастом (Tachon et al ., 2012), а исследования метаболомики выявили микробные признаки старения у мышей (Calvani et al ., 2013). В другом исследовании было обнаружено, что стареющие мыши сверхэкспрессируют определенные бактериальные клады, такие как бактериальный род Alistipes . Параллельно снижался биосинтез кобаламина и биотина (Langille et al ., 2014). Поглощение B12 в кишечнике также изменяется с возрастом, например, с более низким переносом в энтероцитах старых крыс (Toyoshima et al ., 1983). Это имеет важные последствия для плотоядных животных, поскольку поступление кобаламина будет зависеть от возраста жертвы — параметра, который редко учитывается в метаданных исследований метагенома микробиома. Например, в куриных яйцах, считающихся хорошим источником B12, количество кофермента снижается по мере того, как куры становятся старше (Robel, 1983). В то время как это вызвано старением хозяина или связанной с ним микробиоты, необходимо исследовать. Микробиом утки также изменяется с возрастом (Best et al ., 2016). Важным следствием этого является то, что при проведении исследований микробиома важно сравнивать людей с одинаковым возрастом и, возможно, отслеживать возраст животной пищи, которую они едят, поскольку выдержанная пища может влиять на сам процесс старения (Lee et al ., 2017) .

Man в этом отношении не исключение. Исследование состава микробиомов от новорожденных до долгожителей показало, что микробиота субъектов была разделена на две широкие возрастные группы: обогащенные группы взрослых и группы детей и пожилых людей (Odamaki et al ., 2016). У человека обычные микробиологические исследования фекальной микробиоты показали как специфические для бактерий, так и общие закономерности старения микробиоты толстой кишки, причем последние десятилетия (старше 60 лет) продемонстрировали наиболее глубокие изменения. Отражают ли эти изменения прямые изменения микробиоты кишечника, врожденный иммунитет слизистых оболочек или косвенные последствия возрастного изменения питания, еще предстоит исследовать (Enck et al ., 2009).

Основным следствием этой вариации состава микробиома в зависимости от возраста является то, что метаданные, связанные с любым статистическим подходом, предназначенным для изучения деталей структуры микробиома, должны быть стратифицированы в зависимости от возраста хозяев.Это особенно важно для методов кластеризации, которые могут быть введены в заблуждение и могут создавать ложные классы из-за вероятного влияния на возраст.

Сигнатуры биосинтеза кофермента B12

У человека, как и у других животных, снабжение витамином B12 зависит от диеты, но может также, в ограниченной степени, зависеть от кишечных бактерий. Однако этот последний вклад у не копрофагических животных ограничен, потому что путь абсорбции B12 требует кислотозависимого, зависимого от внутреннего фактора транспорта, связанного с транзитом через желудок (Alpers, 2016).Это подтверждает тот факт, что пациенты, перенесшие бариатрическую хирургию, обычно имеют дефицит B12 (Dogan et al ., 2017). После абсорбции кобаламин в значительных количествах откладывается в печени, чтобы организм мог ежедневно его использовать. Этого стандартного запаса кобаламинов достаточно для удовлетворения потребностей человека на срок до 3–5 лет. Как следствие, при недостаточном потреблении с пищей клинические признаки дефицита не проявляются в течение нескольких лет после истощения ресурсов.Это имеет большое значение при наблюдении за здоровьем людей, изменивших свой рацион. В случае Homo sapiens , живущего в индустриальных странах, синтез кофермента микробиотой человека [менее половины маркерных геномов кишечника человека способны продуцировать кобаламин, в любом случае ограниченный самими бактериями (Magnusdottir et al. al ., 2015)] недостаточен для удовлетворения типичных потребностей организма. Это означает, что B12 (полученный из микробиоты других организмов) присутствует в значительных количествах в пище животного белка.Поэтому стоит изучить, дают ли состав и управление разнообразной микробиотой подсказки о том, как, где и когда B12 производится и используется. Это побудило к проведению исследования, в котором сравнивали микробиоту людей, живущих в традиционных обществах, с микробиотой, произведенной в промышленно развитых странах (Braham, 2015).

Поиск генных сигнатур — это прямой способ изучить функциональную способность, кодируемую микробиомами. В качестве недавнего примера, в рубце, который, как известно, покоится на консорциумах микробов, была использована сигнатура гена luxS , который кодирует синтез аутоиндуктора-2 (триггер общего кворума, участвующий в сборке микробных сообществ). зонд для наблюдения за структурой рубца (Ghali et al ., 2016). Точно так же изучение микробиомов на предмет их способности управлять эффективным синтезом кофермента B12 требует идентификации конкретных сигнатур ключевых генов в путях биосинтеза. Кобаламин состоит из трех частей: тетрапиррольного ядра (ядра коррина) с четырьмя атомами азота, связанными с ионом кобальта, и двух аксиальных лигандов, альфа-лиганд, связанный с псевдонуклеотидной группой, 5,6-диметилбензимидазол (DMB). и бета-лиганд, участвующий в катализе, состоящий из вариабельного радикала в положении бета, который используется для обозначения варианта кобаламина [-CN для цианокобаламина, -OH для гидроксокобаламина, -CH ₃ для метилкобаламина (донор метилирования в образовании метионин из гомоцистеина) и 5′-дезоксиаденозилкобаламин (кофактор метилмалонил-КоА мутазы)].Среди многих типов производных корриноида B12 химической формой, обычно синтезируемой микроорганизмами, является аденозилкобаламин.

Вовлечено множество генов, что делает правдоподобное исследование. Два основных пути управляют биосинтезом корринового кольца (Caspi et al ., 2016): анаэробный путь, большинство из которых охарактеризовано у Salmonella typhimurium (Moore and Warren, 2012; Hazra et al ., 2015) и аэробный путь, идентифицированный в Pseudomonas denitrificans (Ainala et al ., 2013). Эти пути различаются потребностью в кислороде и временем введения кобальта (рис. 2). Монооксигеназа аэробного пути требует дикислорода для облегчения процесса сокращения кольца до введения кобальта, тогда как анаэробный путь, единственный важный для кишечной микробиоты, вводит кобальт раньше, до сокращения кольца (рис. 3). Пути расходятся, а затем сходятся в синтезе ирината cob (II) a , c -диамида, за которым следует очень похожий путь.Наконец, синтез аксиального лиганда, обычно 5,6-диметилбензимидазола [(DMB), но пурины, фенольные соединения и другие замещенные бензимидазолы также были обнаружены в качестве предшественников низших лигандов кобамида, обнаруженных в вариантах кофермента B12 у некоторых организмов (Hazra ). et al ., 2015)], дополняет кофермент. Еще в 2012 году была известна большая часть анаэробного пути, но последний этап, синтез DMB, все еще был неизвестен. Эта проблема была решена в 2015 году с идентификацией в Eubacterium limosum пятигенного оперона, bzaABCDE , который при экспрессии в E.coli в отсутствие кислорода синтезировала не только лиганд, но и предшественники, которые используются в качестве аксиальных лигандов в различных формах B12 (Moore and Warren, 2012; Hazra et al. ., 2015).

Центральный участок анаэробного синтеза кофермента В12. В этой части метаболизма B12 участвует атом кобальта в центре коррин-кольца (октаэдрическая координационная сфера). Сигнатуры соответствующих белков представлены в таблице 1.

Синтез этого лиганда оказался интересной возможностью для поиска сигнатур, поскольку BzaA и BzaB являются специфическими стадиями, участвующими в синтезе DMB.Однако оба они похожи на вторую половину фермента ThiC, входящего в пиримидиновый фрагмент тиамина. Таким образом, поиск точных сигнатур этого последнего шага потребует некоторой работы по разработке праймеров для исследования метагенома. Это также может быть затруднено для ферментов, принадлежащих к большим классам активности (таких как оксидоредуктаза, ацилтрансферазы или метилазы). К счастью, в случае кобаламина даже ферменты из этих повсеместно распространенных классов должны связывать производные кобальтсодержащего цикла коррина, весьма необычного субстрата.Таким образом, мониторинг синтеза кобаламина через последовательность родственных ферментов, вероятно, будет довольно простым. Действительно, кобальтсвязывающий цикл коррина демонстрирует очень специфические особенности, которые значительно ограничивают трехмерную структуру и, вероятно, последовательность белков, ферментов и транспортеров, которые должны с ним взаимодействовать. Используя обратный перевод (Mullan and Bleasby, 2002) для идентификации сигнатур для поиска этих сигнатур в метагеномах здоровых или больных людей (с ожирением или заболеваниями пищеварительной системы), можно идентифицировать и количественно оценить присутствие бактерий, способных синтезировать витамин. (Таблица 1), чтобы затем использовать их для исследования состава известных микробиомов.

Таблица 1. Белковые сигнатуры основного анаэробного синтеза кофермента B12 (рис.)

Фермент	Подпись
CbiA	KXGPD [YF] [IL] DXX [HL] XX [AIV]
CbiC	G [FIVL] [PA] VGF [IV] [SG] [AT] XE [SC] K
CbiD	KD [AG] GDDXD [AV] TH [GT] [AML]
CbiE	ASG [ED] PLX [FY] G [AI] [AG] XXL
CbiF	V [HYW] [FV] [IV] GAGPG [AD] X [ED] L [IL] T [LV] [RK] G
CbiG	VISLLSGH [AILV] GGANX [LV] T
CbiH	D [FY] [AC] X [IML] SLSDX [ML] X [SP] WXX [IV] XXR
CbiJ	[LV] [AV] RVLP [TV] [SA] EV [IL] [IQ] XCXXLG
CbiK	P [FL] MLVAGDHA [IT] NDM [AS] [SG] D [ED] X [DG] SW
CbiL	GXXV [AG] F [AIV] T [LE] GD [AP] [MS] [ILV] [FY] ST
CbiT	D [IV] G [AS] G [TS] GSV [AST] [ILV] [EQ] AAXXXP
CobH	GX [PA] VGF [IV] [GS] [AST] X [EQ] [AS] K
CobI	[HY] LXAGRX [ILV] [AG] [AILV] [ILV] XEGD [AP] [LF] F [FY] [GS] S [FY] [ILVM] [H] [MLIV]
CobJ	GAP [LIV] XXDFC [AHT] [IM] SLSD
CobL	DGQ [LI] TKXX [IV] R [AV] [AVIL] TL [AS] XL [AR] PXX [GS] [EQ] XLWD

Обзор соответствующих микробиомов

Homo sapiens

При условии, что данные о последовательностях связаны с богатыми структурированными метаданными, идентификация сигнатур синтеза B12 в метагеномах из популяций из различных сред должна предоставить ценную информацию.Например, диета и образ жизни инуитов связаны с особым микробиомом (Girard et al ., 2017). Еще одна важная популяция — это современные охотники-собиратели (Crittenden and Schnorr, 2017), а также группы населения, живущие в группах населения с традиционным образом жизни. Народ хадза из Танзании в течение некоторого времени проводил важные исследования (Soverini et al ., 2016). Однако, опять же, важно иметь возможность идентифицировать смешивающие факторы, такие как возраст, подробный тип пищи или методы отбора проб, в соответствующих анализах (см.рис.1, где представлена блок-схема основных шагов для проведения значимых исследований). Интересно, что микробиом кишечника хадза обогащен генами, участвующими в катаболических путях разветвленных аминокислот через пропионил-КоА-карбоксилазу, в конечном итоге производя пропионат. Эта активность часто рассматривается как маркер ассимиляции углерода в результате распада сложных макромолекул в рационе, обеспечивая прекурсоры для глюконеогенеза за счет активности витамина B12-зависимого фермента (Rampelli et al ., 2015).Однако это не дает нам окончательного ответа на вопрос о происхождении кофермента.

Чтобы сделать больше существующих микробиомов, используя сигнатуры, перечисленные в таблице 1, было проведено предварительное исследование (Braham, 2015), основанное на микробиоме кишечника матсес (24 человека), удаленной популяции охотников-собирателей из перуанской Амазонки. , тунапуко (12 человек), традиционное сельскохозяйственное сообщество из горных районов Анд, и жители Нормана, Оклахома (22 человека), типичное университетское сообщество США, служили сравнительной популяцией, ведущей промышленно-городской образ жизни.Микробиомы этих групп существенно различались по видам бактериального генома. Авторы соответствующих анализов заметили разницу между содержанием генов, кодирующих два фермента синтеза B12 (кобальтохелатазы, предположительно анаэробного пути, и синтазы аденозилкобирной кислоты) в микробиоме жителей Нормана (США) и в том, что матсес и тунапуко, у последнего больше генов (Obregon-Tito et al ., 2015). Однако их анализ не раскрыл абсолютное количество соответствующих сигнатур, и многие другие сигнатуры синтеза кобаламина полностью отсутствовали в обзоре.Анализ сигнатур, охватывающих весь анаэробный синтез B12, показал, что, как сообщалось, метагеномы микробиома этих популяций демонстрируют очень низкое количество сигнатур синтеза B12 (от 0 до 20, в среднем 7 на образец). Некоторые из собранных образцов не имели даже единой сигнатуры синтеза кофермента (Braham, 2015). Кроме того, матсы потребляют рыбу в качестве основного источника мяса, животных, обычно богатых B12. Однако трудно сделать однозначные выводы: выборка исследования была довольно небольшой, и в нее были включены люди (мужчины или женщины, более или менее одинаково) разного возраста (от 1 года до 63 лет, в среднем 23 года).Ограниченный вывод из этого сбора образцов состоит в том, что микробиота человека не вносит значительного вклада в доступность B12, по крайней мере, в условиях, используемых для сбора и секвенирования образцов, в популяциях, состоящих из очень молодых членов.

Таким образом, это исследование было расширено на образцы, изолированные в Европе (Qin et al ., 2010), в основном от людей старше 40 лет. Во втором исследовании, в котором участвовали 124 человека (старше 18 лет, в среднем 52 года), количество сигнатур B12 в метагеномах было значительно выше (от 0 до более 300, в среднем 78).Это большое различие может частично объясняться возрастной структурой выборки, а также различиями в привычках питания, но и другими причинами (включая генетические особенности хозяина, болезни и, возможно, артефакты выборки: повторение выборки происходит редко). выполненные в текущих метагеномных исследованиях, см. рис. 1), также могут работать. И снова не было явных указаний на значительный синтез кобаламина в этих микробиомах, за исключением, возможно, небольшой антикорреляции с возрастом бактерий, продуцирующих B12 (это может быть связано с известным дефицитом B12, связанным со старением).Следует, однако, отметить, что у некоторых членов когорты не было никакой сигнатуры B12 (Braham, 2015).

Главный результат этих исследований заключается в том, что способность к синтезу кобаламина значительно различается у разных людей без четкой корреляции с образом жизни или состоянием здоровья, по крайней мере, в пределах имеющихся исследований. Неудивительно, что это указывает на то, что витамин, когда он необходим, получают через потребление определенной животной пищи от животных, микробиота которых важна для обеспечения значительного количества молекулы.Это указывает на то, что роль микробиоты в синтезе кобаламинов может значительно различаться между видами. Мы видели роль копрофагии. Могут существовать другие формы поведения, обеспечивающие адекватное количество кофермента для специфической активности фермента. Последнее ограничение, как мы теперь видим, должно быть принято во внимание. Кобаламин должен синтезироваться определенной микробиотой. Тем не менее, микробы имеют тенденцию максимально ограничивать производство этого генетически и метаболически дорогостоящего кофермента, и они не экспортируют его в окружающую среду.Как решается эта загадка?

Кобаламины как эффекторы структурирования микробиоты

В то время как животные имеют очень ограниченный набор ферментов, в которых важен кофермент B12, это не так для микробиоты. Список B12-зависимых ферментов в микробном мире продолжает расти. Помимо широко распространенных метионинсинтазы и метилмалонил-КоА мутазы, B12 необходим для метаболизма пропандиолов (Chowdhury et al ., 2015; Liu et al ., 2016), этаноламин (Jones et al ., 2015), аминомутазы (Maity et al ., 2014) или некоторые рибонуклеозиддифосфатредуктазы (Taga and Walker, 2010). Недавно была расшифрована его важная роль в активности эпоксикевозинредуктазы в нескольких бактериальных кладах (Payne et al ., 2015). Тем не менее, только очень ограниченный набор прокариот способен синтезировать кобаламины. Это ставит это семейство молекул в центр микробных взаимодействий. Действительно, B12 вносит свой вклад в микробиоту как модулятор микробной экологии кишечника (Degnan et al ., 2015). Микробиота — это открытые сообщества. В кишечнике они также находятся в более или менее непрерывном потоке, параллельно с прерывистым изменением доступности питательных веществ. На коже, несмотря на постоянную эрозию, микробиота также сохраняет функциональную стабильность (Baldwin et al ., 2017). Как следствие, сам факт того, что они, кажется, сохраняют значительную целостность даже в течение длительного времени (Greenhalgh et al ., 2016), показывает, что микробы, составляющие их, эффективно взаимодействуют друг с другом.Эта коммуникация является результатом не только отбора иммунной системой хозяина (Kubinak and Round, 2016) или использования процессов обмена, таких как сидерофоры или кворум-зондирование (Braga et al ., 2016), но также через формирование согласованного мета метаболизм (Whitfield, 2004).

Этот раздельный процесс предполагает, что метаболиты выходят из одних микробов и попадают в другие. Основным следствием этого обмена веществ является то, что метаболические пути придают структуру микробиоте.Доступность витаминов может способствовать отбору витаминной зависимости, связывая метаболизм организма с окружающей средой. У крыс фекальные сообщества зависят от питательных веществ, которые, например, производят значительные сдвиги между Firmicutes и Bacteroidetes (Kalmokoff et al ., 2015). Эволюционная экспериментальная установка продемонстрировала, что доступность витамина B12 может играть ключевую роль в эволюции микробного генома (Helliwell et al ., 2015). Обмен витамина B12 был продемонстрирован в формировании стабильного обмена между водорослями и бактериями (Grant et al ., 2014). Основной партнер микробиоты человека, Bacteroides thetaiotaomicron , является чистым потребителем B12, что позволяет ему взаимодействовать с другими бактериями, в частности, в борьбе с патогенами (Cordonnier et al ., 2016). Соответствующая внутренняя конкуренция внутри кишечника между микробами вида B. thetaiotaomicron приводит к значительному изменению структуры микробиоты (Degnan et al ., 2014). Это не всегда выгодно хозяину.Микробы могут собирать витамин для собственного использования, а не производить его на благо хозяина. У стерильных крыс введение кишечных микроорганизмов истощает запасы B12 в организме животного, что приводит к появлению признаков дефицита (Chen and Oace, 1979). Учитывая важность кобамидов в экологическом, промышленном и связанном с человеком микробном метаболизме, способность прогнозировать пути синтеза кобаламина в микробиомах может привести к улучшенной способности понимать и управлять микробным метаболизмом.

Примечательно, что все эти наблюдения считают само собой разумеющимся, что B12 будет свободно доступен в окружающей среде. Тем не менее, поскольку синтез B12 представляет собой значительную генетическую и метаболическую нагрузку, бактерии кодируют системы спасения (de Crecy-Lagard et al ., 2012), высокоспецифичные и чувствительные импортеры и редкие экспортные системы (Romine et al ., 2017). Они также демонстрируют строгий контроль над синтезом молекулы, а также ферментов, которые ее используют.Действительно, рибопереключатели B12 широко распространены у прокариот (Nahvi et al ., 2004). Они являются одними из самых распространенных переключателей в микробных сообществах (Казанов, и др., ., 2007). Итак, как бактерии получают запас B12? Что касается хозяина, то основным источником является животная пища. Тем не менее, это косвенно, потому что B12 все еще имеет микробное происхождение. Следствием этого является то, что основные запасы B12 должны поступать от лизированных микроорганизмов. У бактерий повсеместный литический / лизогенный цикл бактериофагов приводит к случайному лизису клеток, высвобождая их содержание B12 в окружающей среде.Бактериоцины также приводят к гибели клеток и высвобождают их метаболиты. Метагеномные исследования показывают, что богатая микробиота изобилует фагами (Debarbieux, 2014) и бацериоцинами (Embree et al ., 2015). Наконец, процесс споруляции также является широко распространенным способом распространения содержания бактерий в окружающей среде. Когда спора высвобождается, материнская клетка, участвовавшая в ее генерации, лизируется. Многие бактериальные клады, представленные на высоком уровне в кишечной микробиоте, включают богатую коллекцию спорообразующих организмов (например,грамм. Clostridiales, в частности Bacilli). Урок состоит в том, что недостаточно идентифицировать гены в микробиомах, чтобы подчеркнуть, что продукты соответствующих метаболических путей напрямую доступны хозяевам. Мы также должны предоставить правдоподобное объяснение того, как B12 высвобождается в окружающей среде.

Сложный вывод

Гена биосинтеза кобаламина можно легко идентифицировать в микробиомах. Их следует использовать в качестве исходных показателей каждый раз, когда исследователи ожидают (или прогнозируют) некоторый вклад других метаболических путей, закодированных в представляющих интерес микробиомах, в метаболизм их хозяев (рис.1). В самом деле, те же вопросы, которые задаются при исследовании этого конкретного, но важного метаболизма, всегда следует задавать перед проведением любого исследования, в частности исследований с биотехнологическими или медицинскими целями. Среди очевидных ограничений — идентификация важных метаданных, таких как доступность металлов (мы видели, как доступность кобальта формирует синтез B12), бактериофаговая структура метагеномов или специфическое поведение хозяев, такое как копрофагия. Человек эволюционировал в пищу нежирного красного мяса (Mann, 2000), и это позволило этому виду отказаться от поедания фекалий, помогая ему избавиться от более тяжелого бремени паразитов.Он также разработал использование ферментированных продуктов питания, в которых молочнокислые бактерии обеспечивают множество незаменимых витаминов (LeBlanc et al ., 2012). Бациллы также являются частым компонентом ферментированной пищи, особенно в Азии (см., Например, Bal et al (2017)), и они образуют спору, что немедленно высвобождает цитоплазматическое содержимое материнских клеток. Существенная роль лизиса в синтезе полезных метаболитов микробиотой, однако, оспаривается недавними промышленными способами массового производства ферментированных продуктов, когда компании стараются предотвратить лизис в максимально возможной степени.Об этом свидетельствует тот факт, что ученые из пищевой компании обнаружили противовирусный иммунитет приобретенной системы CRISPR / Cas (Horvath and Barrangou, 2010). Принимая во внимание то, что обсуждается в настоящей статье, следует серьезно исследовать, может ли эта современная практика предотвращения фаговых инфекций в ферментированной пище способствовать дисбактериозу, а не работать как обеспечение подлинных пробиотических питательных веществ.

Благодарности

Мы благодарим участников семинара Станислава Нориа, в частности Пабло Никеля, за их комментарии и помощь в доработке этой статьи.Мы также благодарим Кена Тиммиса за очень конструктивные комментарии.

Список литературы

Аль-Хабси, К., Johnson, EH, Kadim, IT, Srikandakumar, A., Annamalai, K., Al-Busaidy, R., and Mahgoub, O. (2007) Влияние низких концентраций диетического кобальта на прирост живой массы, гематологию, уровень витамина B в сыворотке (12) и биохимия оманских коз. Vet J 173: 131–137.
Бал, Дж., Юн, С.Х., Йео, С.Х., Ким, Дж.М., Ким, Б.Т., и Ким, Д.Х. (2017) Влияние начального содержания влаги в корейском традиционном закваске нурук на основе пшеницы на численность и разнообразие микробов. Appl Microbiol Biotechnol 101: 2093– 2106.
Богард, Дж.R., Marks, G.C., Mamun, A., and Thilsted, S.H. (2017) Не выращиваемая рыба способствует большему потреблению питательных микроэлементов, чем выращенная на фермах рыба: результаты обследования внутри домохозяйства в сельских районах Бангладеш. Nutr общественного здравоохранения 20: 702–711.
Cordonnier, C., Le Bihan, G., Emond-Rheault, JG, Garrivier, A., Harel, J. и Jubelin, G. (2016) Поглощение витамина B12 кишечными комменсальными бактериями Bacteroides thetaiotaomicron ограничивает производство токсина шига энтерогеморрагическим путем Escherichia coli . Токсины (Базель) 8: E14.
Crisol-Martinez, E., Stanley, D., Geier, M.S., Hughes, R.J. и Мур, Р.Дж. (2017) Понимание механизмов воздействия цинка бацитрацина и авиламицина на животноводство: связь микробиоты кишечника и показателей роста цыплят. Appl Microbiol Biotechnol (В печати). DOI: 10.1007 / s00253-017-8193-9
Kalmokoff, M., Franklin, J., Petronella, N., Green, J., and Brooks, SP (2015) Изменение уровня филума в сообществах слепой кишки и фекальной кишки у крыс, получавших рационы, содержащие различные ферментируемые субстраты, подтверждают роль азот как фактор, влияющий на структуру сообщества. Питательные вещества 7: 3279– 3299.
Лю Дж.З., Сюй В., Чистосердов А. и Байпай Р.K. (2016) Глицериндегидратазы: биохимические структуры, каталитические механизмы и промышленное применение в производстве 1,3-пропандиола естественными и генетически модифицированными бактериальными штаммами. Appl Biochem Biotechnol 179: 1073–1100.
Милтон, К. (1987) Рацион приматов и морфология кишечника: значение для эволюции гоминидов. В пище и эволюции к теории пищевых привычек человека. М. Харрис, Э. Росс (ред.). Филадельфия, Пенсильвания, США: Temple University Press, стр. 93–115.
Спинлер, Дж. К., Сонтакке, А., Холлистер, Э. Б., Венейбл, С. Ф., О, П. Л., Бальдерас, М. А., и др., . (2014) От прогноза к функциям с использованием эволюционной геномики: специфичные для человека экотипы Lactobacillus reuteri обладают разнообразными пробиотическими функциями. Genome Biol Evol 6: 1772–1789.

Витамин B12 — удивительная молекула, которая действует как кофактор в процессах, имеющих решающее значение для многих живых существ.Это важный компонент нашего рациона и промышленно важный сопутствующий фактор, используемый в процессах биокатализа, таких как производство 1,3-пропандиола. Синтез витамина B12 de novo ограничен несколькими представителями бактерий и архей. Сообщалось, что Lactobacillus reuteri вырабатывает витамин B12, но до этого исследования наши знания об этом процессе были очень ограниченными. Представленная здесь работа направлена на характеристику всех аспектов, связанных с выработкой витамина B12 в L. reuteri, с использованием междисциплинарного подхода и изучения его потенциальных применений.Нативный корриноид, продуцируемый L. reuteri при анаэробиозе, анализировали с помощью ВЭЖХ, МС и ЯМР и обнаружили, что он содержит аденин вместо 5,6-диметилбензимидазола в Со-лиганде. Это соединение, широко известное как псевдовитамин B12, может сыграть роль в оценке способности витамин B12-зависимых ферментов использовать альтернативные кофакторы и в понимании влияния аналогов на метаболизм витамина B12. Было обнаружено, что анаэробный биосинтетический путь преобразования глутамата в витамин B12 кодируется на одном участке хромосомы, по соседству с кластерами генов, кодирующих восстановление глицерина, сборку метаболосом и транспорт кобальта.Контроль экспрессии этих кластеров, по-видимому, является частью одного и того же регулона, в котором единственный регуляторный белок играет ключевую роль. Инструменты анализа в масштабе генома, такие как микроматрицы кДНК и моделирование метаболической сети, выявили неожиданные связи между использованием глицерина, синтезом витамина B12 и метаболизмом аминокислот. Это дало новые возможности, которые привели к 20-кратному увеличению выработки витамина B12 без использования генетических манипуляций. Возможность совмещения производства фолиевой кислоты и витамина B12 в одном L.reuteri также была проиллюстрирована и применена для ферментации субстратов растительного происхождения. Результаты, представленные здесь, помимо их научной значимости, могут быть применены для улучшения / развития процесса ферментации с увеличением производства витамина B12. В конечном счете, представленная здесь работа также может быть использована для обеспечения адекватного потребления витамина B12 людьми.

Витамин B12 собран вместе в виде сложной молекулярной головоломки, включающей около 30 отдельных компонентов. Среди витаминов он уникален тем, что вырабатывается только некоторыми бактериями. В начале 1990-х годов было осознано, что существует два пути, позволяющих построить его: один требует кислорода, а другой происходит в отсутствие кислорода. Именно этот так называемый анаэробный путь, который является наиболее распространенным, оказался таким труднодостижимым, поскольку его компоненты очень нестабильны и быстро разрушаются.

Однако, как объясняется в статье, опубликованной PNAS ( Proceedings of the National Academy of Sciences ), биологи из Кентского университета обучили дружественную бактерию под названием Bacillus megaterium производить все компоненты анаэробного пути B12. . Это помогло им заполучить недостающие фрагменты молекулы головоломки, что позволило им составить полную картину того, как создается эта замечательная молекула.

Команда надеется, что эта недавно полученная информация может быть использована, чтобы помочь убедить бактерии производить витамин в больших количествах, тем самым способствуя его использованию в лекарствах для людей, страдающих пагубной анемией, среди прочего.

Профессор Мартин Уоррен, руководивший исследованием, сказал: «Это действительно захватывающее время для биологических наук — время, когда наши знания могут быть применены с развивающейся дисциплиной синтетической биологии для создания штаммов бактерий, которые производят достаточное количество B12, и другие витамины для использования в медицине и других секторах, например, корм для скота ».

Ключевыми академическими партнерами в исследовании были доктор Ребекка Бидендик (Технологический университет Брауншвейга) и доктор Стив Ригби (Манчестерский институт биотехнологии).В команду Кента также входили доктор Саймон Мур и доктор Марк Ховард, специалист по биологической ЯМР-спектроскопии.

Людям нужен кобаламин (витамин B12) для производства красных кровяных телец и здоровой нервной системы.Витамин B12 необходим человеку для производства здоровых эритроцитов в костном мозге. Поскольку витамин B12 легко доступен только в рационе человека, который потребляет мясо животных и молочные продукты или дрожжевые экстракты, современные люди могут не получать достаточно витамина B12 из своего рациона. Организм человека очень быстро усваивает водорастворимые витамины группы B. Следовательно, людям необходимо ежедневно потреблять витамины группы В. Диета с добавлением витамина B12 позволит избежать дефицита витамина B12; это особенно важно для пожилых людей.Поэтому пожилым людям и веганам могут потребоваться продукты или добавки, обогащенные витамином B12, для поддержания здорового уровня витамина B12 в крови.

Витамин B12 необходим для метаболизма фолиевой кислоты и синтеза промежуточного соединения цикла лимонной кислоты, называемого сукцинил-КоА. Витамин B12 и фолиевая кислота также имеют решающее значение для метаболизма гомоцистеина. Для поддержания целостности ДНК необходимы фолиевая кислота и витамин B12.

В организме человека витамин B12 является кофактором-предшественником двух биохимических реакций.После приема внутрь многоступенчатая транспортная система переносит кобаламины в кровоток. Растворимый белок транскобаламин (ТС) связывает кобаламин. Затем рецептор-опосредованный эндоцитоз переносит комплекс TC-кобаламин в клетку. Блох и др. В 2017 году изучили сборку транспортного комплекса, решив четыре структуры бета-домена транскобаламина человека, связанные с различными цианокобаламинами. На рисунке 1 показаны структурные модели транскобаламина-2 в комплексе с цианокобаламином кобальта.

Микробы кишечника человека синтезируют витамин B12. Витамин B12 действует как модулятор микробной экологии кишечника. Ограничение B12 может быть результатом нарушения усвоения или диетического дефицита. Недостаток витамина может вызвать анемию и необратимое повреждение нервов и головного мозга. Витамин B12 является ценным ресурсом в кишечнике и может быть недоступен для человека-хозяина в значительных количествах. Кроме того, витамин может помочь сформировать структуру и функцию микробных сообществ кишечника человека.

Johnson et al. В 2012 году сообщили о структуре кобаламинов и кобаламинных рибопереключателей. Рибопереключатель — это регуляторный сегмент информационной РНК, который связывается с небольшими молекулами. Рибопереключатель меняет свою конформацию, когда присоединяется к молекуле-мишени — конформация переключаемой РНК приводит к изменению продукции белка, кодируемого мРНК.

Бактериальные мРНК часто содержат рибопереключатели в 5’-нетранслируемых областях (UTR) их мРНК. Аптамерный домен рибопереключателя представляет собой компактную трехмерную складку, которая действует как каркас для лиганд-связывающего кармана.Олигомеры, которые складываются в конформационно упорядоченные структуры в растворе, также известны как фолдамеры.

Рибопереключатели кобаламина широко распространены среди бактерий. Решенные структуры рибопереключателя витамина B12 позволили понять, как рецепторный и регуляторный домены взаимодействуют лиганд-зависимым образом, чтобы регулировать экспрессию мРНК.

О витамине B12 | Sovety

Создана модель биосинтеза витаминов группы В бактериями кишечника — Газета.Ru

Витамин B12 и животные

Краткий обзор

Жвачные животные

Приматы

Травоядные

Кобальт необходим для бактериального производства витамина В12

Список литературы

Виноват ли витамин B12 в прыщах?

Витамины группы B — «Алфавит»

Тайны появления

Так сколько их?

Полное досье

Подробное досье

Съешь еще этих обогащенных витаминами булочек да закуси таблеткой. Откуда берутся витамины и как их производят

A упала, B пропала

Все должно быть в норме

Полезная таблетка

Витамин Б12. Мой веганский опыт

Личный опыт: 12 лет без суплиментов

Веганы и вегетарианцы на Кипре могут сдать тест на B12 бесплатно!

Формы Витамина B12

Эффект от приема витамина (мой случай)

Побочные эффекты от Витамина B12 внутримышечно

Почему стоит позаботиться о витамине B12?

Первоисточники B12

Наш организм вырабатывает B12?

Дневная потребность в витамине B12

Источники B12 в растительной пище

Почему B12 из продуктов животного происхождения — не лучший вариант?

Подход сложнее

Содержание B12 в продуктах растительного и животного происхождения

Что выбрала я

Понравилась статья?

13: Синтез витамина B₁₂

Ретроанализ синтеза витамина \ (B_ {12} \)

Ретроанализ цианобромида

Синтез западной половины

Синтез витамина B12 бактериями тонкого кишечника человека

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Что сохраняется в файле cookie?

Синтез коэнзима B12 в качестве основы для изучения вклада метаболитов в микробиоту животных — Danchin — 2017 — Microbial Biotechnology

Введение

Где хозяева берут коэнзим B12?

Насекомые

Рыбы

Птицы

Млекопитающие

Поведение и время по отношению к доступности B12

Копрофагия

Роль возраста

Сигнатуры биосинтеза кофермента B12

Обзор соответствующих микробиомов

Кобаламины как эффекторы структурирования микробиоты

Сложный вывод

Благодарности

(PDF) Синтез витамина B12 в Lactobacillus reuteri

Научный прорыв показывает, как производится витамин B12 — ScienceDaily

Витамин B12 стабилизирует регулятор мРНК

Добавить комментарий Отменить ответ