Download water soluble

Water Soluble Vitamins
Water soluble vitamins
• Vitamin B complex
Vitamin C
• สว่ นใหญ่ทำหน ้ำทีเ่ ป็ น coenzyme
• ละลำยน้ ำได ้ดี ขับออกทำงปั สสำวะได ้ง่ำย
• พบภำวะพิษได ้น ้อย
Thiamine
• vitamin B1
• ประกอบด ้วย pyrimidine และ thiazole ring ต่อกัน
ด ้วย methylene bridge
Thiamine
thiamine
brain and liver
thiamine diphosphotransferase
thiamine pyrophosphate (TPP)
(active form)
Thiamine
•
cofactor for :
1. pyruvate dehydrogenase
2. -ketoglutarate dehydrogenase
3. transketolase : pentose phosphate
pathway
deficiency in thiamine intake
severely reduced capacity of cells to
generate energy
Pyruvate Dehydrogenase Complexes
Aerobic glycolysis
pyruvate
pyruvate
*
NAD+
NADH + H+
acetyl CoA
* pyruvate dehydrogenase
oxaloacetate
Krebs
cycle
ในภำวะทีม
่ ี oxygen เพียงพอ
pyruvate จะถูกสง่ เข ้ำมำใน
mitochondria และ ถูกเปลีย
่ นเป็ น
acetyl CoA ด ้วย pyruvate
dehydrogenase (PDH) เพือ
่ เข ้ำสู่
Krebs cycle
citrate
ั coenzyme :
• อาศย
• thiamine (B1)
• lipoic acid
• CoA
• FAD (B2)
• NAD (B3)
α–ketoglutarate dehydrogenase complexes
B1
-ketoglutarate+NAD++CoA
succ CoA+NADH.H++CO2
ACETYL CoA
CITRATE
OAA
B1
SUCC.CoA
Krebs’cycle
-Kg
GLUCOSE
O
(CH3C COOH) PYRUVATE
B1
ACETYL CoA
OH
(CH3-CH.COOH)
LACTATE
ถ ้ำขำด TPP จะทำให ้
pyruvate เข ้ำ Krebs’
cycle ไม่ได ้ และจะ
เปลีย
่ นเป็ น lactic acid
แทน
CITRATE
OAA
KREBS’
B1
SUCC.CoA
-Kg
Thiamine
The dietary requirement for thiamine :
• proportional to the caloric intake of the diet
• ranges from 1.0 - 1.5 mg/day for normal
adults
แหล่งกำเนิด
ั ว์ (ข ้ำวซอมมื
้
• มีทั่วไปในอำหำรจำกพืชและสต
อ,
เนือ
้ หมู และถั่ว)
ี ้ำว – ลดปริมำณ B1
• กำรสข
Thiamine deficiency
้ ้
• สะสมในร่ำงกำยน ้อย ประมำณ 25-30 mg เพียงพอใชได
2-3 wks
ั สว่ น, ได ้รับ antithiamine
• สำเหตุ : กินอำหำรไม่ถก
ู สด
factors, dialysis
• ทำให ้เกิดโรคเหน็ บชำ (beriberi)
1. dry beriberi (neuritic beriberi)
2. wet beriberi (cardiac beriberi)
3. infantile beriberi (acute beriberi)
4. cerebral beriberi ; Wernicke’s encephalopathy
Korsakoff’s psychosis
Antithiamine factors
1. Thiaminase : หอย , ปลำร ้ำ ,กุ ้ง
bacteria - Bacillus thiaminolyticus
2. Non-enzyme thermostable antithiamine factor
ชำ , กำแฟ , ใบเมีย
่ ง , หมำก พลู
3. Thiamine antagonist : synthetic substances
pyrithiamine, amprolium, butylthiamine
Dry beriberi (neuritic beriberi)
• neurological symptoms
• ได ้รับ thiamine น ้อยกว่ำควำมต ้องกำรเล็กน ้อย
้
• เสนประสำทอั
กเสบ (peripheral neuritis), ชำปลำยมือ
ปลำยเท ้ำ, deep tendon reflex
• Acetyl CoA  acetylcholine  ประสำทมีควำมไว
 lack of energy
 wrist drop, foot drop
 กล ้ำมเนือ
้ อ่อนแรง (muscle weakness)
Beriberi
Wet beriberi (cardiac beriberi) :
• heart failure, volume overload
• edema : ขำหนัก บวมทีข
่ ำและหน ้ำ
• energy , pyruvic acid คัง่ , lactic acidosis
Infantile beriberi (acute beriberi):
• ทำรก 2-3 months, low thiamine breast milk
(แม่ขำด B1)
ี งแหบ บวม ท ้องอืด อำเจียน ชก
ั
• ร ้องเสย
• heart failure, death
กำรรักษำโดยกำรฉีด B1 อำกำรทำงระบบไหลเวียนจะดีขน
ึ้ อย่ำงรวดเร็ว
ใน12 ชม.
Wernicke’s encephalopathy
• มักพบในผู ้ป่ วยโรคพิษสุรำเรือ
้ รัง (alcoholism)
 กินน ้อย ขำดสำรอำหำร
• symptoms :
• ataxia : เดินเซ
• opthalmoplegia : กล ้ำมเนือ
้ ตำไม่มแ
ี รง,
้ (diplopia)
เห็นภำพซอน
ั สน ซม
ึ เศร ้ำ
• confusion : สบ
• Korsakoff’s psychosis  กรณีอำกำรรุนแรง
• Wernicke - Korsakoff syndrome
• รักษำโดยให ้ B1 ก่อนให ้ glucose
Biochemistry Workup
Thiamine loading test
: the best indicator of thiamine deficiency
• Measure transketolase activity preloading
and postloading of 5 mg of thiamine
• An increase of >15% in enzyme activity =
definitive marker of deficiency
Riboflavin
• vitamin B2
• yellow or yellow-orange in color
• precursor for the coenzymes
– flavin mononucleotide (FMN)
– flavin adenine dinucleotide (FAD)
FMN/FAD
+
apoenzyme
enzyme
(yellow enzyme/flavoproteins)
Hydrogen transfer : dehydrogenase, oxidase
riboflavin kinase
riboflavin
FAD pyrophosphorylase
FMN / FAD
synthesis
Flavoprotein functions
1. Dehydrogenase : สง่ Hydrogen ให ้สำรอืน
่ ทีไ่ ม่ใช ่ oxygen
Glutathione reductase
NADPH2
NADP+
FAD
oxidized glutathione
FADH2
reduced glutathione
2. Oxidase : สง่ Hydrogen ให ้กับ oxygen รวมกันได ้ H2O2
L - amino acid oxidase
substrate
oxidized substrate
FMN
FMNH2
H2O2
O2
Riboflavin deficiency
ควำมผิดปกติท ี่ ตำ ริมฝี ปำก ลิน
้
ตำ
: กลัวแสง (photophobia), น้ ำตำไหล, ตำแดง
(circumcorneal injection), ปวดแสบร ้อน
ริมฝี ปำก : ริมฝี ปำกและมุมปำกแตก (cheilosis),
มุมปำกแตก เรียกว่ำ ปำกนกกระจอก (angular stomatitis)
ลิน
้
: ลิน
้ มีกำรอักเสบ, ผิวลิน
้ เลีย
่ น (atrophy of papillae),
ี ดงปนม่วง (magenta color tongue)
ลิน
้ สแ
Riboflavin deficiency
• often seen in chronic alcoholics due to their poor
dietary habits
Riboflavin
• The dietary requirement for riboflavin :
– ranges from 1.2 - 1.7 mg/day for
normal adults
แหล่งกำเนิด
• วิตำมินบีสอง มีมำกในตับ หัวใจ ไข่ นม
และผักใบเขียว
• แบคทีเรียในลำไสส้ งั เครำะห์ riboflavin ได ้
แต่ไม่เพียงพอ
Riboflavin : lab test
1. Erythrocyte glutathione reductase activity
coefficient (EGRAC)
(glutathione reductase : major flavoproteins in rbc)
EGRAC =
EGRA with added FAD
EGRA without added FAD
AC < 1.2 normal
> 1.4 riboflavin def.
2. Riboflavin(B2) in RBC, plasma, urine
Niacin
2
nicotinic acid
nicotinamide
• vitamin B3
• Source :
ั ว์, ตับ, ถั่ว
• พบมำกใน เนือ
้ สต
้ ้
• ในข ้ำวโพด, ผิวเมล็ดข ้ำว  ไม่สำมำรถนำไปใชได
Biosynthesis of NAD+ & NADP+
Niacin functions
• เป็ นส่ วนประกอบของ coenzyme 2 ชนิด : NAD+, NADP+
• NAD+ & NADP+ : cofactors for numerous
dehydrogenase & reductase
CHO : Pentose phosphate pathway (PPP),
Decarboxylation (pyruvate , α-ketoglutarate)
Lactate dehydrogenase (LDH)
Amino acid : Glutamate dehydrogenase
Lipid : β-oxidation
synthesis of FA, TG, steriod, cholesterol
etc.
Niacin synthesis
pyridoxine(B6)*
tryptophan 60 mg
nicotinic acid 1 mg
riboflavinB2
leucine
xanthurenic acid**
* กำรขำด B6 จะทำให ้กำรสงั เครำะห์ NAD+ จำก tryptophan 
** ระดับ urine xanthurenic acid ในคนทีข
่ ำด B6 จะ 
 tryptophan loading test (ทดสอบ B6 deficiency)
Daily requirement :
• 13 - 19 niacin equivalents (NE)/day for adult
• One NE is = 1 mg of free niacin
Niacin deficiency
“Pellagra”
ซงึ่ มี classic triad (3D) :
Diarrhea
:
เยือ
่ บุทำงเดินอำหำรอักเสบ, ปำกลิน
้ อักเสบ
คล ้ำยขำด riboflavin
Dermatitis : ผิวหนังทีถ
่ ก
ู แดดจะผิดปกติ
(pellagrous dermatitis)
Dementia
ึ สม
ั ผัสผิดปกติ (paresthesia), นอนไม่หลับ,
: รู ้สก
ึ เศร ้ำ, ควำมจำเสอ
ื่ มและสบ
ั สน
ซม
Niacin deficiency
Pantothenic acid
• Pantothenic acid
• Vitamin B5
=
pantoic acid + β-alanine
Pantothenic acid functions
• required for synthesis of CoA
• is a component of the acyl carrier protein (ACP)
of fatty acid synthase
•  required for the metabolism of
• carbohydrate via the TCA cycle
• all fats
• proteins
• At least 70 enzymes : require CoA or ACP
derivatives for their functions.
Biosynthesis of CoA
CO2
Phosphopantothenoylcysteine
decarboxylase
CoA
Pantothenic acid deficiency
• extremely rare
• symptoms are difficult to assess
• subtle
• resemble those of other B vitamin deficiencies
Source :
• ในอำหำรจะอยูใ่ นรูป CoA และ ACP
ั ว์, น้ ำนม, whole
• ตับ, ไต, หัวใจ, ไข่แดง, เนือ
้ สต
grain cereals
Pyridoxine
• Pyridoxal, pyridoxamine and pyridoxine are
collectively known as vitamin B6.
pyridoxal
pyridoxamine
pyridoxine
• converted to pyridoxal phosphate (the biologically
active form of vitamin B6) catalysed by pyridoxal
kinase
pyridoxal phosphate
Pyridoxine functions
• cofactor in enzymes involved in transamination
reactions (synthesis and catabolism of amino
acids)
• cofactor for glycogen phosphorylase in
glycogenolysis
Requirement
• 1.4 - 2.0 mg/day for a normal adult
• pregnancy and lactation : the requirement
increases  0.6 mg/day
Pyridoxine deficiency
• ภำวะขำด B6 พบน ้อย มักจะเป็ นกำรขำดวิตำมิน B รวม
ึ ไม่ด ี หรือได ้รับสำรทีม
• พบในผู ้ทีม
่ ก
ี ำรดูดซม
่ ฤ
ี ทธิต
์ ้ำนวิตำมินนี้
– B6 antagonist : Isoniazid, Penicillamine,
anticonvulsant, Thyroxine, DOPA
– จับกับ pyridoxal and pyridoxal phosphate (resulting
in a deficiency in this vitamin)
• microcytic hypochromic anemia
• pregnancy : แพ ้ท ้อง อำจมี B6 ตำ่
• genetic disease with B6 deficiency symptoms e.g.
homocysteinuria
ั ว์, ไข่, นม, ถัว่
• sources : เนือ
้ ปลำ, เนือ
้ สต
Biotin
Sources
• intestinal bacteria สงั เครำะห์ได ้มำก
• เครือ
่ งใน, ยีสต์, ไข่, นม
Functions
• Biotin เป็ น coenzyme ของ carboxylase enzyme
• Carboxyl carrier (เติม carbon 1 อณูให ้สำรอืน
่ )
ATP + H2PO3
ADP
biotin-enzyme
(biocytin)
Biotin-CO2
enz
R-COO R
Biotin functions : carboxyl carrier
Carboxylase enzyme ในคนมี 4 ชนิด :
1. Pyruvate carboxylase : gluconeogenesis
pyruvate  oxaloacetate
2. Acetyl CoA carboxylase : fatty acid synthesis
acetyl CoA  malonyl CoA
3. Propionyl CoA carboxylase : catabolism
branched chain amino acid
propionyl CoA  methylmalonyl CoA
4. 3-methylcrotonyl CoA carboxylase : catabolism
leucine
Biotin deficiency
•
•
•
•
rare
after long antibiotic therapies which deplete the
intestinal flora
following excessive consumption of raw eggs
ไข่ขาวมี glycoprotein avidin
glycoprotein avidin
+
biotin
(in food)
avidin-biotin complex
(ย่ อยและดูดซึมไม่ ได้ )
Biotin deficiency
กำรทดลองกินไข่ดบ
ิ 6 โหล / wk.
3-4 wks.
ผิวหนังผื่นแดง , ลอกหลุด
เลือดจาง
Atrophy of lingual papillae
Treatment :
• oral biotin 150-300 μg/day
• หำยใน 4-5 วัน
Cobalamin
• Vitamin B12
• Source
ี เท่ำนั น
ั ว์สงั เครำะห์ไม่ได ้
– สงั เครำะห์จำกจุลชพ
้ พืชและสต
– คนทีก
่ น
ิ มังสวิรัตอ
ิ ำจขำดได ้
ั ว์, ไข่, ปลำ, หอย, กะปิ , น้ ำปลำ
– ตับ, เครือ
่ งในสต
(bound to protein as methycobalamin or
5'-deoxyadenosylcobalamin)
Cobalamin digestion & absorption
must be hydrolyzed from protein in order to be active
hydrolysis
in - stomach (gastric acids, pepsin)
- intestines (trypsin)
bound to intrinsic factor (a protein secreted by
parietal cells of the
stomach)
carried to the ileum
: absorbed
bound to transcobalamin II : transported to the
liver via blood
Cobalamin functions
There are only two reactions in the body that require
vitamin B12 as a cofactor.
1. methylmalonyl-CoA mutase
propionyl CoA
B7
B12
methylmalonylsuccinyl CoA
CoA
methylmalonylodd chain FA
CoA mutase
branched chain
amino acid
Cobalamin functions
2. methionine synthase
 Vitamin B12 deficiency :
- inhibition of methionine synthase activity
- homocysteinuria
- “folate trap” (as methyltetrahydrofolate)
Cobalamin deficiency
• liver can store up to 6 years worth of vit B12
• deficiencies in this vitamin are rare
Pernicious anemia
• megaloblastic anemia
• ชำปลำยมือปลำยเท ้ำ (neurosensory loss)
ื่ ม
• กินอำหำรไม่รู ้รส, ควำมจำเสอ
ื่ ม
• myelin และ peripheral nerve เสอ
• methylmalonic acid inhibit fatty acid
synthesis  abnormal neuron
• ให ้ folate แล ้วไม่หำย
Cobalamin deficiency
megaloblastic anemia
• จำก impaired DNA synthesis
• RBC ขนำดโตเหมือนขำด folate
• hypersegmented neutrophil
pattern of
“neurosensory loss with
cobalamin deficiency”
Folic acid
• ประกอบด ้วย pteroic acid (pteridine ring กับ paraaminobenzoic acid) conjugate กับ glutamic acid
Source :
• พืชสเี ขียว, ตับ, ถั่ว, ไข่แดง, มะเขือเทศ
ี สงั เครำะห์ได ้
• จุลชพ
ี สภำพถึง 95% ถ ้ำต ้มกับน้ ำ
• เสย
Folic acid functions
• Folic acid is reduced within cells (principally the
liver where it is stored) to tetrahydrofolate (THF or
H4folate) through the action of dihydrofolate
reductase (DHFR)
NADPH
Folate
NADPH
DHF
DHFR
THF
DHFR
The function of THF derivatives :
• carry and transfer various forms of one
carbon units during biosynthetic reactions
• one carbon units e.g. methyl, methylene,
methenyl, formyl or formimino groups
One carbon transfer reactions
Folic acid functions
1. One-carbon transfer reaction
•
•
folate coenzymes mediate the transfer of one-carbon
units
in many nucleic acids & amino acids metabolisms
2. Nucleic acid metabolism
•
The synthesis of DNA from its precursors (thymidine
and purines) is dependent on folate coenzymes.
3. Amino acid metabolism
•
•
•
The synthesis of methionine from homocysteine
requires a folate coenzyme as well as a vitamin B12dependent enzyme.
folate deficiency   synthesis of methionine
 homocysteine
Increased levels of homocysteine : toxic to cells
Folic acid
Folic acid deficiency
Megaloblastic anemia
•
•
•
•
จำก impaired DNA synthesis
RBC ขนำดโต
hypersegmented neutrophil
nearly identical to those described
for vitamin B12 deficiency
• ไม่มอ
ี ำกำรทำงระบบประสำทร่วมด ้วย
• ให ้ folate แล ้วหำย
Folic acid deficiency
สำเหตุ
• ได ้รับจำกอำหำรน ้อย
ึ ไม่ด ี  conjugase inhibitor เชน
่ ยำบำงชนิด
• ดูดซม
e.g. barbituate , ethanol, metformin
้ ้ไม่ด ี  folic acid antagonist e.g.
• นำไปใชได
methotrexate , pyrimethamine, trimethoprim
• เพิม
่ ควำมต ้องกำร : เด็ก, หญิงตัง้ ครรภ์-ให ้นมบุตร
• increased number of rapidly proliferating
cells present in the blood
• The need for folate will nearly double by the
third trimester.
• dialysis
Ascorbic acid
sources : ผัก , ผลไม ้สด
e.g. มะขำมป้ อม , ดอกแค ,
สม้ , มะนำว , มะเขือเทศ
Daily requirement
: - ทำรก 35 mg
- เด็ก 45 mg
- ผู ้ใหญ่ 60 mg
Ascorbic acid functions
1. main function : reducing agent
• hydroxylation of proline residues in collagen
Ascorbic acid functions
1. main function : reducing agent
• hydroxylation of proline residues in collagen
maintenance of :
• normal connective tissue
• wound healing
(synthesis of connective
tissue is the first event in
wound tissue remodeling)
necessary for bone
remodeling
(collagen in the organic
matrix of bones)
Ascorbic acid functions
2. Cofactor in several metabolic reactions
•
•
•
•
3.
4.
5.
6.
catabolism of tyrosine
synthesis of epinephrine from tyrosine
synthesis of the bile acids
steroidogenesis
Free radical scavenger (antioxidant)
Immune function  : phagocytic activity 
Nitrite scavenger
Fe absorption : Fe3+
Fe2+
Ascorbic acid deficiency
Scurvy โรคลักปิ ดลักเปิ ด
• ขำดได ้ใน 1 เดือน
้
• เลือดออกตำมไรฟั น , เหงือกบวม , แผลหำยชำ,
กระดูก,ฟั น หักง่ำย
Infantile scurvy
• ทำรก 6-18 mo.
• เลือดออกใต ้ผิวหนังและเยือ
่ หุ ้มกระดูก  อำกำรบวม
• เจ็บมำกเวลำขยับตัว  นอนนิง่ (pseudoparalysis)
• นอนขำแบะ (frog leg position)
Scurvy
In advanced cases :
beading at the costochondral junctions of
the ribs (scorbutic rosary = sternum sinks inward)
Biochemistry Workup
Plasma ascorbic acid level : tends to
reflect the recent dietary intake rather
than the actual tissue levels of vitamin C
• fasting serum ascorbic acid level
> 0.6 mg/dL
rules out scurvy
> 0.3 mg/dL
acceptable
0.2-0.29 mg/dL
low
< 0.2 mg/dL
deficient
< 0.1 mg/dL
scurvy
Biochemistry Workup
Leukocyte levels
: more accurately correlates to tissue
stores
• level of vitamin C in leukocytes
> 15 mg/dL
nutritional adequacy
8-15mg/dL
low
0-7 mg/dL
0 mg/dL
deficiency
scurvy
high-pressure liquid chromatographic (HPLC) method