8.6.1. Vitaminy rozpustné ve vodě fungují jako koenzymy

Tabulka 8.9 uvádí vitaminy rozpustné ve vodě – kyselinu askorbovou (vitamin C) a řadu známou jako komplex vitaminů B (obrázek 8.32). Askorbát, ionizovaná forma kyseliny askorbové, slouží jako redukční činidlo (antioxidant), o čemž bude ještě řeč. Řada vitaminů B se skládá ze složek koenzymů. Všimněte si, že ve všech případech s výjimkou vitaminu C musí být vitamin modifikován, aby mohl plnit svou funkci.

Obrázek 8.32

Struktura některých vitaminů rozpustných ve vodě.

Dostatek vitamínů je schopen způsobit řadu patologických stavů (viz tabulka 8.9). Mnoho stejných příznaků však může být důsledkem jiných stavů než nedostatku některého vitaminu. Z tohoto důvodu a proto, že vitaminy jsou potřebné v relativně malém množství, je často obtížné diagnostikovat patologické stavy vyplývající z nedostatku vitaminů.

Ukázalo se, že požadavek na vitamin C je poměrně snadno prokazatelný. Tento ve vodě rozpustný vitamin se nepoužívá jako koenzym, ale přesto je potřebný pro trvalou aktivitu proylhydroxylázy. Tento enzym syntetizuje 4-hydroxyprolin, aminokyselinu, která je potřebná v kolagenu, hlavní pojivové tkáni obratlovců, ale jinde se vyskytuje jen zřídka. Jak tato neobvyklá aminokyselina vzniká a jaká je její úloha? Výsledky studií radioaktivního značení ukázaly, že prolinové zbytky na aminové straně glycinových zbytků v rodících se kolagenových řetězcích se hydroxylují. Atom kyslíku, který se naváže na C-4 prolinu, pochází z molekulárního kyslíku, O2. Druhý atom kyslíku O2 přebírá α-ketoglutarát, který se přeměňuje na sukcinát (obrázek 8.33). Tuto složitou reakci katalyzuje prolylhydroxyláza, dioxygenáza. Asistuje jí iont Fe2+ , který je na ni pevně vázán a je potřebný k aktivaci O2. Enzym také přeměňuje α-ketoglutarát na sukcinát bez hydroxylace prolinu. Při této dílčí reakci vzniká oxidovaný komplex železa, který enzym inaktivuje. Jak se aktivní enzym regeneruje? Na pomoc přichází askorbát (vitamin C), který redukuje železitý ion inaktivovaného enzymu. V procesu regenerace se askorbát oxiduje na kyselinu dehydroaskorbovou (obrázek 8.34). Askorbát zde tedy slouží jako specifický antioxidant.

Obrázek 8.33

Tvorba 4-hydroxyprolinu. Prolin je hydroxylován na C-4 působením prolylhydroxylázy, enzymu, který aktivuje molekulární kyslík.

Obrázek 8.34

Formy kyseliny askorbové (vitaminu C). Askorbát je ionizovaná forma vitaminu C a kyselina dehydroaskorbová je oxidovaná forma askorbátu.

Primáti nejsou schopni kyselinu askorbovou syntetizovat, a proto ji musí získávat ze stravy. Význam askorbátu se nápadně projevuje při kurdějích. Jacques Cartier v roce 1536 barvitě popsal tuto nemoc z nedostatku stravy, která postihla jeho muže při průzkumu řeky Svatého Vavřince:

Někteří ztratili veškerou sílu a nemohli se postavit na nohy. … Jiní měli také celou kůži potřísněnou krvavými skvrnami fialové barvy: stoupala jim pak až ke kotníkům, kolenům, stehnům, ramenům, pažím a krku. Ústa jim zapáchala a dásně jim tak hnily, že jim odpadávalo všechno maso až ke kořenům zubů, které také téměř všechny vypadaly.

James Lind, skotský lékař, osvětlil způsoby prevence kurdějí v článku nazvaném „Pojednání o kurdějích“ vydaném v roce 1747. Lind popsal kontrolovanou studii, která prokázala, že kurdějím lze předcházet zařazením citrusových plodů do jídelníčku. Královské námořnictvo nakonec začalo námořníkům vydávat příděly limetek, díky čemuž britští námořníci získali přezdívku „limeys“. Lindův výzkum byl inspirován osudem expedice, které velel komodor George Anson. Anson vyplul z Anglie v roce 1740 s flotilou šesti lodí a více než 1 000 muži a vrátil se s obrovským množstvím pokladů, ale z jeho posádky se domů vrátilo pouze 145 lidí. Zbytek zemřel na kurděje.

Proč má narušená hydroxylace tak ničivé následky? Kolagen syntetizovaný v nepřítomnosti askorbátu je méně stabilní než normální bílkovina. Poučné jsou zejména studie tepelné stability syntetických polypeptidů. Hydroxyprolin stabilizuje trojitou šroubovici kolagenu vytvářením mezivláknových vodíkových vazeb. Abnormální vlákna tvořená nedostatečně hydroxylovaným kolagenem přispívají ke kožním lézím a křehkosti cév, které jsou pozorovány u kurdějí.