Riboflaviini

Liikasaanti

EFSA ei ole asettanut riboflaviinin päiväsaannille ylärajaa. Se on verrattain turvallinen aine, sillä keho rajoittaa sen imeytymistä tehokkaasti ja ylimäärä poistuu pääosin virtsassa. Ihmisillä jopa 400 milligramman annokset nieltynä eivät ole aiheuttaneet merkittäviä haittavaikutuksia.
Riboflaviini erittyy pääosin virtsassa. Syötäessä sitä suuri annos (esim. B-vitamiinitabletti), värjäytyy virtsa väliaikaisesti kellertäväksi, mutta tämä on vaaratonta. Lääketieteellinen termi tilalle on flavinuria.
Riboflaviinin LD50 on rotille suun kautta yli 20 g/kg. LD50 pistoksena vatsaonteloon on 560 mg/kg, jolloin rotat kuolevat riboflaviinin kiteytymiseen munuaisissa.

Puutos ihmisillä

Riboflaviinipuutosta (ICD-10: E53.0) kutsutaan joskus ariboflavinoosiksi. Pelkkä riboflaviinin puutos on harvinainen. Sitä potevilla on usein muitakin ravintoainepuutoksia ja näiden oireita. Riboflaviiniton ruokavalio johtaa ensimmäisiin oireisiin noin 3–4 kuukaudessa.
Ruokavalio on yleisin puutoksen syy. Riboflaviinipuutos on yleisimpiä ravintoainepuutoksia maissa, joissa syödään riisiä pääruokana, ja joissa maitotuotteiden ja lihan syönti on vähäistä. Vakava riboflaviinipuutos on harvinainen länsimaissa, mutta lievä puutos voi tietyissä ihmisryhmissä olla verrattain yleistä. Näitä ryhmiä ovat erityisesti vanhukset, lapset ja rintaruokinnassa olevat vauvat, mikäli äidin riboflaviinin saanti on vähäistä. Vegetaristien ja vegaanien riboflaviinin saanti voi olla vähäistä mikäli ruokavalio ei ole monipuolinen. Muita puutosta pahentavia osatekijöitä ovat maksasairaudet, jotkin tartuntataudit ja alkoholismi. Ruokavalio on alkoholisteilla usein muutenkin huono, mutta tämän lisäksi juotu etanoli estää riboflaviinin imeytymistä. Liikunta ja muu aineenvaihduntaa tehostava toiminta lisäävät tarvetta. Puutos ei silti ole yleinen esimerkiksi ammattiurheilijoilla maissa, joissa ruokavalio keskimäärin kyllin ravintorikas. Jotkin hormonitoiminnan häiriöt altistavat myös puutokselle. Esimerkki tästä on kilpirauhasen vajaatoiminta, sillä tyroksiini lisää FAD- ja FMN-kofaktorien muodostusta. Tietyt lääkkeet heikentävät myös kehon kykyä muuntaa riboflaviinia FAD:ksi ja FMN:ksi. Näitä ovat muun muassa klooripromatsiini, imipramiini, amitriptyliini, jotkin syöpälääkkeet kuten doksorubisiini ja jotkin malarialääkkeet kuten mepakriini.
Varhaiset puutosoireet ovat epäselviä. Näitä voivat olla väsymys, heikkous, suun arkuus ja kipuilu, silmien kutina ja persoonallisuuden muutokset.
Pidemmälle edenneessä puutoksessa oireina voivat olla väsymys; hidas haavojen parantuminen; suupielten halkeilu, punertavuus ja turvotus; sierainhaavaumat; kielen turvotus, punertavuus, halkeilu ja kipuilu; ihon paikoittainen rasvainen hilseily, erityisesti ihopoimuissa; silmien väsymys, punertavuus, valonarkuus ja näön sumeus; tuntoherkkyys ja kipuilu esimerkiksi käsissä ja jaloissa ääreishermoston vikatoiminnan takia. Puutos aiheuttaa anemiaa, sillä riboflaviini osallistuu punasolujen syntyyn, raudan imeytymiseen ja avustaa ferritiinin vapautumista kudoksista. Voi ilmetä myös retikulosytopeniaa (tällöin veressä on vähän epäkypsiä punasoluja), leukopeniaa (vähän valkosoluja) ja trombosytopeniaa (vähän verihiutaleita).
Pitkittynyt puutos lisää harmaakaihin riskiä. Tällöin mykiön proteiineja sakkautuu happiradikaalireaktioiden takia mykiöihin samentaen niitä. Pelkistynyt glutationi pysäyttää radikaalireaktioita, mutta sen pelkistyminen glutationireduktaasilla vähenee FAD:n puutteen vuoksi. Keho kompensoi reduktaasin vajaatoimintaa tehostamalla FAD:tä kuluttamattomalla glutationisyntetaasilla pelkistyneen glutationin tuottoa.
Raskauden aikainen puute voi aiheuttaa syntyneen lapsen luustoon poikkeamia, kuten luiden lyhyyttä. Tämä voi ilmetä esimerkiksi sormien lyhyytenä. Synnynnäisten sydänongelmien kehittymisen riski sikiölle voi myös kasvaa.

Puutos eläimillä

Eläinten puutoksen oireet ovat osin samankaltaiset kuin ihmisillä. Rotilla ja sioilla oireita ovat mm. karvan lähtö, ihotulehdukset, hilseily ja harmaakaihi. Sioilla on myös munuaistulehduksia ja lisämunuaisten verenvuotoa. Kanoilla mm. muninta vähenee ja kananpojille voi kehittyä koukussa olevat halvaantuneet jalat hermovaurioiden takia. Ankat kuolevat pian puutokseen. Koirilla oireita ovat mm. ihotulehdus, sydämen harvalyöntisyys, rytmihäiriöt, ataksia, harmaakaihi ja hengityksen pysähtyminen. Reesusmakakit laihtuvat, saavat iho-oireita, anemian ja kuolevat 2–6 kk kuluttua riboflaviinin saannin loppumisesta.
Märehtijät, kuten naudat, eivät usein tarvitse riboflaviinia ravinnosta. Niiden pötsibakteerit tuottavat vaaditun riboflaviinin. Poikkeuksena ovat mm. vastasyntyneet lampaat ja vasikat, joille ei ole vielä kehittynyt ruuansulatuselimistöön sopivaa bakteerikantaa. Nuoret yksilöt saavat tarvitsemansa riboflaviinin emän maidosta tai maitokorvikkeesta.

Valmistus

Teollisesti riboflaviinia tuotetaan mikrobeilla. Tietyt mikrobit tuottavat riboflaviinia aineenvaihduntatuotteena – kun sitä on kasvusammiossa tarpeeksi, mikrobien kasvu pysäytetään esimerkiksi kuumentamalla. Liuos jäähdytetään. Sitten se suodatetaan ja pestään toistuvasti. Riboflaviini puhdistetaan lopuksi kiteyttämällä. Riboflaviinin tuottoon käytettyjä mikrobeja ovat muun muassa tietyt geenimuunnellut Bacillus subtilis-bakteerikannat ja Eremothecium gossypii-home.
Kemiallista synteesiä ei käytetä teollisuudessa. Eräs kemiallinen synteesireitti on reagoida 3,4-ksylidiiniä ja D-riboosia metanolissa. Välituote on N-(3,4-dimetyylifenyyli)-D-1'-ribamiini. Tämä reagoi synteesin 2. vaiheessa syklokondensaatioreaktiossa barbituurihapon kanssa riboflaviiniksi. Aniliini lohkeaa reaktiossa.

Imeytyminen

Riboflaviini imeytyy verenkiertoon suolistosta, pääosin pohjukaissuolesta ja ohutsuolen alkupäästä. Vaikka riboflaviinin hyötyosuus suun kautta on sellaisenaan suuri (~99.5%), saattaa ruuissa olevasta riboflaviinista imeytyä ihmisillä vain noin 60% tiettyjen ruokien kohdalla. Ruokien proteiineihin sitoutuneet FMN:t ja FAD:t eivät nimittäin imeydy helposti. Suolistossa flavoproteiineja pilkkovat erilaiset hydrolyyttiset entsyymit, erityisesti alkaliset fosfataasit, vapauttaen siten rajatusti FAD:tä ja FMN:ää. Suoliston riboflaviinin imeytymiskyky on myös rajoittunut. Suurin määrä riboflaviinia, joka sellaisenaan voi suolistosta kerta-annoksena ihmisillä imeytyä, on noin 25 mg – loput poistuvat ulosteen mukana. Etanoli estää aineen imeytymistä. Jotkin metallit ja aineet kelatoivat riboflaviinia suolistossa ja saattavat siten estää sen imeytymistä. Näitä aineita ovat esimerkiksi rauta, sinkki, kupari, nikotiinihappo, askorbiinihappo ja kofeiini.
Riboflaviinin imeytyminen tapahtuu suoliston RFVT-proteiinien toimesta. Näitä on ihmisissä 3: RFVT1, RFVT2 ja RFVT3, joita koodaavat vastaavasti geenit SLC52A1, SLC52A2 ja SLC52A3. Näistä RFVT3 on ohutsuolessa yleisin.

Kuljetus

Veressä riboflaviini kulkeutuu sellaisenaan, FMN:nä ja FAD:nä. Riboflaviinista noin 50% on vetysidoksin kiinni veriplasman proteiineissa ja FMN:stä noin 80%. Veressä nämä flaviinit sitoutuvat tiukasti fibrinogeeniin ja vasta-aineisiin, lähinnä IgA:han, IgG:hen ja IgM:ään, mutta heikosti albumiiniin. Ihmisten punasoluissa on normaalisti hyvin vähän riboflaviinia suhteessa FAD:hen ja FMN:ään, mutta syötäessä riboflaviinia ylimäärin, sen punasolupitoisuudet kasvavat.
Raskauden aikana ihmisillä ja joillain muillakin eläimillä muodostuu spesifisiä riboflaviinia sitovia proteiineja. Nämä ovat tärkeässä roolissa sikiön kehityksessä ja tiettävästi kuljettavat sikiölle riboflaviinia.

Varastoituminen

Ihmiskeho ei juurikaan varastoi riboflaviinia ylimäärin, vaan se on kiinnittyneenä flavoproteiineihin toiminnallisen FAD:n tai FMN:n muodossa. Kehon riboflaviinista noin 60–95% on FMN:ää ja 5–22% on FAD:tä. Munuaisissa FAD:tä kuitenkin on noin 37% kehon flaviineista. FAD- ja FMN-pitoisuudet ovat suurimmat maksassa, munuaisissa ja sydämessä. Riboflaviinia on sellaisenaan alle 2% useimmissa kudoksissa paitsi verkkokalvoissa. Eläinten maidossa voi tosin olla enemmän ei-toiminnallista riboflaviinia. Lehmänmaidossa löyhästi kaseiiniin sitoutuneita flaviineita on jopa 1,160–2,020 mg/l, joista valtaosa on riboflaviinia. Ihmisen maidossa taas flaviineita on 0,120–0,485 mg/l, joista valtaosa on FAD:tä ja FMN:ää. Maitopitoisuudet riippuvat riboflaviinin saannista ravinnosta. Aikuisen ihmisen keho pystyy ylläpitämään kehon toimintoja normaalisti noin 2–6 viikkoa riboflaviinin saannin loputtua kokonaan – tämän jälkeen alkavat ensimmäiset puutosoireet.

Hajotus ja erittyminen

Riboflaviini ei tiettävästi hapetu ihmiskehossa energiaksi. Osa aineesta käsitellään eliöillä maksassa. Aineen metyylit (7α- ja 8α-hiilet) hydroksyloituvat aluksi P450-entsyymeillä muodostaen ihmisillä muun muassa 7-hydroksimetyyliriboflaviinia. Metyylit voivat hapettua edelleen ja poistua. Joidenkin eliöiden maksat myös glykosyloivat riboflaviinia muodostaen riboflaviinin α-glykosideja.
Riboflaviini erittyy pääosin virtsassa. Alle 5% poistuu ulosteessa normaaliannoksin, mutta pitoisuudet kasvavat syötäessä riboflaviinia runsaasti – noin 25 mg syötyä riboflaviinia on raja, jonka ylittävästä osasta kaikki loput poistuvat ulosteessa. Virtsapitoisuudet ovat ihmisillä suurimmat 2 tunnin kuluttua riboflaviinin syömisestä. 60–70% riboflaviinista erittyy virtsaan sellaisenaan. Loput erittyvät monina eri aineenvaihduntatuotteina. Näitä ovat ihmisillä muun muassa 7-hydroksimetyyliriboflaviini (10–15% virtsan riboflaviinimetaboliiteista), 8α-sulfonyyliriboflaviini (5–10%), 8-hydroksimetyyliriboflaviini (4–7%) ja 10-hydroksietyyliflaviini (1–3%). Ihmisillä virtsassa ei juuri ole FMN:ää tai FAD:tä.

Historia ja nimet

Tiettävästi ensimmäisenä riboflaviinin eristi epäpuhtaana 1879 englantilainen kemisti Alexander Wynter Blyth (1844–1921). Hän eristi sen lehmänmaidon herasta ja nimesi värillisen aineen laktokromiksi (eng. lactochrome), jossa lakto viittaa maitoon ja kromi väriin. Hän ei saanut aineen rakennetta selville.
1906 Frederick Gowland Hopkins (1861–1947) esitti julkaisemattomissa tutkimuksissaan maidossa olevan hyvin pieniä määriä tuntemattomia aineita, jotka palauttivat ruokahalun ja normalisoivat kasvun rotilla, kun niille ruokittiin puhtaista rasvoista, aminohapoista, hiilihydraateista ja suoloista koostuvaa ruokavaliota. Aineiden tiedetään olevan nykyään riboflaviinia.
Ehkä ensimmäisenä riboflaviinipuutoksen oireita ihmisillä kuvasi lääketieteellisesti Hugh S. Stannus 1910 vangeilla Njassamaassa (nykyinen Malawi). Pellagrasta erillisiksi oireiksi hän tunnisti esimerkiksi kielen turvotuksen, suupielten haavaumat ja anemian.
1915 ravinnossa esitettiin olevan olemassa ihmisille välttämätön vesiliukoinen vitamiini, joka estää beriberiä ja pellagraa. 1916 alkaen ainetta alettiin kutsua B-vitamiiniksi. 1927 Harriette Chick (1875–1977) ja Margaret Honora Roscoe (synt. 1903) eristivät leivinhiivasta B-vitamiinin, jonka he tunnistivat koostuvan yhden sijaan vähintään kahdesta eri osasta. Näistä aineista toinen kesti paremmin kuumennusta. 1928 he nimesivät nämä B₁- ja B₂-vitamiineiksi, joista B₁:n (nykyisen tiamiinin) tunnistettiin estävän beriberiä ja kuumennusta kestävän B₂:n pellagraa.
1932 Paul György (1893–1976) osoitti B₂-vitamiinin koostuvan edelleen kahdesta eri aineesta: pellagraa estävästä aineesta ja toisesta, ns. (koe-eläinten) kasvua edistävästä aineesta. Muutkin tutkijat olivat epäilleet tämän mahdollisuutta ainakin jo vuodesta 1929 alkaen.
1933 P. György, Richard Kuhn (1900–1967) ja Theodor Wagner-Jauregg (1857–1940) eristivät keltaisen aineen maidosta ja nimesivät sen pian tämän jälkeen laktoflaviiniksi (nykyään riboflaviini). Pääte tulee latinan kielen sanasta keltainen, flavus. Englanninkielisen sanan flavin päätteen -in György ja kollegat halusivat kertovan aineessa olevan typpeä (vrt. amine). Pian tämän jälkeen eri lähteistä eristettiin lisää keltaisia pigmenttejä: kananmunasta eristettyä väriainetta kutsuttiin ovoflaviiniksi, maksasta eristettyä ainetta hepatoflaviiniksi jne.
1934 Kurt Günter Stern (synt. 1904) ja Ensor R. Holiday ehdottivat flaviinien olevan isoalloksatsiineja. 1933 R. Kuhn ja kollegat syntetisoivat ensimmäisinä laktoflaviinin (eli riboflaviinin). 1935 Paul Karrer (1889–1971) ja kollegat syntetisoivat saman aineen itsenäisesti. Vitamiineina toimivien laktoflaviinin, ovoflaviinin jne. huomattiin pian olevan kemiallisesti identtisiä. 1937 Yhdysvaltain lääkärijärjestön (AMA) kokouksessa nämä synonyymit hylättiin ja ainoaksi viralliseksi nimeksi valittiin riboflaviini. Etuliite ribo tulee molekyylissä olevasta D-riboosista. Nimi muutettiin sillä esim. laktoflaviini olisi kielinyt aineen olevan aina peräisin maidosta, mikä ei pidä paikkaansa. Myös muut vaihtoehtoiset nimet kuten G-vitamiini ja B₂-vitamiini hylättiin. Pian myös monet muut Yhdysvaltalaisjärjestöt hyväksyivät nimen riboflaviini vitamiinin ainoaksi viralliseksi nimeksi.