B6-vitamiini

Ihmisillä

B₆-vitamiinia on verrattain paljon monissa ruuissa, jonka vuoksi sen puutos on harvinainen tila. Selkeitä puutosoireita ilmenee vasta vakavassa puutoksessa. Oireet kuitenkin loppuvat usein nopeasti saataessa B₆-vitamiinia. Ihmisillä oireita ovat muun muassa heikkous, unettomuus, suupielten halkeilu, kielitulehdus, suutulehdus ja heikentynyt immuunipuolustus. Hermosto-oireita voivat olla ainakin ataksia, ääniherkkyys, kosketusherkkyys, keskittymishäiriöt ja kouristelukohtaukset. Kouristelua ilmenee lähinnä vain vauvoilla.
B₆-puutos aiheuttaa myös mikrosyyttistä sideroblastista anemiaa, jossa siis veren punasolujen tilavuus on pienentynyt ja niissä on liikaa hemoglobiinin hemiin sitoutumatonta rautaa. Tämä johtuu siitä, että puutoksessa hemin tuotto vähenee B₆-riippuvaisella 5-aminolevulinaattisyntaasilla. Puutos aiheuttaa myös homokysteiinin kertymistä vereen eli homokysteinemiaa, koska B₆ on osa kystationi-β-syntaasia (EC-numero 4.2.1.22) ja kystationiini-γ-lyaasia (EC 4.4.1.1), jotka poistavat homokysteiiniä kysteiininä S-adenosyylimetioniinin kierrosta. Taas esimerkiksi kouristelun syy ei ole yhtä selkeä – se saattaa johtua hermotoimintaa hillitsevän GABA:n tuoton vähenemisestä glutamaattidekarboksylaasilla (EC 4.1.1.15) tai kynureniinijohdannaisten kertymisestä hermostoon.
B₆-puutosta voi ilmetä maksasairauksissa kuten kirroosissa. Tietyt primäärisiä amiiniryhmiä (–NH₂) sisältävät lääkkeet, kuten isoniatsidi, sykloseriini ja penisillamiini, liittyvät kovalenttisesti B₆:n aktiivisen PLP-muodon karbonyyliin muuntaen PLP:n ei-aktiiviseksi Schiffin emäkseksi. Esimerkiksi isoniatsidin sivuvaikutuksiin kuuluvat siksi ääreishermoston toimintahäiriöt. Maitokorvikkeen voimakas lämpökäsittely sen teollisessa valmistuksessa voi johtaa B₆ tuhoutumiseen korvikkeesta. Tämä on aiheuttanut puutosepidemioita vauvoilla esimerkiksi 1950-luvulla USA:ssa.

Muilla eläimillä

Muilla eläimillä hermosto-oireet ovat hyvin samanlaiset kuin ihmisillä. Jyrsijöillä ilmenee symmetristä hilseilevää ihottumaa (hännässä, käpälissä, kasvoissa ja kurkussa), rasvamaksan kehittymistä, lihasheikkoutta, anemiaa, virtsan oksaattipitoisuuden kasvua, insuliinin erityksen vähentymistä. Muilla eläimillä vaikutukset ovat samantapaisia.
Täysikasvuisilla märehtijöillä pötsin mikrobit tuottavat usein tarpeeksi B₆-vitamiinia, joten niillä ei ilmene sen puutosta. Vasikoilla ja muilla vastasyntyneillä märehtijöillä puutos on mahdollinen, sillä niille ei vielä ole kehittynyt sopivaa vitamiinia tuottavaa mikrobikantaa pötsiin. Ne saavat B₆-vitamiinia emän maidosta tai sen korvikkeesta.

Teollinen valmistus

B₆-vitamiinia ei tuoteta teollisesti mikrobeissa, vaan kemiallisella synteesillä. Yleensä teollisesti tuotettu ja lisäravinteissa käytetty B₆-vitamiini on pyridoksiinin hydrokloridi (suola). Tämä kestää lämmitystä ja muita olosuhteita paremmin kuin ei-suolamuotoiset B₆-vitameerit.
Pyridoksiinia tuotetaan teollisesti lähinnä erilaisin Diels-Alder-reaktioin. Dieeninä on jokin sopiva oksatsoli. Dienofiilinä on esimerkiksi maleiinihappo tai fumaarihappo. DA-reaktion jälkeen tuotetta muokataan eri tavoin, jotta saadaan pyridoksiinia

Imeytyminen

B₆ imeytyy passiivisella diffuusiolla ohutsuolesta. Ruuan proteiineihin sitoutuneet B₆-muodot pilkkoutuvat näistä irti entsymaattisesti ja fosfaatteja sitovat muodot defosforyloituvat ennen kuin ne päätyvät ohutsuolen soluihin ja sieltä vereen. B₆-vitamiinin imeytyminen ihmisillä ja muilla eläimillä jopa 2–3-kertaa tehokkaampaa kuin sen todellinen tarve.

Kuljetus

Ihmisillä B₆ päätyy suolistosta porttilaskimon kautta maksaan lähinnä fosfaatittomana pyridoksaalina. Maksassa pyridoksaali, pyridoksiini, pyridoksamiini ja näiden fosfaatit hapettuvat ja/tai fosforyloituvat PLP:ksi pyridoksaali-5'-fosfaattisyntaasilla ja pyridoksaalikinaasilla (katso kohta vitameerien muunnos). Pyridoksamiini-5'-fosfaatin muunnosta PLP:ksi katalysoivat syntaasin lisäksi transaminaasit. Maksasta PLP poistuu vereen albumiiniin sitoutuneena, josta se voi siirtyä edelleen punasoluihin tai kehon kudoksiin. Maksan käsittelyprosessi on sama lähes kaikilla muillakin eläimillä.
Ihmisillä veren B₆:sta pääosa on PLP:tä, joka on sitoutunut tiukasti proteiineihin Schiffin emässidosten kautta. Nämä muodostuvat PLP:n karbonyylin ja aminohapon jonkin amiinin välille. PLP:n veriplasmapitoisuus on usein alle 1 mM, mutta punasoluissa sitä on noin 6 kertaa tätä enemmän. Punasolupitoisuudet ovat tätäkin isompia vastasyntyneillä, mutta 5-vuotiaaksi mennessä pitoisuudet ovat tasoittuneet samalle tasolle kuin aikuisilla. Punasoluissa PLP on sitoutunut hemoglobiinin α-yksiköiden N-terminaalien valiineihin.
Kehon B₆:n kokonaismäärästä alle 0,1% on plasmassa, jossa se on kiinni albumiinissa Schiffin emässidoksin. Albumiinin B₆:sta noin 90% on PLP:tä. Albumiini suojaa PLP:tä fosfataasien ennenaikaiselta defosforylaatiolta.
Soluihin siirtyäkseen PLP defosforyloituu ensin pyridoksaaliksi alkalisten fosfataasien toimesta. Siirtyminen soluun tapahtuu kantajaproteiinivälitteisesti, mutta ainakaan ihmisten kohdalla tarkempaa proteiinia tai -proteiineja ei tunneta. Pyridoksaali fosforyloituu jälleen kalvon läpäisemättömäksi PLP:ksi useimmissa soluissa olevalla pyridoksaalikinaasilla jääden siten soluun, ja liittyen sitten proteiineihin. Fosfataasien toiminta on kuitenkin useimmissa soluissa suurempaa kuin kinaasien. Siten proteiineihin sitoutumattomat ylimääräiset PLP:t defosforyloituvat ja poistuvat kehosta.

Varastoituminen

Ihmiskehossa ei ole mitään tarkoituksenmukaista varastointijärjestelmää B₆-vitamiinille, vaan se on toiminnollisena osana proteiineissa. Proteiineihin sitoutumaton B₆ ylimäärä poistuu kehosta nopeasti. B₆-vitamiinia on aikuisella ihmisellä on kehossaan noin 40–150 mg. Tämä riittää 20–75 vrk tarpeisiin. Tästä määrästä 70–80% on lihaksissa PLP:n muodossa, joka on sitoutunut glykogeenifosforylaasi-entsyymeihin. B₆-pitoisuudet ovat suuret myös maksassa, aivoissa, munuaisissa ja haimassa. Fosforylaasipitoisuudet kuitenkin laskevat esimerkiksi nälkiintymisessä, sillä tällöin kehossa on vähän glykogeeniä, eikä sen hajotukselle ole juuri tarvetta. Tällöin fosforylaasien PLP:t siirtyvät muihin kudoksiin, lähinnä maksaan ja munuaisiin.

Hajotus ja erittyminen

Ihmisillä maksassa noin 40–60% syödystä B₆-vitamiinista defosforyloituu ja hapettuu pyridoksaalikinaasilla (EC-numero 2.7.1.35) tai aldehydidehydrogenaasilla (EC 1.2.1.3) 4-pyridoksiinihapoksi. Tämä erittyy virtsan mukana pois kehosta. Sen vuorokausittainen eritys on 0,5–1,2 mg miehillä ja 0,4–1,1 mg naisilla. Sen pitoisuudet pienevät syötäessä runsaasti aminohappoja ja päinvastoin. Hyvin alhaiset pitoisuudet voivat tarkoittaa sitä, että henkilöllä on B₆-puutos.
Virtsassa on muitakin aineenvaihduntatuotteita, mutta pienempiä määriä. Näitä ovat pyridoksaali ja pyridoksamiini sekä niiden fosfaatit. 4-pyridoksiinihapon pitoisuudet vähenevät syötäessä runsaasti aminohappoja ja päinvastoin.

Antagonistit

B₆-vitamiinilla on antagonisteja, jotka estävät sen toimintaa eri tavoin – esimerkiksi ottaen sen paikan entsyymeissä, mutta suorittamatta sen toimintoja. Nämä aineet voivat kehoon päätyessään aiheuttaa B₆-puutosta. Esimerkkejä ovat 4'-deoksipyridiini (CAS-numero 148-51-6), isoniatsidi, ginkgotoksiini (CAS 1464-33-1), toksopyrimidiini (CAS 73-67-6) ja gyromitriini tai pikemminkin sen hajoamistuote, metyylihydratsiini.

Nimet ja historia

1934 Paul György (1893–1976) sai rotilla aikaan pellagran kaltaista ihottumaa, jonka hän osoitti johtuvan tuntemattoman B-vitamiinin puutoksesta. Hän nimesi aineen "B₆-vitamiiniksi". Tuolloin tunnettiin tiamiini (B₁) ja riboflaviini (B₂). Vitamiinien B₃, B₄ ja B₅ oli myös esitetty olevan olemassa, vaikkakaan niiden olemassaoloa ei oltu osoitettu varmuudella. B₆-vitamiinin nimessä siis käytettiin numeroa 6 jottei se mene sekaisin näiden muiden tunnettujen ja ehdotettujen aineiden kanssa.
Puhtaan B₆-vitamiinin eristi ensimmäisenä 1938 Samuel Lepkovsky (1899–1984). Pian tämän jälkeen samana vuonna aineen eristivät toisistaan riippumattomasti 4 muuta tutkijaryhmää.
1939 Leslie Julius Harris (synt. 1898) ja Karl Folkers (1906–1997) selvittivät pyridoksiinin rakenteen, jonka he olettivat olevan B₆-vitamiinin ainoa vitamiinina toimiva rakenne. Samana vuonna P. György ja Robert E. Eckardt esittivät nimen "pyridoksiini" olevan sopiva nimitys aineelle muun muassa sen rakenteessa olevan pyridiinin vuoksi.
1942 Esmond Emerson Snell (1914–2003) ja kollegat tekivät kasvatuskokeita Enterococcus faecalis -bakteereilla (entinen Streptococcus) havaiten olevan olemassa toistaiseksi tuntematon "pseudopyridoksiini", joka tehosti tuntemattomalla tapaa bakteerien kasvua jopa tuhatkertaisesti. 1944 E. Snell esitti tiedejulkaisussa pyridoksiinin muuntuvan E. faecalis kasvatusliuosten autoklavoinnissa aldehydiksi tai amiiniksi, joilla on bakteereille isompi hyötyosuus kuin pyridoksiinilla. Samassa tiedejulkaisun numerossa Karl Folkers ja kollegat esittivät pyridoksaalin (aldehydin) ja pyridoksamiinin (amiinin) rakenteet ja synteesit, jotka he olivat selvittäneet E. Snellin pyynnöstä.