Молекулярные механизмы, лежащие в основе терапевтического действия витамина В6
- Авторы: Загубная О.А.1,2, Нарциссов Я.Р.1,2
-
Учреждения:
- Научно-исследовательский институт цитохимии и молекулярной фармакологии
- Группа биомедицинских исследований (BiDiPharma GmbH)
- Выпуск: Том 10, № 6 (2022)
- Страницы: 500-514
- Раздел: ОБЗОРЫ
- URL: https://journal-vniispk.ru/2307-9266/article/view/132943
- DOI: https://doi.org/10.19163/2307-9266-2022-10-6-500-514
- ID: 132943
Цитировать
Аннотация
Цель. Анализ молекулярных механизмов, определяющих возможность использования витамина B6 в клинической практике для коррекции различных патологических состояний.
Материалы и методы. В качестве инструментов проведения исследования использовались информационно-поисковые (Scopus, PubMed) и библиотечные (eLibrary) базы данных. В ряде случаев для семантического поиска использовалось приложение ResearchGate. В работе осуществлялся анализ и обобщение научной литературы по теме исследования, охватывающей период с 1989 по настоящее время.
Результаты. Показано, что все химические формы витамина В6 способны проникать через мембраны большинства клеток путем свободной диффузии, при этом внутри формируют фосфорилированные формы. Пиридоксальфосфат является биологически важным метаболитом, непосредственно участвующим в качестве кофактора во множестве внутриклеточных реакций. Потребности в данном кофакторе зависят от возраста, пола и состояния пациента. Особую роль в потреблении витамина В6 играет беременность и период лактации. В большинстве случаев сбалансированное питание позволяет обеспечить приемлемый уровень данного витамина. В то же время его дефицит приводит к развитию целого ряда патологических состояний, включающих нейродегенеративные заболевания, воспаление и диабет. Также возможны негативные проявления со стороны центральной нервной системы при избыточном потреблении В6.
Заключение. Восполнение уровня витамина В6 при его выявленном дефиците является необходимым условием успешной терапии заболеваний центральной нервной системы, диабета и коррекции иммунного статуса пациентов. При этом необходимо соблюдать сбалансированный прием данного кофактора во избежание негативных эффектов на метаболизм при его переизбытке.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Ольга Анатольевна Загубная
Научно-исследовательский институт цитохимии и молекулярной фармакологии; Группа биомедицинских исследований (BiDiPharma GmbH)
Email: oz_brg@icmph.org
ORCID iD: 0000-0001-6623-6938
младший научный сотрудник сектора математического моделирования и статистической обработки результатов НИИ цитохимии и молекулярной фармакологии; научный сотрудник, группы биомедицинских исследований, BiDiPharma GmbH
Россия, 115404, г. Москва, ул. 6-я Радиальная, д. 24, стр. 14; 22962, Германия, Зик, Бюльтбек, 5Ярослав Рюрикович Нарциссов
Научно-исследовательский институт цитохимии и молекулярной фармакологии; Группа биомедицинских исследований (BiDiPharma GmbH)
Автор, ответственный за переписку.
Email: yn_brg@icmph.org
ORCID iD: 0000-0001-9020-7686
кандидат физико-математических наук, доцент по специальности «Биофизика», заведующий сектором математического моделирования и статистической обработки результатов НИИ цитохимии и молекулярной фармакологии; руководитель группы биомедицинских исследований, BiDiPharma GmbH
Россия, 115404, г. Москва, ул. 6-я Радиальная, д. 24, стр. 14; 22962, Германия, Зик, Бюльтбек, 5Список литературы
- Shtyrlin Y.G., Petukhov A.S., Strelnik A.D., Shtyrlin N.V., Iksanova A.G., Pugachev M.V., Pavelyev R.S., Dzyurkevich M.S., Garipov M.R., Balakin K.V. Chemistry of pyridoxine in drug design // Russ. Chem. Bull. – 2019. – Vol. 68, No. 5. – P. 911–945. doi: 10.1007/s11172-019-2504-5
- Ofoedu C.E., Iwouno J.O., Ofoedu E.O., Ogueke C.C., Igwe V.S., Agunwah I.M., Ofoedum A.F., Chacha J.S., Muobike O.P., Agunbiade A.O., Njoku N.E., Nwakaudu A.A., Odimegwu N.E., Ndukauba O.E., Ogbonna C.U., Naibaho J., Korus M., Okpala C.O.R. Revisiting food-sourced vitamins for consumer diet and health needs: a perspective review, from vitamin classification, metabolic functions, absorption, utilization, to balancing nutritional requirements // PeerJ. – 2021. – Vol. 9. – Art. ID: e11940. doi: 10.7717/peerj.11940
- Magnúsdóttir S., Ravcheev D., de Crécy-Lagard V., Thiele I. Systematic genome assessment of B-vitamin biosynthesis suggests co-operation among gut microbes // Front Genet. – 2015. – Vol. 6. – Art. ID: 148. doi: 10.3389/fgene.2015.00148
- Ueland P.M., McCann A., Midttun Ø., Ulvik A. Inflammation, vitamin B6 and related pathways // Mol. Aspects Med. – 2017. – Vol. 53. – P. 10–27. doi: 10.1016/j.mam.2016.08.001
- Mackey A.D., McMahon R.J., Townsend J.H., Gregory J.F. Uptake, hydrolysis, and metabolism of pyridoxine-5′-beta-Dglucoside in Caco-2 cells // J. Nutr. – 2004. – Vol. 134, No. 4. – P. 842–846.
- Wilson M.P., Plecko B., Mills P.B., Clayton P.T. Disorders affecting vitamin B6 metabolism // J. Inherit. Metab. Dis. – 2019. – Vol. 42, No.4. – P. 629–646. doi: 10.1002/jimd.12060
- Said H.M. Intestinal absorption of water-soluble vitamins in health and disease // Biochem. J. – 2011. – Vol. 437, No. 3. – P. 357–372. doi: 10.1042/BJ20110326
- Yamashiro T., Yasujima T., Said H.M., Yuasa H. pH-dependent pyridoxine transport by SLC19A2 and SLC19A3: Implications for absorption in acidic microclimates // J. Biol. Chem. – 2020. – Vol. 295, No. 50. – P. 16998–17008. doi: 10.1074/jbc.RA120.013610
- Bohney J.P., Fonda M.L., Feldhoff R.C. Identification of Lys190 as the primary binding site for pyridoxal 5’-phosphate in human serum albumin // FEBS Lett. – 1992. – Vol. 298, No. 2–3. – P. 266–268. doi: 10.1016/0014-5793(92)80073-p
- Ueland P.M., Ulvik A., Rios-Avila L., Midttun Ø., Gregory J.F. Direct and Functional Biomarkers of Vitamin B6 Status // Annu. Rev. Nutr. – 2015. – Vol. 35. – P. 33–70. doi: 10.1146/annurev-nutr-071714-034330
- Wang H.S., Kuo M.F. Vitamin B6 related epilepsy during childhood // Chang Gung Med J. – 2007. – Vol. 30, No. 5. – P. 396–401.
- Whittaker J.W. Intracellular trafficking of the pyridoxal cofactor. Implications for health and metabolic disease // Archives of biochemistry and biophysics. – 2016. – Vol. 592. – P. 20–26.
- Ito T., Ogawa H., Hemmi H., Downs D.M., Yoshimura T. Mechanism of Pyridoxine 5’-Phosphate Accumulation in Pyridoxal 5’-Phosphate-Binding Protein Deficiency // J. Bacteriol. – 2022. – Vol. 204, No. 3. – Art. ID: e0052121. doi: 10.1128/JB.00521-21
- Du Y.L., Ryan K.S. Pyridoxal phosphate-dependent reactions in the biosynthesis of natural products // Natural Product Reports. – 2019. – Vol. 36, No. 3. – P. 430–457.
- Hoffarth E.R., Rothchild K.W., Ryan K.S. Emergence of oxygen- and pyridoxal phosphate-dependent reactions // FEBS J. – 2020. – Vol. 287, No. 7. – P. 1403–1428. doi: 10.1111/febs.15277
- Bisello G., Longo C., Rossignoli G., Phillips R.S., Bertoldi M. Oxygen reactivity with pyridoxal 5’-phosphate enzymes: biochemical implications and functional relevance // Amino Acids. – 2020. – Vol. 52, No. 8. – P. 1089–1105. doi: 10.1007/s00726-020-02885-6
- Dalto D.B., Matte J.J. Pyridoxine (Vitamin B₆) and the Glutathione Peroxidase System; a Link between One-Carbon Metabolism and Antioxidation // Nutrients. – 2017. – Vol. 9, No. 3. – Art. ID: 189. doi: 10.3390/nu9030189
- Thaver D., Saeed M.A., Bhutta Z.A. Pyridoxine (vitamin B6) supplementation in pregnancy // Cochrane Database Syst. Rev. – 2006. – No. 2. – Art. ID: CD000179. doi: 10.1002/14651858.CD000179.pub2
- Ali M.A., Hafez H.A., Kamel M.A., Ghamry H.I., Shukry M., Farag M.A. Dietary Vitamin B Complex: Orchestration in Human Nutrition throughout Life with Sex Differences // Nutrients. – 2022. – Vol. 14, No. 19. – Art. ID: 3940. doi: 10.3390/nu14193940
- Sharma P., Han S.M., Gillies N., Thorstensen E.B., Goy M., Barnett M.P.G., Roy N.C., Cameron-Smith D., Milan A.M. Circulatory and Urinary B-Vitamin Responses to Multivitamin Supplement Ingestion Differ between Older and Younger Adults // Nutrients. – 2020. – Vol. 12, No. 11. – Art. ID: 3529. doi: 10.3390/nu12113529
- Schorgg P., Bärnighausen T., Rohrmann S., Cassidy A., Karavasiloglou N., Kühn T. Vitamin B6 Status among Vegetarians: Findings from a Population-Based Survey // Nutrients. – 2021. – Vol. 13, No. 5. – Art. ID: 1627. doi: 10.3390/nu13051627
- McCormick D.B. Two interconnected B vitamins: riboflavin and pyridoxine // Physiol. Rev. – 1989. – Vol. 69, No. 4. – P. 1170–1198. doi: 10.1152/physrev.1989.69.4.1170
- Wang D., Wang X., Kong J., Wu J., Lai M. GC-MS-Based metabolomics discovers a shared serum metabolic characteristic among three types of epileptic seizures // Epilepsy Res. – 2016. – Vol. 126. – P. 83–899. doi: 10.1016/j.eplepsyres.2016.07.003
- Nong X., Zhang C., Wang J., Ding P., Ji G., Wu T. The mechanism of branched-chain amino acid transferases in different diseases: Research progress and future prospects // Front. Oncol. – 2022. – Vol. 12. – Art. ID: 988290. doi: 10.3389/fonc.2022.988290
- Treiman D.M. GABAergic mechanisms in epilepsy // Epilepsia. – 2001. – Vol. 42 Suppl. 3. – P. 8–12. doi: 10.1046/j.1528-1157.2001.042suppl.3008.x
- Rizzi S., Spagnoli C., Frattini D., Pisani F., Fusco C. Clinical Features in Aromatic L-Amino Acid Decarboxylase (AADC) Deficiency: A Systematic Review // Behav. Neurol. – 2022. – Vol. 2022. – Art. ID: 2210555. doi: 10.1155/2022/2210555
- Wu S., Zhou J., Zhang H., Barger S.W. Serine Racemase Expression Differentiates Aging from Alzheimer’s Brain // Curr. Alzheimer. Res. – 2022. – Vol. 19, No. 7. – P. 494–502. doi: 10.2174/1567205019666220805105106
- Taylor J.L., Brown B.L. Structural basis for dysregulation of aminolevulinic acid synthase in human disease // J. Biol. Chem. – 2022. – Vol. 298. – No. 3. – P. 101643. doi: 10.1016/j.jbc.2022.101643
- Lill R., Freibert S.A. Mechanisms of Mitochondrial Iron-Sulfur Protein Biogenesis // Annu. Rev. Biochem. – 2020. – Vol. 89. – P. 471–499. doi: 10.1146/annurev-biochem-013118-111540
- Sookoian S., Pirola C.J. Liver enzymes, metabolomics and genome-wide association studies: from systems biology to the personalized medicine // World J. Gastroenterol. – 2015. – Vol. 21, No. 3. – P. 711–25. doi: 10.3748/wjg.v21.i3.711
- Kashii T., Gomi T., Oya T., Ishii Y., Oda H., Maruyama M., Kobayashi M., Masuda T., Yamazaki M., Nagata T., Tsukada K., Nakajima A., Tatsu K., Mori H., Takusagawa F., Ogawa H., Pitot H.C. Some biochemical and histochemical properties of human liver serine dehydratase // Int. J. Biochem. Cell Biolog. – 2005. – Vol. 37, No. 3. – P. 574–589. doi: 10.1016/j.biocel.2004.08.004
- Donnier-Maréchal M., Vidal S. Glycogen phosphorylase inhibitors: a patent review (2013–2015) // Expert. Opin. Ther. Pat. – 2016. – Vol. 26, No. 2. – P. 199–212. doi: 10.1517/13543776.2016.1131268
- Kaczmarczyk A., Baker M., Diddle J., Yuzyuk T., Valle D., Lindstrom K. A neonate with ornithine aminotransferase deficiency; insights on the hyperammonemia-associated biochemical phenotype of gyrate atrophy // Mol. Genet. Metab. Rep. – 2022. – Vol. 31. – Art. ID: 100857. doi: 10.1016/j.ymgmr.2022.100857
- Wang D., Kong J., Wu J., Wang X., Lai M. GC-MS-based metabolomics identifies an amino acid signature of acute ischemic stroke // Neurosci. Lett. – 2017. – Vol. 642. – P. 7–13. doi: 10.1016/j.neulet.2017.01.039
- Tanaka M., Tóth F., Polyák H., Szabó Á., Mándi Y., Vécsei L. Immune Influencers in Action: Metabolites and Enzymes of the Tryptophan-Kynurenine Metabolic Pathway // Biomedicines. – 2021. – Vol. 9, No. 7. – Art. ID: 734. doi: 10.3390/biomedicines9070734
- Nartsissov YR. Amino Acids as Neurotransmitters. The Balance between Excitation and Inhibition as a Background for Future Clinical Applications. COVID-19, Neuroimmunology and Neural Function / edited by Thomas Heinbockel, Robert Weissert, IntechOpen, 2022. doi: 10.5772/intechopen.103760
- Nartsissov Y.R. Geometries of vasculature bifurcation can affect the level of trophic damage during formation of a brain ischemic lesion // Biochem. Soc. Trans. – 2017. – Vol. 45, No. 5. – P. 1097–1103. doi: 10.1042/BST20160418
- Nartsissov Y.R., Tyukina E.S., Boronovsky S.E., Sheshegova E.V. Computer modeling of spatial-time distribution of metabolite concentrations in phantoms of biological objects by example of rat brain pial // Biophysics. – 2013. – Vol. 58, No. 5. – P. 703–711. doi: 10.1134/S0006350913050102
- Nartsissov Y.R. Application of a multicomponent model of convectional reaction-diffusion to description of glucose gradients in a neurovascular unit // Front. Physiol. – 2022. – Vol. 13. – Art. ID: 843473. doi: 10.3389/fphys.2022.843473
- Calderón-Ospina C.A., Nava-Mesa M.O. B Vitamins in the nervous system: Current knowledge of the biochemical modes of action and synergies of thiamine, pyridoxine, and cobalamin // CNS Neurosci. Ther. – 2020. – Vol. 26, No. 1. – P. 5–13. doi: 10.1111/cns.13207
- Liampas I.N., Siokas V., Aloizou A.M., Tsouris Z., Dastamani M., Aslanidou P., Brotis A., Dardiotis E. Pyridoxine, folate and cobalamin for migraine: A systematic review // Acta Neurol. Scand. – 2020. – Vol. 142, No. 2. – P. 108–120. doi: 10.1111/ane.13251
- Liampas I., Siokas V., Mentis A.A., Aloizou A.M., Dastamani M., Tsouris Z., Aslanidou P., Brotis A., Dardiotis E. Serum Homocysteine, Pyridoxine, Folate, and Vitamin B12 Levels in Migraine: Systematic Review and Meta-Analysis // Headache. – 2020. – Vol. 60, No. 8. – P. 1508–1534. doi: 10.1111/head.13892
- Dakshinamurti S., Dakshinamurti K. Antihypertensive and neuroprotective actions of yridoxine and its derivatives // Can. J. Physiol. Pharmacol. – 2015. – Vol. 93, No. 12. – P. 1083–90. doi: 10.1139/cjpp-2015-0098
- Eichinger S. Homocysteine, vitamin B6 and the risk of recurrent venous thromboembolism // Pathophysiol. Haemost. Thromb. – 2004. – Vol. 33, No. 5–6. – P. 342–344. doi: 10.1159/000083825
- Du X., Yang Y., Zhan X., Huang Y., Fu Y., Zhang Z., Liu H., Zhang L., Li Y., Wen Q., Zhou X., Zuo D., Zhou C., Li L., Hu S., Ma L. Vitamin B6 prevents excessive inflammation by reducing accumulation of sphingosine-1-phosphate in a sphingosine-1-phosphate lyase-dependent manner // J. Cell. Mol. Med. – 2020. – Vol. 24, No. 22. – P. 13129–13138. doi: 10.1111/jcmm.15917
- Gospe S.M. Pyridoxine-dependent seizures: findings from recent studies pose new questions // Pediatr. Neurol. – 2002. – Vol. 26, No. 3. – P. 181–185. doi: 10.1016/s0887-8994(01)00407-6
- Gospe S.M. Jr. Pyridoxine-Dependent Epilepsy – ALDH7A1. 2001 Dec 7 [updated 2022 Sep 22]. In: Adam M.P., Everman D.B., Mirzaa G.M., Pagon R.A., Wallace S.E., Bean L.J.H., Gripp K.W., Amemiya A., editors. GeneReviews® [Internet]. Seattle (WA): University of Washington, Seattle; 1993–2022.
- Yazdani M., Elgstøen K.B.P. Is oxidative stress an overlooked player in pyridoxine-dependent epilepsy? A focused review // Seizure. – 2021. – Vol. 91. – P. 369–373. doi: 10.1016/j.seizure.2021.07.014
- Hassel B., Rogne A.G., Hope S. Intellectual Disability Associated With Pyridoxine-Responsive Epilepsies: The Need to Protect Cognitive Development // Front Psychiatry. – 2019. – Vol. 10. – Art. ID: 116. doi: 10.3389/fpsyt.2019.00116
- Surtees R., Mills P., Clayton P. Inborn errors affecting vitamin B6 metabolism // Future Neurology. – 2006. – Vol. 1, No. 5. – P. 615–620. doi: 10.2217/14796708.1.5.615
- Machado A., Vural S., Mercimek-Mahmutoglu S. Pyridoxine dependent epilepsy: Seizure onset, seizure types and EEG features // J. Pediatric Epilepsy. – 2014. – Vol. 3, No. 4. – P. 235–240. doi: 10.3233/PEP-14095
- Pena I.A., MacKenzie A., Van Karnebeek C.D.M. Current knowledge for pyridoxine-dependent epilepsy: a 2016 update // Expert. Rev. Endocrinol. Metab. – 2017. – Vol. 12, No. 1. – P. 5–20. doi: 10.1080/17446651.2017.1273107
- Stockler S., Plecko B., Gospe S.M. Jr., Coulter-Mackie M., Connolly M., van Karnebeek C., Mercimek-Mahmutoglu S., Hartmann H., Scharer G., Struijs E., Tein I., Jakobs C., Clayton P., Van Hove J.L. Pyridoxine dependent epilepsy and antiquitin deficiency: clinical and molecular characteristics and recommendations for diagnosis, treatment and follow-up // Mol. Genet. Metab. – 2011. – Vol. 104, No. 1–2. – P. 48–60. doi: 10.1016/j.ymgme.2011.05.014
- Mascolo E., Vernì F. Vitamin B6 and Diabetes: Relationship and Molecular Mechanisms // Int. J. Mol. Sci. – 2020. – Vol. 21, No. 10. – Art. ID: 3669. doi: 10.3390/ijms21103669
- Merigliano C., Mascolo E., La Torre M., Saggio I., Vernì F. Protective role of vitamin B6 (PLP) against DNA damage in Drosophila models of type 2 diabetes // Sci. Rep. – 2018. – Vol. 8, No. 1. – Art. ID: 11432. doi: 10.1038/s41598-018-29801-z
- Gospe S.M. Jr. Pyridoxine-dependent seizures: new genetic and biochemical clues to help with diagnosis and treatment // Curr. Opin. Neurol. – 2006. – Vol. 19, No. 2. – P. 148–153. doi: 10.1097/01.wco.0000218230.81301.12
- Aufiero E., Stitik T.P., Foye P.M., Chen B. Pyridoxine hydrochloride treatment of carpal tunnel syndrome: a review // Nutr. Rev. – 2004. – Vol. 62, No. 3. – P. 96–104. doi: 10.1111/j.1753-4887.2004.tb00030.x
- AlSaad D., Awaisu A., Elsalem S., Abdulrouf P.V., Thomas B., AlHail M. Is pyridoxine effective and safe for post-partum lactation inhibition? A systematic review // J. Clin. Pharm. Ther. – 2017. – Vol. 42, No. 4. – P. 373–382. doi: 10.1111/jcpt.12526
- Cada D.J., Demaris K., Levien T.L., Baker D.E. Doxylamine succinate/pyridoxine hydrochloride // Hosp. Pharm. 2013. – Vol. 48, No. 9. – P. 762–766. doi: 10.1310/hpj4809-762
- Nuangchamnong N., Niebyl J. Doxylamine succinate-pyridoxine hydrochloride (Diclegis) for the management of nausea and vomiting in pregnancy: an overview // Int. J. Womens Health. – 2014. – Vol. 6. – P. 401–409. doi: 10.2147/IJWH.S46653
- Madjunkova S., Maltepe C., Koren G. The delayed-release combination of doxylamine and pyridoxine (Diclegis®/Diclectin®) for the treatment of nausea and vomiting of pregnancy // Paediatr Drugs. – 2014. – Vol. 16, No. 3. – P. 199–211. doi: 10.1007/s40272-014-0065-5
- Findling R.L., Maxwell K., Scotese-Wojtila L., Huang J., Yamashita T., Wiznitzer M. High-dose pyridoxine and magnesium administration in children with autistic disorder: an absence of salutary effects in a double-blind, placebo-controlled study // J. Autism. Dev. Disord. – 1997. – Vol. 27, No. 4. – P. 467–478. doi: 10.1023/a:1025861522935
- Шишкова В.Н., Нарциссов Я.Р., Титова В.Ю., Шешегова Е.В. Молекулярные механизмы, определяющие применение комбинации глицина и цинка в коррекции основных проявлений стресса и тревоги // Фармация и фармакология. – 2022. – Т. 10, № 5. – С. 404–415. doi: 10.19163/2307-9266-2022-10-5-404-415
- Lian S., Zhang X., Zhang Y., Zhao Q. Pyridoxine for prevention of hand-foot syndrome caused by chemotherapy agents: a meta-analysis // Clin. Exp. Dermatol. – 2021. – Vol. 46, No. 4. – P. 629–635. doi: 10.1111/ced.14486
- Lheureux P., Penaloza A., Gris M. Pyridoxine in clinical toxicology: a review // Eur. J. Emerg. Med. – 2005. – Vol. 12, No. 2. – P. 78–85. doi: 10.1097/00063110-200504000-00007
- Hadtstein F., Vrolijk M. Vitamin B-6-Induced Neuropathy: Exploring the Mechanisms of Pyridoxine Toxicity // Adv. Nutr. – 2021. – Vol. 12, No. 5. – P. 1911–1929. doi: 10.1093/advances/nmab033
- Ghavanini A.A., Kimpinski K. Revisiting the evidence for neuropathy caused by pyridoxine deficiency and excess // J. Clin. Neuromuscul. Dis. – 2014. – Vol. 16, No. 1. – P. 25–31. doi: 10.1097/CND.0000000000000049
Дополнительные файлы
