Water Soluble Vitamins

Water soluble vitamins

• Vitamin B complexVitamin CVitamin C

• สวนใหญทาหนาทเปน coenzyme

• ละลายนาไดด ขบออกทางปสสาวะไดงาย

• พบภาวะพษไดนอย

Thiamin

• vitamin B1• ประกอบดวย pyrimidine และ thiazole ring ตอกนดวย methylene bridge

Thiamin

thiamin

thiamin diphosphotransferasebrain and liver thiamin diphosphotransferasebrain and liver

thiamin pyrophosphate (TPP)(active form)

Thiamin

• cofactor for :1 t d h d1. pyruvate dehydrogenase

2 α-ketoglutarate dehydrogenase2. α-ketoglutarate dehydrogenase

3. transketolase : pentose phosphate p p ppathway

deficiency in thiamin intake

severely reduced capacity of cells to

tgenerate energy

Pyruvate Dehydrogenase ComplexesAerobic glycolysis

ในภาวะทม oxygen เพยงพอ pyruvate

pyruvate จะถกสงเขามาใน mitochondria และ ถกเปลยนเปน acetyl CoA ดวย pyruvateacetyl CoA ดวย pyruvate dehydrogenase (PDH) เพอเขาส Krebs cycle

pyruvate

NADH + H+

NAD+

*acetyl CoA

• อาศย coenzyme :

pyruvate dehydrogenase*oxaloacetate

citrateKrebs

• อาศย coenzyme :• thiamine (B1)• lipoic acidKrebs

cyclelipoic acid

• CoA• FAD (B2)• NAD (B3)

α–ketoglutarate dehydrogenase complexes

α ketoglutarate+NAD++CoA succ CoA+NADH H++COB1

ACETYL CoA

α-ketoglutarate+NAD++CoA succ CoA+NADH.H++CO2

CITRATEOAA

α-KgSUCC C A

B1

Krebs’cycle

gSUCC.CoA

Krebs cycle

GLUCOSE

O (CH3-CH.COOH)OH

(CH3C COOH) PYRUVATE LACTATE O (CH3 CH.COOH)

B1 ถาขาด TPP จะทาให pyruvate เขา Krebs’ cycle ไมได และจะ

ACETYL CoAcycle ไมได และจะเปลยนเปน lactic acid แทน

KREBS’

CITRATEOAA

แทน

KREBS’

B1α-KgSUCC.CoA

B1

Thiamin

The dietary requirement for thiamin :• proportional to the caloric intake of the diet• ranges from 1.0 - 1.5 mg/day for normal g g/ y

adults

แหลงกาเนด

• มทวไปในอาหารจากพชและสตว (ขาวซอมมอ, เนอหม และถว)เนอหม และถว)

• การสขาว – ลดปรมาณ B1

Thiamin deficiency

• สะสมในรางกายนอย ประมาณ 25-30 mg เพยงพอใชได2-3 wks2 3 wks

• สาเหต : กนอาหารไมถกสดสวน, ไดรบ antithiamin factors, dialysisfactors, dialysis

• ทาใหเกดโรคเหนบชา (beriberi)

1. dry beriberi (neuritic beriberi)

2 wet beriberi (cardiac beriberi)2. wet beriberi (cardiac beriberi)

3. infantile beriberi (acute beriberi)( )

4. cerebral beriberi ; Wernicke’s encephalopathy

Korsakoff’s psychosis

Antithiamin factors

1 Thiaminase : หอย ปลารา กง1. Thiaminase : หอย , ปลารา ,กง

bacteria - Bacillus thiaminolyticus

2. Non-enzyme thermostable antithiamin factoryชา , กาแฟ , ใบเมยง , หมาก พล

3. Thiamin antagonist : synthetic substances

ithi i li b t lthi ipyrithiamin, amprolium, butylthiamin

Dry beriberi (neuritic beriberi)

• neurological symptomsneurological symptoms

• ไดรบ thiamin นอยกวาความตองการเลกนอย

ป ( i h l i i ) ป • เสนประสาทอกเสบ (peripheral neuritis), ชาปลายมอปลายเทา, deep tendon reflex

• Acetyl CoA acetylcholine ประสาทมความไว

lack of energygy

wrist drop, foot drop

( l k )กลามเนอออนแรง (muscle weakness)

Dry beriberi (neuritic beriberi)

Wrist drop Muscle weakness

BeriberiWet beriberi (cardiac beriberi) :

• heart failure, volume overloadheart failure, volume overload

• edema : ขาหนก บวมทขาและหนา↓ i id l i id i• energy ↓, pyruvic acid คง, lactic acidosis

Infantile beriberi (acute beriberi):Infantile beriberi (acute beriberi):• ทารก 2-3 months, low thiamin breast milk

(แมขาด B1)(แมขาด B1)

• รองเสยงแหบ บวม ทองอด อาเจยน ชก

• heart failure, death

การรกษาโดยการฉด B อาการทางระบบไหลเวยนจะดขนอยางรวดเรวการรกษาโดยการฉด B1 อาการทางระบบไหลเวยนจะดขนอยางรวดเรว ใน12 ชม.

Wernicke’s encephalopathy

• มกพบในผปวยโรคพษสราเรอรง (alcoholism) → กนนอย → ขาดสารอาหาร

• symptoms :

t i ซ• ataxia : เดนเซ

• opthalmoplegia : กลามเนอตาไมมแรง,

เหนภาพซอน (diplopia)

• confusion : สบสน ซมเศรา• confusion : สบสน ซมเศรา• Korsakoff’s psychosis → กรณอาการรนแรง • Wernicke - Korsakoff syndrome

• รกษาโดยให B กอนให glucose• รกษาโดยให B1 กอนให glucose

Thiamine D fi iDeficiency (Beriberi)

Riboflavin

• vitamin B2

• yellow or yellow-orange in color

• precursor for the coenzymes– flavin mononucleotide (FMN)– flavin adenine dinucleotide (FAD)

enzymeenzyme(yellow enzyme/flavoproteins)(yellow enzyme/flavoproteins)

FMN/FADFMN/FAD++ (yellow enzyme/flavoproteins)(yellow enzyme/flavoproteins)apoenzymeapoenzyme

Hydrogen transfer : dehydrogenase, oxidase

riboflavin kinase

riboflavin

FAD pyrophosphorylaseFAD pyrophosphorylase

FMN / FAD

synthesis

Flavoprotein functions

1. Dehydrogenase : สง Hydrogen ใหสารอนทไมใช oxygen

Glutathione reductase

NADPH FAD idi d l t thiNADPH2

NADP+

FAD

FADH2

oxidized glutathione

reduced glutathione

2. Oxidase : สง Hydrogen ใหกบ oxygen รวมกนได H2O2

L - amino acid oxidase

substrate FMN H Osubstrate

oxidized substrate

FMN

FMNH2

H2O2

O2

Riboflavin deficiency

ความผดปกตท ตา รมฝปาก ลน

ตา : กลวแสง (photophobia), นาตาไหล, ตาแดง(circumcorneal injection) ปวดแสบรอน (circumcorneal injection), ปวดแสบรอน

รมฝปาก : รมฝปากและมมปากแตก (cheilosis)รมฝปาก : รมฝปากและมมปากแตก (cheilosis),

มมปากแตก เรยกวา ปากนกกระจอก (angular stomatitis)

ลน : ลนมการอกเสบ, ผวลนเลยน (atrophy of papillae),

ลนสแดงปนมวง (magenta color tongue)

Riboflavin deficiency

often seen in ch onic alcoholics d e to thei poo• often seen in chronic alcoholics due to their poor dietary habits

cheilosis

angular stomatitisangular stomatitisglossitis

Riboflavin

• The dietary requirement for riboflavin :The dietary requirement for riboflavin :– ranges from 1.2 - 1.7 mg/day for

normal adultsnormal adults

แหลงกาเนดแหลงกาเนด

• วตามนบสอง มมากในตบ หวใจ ไข นม• วตามนบสอง มมากในตบ หวใจ ไข นมและผกใบเขยว

ใ ไ b fl ไ • แบคทเรยในลาไสสงเคราะห riboflavin ได แตไมเพยงพอ

Riboflavin : lab test

1. Erythrocyte glutathione reductase activity coefficient (EGRAC)coefficient (EGRAC)

(glutathione reductase : major flavoproteins in rbc)

EGRAC = EGRA with added FAD

EGRA ith t dd d FADEGRA without added FAD

AC < 1.2 normalAC < 1.2 normal

> 1.4 riboflavin def.

2. Riboflavin(B2) in RBC, plasma, urine

Niacin

nicotinic acid nicotinamidenicotinic acid nicotinamide

3• vitamin B3• Source ::

ใ • พบมากใน เนอสตว, ตบ, ถว• ในขาวโพด, ผวเมลดขาว ไมสามารถนาไปใชได

Biosynthesis of NAD+ & NADP+

Niacin functions

• เปนสวนประกอบของ coenzyme 2 ชนด : NAD+, NADP+

NAD & NADP f t f• NAD+ & NADP+ : cofactors for numerous dehydrogenase & reductase

CHO : Pentose phosphate pathway (PPP), Decarboxylation (pyruvate α ketoglutarate)Decarboxylation (pyruvate , α-ketoglutarate)Lactate dehydrogenase (LDH)

Amino acid : Glutamate dehydrogenaseLipid : β-oxidation

synthesis of FA TG steriod cholesterolsynthesis of FA, TG, steriod, cholesteroletc.

Niacin synthesis

tryptophan 60 mg nicotinic acid 1 mgpyridoxine(B6)*

riboflavinB2riboflavinB2

leucine

xanthurenic acid**

** ระดบ urine xanthurenic acid ในคนทขาด B จะ ↑

* การขาด B6 จะทาใหการสงเคราะห NAD+ จาก tryptophan ↓

** ระดบ urine xanthurenic acid ในคนทขาด B6 จะ ↑

→ tryptophan loading test (ทดสอบ B6 deficiency)

Daily requirement :• 13 - 19 niacin equivalents (NE)/day for adult13 19 niacin equivalents (NE)/day for adult• One NE is = 1 mg of free niacin

Niacin deficiency

“Pellagra”

ซงม classic triad (3D) :

Diarrhea : เยอบทางเดนอาหารอกเสบ, ปากลนอกเสบคลายขาด riboflavinคลายขาด riboflavin

Dermatitis : ผวหนงทถกแดดจะผดปกตDermatitis : ผวหนงทถกแดดจะผดปกต (pellagrous dermatitis)

Dementia : รสกสมผสผดปกต (paresthesia), นอนไมหลบ, ซมเศรา, ความจาเสอมและสบสน

Niacin deficiency

Extensive pellagrous dermatosisExtensive pellagrous dermatosis

Pantothenic acid

• Pantothenic acid = pantoic acid + β-alanine

Vit i B5• Vitamin B5

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• all fats

• proteins

• At least 70 enzymes : require CoA or ACP derivatives for their functions derivatives for their functions.

Biosynthesis of CoA

COCO2

Phosphopantothenoylcysteinedecarboxylase

CoA

Pantothenic acid deficiency

• extremely rare• symptoms are difficult to assess

• subtle• resemble those of other B vitamin deficiencies

Source : :

• ในอาหารจะอยในรป CoA และ ACP

• ตบ, ไต, หวใจ, ไขแดง, เนอสตว, นานม, whole grain cerealsg

Pyridoxine

• Pyridoxal, pyridoxamine and pyridoxine are collectively known as vitamin B6.y

pyridoxal pyridoxamine pyridoxinepyridoxal pyridoxamine pyridoxine

• converted to pyridoxal phosphate (the biologically py p p ( g yactive form of vitamin B6) catalysed by pyridoxal kinase

id l h h tpyridoxal phosphate

Pyridoxine functions

• cofactor in enzymes involved in transamination reactions (synthesis and catabolism of aminoreactions (synthesis and catabolism of amino acids)

f t f l h h l i• cofactor for glycogen phosphorylase in glycogenolysis

RequirementRequirement• 1.4 - 2.0 mg/day for a normal adult

pregnancy and lactation : the requirement• pregnancy and lactation : the requirement increases ∼ 0.6 mg/day

Pyridoxine deficiency

• ภาวะขาด B6 พบนอย มกจะเปนการขาดวตามน B รวม

ใ ซ ไ ไ ส • พบในผทมการดดซมไมด หรอไดรบสารทมฤทธตานวตามนน– B6 antagonist : Isoniazid, Penicillamine,

anticonvulsant Thyroxine DOPAanticonvulsant, Thyroxine, DOPA– จบกบ pyridoxal and pyridoxal phosphate (resulting

in a deficiency in this vitamin)

• microcytic hypochromic anemia

• pregnancy : แพทอง อาจม B6 ตา

• genetic disease with B6 deficiency symptoms e.g.genetic disease with B6 deficiency symptoms e.g. homocysteinuria

•• sourcessources : เนอปลา เนอสตว ไข นม ถว•• sourcessources : เนอปลา, เนอสตว, ไข, นม, ถว

BiotinSources

• intestinal bacteria สงเคราะหไดมาก• intestinal bacteria สงเคราะหไดมาก• เครองใน, ยสต, ไข, นม

Functions

• Biotin เปน coenzyme ของ carboxylase enzyme• Biotin เปน coenzyme ของ carboxylase enzyme

• Carboxyl carrier (เตม carbon 1 อณใหสารอน)

ATP + H2PO3

biotin-enzyme (biocytin) R-COO -2 3

ADP

(biocytin)Biotin-CO2

enzR

enz

Biotin functions : carboxyl carrier

Carboxylase enzyme ในคนม 4 ชนด :

1. Pyruvate carboxylase : gluconeogenesispyruvate oxaloacetatepy

2. Acetyl CoA carboxylase : fatty acid synthesisacet l CoA malon l CoAacetyl CoA malonyl CoA

3. Propionyl CoA carboxylase : catabolism p y ybranched chain amino acid

propionyl CoA methylmalonyl CoAp p y y y

4. 3-methylcrotonyl CoA carboxylase : catabolism leucineleucine

Biotin deficiency

• rareafter long antibiotic therapies which deplete the• after long antibiotic therapies which deplete the intestinal floraf ll i i i f• following excessive consumption of raw eggs

• ไขขาวม glycoprotein avidin

biotin(in food)glycoprotein avidin + (in food)

avidin-biotin complex(ยอยและดดซมไมได)(ยอยและดดซมไมได)

Biotin deficiency

การทดลองกนไขดบ 6 โหล / wk.3-4 wks3 4 wks.

ผวหนงผนแดง , ลอกหลด เลอดจาง

Atrophy of lingual papillae

Treatment :

• oral biotin 150-300 μg/day

ใ 4 5 • หายใน 4-5 วน

Cobalamin

• Vitamin B12• Source

– สงเคราะหจากจลชพเทานน พชและสตวสงเคราะหไมได– คนทกนมงสวรตอาจขาดได– ตบ เครองในสตว ไข ปลา หอย กะป นาปลาตบ, เครองในสตว, ไข, ปลา, หอย, กะป, นาปลา

(bound to protein as methycobalamin or5' deoxyadenosylcobalamin)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 byparietal cells of theparietal cells of thestomach)

i d t th il b b dcarried to the ileum : absorbed

bound to transcobalamin II : transported to theliver via bloodliver via blood

Cobalamin functions There are only two reactions in the body that require vitamin B12 as a cofactor.1. methylmalonyl-CoA mutase

i l C A th l l l i l C ABB77 BB1212propionyl CoA

odd chain FA

methylmalonyl-CoA

succinyl CoA77 1212

methylmalonyl-odd c abranched chain

amino acid

y yCoA mutase

Cobalamin functions 2. methionine synthase

∴ Vitamin B12 deficiency :∴ Vitamin B12 deficiency :- inhibition of methionine synthase activity

homocysteinuria- homocysteinuria- “folate trap” (as methyltetrahydrofolate)

Cobalamin deficiency • liver can store up to 6 years worth of vit B12• ∴deficiencies in this vitamin are rare

1. Megaloblastic anemia• RBC ขนาดโตเหมอนขาด folate• hypersegmented neutrophil• ให folate แลวหาย

Cobalamin deficiency 2. Pernicious anemia• ชาปลายมอปลายเทา (neurosensory loss)

• กนอาหารไมรรส, ความจาเสอม• myelin และ peripheral nerve เสอม• methylmalonic acid inhibit fatty acid

synthesis → abnormal neuron• ให folate แลวไมหาย

pattern ofpattern of “neurosensory loss with cobalamin deficiency”

Folic acid

• ประกอบดวย pteroic acid (pteridine ring กบ para-aminobenzoic acid) conjugate กบ glutamic acidaminobenzoic acid) conjugate กบ glutamic acid

Source :• พชสเขยว, ตบ, ถว, ไขแดง, มะเขอเทศ• จลชพสงเคราะหได• เสยสภาพถง 95% ถาตมกบนา

Folic acid functions • Folic acid is reduced within cells (principally the

liver where it is stored) to tetrahydrofolate (THF orH4folate) through the action of dihydrofolate reductase (DHFR)

NADPH NADPH

Folate DHF THFDHFR

Folate DHF THFDHFR

The function of THF derivatives : • carry and transfer various forms of one y

carbon units during biosynthetic reactions• one carbon units e.g. methyl, methylene, g y , y ,

methenyl, formyl or formimino groups

One carbon transfer reactions

Folic acid functions1. 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 coenzymesand purines) is dependent on folate coenzymes.

3. Amino acid metabolismTh th i f thi i f h t i• The synthesis of methionine from homocysteinerequires a folate coenzyme as well as a vitamin B12-dependent enzymedependent enzyme.

• folate deficiency → ↓ synthesis of methionine ↑ homocysteiney

• Increased levels of homocysteine : toxic to cells

Folic acid

Folic acid deficiency

• nearly identical to those described for vitamin B12 deficiency

• megaloblastic anemia• megaloblastic anemia

• ไมมอาการทางระบบประสาทรวมดวย

Folic acid deficiency

• ไดรบจากอาหารนอยสาเหต

• ดดซมไมด → conjugase inhibitor เชนยาบางชนด e g barbituate ethanol metformine.g. barbituate , ethanol, metformin

• นาไปใชไดไมด → folic acid antagonist e.g. th t t i th i t i th imethotrexate , pyrimethamine, trimethoprim

• เพมความตองการ : เดก, หญงตงครรภ-ใหนมบตร• increased number of rapidly proliferating

cells present in the blood• The need for folate will nearly double by the

third trimester.• dialysis

Ascorbic acid

ไ sources : ผก , ผลไมสดe.g. มะขามปอม , ดอกแค , สม , มะนาว , มะเขอเทศ

Daily requirement: - ทารก 35 mg: - ทารก 35 mg - เดก 45 mg ใ- ผใหญ 60 mg

Ascorbic acid functions

1. main function : reducing agent

• reduce cytochromes a and c of the respiratory chain as well as molecular oxygenyg

• hydroxylation of proline residues in collagen

maintenance of :necessary for bone• normal connective tissue

• wound healing(synthesis of connective

necessary for bone remodeling

(collagen in the organic(synthesis of connective tissue is the first event in wound tissue remodeling)

(collagen in the organic matrix of bones)

wound tissue remodeling)

Ascorbic acid functions

2. Cofactor in several metabolic reactions2. Cofactor in several metabolic reactions• catabolism of tyrosine • synthesis of epinephrine from tyrosine• synthesis of epinephrine from tyrosine• synthesis of the bile acids• steroidogenesis• steroidogenesis

3. Free radical scavenger3. Free radical scavenger4. Immune function ↑ : phagocytic activity ↑5. Nitrite scavenger5. Nitrite scavenger6. Fe absorption : Fe3+ Fe2+

Ascorbic acid deficiencyScurvy โรคลกปดลกเปด

• ขาดไดใน 1 เดอน• ขาดไดใน 1 เดอน

• เลอดออกตามไรฟน , เหงอกบวม , แผลหายชา, กระดก,ฟน หกงาย

f lInfantile scurvy

• ทารก 6-18 moทารก 6 18 mo.

• เลอดออกใตผวหนงและเยอหมกระดก → อาการบวม

• เจบมากเวลาขยบตว → นอนนง (pseudoparalysis)

(f l i i )• นอนขาแบะ (frog leg position)

Scurvy

Gingival hemorrhage

Corkscrew hairs Periungual hemorrhageCorkscrew hairs Periungual hemorrhage

Scurvy

bone deformityecchymosis

subperiosteal hemorrhage

&

g