Доказателството идва от място, откъдето рядко се вземат кръвни проби — порталната вена, която отвежда кръвта от храносмилателната система към черния дроб. Така изследователите могат да проследят в каква форма фолатът достига до черния дроб непосредствено след усвояването му в червата.
Петнадесет минути след прием на белязана фолиева киселина 80% от открития белязан фолат в порталната кръв все още е непроменена фолиева киселина. При другата изследвана форма — 5-формилтетрахидрофолат — картината е почти обратна: 96% от белязания фолат вече се открива като 5-MTHF, основната форма на фолата, която циркулира в кръвта. Дозите са съпоставими, но начинът, по който организмът ги преработва, е различен.
Как изследователите успяват да уловят толкова ранен етап от пътя на един витамин?
Проба преди черния дроб
Кръвта, която идва от червата, не постъпва веднага в общото кръвообращение. Първо тя се събира в голям кръвоносен съд — порталната вена — и оттам отива директно към черния дроб. По този път до черния дроб достигат и току-що усвоените хранителни вещества.
Това е важно, защото черният дроб започва да ги преработва още при първото им преминаване през него. Когато по-късно се вземе стандартна кръвна проба от вена на ръката, вече не може да се разбере със сигурност в каква форма дадено вещество е дошло от червата и каква част от него е била променена от черния дроб.
Точно тук изследователите получават рядка възможност. Шестимата участници в проучването от 2014 г. вече имат поставен по медицински причини трансюгуларен интрахепатален портосистемен шънт. Това е изкуствено създаден канал в черния дроб, който свързва порталното и системното венозно кръвообращение.
Чрез този шънт изследователите успяват да въведат тънък 65-сантиметров катетър до порталната вена. Положението му се проследява с рентгенов образ в реално време, за да се потвърди, че пробата се взема от точното място.
Така те могат да изследват кръвта непосредствено след като хранителните вещества са усвоени в червата, но преди да бъдат преработени при първото им преминаване през черния дроб. Едновременно с това се вземат и обикновени венозни проби от ръката.
Сравнението между двата вида проби позволява да се види каква форма на фолата напуска червата и как тя се променя, след като премине през черния дроб.
Как се проследява новата доза
Фолатът естествено присъства в организма и постоянно циркулира в кръвта. Затова, ако човек приеме нова доза, обикновеното измерване не може лесно да различи току-що приетия фолат от този, който вече се намира в тялото.
За да проследят само новата доза, изследователите използват стабилен изотопен маркер. Пет от въглеродните атоми в молекулата са въглерод-13 вместо по-разпространения въглерод-12. Въглерод-13 участва в същите химични реакции, но е малко по-тежък заради допълнителния неутрон в ядрото си.
Тази разлика позволява белязаните молекули да бъдат разпознати чрез масспектрометрия. Дори когато приетата форма на фолата се преобразува в друга, изотопният маркер се запазва. Така изследователите могат да проследят какво се случва конкретно с новоприетата доза, без тя да се смесва в измерването с фолата, който вече присъства в организма.
След нощно гладуване участниците приемат 500 наномола от белязаната форма на фолата, разтворени в 30 милилитра вода. Това количество съответства на 220 микрограма фолиева киселина. Кръв от порталната вена се взема на 15-ата, 25-ата, 35-ата, 45-ата, 55-ата, 65-ата и 85-ата минута след приема. Пробите от периферна вена се проследяват по-дълго — до четири часа.
Всичките шестима участници завършват изследването с белязана фолиева киселина. Четирима от тях участват и в изпитването с белязан 5-формилтетрахидрофолат (5-FormylTHF), известен и като фолинова киселина.
Така изследователите могат директно да сравнят как двете форми се преработват в червата и в какъв вид достигат до порталната кръв по пътя към черния дроб.
Голяма част от фолиевата киселина достига непроменена
Петнадесет минути след приема на белязана фолиева киселина в порталната кръв се откриват две белязани форми. При петте участници, при които в този момент има измеримо количество белязан фолат, 80 ± 12% от него все още е непроменена фолиева киселина, а 20 ± 12% вече е преобразуван в 5-MTHF. При шестия участник в пробата на петнадесетата минута не е открит белязан фолат и затова той не участва в това конкретно изчисление.
Причината е в химичната форма на фолиевата киселина. Тя е напълно окислена форма на витамина и не може директно да участва в основните фолат-зависими реакции. Най-напред ензимът дихидрофолатредуктаза (DHFR) я редуцира на два последователни етапа — първо до дихидрофолат (DHF), а след това до тетрахидрофолат (THF). Едва след това тя може да навлезе в общия фолатен метаболизъм и да бъде преобразувана в други активни форми.
За образуването на 5-MTHF са необходими и допълнителни реакции: THF първо се превръща в 5,10-метилентетрахидрофолат, а след това ензимът MTHFR го преобразува в 5-MTHF. Затова преминаването от фолиева киселина до 5-MTHF не е една реакция, а последователност от няколко стъпки.
Първата проба показва, че част от приетата фолиева киселина преминава през чревната лигавица, преди да бъде преобразувана в редуцирани форми на фолата. Така тя достига до порталната вена непроменена — в същата химична форма, в която е била приета.
Концентрацията на непроменената белязана фолиева киселина достига най-висока стойност около 25-ата минута, след което постепенно намалява. До 85-ата минута концентрациите на непроменената фолиева киселина и на белязания 5-MTHF вече са приблизително еднакви.
Фолинатът се преобразува по-бързо
5-формилтетрахидрофолатът започва от по-късен етап в същата метаболитна мрежа. Той вече е редуцирана форма на фолата и не се нуждае от двете начални реакции, зависими от дихидрофолатредуктазата. Чрез последващи ензимни реакции може да бъде преобразуван в други фолатни форми, включително в 5-MTHF.
Още на петнадесетата минута картината е почти обратна на тази след приема на фолиева киселина. При четиримата участници средно едва 4 ± 18% от белязания фолат се открива като непроменен 5-формилтетрахидрофолат, докато 96 ± 18% вече е преобразуван в 5-MTHF.
Концентрацията на белязания 5-MTHF е най-висока още в първата проба — на петнадесетата минута. След това постепенно намалява до края на проследяването на 85-ата минута.
Тези резултати показват, че чревната лигавица не е просто пасивна бариера, през която фолатът преминава към кръвта. Клетките ѝ могат да участват активно в неговото преобразуване още по време на абсорбцията. Тъй като пробите и при двете форми са взети от едно и също място и по една и съща схема, разликата между тях показва колко различно могат да бъдат преработени още през първите петнадесет минути след приема.
Бавната стъпка при фолиевата киселина
След порталната вена кръвта обикновено преминава през черния дроб. Там фолатните форми могат да бъдат поети от клетките, преобразувани, задържани или отново освободени в кръвообращението. При участниците в това изследване част от порталната кръв заобикаля черния дроб през поставения шънт, затова най-ясната картина на случващото се непосредствено след чревната абсорбция идва от пробите, взети директно от порталната вена.
Фолиевата киселина, която достига дотам непроменена, все още трябва да бъде редуцирана — първо до дихидрофолат, а след това до тетрахидрофолат. И двете реакции зависят от ензима дихидрофолатредуктаза (DHFR).
Оказва се, че активността на този ензим при човека е сравнително ниска. В лабораторно изследване на проби от шест човешки черни дроба средната активност на DHFR при физиологично pH е под 2% от измерената в черен дроб на плъх. Освен това между отделните човешки проби е установена почти петкратна разлика в активността на ензима.
Това помага да се обясни защо част от приетата фолиева киселина може да достигне порталната, а впоследствие и системната кръв в непроменена форма. За да бъде включена в общия фолатен метаболизъм, тя първо трябва да премине през тези редукционни стъпки.
5-MTHF се намира на друго място в метаболитния път. Той вече е редуцирана форма на фолата и не се нуждае от първоначалното преобразуване чрез DHFR. Това не означава, че организмът не го преработва допълнително, а че за него тези две начални стъпки не са необходими.
Източници
- Ishrat M. Patanwala и съавтори, Folic Acid Handling by the Human Gut: Implications for Food Fortification and Supplementation, The American Journal of Clinical Nutrition, 2014.
- H. Dencker и съавтори, Portal and Peripheral Plasma Folates after Ingestion of Folic Acid, Acta Hepato-Gastroenterologica, 1976.
- Steven W. Bailey и June E. Ayling, The Extremely Slow and Variable Activity of Dihydrofolate Reductase in Human Liver and Its Implications for High Folic Acid Intake, Proceedings of the National Academy of Sciences, 2009.
- NIH Office of Dietary Supplements, Folate: Fact Sheet for Health Professionals.
