Rola poszczególnych witamin z grupy B w pracy mózgu 

Mózg dla sprawnej pracy potrzebuje właściwego środowiska. Takie środowisko tworzy m.in. dostatek wszelkich kofaktorów, które są potrzebne do katalizowania reakcji biochemicznych w nim zachodzących. Witaminy B to wyjątkowa grupa substancji, wśród których mamy kofaktory niezwykle szeroko regulujące pracę mózgu. Zostały one ujęte w jedną grupę nie ze względu na strukturalne podobieństwa, ponieważ ich nie ma, a ze względu na wspólną cechę rozpuszczalności w wodzie i powiązane ze sobą funkcje koenzymatyczne.

Mózg ma szczególne wymagania wobec witamin B

Ogólne funkcje metaboliczne witamin z grupy B, wraz z ich rolą w syntezie neurochemicznej są postrzegane jako mające szczególny wpływ na funkcjonowanie mózgu. Znaczenie witamin z grupy B dla funkcjonowania mózgu ilustruje fakt, że każda z nich jest aktywnie transportowana przez barierę krew-mózg lub splot naczyniówkowy za pomocą dedykowanych mechanizmów transportowych. Po dotarciu do mózgu specyficzne mechanizmy wchłaniania komórkowego dyktują dystrybucję i chociaż wszystkie witaminy z grupy B mają wysokie poziomy rotacji, wahające się od 8% do 100% dziennie, ich poziom jest ściśle regulowany przez wiele mechanizmów homeostatycznych w mózgu. Gwarantuje to, że stężenia w mózgu pozostają stosunkowo wysokie. Na przykład stężenie metylotetrahydrofolianu (głównej krążącej formy folianu) w mózgu jest czterokrotnie większe niż stężenie obserwowane w osoczu, podczas gdy biotyna i kwas pantotenowy występują w mózgu w stężeniach do 50 razy większych niż w osoczu.

Znaczenie witamin z grupy B w kontekście funkcji nerwów podkreślają liczne choroby neurologiczne, takie jak encefalopatia Wernickego, depresja, beri-beri, drgawki, podostre zwyrodnienie złożone rdzenia kręgowego czy neuropatia obwodowa, które są związane z niedoborem jednej lub więcej z tych neurotropowych witamin. Znaczenie witamin B podkreśla również fakt, że mogą poprawiać stan pacjenta w schorzeniach neurologicznych, nawet jeśli nie ma w danym przypadku konkretnych dowodów na ich niedobór.

Witamina B1 (tiamina)

Ogólnie rzecz biorąc, tiamina jest niezbędna dla wielu funkcji fizjologicznych. Jest między innymi zaangażowana w metabolizm glukozy. Jest koenzymem w szlaku pentozofosforanowym, który jest niezbędnym etapem syntezy kwasów tłuszczowych, steroidów, kwasów nukleinowych i prekursorów aminokwasów aromatycznych do szeregu neuroprzekaźników i innych związków bioaktywnych niezbędnych dla funkcjonowania mózgu. Tiamina odgrywa rolę neuromodulującą w układzie neuroprzekaźnika acetylocholiny, niezależnie od jej działania jako kofaktora podczas procesów metabolicznych i przyczynia się do budowy i funkcji błon komórkowych, w tym neuronów i neurogleju.

Już na początku i w połowie XX wieku rozpoznano powiązania między niedoborem tiaminy a rozwojem śmiertelnych chorób, takich jak beri-beri, zespół zaburzający obwodowy układ nerwowy przez zapalenie wielonerwowe lub objawy sercowo-naczyniowe oraz neuropsychiatryczny zespół Wernickego-Korsakowa, charakteryzujący się encefalopatią i psychozą.

Udział witaminy B1 w przemianach energetycznych uważany jest za jej główną funkcję. Dzięki temu umożliwia zaopatrywanie komórek nerwowych w energię, na którą jest duże zapotrzebowanie oraz zapobiega ich przedwczesnemu starzeniu się.

Gdy witamina B1 uzupełniana jest konkretnie w celu poprawy funkcjonowania mózgu lub przy stwierdzonych głębokich niedoborach, to poza tradycyjna tiaminą do rozważenia są też jej inne, bardziej efektywne formy: TPP, benfotiamina, sulbutiamina. TPP (pirofosforan tiaminy) jest formą aktywną, do której tiamina jest konwertowana w komórkach.

Witamina B2 (ryboflawina)

Dwa koenzymy flawoproteinowe pochodzące z ryboflawiny, FMN i FAD, są kluczowymi czynnikami regulującymi tempo w większości komórkowych procesów enzymatycznych. Mają kluczowe znaczenie dla syntezy, konwersji i recyklingu niacyny, kwasu foliowego i witaminy B6 oraz syntezy wszystkich białek hemu, w tym hemeglobiny, syntaz tlenku azotu, enzymów P450 i białek zaangażowanych w przenoszenie elektronów oraz transport i przechowywanie tlenu.

Flawoproteiny są kofaktorami w metabolizmie niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych w lipidach mózgu, wchłanianiu i wykorzystaniu żelaza oraz regulacji hormonów tarczycy. Rozregulowanie któregokolwiek z tych procesów przez niedobór ryboflawiny wiąże się z szerokimi negatywnymi konsekwencjami dla funkcji mózgu. Pochodne ryboflawiny mają również bezpośrednie właściwości przeciwutleniające i zwiększają endogenny status antyoksydacyjny jako niezbędne kofaktory w cyklu redox glutationu.

Witamina B3 (niacyna)

Szeroki wachlarz procesów i enzymów zaangażowanych w każdy aspekt funkcji komórek obwodowych i mózgowych jest zależny od nukleotydów pochodzących z niacyny, takich jak dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy (NAD) i fosforan NAD (NADP). Oprócz wytwarzania energii obejmują one reakcje oksydacyjne, ochronę antyoksydacyjną, metabolizm i naprawę DNA, zdarzenia sygnalizacji komórkowej (poprzez wewnątrzkomórkowy wapń) oraz konwersję folianu do jego pochodnej tetrahydrofolianu.

Niacyna wiąże się agonistycznie z dwoma receptorami białka G: receptorem niacyny 1 o wysokim powinowactwie (NIACR1), odpowiedzialnym za zaczerwienienie skóry związane z wysokim spożyciem niacyny (tzw. efekt flush) oraz NIACR2 o niskim powinowactwie. Receptory niacyny są rozmieszczone zarówno obwodowo w komórkach odpornościowych i tkance tłuszczowej, jak i w mózgu.

Obecnie ustalone role witaminy B3 obejmują modulację kaskad zapalnych i lipolizę przeciwmiażdżycową w tkance tłuszczowej. Wykazano, że gęstość receptorów NIACR1 jest obniżona w przedniej korze obręczy osób cierpiących na schizofrenię i podwyższona w istocie czarnej osób cierpiących na chorobę Parkinsona (grupa, która ma ogólnie niski poziom niacyny), przy czym poziomy korelują z gorszą architekturą snu w tej grupie. Pewne studium przypadku wykazało, że podanie 250 mg niacyny modulowało ekspresję obwodowych komórek odpornościowych NIACR1 i osłabiało zaburzoną architekturę snu związaną z chorobą Parkinsona.

Witamina B5 (kwas pantotenowy)

Witamina ta jest substratem do syntezy wszechobecnego koenzymu A (CoA). Oprócz roli w metabolizmie oksydacyjnym CoA przyczynia się do budowy i funkcjonowania komórek mózgowych poprzez udział w syntezie cholesterolu, aminokwasów, fosfolipidów i kwasów tłuszczowych. Co szczególnie istotne, kwas pantotenowy, poprzez CoA, bierze również udział w syntezie wielu neuroprzekaźników i hormonów steroidowych.

Witamina B6 (pirydoksyna)

Witaminie B6 przypisuje się ponad 140 funkcji koenzymatycznych. Oprócz roli niezbędnego kofaktora w cyklach kwasu foliowego i metioniny, rola witaminy B6 w metabolizmie aminokwasów sprawia, że jest kofaktorem regulującym tempo syntezy neuroprzekaźników. B6 uczestniczy m.in. w następujących przemianach:

• L-DOPA → dopamina,
• 5-HTP → serotonina,
• glutaminian → GABA,

ale ma też rolę w produkcji melatoniny i noradrenaliny.

Synteza tych neuroprzekaźników jest w różny sposób wrażliwa na poziomy witaminy B6. Biochemicznie, przy częściowym niedoborze witaminy B6, niektóre enzymy mogą być bardziej tym dotknięte niż inne, co skutkuje silnym wyczerpaniem niektórych neuroprzekaźników przy jednoczesnym jedynie lekkim spadkiem poziomu pozostałych neuroprzekaźników zależnych od B6.

Nawet łagodny niedobór osłabia tempo syntezy GABA i serotoniny, z całym pakietem konsekwencji spadku ich stężeń. Uczestnictwo w balansowaniu glutamianinu i GABA nadaje pirydoksynie również rolę neuroprotektora.

Objawy neurologiczne niedoboru witaminy B6 obejmują ogólnie zaburzenia funkcji poznawczych, drgawki, depresję, a nawet przedwczesne starzenie się neuronów (działanie na CUN) do zespołu cieśni nadgarstka i polineuropatię obwodową z objawami takimi jak parestezje, pieczenie i bolesne dysestezje oraz odczucia termiczne (działanie na OUN).

Leczenie tych stanów pirydoksyną jest często przydatne, chociaż paradoksalnie przyjmowanie bardzo wysokich dawek B6 przez długi czas może samo w sobie wywołać neuropatię czuciową. Jednak nawet w takich okolicznościach objawy ustępują po odstawieniu i do tej pory nie opisano trwałego uszkodzenia układu nerwowego.

Niedobór witaminy B6 jest rzadki w zdrowej populacji ogólnej w krajach o wysokich standardach żywieniowych, ale często dotyka pacjentów hemodializowanych (ponad 80%), zwłaszcza jeśli mają mocznicę. Ponadto w czasie ciąży potrzebne są zwiększone ilości witaminy B6, aby zapewnić rozwój mózgu płodu, a suplementacja pirydoksyną może nawet zmniejszyć nudności we wczesnej ciąży.

Witamina B6 ma bezpośredni wpływ na funkcje odpornościowe i transkrypcję/ekspresję genów oraz odgrywa rolę w regulacji glukozy w mózgu. Mówiąc szerzej, poziomy pirydoksalu-5′-fosforanu (P5P) są związane ze zwiększonymi wskaźnikami czynnościowymi i biomarkerami zapalenia, a poziomy P5P są obniżane w wyniku cięższego zapalenia, najprawdopodobniej w wyniku jego zaangażowania w metabolizm tryptofanu lub w metabolizm grup jednowęglowych. Rola ta jest szczególnie istotna, ponieważ procesy zapalne przyczyniają się do etiologii wielu stanów patologicznych mózgu, w tym demencji i pogorszenia funkcji poznawczych.

Witamina B7 (biotyna)

Mózg jest szczególnie wrażliwy na dostarczanie i metabolizm glukozy. Biotyna odgrywa kluczową rolę w metabolizmie glukozy i hemostazie, w tym regulacji wychwytu glukozy przez wątrobę, glukoneogenezy (i lipogenezy), transkrypcji receptora insuliny oraz funkcji komórek beta trzustki.

Rzadko odnotowuje się poważny niedobór biotyny, chociaż zgłaszano niższe poziomy krążącej biotyny u osób cierpiących na dysfunkcję regulacji glukozy, na przykład cukrzycę typu II, wraz z odwrotną zależnością między poziomem glukozy w osoczu na czczo a poziomem biotyny.

Witamina B9 (folian)

Niedobór kwasu foliowego, z towarzyszącym zmniejszeniem syntezy puryn/pirymidyny oraz reakcji metylacji w tkance mózgowej, prowadzi do zmniejszonej stabilności i tempa naprawy DNA oraz ekspresji/transkrypcji genów, co może utrudniać różnicowanie i naprawę neuronów, powodować atrofię hipokampa, demielinizację i upośledzenie integralności fosfolipidów błonowych.

Związane z folianem zmniejszenie syntezy białek i nukleotydów wymaganych do syntezy DNA/RNA ma konsekwencje w szczególności dla szybko dzielącej się tkanki, a zatem leży u podstaw zaburzeń rozwojowych płodu i niedokrwistości megaloblastycznej (obok aspektów dysfunkcji neuronów), związanej z folianem lub niedobór witaminy B12.

Sprawne funkcjonowanie cyklu folianowego jest niezbędne do syntezy i regeneracji tetrahydrobiopteryny, niezbędnego kofaktora enzymów przekształcających aminokwasy w neuroprzekaźniki monoaminowe (serotonina, melatonina, dopamina, noradrenalina, adrenalina) oraz tlenek azotu.

Metabolizm kwasu foliowego bywa upośledzony przez powszechnie występujący w społeczeństwie polimorfizm genu MTHFR.

Aktywną formą dostępną w suplementacji jest 5-MTHF, występujący pod nazwami Quatrefolic®, methylfolate, L-5-MTHF, sól glukozaminowa kwasu (6S)-5-metylotetrahydrofoliowego, Metafolin®, L-metylofolian wapnia.

Witamina B12 (kobalamina)

Do odkrycia kobalaminy początkowo przyczyniła się anemia złośliwa i badania nad nią. Mimo że po raz pierwszy zasłynęła z roli w hematopoezie, kobalamina odgrywa również istotną rolę jako koenzym w wielu procesach biochemicznych, które utrzymują lub przywracają zdrowie układu nerwowego. W związku z tym witamina B12 odgrywa szczególną rolę w syntezie DNA oligodendrocytów wytwarzających mielinę i w syntezie mieliny. Osłonka mielinowa otacza aksony wielu nerwów i służy jako izolacja elektryczna, ułatwiając w ten sposób szybkie przewodzenie. Poprzez ten ważny wkład w tworzenie mieliny i remielinizację, znacząco wspomaga regenerację nerwów po urazie. Oprócz tej głównej roli kobalamina bierze udział w:

• metabolizmie homocysteiny,
• metabolizmie nerwów (procesach transmetylacji),
• syntezie kwasów tłuszczowych i kwasów nukleinowych,
• produkcji energii,
• procesach dojrzewania komórek,
• a nawet wspiera utrzymanie nienaruszonej błony śluzowej przewodu pokarmowego.

Ponieważ poziom kobalaminy wpływa również na ilość zredukowanego glutationu o funkcjach antyoksydacyjnych w erytrocytach i wątrobie, mniejsza dostępność zredukowanego glutationu przy niedoborze kobalaminy może narazić komórki na zwiększony stres oksydacyjny.

Jej formy aktywne to metylokobalamina i adenozylokobalamina. Kobalamina w mitochondriach jest w złożonym procesie konwertowana do adenozylokobalaminy, gdzie wspiera enzym mutazę metylomalonylo-CoA (MCM), a tym samym pomaga katalizować tworzenie sukcynylo-CoA – ważnego produktu pośredniego cyklu Krebsa – z metylomalonylo-CoA. Poza mitochondriami, w również złożonym procesie kobalamina jest przekształcana w metylokobalaminę w cytozolu. W tym przypadku enzym syntaza metioniny (MS) wymaga metylokobalaminy jako kofaktora do metylacji homocysteiny do metioniny, co jest potrzebne do utrzymania odpowiedniej syntezy białek, DNA i neuroprzekaźników. Jeśli w komórce występuje niedobór kobalaminy, stężenie kwasu metylomalonowego w osoczu (funkcjonalnego markera niedoboru witaminy B12) i homocysteiny wzrośnie. Ponadto niedobór witaminy B12 prowadzi również m.in. do defektu syntezy mieliny i wbudowywania nieprawidłowych kwasów tłuszczowych do neuronów.

Ponieważ witamina B12 jest zaangażowana w tak wiele istotnych ścieżek biochemicznych, jej niedobór jest ogromnym problemem zdrowotnym. Objawy jednak różnią się znacznie pod względem nasilenia i mogą objawiać się jako łagodne stany lub zaburzenia zagrażające życiu. Zaburzenia neurologiczne obejmują między innymi podostre stwardnienie złożone rdzenia kręgowego, zapalenie wielonerwowe, neuropatię, mielopatię, zanik nerwu wzrokowego i upośledzenie funkcji poznawczych. Są głównie związane z upośledzeniem wytwarzania neuroprzekaźników, zmianami mielinowymi lub zwiększonymi poziomami homocysteiny i kwasu metylomalonowego. Uważa się, że demielinizacja neuronów występuje głównie wtedy, gdy SAMe jest mniej dostępny. Synteza SAMe w sposób krytyczny zależy od witaminy B12 i pełni różne ważne funkcje w układzie nerwowym, w tym syntezę mieliny oraz neuroprzekaźników.

Demielinizacja na ogół wpływa zarówno na nerwy obwodowe, jak i centralne, ale zwłaszcza na długie odcinki istoty białej w tylnych i bocznych kolumnach rdzenia kręgowego, które zawierają włókna czuciowe służące do odczuwania wibracji i pozycji. Jednak włókna motoryczne mogą również ulec demielinizacji. U osób dotkniętych chorobą mogą wystąpić takie objawy jak dysestezja symetryczna, zaburzenia czucia pozycji, niedowład spastyczny lub tetrapareza, parestezje, drętwienie kończyn oraz trudności w codziennych czynnościach życiowych, takich jak pisanie czy zapinanie guzików. Niedobór witaminy B12 wydaje się szczególnie powszechny u osób starszych, a szacuje się go na 30-40% i często może być spowodowany złym wchłanianiem. Ponadto wegetarianie, a zwłaszcza weganie, często wykazują suboptymalny poziom witaminy B12, ale niekoniecznie mają kliniczny niedobór.

Lepiej stosować poszczególne witaminy osobno, czy cały B-Complex?

Ze względu na bliską współpracę witamin z grupy B w wielu cyklach metabolicznych, moim (i nie tylko moim) zdaniem w większości przypadków cały B-Complex sprawdza się lepiej, niż wybieranie poszczególnych witamin.

Są oczywiście wyjątki, w których stosuje się precyzyjną suplementację jedną z tych witamin w wyższej dawce. Przykładem jest zastosowanie wysokich dawek niacyny dla obniżenia cholesterolu lub w niektórych przypadkach psychiatrycznych. Inny przykład to mega wysokie dawki biotyny w leczeniu stwardnienia rozsianego.

Jeśli celem jest np. wyjście z anemii, obniżenie homocysteiny, redukcja objawów depresyjnych itp. to wtedy zdecydowanie lepiej sprawdzą się dobrej jakości kompleksy witamin z grupy B, ze względu na bardziej kompleksowe działanie.

Źródła:

• Kennedy DO. B Vitamins and the Brain: Mechanisms, Dose and Efficacy–A Review. Nutrients. 2016;8(2):68. Published 2016 Jan 27. doi:10.3390/nu8020068
• Calderón-Ospina CA, Nava-Mesa MO. 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;26(1):5-13. doi:10.1111/cns.13207
• https://natu.care/pl/witaminy/kwas-foliowy