B-vitaminen: centraal binnen de citroenzuurcyclus

We vertellen je graag meer over de energie-aanmaak binnen het menselijk lichaam. Een sleutelrol daarbij wordt gespeeld door verschillende B-vitaminen: zonder B-vitaminen zou de citroenzuurcyclus gewoonweg niet kunnen bestaan. Een overzicht van de belangrijkste functies.

Voordat we dieper in de verschillende B-vitaminen duiken, is het wellicht handig om eerst onze kennis op te frissen van de aerobe energieproductie van de cel. Om het overzichtelijk te houden, behandelen we hier alleen de omzetting van glucose in ATP en slaan we bijvoorbeeld de bèta-oxidatie van vetzuren over. Mocht je al bekend zijn met dit onderwerp, kun je gerust verder lezen vanaf “De B-vitaminen binnen de citroenzuurcyclus”.

Energie-aanmaak kort samengevat

De aerobe verbranding begint eigenlijk al bij de anaerobe glycolyse. Binnen de glycolyse wordt glucose omgezet in twee moleculen pyruvaat. Hierbij komt twee ATP vrij. Dit is waar de anaerobe verbranding ophoudt, maar uit pyruvaat kan langs indirecte weg nog veel meer ATP worden gegenereerd. Dit gebeurt in de mitochondriën. Daar wordt pyruvaat omgezet in acetyl-CoA, het ingangsproduct van de citroenzuurcyclus.

Binnen de citroenzuurcyclus wordt ook weer twee ATP aangemaakt, maar in feite zijn de belangrijkste uitgangsproducten voor de energiestofwissseling de moleculen NADH en FADH₂. Deze bevatten de elektronen (e^-) en protonen (H⁺) die nodig zijn voor de elektrontransportketen en chemiosmose. Binnen de elektrontransportketen wordt de elektrische energie van energierijke elektronen stapsgewijs omgezet in de chemische energie van een protongradiënt. Deze gradiënt drijft ATP-synthase aan, een enzymcomplex dat ADP en P_i (inorganische fosfaat) omzet in ATP. Dit laatste proces wordt oxidatieve fosforilering genoemd, omdat de laatste ontvanger van elektronen binnen dit proces een molecuul zuurstof is. Binnen dit proces komt er ongeveer 32 ATP vrij.

Bij het gehele proces, van glycolyse tot oxidatieve fosforilering, komt in totaal ongeveer 36 ATP vrij. Dankzij de mitochondriën zijn we dus in staat om 18 keer zoveel ATP aan te maken als bij glycolyse alleen. 

De B-vitaminen binnen de citroenzuurcyclus

Zoals je hierboven hebt kunnen lezen, speelt de citroenzuurcyclus een sleutelrol bij de productie van energie. Maar waarom zijn de B-vitaminen daarbinnen zo ontzettend belangrijk? Hieronder de verschillende B-vitaminen die van belang zijn voor energieproductie, inclusief hun belangrijkste rol binnen de citroenzuurcyclus.

Vitamine B1

Een belangrijke stap binnen de energiehuishouding is de omzetting van pyruvaat, afkomstig uit de glycolyse, naar acetyl-CoA, het ingangsproduct voor de citroenzuurcyclus. Deze stap koppelt dus de glycolyse in het cytosol aan de citroenzuurcyclus in het mitochondrium. Een belangrijk enzym voor deze omzetting is pyruvaatdehydrogenase, dat onderdeel vormt van een groter enzymcomplex dat deze functie vervult. Vitamine B1, ofwel thiamine, is een coenzym voor dit enzym. Vitamine B1 vervult dus een sleutelrol in de stap van anaerobe naar aerobe verbranding.

Vitamine B2

Vitamine B2, ofwel riboflavine, is het substraat waaruit FAD (flavine adenine dinucleotide) wordt gevormd, een zogenaamd flavo-enzym. Net als NAD+ is FAD in staat protonen en elektronen te accepteren die vrijkomen bij glycolyse en binnen de citroenzuurcyclus. De elektronen en protonen worden vervolgens gedoneerd aan de elektronentransportketen, die ATP-synthetase aandrijft en daarlangs ATP maakt uit ADP en inorganisch fosfaat. Bovendien is vitamine B2 belangrijk voor een flavo-enzym binnen de elektrontransportketen: flavine mononucleotide (FMN). Het bevindt zich in het complex I, waar het elektronen opvangt en doorgeeft.

Vitamine B3

De belangrijke stof NAD+ wordt gemaakt uit vitamine B3, ofwel niacine. NAD+ accepteert protonen (H) en elektronen (-) waardoor het verandert in NADH. NADH levert de protonen en elektronen die vervolgens binnen de elektronentransportketen kunnen worden gebruikt.  

Vitamine B5

Net als vitamine B1, is vitamine B5, panthotheenzuur, belangrijk als coenzym van pyruvaatdehydrogenase. Bovendien is het essentieel voor de aanmaak van co-enzym A (CoA). In de vorm van acetyl-CoA is dit het ingangsproduct voor de citroenzuurcyclus. Bovendien vervult vitamine B5 een rol in vetzuuroxidatie, een proces waarbij energie vrijkomt.

Vitamine B8 (biotine)

Als co-enzym is biotine onmisbaar voor het functioneren van vijf carboxylases (enzymen die een carboxylgroep overdragen): pyruvaatcarboxylase, bèta-methylcrotonyl-CoA-carboxylase, proprionyl-CoA-carboxylase en acetyl-CoA-carboxylase type-1 en -2. De mitochondriale carboxylases spelen een belangrijke rol in vetzuursynthese, gluconeogenese en aminozuurkatabolisme en het vrijmaken van energie uit voedsel (citroenzuurcyclus).

Vitamine B6 en B12

Hoewel vitamines B6 en B12 niet direct betrokken zijn bij de citroenzuurcyclus, vervullen ze wel diverse functies binnen de energiehuishouding. Zo zijn ze betrokken bij de productie van hemoglobine, het eiwit dat zuurstof vervoert door het lichaam. Daarnaast is vitamine B6 belangrijk voor de cytochromen in de elektrontransportketen en voor een goede functie van Co-enzym Q10.

Uiteraard zijn er nog veel meer factoren die bepalen of jouw cliënt energiek is of juist energiegerelateerde problemen ervaart. Maar een goede toevoer van B-vitaminen is in ieder geval een basisvoorwaarde voor een goede functie van vrijwel alle energiegerelateerde processen in het lichaam.

Bronnen

1. Vitamin B6 (pyridoxine and pyridoxal 5'-phosphate) - monograph. Altern Med Rev 2001; 6: 87-92.
2. Brandsch R. Regulation of gene expression by cofactors derived from B vitamins. J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo) 1994; 40: 371-99.
3. Canty DJ, Zeisel SH. Lecithin and choline in human health and disease. Nutr Rev 1994; 52: 327-39.
4. Colodny L, Hoffman RL. Inositol--clinical applications for exogenous use. Altern Med Rev 1998; 3: 432-47.
5. ariwalla RJ. Rice-bran products: phytonutrients with potential applications in. Drugs Exp Clin Res 2001; 27: 17-26.
6. Kelly GS. Folates: supplemental forms and therapeutic applications. Altern Med Rev 1998; 3: 208-220.
7. Kelly GS. Nutritional and botanical interventions to assist with the adaptation to stress. Altern Med Rev 1999; 4: 249-265.
8. Marquet A, Bui BT, Florentin D. Biosynthesis of biotin and lipoic acid. Vitam Horm 2001;61:51-101
9. Murray MT. Encyclopedia of Nutritional Supplements. Rocklin, CA, USA: Prima Publishing, 1996.
10. Refsum H. Folate, vitamin B12 and homocysteine in relation to birth defects and. Br J Nutr 2002; 85 Suppl 2: S109-S13.
11. Rodriguez-Martin JL, Qizilbash N, Lopez-Arrieta JM. Thiamine for Alzheimer's disease. Cochrane Database Syst Rev 2001; CD001498.
12. Rosenberg IH. B vitamins, homocysteine, and neurocognitive function. Nutr Rev 2001; 59: S69-73; discus.
13. Said HM. Biotin: the forgotten vitamin. Am J Clin Nutr 2002; 75: 179-80.
14. Seshadri N, Robinson K. Homocysteine, B vitamins, and coronary artery disease. Med Clin North Am 2000; 84: 215-37.
15. Smith AD. Homocysteine, B vitamins, and cognitive deficit in the elderly. Am J Clin Nutr 2002; 75: 785-76.
16. Swain R. An update of vitamin B12 metabolism and deficiency states. J Fam Pract 1995; 41: 595-600.
17. Tahiliani AG, Beinlich CJ. Pantothenic acid in health and disease. Vitam Horm 1991; 46: 165-228.
18. Tavintharan S, Kashyap ML. The benefits of niacin in atherosclerosis. Curr Atheroscler Rep 2001 Jan;3(1):74-82.
19. Urbano G, Lopez-Jurado M, Aranda P, Vidal-Valverde C, Tenorio E, Porres J. The role of phytic acid in legumes: antinutrient or beneficial function? J Physiol Biochem 2000; 56: 283-94.
20. Ward M. Homocysteine, folate, and cardiovascular disease. Int J Vitam Nutr Res 2001; 71: 173-18.
21. Werbach MR. Nutritional strategies for treating chronic fatigue syndrome. Altern Med Rev 2000; 5: 93-108.