Инозитол

Инозитол
Химическая схема инозитола, показывающая химическую номенклатурную нумерацию атомов углеродаХимическая схема инозитола, показывающая химическую номенклатурную нумерацию атомов углерода
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Инозито́л (от др.-греч. ἶνος — «мышца», лат. -itol — суффикс для обозначения многоатомных спиртов) — циклический шестиатомный спирт с молекулярной формулой C₆H₁₂O₆, являющийся одним из древнейших компонентов живых организмов[1]. Представляет собой карбоциклический сахар с множественными функциями в эукариотических клетках, включая структурные липиды и вторичные посредники. Наиболее распространённым и биологически важным стереоизомером является мио-инозитол (мeso-инозитол).

В организме человека ежедневно синтезируется около 4 г инозитола, что составляет примерно 75 % суточной потребности. Соединение функционирует как минорное биологически активное вещество пищи, участвующее в регуляции метаболизма, защите клеток от окислительного стресса и поддержании иммунной функции.

Общая характеристика и номенклатура

Инозитол относится к классу циклогексангексолов — производных циклогексана с шестью гидроксильными группами. Систематическое название наиболее важного изомера — (1R,2S,3r,4R,5S,6s)-циклогексан-1,2,3,4,5,6-гексол. В международной номенклатуре используется обозначение myo-inositol, что отражает его первоначальное выделение из мышечной ткани.

Исторически соединение называли «витамином B₈», однако данная классификация была пересмотрена после установления способности организма к эндогенному синтезу[1]. В современной научной литературе инозитол относят к витаминоподобным веществам. Функционально инозитол представляет собой минорное биологически активное вещество пищи — природное соединение, содержащееся в продуктах питания в небольших количествах и выполняющее функции экзогенного регулятора метаболизма. Несмотря на сходную с углеводами брутто-формулу Cx(H₂O)y, инозитол по химической природе не является углеводом, а представляет собой полициклический спирт.

Физические и химические свойства

Молекулярная масса инозитола составляет 180,16 г/моль при плотности 1,752 г/см³. Соединение представляет собой белый кристаллический порошок с температурой плавления 225‒227 °C[2]. Регистрационный номер CAS — 87-89-8, идентификатор PubChem — 892.

Инозитол обладает высокой растворимостью в воде, слабо растворим в ледяной уксусной кислоте, этаноле, гликоле и глицерине[2]. Практически нерастворим в органических растворителях — хлороформе и эфире. По органолептическим характеристикам соединение обладает слегка сладким вкусом, составляющим 50 % сладости сахарозы.

Инозитол относится к группе мезо-соединений, что означает оптическую неактивность из-за наличия плоскости симметрии. Кристаллическая структура характеризуется относительной стабильностью на воздухе при нормальных условиях.

Стереохимия и изомерия

Инозитол существует в девяти стереоизомерных формах, различающихся пространственным расположением гидроксильных групп относительно циклогексанового кольца[2]:

  • мио-инозитол (цис-1,2,3,5-транс-4,6-циклогексангексаол);
  • сцилло-инозитол (цис-1,3,5-транс-2,4,6-циклогексангексаол);
  • муко-инозитол (цис-2,3,5,6-транс-1,4-циклогексангексаол);
  • D-хиро-инозитол (цис-1,2,5-транс-3,4,6-циклогексангексаол);
  • L-хиро-инозитол (цис-2,3,5-транс-1,4,6-циклогексангексаол);
  • нео-инозитол (цис-1,2,3-транс-4,5,6-циклогексангексаол);
  • алло-инозитол (цис-1,2,3,4-транс-5,6-циклогексангексаол);
  • эпи-инозитол (цис-1,2,3,5,6-транс-4-циклогексангексаол);
  • цис-инозитол (цис-1,2,3,4,5,6-циклогексангексаол).

В наиболее стабильной конформации мио-инозитол принимает форму «кресла», при которой максимальное количество гидроксильных групп занимает экваториальное положение. В данной конформации пять из шести гидроксилов располагаются экваториально, тогда как вторая гидроксильная группа занимает аксиальное положение, что обеспечивает минимальное стерическое отталкивание[2].

Нумерация мио-инозитола
Нумерация мио-инозитола

История открытия и исследований

Мио-инозитол был впервые выделен из мышечных экстрактов немецким химиком Йоханесом Йозефом Шерером (1814‒1869) в 1850 году. Первоначально соединение получило название мезо-инозитол для отличия от хиро-изомеров. Однако поскольку все остальные изомеры также являются мезо-соединениями (нехиральными), в современной номенклатуре предпочтение отдаётся термину мио-инозитол (от медицинского префикса «мио-» — мышца)[3].

Биосинтез и метаболические пути

Ферментативный синтез

У человека мио-инозитол синтезируется de novo из глюкозо-6-фосфата в двухстадийном процессе. На первой стадии глюкозо-6-фосфат изомеризуется ферментом инозитол-3-фосфатсинтазой (например, ISYNA1) с образованием мио-инозитол-1-фосфата.

Вторая стадия включает дефосфорилирование инозитолмонофосфатазой (например, IMPA1) с получением свободного мио-инозитола[4]. Данный ферментативный каскад протекает преимущественно в цитоплазме клеток и является высококонсервативным процессом, присутствующим у всех эукариотических организмов.

Тканевая локализация и количественные характеристики

Инозитол в основном синтезируется в почках, а также в семенниках, и его общее количество составляет несколько граммов в сутки. Концентрация свободного инозитола в крови составляет приблизительно 4,5 мкг/мл, при этом внутриклеточные концентрации в 5‒500 раз превышают внеклеточные[4]. Около 3/4 суточной потребности организма обеспечивается эндогенным синтезом.

Особенно высокие концентрации соединения обнаруживаются в тканях мозга, где он накапливается в защитных мембранах. Хрусталик глаза, задняя стенка глаза и слёзная жидкость также содержат значительные количества вещества. Из циркулирующего в крови резерва инозитол получают клетки, не способные к собственному синтезу данного соединения.

Центральная нервная система
Центральная нервная система

Биологические функции

Центральная нервная система

Инозитол играет критическую роль в функционировании центральной нервной системы как модулятор активности нейротрансмиттеров, включая серотонин, дофамин, ГАМК и ацетилхолин. Соединение необходимо для поддержания нейрональной функции, включая синаптическую передачу и осуществление физиологических эффектов нейромедиаторов[3]. Производные мио-инозитола обеспечивают энергетический метаболизм в центральной нервной системе через участие в сигнальном пути инсулинового рецептора и участвуют в защите нейронов от клеточного стресса.

Регулировка уровней нейронально-глиального метаболита мио-инозитола нарушается при когнитивных расстройствах, депрессии и диабете. Инозитол участвует в процессах образования лецитина и стимулирует мозговую деятельность, снижая утомляемость мозга. Витамин B8 необходим для правильного развития и функционирования клеток спинного мозга, способствует улучшению передачи нервных импульсов и является эффективным при диабетической нейропатии и заболеваниях с нарушенной нервной чувствительностью.

Клеточная сигнализация

Инозитол, фосфатидилинозитол и их моно- и полифосфаты функционируют как вторичные посредники в многочисленных путях внутриклеточной передачи сигнала. Они участвуют в следующих биологических процессах:

  • передача сигналов инсулина[5];
  • формирование цитоскелета;
  • нервная проводимость через синаптическую передачу;
  • контроль концентрации внутриклеточного кальция (Ca²⁺);
  • поддержание мембранного потенциала клеток;
  • расщепление жиров;
  • экспрессия генов.

Фитиновая кислота в растительном мире

Гексафосфат инозитола, известный как фитиновая кислота или IP₆, представляет основную форму накопления фосфора в растительных тканях, особенно в отрубях и семенах. Инозитол пента- (IP₅), тетра- (IP₄) и трифосфат (IP₃) также относят к группе фитатов[6].

Фосфор и инозитол в форме фитата не являются биодоступными для нежвачных животных из-за отсутствия пищеварительного фермента фитазы, необходимого для расщепления фосфатных групп. У жвачных переваривание обеспечивается ферментами микроорганизмов рубца. Фитиновая кислота также хелатирует важные минералы — кальций, магний, железо и цинк, делая их неусвояемыми и способствуя дефициту минералов[6].

Распространение в природе и пищевые источники

Мио-инозитол естественным образом присутствует в разнообразных пищевых продуктах. Наиболее высокие концентрации обнаруживаются во фруктах, особенно в дыне и апельсинах. Лучшим пищевым источником считается масло из семян кунжута. Также инозитол содержится в говяжьем сердце, цельных крупах, сое, бобах, грейпфруте, в икре рыб. В злаках и орехах инозитол представлен преимущественно фитатной формой с ограниченной биодоступностью.

Инозитол в форме глицерофосфолипидов, содержащийся в лецитинах растительного происхождения, характеризуется хорошей абсорбцией. В среднем человек получает 500‒1 000 мг инозитола в день с обычным питанием. Важную роль в биодоступности играет состояние микрофлоры кишечника — при дисбактериозе превращение фитатных форм в инозитол может быть затруднено[2].

Медицинское и терапевтическое применение

Синдром поликистозных яичников

Инозитол является эффективным средством для лечения синдрома поликистозных яичников (СПКЯ). Клинические исследования демонстрируют положительные результаты более чем в 70 % случаев применения.

Действие основано на улучшении восприимчивости клеток к инсулину, что нормализует работу яичников и снижает избыток мужских гормонов[7]. Мио-инозитол участвует в передаче сигналов ФСГ, восстанавливая баланс гормонов ФСГ/ЛГ и нормализуя менструальный цикл.

Применение в репродуктивной медицине

Различные комбинации мио-инозитола и D-хиро-инозитола показывают разную результативность. При соотношении МИ:ДХИ 3:1 частота наступления беременности достигает 65 %, тогда как при соотношении 40:1 этот показатель составляет 26 %[8]. Приём мио-инозитола при подготовке к ЭКО улучшает качество яйцеклеток и повышает шансы на успех.

У трети пациенток может развиваться устойчивость к инозитолу. Сочетание мио-инозитола с α-лактальбумином усиливает усвоение вещества в таких случаях.

Дефицит и клинические проявления

Дефицит инозитола в организме редко связан с рационом питания. Чаще он обусловлен нарушениями работы организма или патологическими состояниями. Симптомами недостаточности инозитола являются стрессовые состояния, бессонница, повышенное содержание холестерина в крови, ослабленное зрение, кожные высыпания, выпадение волос[9]. Проблемы с кожей могут проявляться сухостью, шелушением или развитием акне.

Экспериментальные исследования на лабораторных животных демонстрируют, что исключение инозитола из рациона приводит к обильному выпадению шерсти, повышению уровня «плохого» холестерина и ухудшению показателей биохимии крови. Недостаток витамина B₈ может негативно влиять на репродуктивную функцию организма, поскольку инозитол необходим для созревания яйцеклетки и подвижности сперматозоидов.

Нарушение баланса кишечной микрофлоры из-за дисбактериоза или патологий желудочно-кишечного тракта может затруднять превращение фитатных форм инозитола в биодоступную форму. При инсулинорезистентности активность эпимеразы, конвертирующей мио-инозитол в D-хиро-инозитол, может быть нарушена, что приводит к дисбалансу различных форм инозитола в тканях. Жители городов не всегда имеют доступ к качественным продуктам питания, что может способствовать относительному дефициту инозитола, несмотря на его высокую биодоступность[9].

Взаимодействия и противопоказания

Лекарственные взаимодействия

Инозитол может усиливать действие селективных ингибиторов обратного захвата серотонина (СИОЗС) и других антидепрессантов, что может требовать коррекции дозировки данных препаратов. Витамин B₈ взаимодействует с литием, используемым для лечения биполярного расстройства. Такое сочетание снижает эффективность инозитола и усиливает побочные эффекты лития. При совместном применении с сахароснижающими препаратами вещество может вызывать сильное снижение сахара в крови (гипогликемию), поэтому приём требует согласования с врачом[10].

Соединение усиливает разжижающее кровь воздействие аспирина, что может привести к кровотечению. Одновременно он конкурирует с аспирином, значительно снижая его эффективность в предотвращении тромбообразования. При сочетании с антидепрессантами и психотропными препаратами возможно усиление их эффекта, что иногда приводит к побочным эффектам в виде повышенной тревожности и нервного возбуждения.

Синергические комбинации

Инозитол может усиливать свой эффект при сочетании с другими добавками. В число синергетиков инозитола входят фолиевая кислота, холин, ниацин и селен.

Рекомендуется разводить во времени на минимум 4 часа приём инозитола и препаратов железа для предотвращения взаимного влияния на абсорбцию. Инозитол с ниацином эффективен при нарушениях энергетического метаболизма, способствует снижению уровня «плохого» холестерина и нормализует работу нервной системы. Инозитол с холином рекомендуется при депрессии, нервном напряжении и высоких психоэмоциональных нагрузках[11].

Дозировка и применение

Рекомендуемые дозировки

Суточная норма инозитола для профилактики и поддержания здоровья составляет 1‒2 г. При выраженных проблемах с репродуктивной системой дозировка может быть повышена до 4 г в сутки. Для лечебных эффектов при СПКЯ, тревожности, диабете часто используют добавки от 2 000 мг. При паническом и обсессивно-компульсивном расстройстве эффективные дозировки составляют 12‒18 г в сутки[10].

Не рекомендуется принимать дозировку свыше 15 г без медицинского контроля. Испытания показывают, что приём более 15 г вещества разово повышает риски расстройства пищеварения (метеоризм, диарея). У некоторых людей данные эффекты наступают при употреблении 25‒30 г за один приём.

Современные исследования и перспективы

Неврологические и психиатрические применения

Актуальные направления исследований включают изучение роли инозитола в лечении депрессивных состояний и тревожных расстройств. В двойных слепых исследованиях мио-инозитол в дозировке 18 г/сут показал эффективность при панических атаках и обсессивно-компульсивном расстройстве, уменьшая навязчивые мысли на 30‒35 % за 6 недель.

Положительное влияние производных мио-инозитола доказано при булимии и биполярных расстройствах[7]. Механизм действия инозитола связан с его влиянием на серотониновые и дофаминовые рецепторы, что объясняет его эффективность в качестве альтернативного средства при резистентности к традиционным антидепрессантам.

Метаболические исследования

Инозитол участвует в регуляции углеводного и липидного обмена, выполняя функцию передачи сигналов от инсулиновых рецепторов. Дополнительный приём снижает уровень инсулина и глюкозы в крови натощак, что указывает на уменьшение инсулинорезистентности.

Мио-инозитол важен для синтеза гормонов щитовидной железы, а его дефицит может предрасполагать к развитию гипотиреоза[12]. Соединение также участвует в метаболизме жирных кислот и способствует нормализации липидного профиля при метаболических нарушениях.

Безопасность и токсикология

Мио-инозитол обладает очень низкой токсичностью с зарегистрированной LD₅₀ 10 000 мг/кг массы тела при пероральном введении крысам. Инозитол относится к безопасным веществам, полностью естественным для организма.

При дозировке до 2 г в день побочные эффекты обычно отсутствуют. Доза более 4000‒10 000 мг может вызывать проблемы с пищеварением (тошноту, диарею, вздутие живота), головокружение, слабость, связанные с понижением сахара, бессонницу, перевозбуждение[7].

Промышленное производство

По состоянию на 2021 год основное промышленное производство мио-инозитола осуществляется в Китае и Японии. Технология экстракции основана на гидролизе фитиновой кислоты, содержащейся в отрубях зерновых культур, преимущественно кукурузы и пшеницы.

Инозитол также находит применение в качестве ингредиента энергетических напитков, как в сочетании с глюкозой, так и в качестве её заменителя[13]. В фармацевтической и косметической промышленности инозитол используется как активный компонент в составе биологически активных добавок и средств по уходу за кожей.

Примечания

  1. ↑ 1,0 1,1 Инозит // Большая советская энциклопедия / под ред. А. М. Прохорова. — Москва: Советская энциклопедия, 1972. — Т. 10. — С. 849–850.
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Knyazev A. V., Emel'yanenko V. N., Shipilova A. S., Zaitsau D. H., Lelet M. I., Knyazeva S. S., Gusarova E. V., Varfolomeev M. A. Thermodynamic properties of myo-inositol // The Journal of Chemical Thermodynamics. — New York: Academic Press, 2018. — Vol. 116. — С. 76‒84.
  3. ↑ 3,0 3,1 Y. Li, P. Han, J. Wang, T. Shi, C. You. Production of myo-inositol: Recent advance and prospective // Biotechnology and Applied Biochemistry. — Portland: Portland Press, Ltd., 2022. — Vol. 69, № 3. — С. 1101‒1111.
  4. ↑ 4,0 4,1 Parthasarathy L. K., Seelan R. S., Tobias C., Casanova M. F., Parthasarathy R. N. Mammalian inositol 3-phosphate synthase: its role in the biosynthesis of brain inositol and its clinical use as a psychoactive agent // Subcellular Biochemistry. — New York: Springer Science & Business Media, 2006. — Vol. 39. — С. 293‒314.
  5. ↑ Larner J. D-chiro-Inositol — its functional role in insulin action and its deficit in insulin resistance // International Journal of Experimental Diabetes Research. — Milton Park: Taylor and Francis Ltd, 2002. — Vol. 3, № 1. — С. 47‒60.
  6. ↑ 6,0 6,1 Toxicants Occurring Naturally in Foods // Committee on Food Protection; Food and Nutrition Board; National Research Council. Phytates. — Washington D. C.: National Academy of Sciences, 1974. — С. 225–231.
  7. ↑ 7,0 7,1 7,2 Greff D., Juhász A. E., Váncsa S., Váradi A., Sipos Z., Szinte J., Park S., Hegyi P., Nyirády P., Ács N., Várbíró S., Horváth E. M. Inositol is an effective and safe treatment in polycystic ovary syndrome: A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials // Reproductive Biology and Endocrinology. — London: BioMed Central, 2023. — Vol. 21, № 1. — С. 10.
  8. ↑ Дуб Н. В., Кручинина Е. В. Маски синдрома поликистоза яичников: роль инозитолов // Русский медицинский журнал. Мать и дитя. — Москва: Медицина информ, 2024. — Т. 7, № 3. — С. 205–213.
  9. ↑ 9,0 9,1 Инозитол // Казахстан. Национальная энциклопедия / под ред. Б. Аяган. — Алматы: Қазақ энциклопедиясы, 2005. — Т. 2. — С. 245‒247.
  10. ↑ 10,0 10,1 Громова О. А., Торшин И. Ю., Гришина Т. Р., Громов А. Н., Лиманова О. А. Систематический анализ молекулярно-физиологических эффектов мио-инозитола: данные молекулярной биологии, экспериментальной и клинической медицины // Эффективная фармакотерапия. — М.: Медицинский форум, 2013. — № 28. — С. 4–12.
  11. ↑ Kiani A. K., Paolacci S., Bertelli M. From Myo-inositol to D-chiro-inositol molecular pathways // European Review for Medical and Pharmacological Sciences. — Roma: Verduci Editore s.r.l., 2021. — Vol. 25, № 5. — С. 2390‒2402.
  12. ↑ Benvenga S., Nordio M., Laganà A. S., Unfer V. The Role of Inositol in Thyroid Physiology and in Subclinical Hypothyroidism Management // Frontiers in Endocrinology. — Lausanne: Frontiers Media S. A., 2021. — Vol. 12, № 662582. — С. 1–9.
  13. ↑ Жукова Н. И., Гагауз Н., Киреева М. А. Энергетические напитки и их влияние на биохимические процессы организма // Актуальные вопросы в научной работе и образовательной деятельности : Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции. — Тамбов: ООО «Консалтинговая компания Юком», 2015. — Т. 7. — С. 40–42.
Источник — https://znanierussia.ru/articles/index.php?title=Инозитол&oldid=1946291