Витамины, растворимые в воде

1. Витамин В, (антиневритный); тиамин

2. Витамин В₂ (витамин роста); рибофлавин

3. Витамин В₆ (антидерматитный, адермин); пиридоксин

4. Витамин В,₂ (антианемический); кобаламин

5. Витамин РР (антипеллагрический); ниацин, никотинамид

6. Витамин В_с (антианемический); фолиевая кислота

7. Витамин В₃ (антидерматитный); пантотеновая кислота

8. Витамин Н (антисеборейный, фактор роста бактерий, дрожжей и грибов); биотин

9. Витамин С (антискорбутный); аскорбиновая кислота

10. Витамин Р (капилляроукрепляющий, витамин проницаемости); биофлавоноиды

Помимо этих двух главных групп витаминов, различают группу разнообразных химических веществ, некоторые из которых частично синтезируются в организме, но обладают витаминными свойствами; для человека и ряда животных эти вещества принято объединять в группу витаминоподобных. К ним относят холин, липоевую кислоту, витамин В₁₅ (пангамовая кислота), оротовую кислоту, инозит, убихинон, парааминобензойную кислоту, карнитин, линолевую и линоленовую кисло­ты, витамин U (противоязвенный фактор) и ряд факторов роста птиц, крыс, цыплят, тканевых культур. Поскольку типичные картины авитаминозов встречаются доволь­но редко, очевидно, нет необходимости в подробном описании клинической картины гипо- и авитаминозов. Более подробно будут представлены сведения о биологи­ческой роли тех витаминов, механизм действия которых уже расшифрован. '

В табл. 5.1. приведены известные к настоящему времени сведения о суточной потребности, природе активной формы и физиологической роли витаминов.

Таблица 5.1. Природа биокаталитической функции витаминов

		Рекомендуе-
	Впервые	мая суточ­ная потреб­ность для	Активная (или	Биохимическая функция (или тип
Dil l м МИп	описан	коферментная) форма	катализируемой реакции)
		человека, mj
		Жирорастворимые витамины
А (ретинол)		2,7	Ретиналь	Зрительный процесс
D (кальциферолы)		0,01-0,025	1,25-Диоксихолекаль-циферол	Обмен кальция и фосфора
E (токоферол)		5,0	Транспорт электронов (защита
				мембранных липидов)
К (филлохинон,		1,0	-	Перенос электронов (кофактор
менахинон)				в реакциях карбоксилирования
		Водорастворимые витамины
В) (тиамин)		1,2'	Тиаминпирофосфат	Декарбоксилирование а-кето-
			(ТПФ)	кислот; перенос активного аль-
				дегида (транскетолаза)
Вт (рибофлавин)		1,7	Флавинадениндинук-	Дыхание, перенос водорода
			леотид (ФАД), фла-
			винмононуклеотид
			(ФМН)
РР (никотинамид,			НАД, НАДФ	Дыхание, перенос водорода
никотиновая кис-
лота)
В6 (пиридоксин)			Пиридоксальфосфат	Трансаминирование и декар-
			(ПФ)	боксилирование аминокислот
В|2 (кобаламин)		0,003	Дезоксиаденозил	Кофермент ряда метаболиче-
			(или метил-) коба-	ских реакций переноса алкиль-
			ламин *"	ных групп; метилирование го-
				моцистеина
Вс (фолиевая кис-		1 -2,2	Тетрагидрофолиевая	Транспорт одноу! леродных
лота)			кислота	групп
В} (пантотеновая		3-5	Коэнзим А (Кофер-	Транспорт ацильных групп
кислота)			мент А)
Н (биотин)		0,25	Биоцитин (E-N-био-	Кофермент реакций карбок-
			тиниллизин)	силирования (транспорт СОг)
С (аскорбиновая			—	Восстанавливающий кофактор
кислота)				для ряда монооксигеназ; гид-
				роксилирование пролина; ката-
				болизм тирозина

ВИТАМИНЫ, РАСТВОРИМЫЕ В ЖИРАХ \j Витамины группы А

Витамин А (ретинол, антиксерофтальмический витамин) хорошо изучен. Известны три витамина группы А: А,, А₂ и цис-форма витамина А_ь названная неовита­мином А. С химической точки зрения ретинол представляет собой циклический непредельный одноатомный спирт, состоящий из шестичленного кольца (Р-ионона), двух остатков изопрена и первичной спиртовой группы.

Витамин А₂ отличается от витамина А[ наличием дополнительной двойной связи в кольце [3-ионона. Все три формы витаминов группы А существуют в виде стереоизомеров, однако только некоторые из них обладают биологической актив­ностью. Витамины группы А хорошо растворимы в жирах и жирорастворителях: бензоле, хлороформе, эфире, ацетоне и др. В организме они легко окисляются при участии специфических ферментов с образованием соответствующих цис- и транс- альдегидов, получивших название ретиналей (ретиненов), т. е. альдегидов вита­мина А. В организме витамин А может откладываться про запас в печени в форме более устойчивых сложных эфиров с уксусной или пальмитиновой кислотой.

Характерными симптомами недостаточности витамина А у человека и животных являются, помимо торможения роста, потеря массы тела и общее истощение орга­низма, специфические поражения кожи, слизистых оболочек и глаз. В первую оче­редь поражается эпителий кожи, что сопровождается пролиферацией и патологиче­ским ороговением его; процесс сопровождается развитием фолликулярного гипер­кератоза, кожа усиленно шелушится, становится сухой. В результате начинаются вторичные гнойные и гнилостные процессы. При авитаминозе А поражается также эпителий слизистой оболочки всего желудочно-кишечного тракта, мочеполовой сис­темы и дыхательного аппарата. Характерно поражение глазного яблока — к с е р о-ф т а л ь м и я, т. е. развитие сухости роговой оболочки глаза (от греч. xeros — сухой, ophtalmos — глаз), являющееся следствием закупорки слезного канала, эпителий ко­торого также подвергается ороговению. Глазное яблоко не омывается слезой, кото­рая, как известно, обладает бактерицидным свойством. Вследствие этого развиваются воспаления конъюнктивы, отек, изъязвление и размягчение роговой оболочки. Этот комплекс поражений обозначают термином кератомаляция (от греч. keras — рог, malatia — распад); она развивается очень быстро, иногда в течение нескольких часов. Распад и размягчение роговой оболочки связаны с развитием гнойного процесса, поскольку гнилостные микроорганизмы при отсутствии слезной жидкости быстро развиваются на поверхности роговицы.

К наиболее ранним и специфическим симптомам авитаминоза А (гиповитами­ноза А) относится куриная, или ночная, слепота (гемералопия). Она выражается в по­тере остроты зрения, точнее, способности различать предметы в сумерках, хотя больные днем видят нормально.

Помимо гипо- и авитаминозов, описаны случаи гипервитаминоза А при употреблении в пищу печени белого медведя, тюленя, моржа, в которой содержится много свободного витамина А. Характерные проявления гипервитаминоза А — воспа-

ление глаз, гиперкератоз, выпадение волос, общее истощение организма. Этому со­путствуют, как правило, потеря аппетита, головные боли, диспепсические явления (тошнота, рвота), бессонница. Гипервитаминоз может развиться также и у детей в результате приема больших количеств рыбьего жира и препаратов витамина А. Описано развитие острого гипервитаминоза у детей после приема высоких доз витамина А, при этом повышается его содержание в крови.

Биологическая роль. Витамин А оказывает влияние на барьерную функ­цию кожи, слизистых оболочек, проницаемость клеточных мембран и биосинтез их компонентов, в частности определенных г ликопротеинов. Действие витамина А в этих случаях связывают с его вероятной причастностью к синтезу белка. Существует предположение, что благодаря наличию двойных связей в молекуле витамин А может участвовать в окислительно-восстановительных реакциях, поскольку он способен обра­зовывать перекиси, которые в свою очередь повышают скорость окисления других соединений.

Более подробно выяснено значение витамина А в процессе светоощу-щения. В этом важном физиологическом процессе выдающуюся роль играет осо­бый хромолипопротеин — сложный белок родопсин, или зрительный пурпур, являю­щийся основным светочувствительным веществом сетчатки, в частности палочек, занимающих ее периферическую часть. Установлено, что родопсин состоит из липо-протеина опсина и простетической группы, представленной альдегидом витамина А) (ретиналь); связь между ними осуществляется через альдегидную группу витамина и свободную е — ТЧЬЬ-группу белка с образованием шиффова основания. На свету родопсин расщепляется на белок опсин и ретиналь; последний превращается в транс­форму; с этими превращениями каким-то образом связана трансформация энергии световых лучей в зрительное возбуждение — процесс, который до сих пор остается за­гадкой. В темноте происходит обратный процесс — синтез родопсина, требующий наличия активной формы альдегида -г- 11-г/ис-ретиналя, который может синтезиро­ваться из гумс-ретинола или транс- ретиналя, или транс-формы витамина А при уча­стии специфических дегидрогеназы и изомеразы. Более подробно цикл превращений родопсина в сетчатке глаза на свету и в темноте можно представить в виде схемы:

Таким образом, под действием кванта света родопсин через ряд промежуточных продуктов («оранжевый» и «желтый» белки) распадается на опсин и алло-транс-ретн- наль, представляющий собой неактивную форму альдегида витамина А. Имеются ука­зания, что алло-т/>анс-ретиналь может частично превращаться в активный \\-цис- ретиналь под влиянием света (на схеме — пунктирная стрелка). Однако главным путем образования 11-г/ме-ретиналя является ферментативное превращение транс-

формы витамина А в цис-форму (под действием изомеразы) и последующее окисле­ние ее при участии алкогольдегидрогеназы '.

Распространение в природе и суточная потребность

Витамин А широко распространен. Наиболее богаты этим витамином следую­щие продукты животного происхождения: печень крупного рогатого скота и свиней, яичный желток, цельное молоко, сметана, сливки. Особенно много свободного ви­тамина А в жирах печени морского окуня, трески, палтуса; в частности, в жире печени морского окуня содержание витамина А доходит до 35 %. Источниками витамина А для человека являются также красно-мякотные овощи (морковь, томаты, перец и др.), в которых витамин А содержится в виде провитаминов — каро­тин о в, выделенных впервые из моркови (от лат. carota — морковь). Известны три типа каротинов: а-, (3- и у-каротины, отличающиеся друг от друга по химическому строению и биологической активности. Наибольшей биологической активностью об­ладает Р-каротин, поскольку он содержит два Р-иононовых кольца и при распаде в организме из него образуются две молекулы витамина А.

При окислительном распаде а- и у-каротинов образуется только по одной моле­куле витамина А, поскольку эти провитамины содержат по одному Р-иононовому кольцу. Расщепление каротинов на молекулы витамина А преимущественно осуще­ствляется в кишечнике под действием специфического фермента Р-каротин-диокси-геназы (хотя не исключена возможность аналогичного превращения и в печени). Это расщепление происходит в присутствии кислорода; при этом образуются две молекулы ретиналя, которые под действием специфической кишечной редуктазы вос­станавливаются в витамин А. Степень усвоения каротинов и свободного витамина А зависит как от содержания жиров в пище, так и от наличия свободных желчных кислот, являющихся абсолютно необходимыми соединениями для всасывания продук­тов распада жиров.

Суточная потребность в витамине А для взрослого человека составляет в сред­нем 2,7 мг витамина А или от 2 до 5 мг Р-каротина. Основным органом, в кото­ром частично откладывается витамин А у человека, является печень, содержащая в норме около 20 мг этого витамина на 100 г ткани.

Витамины группы D

Витамин D (кальциферол, антирахитический витамин) существует в виде несколь­ких соединений, отличающихся по химическому строению и биологической активности. Для человека и животных активными препаратами считаются витамины D2 и D?, хотя в литературе известен и витамин D₄ (дигидроэргокальциферол). В природных

продуктах содержатся преимущественно провитамины D2 и D}, соответственно — эргостерин и холестерин.

В 1924 г. А. Гесс и М. Вейншток и независимо Г. Стинбок из растительных масел и продуктов питания после воздействия УФ-излучением с длиной волны 280 — 310 нм получили активный препарат, предотвращающий развитие рахита у детей. Оказалось, что активное начало связано с каким-то стерином, который был иден­тифицирован с эргостерином и назван витамином Dj. В 1932 г. А. Виндаус выделил эргостерол из дрожжей и показал, что истинным витамином D является не эрго­стерин, а продукт его превращения, образующийся при УФ-облучении, который был обозначен витамином D2, или кальциферолом. В 1956 г. Международная комиссия по химической номенклатуре предложила для витамина D₂ новое название — эрго-кальциферол.

С химической точки зрения эргостерин представляет собой одноатомный нена­сыщенный циклический спирт, в основе структуры которого лежит конденсированная кольцевая система циклопентанпергидрофенантрена; под действием УФ-излучения эргостерин через ряд промежуточных продуктов (люмистерин, тахистерин) превра­щается в витамин D₂:

Как видно, витамин D2 образуется из эргостерина в результате разрыва между 9-м и 10-м углеродными атомами кольца В под действием УФ-излучения.

В 1936 г. в лаборатории А. Виндауса был выделен активный в отношении рахита препарат из рыбьего жира и назван витамином D> Выяснилось, кроме того, что предшественником витамина D_? является не эргостерин, а холестерин. А. Виндаус в 1937 г. выделил из поверхностных слоев кожи свиньи 7-дегидро-холестерин, который при УФ-облучении превращался в активный витамин D₃:

Следует отметить, что благодаря наличию холестерина и 7-дегидрохолестерина в составе липидов кожи человека имеется возможность синтеза витамина Dy при солнечном облучении или облучении лампой ультрафиолетового излучения поверх­ности тела. Этим приемом широко пользуются при лечении рахита у детей.

Витамины U 2 ^и Dj представляют собой бесцветные кристаллы с температурой плавления 115 —117 °С, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в жирах, хлороформе, эфире и других жирорастворителях.

Недостаток витамина D в рационе детей приводит к возникновению широко известного заболевания — рахита, в основе развития которого лежат изменения фос-форно-кальциевого обмена и нарушение отложения в костной ткани фосфата каль­ция. Поэтому основные симптомы рахита связаны с нарушением нормального про­цесса остеогенеза. Развивается остеомаляция — размягчение костей. Кости стано­вятся мягкими и под тяжестью тела принимают уродливые О- или Х-образные формы. На костно-хрящевой границе ребер отмечаются своеобразные утолщения — так называемые рахитические четки. У детей при рахите относительно большая го­лова и увеличенный живот. Развитие последнего симптома обусловлено гипотонией мышц. Нарушение процесса остеогенеза при рахите сказывается также на развитии зубов — задерживается появление первых зубов и развитие дентина. Для авитаминоза D взрослых характерной особенностью является развитие остеопороза вследствие вымывания уже отложившихся солей; кости становятся хрупкими, что часто приво­дит к переломам.

Биологическая роль. Значение витамина D начинает проясняться в по­следнее время. Получены доказательства, что при физиологических условиях кальци­феролы функционально инертны. По данным Г. де Лука и сотр., витамин D вы­полняет свои биологические функции в организме в форме образующихся из него активных метаболитов, в частности 1,25-диоксихолекальциферола [обозначается 1,25(OH)₂D₃] и 24,25-диоксихолекальциферола [24,25(OH)₂D₃]', причем если гид-роксилирование в 25-м п оложднии осуществляется^в_дечени, то этот процесс в 1-м ¹ положении протекает~в^почках_; показано, кроме того, что специфическая 1ос-гидро-ксияата содержится, помимо почек, также в костной ткани и плаценте. Имеются бесспорные доказательства, что именно эти активные метаболиты, выполняя скорее гормональную, чем би о каталитическую роль, функционируют в системе гомеостати-ческой регуляции обмена кальция и остеогенеза. В частности, 1,25(OH)₂D₃ участвует ^регуляции процессов всасывания Са_и_Р_в^сщх1ечнике, резорбции костной ткани и реабсорбции Ca_ji_P_B_jiQ^siiidxIEk.&IihME-^ Процессы остеогенеза и ремоделиро-"вания костной ткани, напротив, регулируются 24,25(OH)₂D₃. Методом ауторадиогра-фии показано накопление 1,25(OH)2D₃ в ядерном аппарате клеток органов-мишеней (почки, мозг, поджелудочная железа, гйТюфиз, молочная железа); в то же время он не открывается в печени, селезенке, скелетной и сердечной мышцах, способствуя сдн1езу~_мРНК, соответственно Са-связывающих белков и гормонов, регулирующих обмен кальция. Подтвердилось предположение о существовании специфического внутриклеточного белка, являющегося рецептором кальциферолов. Показано, кроме того, что 1,25(OH)2D} вызывает дифференцировку некоторых лейкозных клеток, что, по-видимому, указывает на возможную связь между витаминами группы D и опу­холевым ростом. Это не означает, однако, что функции витаминов D осуществляются только через ядерный аппарат. Совсем недавно открыты новые пути метаболизма витаминов группы D, включающие окисление в 23-м положении с образованием 23,25(0Н)2Оз или 23-гидроксилированной формы 1,25(OH)2D₃. Более того, 24- и 26-гидроксилированные метаболиты D₃, в частности 1-оксипроизводные последних, по биологическому действию оказались в 10 раз более активными, чем нативный i,25(OH)₂D.

Распространение в природе и суточная потребность

Наибольшее количество витамина D₃ содержится в продуктах животного проис­хождения: сливочном масле, желтке яиц, печени и в жирах, а также в рыбьем жире, который широко использовался для профилактики и лечения рахита. Из расти­тельных продуктов наиболее богаты витамином D₂ растительные масла (подсолнеч-

ное, оливковое и др.); много витамина D2 в дрожжах. Для профилактики рахита в детском возрасте, помимо полноценного питания, включающего масло, молоко, жиры, мясо и другие продукты, рекомендуется УФ-облучение поверхности кожи (солнечное облучение, лампы ультрафиолетового облучения), а также продуктов растительного происхождения, способствующие обогащению их витамином D.

Суточная потребность в витамине D для детей колеблется от 10 до 25 мкг (500-1000 ME) в зависимости от возраста, физиологического состояния организма, соотношений солей фосфора и кальция в рационе и др. Для взрослого человека достаточно минимального количества витамина D.

Случаи гипервитаминоза D у людей наблюдаются при «ударной» терапии ра­хита и некоторых дерматозов (волчанка). Гипервитаминоз был отмечен после приема более 1 500000 ME витамина D в сутки. Прием очень больших доз витамина D может вызвать смертельный исход. У экспериментальных животных гипервитаминоз сопровождается увеличением отложения гидроксилапатита в костях и некоторых внутренних органах. У собак, например, отмечена кальцификация почек. Однако все эти симптомы исчезают после прекращения приема витамина.

деитамины группы К

Согласно номенклатуре биологической химии, к группе витаминов К относятся два типа хинонов с боковыми цепями, представленными изопреноидными звеньями: витамины Kj и К₂ '. В основе циклической структуры обоих витаминов лежит кольцо 1,4-нафтохинона.

Для витамина К] сохранено название филлохинон, а для витаминов группы К 2 введено название менахинон с указанием числа изопреновых звеньев²; в частности, для витамина К? рекомендовано название менахинон-6, где цифра 6 указывает число изопреновых звеньев в боковой цепи.

Витамин К; (филлохинон) впервые был изолирован из люцерны; это производ­ное 2-метил-1,4-нафтохинона, содержащего в положении 3 фитильный радикал, имеющий 20 атомов углерода:

Витамин Н^(филлохинон)

Витамин К.2 открыт в растениях и у животных и содержит в боковой цепи от 6 до 9 изопреновых единиц.

Витамин Ki представляет собой светло-желтую жидкость, неустойчивую при на­гревании в щелочной среде и при облучении; витамин К 2 — желтые кристаллы, также неустойчив. Оба препарата нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в органи­ческих растворителях: бензоле, хлороформе, ацетоне, гексане и др.

Помимо витаминов Ki и К^, некоторые производные нафтохинона обладают витаминными свойствами и высокой антигеморрагической активностью, например синтетический аналог витамина К, лишенный боковой цепи в положении 3, обозна­чается витамином Кз (менадион, или 2-метил-1,4-нафтохинон). Поскольку витамин Кз нерастворим в воде, на его основе были синтезированы десятки растворимых в воде производных, одно из которых нашло широкое применение в медицинской практике -это синтезированная А. В. Палладиным натриевая соль бисульфитного производного витамина К₃ — викасол:

Витамин К является антигеморрагическим фактором, определенным образом свя­занным со свертыванием крови. Поэтому при авитаминозе К возникают самопроиз­вольные паренхиматозные и капиллярные кровотечения (носовые кровотечения, внут­ренние кровоизлияния). Кроме того, любые поражения сосудов (включая хирурги­ческие операции) при авитаминозе К могут привести к обильным кровотечениям. У человека авитаминоз К встречается реже, чем другие авитаминозы. Объясняется это двумя обстоятельствами: во-первых, смешанная пища довольно богата витами­ном К (поскольку витамины группы К синтезируются в зеленых растениях и неко­торыми микроорганизмами); во-вторых, синтезируемого кишечной микрофлорой коли­чества витамина К вполне достаточно для предотвращения авитаминоза. Авитаминоз обычно развивается при нарушении процесса всасывания жиров в кишечнике. У груд­ных детей часто возникают обильные подкожные кровотечения и кровоизлияния; они наблюдаются и при так называемом геморрагическом диатезе, являющемся следствием недостаточности свертывания крови у матери.

Биологическая роль. Витамин К принимает участие в синтезе протром­бина в печени, очевидно, через ферментную систему. Получены доказательства, что витамин К необходим как стимулятор биосинтеза в печени минимум четырех белков-ферментов, участвующих в сложном процессе свертывания крови: факторов II, VII, IX, X. В частности, имеются данные, что в молекуле указанных факторов обяза­тельно присутствуют остатки карбоксиглутаминовой кислоты; в молекуле активного протромбина таких остатков оказалось 10. Показано, что у-карбоксилирование остатка глутаминовой кислоты в молекуле белков протекает посттрансляционно при участии у-глутамилкарбоксилазы, требующей наличия витамина К. В этой реакции витамин К выполняет, по-видимому, кофакторную функцию.

Реакция постсинтетического карбоксилирования у-карбоксильной группы глутама-та играет, кроме того, важную роль в связывании ионов Са²⁺ с молекулой белка,

поскольку при этом образуются дополнительные отрицательно заряженные ионы карбоксильных групп. Укажем также, что биотин не участвует в этой реакции карбоксилирования.

Одним из мощных антивитаминов К является природное вещество дикумарол (дикумарин), введение которого вызывает резкое снижение в крови протромбина и ряда других белковых факторов свертывания крови и соответственно кровотече­ния. Аналогичным свойством обладает, кроме того, салициловая кислота.

Способность дикумарола снижать свертываемость крови в дальнейшем стали использовать для лечения болезней человека, характеризующихся повышенной свер­тываемостью крови. В частности, при тромбозах, тромбофлебитах дикумарол, способ­ствуя разжижению сгустка крови, оказывает эффективное действие. В случае возникно­вения кровотечения после введения дикумарола больным назначают препараты ви­тамина К.

Дата добавления: 2014-12-27