Жирорастворимые витамины

К жирорастворимым витаминам относят витамины А,Д,Е,К.

Витамин А (ретинол, антиксерофтальмический)

1.Структура. Витамин А является полиизопреноидом, содержащим циклогексенильное кольцо. В группу витамина А входят ретинол,ретиналь и ретиноевая кислота. Только ретинол обладает полной функцией витамина А. Термин «ретиноиды» включает природные и синтетические формы ретинола. Растительный предшественник бета-каротин обладает 1/6 активности витамина А.

2.Метаболизм.Эфиры ретинола растворяются в жирах пищи, эмульгируются желчными кислотами и всасываются кишечным эпителием. Всосавшийся b-каротин расщепляется на две молекулыретиналя. В клетках эпителия ретиналь восстанавливается в ретинол и небольшая часть ретиналя окисляется в ретиноевую кислоту. Большая часть ретинола эстерифицируется насыщенными жирными кислотами и в составе хиломикронов поступает через лимфу в кровь. После липолитической трансформации ремнанты хиломикронов захватываются печенью. В печени витамин А запасается в виде эфиров. Для транспорта к периферическим тканям эфиры ретинола гидролизуются и свободный ретинол связывается в сыворотке крови с ретинолсвязывающим протеином (ПРСП). Ретиноевая кислота транспортируется альбуминами. Внутри периферических клеток ретинол связывается с клеточным ретинол-связывающим протеином (КРСП). Токсическое действие витамина А проявляется при появлении свободной формы витамина, т.е. после исчерпания мощности КРСП. Ретинол и ретиналь взаимопревращаются друг в друга с помощью НАДФ-зависимых дегидрогеназ или редуктаз. Ретиноевая кислота не может превращаться в ретинол или ретиналь, поэтому ретиноевая кислота может поддерживать рост и дифференцировку тканей, но не может заменить ретиналь в зрении или ретинол в функционировании репродуктивных органов.

3.Биологическое роль

1) Ретинол действует подобно гормонам, проникающим в клетку, – связывается с ядерными белками и регулирует экспрессию определенных генов. Ретинол необходим для осуществления нормальной репродуктивной функции.

2) Ретиналь участвует в акте зрения. 11-цис-ретиналь связан с белком опсином и образует родопсин. На свету родопсин диссоциирует и цис-ретиналь переходит в транс-ретиналь. Реакция сопровождается конформационными изменениями мембран палочек и открытием кальциевых каналов. Быстрый вход ионов кальция инициирует нервный импульс, который передается в зрительный анализатор. Для повторного восприятия (т.е. в темноте) транс-ретиналь восстанавливается алкогольдегидрогеназой в транс-ретинол (здесь возможны потери витамина А). Транс-ретинол изомеризуется в цис-ретинол (здесь возможно восполнение убыли витамина А). Цис-ретинол окисляется в цис-ретиналь, который, соединяясь с опсином, образует родопсин. Система светоощущения готова к восприятию следующего кванта света.

3) Ретиноевая кислота участвует в синтезе гликопротеинов, усиливает рост и дифференцировку тканей.

4) Ретиноиды обладают антиопухолеввой активностью и ослабляют действие канцерогенов.

5) b-каротин – антиоксидант и способен обезвреживать пероксидные свободные радикалы (ROO^·) в тканях с низким парциальным давлением кислорода.

4.Источники. Витамин А содержится только в продуктах животного происхождения (печень, почки, сливочное масло, рыбий жир). Из печени пресноводных рыб выделен витамин А₂, который отличается наличием еще одной двойной связи в 3-4 положении и называется 3-дегидроретинол. Биологическая активность витамина А₂ для млекопитающих соответствует примерно 40% активности витамина А₁. В растениях есть пигменты – a-, b- и g-каротины, которые могут превращаться в витамин А (морковь, томаты).

5.Суточная потребность. 1-2,5 мг витамина А (5000-7000 МЕ). 1 МЕ = 0,344 мкг ретинолацетата. Частично потребность в витамине А может покрываться за счет каротина (2-5 мг), причем 1 мг каротина = 0,67 мг ретинола.

6.Гиповитаминоз проявляется в виде куриной слепоты – гемералопия. Это наиболее ранний признак недостаточности витамина А: человек нормально видит при дневном освещении и очень плохо различает предметы при плохом освещении (в сумерках). Авитаминоз характеризуется падением массы тела, остановкой роста, пролиферацией и ороговеванием эпителия, сухости кожи и слизистых, слущиванием эпителия, нарушением репродуктивной функции. Сухость роговицы глаза называется ксерофтальмия (отсюда название витамина – антиксерофтальмический). Повреждение эпителия мочевых путей, кишечника приводит к развитию воспалительных заболеваний. Важнейшей причиной недостаточности витамина А являются нарушения всасывания и транспорта липидов. При введении высоких доз витамина А развивается гипервитаминоз А.

Витамин D (кальциферол, антирахитический)

1.Структура. В растительных продуктах содержится эргостерин, который при действии ультрафиолетовых лучей превращается в витамин D₂ (эргокальциферол). В животных тканях распространен 7-дегидрохолестерол, который в коже при облучении ультрафиолетовыми лучами превращается в витамин D ₃ (холекальциферол).

7-дегидрохолестерол Холекальциферол (витамин Д₃)

Эргостерол Эргокальциферол (витамин Д₂)

2.Метаболизм.Витамин D пищи всасывается в составе мицелл. В крови транспортируется в связи со специфическим транспортным глобулином. В гепатоцитах гидроксилируется в 25-гидроксихолекальциферол (25-ОН-D₃). Это главная резервная в печени и транспортная в крови форма витамина D. Часть 25-ОН-D₃ участвует в энтеро-печеночной циркуляции (как желчные кислоты). При ее нарушении может возникать дефицит витамина D. В почках, плаценте и костях 25-ОН- D₃ может гидроксилироваться в положении 1 с образованием 1,25-дигидроксихолекальциферола или кальцитриола. Продукция кальцитриола регулируется собственной концентрацией, паратгормоном и сывороточными фосфатами.

3.Биологическая роль.Кальцитриол функционирует подобно проникающим гормонам. Кальцитриол – единственный регулятор перемещения кальция через мембрану энтероцитов против градиента концентрации. Кальцитриол стимулирует биосинтез в энтероцитах кальций-связывающего белка, что обеспечивает всасывание кальция и фосфатов в тонком кишечнике. Витамин D₃ усиливает реабсорбцию фосфатов в почечных канальцах, что способствует поддержанию нормального соотношения Са²⁺ и НРО₄^3- в плазме и внеклеточных жидкостях. Это необходимо для кальцификации молодой растущей костной ткани.

4.Источники: рыбий жир, печень рыб и животных, сливочное масло, яичный желток, молоко.

5.Суточная потребность.Потребность в витамине D зависит от возраста и состояния организма и составляет 12-25 мкг (500-1000 МЕ) в сутки (1 мкг=40 МЕ).

6.Гиповитаминоз. При недостатке витамина D у детей развивается заболевание рахит: нарушение минерализации костей, позднее развитие зубов, гипотония мышц. При недостатке витамина D у взрослых развивается остеопороз. Для профилактики D-гиповитаминоза используют ультрафиолетовое облучение кожи и пищи. При передозировке витамина D (в дозах, превышающих лечебные в 2-3 тысячи раз 1 500 000 МЕ) развивается гипервитаминоз: у детей остановка роста, рвота, исхудание, повышение артериального давления, возбуждение с переходом в ступор. В основе – гиперкальциемия и кальцификация внутренних оранов.

Витамин Е (токоферол, антистерильный)

1.Структура. К витамину Е относится группа соединений – производных токола, обладающих витаминной активностью. Известно 8 видов токоферолов – α, β, γ, δ и т.д. Наибольшей активностью обладает a-токоферол (5,7,8-триметилтокол).

2.Метаболизм.Витамин Е не метаболизируется в организме. Нарушение всасывания липидов может приводить к дефициту токоферола, поскольку токоферол растворяется в жирах пищи, высвобождается и всасывается во время их переваривания. Токоферол всасывается в кишечнике и в составе хиломикронов через лимфу поступает в кровь. Токоферол попадает в ткани, в капиллярах которых хиломикроны подвергались действию липо-протеинлипазы, и в печень витамин Е поступает в составе ремнантов хиломикронов. Токоферол транспортируется из печени к периферическим тканям в составе ЛПОНП. Депонируется витамин в жировой ткани, печени и мышцах.

3.Биологическое рольвитамина Е заключается в следующем:

1) Витамин Е накапливается в мембранах клеток и действует как антиоксидант, прерывая цепи свободно-радикальных реакций. Это препятствует пероксидации полиненасыщенных жирных кислот фосфолипидов. В отличие от других витаминов, витамин Е повторно не используется и после своего действия должен заменяться новыми молекулами токоферола. Антиоксидантное действие токоферола эффективно при высокой концентрации кислорода, поэтому он находится в мембранах клеток с высоким парциальным давлением кислорода (мембраны эритроцитов, клеток респираторных органов). Потребность в витамине Е повышается при увеличении потребления ненасыщенных жирных кислот.

2) Витамин Е и селен(Se) действуют как синергисты. Se входит в состав глютатионпероксидазы, которая обеспечивает обезвреживание пероксидных радикалов. Se необходим для нормального функционирования поджелудочной железы. При нарушении функции ее нарушается переваривание и всасывание липидов и вторично витамина Е.

3) Витамин Е может участвовать в функционировании SH-содержащих ферментов, влиять на биосинтез КоQ, участвовать в механизмах переноса электронов по дыхательной цепи митохондрий.

4.Источником витамина Е для человека являются растительные масла, а также зерновые продукты, ягоды шиповника, салат, капуста.

5. Суточная потребность. 20-30 мг.

6.Дефицит витамина Е. При дефиците витамина Е нарушается образование сперматозоидов у мужчин и развитие плода у женщин. Развиваются дегенеративные изменения клеток репродуктивных органов, мышечная дистрофия, дегенеративные изменения клеток спинного мозга, жировое перерождение печени, дислипопротеинемии. У новорожденных может развиваться анемия, поэтому витамин Е необходимо добавлять к пище беременных и лактирующих женщин. Анемия развивается из-за уменьшения продукции гемоглобина и сокращения продолжительности жизни эритроцитов. При нарушении переваривания и всасывания липидов развивается гиповитаминоз Е, ведущий к неврологическим заболеваниям.

Витамин К (филлохинон, антигеморрагический)

1.Структура. Три соединения обладают биологической активностью витамина К. Витамин К₁ (филлохинон) является производным 2-метил-1,4-нафтохинона, содержащий в положении 3 боковую цепь (фитол). Выделен из люцерны. Витамин К₂(менахинон) выделен из гниющей рыбной муки. Синтезируется кишечной микрофлорой. Отличается от витамина К₁ строением боковой цепи, представленной фарнезилдигеранилом. Витамин К₃(менадион, синтетический) не имеет боковой цепи в положении 3. На его основе А.Б.Палладин синтезировал водорастворимый препарат викасол (натриевая соль бисульфитного производного 2-метил-1,4-нафтохинона).

3.Биологическая роль.

2.Метаболизм.Для всасывания природных витаминов группы К (нафтахинонов) требуются желчные кислоты. В кровь они поступают в составе хиломикронов через лимфу. Викасол может всасываться без желчных кислот и прямо поступает в воротную вену и печень. Витамин К вначале аккумулируется в печени, но быстро расходуется.

1) Витамин К стимулирует биосинтез в печени четырех белковых факторов свертывания крови (II-протромбин; VII-проконвертин; IX-фактор Кристмаса, или антигемофильный глобулин В; Х-фактор Стюарта-Прауэра).

2) Витамин К действует как кофактор карбоксилазы на этапе посттрансляционной модификации глутаминовых остатков протромбина. Протромбин содержит 10 таких остатков, которые карбоксилируются витамин К-зависимой карбоксилазой. Образуется γ-карбоксиглутамат, который затем хелатируется кальцием, что важно для свертывания крови.

3) Реакция карбоксилирования требует СО₂ и восстановленной (гидрохиноидной) формы витамина К. В эндоплазматическом ретикулуме есть цикл восстановления продукта карбоксилазной реакции витамина К (т.е. хиноидной формы в гидрохиноидную). Центральное место занимают две редуктазные реакции (в первой используются дитиоловый восстановитель, во второй – НАДФ-зависимая редуктаза).

4) Описано участие витамина К в окислительном фосфорилировании, его многостороннее анаболическое действие, функционирование в составе мембран.

5.Основной источниквитамина К–микрофлора кишечника. Возможно поступление нафтохинонов с пищей (шпинат, тыква, капуста, ягоды рябины, печень животных).

6.Суточная потребность. Суточная потребность условно выражается 0,2-0,3 мг.

7.Дефицит витамина К. При нормальной микрофлоре кишечника у взрослых дефицита витамина К не бывает. Основная причина гиповитаминоза К – это стерилизация кишечника антибиотиками и сульфаниламидными препаратами. У новорожденных возможен дефицит витамина К, т.к. плацента его не пропускает, а кишечник стерилен. После родов витамин К в плазме падает, но после еды восстанавливается. Если уровень протромбина низкий, возможно развитие геморрагического синдрома. Гиповитаминоз К бывает при мальабсорбции, дисфункции гепато-билиарной и панкреатической систем, при атрофии слизистой кишечника. Основные проявления гиповитаминоза К связаны с нарушением внутрисосудистого свертывания крови и кровоточивостью.