Батородопсин

ГТФ ГДФ

+

(αβγ- субодиниці)Фосфодіестераза Фосфодіестераза*

γ- субодиниця +

цГМФ 5ГМФ + Фн

Закриття Na⁺ каналівРисунок 4 – Роль ретиналю в акті зору

· транс-ретиналь, що утворився в результаті дії світла, втрачає зв'язок з білковою частиною родопсинуі утемрявірегенерує до 11-цис-ретиналю, який знову сполучається з лізиновими залишкамим білка, утворюючи функціонально активний родопсин;

· під час відщеплення ретиналю від родопсинувідбувається необоротна втрата його частини, що вимагає постійного ресинтезу з ретинолу.

2. Вітамін А-кислота (ретиноєва кислота) бере участь у регуляції експресії генів та тканинній диференціації.

Одна з найбільш важливих функцій вітаміну А– його участь у регуляції росту, розвитку та диференціювання клітин. Ця функція реа­лізується транс- та 9-цис-ізомерами ретиноєвї кислоти, які утворюються в організмі з вітаміну А-альдегіду.

· лікопін захищає організм від атеросклерозу, запобігаючи накопиченню у стінках артерій холестеролу. Вважають, що лікопінзнижує вірогідність розвитку раку, особливо раку молочної залози, ендометрію, простати.

Прояви вітамінної недостатності

Проблема дефіциту вітаміну Азумовлена тим, що його вміст сумарно у всіх вироблених на Землі продуктах харчування недостатній для забезпечення фізіологічних потреб світового населення. Незважаючи на обов'язкове збагачення продуктів харчування ретинолом, або β-каротином, регулярне використан-ня значною частиною населення харчових добавок з цим вітаміном, дефіцит цього мікронутрієнта виникає дуже часто. Наслідки прояви нестачі вітаміну Атим важче, чим молодше людина.

У разі гіповітамінозу А відбувається різке погіршення зору в умовах поганого освітлення, у сутінках, розвивається «куряча сліпота» – нікталопія, яка є раннім проявом вітамінної недостатності. Щорічно недостатність вітаміну Астає причиною втрати зору від 250 000 до 500 000 дітей дошкільного віку.

Гостра недостатність вітаміну викликає часткову або повну сліпоту, стан ксерофтальмії,за якого спостерігається сухість кон'юнктиви та роговиці через кератинізацію епітелію у слізних залозах, що призводить до його злущування та закупорення слізних протоків.Через деякий час може розвинутися керато-маляція, як наслідокксерофтальмії. Слізна рідина, яка має бактерицидні властивості, не омиває очне яблуко, виникає запалення кон'юнктиви, набряк, розм'ягчення рогівки ока. Іноді симптоми розвиваються впродовж декількох годин.

Раннім індикатором недостатності вітаміну Ає також поява пошкоджень шкіри та епітелію (кератинізаціяепітелію). Гіперкератоз розвивається внаслідок накопичення у цитозолі епітеліальних клітин спеціалізованого білка кератогіаліну, утворення якого у нормі, очевидно, блокує ретиноєва кислота. Шкіра і слизові оболонки стають ламкими, сухими, їх бар'єрна функція істотно слабшає, як наслідок, розвиваються запальні процеси, дерматити, уретрити, холангіти та ін. Шкіра стає сухою, злущується, відбувається її ороговіння. Відмічається також сухість слизових оболонокшлунково-кишкового та дихального тракту, слухових каналів, сечовивідних та статевих шляхів, що супроводжується вторинними гнійними та гниліс-ними процесами.

ГіповітамінозАхарактеризується зниженням інтенсивності росту, зменшенням маси тіла, загальним виснаженням організ-му, порушенням репродуктивної функції, нормального розвитку кісток та зубів, зниженням опору інфекціям.

Недостатність вітаміну Ачасто спострерігається і має серйозні наслідки у дітей, особливо у бідних країнах. Це основна причина дитячої сліпоти і в поєднанні з такими факторами, як низькокалорійна дієта, підвищення ризику розвитку інфекцій, пов'язана з високим рівнем дитячої смертності. Концентрація вітаміну Ау крові є одним із головних факторів, відповідальних за те, що діти у розвинених країнах набагато легше переносять такі інфекційні захворювання, як кір, вітряна віспа, тоді як у країнах з низьким рівнем життя набагато вище смертність від цих інфекцій. У дітей, які страждають на ксерофтальмію (зазвичай діти віком від шести місяців до трьох років), спостерігаються затримка росту, діарея, респіраторні, паразитар-ні та інфекційні захворювання.

Основні причини гіповітамінозу А

Первинна недостатність вітаміну Азумовлена його довготривалою нестачею (особливо у зимово-весняний період) або відсутністю у їжі. У регіонах південно-східної Азії, де основним продуктом харчування є рис, що не містить каротиноїдів, гіповітаміноз А значно поширений.

Вторинна недостатність вітаміну Аможе розвиватися внаслідок метаболічних порушень у самому організмі. Вона спостерігається при:

· захворюваннях ШКТ, печінки, жовчовивідних шляхів, підшлункової залози, які призводять до порушення біотрансформації, всмоктування вітаміну, його транспорту-вання та депонування;

· незбалансованому харчуванні, зменшенні кількості ліпідів і білків у їжі;

· недостатньому споживанні вітаміну Е.

Гіпервітаміноз

Вітамін Анакопичується переважно у печінці, у досить значній кількості. Вживання впродовж довгого часу великої кількості ретинолу може перевищити накопичувальну здатність гепатоцитів і викликати гіпервітаміноз, тому лікування вітаміном А вимагає постійного медичного контролю. Організм людини не здатен ефективно виводити надлишок вітаміну.

Характерними проявами гіпервітамінозу Ає підвищення температури тіла, головний біль, нудота, блювання, запалення очей, дисфункція печінки, порушення травлення, розвиток геморагій (через надмірний синтез гепарину), гіперкератоз, випадіння волосся, лущення шкіри, анорексія, загальне виснаження організму. Зазвичай ознаки гіпервітамінозу зникають після припинення приймання вітаміну А. Є свідчення, що великі дози вітаміну Авикликають тератогенну дію, яка може зберігатися впродовж 6–12 місяців після припинення його приймання, а також прооксидантнийефект.

Бета-каротинвважається безпечною формою вітаміну А, оскільки трансформується у вітамін за необхідності. Бета-каротинпогано всмоктується із шлунково-кишкового тракту, його перетворення на ретинолзменшується у міру поліпшення статусу вітаміну А. На відміну від ретинолу, β-каротинне має токсичної дії при передозуванні. У той самий час він один із найбільш активних антиоксидантів. Великі дози β-каротину (понад 30 мг/добу) викликають пожовтіння шкіри (гіперкаро-тинемію), яка зникає після припинення приймання провітаміну. Гіперкаротинемія може виникати при міксидемі, цукровому діабеті, анорексії, що по'язане з порушенням перетворення каротину на вітамін А.

Застосування вітаміну Ата каротиноїдів

У терапевтичних дозах вітамін Авикористовується для:

· попередження розвитку ксерофтальмії;

· лікування ранніх стадій сліпоти;

· профілактики ускладнень після кору у дітей;

· профілактики застуд, грипу та інфекцій дихальних шляхів, травного тракту, сечових шляхів;

· лікуванні та профілактики захворювань шкіри (акне, дерматози, псоріаз);

· прискорення процесів загоєння при ушкодженнях шкіри (ранах, опіках, обмороженнях), а також для стимулювання синтезу колагену, покращання якості новоутворених тканин і зниження небезпеки інфекцій.

· Вітамін Аі β-каротин, як потужні антиоксиданти викорис-товують для профілактики та лікування онкологічних захворювань. Вони перешкоджають повторній появі пухлини після операцій.

· Антиоксидантні властивості β-каротину лежать в основі використання його у профілактиці захворювань серця та судин.

· Каротиноїди лютеїні зеаксантинзастосовують для профі-лактики хвороб очей, зокрема розвитку катаракти.

· Ретиноїдита їх синтетичні аналоги використовують у сучасних косметичних засобах для підтримки і відновлення епітелію шкіри.

· Вітамін Е та рибофлавін(вітамін В₂) підсилюють дію вітаміну А, тобто є його фізіологічними синергістами.

Вітаміни групи D

Синоніми: кальциферол, "аксерофтол", антирахітний вітамін, «вітамін сонячного світла».

Всмоктування. Вітамін D₃ легко засвоюється у кишечнику і після всмоктування у складі хіломікронів транспортується через лімфу у кров до печінки. Ергостерол погано засвоюється з їжі. 7-Дегідрохолестерол синтезується у клітинах кишечнику з холестеролу, переноситься у шкіру для біотрансформації на вітамін D₃. Як більшість жиророзчинних сполук, жовчні кислоти сприяють всмоктуванню вітаміну Dу кишечнику.

· Вітаміни D₂ та D₃ у складі специфічного вітамін-D-зв'язувального протеїнутранспортуютьсяу печінку. Для нормального метаболізму вітаміну Dу гепатоцитах необхіден вітамін Е.

· У ендоплазматичному ретикулумі гепатоцитів вітамін D гідроксилюється у положенні 25 під дією мікросомальної НАДФН-залежної цитохром Р-450 редуктази (25-гідроксилази). Коферментита кофактори, що викорис -товуються у активації:

o Mg⁺⁺, НАДФН, молекулярний О₂.

· Реакція 25 – гідроксилювання відбувається дуже швидко, що призводить до підвищення рівня 25-ОН-D₃ у сироватці крові та інгібування активністі 25-гідроксилази за принци-пом негативного зворотного зв'язку.

7-дегідрохолестеролСонячне світло Вітамін D₃

(провітамінD₃)УФ(Холекальциферол)

О₂ У печінці

НАДН₂

Mg⁺⁺ 25-Гідроксилаза

Поширення у тканинах. Рівень 25-ОН-D₃ у крові відобра-жає як утворення вітаміну D у шкірі, так і його надходження з їжею, у зв'язку з чим може використовуватися як маркер статусу вітаміну. З крові вітамін D проникає у печінку, кістки, скелетні м'язи, нирки, надниркові залози, міокард, жирову тканину. основна форма накопичення вітаміну Dв організмі та його. Особливо довго вітамін зберігається у адипоцитах і м'язах, створюючи тканинні депо.

Екскреція. Вітамін екскретується з жовчю у кишечник, з якого частково реабсорбується.

Поширення у природі та добова потреба

Вітамін D₂значно поширений у рослинах,але погано всмоктується у кишечнику, тому не може розглядатися як важливе джерело вітаміну D.

Джерела:

· продукти тваринного похо­дження є кращими джерелами вітамінуD₃: риб'ячий жир, вершкове масло, жовток яйця, печінка риб та тварин;

· продукти рослинного похо­дження: найбільш багаті на вітамін D₂рослинні олії (соняшникова, оливкова), петрушка, кропива, дріжджі, гриби;

· молоко та молочні продукти не можуть задовольнити потре-бу організму у вітаміні D через низький вміст його у цих продуктах та високу концентрацію фосфору, що перешкод-жає засвоєнню кальциферолів.

Ендогенний синтез на 80 % задовольняє потреби організму у вітаміні (за умов достатньої інсоляції) і залежить від:

o довжини хвилі світла (найбільш ефективний середній спектр хвиль, який ми отримуємо вранці та на заході сонця);

o вихідної пігментації шкіри (чим темніше шкіра, тим менше вітаміну Dвиробляється);

o віку – синтез вітаміну зменшується з віком;

o рівеня забруднення атмосфери – промислові викиди та пил не пропускають ультрафіолетових променів.

Добова потреба у вітаміні D для дорослих людей становить 2,5 – 10,0 мкг/добу. Вважається, що короткочасне (10 –30 хви-лин) сонячне опромінення обличчя і відкритих рук еквівалентне добовій потребі у вітаміні.

Рекомендоване добове споживання:

· дорослі: 2,5 – 5,0 мкг;

· жінки в період лактації: 10,0 мкг;

· вагітні: 10,0 мкг;

· новонароджені: 7, 5 – 10,0 мкг;

· діти: 2,5 – 10,0 мкг.

Потреба у вітаміні D збільшується:

· при нестачі сонячної інсоляції – у людей, що живуть у високих широтах, регіонах зі значним забрудненням атмос-фери, працюють у нічну зміну, ведуть нічний спосіб життя, носять одежу, яка повністю закриває тіло; лежачіх хворих, які не бувають на свіжому повітрі;

· внаслідок зниження синтезу – у людей з темною шкірою; хворих із дисфункцією кишечнику, печінки, жовчного міху-ра; людей похилого віку, у яких здатність до трансформації вітаміну знижується вдвічі; вегетаріанців і людей, що вживають недостатню кількість жирів з їжею;

· у жінок під час вагітності та лактації у зв'язку з необхідністю попередження рахітуу дітей.

Біологічна роль

Вітамін D вважається прогормоном, його активна форма – кальцитріол– має гормональну активність і діє подібно до стероїдних гормонів. Рецептори до кальцитріолумістяться у кишечнику, нирках, кістках, мозку, підшлунковій залозі, гіпофізі, молочній залозі. Гормон утворює комплекс із рецеп-тором, цей комплекс взаємодіє з ділянками хроматину, які акти-вують транскрипцію генів і синтез мРНК, що кодує структуру Са-зв'язувальних протеїнів. У цитозолі клітин-мішеней синтезу-ється декілька білків з високою спорідненістю до іонів Са⁺⁺. Підвищення синтезу Са-зв'язувальних протеїнівсприяє абсорб-ції Са⁺⁺ із ШКТ та реабсорбції його у нирках (рис.6).

Кальцитріол(Г) Рецептор+Г ЯДРО

спец. ділянки ДНК

Транскрипція м-РНК

Синтез Са²⁺⁺-звязувального протеїну

Транспорт кальцію (абсорбція та реабсорбція Са²⁺)

(ШКТ, нирки, кістки )

Рисунок 6 – Механізм дії кальцитріолуу клітинах-мішенях

Кальцитріол підтримує гомеостаз Са⁺⁺ разом із паратгормо-ном(ПТГ) та кальцитоніном. Паратгормон вважають тропним гормоном кальцитріолу, синтез якого він стимулює шляхом активації фермента 1-α-гідроксилази у канальцях нирок.

Біологічна роль вітаміну Dполягає у регуляції гомеостазу каль­цію та фосфатів:

· він підвищує абсорбцію Са⁺⁺ та фосфатів у кишечнику шляхом активації експресіі гена, що кодує структуру Са⁺⁺-АТФ-ази, останя сприяє активному транспорту Са⁺⁺ через мембрани клітин ШКТ проти електрохімічного градієнта.

· Вітамін D забезпечує нормальне формування, ріст і розвиток кісок у дітей, попереджає виникнення рахітуу молодому та остеопорозу у зрілому віці. Він стимулює мінералізацію кісток за рахунок синтезу остеокальцинута лужної фосфа-тази,які підвищують рівень кальцію та фосфору у кістках. 24,25(ОН)₂D₃ – сприяє утворенню гідроксиапатитуу кістках.

· Вважається, що вітамін D сприяє резорбції кісток та мобілізації з них Са⁺⁺ при низькому рівні кальцію та фосфору у крові. Він також збільшує реабсорбцію Са⁺⁺ у нирках. Таким чином, загальна дія вітаміну Dспрямована на підвищення концентрації Са⁺⁺ у крові.

· останнім часом установлено його вплив на клітинну диференціацію у нормальних та пухлинних клітинах;

· передбачається його участь у імуномодуляції.

Прояви вітамінної недостатності

У зв'язку з тим, що основним джерелом вітаміну Dє його ендогенний синтез, ознаки гіповітамінозу можуть виникати при недостатньому перебуванні людини на відкритому повітрі, обмеженій дії на шкіру сонячного світла. Згідно з сучасними дослідженнями близько 1 млрд. жителів Землі мають дефіцит або недостатність вітаміну D.

Тільки при недостатньому утворенні в організмі виникає потреба у додатковому надходженні вітаміну з їжею. Клінічно явний авітаміноз виникає у випадках, коли зниження власного синтезу поєднується з дефіцитом вітаміну у їжі.

Недостатність вітаміну Dу раціоні дітей призводить до розвитку рахіту, в основі захворювання лежатьпорушення кальцієво-фосфорного обміну та відкладення у кістковій тканині фосфату кальцію.

Причини розвитку рахіту:

1. Ризик розвитку рахітувиникає у новонароджених дітей, через низький вміст вітаміну у грудному молоці.

2. Зменшення ендогенного синтезу внаслідок недостатньої інсоляції. Відомо, що у деяких тропічних регіонах світу рахіт дуже поширений серед дітей. Цей парадокс пов'язаний з тим, що традиційно жінки сповивають дітей і знаходяться з ними у зак-итих приміщеннях, мало перебуваючи на відкритому повітрі.

3. Неповноцінне харчування, недостатність Са та Р у їжі.

4. Генетичне порушення активності 1-α-гідроксилази, як результат, неможливість утворення кальцитріолу.

5. Резистентність тканин до вітаміну Dчерез порушення синтезу або зміни структури рецепторів до його активної форми, що унеможливлює зв'язування кальцитріолуз відповідною ділянкою ДНК і транскрипцію Са-зв'язувального протеїну у клітинах-мішенях.

6. Серйозні ураження нирок, синдром Фанконі.

Основні симптоми рахіту:

· порушення процесу остеогенезу, затримка росту і розвитку;

· остеомаляція – розм’якшення кісток. Кістки набувають О- та Х-подібної форми, стають крихкими;

· потовщення ребер, деформація хребта;

· збільшення голови, живота через гіпотонію м'язів;

· порушення формування зубів і дентину.

Дефіцит вітаміну Dу дорослих проявляється втратою апетиту, безсонням, печінням у роті та горлі, зниженням ваги тіла, погіршенням зору. Надалі спостерігається розвиток остеопорозу. Кальційвимивається із кісток, через що вони стають м'якими і часто ламаються. Демінералізація перш за все виникає у хребті, кістках таза та кінцівок. Недостатність вітаміну Dсупроводжується розвитком вторинного гіперпарати-реозу, гіпокальціємією, гіпофосфатемією, підвищенням актив-ності лужної фосфатази у крові, зниженням концентрації 25-гідроксихолекальциферолу.

Гіпервітаміноз

Застосування вітаміну у великих дозах небезпечно. Випадки гіпервітамінозу спостерігаються при використанні «ударних доз» вітаміну Dдля лікування рахітута деяких дерматозів, після приймання доз більше 1 500 000 МО/добу (N=500 - 100 МО/добу).

Характерні прояви гіпервітамінозу D: слабкість, лихоманка, підвищення артеріального тиску, втрата апетиту, розвиток анорексії, спрага, поліурія, блювання, діарея, кальцифікація нирок та уролітіаз, ниркова недостатність, різкі болі у суглобах, судоми, відкладення надмірної кількості гідроксіапатитуу кістках, м'язах, бронхах, артеріях, шлунку, демінералізація кісткової тканини, розвиток остеопорозу, головні та м'язові болі. Оскільки вітамін D підвищує вміст кальцію в крові, його надмірне споживання може призвести до гіпелкальціємії. Кальційможе проникати у судинні стінки і провокувати утворення атеросклеротичних бляшок. Цей процес посилюється при дефіциті в організмі магнію.

Застосування вітаміну D

У терапевтичних дозах вітамін D використовують:

· для профілактики та лікування рахіту, захворювань кісток, які викликані порушенням обміну кальцію; псоріазу, деяких форм туберкульозу, епілепсії;

· при дисфункції паращитовидних залоз.

Вітаміни групи E (токофероли)

Хімічна структура та властивості

Термін «токоферол» походить від грец. «дітонародження» і «приносити», підкреслюючи важливу роль вітаміну Еу розмноженні людей і тварин.

· За хімічною структурою вітамін Е – 6-ацетокси-2-метил-2-(4,8,12-триметилтридецил)-хроман. За назвою «вітамін Е» відомі 8 сполук: 4 токоферолу та 4 токотрієнолу.

Токофероли– група природних сполук похідних токолу, які відрізняються місцем розташування метильних груп (СНз-) у бензольному кільці:

· α-токоферол– 5,7,8-триметилтокол;

· β-токоферол– 5,8-диметилтокол;

· γ-токоферол– 7,8-диметилтокол;

· δ(дельта) – токоферол– 8-метилтокол;

· α-токоферолнайбільш поширений у природі та біологічно активний;

· наявність ОН-групи біля С₆ зумовлює антиоксидантнівластивості вітаміну;

· вітамін Е стійкий до високих температур (до 200˚С), не руйнується під дією лугів, кислот, тому зберігається при варінні, висушуванні, консервуванні та стерилізації продуктів. Токоферол чутливий до дії світла.

Метаболізм

Всмоктування та транспортування. Вільний вітамін Е і його ефіри всмоктуються у тонкій кишці за наявності солей жовчних кислот і транспортуються до печінки хіломікронами. У гепатоцитах токоферолвключається до складу ліпопротеїнів, які переносять його до м'язової та жирової тканин, де він депонується. Транспортування вітаміну Еу крові відбувається переважно фракцією α-ліпопротеїнів.

Концентрація у плазмі крові у нормі становить 1,2 мг/дл.

Поширення у тканинах. Вітамін Е накопичується переважно у надниркових залозах, гіпофізі, сем′яниках, жировій та м'язовій тканинах, еритроцитах, печінці.

Екскреція. В умовах нормального харчування виділення вітаміну Еіз сечею та фекаліями незначне через його швидке та інтенсивне руйнування у тканинах та ШКТ.

Поширення у природі та добова потреба

Вітамін Е не синтезується в організмі людини. Токоферолимістяться в основному у рослинних продуктах. Найбільш багаті ними нерафіновані рослинні олії.

Джерела:

· продукти рослинного похо­дження: рослинні олії – соняш­никова, кукурудзяна, соєва, арахісова, кукурудзяна, обліпихова; свіжі овочі – салат, брюссельська капуста, помідори, шпинат, петрушка, горох, зернові та бобові проростки, яблука, насіння шипшини, мигдаль, арахіс, горіхи, соя.

· продукти тваринного похо­дження: яєчний жовток, печінка, яловичина, свиняче сало, вершкове масло, молоко та молочні продукти.

Добова потреба у вітаміні Е становить від 5,0 до 15 мг/добу. Рекомендоване добове споживання:

· дорослі: 12,0 – 15,0 мг

· діти першого року життя: 5,0 мг

Потреба у вітаміні Е підвищується у період вагітності та лактації, у людей похилого віку, у спортсменів при інтенсивних тренуваннях, під час дієти з високою кількістю ненасичених жирних кислот.

Біологічна роль

Вітамін Е називають «вітаміном молодості та плодючості». Функції токоферолу в організмі людини ґрунтуються на його антиоксидантнтнихвластивостях. Вітамін Е:

· бере участь у зв’язуванні вільних радикалів, запобігає перекисному окисненню ненасичених ліпідів у клітинних мембранах, підтримуючи їх цілісність;

· запобігає перекисному окисненню за рахунок відщеплення Н⁺ від 6-ОН-групи ароматичного ядра хроману та відновленнявільного радикала:

o Продукти окиснення α-токоферолу взаємодіють між собою, утворюючи неактивні хінони;

· запобігає окисненню сульфгідрильних груп активних центрів ензимів, підтримуючи їх в активному стані;

· попереджає окисненню вітаміну Ата каротиноїдіві знижує їх втрати.

· Для α-токоферолу притаманні мембраностабілізувальні влас-тивості:

o вбудовується у фосфоліпідний бішар мембрани, стабілізуючи її в'язкість та рухомість мембранних ліпідів і білків;

o запобігає окисненню активних центрів мембранних селенопротеїніввільними радикалами. Відомо, що селенопротеїни повністю захищють клітинні структури від некрозу;

o разом із іншими факторами попереджає пероксидний ефект О₃^•, Н₂О₂, NО₂ на мембрани мітохондрій, що містять дихальний ланцюг та запобігає їх руйнуванню;

o регулює процес окисного фосфорилювання, сприяючи переміщенню фосфатів всередину мітохондрій.

· Вітамін Е впливає на репродуктивну функцію організму – регулює сперматогенез та овогенез, нормальний розвиток плода.

· Інші функції α-токоферолу:

o вважають, що похідне вітаміну Етокоферонолактон бере участь у синтезі убіхінону (коензиму-Q);

o можливо, він також впливає на синтез нуклеїнових кислот;

o захищає мембрани еритроцитів та інших клітин крові від пошкодження вільними радикалами, запобігає утворенню тромбів;

o підтримує імунний статус організму;

o попереджає передчасне старіння організму, знижує інтен-сивність розвитку атеросклерозу, підвищує толерантність до емоційних стресів, стійкість до фізичних навантажень;

o метаболізм вітаміну Епов'язаний з обміном селену, дія їх синергічна.

Прояви вітамінної недостатності

У зв'язку з тим, що токоферолє основним компонентом антиоксидантноїсистемиорганізму людини, його недостатність супроводжується численними змінами обмінних процесів та фізіологічних функ­цій організму:

· розвивається м'язова дистрофія – підвищується окиснення поліненасичених жирних кислот у м'язах і відповідно зростає використання кисню клітинами, збільшується утворення пероксидів. Останні сприяють вивільненню внутрішньо- клітинних гідролаз через дестабілізувальний вплив на лізосомальні мембрани, що призводить до руйнування м'язів і розвитку дистрофії. Вміст креатинуу м'язах зменшується, спостерігається креатинурія.

· Гемолітична (макроцитарна) анеміярозвивається внаслідок збільшення чутливості мембран еритроцитів до дії вільних радикалів. Анемія супроводжується набряком, тромбозом судин. Аналогічні симптоми спостерігаються при надмірній кількості ненасичених жирних кислот у їжі.

· Некроз печінки може розвинутися при незбалансованій дієті з високим вмістом поліненасичених жирних кислот і низькою кількістю цистеїну. Зниження утилізації ацетил-КоА та інтенсивності тканинного дихання на фоні гіповітамінозу Епризводить до розвитку некрозу печінки.

· ГіповітамінозЕ супроводжується порушенням метаболізму вітаміну А.

Слід зауважити, що у людини при збереженні нормальних функцій організму гіповітаміноз не спостерігається. Він може розвинутися як ускладнення захворювань печінки, підшлункової залози, ШКТ, при стеатореї, у новонароджених. У зв'язку з тим, що вітамін може накопичуватися в організмі, ознаки гіповітамінозу проявляються не відразу і його важко діагностувати.

Найбільш характерні ознаки гіповітамінозу Е:

· порушення репродуктивної функції у чоловіків – аномальний сперматогенез, безплідність;

· порушення менструального циклу у жінок, неспроможність запліднення та виношування дитини, бесплідність;

· м'язова слабкість та дистрофія, відкладення жиру в м'язах;

· дегенеративні зміни у серцевому м'язі;

· некротично-дистрофічні процеси в печінці;

· анемія, скорочення тривалості життя еритроцитів;

· сухість шкіри, ослаблення гостроти зору, ламкість нігтів;

· порушення координації рухів.

Гіпервітаміноз

Вітамін Е практично безпечний і нетоксичний, але надмірне приймання його може викликати нудоту, розлад шлунка, діарею, підвищення артеріального тиску.

Вітамін К₁(філохінон) – вперше виділений з листків люцерни, за хімічною структурою є похідним 2-метил-1,4-нафтохінону, що містить у 3-му положенні фітольний радикал із 20 атомами вуглецю:

Вітамін К₃(менадіон) – синтетичний аналог вітаміну К, який не містить бічного ланцюга в положенні 3. За хімічною струк-турою менадіон– 2-метил-1,4-нафтохінон. Його активність у три рази вище, ніж у природних вітамінів. Активність вітаміну К₃ пов′зана з наявністю у його структурі метильної групи (СН₃-) біля 2-го атома вуглецю.

Вітамін К₃не розчинний у воді, але на його основі синтезовані водорозчинні похідні, які використовуються у медичній практиці. Одним із таких похідних є вікасол– натрієва сіль бісульфітного деривата вітаміну К:

Біосинтез і метаболізм

Вітамін К₁утворюється в рослинах, вітамін К₂ синтезується сапрофітними бактеріями у тонкому кишечнику людини, у тварин – також у печінці. Вітамін К₁ не може продукуватися у кишечнику.

Всмоктування. Вітамін К швидко всмоктується у тонкому кишечнику за наявності жовчних кислот.

Поширення у тканинах. Вітамін К не накопичується у значній кількості в організмі. Він здатен проходити через плацентарний бар'єр і доступний для плода, що розвивається. Жіноче молоко містить мало вітаміну.

Екскреція. Вітамін К не екскретується із сечею чи жовчю, фекалії містять його у великій кількості. В основному він має бактеріальне походження.

Поширення у природі та добова потреба

Джерелами вітаміну К для людини є переважно продукти рослинного походження та його синтез кишковою мікрофлорою, який може забезпечити потреби організму в вітаміні навіть в умовах зменшення надходження з продуктами харчування.

Джерела:

· продукти рослинного похо­дження: капуста, зелені томати, салат, люцерна, кропива, латук, шпинат, гарбуз, горобина, арахісова, оливкова олії;

· продукти тваринного похо­дження: у продуктах тваринного походження, крім печінки свині, вітамін майже не зустріча-ється; невелика кількість вітаміну міститься у яйцях, молоці та молочних продуктах.

Добова потреба у вітаміні К для людини точно не встанов-лена, оскільки він синтезується мікрофлорою ШКТ. Достатнім вважають близько 1,0 мг/добу. Таку потребу повністю забез-печують повноцінне харчування та ендогенний синтез вітаміну. За умови відсутності патологічних змін у кишечнику, печінці, що порушують метаболізм вітаміну К, додаткове введення вітаміну для дорослих не потрібне.

Рекомендоване добове споживання:

· дорослі: 60 – 120 мкг;

· вагітні жінки: 120 –140 мкг;

· жінки у період лактації: 120 –140 мкг;

· новонароджені: 6 – 15 мкг;

· діти: 10 – 60 мкг.

Біологічна роль

1. Участь у процесі коагуляції – основна функція вітаміну К в організмі людини і тварин. Вітамін сприяє коагуляції крові шляхом участі у процесі посттрансляційної модифікації (γ-карбоксилювання) факторів згортання крові – ІІ (протромбіну), VІІ (проконвертину), ІХ (фактора Крістмаса), Х (фактора Стюарта-Прауера) (рис. 7).

НАДФН·Н⁺ НАДФ⁺

Вітамін К (хінон) Вітамін К (гідрохінон)

Дегідрогеназа

Епоксид редуктаза

Х - ДикумаролСО₂

2,3-Епоксид Вітамін К (гідрохінон)

-- NH-CH-CO--пептид --NH-CH-CO--пептид

│ Карбоксилаза │

CH₂ CH₂

│ │

CH₂ COO^- - CH₂ - COO^-

│

COO^-

γ-С-глутамат γ-карбоксиглутамат

 

 

Рисунок 7 – γ-Карбоксилюванняфакторів зсідання крові

 

· Вітамін К (хінон) у печінці перетворюється на відповідний гідрохінон під дією НАДФН·Н-залежної дегідрогенази.

· Гідрохінон виконує функцію коферменту карбоксилази, якийвикористовує СО₂ для додаткового карбоксилюванняγ-вуглецю у залишках глутамінової кислоти в структурі факторів зсідання крові. Джерелом СО₂ є НСО₃^- .

· Залишки глутамінової кислоти перетворюються на γ-глута-мат.

· У результаті цієї реакції гідрохінон трансформується у 2,3-епоксид, який знову відновлюється до хінону за участі мікросомальної епоксидредуктази. Дикумарол– інгібітор ензиму.

· Десять перших залишків глутамінової кислоти у структурі потромбіну карбоксилюються під дією вітаміну К. Залишки γ-карбоксиглутамінової кислоти утворюють ділянки для зв′язування іонів Са⁺⁺ на N-кінці протромбіну. Це призводить до активації протромбінута інших факторів зсідання крові та підвищення швидкості коагуляції.

2. Активація Са-зв′язувальних білків. Вітамін К аналогічним шляхом бере участь у карбоксилюванні специфічних глутамі-нових залишків у складі Са-зв′язувальних протеїнів у кістках, селезінці, плаценті, нирках. Це підвищує здатність цих білків до зв′язування кальцію і накопичення його у тканинах.

3. Роль у процесі окисного фосфорилювання. Вітамін К – кофакторокисного фосфорилювання, пов′язаний із мітохондрі-альними ліпідами, стимулює транспорт електронів по дихальному ланцюгу. Відомо, що дикумарол– антагоніст вітаміну К, діє як роз’єднувач окисного фосфорилювання.

Філохінон на кшталт токоферолу та убіхінону є «пасткою» супероксид аніон-радикалаО₂^•:

4. Роль у формуванні та відновленні кісток. Вітамін К забезпечує синтез остеокальцину– білка кісткової тканини, на якому кристалізується кальцій, попереджує розвиток остеопорозу.

Основні причини та прояви гіповітамінозу К

При нормальному харчуванні дефіцит вітаміну К спостері-гається рідко, крім того, достатня кількість його синтезується мікрофлорою кишечнику. Гіповітамінозрозвивається при:

· різкому обмеженні харчування або коли лікарські засоби та відповідні захворювання порушують його засвоєння;

· довготривалому використанні антибіотиків і сульфаніл-амідних препаратів, які пригнічують розвиток кишкової мікрофлори та ендогенний синтез вітаміну К припиняється. Це призводить до порушення активації факторів згортання крові, зокрема протромбіну, аномального збільшення часу згортання крові та спонтанних кровотеч;

· захворюванях печінки та жовчовивідних шляхів, підшлун-кової залози, резекції частини кишечнику, хронічній діареї. Зменшення утворення або надходження солей жовчних кислот у дванадцятипалу кишку, недостатність жирів у дієті або неможливість їх засвоєння призводить до порушень всмоктування вітаміну К;

· геморагічній хворобі новонароджених. У дитячому віці гіповітаміноз К зустрічається частіше, ніж у дорослих. Незначна кількість вітаміну, яку отримує плід через плацентарну мембрану, недостатнє заселення кишечнику мікроорганізмами, низький вміст у грудному молоці призводять до гіповітамінозу, значного зниження кількості протромбінув крові, кровотеч, що можуть бути небезпечними для життя;

· надмірному використанні антивітамінів – дикумаролу, варфарину, саліцилової кислоти;

· кількість вітаміну К в організмі може знижуватися під дією алкоголю, шипучих напоїв, великих доз вітаміну Е, які перешкоджають засвоєнню вітаміну.

Прояви вітамінної недостатності:

· кровоточивість ясен, гіпопротромбінемія, значні внутрішні крововиливи, криваве блювання, діарея (у новонароджених);

· окостеніння хрящів, деформація кісток;

· відкладення солей на стінках артерій;

Гіпервітаміноз

Гіпервітамінозвітаміну К практично не спостерігається, навіть у великих дозах він не викликає негативних наслідків. Довго-тривале використання вітаміну у надмірній кількості сприяє його відкладенню у тканинах, збільшенню в’язкості крові, тромбоутворенню, прискоренню атеросклерозу, посилен-ню потовиділення, пошкодженню печінки та головного мозку.

Застосування вітаміну К

З терапевтичною та лікувальною метою вітамін К і його синтетичні аналоги використовують при:

· сильних кровотечах, травмах, пораненнях, геморагічому діатезі, гіпотромбінемії;

· захворюваннях печінки, ШКТ, променевій хворобі;

· вагітності, для попередження кровотеч у новонароджених та перед пологами; для профілактики гіповітамінозу у дітей на штучному вигодовуванні;

· передозуванні антикоагулянтами, використанні антибіоти-ків, сульфаніламідних препаратів, нестероїдних протизапаль-них засобів; інтоксикації кумарином, афлотоксинами.

 

Вітамін F

Хімічна структура та властивості

Вітамін F– жиророзчинний вітамін. За його назвоюоб′єднується комплекс поліненасичених жирних кислот – лінолева (Омега-6), ліноленова (Омега-3), арахідонова кисло-ти (Омега-6). Це незамінні поліненасичені жирні кислоти, які не синтезуються в організмі людини, але необхідні для нормаль-ного метаболізму і повинні постійно надходити з їжею.

Н₃С-(СН₂)₄-СН=СН-СН₂-СН=СН-(СН₂)₇-СООН

Лінолева кислотаС_18:2(Δ^9,12)

Н₃С-СН₂-СН=СН-СН₂-СН=СН-СН₂-СН=СН- (СН₂)₇-СООН

Ліноленова кислотаС_18:3(Δ^9,12,15)

Н₃С-(СН₂ )₇-СН=СН-СН₂-СН=СН-СН₂-СН=СН-СН₂ –СН=СН-(СН₂)₇-СООН

Арахідонова кислотаС_20:4(Δ^5,8,11,14)

До цього комплексу також входять ейкозопентаєнова та докозагексаєнова кислоти.

Вітамін Fчутливий до дії світла, нагрівання, окиснюється на повітрі з утворенням токсичних окисів та вільних радикалів. Антиоксиданти– вітамін Е, каротиноїди, селенпопереджають окиснення вітаміну F.

Біосинтез і метаболізм

На відміну від рослин у організмі людини та тварин лінолева та ліноленова жирні кислотине синтезуються через відсутність десатурази, що утворює подвійні зв'язки після 9-го атома вуглецю. Незамінні жирні кислоти, що надходять з їжею, під дією десатурзи та елонгази ендоплазматичного ретикулуму гепатоцитів трансформуються у поліненасичені жирні кислоти– γ-ліноленову С_18:3(Δ^6,9,12), ейкозатрієнову С_20:3(Δ^8,11,14), арахідо-нову С_20:4(Δ^5,8,11,14), докозангексенову С_22:6. До незамінних жир-них кислот також відносять арахідонову кислоту, яка утворюється з лінолевої (рис. 8).

 

Лінолеїл-КоА С_18:2(Δ^9,12)

О₂ + НАДФН·Н⁺

Δ⁶-Десатураза

2Н₂О+ НАДФ⁺

 

γ-Ліноленіл-КоА С_18:3(Δ^6,9,12)

С₂

(малоніл-КоА, НАДФ·Н⁺) Мікросомальна

елонгаза

Дігомо- γ-Ліноленіл-КоА С_20:3(Δ^8,11,14)

О₂ + НАДФН·Н⁺ Δ⁵-Десатураза

Н₂О+ НАДФ⁺

Арахідоніл-КоА С_20:4(Δ^5,8,11,14)

Рисунок 8 – Схема перетворення лінолевої кислоти в арахідонову

 

За умов надходження до організму достатньої кількості ліно-левої кислоти, потреби людини у арахідоновій кислоті повністю задовольняються.

Всмоктування. Жирні кислоти всмоктуються з кишечнику у складі міцел, утворених солями жовчних кислот. У ентероцитах вони використовуються на ресинтез триацилгліцеролів.

Транспортування. Жирні кислоти транспортуються хіломік-ронами від кишечнику до периферійних тканин, де під дією ліпопротеїнліпази вивільняються з ТАГ і надходять у клітини, в яких використовуються для утворення складних ліпідів – компонентів біологічних мембран та синтезу простаноїдів.

Поширення у тканинах. Вітамін Fакумулюється у серці, печінці, нирках, мозку, м’язах.

Поширення у природі та добова потреба

Основним джерелом вітаміну F є нерафіновані, недезодоро-вані рослинні олії. У процесі рафінування вміст поліненасиче-них жирних кислот в олії знижується.

Джерела:

· продукти рослинного похо­дження: оливкова, кукурудзяна, соняшникова, бавовняна, лняна олії; сухі фрукти, чорна смородина, горіхи – арахіс, мигдаль, волоський горіх; насін-ня соняшнику, кукурудза, пророщені зерна, вівсяні пластівці.

· продукти тваринного похо­дження: оселедець, лосось, скумбрія, риб’ячий та тваринний жир, незначна кількість вітаміну F міститься у яєчному жовтку, вершковому маслі.

Добова потреба у вітаміні F для дорослої людини становить 1,0 – 2,0 г/добу, що відповідає 20 – 30 г рослинної олії. Потреба у вітаміні збільшується при збагаченій вуглеводами дієті.

Біологічна роль

Роль вітаміну F полягає у такому:

· використовується для синтезу фосфо- та гліколіпідів клітинних мембран;

· регулює нормальний ріст тканин, регенерацію епітелію, репродуктивну функцію;

· арахідонова кислота є попередником у синтезі біологічно активних ейкозаноідів–простагландинів, тромбоксанів, лейкотрієнів;

· підтримує запаси вітаміну А;

· має помірний гіпохолестеролемічний ефект, антиалергічну, імуномодулювальну, протизапальну дію.

Активність ненасичених жирних кислот залежить від вмісту токоферолу, який захищає їх від перекисного окиснення. Дію вітаміну F підсилюють цинк, вітаміни С і В₆.

Прояви вітамінної недостатності

Нестача незамінних жирних кислот в їжі впродовж трива-лого часу, яка може спостерігатися у немовлят, що перебувають на штучному годуванні, призводить до відставання у рості, зниження маси тіла, розвитку дерматиту, діареї. У дорослих порушується репродуктивна функція, розвиваються атероскле-роз, серцево-судинні та інфекційні захворювання, дерматити, патологія печінки. Для запобігання таким ускладненням кіль-кість незамінних жирних кислот повинна становити не менше ніж 1 – 2 % від загальної потреби організму у калоріях.

Гіпервітаміноз

Вітамін Fнетоксичний, але надмірне його споживання приз-водить до збільшення маси тіла, кровотеч через розрідження крові, появи висипань на шкірі, запальних процесів у суглобах.

Застосування вітаміну F

У практичній медицині поліненасичені жирні кислотивикористовують для профілактики атеросклерозу, порушень ліпідного обміну; лікування дерматитів, себореї, вугрів, опікової хвороби, алергічних захворювань, аутоімунних запальних процесів, цукрового діабету, виразкової хвороби шлунка та 12-палої кишки. Вітамін F, як і вітамін Н, називають «вітаміном краси» і використовують у різних косметичних засобах.

 

 

Водорозчинні вітаміни

4.1. Вітамін В₁

(тіамін, антиневитний фактор, аневрин)

Хімічна структура та властивості

· За хімічною будовою тіамін– продукт конденсації двох гетероциклічних сполук – похідного піримідину та тіазолу. Це сірковмісний вітамін (звідси походить назва – тіамін).

· Тіамінрозчинний у воді та не розчинний у жирах.

· Водні розчини вітаміну стабільні у кислому середовищі навіть при високій t° і не втрачають своєї активності, але руйнуються у нейтральному і лужному середовищах.

· При кулінарній обробці вітамін практично повністю руйнується, особливо за наявності гідрокарбонату натрію (розпушувачів тіста).

· Окиснення тіаміну до тіохрому, який в УФ-випроміненні дає синю флюоресценцію, лежить в основі кількісного визначення вітаміну.

Біосинтез

Тіамінсинтезується рослинами, клітинами грибів, бактерія-ми. В організмі людини він не утворюється і повинен надходити з їжею. Мікрофлора ШКТ також може синтезувати вітамін.

Метаболізм

Всмоктування. Вільний тіамінвсмоктується у кишечнику шляхом дифузії або активного транспорту. Якщо з їжею надхо-дять пірофосфати (ефіри тіаміну), вони попередньо дефос-фори-люються кишковими пірофосфатазами.

У тканинах (переважно у печінці та тканинах мозку) вітамін активно фосфорилюється під дією тіамінфосфокінази з утво-ренням коферментної формитіамінпірофосфату– ТПФ(кокарбоксилази).

Нормальна концентрація у плазмі крові:1,0 мг/100 мл.Клітини крові містять 6–12 мг/100 мл у вигляді ТПФ.

Накопичення. Здатність тіаміну до накопичення обмежена, він не має токсичної дії. У вільній формі та у вигляді тіамінпірофосфатувітамін відкладається у серці (до 50 %), печінці, нирках; у меншій кількості у скелетних м'язах та мозку. Загальна кількість вітаміну в організмі людини близько 25 мг.

Виділення. При нормальному надходженні вітаміну з їжею:

· близько 10 % його виводиться з сечею (100 – 200 мкг/добу);

· частина деградує з утворенням неорганічного сульфату, що екскретується з сечею.

Поширення у природі та добова потреба

Вітамін В₁значно поширений у природі. Основну кількість його людина отримує з рослинною їжею.

Джерела:

· продукти рослинного походження: житній хліб, крупи (гречана, вівсяна), горох, квасоля, соя, менше – у картоплі, моркві, капусті;

· пивні дріжджі;

· продукти тваринного походження: печінка, м¢ясо, яйця. У молочних продуктах концентрація низька, але при значному їх вживанні вони теж можуть бути джерелом вітаміну.

Добова потреба у вітаміні В₁становить від 1,2 до 2,2 мг/добу. Профілактичні дози в

<1234567>

---

Дата добавления: 2015-04-01; просмотров: 1186;

---