Жирорастворимые витамины

Жирорастворимые витамины.

Витамин А химическое название - ретинол, клиническое название - антиксерофтальмический. Ретинол состоит из кольца бета-ионона и боковой цепи содержащий два остатка изопрена и первичную спиртовую группу, представляет собой циклический непредельный одноатомный спирт.

В продуктах витамин А может находится в виде эфиров-ретинилпалбмитата, ретинилацетата, ретинилфосфата. В организме ретинол окисляется в активные формы альдегидное производное - ретиналь (вместо спиртовой группы в 15 положении альдегидное и далее окисляется альдегидная группа до карбоксильной (-СООН) и образуется ретиноевая кислота. В растительных продуктах содержится провитамины А-каратиноиды, наиболее эффективные - ?-каротин, который содержит 2-кольца ?-иона и 4 остатка изопрена. Каротины в слизистой кишечника и в печени превращаются в активную форму витамина А под влиянием каротин-диоксигеназы. Ретинол содержит двойные связи, которые легко разрушаются при хранении и доступе кислорода.

Биологические эффекты витамина А.

Основные биологические эффекты витамина А обусловлены его производными - ретиналем и ретиноевой кислотой. К этим эффектам витамина А относят:

1.Участие в процессах адаптации зрения в темноте.

Известно, что сетчатка глаз содержит 2 типа рецепторных клеток палочки и колбочки, первые содержат зрительный пигмент родопсин, а вторые йодопсин. Оба пигмента отличаются белковым компонентом, но простетическая часть одинаковая -11-цис-ретиналь, производное витамина А.

Витамин А (ретинол, его транс-форма)в тканях окисляется под влиянием алкогольдегидрогеназы и кофермента НАД⁺ с образованием транс-ретиналя и НАД•Н+Н⁺.

Транс-ретиналь превращается при участии ретинальизомеразы в цис-ретиналь, последний в темноте соединяется с белком оксином, образуя родопсин, что обеспечивает повышение светочувствительности клеток сетчатки глаза при слабом освещении. Под действием кванта света происходит фотоизомеризация 11-цис-ретиналя в транс-ретиналь в составе родопсина. После этого превращения родопсин распадается на транс-ретиналь и опсин.

В результате этих процессов происходит местная деполяризация мембраны светочувствительных клеток сетчатки и возникает нервный импульс, распространяющийся по нервному волокну. После распада родопсина снижается чувствительность глаза к свету.

В темноте происходитрегенерацияродопсина:транс-ретиналь>транс-ретинол>цис-ретинол>цис-ретиналь, который соединяется с опсином и вновь образуется родопсин

2. Другое производное витамина А-ретиноевая кислота - участвует в регуляции деления дифференцировки быстро пролиферирующих (делящихся) тканей-хрящя, костной ткани, сперматогенного эпителия и плаценты, эпителия кожи и слизистых, стимулирует рост и дифференцировку клеток развивающегося организма-эмбриона, молодого организма. Эти эффекты ретиноевой кислоты объясняют стимуляцией определённых генов. Ретиноевая кислота, как сигнальная молекула, обладает гидрофобными свойствами, проникает через плазматическую мембрану и взаимодействует с рецепторами в ядре клеток-мишеней. Образовавшийся комплекс гормон-рецептор связывается с определёнными участками ДНК и стимулирует транскрипцию генов.

3. В структуре витамина А много ненасыщенных связей, что способствует его участию в окислительно-восстановительных

Известно, что сетчатка глаза содержит 2 типа рецепторных клеток палочки и колбочки, первые содержат зрительный пигмент родопсин, а вторые йодопсин. Оба пигмента отличаются белковым компонентом,но простетическая часть одинаковая-11-цис-ретиналь,производное витамина А.

Витамин А9ретинол,его трас форма) в тканях окисляется под влиянием алкогольдегидрогеназы и кофермента НАД⁺ с образованием транс ретиналя и НАД•Н+Н⁺.

Транс-ретиналь превращается при участии ретинальизомеразы в цис-ретиналь,последний в темноте соединяется с белком оксином, образуя родопсин, что обеспечивает повышение светочувствительность клеток сетчатки глаза при слабом освещении.Под действием кванта света происходит фотоизомеризация 11-цис-ретиналя в транс-ретиналь в составе родопсина.После этого превращения родопсин распадается на транс-ретиналь и опсин. В результате этих процессов происходит местная деполяризация мембраны светочувствительных клеток сетчатки и возникает нервный импульс, распространяющийся по нервному волокну.После распада родопсина снижается чувствительность глаза к свету.В темнотепроисходитрегенерацияродопсина:транс-ретиналь>транс-ретинол>цис-ретинол>цис- ретиналь,который соединяется с опсином и вновь образуется родопсин.(рис.1.)

2. Другое производное витамина А – ретиноевая кислота – участвует в регуляции деления и дифференцировки быстро пролиферирующих (делящихся) тканей - хряща, костной ткани, сперматогенного эпителия и плаценты, эпителия кожи и слизистых, стимулирует рост и дифференцировку клеток развивающегося организма – эмбриона, молодого организма. Эти эффекты ретиноевой кислоты объединяют стимуляцией определенных генов. Ретиноевая кислота, как сигнальная молекула, обладающая гидрофобными свойствами, проникает через плазматическую мембрану и взаимодействует с рецепторами в ядре клеток-мишеней. Образовавшийся комплекс гормон-рецептор связывается с определенными участками ДНК и стимулирует транскрипцию генов.

3. В структуре витамина А много ненасыщенных связей, что обуславливает его участие в окислительно-восстановительных процессах, антиокислительные свойства. Обладая гидрофобностью витамин А, снижает интенсивность свободно-радикального окисления липидов (перекисного окисления липидов (ПОЛ)), повышает эффект других антиоксидантов – витамина Е.

Гипо- и авитаминоз

Так как витамин А и его производные участвуют в светочувствительных процессах зрения, то наиболее ранним признаком недостаточности является нарушение адаптации зрения в сумерках, темнте, затем развивается авитаминоз – ночная слепота («куриная» слепота) – гемералопия. Из-за участия ретиноевой кислоты в процессах роста и развития в молом возрасте недостаток витамина А проявляется задержкой роста. Харктерно для авитаминоза А нарушение процсессов эпителизации, развивается ороговение эптелия выводных протоков слезных желез, что приводит к сухости роговицы (ксефтальмии). Из-за недостатка слезы, обладающей бактериацидным действием, развивается воспаление конъюктивиты, под действием микрофлры происходит изъязвление и размягчение роговицы – ксератомаляция. Отсутствие лечения может вызвать поражение эпителия (бельмо) и полной потери зрения – слепоте (амблиопии).

Авмтаминоз А может вызвать поражение эпителия различных органов (желудочно-кишечного тракта, кожи, дыхательного аппарата, мочеполовой системы). Причины гиповитаминоза и авитаминоза А.

1. Недостаток в пище (голодание).

2. Нарушение всасывания липидов в кишечнике.

3. Заболевания печени, при которых нарушаются процессы превращения провитаминов (каротинов) в витамин А.

4. Повышенная потребность в витамине (у водителей транспорта, работающих в ночное время).

Суточная потребность витамина А составляет 1,0-2,5 мг у взрослого человека и от 2 до 5 мг ?-каротинов.

Источники: Витамин А содержится только в животных продуктах: печени крупного рогатого скота, яичном желтке, сливочном масле, особенно богат витамином А рыбий жир.

В растительных продуктах содержится провитамины А – каротиноиды. Их много в продуктах красного цвета – моркови, томатах, перце, меньше в свекле. В слизистой оболочке кишечника и в печени содержится фермент - каротиндиоксигеназа, превращающий каратиноиды в активность форму – витамин А.

Витамин Д (антирахитический витамин).

Свойствами этого витамина обладает группа стероидов, называемая кальциферолами. Наиболее активны витамины Д₂ и Д₃. Витамин Д₂ – эргокальциферол, производные эргостерина, встречающегося в растительных продуктах (в растительном масле, а также в дрожжах и в грибах). Витамин Д₃ – холекальциферол, производное 7-дегидрохолестерина, имеющийся в организме человека и животных. Активные формы – кальциферолы образуются из своих предшественников под действием ультрафиолетового облучения.

Роль в обмене веществ.

Основной источник витамина Д в организме это, содержащийся в коже, 7-дегидрохолестерин, который под влиянием ультрафиолетовых лучей превращается в холекальциферол (витамин Д₃). Эта форма витамина соединяется с белком и транспортируется в печень, где гидроксилируется под влиянием 25-гидролазы и образуется 25-гиддроксихолекальциферол (25-ОН Д₃). Дальнейшее гидроксиирование происходит в почках, где образуется из 25-гидрохолекальциферола под влиянием 1-ОН гидроксилазы 1,25-дигидроксихолекальциферол или кальцитриол. Эта активная форма витамина Д является сигнальной молекулой, так как действует через рецепторы и некоторые авторы относят ее к гомонам.

Активность 1-?-гидроксилазы почек повышается под влиянием паратгормона. Таким образом паратгормон регулирует образование кальцитриола, который также выполняет роль сигнальной молекулы, участвуя в регуляции уровня Са²⁺ и фосфатов в крови органы мишени кальцитриола – кишечник, почки и кости. Так как кальцитриол является стероидом, то он проникает через мембрану и связывается с внутриклеточными рецепторами.

Биологическая роль кальцитриола:

1. Стимуляция всасывания Са²⁺ в кишечнике путем увеличения синтеза в эритроцитах кальцийсвязывающего белка – кальбиндина Д. В результате этого повышается концентрация Са2+ во внеклеточной жидкости.

2. Способствует минерализации (кальцификации) костной ткани, поддерживая высокую концентрацию Са²⁺ и Р во внеклеточной жидкости.

3. Увеличивает реабсорбцию Са²⁺ и Р в почках.

При связывании кальцитриола с рецепторами остеобластов увеличивается синтез кальцийсвязывающих белков (КСБ), остеокальцина и повышается активность щелочной фосфатазы, что способствует процессам кальцификации.

При низкой концентрации Са²⁺ в крови кальцитриол стимулирует мобилизацию Са²⁺ из костей.

Гиповитаминоз и авитаминоз Д.

При недостатке витамина Д в организме, нарушении синтеза кальцитриола из предшественников или из-за дефекта рецепторов кальцитриола в клетках-мишенях нарушается всасывание кальция в кишечнике, реабсорбция его в почках. Это приводит к снижению кальция во внеклеточной жидкости и в крови. Снижение концентрации Са²⁺ в крови стимулирует секрецию паратгормона и вследствие этого мобилизацию ионов кальция из кости.

Недостаточная минерализация костной ткани и усиление в ней процессов мобилизации кальция приводит к развитию рахита, при котором поражаются кости черепа, деформируются трубчатые кости ног (х-образные или о-образные голени). Грудная клетка вместе с грудиной при рахите выступает вперед (килевидная, птичья грудная клетка), наблюдаются «четки» на ребрах. Недостаток кальция приводит к снижению тонуса мышц, что проявляется у детей увеличением и выпячиванием живота.

К ранним признакам гиповитаминоза Д у детей относятся нарушения скорости зарастания родничков, задержка прорезывания зубов.

У взрослых гиповитаминоз Д проявляется остеомаляцией, у женщин во время беременности при гиповитаминозе увеличивается поражение зубов кариесом, в крови увеличивается активность щелочной фосфатазы.

При избыточном поступлении в организм витамина Д может развиться гипервитаминоз, который характеризуется избыточным отложением солей кальция в тканях легких, почек, сердца, стенках сосудов.

При гиповитаминозе развивается остеопороз, который проявляется частыми переломами костей.

Гипервитаминозы встречаются значительно реже, чем гиповитаминозы, которые особенно часто развиваются у детей грудного возраста.

Причины гиповитаминозов Д.

1. Недостаточное поступление витамина с пищей, особенно при искусственном вскармливании детей грудного возраста.

2. Недостаточная инсоляция приводит к нарушению превращения 7-дегидрохолестерина в холекальциффол (рахит – «болезнь подвалов»).

3. Нарушение всасывания витамина в тонком кишечнике.

4. Недостаток паратгормона.

Таким образом, рахит – это не только дефицит витамина Д₃ в пище, а нарушение любого из всех процессов его превращения. Профилактика рахита заключается в достаточном солнечном облучении ребенка или использование небольших доз витамина Д.

Суточная потребность витамина 12-25 мкг (500-1000 МЕ). Потребность в витамине Д различна в разные возрастные периоды, она больше у детей и уменьшается у взрослых.

Источники витамина. Этот жирорастворимый витамин содержится в наибольших количествах в продуктах животного происхождения: яичный желток, сливочное масло, рыбий жир, печень.

Витамин Е (клиническое название – антиоксидантный, химическая название - токоферолы).

Витамин Е по химической природе является метильным производным токола. К витамину Е относят семейство 8 типов токоферолов (?, ?, ?, ? и т.д. токоферолы), среди которых наиболее активным является ?-токоферол. Витамин был выделен из зародышей пшеничных зерен. Название – токоферол (несущий потомство) – произошло на основании экспериментальных данных о предупреждении бесплодия у животных, поэтому этот витамин раньше имел клиническое название – антистерильный однако в дальнейшем оказалось, что эти вторичные эффекты витамина Е обусловлены его антиоксидантным действием.

Роль в обмене веществ

Токоферол является природным липофильным антиоксидантом, так как он способен инактивировать свободные радикалы. Из-за гидрофобности антиоксидантные свойства витамина Е проявляются, прежде всего, в липидном слое биомембран и таким образом предотвращается развитие цепи перекисного окисления и липидов обеспечивается стабильность биологических мембран. Токоферол отдает атом водорода свободному радикалу пероксида липида (ROO*), восстанавливая его до гидропероксида (ROOH) и таким образом останавливается развитие ПОЛ. Свободный радикал витамина Е, образовавшийся в результате реакции, стабилен и не способен участвовать в развитии цепи. Токоферол повышает биологическую активность витамина А, защищая от окисления его ненасыщенную боковую цепь.

Гиповитаминоз Е.

Недостаточность витамина Е в отличие от других витаминов не отличается специфическими клиническими проявлениями. Это обусловлено тем, что при недостатке токоферола активируются свободнорадикальные процессы, особенно в липидах биомембран, что проявляется разнообразными нарушениями. Наиболее характерные признаки гиповитаминоза Е наблюдается у недоношенных детей, когда поражаются биомембраны, клеток и, прежде всего, эритроцитов, что приводит к развитию гемолитической анемии. Таким образом, гиповитаминоз Е характеризуется патологией мембран, одним из признаков которой является гемолиз.

При экспериментальном гиповитаминозе Е развивается атрофия семенников, бесплодие, рассасывание плода при беременности. Исходя их этих первых исследований гиповитаминоза, витамин Е раньше называли антистерильным витамином. Однако, в дальнейшем, выяснилось, что в основе наблюдаемых нарушений лежит активация свободно-радикального окисления и витамин назвали антиоксидантом.

Суточная потребность в витамине – 5 мг.

Источник витамина – растительные масла, особенно оливковое, облепиховое масла, сардины, салат, семена злаков (проросшие семена пшеницы), сливочное масло, яичный желток.

Одной из причин гиповитаминоза Е – искусственное вскармливание новорожденных, так как в коровьем молоке в 10 раз меньше витамина Е, чем в женском молоко. Поэтому обязательно добавление витамина Е в питании недоношенных детей при искусственно вскармливании.

Витамин К – антигеморрагический витамин.

К этому витамину относятся и К2 – менахинон, фарнохинон – синтезируется микрофлорой кишечника. Название витамина произошло от koagulation –свертывание крови.

Роль в обмене веществ.

Витамин К – объединенное название для группы производных нафтохинона (гидрохинона, эпоксида и хинона). Эти соединения не являются компонентами системы свертывания крови, но необходимы для активации факторов свертывания: протромбина (II), проконвертина (VII), фактора Стюарта (X) и фактора Кристамаса (IX). При окислении форм витамина К активируется карбоксилаза глутаминовой кислоты.

Образующийся карбоксиглутамин связывает Ca²⁺, необходимый для связывания тромбина с тромбоцитарными мембранами.

Авитаминоз проявляется в виде геморрагий подкожных, внутримышечных, носовых. Особенно опасны внутренние кровотечения.

Причины авитаминоза. Так как витамин К синтезируется микрофлорой кишечника, то основная причина гиповитаминоза состоит в нарушении всасывания этого жирорастворимого витамина из-за нарушения секреции желчи, заболеваний печени.

Суточная потребность – 1-2 мг.

Наиболее богатыми источники витамина является шпинат, капуста томаты, рябина, печень. Так как причиной гиповитаминоза не является отсутствие его в пище, а нарушение его всасывания, то стояла проблема создания водорастворимых форм этого витамина.

Такие формы были синтезированы и они используются как фармацевтические преараты. Один из них – водорастворимая форма витамина К – викасол.

В быту для борьбы с грызунами используется антивитамин К – варфарин – антикоагулянт, так как он похож по строению на витамин К и действует как конкурент витамина.