Жирорастворимые витамины

Витамин А (ретинол)

Витамин D (кальциферол)

Витамин Е (токоферол)

Витамин К (филлохинон)

В последние годы стала использоваться классификация витаминов по их функциям.

По этой классификации витамины делятся на энзимовитамины (входят в состав ферментов): В₁, В₂, PP, В₆, В₁₂, пантотеновая кислота, Н, фолиевая кислота;, гормоновитамины (выполняют сигнальные функции экзогенных прогормонов и гормонов): А, D₂, D₃; витамины антиоксиданты или редокс-витамины: А, Е, С, липоевая кислота. В ряде случаев в одном и том же витамине могут сочетаться разные функции: коферментная и антиоксидантная (А.Ш. Зайчик, Л.П. Чурилов, 2000).

Под витаминной недостаточностью понимают патологию или группу патологических состояний, связанных с дефицитом в организме одного или нескольких витаминов. К витаминной недостаточности относят: субнормальную обеспеченность витаминами, гипо- и авитаминозные состояния.

Субнормальная обеспеченностьвитаминами представляет собой доклиническую стадию недостатка витаминов и характеризуется только биохимическими нарушениями. Субнормальная обеспеченность витаминами достаточно широко распространена среди контингентов здорового населения (детей различного возраста, студентов, рабочих, лиц пожилого возраста и т.д.). В эту стадию коррекция недостаточности еще возможна за счет продуктов питания, а не только фармацевтических препаратов.

Гиповитаминозом считают снижение содержания витаминов в организме по сравнению с его нормальными потребностями. Клинически гиповитаминоз проявляется отдельными нерезко выраженными проявлениями, характерными и для этого вида авитаминоза. Неспецифическими проявлениями гиповитаминозов могут быть общие для различных видов гиповитаминозов или полигиповитаминозов симптомы: снижение аппетита, работоспособности, быстрая утомляемость и др.

Авитаминозы - полное истощение витаминных ресурсов организма, проявляющееся на фоне специфических клинических симптомов, характерных для конкретного витамина или их группы. Авитаминозы появляются, как правило, на фоне длительного голодания.

Картина авитаминозов характеризуется яркими симптомами и чётко очерченными проявлениями. Это возможно только при полном отсутствии поступления не синтезируемых эндогенно витаминов (например, аскорбиновой кислоты – при цинге). Если витамин присутствует в питании, но в уменьшенном количестве; поступает, но не усваивается полностью, если он способен запасаться или частично синтезируется – клиническая картина бывает менее яркой и специфичной. Тогда-то и говорят о гиповитаминозе, который можно трактовать и как начальную стадию авитаминоза.

Следует четко понимать, что недостаток витамина может быть связан не только с прямым дефицитом витамина (такие состояния называются первичные или экзогенные гипо(а)витаминозы), но и с эндогенными причинами (вторичные гипо(а)витаминозы). Причинами вторичных гипо(а)витоминозов могут быть:

– нарушение всасывания витаминов в ЖКТ;

– недостаточный синтез витаминов микрофлорой ЖКТ и клетками организма (для тех витаминов, которые частично формируются из провитаминов в организме);

– «обкрадывание» организма в отношении витаминов паразитами и сапрофитами;

– поступление в организм пищевых или лекарственных антивитаминов (вещества, которые вызывают снижение или полную потерю биологической активности витаминов);

– нарушение активации или усвоения витамина, в результате внутренних болезней (печени, почек, реже – других органов);

– энзимопатии, приводящие к метаболической неэффективности витамина;

– повышенные потери витамина (например, использование мочегонных средств);

– относительная недостаточность при повышении потребности в витаминах в результате нагрузок, беременности, кормления грудью и других ситуаций, требующих адаптации.

Затем внимание врачей привлекли наблюдения, свидетельствующие о том, что во многих случаях при типичных симптомах гиповитаминоза чистая витаминотерапия оказывается малоэффективной, зато помогает коррекция белкового рациона или введение тех или иных микроэлементов. И, наоборот, на фоне дефицита белка даже малые дозы ряда витаминов, например, ниацина, могут быть токсическими. Было также отмечено взаимодействие самих витаминов антагонистического или взаимопотенциирующего характера.

1. ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ

1.1. Витамин В₁ (ТИАМИН)

По химической структуре тиамин представляет собой вещество, состоящее из остатков двух циклических соединений — тиазола и пиримидина. Содержится особенно в большом количестве в оболочке и зародыше семян злаковых и других растений. Переработка растительного сырья (удаление отрубей) сопровождается резким снижением уровня витамина в полученном продукте.

Значительная часть поступающего в организм свободного тиамина фосфорилируется в печени с образованием тиаминдифосфата (ТДФ) и тиаминтрифосфата с участием АТФ.

Коферментная форма витамина В₁ – тиаминдифосфат - принимает участие в декарбоксилировании пировиноградной кислоты и ее превращении в ацетил-СоА (включающийся в цикл трикарбоновых кислот, или цикл Кребса), окислительном декарбоксилировании a-кетоглутаровой кислоты (которая превращается в сукцинил-СоА и также включается в цикл Кребса), в транскетолазной реакции пентозофосфатного цикла окисления глюкозы и дегидрировании a-кетокислот. Поэтому накопление в тканях пировиноградной, a-кетоглутаровой и других a-кетокислот чаще всего связано с недостатком тиамина в организме.

Окисление пировиноградной кислоты представляет собой ключевую реакцию на пути аэробного превращения углеводов в цикле Кребса; транскетолазная реакция имеет особенно большое значение для образования пентозофосфатов из гексозофосфатов, используемых для синтеза нуклеотидов и восстановленной формы НАДФ.

В организме тиамин расщепляется ферментом тиаминазой на составные части: пиримидин и тиазол.

Авитаминоз:

Бери-бери (в переводе с инди - «овца», т.к. больные ходят на носках) - В крови накапливаются кетокислоты, в частности, пировиноградная кислота, нарушаются процессы аэробного энергообразования.

Поражение нервной системы. Мышцы становятся слабыми и болезненными. Возможны параличи.

Сердечная недостаточность. Тахикардия, дилатация сердца. Отеки. Замедление роста у детей.

Диспепсические явления, развитие кариеса.

Гиповитаминоз В₁ при избыточном потреблении алкоголя - синдром Вернике-Корсакова (спутанность сознания, потеря памяти, апатия). Лечение: необходимо внутривенное ввести тиамин.

Гиповитаминоз В₁ (как результат нарушения баланса или обмена витаминаВ₁)наблюдается при: нарушении процессов всасывания из желудочно-кишечного тракта; тиреотоксикозе; повышенном потреблении углеводной пищи; усиленном выделении витамина с мочой после длительного применения мочегонных средств.

Иногда возникает гипервитаминоз В₁при длительном применении больших доз витамина В₁. Это может проявляться структурно-морфологическими изменениями клеток эндокринных желез, кожи, сдвигами в лейкоцитарной формуле крови.

Суточная экскреция витамин В₁ (тиамина) в норме — более 100 мкг.

Суточная потребность – 1,2-2,1 мг.

1.2. Витамин В₂, (РИБОФЛАВИН)

Представляет собой производное изоаллоксазина (гетероциклический флавин), соединенное с остатком спирта рибитола. Богатым источником рибофлавина являются дрожжевые грибки, особенно пивные дрожжи, молочные продукты, а также печень, почки и сердце.

В продуктах питания рибофлавин встречается преимущественно в виде флавин-мононуклеотида (ФМН), флавин-адениннуклеотида (ФАД) и флавина, связанного с белками (флавинпротеины). Рибофлавин выступает в качестве кофакторов многочисленных (около 60) ферментов, чем и определяется его биологическая значимость.

Рибофлавин, всосавшийся в кишечнике, подвергается фосфорилированию. При этом образуются две коферментные формы: ФМН и ФАД, которые являются компонентами окислительно-восстановительных ферментных систем и относятся к группе оксидоредуктаз, выполняющих функции транспорта водорода в процессах тканевого дыхания. Одни из них служат акцепторами водорода от восстановленных никотинамидадениндинуклеотидных ферментов (НАД.Н и НАДФ.Н), переносящими его далее на соответствующие акцепторы (например, НАД.Н-цитохром-с-редуктаза). Другие флавиновые ферменты переносят водород непосредственно с субстрата на систему цитохромов без участия НАД.Н и НАДФ.Н (например, оксидазы D- и L-аминокислот, моноаминоксидаза, ксантиноксидаза, альдегидоксидаза).

В тканях рибофлавин путем АТФ-зависимого фосфорилирования превращается в ФМН (по спиртовой группе, отмеченной синим). Далее путем переноса АМФ от другой молекулы АТФ образуется ФAД:

Симптомы арибофлавиноза и гиповитаминоза В₂:

Хилез - агранулярный стоматит (трещины в углах рта (заеда), на губах);

Себорейный дерматит на носо-губной складке;

Глоссит - сосочки языка сглажены, цвет языка пурпурный с синеватым оттенком (фуксиновый язык);

Васкулярный кератит - расширение сосудов конъюнктивы вокруг роговицы;

Гемералопия (куриная слепота)- нарушение зрения в темноте, снижения цветового зрения;

Светобоязнь, слезотечение

Наблюдается ослабление дыхания, нарушение сердечной деятельности, снижение температуры тела, уменьшение уровня глюкозы в крови. При хроническом арибофлавинозе отмечены нарушения кроветворения (анемия), дегенерация миелиновых структур периферических нервов и задних столбов спинного мозга.

Нарушение обмена рибофлавина отмечается при некоторых заболеваниях печени, кожных заболеваниях (например, экземе); обострении язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки.

Суточная потребность в витамине В₂ – 1,5-2,2 мг.

1.3. Витамин В₅ (РР, никотиновая кислота, ниацин, никотинамид)

Ниацин (смесь никотиновой кислоты и никотинамида) представляет собой производное птеридина — пиридин-3-карбоновую кислоту, амид которой обладает свойствами витамина. Никотиновая кислота (никотинамид) обнаруживается в зерновых продуктах, молоке, мясе, печени, в организме может синтезироваться из триптофана.

Никотинамид является составной частью кофермента дегидрогеназ: никотинамидадениндинуклеотида (НАД) и никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ).

НАД — динуклеотид, состоящий из никотинамида, двух молекул рибозы, двух молекул фосфорной кислоты и аденина. Нуклеотиды НАД и НАДФ, содержащие в качестве каталитически активной группировки амид никотиновой кислоты, относятся к наиболее распространенным коферментам. НАД и НАДФ являются кофакторами примерно 200 ферментов.

Ферментативный синтез НАД⁺ и НАДФ⁺ происходит в цитозоле клетки из никотиновой кислоты, переходящей в никотинамид который затем подвергается метилированию по следующей схеме: никотинат-> никотинат-мононуклеотид (НMН)-> дезамидо-НАД⁺-> НАД⁺. Далее НАДФ⁺ образуется из НАД⁺ посредством фосфорилирования по ОН-группе, отмеченной на рисунке синим цветом. Также возможен синтез НMН из триптофана и PRPP (фосфорибозилпирофосфат).

Коферментные функции НАД и НАДФ проявляются главным образом в окислительно-восстановительных реакциях и заключается в переносе электронов и двух атомов водорода от окисляющихся субстратов к кислороду. На рисунке представлен пример обратимого переноса протона и двух электронов на молекулу НАД⁺ с субстрата А:

НАД является субстратом поли-АДФ-рибозилирования и является субстратом лоя ДНК-линазы. Этот процесс очень важен для работы системы репарации и репликации. При нехватке НАД изменения процесса поли-АДФ-рибозилирования является одним из механизмов гибели (апоптоза) высокоаэробных клеток.

Из желудочно-кишечного тракта витамин В₅ хорошо всасывается. Выделяется почками в неизмененном виде и в виде продуктов превращения. Никотиновая кислота обладает сосудорасширяющим действием (покраснение кожи, снижение артериального давления, головокружение), снижает содержание холестерина и жирных кислот в крови.

При недостаточном содержании в организме (гиповитаминозе) витамина В₅ развивается пеллагра (итл. «шершавая кожа»)– «синдром трех Д»: диарея, дерматит (воспаление открытых участков кожи), деменция (приобретенное слабоумие).

Глоссит - воспаление языка

Гастрит

Во многих странах заболеваемость пеллагрой связана с питанием кукурузой, содержащей небольшое количество никотиновой кислоты и триптофана. Нарушения обмена никотиновой кислоты (гиповитаминоз В₅) выявляются при инфекционных, хирургических заболеваниях, приеме сульфаниламидных препаратов.

Ранними клиническими симптомами пеллагры являются изменения в полости рта (весьма характерны изменения языка, края и кончик которого становятся ярко-красными) и функции кишечника (диарея). Через некоторое время на коже появляются симметричные красные пятна (пеллагрическая эритема), которые чаще располагаются на открытых частях тела. Нарушается функция центральной и периферической нервной системы в результате поражения ганглиозных клеток коры больших полушарий. При исследовании крови выявляется гипохромная анемия. Отмечаются изменения со стороны всех видов обмена веществ.

Суточная потребность витамина В₅: 14-25 мг.

1.4. Витамин В₃ (Пантотеновая кислота).

Пантотеновая кислота (от греч. Pantoten – повсюду) является амидом, образованным пантоевой кислотой и аланином. Она легко всасывается в кишечнике и затем фосфорилируется АТФ по ОН-группе с образованием 4-фосфопантотената, затем по COОН-группе присоединяется цистеин, с образованием амидной связи, затем отщепляется карбоксильная группа последнего, затем происходит перенос АМФ-остатка и дальнейшее фосфорилирование рибозы с образованием кофермента А (CоА). На рисунке в молекуле CоА выделен остаток пантотеновой кислоты.

Тиоловая группа функционирует как переносчик ацильных групп (окисление и синтез жирных кислот, ацетилирование, окислительное декарбоксилирование, синтез стероидов, ацетилхолина). Связь между ацильной группой и тиоловой группой является макроэргической и за счет энергии этой связи возможно субстратное фосфорилирование (сукцинаттиокиназа).

Из желудочно-кишечного тракта витамин В₃ хорошо всасывается. В больших количествах обнаруживается в ряде органов: печени, почках, сердце, надпочечниках. Выделяется почками в неизмененном виде (1/3 кишечником, 2/3 почками).

Основные источники: широко распространена во всех пищевых продуктах. Особенно много в пчелином маточном молочке, печени, особенно в бараньей, в рыбе (лососевые) и в икре, дрожжах, яйцах, зерновых культурах, цветной капусте. Синтезируется микрофлорой кишечника.

Гиповитаминоз витамина В₃ (встречается крайне редко) сопровождается:

Утомляемостью, нарушением сна, головной болью;

Мышечными болями, поражения малых артерий дистальных отделов нижних конечностей;

Диспепсическими расстройствами.

Авитаминозвитамина В₃ получен только у экспериментальных животных.

Суточная потребность (взрослый человек) – 10-15 мг.

1.5. Витамин В₆ (ПИРИДОКСИН, ПИРИДОКСАЛЬ, ПИРИДОКСАМИН).

Представляет собой группу производных метилпиридина. Основной метаболически активной формой витамина В₆ является фосфорный эфир пиридоксаля — пиридоксаль-5-фосфат. Свойствами витамина В₆ обладают также пиридоксин, пиридоксаль и пиридоксамин. Пиридоксаль и пиридоксальфосфат обратимо реагируют с NНз-группами аминокислот и аминов с образованием альдиминов или шиффовых оснований.

Витамин В₆ — кофермент большой группы энзимов, участвующих в процессах трансаминирования аминокислот и аминов, декарбоксилирования, дезаминирования аминокислот, синтеза пуриновых оснований, никотиновой кислоты, триптофана, цистеина, d-аминолевулиновой кислоты. Наиболее важным в физиологическом отношении следует считать участие пиридоксалевых ферментов в процессах трансаминирования. Витамин В₆ также имеет значение для обмена липидов.

Витамин В₆ широко распространен в природе. Синтезируется многочисленными видами микроорганизмов и зелеными растениями. В виде пиридоксалевых ферментов содержится в печени, почках, сердце, дрожжах (бактериях).

Гиповитаминоз встречается редко, иногда у детей, находящихся на искусственном вскармливании, (при беременности потребность в витамине возрастает), у женщин, применяющих оральные контрацептивы, у алкоголиков вследствие ускорения его разрушения. Лечение туберкулеза изониазидом (гидразид изоникотиновой кислоты также может вызывать симптомы гиповитаминоза В₆ путем образования неактивных производных пиридоксальфосфата. Метаболические сдвиги при гиповитаминозе В₆ связаны прежде всего с нарушением обмена белков.

Симптомы гиповитаминоза В₆:

Задержка роста удетей;

Судороги, повышенная возбудимость, раздражимость, бессонница;

Дерматит себорейный на лице, глоссит, стоматит;

Желудочно-кишечные расстройства;

Анемия в результате нарушения утилизации железа костным мозгом.

При гипервитаминозе В₆ нарушается вибрационная чувствительность, развивается онемение кожи, особенно вокруг рта.

Суточная потребность для взрослого человека составляет 2 мг.

1.6. Витамин В₁₂ (ЦИАНКОБАЛАМИН)

Представляет собой порфириновую структуру, образованную четырьмя связанными между собой пиррольными кольцами, в центре которой находится атом кобальта.

Говоря о витамине В₁₂, обычно подразумевают цианокобаламин (изображен на рисунке), однако активностью витамина В₁₂ обладают и ряд других аналогов и производных цианокобаламина (в том числе природного происхождения). Активными формами витамина В₁₂ являются метилкобаламин и аденозилкобаламин.

Для всасывания в тонком кишечнике цианкобаламин должен связаться со специфическим внутренним фактором Кастла (гликопротеин), синтезируемым париетальными клетками желудка. После всасывания витамин поступает в портальный кровоток в комплексе с транскобаламином и проникает в гепатоциты. Депонируется в печени в больших количествах - запасов может хватить на несколько лет. Выделяется железами пищеварительного тракта (особенно с желчью), а также почками.

Витамин В₁₂ необходим для нормального кроветворения. При дефиците его в органах и тканях нарушается синтез ДНК и РНК. Витамин принимает участие в процессах синтеза ацетата, метионина, трансметилирования, метаболизма L-глутамата. Во всех реакциях кофермент В₁₂ служит прямым переносчиком водорода от субстрата на продукт реакции.

Витамин В₁₂ — единственный из витаминов, который синтезируется почти исключительно микроорганизмами (кишечными бактериями); некоторое его количество поступает в организм с животной пищей. Самыми богатыми природными источниками витамина являются говяжья печень и почки (мышечная ткань значительно беднее этим витамином).

Гиповитаминоз В₁₂ –Мегалобластическая, или пернициозная анемия, или злокачественная анемия, анемия Аддисона-Бирмера. Снижение содержания витамина В₁₂ может быть гастрогенного характера (вследствие недостаточного содержания внутреннего фактора) и энтерогенного (развивающегося из-за расстройства всасывания витамина В₁₂ в кишечнике).

Пернициозной анемией заболевают преимущественно в зрелом возрасте. Заболевание характеризуется нарушениями со стороны кроветворной, нервной, пищеварительной и сердечно-сосудистой системы. Наиболее характерным признаком болезни является анемия гиперхромного типа: в крови появляются большие, богатые гемоглобином эритроциты — макроциты и мегалоциты; при обострении болезни уменьшается количество ретикулоцитов в крови, обнаруживаются дегенеративные формы эритроцитов.

Другие симптомы гиповитаминоза В₁₂:

Язык ярко-красный, гладкий, высокочувствительный к химическим раздражителям;

Ахилия, атрофия слизистой оболочки желудка;

Парестезия, болевые ощущения, нарушение походки.

Экзогенный В₁₂-авитаминоз, возникающий в результате недостаточного поступления витамина с пищей, лежит в основе анемии беременных, вегетарианцев. В₁₂-авитаминоз, вызванный нарушением всасывания витамина В₁₂ в кишечнике, лежит в основе анемии у носителей широкого лентеца (витамин В₁₂ необходим для роста паразита) и при других патологических состояниях.

Суточная потребность в витамине В₁₂ – 2-3 мкг.

1.7. Витамин В_с (ФОЛИЕВАЯ КИСЛОТА, ФОЛАТЫ).

Фолиевая кислота — биологически важное вещество, необходимое для нормального гемопоэза (кроветворения). Представляет собой производное птеридина. Соли фолиевой кислоты — фолаты — широко распространены в природе. Их способны синтезировать большинство микроорганизмов, в т.ч. кишечной микрофлоры человека при наличии парааминобензойной кислоты, а также низшие и высшие растения. Основными источниками фолатов в питании человека являются свежие овощи и зелень: салат, шпинат, бобы, петрушка, спаржа и капуста (брокколи), морковь, помидоры, лук. Фолаты также содержатся и в животных продуктах. Фолатами богаты грибы. Лидируют по содержанию фолата дрожжи.

Фолиевая кислота состоит из птеридинового производного, парааминобензойной кислоты и L-глутаминовой кислоты.

Фолиевая кислота в печени подвергается гидрированию по двум двойным связям, выделенным на рисунке. В результате образуется тетрагидрофолат (ТГФ). ТГФ является переносчиком различных одноуглеродных групп, которые могут превращаться друг в друга, не теряя связи с ТГФ под действием специфических ферментов.

Активными центрами ТГФ являются два атома азота. На следующем рисунке приведены структурные формулы части ТГФ, связанной с различными одноуглеродными группами:

Фолацин в крови переносится специальным транспортером в виде N⁵-мeтилтeтparидpoфoлaтa. При поступлении в клетку данная форма витамина превращается в деметилированную при участии витамина В₁₂. Фолацин и кобаламин являются синергистами.

В целом, по причине крайней неустойчивости к кулинарной обработке и плохого всасывания, сбалансированный рацион содержит не более 2/3 от суточной потребности в фолацине, которая составляет у взрослого человека до 400 мкг/100 г. Остальное дополняет микрофлора кишечника. Беременность, кормление грудью и другие состояния напряжённой адаптации характеризуются очень значительным повышением потребности в данном витамине и соответствующим возрастанием степени риска гиповитаминоза.

Запасы фолатов в организме сосредоточены в печени и почках и приближаются к 5-20 мг, что оттягивает начало клинически явного гиповитаминоза на несколько месяцев после момента, когда поступление фолацина становится неадекватным. Заболевания печени повышают скорость развития фолатной недостаточности.

Метаболическая роль фолацина крайне важна. Витамин активен в форме тетрагидрофолата. Тетрагидрофолат — это кофермент, содействующий включению одноуглеродных фрагментов (метильной, формильной, метиленовой групп) из серина и производных гистидина в различные соединения.

Важнейшим аспектом этой функции является участие фолатзависимых ферментов в синтезе пуринов, а также пиримидинового азотистого основания тимина. При дефиците тетрагидрофолата синтез ДНК существенно замедляется, образуется аномальная легко фрагментируемая ДНК. Это ведет к нарушению клеточного цикла быстро пролиферирующих клеток, в частности, гемопоэтических и эпителиальных. Данные звенья патогенеза и формируют картину фолатдефицитных состояний (гиповитаминоза В_с) Из-за замедления клеточного цикла эритроидные предшественники реже делятся и дают меньше красных кровяных клеток. Они дольше пребывают в интерфазе, синтезируя гемоглобин. Формируется ядерно-цитоплазматическая асинхрония. Получаются мегалобласты и мегалоциты, имеющие повышенный цветовой показатель и пониженный срок жизни. Нестабильная ДНК формирует структуры типа колец. Развивается гиперхромная мегалобластическая анемия.

Нарушаются деление клеток предшественников лейкоцитов и тромбоцитов, возникает тромбоцитопения, лейкопения, агранулоцитоз, развивается иммунодефицит.

Нарушается и пролиферация эпителия, что проявляется хейлитом, гунтеровским глосситом (сухой красный «лакированный» язык»), энтеритом, язвенным гастритом, диарейным синдромом (или реже возникают запоры). Происходит задержка роста, ухудшение заживления ран, возникает конъюнктивит.