Витамины
Для нормальной жизнедеятельности организма особо важное значение имеют витамины. Они участвуют в процессах обмена веществ, деятельности органов чувств, нервной системы, необходимы для роста, размножения и т.д. Несмотря на то, что суточная потребность в витаминах выражается в минимальных дозах (миллиграммах и микрограммах), они должны поступать в организм постоянно, ежесуточно. Это связано с тем, что витамины не синтезируются в организме или образуются в недостаточном количестве, что и дало основание отнести их к незаменимым факторам питания. Потребность организма в небольших дозах витаминов объясняется тем, что они не являются и строительным, ни энергетическим материалом, а входят в состав ферментов — биологических катализаторов — и оказывают мощный биологический эффект на организм.
По химической природе витамины — это низкомолекулярные органические соединения, которые не синтезируются в организме человека и животных или синтезируются в небольших количествах микроорганизмами, участвующие в регуляции биохимических процессов на уровне ферментов, присутствуют в пище в малых количествах и необходимы для нормальной жизнедеятельности. Витамины не являются пластическим материалом и не расходуются в качестве источников энергии.
Основными источниками их для человека служат продукты питания растительного и животного происхождения, витамины, синтезированные микрофлорой кишечника и искусственные препараты. Некоторые витамины, кроме того, могут синтезироваться в организме человека из своих предшественников — провитаминов. Так, ретинол (витамин А) синтезируется из каротина, холекальциферол (витамин D) — из 7-дегидрохолестерина, а никотиновая кислота (витамин РР) — из аминокислоты триптофана.
История исследования витаминов связана с изучением специфических заболеваний, причиной которых, как теперь установлено, является недостаточность витаминов. К таким заболеваниям относятся пеллагра, бери-бери, цинга, злокачественная (пернициозная) анемия и др.
Начало изучению витаминов было положено русским врачом Н. И. Луниным (1888), установившим, что для нормального роста и развития животного организма, помимо белков, жиров, углеводов, минеральных веществ и воды, требуются еще какие-то в то время неизвестные вещества, отсутствие которых в пище приводит организм к гибели. К аналогичным выводам, но через 24 года, пришел Ф. Гопкинс.
Для изучения витаминов большое значение имели работы А. Н. Пашутина, С. Эйкмана, К. Функа. В настоящее время известно более 20 витаминов, большинство из которых удалось синтезировать. Витамины принято обозначать большими буквами латинского алфавита и указывать их химическую формулу. Кроме того, в названии может звучать заболевание, вызываемое недостатком данного витамина, с прибавлением частицы «анти-». Например, витамин А, ретинол, антиксерофтальмический.
Биологическое значение витаминов
Клинико-лабораторное значение. Витамины — незаменимые биологически активные вещества, выполняющие роль катализаторов различных ферментных систем или входящие в состав многих ферментов. Витамины необходимы для нормального обмена веществ, роста и обновления тканей, биохимического обеспечения всех функций организма. Недостаточное поступление витаминов ведет к нарушению ферментативных реакций, гипо-, гипер- и авитаминозу с соответствующей картиной заболевания.
Некоторые витамины или их производные используются как терапевтические средства для лечения ряда заболеваний невитаминной этиологии.
Биологическое значение витаминов определяется тем, что они входят в состав ферментов. На это еще в 1921 г. указал Н. Д. Зелинский. Сейчас для большинства витаминов известны не только ферменты, в составе которых они находятся, но и механизм их действия.
Путь витаминов в организме довольно сложный. Он обеспечивается специальными транспортными системами и четко контролируется на разных уровнях. Путь этот начинается в пищеварительном тракте. Так, для всасывания жирорастворимых витаминов необходимо наличие жиров и желчных кислот, витамин В12 поступает в клетки слизистой оболочки кишечника в присутствии специфического «внутреннего фактора Касла», вырабатываемого в желудке, ряд витаминов для всасывания нуждается в особых белках-переносчиках. Значение таких переносчиков заключается еще и в том, что они, регулируя процесс всасывания, защищают организм от избыточного поступления таких высокоактивных соединений, как витамины. Например, переносчик тиамина (витамина B1) вырабатывается в таком количестве, что обеспечивает всасывание только его суточной дозы, т.е. не более 3—5 мг.
Попавшие в кровь витамины взаимодействуют со специфическими белками, переносящими их к органам-мишеням. Например, ретинол (витамин А) транспортируется ретинолсвязывающим белком.
Дальнейшая судьба витаминов связана с их активацией, в результате чего они становятся биологически активными соединениями и в таком виде (как коферменты) входят в состав ферментов.
Механизм действия витаминов различен и еще не до конца выяснен. Достаточно подробно он изучен для водорастворимых витаминов, которые являются коферментами. Недостаточно ясен механизм действия жирорастворимых витаминов. В этом отношении известны только процессы, на которые они оказывают влияние. Так, например, жирорастворимый витамин К участвует в окислительных реакциях и влияет на биосинтез белков свертывания крови. Витамин Е выполняет функцию выполняет функцию антиоксиданта, т.е. вещества, препятствующего окислению соединений, входящих в состав клеточных мембран (витамина А и др.), а также обеспечивает нормальную функцию половых желез.
Нарушение обеспеченности организма витаминами может проявиться в виде авитаминоза (практического отсутствия витамина), гиповитаминоза (недостаточного обеспечения витамином) и гипервитаминоза (избыточного накопления витамина), каждый из которых имеет специфические симптомы.
Практически в нашей стране авитаминозы не встречаются и мы знакомы с их клинической картиной только по литературным данным или опытам на лабораторных животных. Однако в колониальных и зависимых странах до настоящего времени отмечаются случаи авитаминозов. К ним относится болезнь бери-бери — авитаминоз тиамина (витамина B1). Она проявляется потерей аппетита, слабостью, развитием параличей, нарушением деятельности желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы и другими симптомами. Авитаминоз рибофлавина (витамина В2) характеризуется воспалением слизистой оболочки ротовой полости, нарушением зрения, дерматитами, малокровием. Отсутствие пантотеновой кислоты проявляется замедлением роста, потерей массы тела, поражением кожи, выпадением волос, нарушением функций нервной системы, желудочно-кишечного тракта. Недостаток никотиновой кислоты (витамина РР) проявляется заболеванием — пеллагрой. Для пеллагры характерен комплекс симптомов, начинающихся на букву «Д» (болезнь «трех Д»): дерматиты (поражения кожи), диарея (упорные поносы) и деменция (нарушения психики). При авитаминозе витамина В6 нарушается эритропоэз, замедляется рост, воспаляется кожа. Недостаточность витамина B12 характеризуется развитием злокачественной анемии; а недостаточность фолиевой кислоты — нарушением гемопоэза. Витамин С усиливает всасывание железа из кишечника, участвует в обмене нуклеиновых кислот, способствует обезвреживанию некоторых токсинов (дифтерийного, туберкулезного и др.). Кроме того, он необходим для образования основного промежуточного вещества эндотелия сосудов, дентина, хрящей. Его отсутствие приводит к развитию авитаминоза — цинги. Это заболевание характеризуется нарушением проницаемости кровеносных сосудов (кровоточат десны и выпадают зубы, возникают подкожные и внутритканевые кровоизлияния), а также снижением сопротивляемости организма.
Наиболее часто приходится сталкиваться с гиповитаминозами, симптомы которых близки для ряда витаминов. К ним относятся легкое недомогание, быстрая утомляемость, понижение работоспособности. Наиболее часто такие явления наблюдаются в конце зимы — начале весны, когда организм исчерпал свои витаминные запасы, и существенно снижены «витаминные кладовые» продуктов питания. Гиповитаминозы могут возникнуть также при неполноценном питании, повышенной потребности в витаминах в определенные периоды жизни (беременность, кормление ребенка, период роста). Причинами могут стать и заболевания, приводящие к нарушению всасывания и усвоения витаминов, снижению синтеза белков-переносчиков и т. д.
Гипервитаминозы имеют в своей основе токсическое воздействие на организм избытка витаминов с развитием симптомов, специфичных для каждого витамина.
Классификация витаминов
Витамины не являются источниками энергии и не встраиваются в клеточные структуры. В отличие от макрокомпонентов пищи они не объединены общностью химического строения, не имеют сходных эффектов в отношении метаболизма. Это вносит определенные сложности при создании классификации витаминов. Существующая в настоящее время классификация основана лишь на физико-химических свойствах витаминов, прежде всего на растворимости в воде или в жирах. В их названиях нашли свое отражение исторические изменения отношения к витаминам. Каждый витамин имеет: 1) химическое название, 2) название, полученное им от авторов, впервые его открывших (тиамин, рибофлавин), 3) буквенное обозначение, 4) название с учетом заболевания, которое развивается при его недостаточности, с приставкой «анти-», указывающей на способность предотвращать развитие определенного заболевания.
Классификация витаминов
Водорастворимые витамины:
♦ В1 (тиамин), антиневритный;
♦ В2 (рибофлавин), витамин роста;
♦ В3 (ниацин), антипеллагрический;
♦ В5 (пантотеновая кислота), антидерматитный;
♦ В6 (пиридоксин), антидерматитный;
♦ Вс (фолиевая кислота), антианемический;
♦ В12 (кобаламин), антианемический;
♦ Н (биотин), антисеборейный;
♦ С (аскорбиновая кислота), антискорбутный;
♦ Р (рутин), витамин проницаемости.
Жирорастворимые витамины:
♦ А (ретинол), антиксерофтальмический;
♦ D (холекальциферол), антирахитический;
♦ Е (токоферол), витамин размножения;
♦ К (филлохинон), антигеморрагический.
♦ F(антихолестериновый).
Водорастворимые витамины в тканях почти не накапливаются, малотоксичны при передозировке. Дефицит их встречается довольно часто. В организме они активируются путем фосфорилирования; активные формы их в качестве коферментов участвуют в биохимических реакциях распада и синтеза белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот, в окислительно-восстановительных реакциях.
Жирорастворимые витамины могут накапливаться в тканях (витамины А и D), дефицит их встречается реже. При передозировке они более токсичны, чем водорастворимые. Участвуют в процессах светоощущения (витамин А), свертывания крови (витамин К), являются индукторами синтеза белков на уровне генома, что роднит их с гормонами стероидного ряда, выполняют антиоксидантную функцию.
Помимо этих двух главных групп витаминов, выделяют ряд химических соединений, объединенных названием витаминоподобные вещества. Сюда относят холин, липоевую кислоту, инозитол, карнитин, парааминобензойную кислоту. Некоторые из них частично синтезируются в организме, могут встраиваться в клеточные структуры (холин, инозитол входят в состав фосфолипидов клеточных мембран). Суточная потребность в них для человека не установлена.
Провитамины и антивитамины
Некоторые витамины могут образовываться в организме из предшественников, описанных под названием провитаминов. Так, предшественниками витамина А являются компоненты, найденные у растений, — каротиноиды. Это группа веществ со сходными функциями, включающая ликопен (в томатах), лютеин (в шпинате), β-каротин (морковь). Витамин D образуется из 7-дегидрохолестерина, который содержится в коже и под действием ультрафиолетового облучения превращается в витамин D3.
Открытие витаминов сыграло важнейшую роль в лечении многих инфекционных заболеваний. Так как бактерии для своего роста и размножения нуждаются в некоторых витаминах для синтеза коферментов, введение в организм структурных аналогов витаминов, называемых антивитаминами, приводит к гибели микроорганизмов. Примером может служить назначение сульфаниламидов, структурно сходных с парааминобензойной кислотой, необходимой для синтеза микроорганизмами фолиевой кислоты; назначение структурных аналогов фолиевой кислоты, тормозящих рост и деление злокачественных клеток.
Антивитамины обычно блокируют активные центры ферментов, вытесняя из них коферментные формы витаминов, или, сами являясь ферментами, разрушают витамины (тиаминаза, аскорбиназа).
Суточная потребность и пищевые источники
Потребность в витаминах измеряется весовыми единицами (мкг, мг), для некоторых витаминов применяются интернациональные единицы (ИЕ), которые характеризуют их биологическую активность. Суточная потребность в витаминах зависит от физиологического состояния организма, возраста и пола (таблица №1).
Хорошими источниками витаминов являются растительные и животные продукты. Некоторые витамины преобладают в растительных продуктах (витамины В1, С, К, β-каротины); другие — в животных продуктах (витамин В12). Источниками водорастворимых витаминов являются хлеб, крупы грубого помола, семена, овощи, фрукты, рис, бобовые, сливочное масло, молоко, рыба, яйца, печень. Источники жирорастворимых витаминов — печень, орехи, растительные масла, яйца, молоко.
Наиболее богаты витаминами семена всех видов, включая цельное зерно, орехи, а также яйца, печень, дрожжи и дрожжевые экстракты.
Таблица №1 «Суточная потребность человека в витаминах»
| Группы | Возраст, годы | Витамины | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| А мкг | D мкг | E мг | C мг | B1 мг | B2 мг | Продолжение »
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||