Пути метаболизма витаминов в организме.
ВИТАМИНЫ
ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ВИТАМИНОВ.
Открытие витаминов связано с изучением роли пищевых веществ в жизнедеятельности организмов. В 1880 г. русский ученый Н. Лунин впервые доказал, что помимо Ж, Б, У, воды, минеральных веществ есть какие - то дополнительные факторы, без которых организм не может функционировать. Польский исследователь К. Функ. предложил эти факторы, назвать витаминами ( 1912 г - амины жизни)
ВИТАМИНЫ - это необходимые для нормальной жизнедеятельности низкомолекульные органические соединения, синтез которых у животных данного вида организмов отсутствует или ограничен.
ДИСБАЛАНС ВИТАМИНОВ - проявляется в форме недостатка (отрицательный баланс) и избытка (положительный баланс). Частичный недостаток витаминов называется гиповитаминозом, а крайне выраженный дефицит - авитаминозом. При недостатке одного витамина имеет место - моногиповатаминоз, а при недостатке нескольких - полигиповитаминоз.
Все гипо - и авитаминозы проявляются задержкой роста молодого организма. Кроме того, для конкретного гиповитаминоза характерны свои специфические симптомы нарушений обмена веществ, по которым и выявляют недостаточность соответствующего витамина.
ПРИЧИНЫ ГИПОВИТАМИНОЗОВ.
1. Экзогенные - это нерациональное питание ( однообразная, бедная витаминами пища ), изменение нормальной микрофлоры кишечника (дисбактериоз).
2. Эндогенные - нарушения всасывания и транспорта витаминов и образования коферментов, усиление распада витаминов, физиологически обусловленная высокая потребность в витаминах (растущий организм, беременность).
ПРИЗНАКИ ВИТАМИННОЙ ИНТОКСИКАЦИИ.
Проявляются общими симптомами: потерей аппетита, расстройством моторики ЖКТ, головными болями, повышенной нервной возбудимостью и другими более специфическими симптомами. Некоторые гипервитаминозы могут закончиться летальным исходом.
МЕГАВИТАМИННАЯ ТЕРАПИЯ.
Существует много заболеваний, клиническая картина которых напоминает типичные авитаминозы, независимо от обеспеченности организма всеми витаминами. Иногда болезнь можно излечить мегавитаминной терапией - введением количеств витаминов, в 50 - 100 раз превышающих норму - витаминзависимые состояния. Если же болезнь не удается устранить, то возникают витаминрезистентные состояния, протекающие тяжело и часто с летальным исходом. Витаминрезистентные состояния относят к врожденным нарушениям обмена и функций организма.
КЛАССИФИКАЦИЯ ВИТАМИНОВ.
Таблица 1.
| НАЗВАНИЕ ВИТАМИНА | Суточная потребность,мг | ||
| Буквенное | Химическое | Физиологическое | |
| I. Витамины, растворимые в воде | |||
| Вит. В1 | Тиамин | Антиневритный | 1,2 - 2 |
| Вит. В2 | Рибофлавин | Антисеборийный | 2 - 2,5 |
| Вит. В6 | Пиридоксаль | Антидерматитный | 2 - 3 |
| Вит. В12 | Цианокобаламин | Антианемический | 0,005 - 0 08 |
| Вит.В5 (РР) | Амид никотиновой кислоты, ниацин | Антипеллагрический | 10 - 15 |
| Вит. В3 | Пантотеновая кислота | Антидерматитный | 5 - 10 |
| Вит. Н | Биотин | Антисеборейный | 0,2 - 0,5 |
| Вит. С | Аскорбиновая кислота | Антискорбутный | 70 - 100 |
| Вит. Р | Рутин, биофлаваноиды | Вит. проницаемости | 50 - 100 |
| Вит. Вс (В9) | Фолиевая кислота, фолацин | Антианемический | 2 - 3 |
| II. Витамины, растворимые в жирах | |||
| Вит. А | Ретинол | Антиксерофтальмический | 1,5 - 2,5 |
| Вит. Д | Кальциферолы | Антирахитический | 0, 04 |
| Вит. Е | Токоферолы | Вит.размножения, антистерильный | 2 - 6 |
| Вит. К | Нафтохиноны | Антигеморрагический | |
| III. Витаминоподобные вещества | |||
| Вит. У | S - метилметионин | Противоязвенный | - |
| - | Пара-аминобензонная кислота (ПАБК) | Антибактериальный | - |
| Вит. В15 | Пангамовая кислота | Липотропный фактор | - |
| ВиосI | Инозит | Антисклеротический | - |
| Вит. Q | Коэнзим Q, убихинон | Антидистрофический | - |
| Вит. F | Эссенциальные жирные к-ты | Антикератозный | 5 - 10 |
| - | Липоевая кислота | Фактор роста | - |
| - | Холин, аминоэтанол | Липотропный фактор | - |
Почти до 30-х гг. 20 века химическое строение витаминов оставалось неизвестным. Поэтому витамины называли по болезни, которую вызывало их отсутствие, с прибавлением приставки анти. В 1913 г. Мак - Колума предложил называть витамины буквами латинского алфавита (А, В и т.д.).
В настоящее время, после изучения химической структуры витаминов, используют три названия витаминов, в том числе химическое.
В последнее время предложена временная классификация витаминов (Смирнов, 1974), в соответствии с которой выделены 3 группы витаминов (табл.1.).
АНТИВИТАМИНЫ.
Это любые вещества, которые, независимо от механизма действия, проводят к снижению или потере биологической активности витаминов. Все антивитамины широко применяются в медицине в качестве препаратов антибактериального, противоопухолевого действия, при лечении гипервитаминозов.
По механизму действия антивитамины делятся на 2 группы:
1. Структурные аналоги витаминов, которые по принципу конкурентного ингибирования блокируют АЦФ болезнетворных микробов, предотвращая тем самым их размножение и активность.
Антивитамины витамин К - это дикумарин, варфарин, тромексан (противосвертывающие средства); антивитаминами витамин В2 являются акрихин и изорибофлавин, которые конкурируют с витамином В2 при биосинтезе ФАД и ФМН за АЦФ.
2. Антивитамины биологического происхождения - вызывают связывание или расщепление молекул витаминов. Для витамина В1 - это тиаминазы I и II, для витамина С - аскорбатоксидаза, а для биотина - авидин (связывает биотин в неактивный комплекс).
ВИТАМЕРЫ.
Некоторые витамины представляют собой группу близких по своей структуре соединений, которые называются витамерами. К примеру, витамин Д имеет витамеры эргокальциферол Д2 и холекальциферол Д3, а витамин В1 - тиамина хлорид и тиамина бромид.
Пути метаболизма витаминов в организме.
Некоторые витамины поступают в организм в виде предшественников - провитаминов, которые в тканях превращаются в биологически активные формы. Жирорастворимые витамины при всасывании депонируются в тканях, а водорастворимые превращаются в коферменты и, соединяясь с апоферментами, входят в состав сложных ферментов. Так как срок жизни ферментов органичен, то коферменты распадаются и выводятся в виде различных метаболитов из организма. Жирорастворимые витамины тоже подвергаются катаболизму и теряются организмом, хотя и медленнее, чем водорастворимые. Поэтому необходимо постоянное поступление витаминов с пищей.
ЖИРОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ.
ВИТАМИН А - это производное группы ионона. Его витамерами являются витамин А1 , витамин А2 и неовит А. Провитамины: - α, β, γ -каротины, наибольшей активностью обладает - β каротин. Витамин А содержится в продуктах животного происхождения: рыбьем жире, коровьем масле, печени.
Провитамины находятся в овощах, содержащих пигменты ( морковь, красный перец).
БИОХИМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ:
1. Участие в процессах фоторецепции.
Фоточувствительный пигмент палочек сетчатки глаза родопсин, ответственный за сумеречное зрение, является хромопротеином, который состоит из хромофорной группы - 11 - цис-ретиналя (вит.А) Под действием света 11-цис-ретиналь отщепляется от родопсина и одновременно переходит в транс-форму. Обесцвеченная молекула родопсина запускает сложную цепь ферментативных реакций в зрительной клетке - происходит ферментативный каскад усиления слабого светового сигнала, в результате чего происходит возбуждение зрительного нерва. Часть ретиналя при этом теряется, для его образования требуются новые молекулы витамина А. Вследствие недостатка последнего теряется способность к сумеречному зрению.
2. Регуляция проницаемости мембран, транспорт моносахаридов, усвояемость и обмен белков.
3. Участие в окислительно - восстановительных процессах; так как в молекуле витамина А есть двойные связи, он способен образовывать пероксиды, повышающие скорость окисления других витаминов.
АВИТАМИНОЗ витамина А:
1. «Куриная слепота» - ослабление сумеречного зрения.
2. Поражение эпителиальных тканей (метаплазия, слущивание и ороговение эпителия), в том числе роговицы глаза (ксерофтальмия - сухость и воспаление роговицы); нарушения формирования скелета, торможение роста, потеря массы тела.
ГИПЕРВИТАМИНОЗ витамина А: у взрослых - поражение кожных покровов, выпадение волос, боль в суставах и костях, увеличение селезенки и печени, головные боли, потеря аппетита, бессонница.
ВИТАМИН Д.Витамеры - Д2 и Д3. Провитаминами являются эргостерол и холестерол, которые под действием солнечного облучения превращаются в витамин Д.
ИСТОЧНИКИ. Рыбий жир, печень рыб и животных, сливочное масло, яичный желток, молоко, дрожжи.
БИОХИМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ. Транспорт кальция и фосфора через биомембраны: а) перенос кальция и фосфора через эпителиальные клетки слизистой тонкого кишечника в процессе их всасывания; б) мобилизация кальция из скелета; в) реабсорбция фосфора и кальция в почечных канальцах.
Д - АВИТАМИНОЗ. У детей - рахит: деформация костей скелета конечностей, черепа, грудной клетки; у взрослых - остеомаляция (у беременных и кормящих матерей), остеопороз (у пожилых).
Д - ГИПЕРВИТАМИНОЗ. Деминерализация костей и их переломы, гиперкальциемия, кальцификация внутренних органов (почек, сердца, легких и т.д.), при этом может быть летальный исход.
ВИТАМИН Е. Витамерами являются - токоферолы. Источники витамина Е - это растительное масло, салат, капуста, злаки, ягоды шиповника.
БИОХИМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ: Механизм действия витамина Е полностью не расшифрован. Существует антиоксидантная теория, согласно которой в живых тканях витамин Е играет роль биологических антиоксидантов, которые инактивируют свободные радикалы и тем самым препятствуют развитию неферментативных процессов окисления тканевых липидов молекулярным О2 . Ненасыщенные липиды входят в состав клеточных мембран, при недостатке витамина Е происходит их усиленное перекисное окисление, т.е. повреждаются структура, проницаемость и функциональная активность клеточных и субклеточных мембран.
ГИПОВИТАМИНОЗ витамина Е. Наблюдается крайне редко у недоношенных детей (гемолитическая анемия). У взрослых происходят дегенеративные изменения репродуктивных органов, нарушается сперматогенез у мужчин и эмбриогенез у беременных женщин; мышечная дистрофия, дегенерация спинного мозга, паралич конечностей.
ГИПЕРВИТАМИНОЗ витамина Е. Повышается реактивность организма, тошнота, крапивница, гипертонический криз у больных с повышенным АД.
ВИТАМИН К. Витамеры - К1 и К2 из группы филлохинонов). Источниками являются зеленые растения, печень, некоторые микроорганизмы. Разработан препарат ВИКАСОЛ на основе синтетического витамера К3 .
БИОХИМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ.
1. Участвует в окислительном декарбоксилировании микробных и растительных клеток.
2. На генетическом уровне участвует в биосинтезе факторов крови.
3. Является коферментом фермента, участвующего в декарбоксилировании факторов свертывания крови - прокоагулянтов (F II,VII, IX, X).
ГИПОВИТАМИНОЗ витамина К. Снижается протромбин, повышается время свертывания крови - отмечается кровоточивость десен, внутренних органов, кровавая рвота, носовые кровотечения и т.д.
ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ.
ВИТАМИН В1. Источниками данного витамина являются хлеб, крупы с оболочками дрожжей, некоторые микроорганизмы.
ГИПОВИТАМИНОЗ витамина В1. Болезнь бери - бери (полиневрит), при которой прогрессирует дегенерация нервных окончаний и проводящих пучков, сердечной деятельности. Снижаются моторная и секреторная функции ЖКТ, нарушения водного обмена, паралич и смертельный исход (в большинстве случаев).
ГИПЕРВИТАМИНОЗ: крапивница, кожный зуд, отек, одышка; возможен анафилактический шок.
БИОХИМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ: тиаминдифосфат является коферментом пируватдекарбоксилазы, транскетолазы и других ферментов, которые участвуют в ключевых реакциях ПФЦ, ЦТК, синтеза НК: снижается уровень НАДФ. Н2 в ПФЦ, что приводит к нарушениям биосинтеза жирных кислот, холестерина, гормонов и т.д.
ВИТАМИН В2. Источниками являются молочные продукты, яйца, печень, почки и сердце животных, дрожжи.
БИОХИМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ. Витамин В2 входит в состав коферментов ФМН и ФАД, участвующих в реакциях окисления субстратов и тканевом дыхании (осуществляют перенос электронов и протонов).
Синтез ФМН и ФАД из витамина В2.
флавокиназа ФАД- пирофосфорилаза
Рибофлавин ® ФМН®®® ФАД
АТФ Þ АДФ АТФ Þ ПФ + АМФ
(Н4 Р2 О7)
ГИПОВИТАМИНОЗ. Задержка роста, дерматины кожи головы, выпадение волос, глосситы, стоматиты, коньюктивы, помутнение хрусталика, гипохромная анемия, поражения НС, и как следствие, нарушение походки, гиперкинез; трофические язвы; светобоязнь. При авитаминозе наступает обострение симптомов, кома и смерть. ГИПЕРВИТАМИНОЗ неизвестен.
ВИТАМИН В6. Витамерами являются Пиридоксаль, пиридоксин и пиридоксамин.
ИСТОЧНИКИ. Хлеб, горох, фасоль, мясо, печень.
БИОХИМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ. Витамин В6 является коферментом фосфорилазы (фермент обмена гликогена); декарбоксилазы, трансаминазы (обмен АК и белков), ферментов обмена липидов.
ГИПОВИТАМИНОЗ. Дерматиты, глосситы, стоматиты, коньюктивиты, задержка роста, анемия.
ГИПЕРВИТАМИНОЗ. Кожные высыпания, головокружения, судороги, повышение свертываемости крови.
ВИТАМИН В12. Источники витамина говяжья печень , почки, мышечная ткань, сыры, рыба.
БИОХИМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ. Является коферментом ферментов синтеза пуриновых и пиримидиновых оснований, синтеза метионина (переносчика СН3 - групп), переноса Н+ и образования углеводородных связей.
ГИПОВИТАМИНОЗ. Нарушения кроветворения в костном мозге и гиперхромная анемия; нарушения НС, гастрогенный авитаминоз (нарушения всасывания витамина в кишечнике), злокачественная анемия.
ГИПЕРВИТАМИНОЗ. Токсический эффект.
ВИТАМИН В3. Источниками пантотеновой кислоты являются печень, мясо, икра, желток, капуста, картофель, помидоры.
БИОХИМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ. В составе кофермента НS - Ко А участвует в окислении и биосинтезе жирных кислот, реакциях ЦТК.
ГИПОВИТАМИНОЗ. Выпадение волос, обесцвечивание волос и перьев, глосситы, стоматиты, дерматиты, язвы, колиты, паралич, судороги, коллапс, анемия.
ГИПЕРВИТАМИНОЗ. Неизвестен.
ВИТАМИН В5 (РР).ИСТОЧНИКИ. Наружные оболочки растительного происхождения, отруби, дрожжи.
БИОХИМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ. Входит в состав НАД и НАДФ.
ГИПОВИТАМИНОЗ. Нарушение функции дегидрогеназ, т.е. реакций окисления и восстановления, в результате возникает заболевание пеллагра: жесткая, шершавая кожа, вялость, апатия, цианоз, снижение массы тела. Это первая стадия заболевания. В дальнейшем отмечаются воспаления слизистых рта, носа, ЖТК (поносы - запоры - поносы), симметричные дерматиты на участках кожи - гиперкератоз, пигментация, гипохромная анемия.
ГИПЕРВИТАМИНОЗ. Аллергические реакции с рвотой, поносом, судорогами; жировая инфильтрация печени.
ВИТАМИН Вс (В9).ИСТОЧНИКИ. Печень, мясо, почки, свежие овощи.
ГИПОВИТАМИНОЗ. Нарушение эритропоэза, мегалобластическая анемия, поражения кожи, органов пищеварения и размножения.
ГИПЕРВИТАМИНОЗ. Токсические и аллергические явления.
ВИТАМИН Н.ИСТОЧНИКИ. Свиная и говяжья печень, желток, бобы, отруби, соя, цветная капуста. Синтезируется кишечной микрофлорой.
БИОХИМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ. В качестве кофермента карбоксилированная участвует в реакциях обмена жиров, белков, углеводов и образования субстратов ЦТК.
ГИПЕРВИТАМИНОЗ. Возникает при употреблении сырого яичного желтка. В последнем находится антивитамин АВИДИН, который связывает витамин Н в нерастворимый комплекс.
ГИПОВИТАМИНОЗ - неизвестен.
ВИТАМИН С.ИСТОЧНИКИ. Черная смородина, цитрусовые, плоды шиповника, капуста.
БИОХИМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ. Перенос электронов и протонов в окислительно - восстановленных реакциях тканевого дыхания, препятствует окислению гемоглобина в эритроцитах.
ГИПОВИТАМИНОЗ. Заболевание ЦИНГА, при которой отмечается повышение ломкости кровеносных сосудов, общей слабостью, повышением утомляемости, снижением роста, кровоточивостью десен; возникает кариес; повышается восприимчивость инфекционным заболеваниям; маточные, носовые и глазные геморрагии, разрушения костей нижних конечностей.
ГИПЕРВИТАМИНОЗ - не описан.
ВИТАМИН Р.ИСТОЧНИКИ. Совместно с витамином С содержится в цитрусовых, черной смородине, черноплодной рябине и других плодах и ягодах.
БИОХИМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ. Они взаимосвязаны с функциями витамина С. Рутин влияет на течение тканевого дыхания и, как следствие, на сосудистую систему. Также через гормоны действует на другие ферментные системы.
ГИПОВИТАМИНОЗ. Снижается резистентность и повышается проницаемость капилляров, происходит кровоизлияние после сдавливания тканей, отмечаются боль в конечностях, слабость, быстрое утомление.
ГИПЕРВИТАМИНОЗ - не описан.