Витамины и их значение в жизни человека

1) Ретинол

2) Изомеры ретиноевой кислоты

• полностью транс-ретиноевая кислота - природный метаболит ретинола (лекарственный препарат - Весаноид^®)
• 13-цис ретиноевая кислота, или изотретиноин, применяющаяся для лечения заболеваний кожи (лекарственный препарат - Роаккутан)
• 9-цис-ретиноевая кислота, проходящая исследования в онкогематологии

3) Моноароматические  производные.

Два из них уже выпускаются в  качестве препаратов для лечения  заболеваний кожи:

• этретинат (Тигасон)
• ацитретин (Неотигазон).

 

        Провитаминная активность структурных и пространственных изомеров каротина различна. Наиболее выраженной провитаминной активностью обладает транс-трансформа любого размера. Среди отдельных структурных изомеров наиболее активен бета-каротин, активность которого принимают за 100%. По сравнению с бета-каротином активность альфа- и гамма-каротинов и криптоксантина составляет соответственно 53, 27 и 57%. Меньшая активность цис-изомеров по сравнению с транс-трансформой может быть объяснена тем, что молекула каротиноида в результате транс-транс-изомеризации теряет свою первоначальную структуру, чем затрудняется действие ферментной системы или систем, участвующих в превращении данного каротиноида в витамин А.

 
 Основные этапы внутриклеточного метаболизма ретиноидов        

 

Природные источники витамина А  содержат его преимущественно в  виде эфиров. В связи с этим вместе с пищей в организм поступают  главным образом эфиры витамина А, преимущественно в виде пальмитата. Гидролиз эфиров витамина А в кишечнике  осуществляется ферментами поджелудочной железы и эпителиальных клеток слизистой оболочки тонкого кишечника. Желчные кислоты участвуют во многих фазах всасывания витамина А: эмульгировании, гидролитическом расщеплении эфиров ретинола, солюбилизации продуктов гидролиза и транспорте их к клеткам кишечного эпителия. Возможно также, что они принимают определенное участие и в реэстерификации ретинола внутри эпителиальных клеток слизистой оболочки. Желчные кислоты, по-видимому, препятствуют также окислению витамина А и его эфиров, а также каротина в кишечном содержимом и тем самым повышают их усвояемость.         

Витамин А содержится только в продуктах животного  происхождения, в основном, в эфирной  форме, в виде пальмитата. Наиболее богаты этим витамином следующие  продукты животного происхождения: печень крупного рогатого скота и свиней, яичный желток, цельное молоко, сметана, сливки. Особенно богаты витамином А печень и внутренний жир некоторых видов рыб (палтус, треска, морской окунь) и морского зверя (киты, тюлени). Количество витамина А и каротина в этих продуктах подвержено сезонным колебаниям и зависит от условий кормления скота и птицы. Обычно летом и осенью молоко и яйца богаче витамином А и каротином, чем зимой и весной.         

Основным источником каротина в питании человека являются продукты растительного происхождения - овощи, плоды, ягоды (морковь, красный перец, томаты, зелень петрушки, салат, шпинат, абрикосы, облепиха, шиповник и др.).

Однако при использовании в  качестве источников витамина А продуктов, содержащих каротин, следует иметь в виду, что их биологическая активность с учетом усвояемости каротина примерно в 6 раз меньше, чем биологическая активность витамина А. Суточная потребность в витамине А для взрослого человека составляет 1,0 мг, для беременных и кормящих женщин 1,25-1,5 мг, для детей и подростков от 0,4 до 1,0 мг.         

Витамин А необходим для роста  и развития растущего организма, обеспечивает нормальную функцию зрения, структурную целостность эпителиальных  тканей, формирование скелета. Кроме  того, ретинол повышает устойчивость организма к инфекционным, простудным заболеваниям. Участвует в образовании зрительных пигментов, обеспечивает рост глаз, адаптацию его к различным условиям. 
         При гиповитаминозе наблюдается ухудшение зрения в сумерках (куриная слепота), снижение аппетита, похудание, сухость кожи, седеют волосы, наблюдается ороговение эпителиальных клеток (гиперкератоз), слизистой оболочки дыхательных путей, мочеполовых органов, роговой оболочки глаз. Повышается восприимчивость к туберкулезу и воспалению легких. При недостатке витамина А прекращается образование фермента лизоцима, защитного фактора против многих инфекций. При гипервитаминозе наступают тяжелые расстройства обмена веществ, пищеварения, малокровие. 
 Витамин Д (кальциферол, вигантол).  Устойчив к высокой температуре и кислороду. Его провитамином является спирт эргостерин, который под влиянием ультрафиолетовых лучей превращается в кальциферол.        

 Существует несколько  провитаминов и витаминов: Д1, Д2, ДЗ, Д4. Провитамин эргостерин содержится в пивных дрожжах, рыбьем жире, жире печени камбалы, икре рыб, сливочном масле, молоке, яичном желтке. Суточная потребность в этом витамине составляет от 0,01 до 0,025 мг и повышается с увеличением содержания фосфора в пище.

Витамин Д (кальциферол) относится к жирорастворимым витаминам стероидной природы. Название "витамин Д" (ВД) присвоено группе веществ, представленной более чем 10 структурными аналогами, обладающими биологической активностью. В настоящее время известны витамины Д₂ (эргокальциферол, растительного происхождения) и Д₃ (холекальциферол, животного происхождения, а также ряд других метаболитов ВД.

Эргостерин                                                                Витамин D₂      (эргокальциферол) 

 

 

 

7-Дегидрохолестерин                                                       Витамин D₃

(холекальциферол)

 

Витамин Д3 синтезируется в коже человека под действием ультрафиолетовых лучей, участвует в усвоении солей  кальция и фосфора, отложении  их в костях и реабсорбции в  почечных канальцах. Недостаток витамина ДЗ в рационе детей приводит к  возникновению рахита, к снижению сопротивляемости организма к инфекции, легко происходят переломы костей. У больных рахитом относительно большая голова и увеличенный живот, задерживается появление первых зубов и развитие дентина; мышечная слабость; нарушается формирование костей, они становятся гибкими, и искривляются руки, ноги. Повышается возбудимость нервной системы. 
         Витамин Д3 влияет на функции щитовидной железы. При гипервитаминозе витамин ДЗ действует как яд, нарушается жировой обмен, происходит потеря в весе, резко повышается содержание кальция и фосфора в крови и избыточное отложение их в костях, в почках, в сердце, в кровеносных сосудах. Суточная потребность в витамине ДЗ составляет 0,015-0,0025 мг.

Основное количество ВД синтезируется из 7-дегидрохолестерола в коже под действием ультрафиолета. Другим источником ВД в организме служит пища. ВД оказывает свои биологические эффекты, действуя на специфические рецепторы (VDR), найденные в различных тканях человека и животных. Наиболее активной формой ВД является 1,25-дигидроксивитамин Д, специфически связывающийся c VDR. Он образуется путем «биоактивации» - гидроксилирования 25-гидрокси-витамина Д в почках (и также в мозге). VDR представляют собой ядерные лиганд-индуцибельные транскрипционные факторы и обнаруживают существенную гомологию с другими стероидными рецепторами.

Химическое  строение 1,25-дигидрокси-ВД  и 25-гидрокси-ВД

 

Однако ряд биологических эффектов ВД развивается очень быстро (в  течение секунд или минут), причем даже у животных, лишенных ядерных VDR. VDR-иммунореактивность была выявлена как в ядрах, так и цитоплазме [25]. В настоящее время описано негеномное действие ВД, имеющее место у других стероидных гормонов. Предполагается, что ВД может воздействовать на мембранные (и, возможно, плазмалемные) белки-рецепторы, которые уже частично выделены .

Свойства ВД связаны с уникальной химической структурой его молекулы, в которой отсутствует С₉-С₁₀ связь, что обусловливает отнесение ВД к группе секо-стероидов. В отличие от классических стероидов, А-кольцо ВД может ротировать относительно слитых C- и D-колец, в результате чего возможны стабильные cis и trans конформеры. Анализ активности ВД указывает на то, что ВД может по-разному взаимодействовать с различными рецепторами и оказывать биологическое действие в зависимости от конформации. Так, действие trans-конформаций ВД связывают преимущественно с геномным, а cis-конформаций – с негеномным действием.

Долгое время ВД отводилась роль гормона-регулятора гомеостаза Ca⁺⁺ и фосфора в организме. Однако за последнее время накоплены убедительные данные об участии ВД и VDR во многих биохимических процессах организма, в том числе и в мозге. Наличие VDR и ВД-гидроксилаз в ЦНС означает способность мозга синтезировать, связывать и катаболизировать ВД. Это позволяет рассматривать ВД как паракринный и аутокринный нейро-активный гормон и нейростероид.

Функциональные VDR имеются практически  во всех отделах головного мозга (как в нейронах, так и глиальных  клетках), а также в спинном  мозге и периферической нервной системе. ВД играет важное значение при закладке нервной системы. Повышенная плотность VDR отмечена в активно делящихся зонах мозга зародыша. Недостаток ВД у самок-мышей приводит к нарушениям ЦНС у потомства - изменению формы мозга, толщины коры и размеров желудочков. В коре, гиппокампе и ряде других зон мозга ВД способен усиливать экспрессию VDR. Большое число VDR в гипоталамусе и гипофизе указывает на возможное влияние ВД на нейрогуморальные процессы ЦНС, регулируемые гипоталамо-гипофизарной системой. Высокие концентрации VDR были обнаружены в коре мозга, а также лимбической системе, вовлеченной в регуляцию эмоционального поведения. В лимбической системе VDR особенно четко наблюдались в септуме, гиппокампе и миндалине (кроме базолатеральной части). Подобная региональная гетерогенность распределения VDR может отражать специфический характер воздействия ВД на процессы ЦНС. Дефицит ВД приводит к ухудшению обучаемости крыс. С учетом ведущей роли лимбической системы в регуляции эмоционального поведения и памяти, эти данные указывают на важное значение ВД и VDR в ЦНС.²

Витамин Е (токоферол). Известен в двух видах: Е и В. Наиболее активен Е-токоферол. Устойчив к температуре, ультрафиолетовым лучам и кислотам, но разрушается при действии щелочей и окисляется при доступе кислорода.        

 К витамину Е  относят группу из семи витаминов,  различных по биологическому  действию.

Витамин Е или  токоферол ( от греческого τοχοζ - роды и латинского phero - носить), был открыт как антистерильный фактор. Отсутствие витамина нарушает половые функции у крыс. Впервые был выделенв чистом виде Г.Эвансом из зародышей пшеницы в 1936 году. Строение витамина Е установлено в 1937 году, а первый синтез описан П.Каррером в 1938 году. Важнейшие соединения витамина группы Е: токоферолы и токотриенолы. Известно всего 4 токоферола: α, β, γ  и  δ. В их основе лежит токол:

  

 Токотриенолы значительно менее  активны, чем токоферолы, и отличаются  от них наличием трех двойных  связей в углеводородном радикале:

Синтезируются токоферолы только в растениях. Они содержатся главным образом в семенах: зернах пшеницы (до 400 мг в 100 г зародышей пшеницы) и риса; маслах: соевом (до 150 мг в 100 г), хлопковом (до 100 мг в 100 г), подсолнечном (до 75 мг в 100 г), кукурузном (до 60 мг в 100 г), оливковом ( около 4 мг в 100 г), тыквенном, конопляном, пальмовом; в зеленых частях растений: перце сладком (2 мг в 100 г), петрушке (1,6 мг в 100 г), салате (0,4 мг в 100 г), зеленом луке ( 0,3 мг в 100 г), шпинате; в маргарине (11-18 мг в 100 г).  α-токоферол содержится в подсолнечном масле, а β и γ– кукурузном, хлопковом, соевом и других маслах и практически отсутствуют в подсолнечном.

Жирорастворимый витамин  Е действует в организме как  антиоксидант, предотвращающий окисление  остатков ненасыщенных жирных кислот в липидах мембран. Витамин Е влияет на биосинтез ферментов, особенно тех, которые участвуютв построении гема в гемоглобине крови; предотвращает окисление в организмевитаминов А, С, селена и серусодержащих аминокислот, предотвращает вредноевоздействие свободных радикалов. Наиболее высокая антиоксидантная активностьу  β и γ - токоферолов. Как следствие, токоферол защищаеторганизм от атеросклероза, сердечных заболеваний, образования катаракты иот быстрого старения всех тканей организма.

α– токоферол регулирует нормальное развитие и функцию эпителия половых желез, а также развитие зародыша.

Токоферолы накапливаются в  печени, жировых тканях, сердце,мышцах, яичках, матке, крови, надпочечниках  и гипофизе.

Токоферолы стимулируют мышечную деятельность, функции половых желез (при дефиците не образуется сперма, теряется половой инстинкт), способствуют накоплению ретинола во внутренних органах. При гиповитаминозе наблюдаются мозговые кровоизлияния, воспаления суставов, воспаление кожи, боли мышечного и нервного происхождения, мышечная слабость из-за повышенного потребления мышечными клетками кислорода.        

 При авитаминозе  развивается бесплодие или нарушение  беременности вследствие рассасывания  плода и дистрофия. Суточная  потребность в этом витамине  составляет 2-30 мг, для всасывания его в кишечнике необходима желчь. 
Витамин Е следует принимать совместно с витамином А и селеном для взаимного усиления действия этих веществ. Имеются данные, что витамин Е не стоит принимать совместно с солями трехвалентного железа, так как витамин подвергается преждевременному окислению.Потребность в инсулине может уменьшиться при дополнительном приеме витамина Е.

Суточная потребность составляет примерно 15-25 МЕ для взрослых, что  для этого витамина соответствует 15-25 мг в сутки. Беременным и кормящим женщинам, а также тем, кто принимает противозачаточные таблетки и гормональные препараты, требуются повышенные дозы витамина Е (от 400 до 1000 МЕ).