Жирорастворимые витамины

 Жирорастворимые витамины

1. Витамин А (ретинол) - циклический, ненасыщенный, одноатомный спирт.

Термин "витамин А" в настоящее время используется для описания нескольких биологически активных соединений, среди которых ретинол выполняет самую важную физиологическую функцию в организме млекопитающих. В естественных условиях витамин А встречается, главным образом, в форме своих предшественников, каротиноидов, жиросодержащих пигментов желтого и оранжевого цвета, содержащихся во многих фруктах и овощах. Около 60 из них считаются провитаминами, предшественниками витамина А, возникающими в процессе обмена веществ. Hаиболее важным "провитамином А" является бета-каротин, имеющий самую высокую активность. Его молекула состоит по существу из двух соединенных вместе витамин-А-подобных молекул, которые организм животных способен превращать в две молекулы активного витамина. Готовый витамин А ещё называют в зависимости от химической структуры ретинолом, ретиналом или ретиноидом. Hаиболее изученная функция витамина А - это его участие в физиологических функциях зрения. Он обнаружен в сетчатке глаза вместе со специальным белком опсином. Это соединение названо родопсином (зрительным пурпуром), и под действием солнечного света оно распадается на опсин и метаболит ретинола. Именно энергетический обмен, происходящий в данном процессе, способствует передаче нервных импульсов, посылаемых по зрительному нерву в кору головного мозга, а затем преобразуемых в зрительные ощущения. Витамин А участвует во многих важнейших физиологических функциях, из которых одной из самых важных является регулирование клеточных мембран, что существенно для целостности эпителиальных тканей и нормального роста клеток эпителия. Витамин А также вовлечен в процесс роста костей и зубов.Многообразныефизиологические функции витамина А связаны с его участием в фоторецепции и необходимостью этого витамина для роста, репродукции, клеточной пролиферации, дифференцировки, для поддержания адекватного иммунологического и гематологического статуса организма. В самое последнее время получены данные о том, что витамин А тесно связан с гормоном роста, и оба они имеют общие рецепторы в клетках организма. Поскольку витамин А является жирорастворимым, он может попасть в организм только в составе жиров и масел. Существует витамин А в двух формах, в виде классического витамина А – ретинола и в виде провитамина А – каротина, способного превращаться в организме в витамин А. Витамин запасается в печени в виде эфира жирных кислот. Начинать лечение витамином А нужно как можно скорее, потому что проходит десять дней, прежде чем концентрация этого важного питательного вещества в крови достигнет максимального уровня. А до тех пор, пока в коже и всех тканях тела накопится необходимое количество этого ценного вещества, может пройти 5-6 недель. Как можно ожидать, недостаток витамина А чреват тяжелыми последствиями для организма и наблюдается у многих животных. Его симптомами являются ксерофтальмия (чрезмерная сухость поверхности коньюктивы и роговицы глаза), атаксия (расстройство координации движений), конъюктивиты, помутнение и образование язв роговицы, кожные заболевания и поражения эпителиальных слоев кожи, например, эпителия бронхов, дыхательных путей, слюнных желез и семявыносящих канальцев. При гиповитаминозе А у человека и животных наблюдается нарушение темновой адаптации. При этом возникают: 1) гемералопия (куриная слепота) – нарушение зрения в сумерках; 2) ксерофтальмия (сухость конъюнктивы и роговой оболочки глаза); 3) усиление процессов кератинизации (переход цилиндрического эпителия в плоский в коже и слизистых оболочках). В эксперименте на животных (крысах) при авитаминозе А изменяются не только соединительно-тканные и роговые оболочки глаз. Усиление кератинизации приводит к интенсивному слущиванию эпидермиса кожи, образованию трещин, ороговению эпителия дыхательного и пищеварительного трактов, мочеполовых путей. В протоках многих желез (подчелюстная, околоушная, поджелудочная) отмечаются процессы гиалинизации. В результате возникает функциональная недостаточность железистого аппарата, органов дыхания, пищеварения, стерильность животных. На животных (мыши, кролики, собаки) было показано, что под влиянием больших доз витамина А возникают дистрофические изменения в печени, почках, сердце, диафрагме, трубчатых костях и других органах. Избыток витамина А также опасен, как и его дефицит. Гипервитаминоз А ведет к тяжелым отравлениям, выражающимся тошнотой, рвотой, потерей сознания и “сгоранием” верхнего слоя кожи. Заболевание костей, приводящее к хромоте и хрупкости конечностей, сопровождаемое гингивитом и потерей зубов, описано для кошек, которые длительное время получали избыток этого витамина либо в форме собственно витамина А, либо вследствие содержания в рационе большого количества сырой печени. Подобный эффект наблюдали и у собак, получавших большие дозы витамина А. Таким образом, включение в рацион продуктов, содержащих много витамина А, например, печени и рыбьего жира, должно строго контролироваться. Добавки к уже достаточному рациону не только не необходимы, но и потенциально опасны и их следует избегать. Уменьшают запасы витамина А алкоголь, висмут, канцерогены, низкое содержание белка в пище, тепловая обработка. Потребность в витамине А - 1,5 мг/сут. Лучшие натуральные источники витамина А и провитамина А – жир печени рыб, печень, яйца, молоко, морковь, зеленые и желтые овощи, желтые фрукты. Много витамина А содержится в печени белого медведя, тюленя, моржа, поэтому жители Севера ограничивают использование печени этих животных в питании. Витамин А содержится не только в печени животных и рыб, но и в растениях (шпинат, красный перец, петрушка, укроп, морковь) в форме провитамина А.

Источники. Витамин А содержится только в животных продуктах: печени крупного рогатого скота и свиней, яичном желтке, молочных продуктах; особенно богат этим витамином рыбий жир. В растительных продуктах (морковь, томаты, перец, салат и др.) содержатся каротиноиды, являющиеся провитаминами А. В слизистой оболочке кишечника и клетках печени содержится специфический фермент каротиндиоксигеназа, превращающий

Таблица  Водорастворимы® витамины

Название

Суточная потребность, мг

Коферментная форма

Биологические функции

Характерные признаки авитаминозов

В1
(тиамин)

2-3

ТДФ

Декарбоксилирование а-кетокислот, перенос активного альдегида (транскетолаза)

Полиневрит

В2
(рибофлавин)

1,8-2,6

FAD
FMN

В составе дыхательных ферментов, перенос водорода

Поражение глаз (кератиты, катаракта)

B5
(пантотеновая
кислота)

10-12

KoA-SH

Транспорт ацильных групп

Дистрофические изменения в надпочечниках и нервной ткани

В6
(пиридоксин)

2-3

ПФ (пиридоксальфосфат)

Обмен аминокислот (трансаминирование, декарбоксилирование)

Повышенная возбудимость нервной системы, дерматиты

PP
(ниацин)

15-25

NAD
NADP

Акцепторы и переносчики водорода

Симметричный дерматит на открытых участках тела, деменция и диарея

Н
(биотин)

0,01-0,02

Биотин

Фиксация СО2, реакции карбоксилирования (например, пирувата и ацетил-КоА)

Дерматиты, сопровождающиеся усиленной деятельностью сальных желёз

Вc
(фолиевая
кислота)

0,05-0,4

Тетрагидро-фолиевая кислота

Транспорт одноуглеродных групп

Нарушения кроветворения (анемия, лейкопении)

В12
(кобаламин)

0,001-0,002

Дезоксиаденозил-и метилкобаламин

Транспорт метальных групп

Макроцитарная анемия

С (аскорбиновая кислота)

50-75

 

Гидроксилирование пролина, лизина (синтез коллагена), антиоксидант

Кровоточивость дёсен, расшатывание зубов, подкожные кровоизлияния, отёки

Р (рутин)

Не установлена

 

Вместе с витамином С участвует в окислительно-восстановительных процессах, тормозит действие гиалуронидазы

Кровоточивость дёсен и точечные кровоизлияния

 

 

 

 

 

каротиноиды в активную форму витамина А.

·             Суточная потребность витамина А взрослого человека составляет от 1 до 2,5 мг витамина или от 2 до 5 мг р-каротинов. Обычно активность витамина А в пищевых продуктах выражается в международных единицах; одна международная единица (ME) витамина А эквивалентна 0,6 мкг β-каротина и 0,3 мкг витамина А.

·             Биологические функции витамина А. В организме ретинол превращается в ретиналь и ретиноевую кислоту, участвующие в регуляции ряда функций (в росте и дифференцировке клеток); они также составляют фотохимическую основу акта зрения.

·             Наиболее детально изучено участие витамина А в зрительном акте (рис. 3-3). Светочувствительный аппарат глаза - сетчатка. Падающий на сетчатку свет адсорбируется и трансформируется пигментами сетчатки в другую форму энергии. У человека сетчатка содержит 2 типа рецепторных клеток: палочки и колбочки. Первые реагируют на слабое (сумеречное) освещение, а колбочки - на хорошее освещение (дневное зрение). Палочки содержат зрительный пигмент родопсин, а колбочки - йодопсин. Оба пигмента - сложные белки, отличающиеся своей белковой частью. В качестве кофермента оба белка содержат 11-цисретиналь, альдегидное производное витамина А.

·             Ретиноевая кислота, подобно стероидным гормонам, взаимодействует с рецепторами в ядре клеток-мишеней. Образовавшийся комплекс связывается с определёнными участками ДНК и стимулирует транскрипцию генов (см. раздел 4). Белки, образующиеся в результате стимуляции генов под влиянием ретиноевой кислоты, влияют на рост, дифференцировку, репродукцию и эмбриональное развитие (рис. 3-4).

·             Основные клинические проявления гиповитаминоза А. Наиболее ранний и характерный признак недостаточности витамина А у людей и экспериментальных животных - нарушение сумеречного зрения (гемералопия, или "куриная" слепота). Специфично для авитаминоза А поражение глазного яблока - ксерофтальмия, т.е. развитие сухости роговой оболочки глаза как следствие закупорки слёзного канала в связи с ороговением эпителия. Это, в свою очередь, приводит к развитию конъюнктивита, отёку, изъязвлению и размягчению роговой оболочки, т.е. к кера-томаляции. Ксерофтальмия и кератомаляция при отсутствии соответствующего лечения могут привести к полной потере зрения.

·             У детей и молодых животных при авитаминозе А наблюдают остановку роста костей, кератоз эпителиальных клеток всех органов и, как следствие этого, избыточное ороговение кожи, поражение эпителия ЖКТ, мочеполовой системы и дыхательного аппарата. Прекращение роста костей черепа приводит к повреждению тканей ЦНС, а также к повышению давления спинномозговой жидкости.

2. Витамины группы D (кальциферолы)

Кальциферолы - группа химически родственных соединений, относящихся к производным стеринов. Наиболее биологически активные витамины - D2 и D3. Витамин D2 (эргокалыщферол), производное эргостерина - растительного стероида, встречающегося в некоторых грибах, дрожжах и растительных маслах. При облучении пищевых продуктов УФО из эргостерина получается витамин D2, используемый в лечебных целях. Витамин D3, имеющийся у человека и животных, - холекальциферол, образующийся в коже человека из 7-дегидрохолестерина под действием УФ-лучей (рис. 3-5).

Витамины D2 и D3 - белые кристаллы, жирные на ощупь, нерастворимые в воде, но хорошо

Рис. 3-5. Схема синтеза витаминов D2и D3. Провитамины D2 и D3 - стерины, у которых в кольце В две двойные связи. При воздействии света в процессе фотохимической реакции происходит расщепление кольца В. А - 7-дегидрохолестерин, провитамин D, (синтезируется из холестерина); Б - эргостерин - провитамин D2.

Рис.  Схема синтеза витаминов D2 и D3. Провитамины D2 и D3 - стерины, у которых в кольце В две двойные связи. При воздействии света в процессе фотохимической реакции происходит расщепление кольца В. А - 7-дегидрохолестерин, провитамин D3, (синтезируется из холестерина); Б - эргостерин - провитамин D2.

растворимые в жирах и органических растворителях.

·             Источники. Наибольшее количество витамина D3 содержится в продуктах животного происхождения: сливочном масле, желтке яиц, рыбьем жире.

·             Суточная потребность для детей 12-25 мкг (500-1000 ME), для взрослого человека потребность значительно меньше.

·             Биологическая роль. В организме человека витамин D3 гидроксилируется в положениях 25 и 1 и превращается в биологически активное соединение 1,25-дигидроксихолекальциферол (калыщтриол). Калыщтриол выполняет гормональную функцию, участвуя в регуляции обмена Са2+ и фосфатов, стимулируя всасывание Са2+ в кишечнике и кальцификацию костной ткани, реабсорбцию Са2+и фосфатов в почках. При низкой концентрации Са2+ или высокой концентрации D3 он стимулирует мобилизацию Са2+ из костей (см. раздел 11).

·             Недостаточность. При недостатке витамина D у детей развивается заболевание "рахит", характеризуемое нарушением кальцификации растущих костей. При этом наблюдают деформацию скелета с характерными изменениями костей (Х- или о-образная форма ног, "чётки" на рёбрах, деформация костей черепа, задержка прорезывания зубов).

·             Избыток. Поступление в организм избыточного количества витамина D3 может вызвать гипервитаминоз D. Это состояние характеризуется избыточным отложением солей кальция в тканях лёгких, почек, сердца, стенках сосудов, а также остеопорозом с частыми переломами костей.

3. Витамины группы Е (токоферолы)

Витамин Е был выделен из масла зародышей пшеничных зёрен в 1936 г. и получил название токоферол. В настоящее время известно семейство токоферолов и токотриенолов, найденных в природных источниках. Все они - метальные производные исходного соединения токола, по строению очень близки и обозначаются буквами греческого алфавита. Наибольшую биологическую активность проявляет α-токоферол.

Токоферолы представляют собой маслянистую жидкость, хорошо растворимую в органических растворителях.

·             Источники витамина Е для человека - растительные масла, салат, капуста, семена злаков, сливочное масло, яичный желток.

·             Суточная потребность взрослого человека в витамине примерно 5 мг.

·             Биологическая роль. По механизму действия токоферол является биологическим антиоксидантом. Он ингибирует свободнорадикальные реакции в клетках и таким образом препятствует развитию цепных реакций перекисного окисления ненасыщенных жирных кислот в липидах биологических мембран и других молекул, например ДНК (см. раздел 8). Токоферол повышает биологическую активность витамина А, защищая от окисления ненасыщенную боковую цепь.

·             Клинические проявления недостаточности витамина Е у человека до конца не изучены. Известно положительное влияние витамина Е при лечении нарушения процесса оплодотворения, при повторяющихся непроизвольных абортах, некоторых форм мышечной слабости и дистрофии. Показано применение витамина Е для недоношенных детей и детей, находящихся на искусственном вскармливании, так как в коровьем молоке в 10 раз меньше витамина Е, чем в женском. Дефицит витамина Е проявляется развитием гемолитической анемии, возможно из-за разрушения мембран эритроцитов в результате ПОЛ.

4. Витамины К (нафтохиноны)

Витамин К существует в нескольких формах в растениях как филлохинон (К1), в клетках кишечной флоры как менахинон (К2).

·             Источники витамина К - растительные (капуста, шпинат, корнеплоды и фрукты) и животные (печень) продукты. Кроме того, он синтезируется микрофлорой кишечника. Обычно авитаминоз К развивается вследствие

нарушения всасывания витамина К в кишечнике, а не в результате его отсутствия в пище.

·             Суточная потребность в витамине взрослого составляет 1-2 мг. Биологическая функция витамина К связана с его участием в процессе свёртывания крови (рис. 3-6). Он участвует в активации факторов свёртывания крови: протромбина (фактор II), проконвертина (фактор VII), фактора Кристмаса (фактор IX) и фактора Стюарта (фактор X). Эти белковые факторы синтезируются как неактивные предшественники. Один из этапов активации - их карбокси-лирование по остаткам глутаминовой кислоты с образованием у-карбоксиглутамино-вой кислоты, необходимой для связывания ионов кальция (см. раздел 13). Витамин К участвует в реакциях карбоксилирования в качестве кофермента.

·             Для лечения и предупреждения гиповитаминоза К используют синтетические производные нафтохинона: менадион, викасол, синкавит.

·             Основное проявление авитаминоза К - сильное кровотечение, часто приводящее к шоку и гибели организма.

В таблице 3-3 перечислены суточные потребности и биологические функции жирорастворимых витаминов, а также характерные признаки авитаминозов.

Таблица  Жирорастворимые витамины

Название

Суточная потребность, мг

Биологические функции

Характерные признаки авитаминозов

А
(ретинол)

1-2,5

Участвует в акте зрения, регулирует рост и дифференцировку клеток

Гемералопия (куриная слепота), ксерофтальмия, кератомаляция, кератоз эпителиальных клеток

D
(кальциферол)

0,012-0,025

Регуляция обмена фосфора и кальция в организме

Рахит

Е
(токоферол)

5

Антиоксидант; регулирует интенсивность свободнорадикальных реакций в клетке

Недостаточно изучены; известно положительное влияние на развитие беременности и при лечении бесплодия

К
(нафтохинон)

1-2

Участвует в активации факторов свёртывания крови: II, VII, IX, XI

Нарушение свёртывающей системы крови

 

Витамин А (ретинол, антиксерофтальмический) поддерживает в здоровом состоянии кожу, слизистые оболочки желудка, кишечника, бронхов. Запасается в печени. Источники — печень морских рыб и млекопитающих, желток яиц, цельное молоко, рыбий жир. Овощи и фрукты красно-оранжевого цвета (томаты, морковь) содержат много каротина — водорастворимого предшественника витамина А. Признаки гиповитаминоза: гемералопия (куриная слепота) — нарушение сумеречного зрения из-за недостатка зрительного пигмента родопсина; патологическое ороговение кожи и слизистых. Ксерофтальмия — сухость роговой оболочки глаза в связи с закупоркой слезного канала в результате ороговения эпителия. Проявления гипервитаминоза — воспаление глаз, гиперкератоз, выпадение волос, диспептические явления. Суточная потребность в витамине А — 1–2,5 мг, в каротине — в 2 раза больше.

 

Витамин Д (холекальциферол, антирахитный) играет важную роль в процессе обмена кальция и фосфора. Сам витамин Д не обладает витаминной активностью, а служит предшественником 1,25-дигидрокси-холекальциферола (1,25-дигидроксивитамина Д3). Пищевые источники — рыба, рыбий жир, печень, сливочное масло, желток яиц. Может синтезироваться в организме человека из предшественника — 7-дегидрохолестерина под действием ультрафиолетовых лучей. При гиповитаминозе возникают нарушения фосфорно-кальциевого обмена и процессов окостенения. У детей развиваются рахит («размягчение» костей), запаздывание закрытия родничков, деформации грудной клетки, позвоночника, конечностей, снижен мышечный тонус, наблюдаются раздражительность, потливость, выпадение волос. У взрослых возникает остеопороз — разрежение костной ткани в результате вымывания солей кальция. При гипервитаминозе возникают интоксикация, отложение гидроксиапатита в некоторых внутренних органах (кальцификация почек, кровеносных сосудов). Суточная доза витамина Д3 — 10–20 мкг.


Витамин Е (антиоксидант) предохраняет от окисления жиры, способствует нормальному формированию структуры и функционированию многих тканей организма. Пищевые источники — растительные масла, семена пшеницы и других злаков, сливочное масло. При гиповитаминозе возникают дегенеративные изменения в печени, нарушение функций биологических мембран, шелушение кожи, мышечная слабость, стерильность — нарушение функции размножения. Суточная потребность — около 10–30 мг.

 

Витамин К (филлохинон) повышает свертываемость крови и способствует заживлению ран. Пищевые источники — ягоды рябины, капуста, арахисовое масло и другие растительные масла. Также синтезируется микрофлорой кишечника. Признаки гиповитаминоза — самопроизвольные паренхиматозные и капиллярные кровотечения (участвует в синтезе протромбина). Суточная потребность около 1 мг.