II. Витамины

"Трудно найти такой раздел физиологии и биохимии, который бы не соприкасался с учением о витаминах: обмен веществ, деятельность органов чувств, функции нервной системы, явления роста и размножения — все эти и многие другие разнообразные и коренные по своей важности области биологической науки теснейшим образом связаны с витаминами",- так определил значение витаминов один из основоположников отечественной биохимии академик А. М. Бах.

Общая характеристика витаминов

Что же такое витамины? Это низкомолекулярные органические вещества, которые у человека практически не синтезируются, но которые в минимальных дозах (в мг или даже мкг) оказывают на организм мощное биологическое влияние через участие в деятельности ферментов, в частности, входя в состав их коферментов.

Основными источниками витаминов являются продукты питания и микроорганизмы, в клетках которых они синтезируются. Поэтому потребность человека в витаминах обеспечивается за счет пищи, а в последнее время и за счет синтезированных искусственным путем препаратов витаминов. Однако некоторые витамины могут быть образованы и в организме человека из своих предшественников, которые называются провитаминами. Так, витамин РР синтезируется из своего провитамина — аминокислоты триптофана, витамин D3- из 7-дегидрохолестерина.

В настоящее время получены вещества, которые имеют подобную витаминам химическую структуру, но обладают прямо противоположным действием. Они названы антивитаминами. Введение антивитамина вызывает развитие тяжелой недостаточности соответствующего витамина (механизм их действия будет рассмотрен ниже). Примером может служить окситиамин — антивитамин тиамина (витамина B1).

История развития учения о витаминах уходит в далекое прошлое и связана с изучением заболеваний, возникающих, как теперь установлено, в связи с недостаточностью отдельных витаминов. О таких заболеваниях было известно давно. К древним временам относятся сведения о куриной слепоте — слепоте в ночное время. Бичом мореплавателей длительных экспедиций была цинга, в странах Латинской Америки, Испании, Румынии свирепствовала пеллагра, в Японии, Индокитае, Индонезии сотни и тысячи человеческих жизней уносила болезнь бери-бери, и настоящей эпидемией, собиравшей "обильный урожай человеческих жизней", была пернициозная (злокачественная) анемия. Однако о причинах этих и ряда других аналогичных заболеваний долгое время было известно очень мало.

Начало изучению витаминов было положено русским врачом Н. И. Луниным, который в 1888 г. на основании длительных опытов установил, что для нормального роста и развития животного организма, помимо белков, жиров, углеводов, минеральных веществ и воды, необходимы еще какие-то, пока неизвестные вещества. Отсутствие этих веществ приводит животный организм к гибели.

Голландский врач Эйкман (1896), работая на острове Ява, обнаружил, что среди коренного населения острова процент заболевания бери-бери был выше среди лиц, питавшихся полированным, очищенным от оболочки рисом, чем среди людей, употреблявших неочищенный рис. В опытах он- установил, что при кормлении кур полированным рисом у них возникали симптомы, аналогичные проявлениям болезни у человека. Добавляя к пище водный экстракт из отрубей риса, Эйкман добился излечения этого заболевания.

В 1909 г. английский ученый Степп в опытах на животных показал, что кормление мышей черным хлебом, обработанным спиртом и эфиром, приводило их к гибели. Добавление спиртовых и эфирных экстрактов, полученных из черного хлеба, к пище другой группы мышей предохраняло их от смерти. Автор сделал вывод о том, что в спиртово-эфирный экстракт вместе с жирами переходят какие-то вещества, весьма необходимые для жизни. Этот жировой фактор Степп назвал фактором А, который впоследствии получил наименование витамина А.

В 1912 г. польский ученый К. Функ впервые выделил в чистом виде из отрубей риса вещество, которое имело в своем составе аминную группу и излечивало от заболевания бери-бери. Это вещество он назвал "витамин" (лат. vita — жизнь), подчеркнув этим его огромное значение. Холя это название не соответствует сущности, так как большинство витаминов не имеет в своем составе аминную группу, оно сохранилось, и теперь витаминами называют те дополнительные содержащиеся в пище факторы, недостаток которых приводит к развитию специфических заболеваний.

В настоящее время известно более 20 витаминов, большинство из которых получено синтетически. При изучении их свойств было обнаружено, что все они являются жизненно важными веществами, хотя и не выполняют ни энергетических, ни пластических функций. Это связано с тем, что витамины проявляют свое действие, участвуя в построении ферментов. На это обратил внимание еще в 1921 г. акад. Н. Д. Зелинский, который писал, что "...эти вещества вызывают в клетках организма деятельность, подобную той, какая обусловливается ферментами... и далее. Связь между ферментами и витаминами, возможно, выражается в том, что последние необходимы как строительный материал для первых"[2].

Научное предвидение Зелинского в дальнейшем полностью подтвердилось. Сейчас для многих витаминов известны не только ферменты, в составе которых они обнаружены, но и детальный механизм их действия.

Виды витаминной недостаточности

Полное отсутствие в организме какого-либо витамина является причиной авитаминоза — тяжелого поражения всего организма, с симптомами, характерными для каждого витамина.

Чаще встречаются случаи частичной недостаточности витаминов — гиповитаминозы, которые могут быть первичными и вторичными.

Первичные гиповитаминозы возникают в результате недостаточного поступления того или иного витамина с пищей. Такие состояния возникают, например, при однообразном и неполноценном питании. Примером может служить питание народов ряда стран Южной Америки и Африки кукурузой (маисом), которая является основным продуктом питания. В некоторых странах большую роль играют религиозные запреты, касающиеся источников полноценной пищи (продуктов животного происхождения).

Предрасполагающими моментами в развитии гиповитаминозов являются состояния беременности и кормления, периода роста, когда возрастает потребность в регулярном снабжении витаминами.

Вторичные гиповитаминозы являются следствием ряда инфекционных, хронических заболеваний, нарушений процессов всасывания.

Для гиповитаминозов характерны следующие общие симптомы: легкое недомогание, понижение работоспособности, ослабление памяти, понижение резистентности организма. Гиповитаминозы у детей приводят к замедлению роста и развития ребенка. Поэтому полная обеспеченность организма всеми необходимыми витаминами является одним из важнейших условий сохранения его нормальной жизнедеятельности.

Снабжение витаминами приобретает особое значение в конце зимы и весной, когда организм истощает свои запасы витаминов и значительно снижена "витаминная кладовая" продуктов питания.

При избыточном потреблении витаминов развиваются, гипервитаминозы, которые специфичны для жирорастворимых витаминов. Они обладают способностью накапливаться в организме и проявлять токсическое действие.

Классификация витаминов

Все витамины обозначаются буквами латинского алфавита: А, В, С, D и т. д. Наряду с этим витамины называют по производимому ими действию. Например, витамин А — антиксерофтальмический, витамин РР — антипеллагрический, витамин D — антирахитический и пр. В настоящее время принято решение называть витамины по их химической структуре: витамин В1 — тиамин, витамин В12 — цианкобаламин и т. д.

По своей способности растворяться в воде или жирах все витамины делятся на 2 группы:

1. водорастворимые витамины — витамины группы В, витамины С, Р и др.;

2. жирорастворимые витамины, к которым относятся витамины группы A, D, Е, К.

Водорастворимые витамины

Характерной особенностью витаминов группы В является относительно изученный механизм их действия. Почти для каждого витамина известна его активная форма, которая участвует в построении определенного фермента, входя в состав его кофермента.

Витамины группы В в основном не синтезируются в организме человека.

Тиамин — витамин B1

Этот витамин впервые получил в чистом виде К. Функ. Его химическая структура характеризуется наличием амин-ной группы и атома серы:

Спиртовая группа витамина обусловливает его способность образовывать с кислотами сложные эфиры. Так, с двумя молекулами фосфорной кислоты тиамин образует сложный эфир — тиамин-пирофосфат, который является коферментом декарбоксилаз. Эти ферменты катализируют окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты и других кетокислот. При этом пировиноградная кислота превращается в активную уксусную кислоту (ацетилКоА), которая является основным энергетическим материалом организма.

Помимо этого, тйаминпирофосфат (ТПФ) блокирует аце-тилхолинэстеразу (фермент, расщепляющий ацетилхолин, передатчик нервных импульсов), участвует в процессах образования жиров из белков и т. д.

Рис. 23. Судороги у голубя при авитаминозе В1

При отсутствии витамина В1 в организме развивается болезнь — специфический полиневрит, известный под названием "бери-бери" (рис, 23, 24). Причиной этого является нарушение дальнейших превращений пировиноградной кислоты и ее накопление, особенно в миокарде, мозге, печени, почках, что приводит к различным нарушениям обмена веществ (рис. 23). Заболевание проявляется следующими клиническими симптомами: специфическим поражением нервных стволов, болезненностью в области сердца и учащением его ритма, развитием отеков на нижних конечностях, животе, ослаблением перистальтики и секреции желудка, появлением запоров, судорог, параличами мышц с последующей их атрофией (рис. 24).

Рис. 24. Атрофия мышц при бери-бери

Гиповитаминоз витамина B1 проявляется быстрой утомляемостью, повышенной раздражительностью,, снижением аппетита, мышечной слабостью и понижением резистентности организма.

В значительных количествах витамин В1 содержится в отрубях злаковых, хлебе грубого помола, дрожжах. Из продуктов животного происхождения витамином богаты печень, почки, сердце.

Суточная потребность составляет 1-3 мг.

Рибофлавин — витамин В2

Химическая структура витамина В2 довольно сложная. Он состоит из спирта рибитола и изоаллоксазина и обладает высокой специфичностью:

Биологическое значение рибофлавина заключается в том, что он участвует в построении коферментов (флавинаденинмоно- и динуклеотидов), которые входят в состав флавиновых ферментов. Они катализируют процессы тканевого дыхания, дезаминирования аминокислот, синтеза и распада жирных кислот и т. д. Таким образом, витамин В2 контролирует важные процессы обмена веществ в организме.

Авитаминоз витамина В2 проявляется задержкой роста, дерматитом (рис. 25), васкуляризацией роговицы (прорастание роговицы глаза кровеносными сосудами), выпадением волос, атрофией сосочков языка (глоссит), урежением пульса. Со стороны нервной системы авитаминоз характеризуется параличами и судорогами.

Рис. 25. Арибофлавиноз у человека. 1 — до лечения; 2 после лечения рибофлавином

Гиповитаминоз проявляется развитием аналогичных признаков в более слабой степени.

Источниками, богатыми витамином В2, являются продукты растительного происхождения, дрожжи, бобы. Много витамина в молоке, сыре, яйцах, мясе.

Потребность в сутки для взрослых людей составляет 1,5-2,5 мг.

Никотиновая кислота — витамин РР

Никотиновая кислота была известна давно, однако о ее витаминных свойствах впервые упоминается в 20-х годах нашего столетия, когда Гольдбергер применил никотиновую кислоту для лечения пеллагроподобного заболевания у собак ("черный язык") и получил хорошие результаты.

Витамин РР (антипеллагрический) представляет собой по химической структуре производное пиридина и имеет следующую структуру:

Витаминной активностью также обладает и его амид — никотинамид:

Биологическое значение никотинамида заключается в том, что он является составной частью коферментов НАД и НАДФ (никотинамидадениндинуклеотид и никотинамидадениндинуклеотидфосфат). Последние входят в состав дегидрогеназ — ферментов, которые катализируют реакции биологического окисления, участвуют в процессах распада углеводов, синтеза жирных кислот и фосфолипидов, обмене аминокислот и др. В организме витамин РР синтезируется из аминокислоты триптофана (провитамин РР).

Авитаминоз никотиновой кислоты проявляется пеллагрой.

Рис. 26. Пеллагра. Специфический дерматит, располагающийся симметрично на не защищенных одеждой поверхностях тела (по Гаррису)

Это заболевание характеризуется появлением специфических дерматитов на открытых частях тела (лицо, шея, руки), т. е. на тех участках, которые подвергаются воздействию солнечной радиации (рис. 26). Пеллагра сопровождается диареей (сильными поносами), деменцией (кратковременной потерей памяти). Поэтому пеллагру часто называют болезнью "трех D" — понимая йод этим ее три основные симптома — дерматит, диарею, деменцию. Кроме этого, отмечаются воспаления слизистой оболочки ротовой полости, нарушения сердечно-сосудистой системы и т. д.

Витамин РР содержится в больших количествах в отрубях, пивных дрожжах, печени, мясе.

В сутки для человека необходимо 15-20-25 мг в зависимости от рода трудовой деятельности, возраста и пола.

Потребность организма в витамине РР может быть в значительной мере покрыта за счет триптофана.

Пиридоксол витамин В6

Витамин В6 по химической природе представляет собой производное пиридоксина. Биологически активным действием обладают два его аналога — пиридоксаль и ииридоксамин:

Для организма эти соединения имеют очень большое значение. Фосфорный эфир пиридоксаля — фосфопиридоксаль как кофермент принимает участие в процессах декарбоксилирования, переаминирования, пересульфирования аминокислот, синтеза пуриновых оснований, гемоглобина, креатина, обмена жира.

Авитаминоз витамина В6 проявляется дерматитами, гипохромной анемией, поражением селезенки и зобной железы. У животных наблюдается отставание роста и поражение центральной нервной системы, которое проявляется в развитии судорог (рис. 27). Нарушаются процессы всасывания аминокислот и витамина В12.

Рис. 27. В6-авитаминоз у хомяков. 1 хомяк в возрасте 3 [3]/2 месяцев, не получавший пиридоксина; 2 контрольный хомяк того же возраста, ежедневно получавший но 50 ммк витамина В6

Гиповитаминоз характеризуется потерей аппетита, тошнотой, слабостью, развитием дерматитов на коже, потерей памяти, воспалением нервов.

Витамин В6 содержится в больших количествах в пшеничных отрубях, пивных дрожжах, ячмене, кукурузе, печени, мясе.

Суточная потребность витамина составляет 2-3 мг.

Панготеновая кислота

Биологическое значение пантотеновой кислоты для организма состоит в том, что она входит в состав коэнзима А, обеспечивающего важнейшие реакции организма — реакции апеллирования. Так, он участвует в синтезе ацетилКоА функции которого весьма широки. Последний участвует в синтезе холестерина, жирных кислот, стероидных гормонов, ацетилхолина, гемоглобина, является основным источником энергии для организма.

Рис. 28. Пантотеновая недостаточность у свиней. Явление острого дерматита (по Эвансу)

Пантотеновая кислота необходима для человека и животных с целью предупреждения авитаминоза, при котором нарушается деятельность сердца, нервной системы, почек, желудочно-кишечного тракта, развиваются дерматиты, депигментация (обесцвечивание) волос, снижение аппетита и т. д. (рис. 28).

Источниками пантотеновой кислоты являются мясо, яйца, молоко, отруби, дрожжи, капуста, картофель

Потребность составляет для взрослых 10 мг в сутки, для детей — 15-20 мг.

Цианкобаламин — витамин В12

Витамин В12 был открыт только в 1948 г. Структурной основой цианкобаламина является ядро, состоящее из 4 пиррольных колец, сходное с порфириновым скелетом гема гемоглобина и соединенное с группой CN и атомом кобальта. Содержание кобальта в витамине В12 доходит до 4%.

Биохимические функции витамина В12 окончательно еще не выяснены. Но то, что известно, характеризует его как витамин, который участвует во многих обменных процессах организма и обладает высокой биологической активностью.

Витамин В12 относится к самым мощным антианемическим факторам, при его недостатке у человека развивается злокачественная анемия (болезнь Аддисона — Бирмера). Экспериментальные данные свидетельствуют о его участии в регуляции аминокислотного и белкового обмена. Так, наблюдалось увеличение содержания общего азота и нуклеиновых кислот в печени и снижение до нормы повышенной) уровня мочевины у животных, получавших витамин В12. По-видимому, также он играет важную роль в обмене метильной группы, участвуя в процессах ее синтеза. Витамин В12 следует рассматривать и как катализатор в синтезе пуриновых оснований. Этот витамин принимает участие в обмене углеводов и жиров. В последнем случае отмечается его действие, направленное на предупреждение развития жирового перерождения печени (липотропный фактор). Витамин В12 имеет отношение к превращению фолиевой кислоты в ее активированную форму и всасыванию каротина. Основным местом его накопления в организме является печень, где происходят многие процессы, в которых витамину В12 принадлежит первостепенная роль.

Таким образом, витамин В12 имеет большое значение в процессах стимуляции и регулирования кроветворения, в обмене белков, жиров, углеводов, некоторых витаминов (фолиевая кислота и др.), принимает участие в осуществлении важнейших биохимических процессов в печени, обеспечивает обмен липидов и нуклеиновых кислот в нервной системе

Витамин В12 (его также называют "внешним фактором" Кастла), поступая в желудок, соединяется с гастромукопротеидом ("внутренний фактор" Кастла) — соединение белка и сложного полисахарида — мукополисахарида. Этот белково-углеводный комплекс предохраняет В12 от использования его микробами, для которых он является существенным фактором обмена веществ. На поверхности слизистой оболочки кишечника витамин В12 освобождается от связи с гастромукопротеидом и соединяется со специфическим белком, содержащимся в слизистой оболочке кишечника, и в таком виде всасывается.

Авитаминоз витамина В12 проявляется заболеванием под названием злокачественная (пернициозная) анемия или "анемия Аддисона — Бирмера". Это нервно-дистрофическое заболевание с преимущественным поражением пищеварительного тракта, органов кроветворения и нервной системы. Ведущим симптомом является резкое уменьшение количества эритроцитов, снижение уровня гемоглобина, появление незрелых форменных элементов крови, угнетение образования лейкоцитов. Заболеванию всегда сопутствуют понижение или полное отсутствие в желудке соляной кислоты.

При изучении данного заболевания было установлено, что авитаминоз возникает в результате нарушения всасывания витамина В12. При этом в желудке не вырабатывается "внутренний фактор" Кастла и витамин В12 в основном используется микрофлорой желудочно-кишечного тракта. В результате витаминной недостаточности и развивается клиническая картина злокачественной анемии. При лечении необходимо вводить больному витамин В12 вместе с желудочным соком здорового человека.

Источниками витамина В12 являются продукты только животного происхождения и микроорганизмы. Наиболее богаты витамином печень, молоко, яйца, почки.

Суточная потребность составляет 1-3 мкг.

Фолиевая кислота

Этот витамин был открыт в 1947 г как фактор роста ряда бактерий В дальнейшем было установлено, что недостаток фолиевой кислоты приводит к развитию анемии (макроцитарной) у людей, птиц, обезьян. Особенно часто анемия встречается в Индии и Африке, т. е. там, где в рационе людей содержится мало животного белка.

Химическая структура витамина является сложной. В его составе обнаружен птеридин, параамннобензойная кислота и несколько остатков глютаминовой кислоты.

Биологической активностью обладают аналоги фолиевой кислоты, такие, как тетрагидрофолиевая кислота и др. Их действие на организм крайне разнообразно. Они стимулируют процесс кроветворения. При витаминной недостаточности нарушаются процессы образования форменных элементов крови, тормозится синтез гемоглобина. Фолиевая кислота способствует использованию организмом глютаминовой кислоты, тирозина и всасывания витамина В12. Как и витамин В12, фолиевая кислота необходима для синтеза метальных групп. Ферменты, в составе которых предполагается участие фолиевой кислоты, катализируют перенос одноуглеродистых компонентов типа

Таким образом, биологическое значение фолиевой кислоты для организма выражается в обеспечении нормального кроветворения, в участии в синтезе нуклеиновых кислот, в обмене белков, в том числе в образовании метильных групп

Авитаминоз характеризуется нарушением кроветворения с явлениями кровоточивости слизистых оболочек рта, десен и кишечника, поражением желудочно-кишечного тракта, развитием дерматитов.

Источниками фолиевой кислоты для человека является пища, в том числе дрожжи, печень, цветная капуста, фасоль, и эндогенный синтез этого витамина бактериями кишечника. Высоким содержанием отличаются зеленые листья, от которых (лат. folium — лист) этот витамин и получил свое название.

Доказательством эндогенного синтеза фолиевой кислоты у человека служит то обстоятельство, что ее выделение с калом превышает поступление с пищей в 4-6 раз. Последнее указывает на основное место синтеза фолиевой кислоты — кишечник.

Потребность составляет 0,1-0,2 мг в день.

Аскорбиновая кислота — витамин С

Авитаминоз витамина С — цинга — был известен давно. В период средневековья эта болезнь считалась одной из самых тяжелых. Даже при исследовании ископаемых людей на территории Скандинавии у них были, обнаружены характерные для цинги изменения костей. Еще в конце прошлого столетия русский патолог В. В. Пашутин в эксперименте установил, что цинга возникает в результате отсутствия в растительной пище определенного фактора, которому Друммонд в 1919 г. дал название "витамин С" (антицинготный витамин). Структура последнего была установлена только в 1938 г.

Аскорбиновая кислота является сильным восстановителем и легко может переходить в дегидроформу — дегидроаскорбиновую кислоту.

Пока не изучены ферменты, в состав которых входит данный витамин, однако хорошо известно его биологическое значение. Одной из основных функций аскорбиновой кислоты является участие в образовании соединений (коллаген), входящих в состав основного промежуточного вещества эндотелия сосудов, соединительной ткани, дентина, хряща, кости. Витамин С обладает способностью обезвреживать токсины (дифтерицный, туберкулезный, дизентерийный и др.). Этот процесс происходит в печени. Аскорбиновая кислота способствует всасыванию железа из кишечника. Она участвует в обмене нуклеиновых кислот, имеет важное значение в окислении ароматических аминокислот, связана с синтезом и обменом гормонов коры надпочечников и щитовидной железы. Витамину С принадлежит значительная роль в поддержании сопротивляемости организма инфекционным заболеваниям.

Рис. 29. Цинготный больной. Точечные и пятнистые кровоизлияния на туловище и конечностях (по Ашоферу и Коху)

Отсутствие витамина С в пище приводит к развитию цинги, которая проявляется точечными кровоизлияниями (петехиями) на теле (рис. 29) и внутренних органах, кровоточивостью десен, выпадением зубов (рис. 30). Возникают нарушения образования костей, развивается одышка, болезненность в области сердца.

Рис. 30. Цинга. Явления гингивита (по Бикнелу и Прескотту)

Богатыми источниками витамина С являются плоды шиповника, черная смородина, цитрусовые, свежие овощи, картофель, томаты.

Потребность витамина С в сутки составляет 50-100 мг. Один стакан томатного сока обеспечивает суточную потребность организма в витамине С. Особенностью витамина С является его быстрая окисляемость. Так, в организме человека в течение 16 дней он полностью окисляется, поэтому необходимо ежедневное введение витамина С.

Витамин Р

Физиологическое действие витамина Р состоит в повышении устойчивости и снижении проницаемости стенки капилляров. В природе он встречается в продуктах, содержащих витамин С, таких, как черная смородина, апельсины, лимоны, шиповник, чай.

Биотин

Впервые биотин был выделен из куриного желтка.

Биологическое действие биотина заключается в его участии в составе ферментов, которые обеспечивают активирование СО2 и связанный с ним синтез жирных кислот, холестерина, азотистых оснований нуклеиновых кислот, обмен отдельных аминокислот и т. д.

Авитаминоз биотина проявляется задержкой роста, дерматитами, выпадением волос, мышечными болями, потерей аппетита и нарушением психики.

Фактически у человека авитаминоза биотина не бывает, так как последний синтезируется микрофлорой кишечника.

Потребность в сутки составляет 150-300 мкг.

Жирорастворимые витамины

К этой группе витаминов относятся витамины групп А, D, Е, К.

Каждая группа витаминов включает ряд соединений, имеющих близкую химическую структуру и обладающих примерно одинаковым биологическим действием. Так, в группе витамина А отмечают витамины A1 и А2; в группе витамина Е — 4 витамина, а в группе витамина D их насчитывают около 10.

Особенностью всех жирорастворимых витаминов является их способность всасываться в кишечнике только в присутствии жира, а также накапливаться в организме иногда в больших количествах, вызывая гипервитаминозы.

Механизм действия этих витаминов пока еще не выяснен, неизвестны ферменты, в состав которых они входят. Наши знания ограничиваются только процессами, в которых они принимают участие.

Витамины группы А

Витамин А (ретинол, антиксерофтальмический) был открыт в начале XX века почти одновременно с выделением из овощей и фруктов растительных пигментов-каротинов. Как было позднее установлено, каротины являются предшественниками (провитаминами) витаминов группы А.

Структура витамина A1 следующая:

Это ненасыщенный циклический спирт, который легко окисляется с образованием альдегида.

Витамины группы А в организме выполняют важные и разнообразные функции. Основным их действием является обеспечение нормального состояния эпителиальной ткани и предупреждение ее ороговения. Они также участвуют в обмене белка и нуклеиновых кислот, ряда гормонов, в том числе в активации инсулина — гормона поджелудочной железы, в окислительных процессах, протекающих в организме. Витамины группы А влияют на процесс зрения, механизм которого заключается в следующем.

В состав зрительного пурпура — родопсина входит белок опсин и небелковая часть — ретинен, который является альдегидом витамина А. На свету родопсин расщепляется на составные части, а ретинен окисляется в витамин А. Процесс обратной изомеризации витамина А в ретинен протекает только в печени, где имеются специфические ферменты, катализирующие этот процесс. При недостаточности витамина А нарушается весь цикл зрения, т. е. не происходит ресинтеза родопсина из ретинена и опсина.

Развитие авитаминоза сопровождается системной кератинизацией (ороговением) эпителиальной ткани с появлением симптомов, специфичных для каждого пораженного органа или ткани. В случае поражения эпителия почек развиваются симптомы нефритов и нефрозов, мочевого пузыря — циститов. Так, кератинизация эпителия слезного канальца приводит к поражению эпителия и закупорке слезного канальца, в результате чего слезная жидкость не обмывает роговицу глаза, которая высыхает (ксерофтальмия). На сухой роговице появляются трещины, куда может попадать инфекция, вызывая гнойный процесс, приводящий к размягчению роговицы (кератомаляция), следствием этого может быть потеря зрения.

Гиповитаминоз витамина А может проявиться гемералопией (куриной слепотой), когда нарушается способность глаза видеть в темноте.

Особенно часто это заболевание (куриная слепота) встречалось в царской России в период церковного поста, который приходился на конец весны. В это время людям не разрешалось употреблять в пищу продукты животного происхождения, особенно богатые витамином А (мясо, сливочное масло). За время поста (6 недель) запасы организма витамином А истощались значительно, результатом чего и являлось развитие гемералопии.

Гипервитаминоз витамина А возникает при его избыточном потреблении, так как он способен накапливаться в организме.

В последнее время гипервитаминоз часто встречается у детей в связи с передозировками синтетических препаратов витамина А. Клиническая картина проявляется тошнотой, рвотой, выпадением волос, частыми переломами костей. Предупреждением гипервитаминоза служат правильное питание и строгий контроль за потреблением витамина А.

Источниками витамина А являются сливочное масло, желток яйца, печень морских животных и рыб (кит, палтус, окунь, треска). Растительные продукты (овощи, фрукты) богаты каротинами, при распаде которых в организме образуется витамин А.

Потребность в витамине А для взрослого человека в сутки составляет 1,5-2,5 мг, а каротина — 3-5 мг. Дозировка витамина А для детей в возрасте 1-3 лет составляет 2000 ИЕ, 3-6 лет — 2500 ИЕ, 6-9 лет — 3500 ИЕ, 9-12 лет — 4500 ИЕ, 12-20 лет — 5000 ИЕ.

Витамины группы D

В 1650 г. английский врач Глиссон впервые описал детское заболевание со специфическими нарушениями костного скелета, которое было названо английской болезнью, или рахитом.

Рахит является социальной болезнью. Постоянное недоедание, темные и сырые жилища, куда редко проникает солнце, большая скученность населения — вот основные предпосылки рахита.

У взрослых людей встречается остеомаляция — заболевание, связанное с декальцификацией костей и нарушением образования костной ткани.

Причина рахита была выяснена только в начале XX века и ею оказалась недостаточность в организме витамина D или его предшественника — 7-дегидрохолестерина. Последний содержится в коже и под действием ультрафиолетовых лучей превращается в витамин D.

Из всех веществ, входящих в группу витаминов D, наибольшей биологической активностью обладают витамины D2 и D3. По своей химической структуре они являются производными стеринов:

Биологическое действие витаминов группы D заключается в обеспечении всасывания кальция из кишечника, в регуляции фосфорно-кальциевого обмена и процессов окостенения, минерализации хрящевой ткани, реабсорбции (обратного всасывания) фосфора и аминокислот в почках.

Авитаминоз характеризуется снижением кальция и фосфора во всех органах и тканях. Если в норме содержание кальция в крови составляет 9-11 мг%, а фосфора — 5-7 мг%, то при рахите уровень их снижается в 2-3 раза (кальций — 5-7 мг%, фосфор — 2-3 мг%).

Механизм рахита до настоящего времени подробно не изучен, однако имеются некоторые данные об этом процессе. В основе развития рахита лежит нарушение процесса всасывания кальция из кишечника. Снижение уровня кальция в крови приводит к активизации паратгормона — гормона паращитовидных желез. Паратгормрн способствует мобилизации (выведению) кальция из костей, а также снижает процессы реабсорбции фосфора в почках. В результате этого фосфор выводится с мочой в больших количествах. Таким образом, в крови понижается уровень кальция и фосфора до критических величин. Недостаток фосфора в крови пополняется за счет вымывания последнего из костей. Этот процесс катализируется ферментом щелочной фосфатазой, активность которой повышается. Если в норме активность щелочной фосфатазы составляет 1,5-4 единицы (Боданский), то при рахите она повышается до 180 единиц. Вследствие этого кости становятся гибкими и ломкими и под тяжестью тела искривляются.

Рис. 31 (а, б). Авитаминоз D. Рахит (по Меллэнби)

Нарушение процесса нормального окостенения приводит к развитию большой непропорциональной головы, утолщений в местах сочленения ребер с реберными хрящами, так называемых "четок" (рис. 31, а, б). Недостаток кальция вызывает изменения в мышцах, которые теряют способность к сокращению (гипотония мышц). Мышцы становятся дряблыми. У больного ребенка живот отвислый. При тяжелых формах рахита ребенок легко возбуждается, у него развиваются судороги. Введение витамина D способствует восстановлению нарушенных процессов.

Лечение рахита следует начинать как можно раньше с целью предупреждения нарушения развития ребенка. В качестве источника витамина D применяют рыбий жир, печень трески, тунца, сардин, различные формы синтетических препаратов.

Суточные дозы для детей составляют в среднем 10-15 мкг, для взрослых — 20-25 мкг.

Важное значение имеет профилактика рахита, которая включает целый комплекс различных мероприятий. Это правильное и рациональное питание, регулярное пребывание детей на воздухе, солнечные ванны, занятия спортом, систематический врачебный контроль за беременными и кормящими женщинами и детьми и др.

Гипервитаминоз наблюдается при избыточном' потреблении как витамина D, так и продуктов питания с его высоким содержанием. При этом значительно повышается всасывание кальция и фосфора из кишечника и их отложение в мышце сердца, стенке аорты, почках. При гипервитаминозах часто отмечаются тошнота и рвота, диспепсии, головные боли, анемии, угнетенное состояние. Предупреждение гипервитаминозов заключается в строгом контроле за суточным потреблением витамина.

Витамины группы Е

В 1922 г. было установлено, что для предотвращения бесплодия и нормализации процессов размножения необходим жирорастворимый витамин, который был назван витамином Е, витамином размножения и по химической структуре представлял токоферол.

Е-витаминной активностью обладают α, β- и γ-токоферолы, из которых α-токоферолу присуща наибольшая биологическая активность.

Основные изменения при авитаминозе Е происходят в половой системе. У самцов отмечают патологические изменения семенников и семенных канальцев с последующей дегенерацией (разрушением) семенных клеток. Постепенно прекращается спермообразование, выработка половых гормонов, наблюдается деградация вторичных половых признаков.

Рис. 32. Мышечная атрофия при Е-авитаминозе

Е-авитаминозные самки при сохранении способности к зачатию теряют способность нормального вынашивания плода. Плод и плацента рассасываются, происходит самопроизвольный аборт. Развиваются мышечная слабость, параличи (рис. 32).

Практически у людей авитаминоз Е не встречается, так как витамин Е распространен весьма широко. Им богаты семена злаков, ягоды шиповника, яблоки и другие овощи и фрукты. Несколько меньше его содержится в мясе, сливочном масле, желтках яиц.

В организме основным депо витамина Е являются передняя доля гипофиза, мышцы, поджелудочная железа.

Потребность витамина в сутки для человека составляет 30 мг природных токоферолов.

Витамины группы К

В настоящее время известны два витамина К (антигеморрагические витамины), обладающие аналогичной биологической активностью. Один из них — витамин К1 — был выделеи из люцерны, а витамин К2 — из гниющей рыбной муки с биологической активностью в 2 раза ниже, чем витамин К1. По своей химической структуре они относятся к нафтохинонам.

Самым важным биологическим свойством витаминов группы К является их участие в процессах свертывания крови. Предполагается, что их действие заключается в стабилизации одного из факторов, участвующих в свертывании крови (проконвертин).

Рис. 33. Авитаминоз К. Судорожное состояние в связи с внутричерепным кровоизлиянием у новорожденного (по Бикнел и Прескотт.)

Авитаминоз проявляется понижением свертываемости крови, подкожными, внутримышечными и внутричерепными кровоизлияниями (рис. 33). Одной из причин авитаминоза

Одной из причин авитаминоза может быть нарушение всасывания витамина К в кишечнике в результате прекращения поступления в кишечник желчи, которая обеспечивает его всасывание.

У человека авитаминоз К встречается редко, так как кишечная микрофлора синтезирует этот витамин в достаточном количестве.

Витамин К и его синтетические заменители типа викасола нашли широкое применение при лечении авитаминоза К и различного рода кровотечениях (А. В. Палладин).

Богатыми источниками витамина К являются зеленые листья, ягоды рябины, печень.

Антивитамины

При изучении химической структуры и биологического значения витаминов было обращено внимание на ряд веществ, которые имели примерно одинаковую с витамином структуру, но обладали прямо противоположными свойствами.

При введении таких веществ в организме развивалась картина авитаминоза. Эти вещества были названы антивитаминами. Так, антивитамином витамина B1 (тиамина) является окситиамин, а фолиевой кислоты — аминоптерин и т. д.

Механизм действия антивитаминов заключается в том, что они действуют по типу конкурентного торможения (см. Ферменты). Являясь структурными аналогами витаминов, они замещают витамин в составе кофермента, что вызывает блокирование фермента (фермент теряет свою активность). Последний выключается из реакций обмена веществ (развивается авитаминоз), что в ряде случаев приводит к гибели организма. Такое действие антивитаминов широко используется, когда антивитамины выступают в качестве лекарственных веществ. Например, витамин парааминобензойная кислота необходим для развития кокковых микробов, а его структурный аналог — сульфаниламид как антивитамин вызывает развитие авитаминоза и гибель этих микроорганизмов.

Если витамин К способствует свертываемости крови, то его антивитамин — дикумарол — проявляет обратное действие — понижает процесс свертываемости, поэтому его применяют при лечении тромбофлебитов (закупорка кровеносных сосудов).

Никотиновая кислота оказалась жизненно важным витамином для туберкулезных бацилл, а ее антивитамин — фтивазид — в настоящее время с успехом применяется для лечения туберкулеза и т. д.

Дальнейшее изучение антивитаминов даст в руки врачей новые высокоэффективные лекарственные препараты для строго направленного лечения заболеваний.

Вопросы для повторения

1. Что такое витамины?

2. Какие известны виды витаминной недостаточности?

3. Как классифицируются витамины?

4. Каково биологическое значение витаминов?

5. Что является источниками витаминов?

6. Какова потребность в витаминах и от чего она зависит?

7. В состав каких ферментов входят тиамин, рибофлавин, пиридоксол, никотиновая кислота, пантотеновая кислота?

8. Каковы симптомы пеллагры, бери-бери, авитаминоза пиридоксола, злокачественной анемии, цинги?

9. Почему водорастворимые витамины необходимо применять ежедневно?

10. Какова характеристика жирорастворимых витаминов?

11. Каково участие витаминов группы А в процессах обмена веществ?

12. Как участвует витамин А в цикле зрения?

13. Каковы симптомы авитаминоза А?

14. Каково биологическое участие витаминов группы D в обмене веществ?

15. Каковы биохимические основы рахита и принципы его лечения?

16. Какие мероприятия необходимы для профилактики рахита?

17. Что такое антивитамины?

Загрузка...