3.2.2. Витамины и их препараты

Приоритет открытия витаминов принадлежит русским ученым. В экспериментах Н. И. Лунина (1880) было подтверждено предви­дение врача П. П. Вишневского о наличии в пище веществ, обес­печивающих нормальную жизнедеятельность человека и живот­ных (кроме белков, жиров, углеводов, минеральных веществ и др.), играющих важную биохимическую роль.

Цинга, бери-бери, рахит и другие болезни, обусловленные большим дефицитом или полным отсутствием соответствующих витаминов в организме, были известны давно. До открытия вита­минов смерть унесла многие тысячи человеческих жизней. Подоб­но чуме и холере авитаминозы особенно широкое распростране­ние получали во времена войн, длительных морских путешествий и в неурожайные годы.

Экспериментальные данные Н. И. Лунина в последующие годы были подтверждены многими исследователями других стран. Раз­рабатывались методы получения витаминов в чистом виде.

В 1912 г. польский биохимик К. Функ выделил одно из биохи­мически активных веществ с наличием в составе молекулы ами­ногруппы. Ввиду наличия аминогруппы эти вещества получили название «витамин» (vita — жизнь). Во вновь выделенных витами­нах аминогрупп не было, однако название «витамины» историчес­ки сохранилось и прочно удерживается в биологии и ветеринарии. Название витаминам при каждом очередном выделении нового активного соединения давалось вначале по буквам латинского ал­фавита.

Поскольку витамины являются регуляторами обменных про­цессов и притом со специфическим участием в реализации этих процессов, то при их дефицитах в органах развивается патология, имеющая обобщенное название «авитаминозы» или «гиповитами-нозы», поэтому витаминам стали присваивать вторые названия с учетом вызванной патологии (антирахитный, антигеморрагичес­кий, противопеллагрический и др.). В последние годы витамины получили химическую транскрипцию.

Биосинтез витаминов осуществляется в больших размерах рас­тениями, многими видами микроорганизмов и водорослей, неко­торыми видами животных. В настоящее время многие витамины синтезируют.

По физико-химическим параметрам витамины делят на две группы: водорастворимые и жирорастворимые.

Дефициту витаминов в организме способствует ряд факторов, в частности, увеличивается потребность животных в витаминах при беременности, интенсивном росте, инфекционных и неинфекци­онных заболеваниях, патологии обменных процессов, а также морфофункциональных нарушениях желудочно-кишечного трак­та и подавлении желудочно-кишечной микрофлоры химиотера-певтическими веществами.

Потребность в витаминах — биологических катализаторах у всех видов животных велика, однако некоторые виды животных свою потребность в витаминах удовлетворяют преимущественно за счет поступления с кормом (птицы, свиньи), а другие — за счет биосинтеза витаминов желудочно-кишечной микрофлорой (жвач­ные животные — витамины комплекса В), а также в результате ме­таболизма — глюкуроновая кислота превращается в аскорбиновую кислоту в печени животных.

Витамины с кормом поступают в организм в неактивных со­единениях (провитамины, ретинол, кальциферол), которые под действием физических и химических факторов превращаются в активные соединения. Биотрансформация витаминов группы В протекает в форме фосфорилирования и т. д.

При поступлении в организм некоторых витаминов в количе­ствах больше физиологических потребностей они депонируются, в основном в печени. Однако насыщение организма в исключи­тельно больших количествах обусловливает развитие патологи­ческого состояния, называемого гипервитаминозом и сопро­вождающегося симптомокомплексом, аналогичным гиповита-минозам.

По механизму действия водорастворимые и жирорастворимые витамины значительно различаются. Общеизвестно, что все био­химические реакции в живых организмах осуществляются непосредственно ферментами. Известно также и то, что каждый фер­мент состоит из белковой части (апофермента), биосинтез которо­го осуществляется на рибосомах, а вторая часть фермента, проста­тическая или кофермент, представлена различными биохимичес­ки активными веществами. В 1000 ферментах из 2000 выделенных и изученных роль кофермента в голоферментах выполняют пред­варительно биотрансформированные, чаще всего прошедшие окислительное фосфорилирование, водорастворимые витамины комплекса В. Белковая часть фермента обладает малой каталити­ческой активностью, но определяет специфичность участия фер­мента в биохимических цепях, звеньях, а кофермент обладает вы­сокой энергией и не обладает строгой специфичностью, поэтому может быть коферментом для ряда апоферментов.

Объединение апофермента с коферментом обусловливает обра­зование активного центра в ферменте (голоферменте), что и уси­ливает каталитическую силу апофермента в 1000 раз и более.

Число соединений, функционирующих в качестве кофермен-тов, достигает 30. По химической природе они представлены: 1) производными витаминов группы В и К; 2) адениловой кисло­той и ее фосфорилированными производными; 3) металлосодер-жащим комплексом молекул железа, цинка, свинца, меди, кобаль­та, марганца и др.; 4) глютатионом; 5) порфириносодержащими соединениями и др.

Структурная специфичность кофермента зависит от целой молекулы голофермента, а не от какой-то функционирующей группы или связей в молекуле. Кофермент является активным центром голофермента, поддерживающим электрический по­тенциал белковых молекул ферментного клубка, который под действием смены положительных и отрицательных зарядов со­здает мощное магнитное поле с переменным направлением. Пре­обладание положительных или отрицательных зарядов приводит к скручиванию к активному центру или раскручиванию от актив­ного центра белковой части фермента. Движение процесса опре­деляется зарядом и последовательностью включения аминокис­лот.

Таким образом, не сами витамины, синтезированные биологи­ческими объектами и полученные синтетическим путем, а их био­метаболизм в состоянии образовывать с апоферментом ката­литически активный фермент, через который и реализуется регу­лирующая роль витамина. Ряд витаминов свою регулирующую функцию в метаболических процессах реализует через участие в окислительно-восстановительных процессах с обязательным об­меном ионами водорода.

Областью приложения действия жирорастворимых витаминов являются биологические мембраны клеток и субклеточных структур.

Принципиально биологические мембраны построены из двух слоев липидных образований, расположенных в средней зоне мембраны, и двух белковых слоев: наружного и внутреннего, обес­печивающих через рецепторный аппарат взаимосвязь межклеточ­ной и внутриклеточной сред. Способность клетки тканей к раз­множению определяется не только состоянием хромосомного ап­парата, но и уровнем-функционирования, старения биологичес­ких мембран. Витамины A, D, Е обладают антиоксидантными свойствами в отношении липидов биологических мембран, что делает жизнеспособность клеток более стабильной, устойчивой и способной к формированию новых, молодых клеток, т. е. удлиня­ется жизнь каждой клетки, органа и всего организма в целом. Они оказывают существенное и специфическое воздействие на внутри­клеточные метаболические процессы, регулируя внутримембран-ные биохимические процессы на уровне ядра, рибосом, мито­хондрий, микросом, лизосом и клетки в целом. Эти витамины входят в состав биологических мембран, способствуя их струк­турной целостности, и являются связующим звеном между двумя белковыми слоями биологических мембран разных уровней. С помощью этой группы витаминов переносятся электроны внутри специализированных внутриклеточных органелл. Подобная структура имеет особое значение для мембран, в которых проте­кают последовательные сложные каталитические реакции с обя­зательными переносами протонов и электронов внутрь мембран, тем самым осуществляя окислительное и восстановительное фосфорилирование.

Витамины — общебиологические регуляторы внутриклеточно­го метаболизма, поэтому они включаются в регуляторные процес­сы в определенных соотношениях между собой, а также между микроэлементами и рядом аминокислот в поливитаминных фор­мах (драже, таблетки), применяемых для многосторонней внутри­клеточной регуляции обменных процессов при авитаминозах и микроэлементозах, а также при многочисленных болезнях в соче­тании со специфическими средствами лечения.

Анализ общебиологических и физиологических значений вита­минов, а также их фармакодинамики, механизма действия и их неспецифической фармакотерапии позволил нам сформулировать ряд основных неспецифических фармакодинамических эффектов с изложением соответствующих фармакодинамических эффектов У определенной группы витаминов. Естественно, степень выра­женности фармакодинамических и фармакотерапевтических эф­фектов у указанных групп витаминов (табл. 3) разная, однако их биологическая направленность имеет ряд метаболических и функ­циональных направленностей.