Витамины
Витамины – пищевые незаменимые факторы, которые, присутствуя в небольших количествах в пище, обеспечивают нормальное развитие организма человека и животных и адекватную скорость протекания биохимических и физиологических процессов. Витамины представляют сборную в химическом и физическом отношении группу органических соединений. Физиологическое действие витаминов тоже весьма различно.
Во многих случаях витамины являются составными частями ферментов. На связь витаминов с ферментами впервые в 1922 г. указал акад. Н. Д. Зелинский.
Учение о витаминах – витаминология - в настоящее время выделено в самостоятельную науку. Выделено и изучено около трех десятков витаминов и в подавляющем большинстве случаев осуществлен химический синтез соответствующих препаратов.
При изучении витаминов им давали название по имени того заболевания, которое развивалось при отсутствии витамина в пище. При этом к названию соответствующей болезни добавлялась приставка анти, например, витамин D – антирахитический, С – антискорбутный (скорбут – цинга) и т.д..
Авитаминозы – болезни, возникающие при полном отсутствии в пище или полном нарушении усвоения какого-либо витамина.
Гиповитаминозы – недостаточное поступление витаминов с пищей или неполное их усвоение.
Гипервитаминозы – патологические состояния, связанные с поступлением чрезмерно больших количеств витаминов в организм.
Причины гипо- и авитаминозов у человека и животных обычно делят на экзогенные и эндогенные. К экзогенным относится недостаточное поступле витаминов или полное отсутствие их в пище. Эндогенными причинами служат: а) повышенная потребность в витаминах при некоторых физиологических и патологических состояниях (беременность, лактация, тиреотоксикоз); б) нарушение процесса всасывания витаминов при заболеваниях пищеварительного тракта; в) усиленный распад витаминов в кишечнике вследствие развития в нем микрофлоры; г) болезни печени, поджелудочной железы, сопровождающиеся нарушением всасывания жиров, жирных кислот и соответственно жирорастворимых витаминов.
Если авитаминоз (гиповитаминоз) развивается на экзогенной почве, то вводят недостающий витамин с пищей или чистый его препарат. Если причина эндогенная, то, помимо лечения основного заболевания, параллельно вводят соответствующий витамин парентерально, т. е. минуя пищеварительный тракт.
Классификация витаминов
В настоящее время в основном используется классификация, основанная на растворимости витаминов.
Жирорастворимые витамины
Витамин А (ретинол). Витамин А имеет несколько витамеров.
Витамеры – вещества, сходные по химическому строению и обладающие физиологическим действием, характерным для того или иного витамина. Наиболее распространен витамин A1 (его много в печени морских рыб). Это циклический непредельный одноатомный спирт, состоящий из шестичленного кольца, двух остатков изопрена и первичной спиртовой группы. Витамин А2 отличается от A1 добавочной двойной связью между 3-м и 4-м углеродными атомами цикла (содержится в печени пресноводных рыб). Это кристаллические тела лимонно-желтого цвета, хорошо растворимые в жирах и неполярных растворителях. Окисляясь в организме при участии биокатализатора, ретинол превращается в ретиналь, тоже обладающий активностью витамина А. К другим тканям и органам ретинол транспортируется, соединяясь с ретинолсвязывающим белком крови.
Биохимические функции: антиоксидант, участвует в фотохимическом акте зрения, регулирует экспрессию генов.
Регулирует нормальный рост и дифференцировку клеток эмбриона и молодого организма, а также быстро делящихся тканей (эпителий кожи, слизистых, иммунной системы). Витамин А влияет на барьерную функцию кожи, слизистых, проницаемость клеточных мембран и биосинтез гликопротеинов, играет ведущую роль в процессе светоощущения.
Основной светочувствительный пигмент сетчатки - хромолипопротеин родопсин. Он состоит из липопротеина опсина и простетической группы, представленной ретиналем. На свету родопсин расщепляется на белок опсин и ретиналь; последний превращается в транс-форму. С этими превращениями связана трансформация энергии световых лучей в зрительное возбуждение.
Гиповитаминоз: недостаток в пище; нехватка витаминов Е и С, защищающие витамин А от окисления; гипотиреоз и железодефициты (нарушено превращение каротиноидов в витамин А).
Недостаточность витамина А ведет к торможению роста, снижению массы тела, поражению кожи, слизистых оболочек и глаз («куриная» (ночная) слепота). При гипервитаминозе характерно воспаление глаз, выпадение волос, головные боли, диспепсические расстройства (тошнота, рвота).
Витамин А содержится в продуктах животного происхождения (печень, яичный желток, молоко, масло); провитамин А (каротин) находится в красномякотных овощах. Суточная потребность – 2,7 мг. У человека основным органом, в котором откладывается про запас витамин А, является печень. В норме в ней содержится около 20 мг этого витамина на 100 г ткани.
Описаны случаи гипервитаминоза А. Проявления: воспаление глаз, гиперкератоз, выпадение волос, общее истощение организма, потеря аппетита, головные боли, диспепсические явления (тошнота, рвота), бессонница.
Витамин D (кальциферол) в организме человека существует в виде форм D2 и D3. Предшественник витамина D2 (эргокальциферола) – эргостерин. Предшественник витамина D3 (холекальциферол) – холестерол. Эргостерол и холестерол переходят в активную форму под действием солнечного облучения. Это одноатомные ненасыщенные циклические спирты.
Витамины D2 и D3 — бесцветные кристаллы, не растворимые в воде, но хорошо растворяющиеся в жирах и растворителях жиров.
Биохимические функции: стимулирует всасывание кальция и фосфатов в тонком кишечнике и их реабсорбцию в проксимальных почечных канальцах, регулирует остеогенез, участвует в реакциях иммунитета, в синтезе мРНК, Са-связывающих белков и гормонов.
В последнее время показано, что фосфорно-кальциевый обмен регулируется не непосредственно витамином D, а его гормонально-активными метаболитами, содержащими оксигруппы в 1-м и 25-м положениях или 24 и 25.
Гиповитаминоз: пищевая недостаточность, недостаточная инсоляция, нарушение переваривания и всасывания липидов, заболеания печени и почек. Наследственный врожденный) – при дефекте почечной гидроксилазы.
Недостаток витамина D в детском возрасте приводит к рахиту. Его причина - нарушение фосфорно-кальциевого обмена и отложения фосфата кальция в костной ткани. Наблюдаются остеомалация (размягчение костей, их искривление); рахитические четки (утолщения на костно-хрящевой границе ребер); большая голова, увеличенный живот (гипотония мышц). Авитаминоз D у взрослых ведет к остеопорозу (вымывание солей из костной ткани, в результате чего кости становятся хрупкими).
Гипервитаминоз D наблюдается при приеме очень высоких доз витамина (рахит, волчанка) и может привести к смертельному исходу. Наблюдается усиление отложения фосфатов в костях и некоторых внутренних органах.
Витамин D содержится в продуктах животного происхождения - сливочном масле, печени, желтке яиц и жире. Суточная потребность – 10 мкг, для детей – 20-25 мкг. Для профилактики рахита в детском возрасте рекомендуется УФ-облучение.
Витамин Е (токоферол) (от греч. токос – потомство, феро – несу) получил свое название, т.к. было установлено, что он регулирует процесс размножения у крыс. Молекула токоферола состоит из кольца производного бензохинона и изопреноидной боковой цепи. Витамеры α-токоферола отличаются числом и расположением метильных групп в бензольном ядре.
Токоферолы – бесцветные маслянистые жидкости, хорошо растворимые в растительных маслах, спирте, петролейном эфире. Химически они устойчивы; разрушаются под воздействием УФ-излучения; оптически активны.
Биохимические функции: один из самых сильных природных антиоксидантов. Защищает полиненасыщенные жирные кислоты и липиды клеточных мембран от перекисного окисления и повреждения их свободными радикалами; защищает витамин А от окисления; лимитирует свободнорадикальные реакции в эпителии, слизистых оболочках, клетках эмбриона. Участвует в обмене селена. Это имеет большое значение в предотвращении раннего старения, сердечно-сосудистых заболеваний и развития злокачественных опухолей.
Авитаминозы Е изучены недостаточно, отмечены в некоторых тропических странах, где жиры употребляются в незначительных количествах. Причиной может быть дефицит витамина С, защищающего витамин Е от окисления. При отсутствии или недостатке витамина Е у человека и животных нарушается эмбриогенез и наблюдаются дегенеративные изменения репродуктивных органов. Развиваются дегенерация спинного мозга и паралич конечностей, жировая инфильтрация печени, мышечная дистрофия, биохимические изменения в мышцах.
Источником витамина Е являются растительные масла, салат, капуста и зерновые продукты. Витамин Е откладывается в мышцах, поджелудочной железе, жировой ткани, поэтому развитие авитаминоза почти не наблюдается. Суточная потребность – для взрослых – 15 мг, для детей – 5 мг.
Витамин К (филлохинон). К витаминам группы К относят филлохинон (К1) и менахинон (К2). В их основе лежит кольцо 1,4-нафтохинона. Отличаются они строением боковой цепи. Широкое применение нашел препарат «викасол. Он является производным витамина К3.
Витамин K1 — желтоватая маслянистая жидкость, К2 — желтые кристаллы. Неустойчивы к нагреванию в щелочной среде и при облучении.
Биохимические функции: принимает участие в синтезе факторов свертывания крови (протромбина, проконвертина, ф. Стюарта, ф. Кристмаса) в печени; участвует в синтезе белков костной ткани, некоторых белков антисвертывающей системы крови. Положительно влияет на состояние эндотелиальной оболочки кровеносных сосудов. При недостатке его могут возникать самопроизвольные носовые кровотечения, кровавая рвота, внутренние кровоизлияния. Авитаминоз К встречается редко – смешанная пища достаточно богата им; кишечная микрофлора способна синтезировать витамин К. Гиповитаминоз возникает при подавлении микрофлоры лекарствами, особенно антибиотиками, при заболеваниях печени и желчного пузыря, когда нарушается всасывание жиров в кишечнике.
Витамин К содержится крапиве, капусте, шпинате, тыкве, арахисовом масле. Суточная потребность около 1 мг.