18. Витамины. Их роль в регуляции обмена веществ.

Витамины представляют собой сборную в химическом отношении группу низкомолекулярных органических веществ, физические свойства которых столь же разнообразны как и их химическая природа.

Витамины объединены в отдельную группу природных органических соединений на основе абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве дополнительной к белкам, жирам, углеводам и минеральным веществам составной части пищи. Иначе говоря, витамины являются жизненно необходимыми компонентами сбалансированного питания. При этом витамины не включаются в структуру тканей и не используются в организме в качестве источника энергии, а обеспечивают нормальное протекание биохимических и физиологических процессов путем участия в регуляции обмена- веществ.

Витамины не синтезируются в организме человека и животных или синтезируются тканями, а также кишечной микрофлорой, присущей организму, в малых количествах, недостаточных для нормальной жизнедеятельности. Для человека основным источником витаминов являются высшие растения, которые сами или через пищевые продукты животного происхождения им потребляются. При недостаточном поступлении в организм витаминов развиваются патологические явления. В количественном отношении потребность в витаминах ничтожна: если человек в среднем должен потреблять ежедневно около600 г (в пересчете на сухое вещество) основных питательных веществ, то витаминов – лишь 100-200 мг. Эта потребность зависит от возраста, пола, физической нагрузки, физиологического состояния. В связи с этим возникло предположение, что витамины в организме участвуют в обмене веществ, выполняя каталитические функции.

большинство водорастворимых витаминов (группы В) выполняют коферментную роль в ферментативных реакциях обмена.

Для витаминов, растворимых в жирах, коферментная функция пока только выясняется. Однако показано, что производные витаминов А и К выполняют коферментную функцию в процессах биосинтеза гликопротеидов и полисахаридов, перенося через липофильные мембраны гидрофильные остатки моно- и олигосахаридов к эндоплазматическому ретикулуму, где происходит присоединение углеводной части к белковой основе, синтезированной в рибосомах.

Вначале полагали, что витамины высокоспецифичные соединения. Впоследствии, однако, было установлено, что в природе имеются семейства сходных соединений, которые одинаковы по своему биологическому(витаминоподобному) действию. Аналоги витаминов удается получить синтетическим путем. Для обозначения химически родственных с витаминами соединений при-меняют термин витамеры.

19. Классификация витаминов. Лечебно-профилактическое действие витаминов.

В 1970 году Р.В. Чаговец и Е.В. Лахно предложили классифицировать витамины, исходя из их химического строения, выделив следующие группы витаминов:

1) витамины, участвующие в образовании коферментов (тиамин, рибофлавин, пиридоксин, никотиновая кислота, биотин, фолиевая кислота, кобаламин).

2) алифатические витамины (пантотеновая и липоевая кислоты)

3) витамины – полиметильные соединения (холин, карнитин, пангамовая кислота, s-метилметионин).

4) витамины – изопреноидные соединения (филлохиноны, токоферолы и кальциферолы).

5) витамины гексозного происхождения (аскорбиновая кислота, инозит).

На кафедре фармацевтической химии Пятигорской ГФА используются следующая классификация витаминов:

витамины алифатического ряда (вит. С);

витамины алициклического ряда (вит. А, Д);

витамины ароматического ряда (вит. К, викасол);

витамины гетероциклического ряда:

а) хромановые витамины (вит. Е);

б) фенилхромановые (вит. Р);

в) пиридинкарбоновые (вит.РР, В₅);

г) оксиметилпиридиновые (вит. В₆);

д) пиримидин-тиазоловые (вит. В₁);

е) группа фолиевой кислоты (вит. В_с);

ж) изоаллоксазиновые (вит. В₂); з) кобаламины (вит. В₁₂).

З) кобаламины (Вит В 12)

В медицинской и биологической литературе витамины подразделяются на две группы: витамины, растворимые в воде, и витамины, растворимые в жи-рах. М.И. Смирновым (1974) предложена временная классификация, согласно которой выделяются три группы витаминов (по каждому витамину приведена буквенная, химическая и физиологическая номенклатура):

Витамины, растворимые в воде:

Витамин В₁ (тиамин, аневрин, антиневритный);

Витамин В₂ (рибофлавин, витамин роста); Витамин В₃ (пантотеновая кислота, антидерматитный фактор);

Витамин В₅ или РР (никотиновая кислота и никотинамид, ниацин, антипеллагрический);

Инозит;

Парааминобензойная кислота;

Карнитин;

Витамин U (S-метилметионин, противоязвенный).

По лечебно-профилактическому действию можно дать следующую групповую характеристику витаминам:

витамины В₁, В₂, В₃, В₅, В₆, А и С регулируют функциональное состояние центральной нервной системы , обмен веществ и трофику тканей, поэтому их используют как препараты, повышающие общую реактивность организма;

витамины С, Р и К обеспечивают нормальную проницаемость и устойчивость кровеносных сосудов, повышают свертываемость крови, поэтому их используют как препараты, оказывающие антигеморрагическое действие;

витамины В₁₂, В_с и С нормализуют и стимулируют кроветворение, поэтому их используют как антианемические препараты;

витамины С и А повышают устойчивость организма к инфекциям путем стимулирования выработки антител и противовоспалительных веществ, усиления защитных свойств эпителия, поэтому их используют как антиинфекционные препараты;

наконец витамины А, В₂ и С усиливают остроту зрения, поэтому их используют как препараты, регулирующие зрение.

20.Витамин В₁ (тиамин) При В₁-авитаминозе развивается заболевание, получившее название полиневрит (болезнь бери-бери, нарушение сердечной деятельности, нарушение нормальной моторной и секреторной функции желудочно-кишечного тракта, нарушение водного обмена. В конце концов наступает паралич и смерть.

Для гипервитаминоза характерны аллергические реакции (крапивница, кожный зуд, отек, анафилактического шока.

Механизм действия.

тиаминпревращается в тиаминпирофосфат, тиаминпирофосфат является коферментом транс-кетолаз – ферментов, участвующих в пентозном цикле превращения углеводов.

тиаминпирофосфат принимает участие в превращения углеводов, в реакциях лимоннокислого цикла и связи этого цикла с белковым обменом через трансаминирование α-кетоглута- рата, в реакциях, связанных о синтезом азотистых оснований нуклеиновых ки-слот.

Витамин В₂ – (рибофлавин) витамин роста

Полное отсутствие рибофлавина в пище вызывает острый авитаминоз, характеризующийся развитием коматозно-

го состояния со смертельным исходом.При гиповитаминозе В, наблюдается дерматит на коже головы, выпадение волос, пора-жение слизистых оболочек(глосситы, стоматиты, кератиты, коньюктивиты),

Ри-бофлавин, всосавшись в кишечнике, подвергается фосфорилированию с обра-зованием двух коферментных форм: флавинмононуклеотида и флавинадениндинуклеотида).. Ряд флавопротеидов участвует в качестве катализаторов в лимонно-кислом цикле, в процессе окислительного фосфорилирования, β-окислении жирных кислот, а также в реакциях биосин-теза пуриновых нуклеотидов, а косвенно и белка.

Витамин В₃ (пантотеновая кислота) . При недостаточности поражения кожных покровов(дерматиты), потеря волосяного покрова и депигментация волос и перьев, поражение слизистых оболочек внутренних органов, проявляющиеся в стоматите, язвах кишечника, параличам

нарушений при В-авитаминозе связывают с выпадением в обмене веществ функции кофермента А, концентрация которого в тканях существенно снижается при дефиците пантотеновой кислоты,которая входит в его структуру. кофермент А играет фундаментальную роль в обмене веществ, принимая участие в осуществлении таких биохимиче-ских процессов как окисление и биосинтез жирных кислот,окислительное де-карбоксилирование кетокислот, лимоннокислый цикл, биосинтез стеринов, синтез ацетилхолина, ацилирование ароматических аминов

Витамин В5 – (ниацин,никотиновая кислота и никотинамид, витамин РР, антипеллагрический витамин) Пеллагра кожи

Начальные стадии заболевания пеллагрой выражаются воспалением сли-зистой оболочки рта, языка (глосситы) и желудочно-кишечного тракта (поно-сы, сменяемые запором. При введении больших доз никотино-вой кислоты реакция со рвотой,поносом, судорогами, асте-нией

Механизм действия витамина В известен. Никотиновая кислота в виде амида входит в состав коферментов НАД и НАДФ,которые вместе с соответ-ствующими апоферментами катализируют окислительно-восстановительные реакции в организме. Наиболее важная биологическая функция никотинамид-ных коферментов заключается в их участии в переносе электронов и водорода от окисляющихся субстратов к кислороду в процессе тканевого дыхания..

Витамин В₆ (пиридоксин, антидерматитный) представляет Недостаточность витамина В сопровождается возникновением дерматитов, стоматита, глоссита, остановкой роста.

Механизм . коферментная функция в виде пиридоксаль-

фосфата в ряде важнейших биохимических реакций превращения аминокис-лот. В частности, пиридоксальфосфат является составной частью ферментов, катализирующих декарбоксилирование и переаминирование аминокислот.

Витамин В₁₂ – (цианкобаламин, антианемический).

недостаточности витамина В является наруше-

ние нормального кроветворения в костном мозге, приводящее к развитию ане-мии гиперхромного типа.

тяжелой формой авитаминоза В является гастрогенный авита-

миноз, причиной которого является отсутствие или недостаточность синтеза в слизистой оболочке желудка внутреннего фактора.

биохимические реакцие. К первой группе относятся реакции трансметилиро-вания. Характерным для этих реакций является образование метилкобаламина как промежуточного переносчика метильной группы.К числу этих реакций относятся синтез метионина, образование метана и синтез ацетата из двуокиси углерода. Вторая группа реакций охватывает превращения, в которых участву-ет непосредственно кофермент В₁₂. Эти реакции сводятся к переносу водорода и образованию новой углерод– водородной связи. Сюда относятся глутамат-мутазная реакция,

Витамин С (аскорбиновая кислота, С. Наличие в аскорбиновой кислоте двух сопряженных двойных связей обу-словливает ее способность к обратимому окислению,продуктом которого яв-ляется дегидроаскорбиновая кислота.

Проявлением недостаточности витамина С заболевания – цинги (скорбута). проявляется повышенной ломкостью кровеносных капилляров,общей слабостью, повы-шенной утомляемостью, снижением аппетита, задержкой роста, кровоточиво-стью десен при чистке зубов, кариесом зубов, повышенной восприимчивостью к инфекциям большие дозы аскорбиновой побочное действие: глюкозурию, повышение свертываемо-сти крови, тахикардию,

механизма действия аскорбиновой кислоты способности участвовать в переносе электронов,поскольку L-аскорбиновая кислота, дегидроаскорбиновая кислота и ее промежуточный продукт – ион-радикал семихинонного типа образуют окислительно-восста-новительную систему, которая может как отдавать, так и принимать водород-ные атомы. аскорбиновая кислота способствует наиболее оптимальному ходу тканевого обмена,а в эритроцитах оказывает защитное действие на гемоглобин, препятствуя его окислению (аскорбиновая кислота, кроме того, способна непосредственно восстанавливать метгемогло-бин в гемоглобин).

Аскорбиновая кислота принимает участие в формировании основного ве-щества соединительной ткани

Витамин Р (рутин, цитрин, капилляроук-репляющий, витамин проницаемости) .

Физиологическое влияние биофлавоноидов на сосудистую стенку связы-вают с их участием в тканевом дыхании,со способностью воздействовать на некоторые ферментные системы (в частности, гиалуронидазу, пролиноксидазу и др.), с возможностью осуществлять влияние через эндокринные железы (надпочечники, щитовидную железу, поджелудочную железу).

флавоноиды участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, в частности – в тканевом дыха-нии, обеспечивая, таким образом, нормальный ход биологического окисления.

Витамин Н (биотин, антисеборрейный)

(недост)характеризуется пре-кращением роста, падением веса тела, покраснением и шелушением кожи, вы-падением шерти или перьев и др.

Недостаточность биотина может возникнуть в результате нарушений его всасывания из желудочно-кишечного тракта при употреблении в пищу боль-ших количеств сырого яичного белка, содержащего авидин – ингибитор био-тина.

При недостатке патологических изменений: воспаление кожных покровов, выпадение волос, усиленное выде-ление жира сальными железами кожи, что обозначается как себорея

Механизм. коферментная функция биотина в реакциях карбоксилирования и транскар-боксилирования, в связи с чем биотин вовлекается в метаболизм жиров,угле-водов, белков, нуклеиновых кислот и их метаболитов,в синтез жирных ки-слот, образование дикарбоновых кислот – субстратов лимоннокислого цикла, образование мочевины, синтез пуринов и др.

Витамин В_с (фолацин, птероилглутаминовая кислота, фолиевая кислота, антианемический) .

Недостаточность фолиевой кислоты .У человека развивается мегалобластиче-ская анемия. В тяжелых случаях фолиевой недостаточности отмечаются тром-боцитопения и лейкопения. В крови снижается количество альбуминов и гло-булинов.

Фолиевая кислота в виде тетрагидрофолиевой кислоты,являющейся ее коферментной формой, участвует в важнейших биохимических процессах, осуществляя перенос одноуглеродных групп и в ряде случаев– атомов водо витамином В₁₂.

21.

Витамин А (ретинол, аксерофтол, антиксерофтальмический витамин)

При отсутствии в пище витамина А ослабление зрения (сумеречная или куриная слепота), поражение эпителиаль-ных тканей (метаплазия, слущивание и ороговение эпителия), в том числе ро-говицы глаза (сухость ее и воспаление называются ксерофтальмией, отсюда и название витамина А– антиксерофтальмический),

Чрезмерное введение витамина А (гипервитаминоз) поражением кожных покровов, выпадением во-лос, болью в костях и суставах, увеличением селезенки и печени, головными болями, потерей аппетита и бессонницей.

Механизм участия витамина А в поддержании нормального состояния эпителиальных тканей неизвестен большое значение имеет участие витамина А в окислительно-восстановительных процессах, так как он способен образовывать перекиси, ускоряющие окисление других соединений.

Витамин Д (кальциферол, антирахитический

У взрослых людей недостаток витамина Д может привести к остеомаля-ции – размягчению костей, например, у беременных и кормящих женщин, у пожилых людей – к остеопорозу т.е. вымыванию из костей уже отложившихся солей и хрупкости костей.При Д-авитаминозе нарушается как всасывание фосфорнокислых солей кальция из кишечника, так и депонирование фосфор-нокислого кальция в костной ткани; характерно снижение содержания неорга-нического фосфата и кальция в крови. Снижение уровня кальция в крови сти-мулирует секрецию паратиреоидного гормона, что создает условия для выхода фосфатов кальция из костной ткани в кровь, вызывая их обезизствление и размягчение, а также экскрецию неорганического фосфата с мочой.

Механизм действия.Существуют разные воззрения, согласно которым витамин Д либо способен своими высокореакци-онными продуктами метаболизма перекисной природы непосредственно вли-ять на физико-химическую структуру мембран и тем самым влиять на их про-ницаемость в отношении кальция, либо влиять на образование белков, являю-щихся компонентами так называемого кальциевого насоса– ферментной сис-темы, осуществляющей активный перенос кальция через клеточные и субкле-точные мембраны. В последнем случае особое место отводится витамину Д в образовании так называемого кальций связывающего белка.

Витамин Е (токоферол, антистерильный витамин)

Чрезмерное введение витамина Е может повышать реактивность организ-ма и вызывать креатинурию. У лиц с повышенным артериальным давлением гипервитаминоз сопровождается тошнотой, крапивницей и гипертоническим кризом.

Механизм действия витамина Е в организме двоякий.С одной стороны, он является важнейшим внутриклеточным агентом, предохраняющим от окис-ления жиры и другие легко окисляемые соединения.Витамин Е – один из са-мых сильных природных антиоксидантов (антиокислителей. С другой стороны, витамин Е функционирует в окислительно-восстановительных процессах либо как непосредственный переносчик электронов в окислительно-восстановительных реакциях, связанных с запасанием высвобожденной при этом энергии,либо регулирует синтез коэнзима Q, либо, наконец, как полагают, путем влияния на ферменты

и коферменты, содержащие сульфгидрильные группы. Отмечен синергизм в действии α-токоферола и селена на окисление α-кетоглутарата и пирувата, свя-занное с их участием в активировании отдельных ферментов.

Витамин К (филлохинон, антигемморагический витамин)

. Причиной возникновения у человека К-гиповитаминоза может служить нарушение всасывания в кишечнике жирорастворимых витаминов в результа-те, в частности, прекращения поступления в кишечник желчи при закупорке желчных протоков или заболевания кишечника и желудка

Механизм действия витамина К

витамин К вовлекается в биосинтез ферментов свер-тывающей системы крови на генетическом уровне,способствуя ДНК-зависи-мому синтезу соответствующей и-РНК или обеспечивая формирование про-тромбина на полисомах. Существуют и другие воззрения.

Считается, что стимулирование биосинтеза прокоагулянтов служит лишь одним из проявлений общебиологической функции витамина .Наиболее широко применяют витамин К при кровотечениях разной этио-логии и геморрагических диатезах, при заболеваниях, сопровождаемых сни-жением уровня протромбина крови