Антивитамины
В ходе изучения строения, свойств и биологической функции витаминов были найдены вещества, присутствие которых в организме вызывает авитаминоз по определенным витаминам, хотя данные витамины поступают в организм. Такие вещества были названы антивитаминами.
Впервые механизм действия антивитаминов был выяснен в 1940 г. Д. Вудсом, который показал, что сульфаниламид (стрептоцид) является метаболическим конкурентом витамина парааминобензойной кислоты, участвующей в синтезе дигидроптероевой кислоты - предшественника другого витамина - фолиевой кислоты. По химическому строению сульфаниламид и парааминобензойная кислота представляют собой структурные аналоги:
Сульфаниламид способен вместо п-аминобензойной кислоты вступать во взаимодействие с ферментом, катализирующим образование дигидроптероевой кислоты, при этом фермент становится неактивным, вследствие чего прекращается синтез дигидроптероевой кислоты и, как следствие, ингибируется также синтез фолиевой кислоты, что и может быть причиной авитаминоза. Однако, если в клетках организма повысить концентрацию п-аминобензойной кислоты, то действие сульфаниламида ослабляется. На основе сульфаниламида и его структурных аналогов были разработаны медицинские препараты, подавляющие рост микроорганизмов путем создания у них авитаминоза по фолиевой кислоте.
В дальнейшем были изучены структурные аналоги других витаминов, обладающие антивитаминной активностью. Все они способны замещать в активном центре фермента биологически активную витаминную группировку на химически изменённую группировку структурного аналога, переводя фермент в неактивное состояние. Однако действие антивитаминов, представляющих структурные аналоги витаминов, является обратимым и они могут вытесняться из активного центра фермента повышенной концентрацией соответствующих витаминов.
Довольно хорошо изучено биологическое действие химических аналогов тиамина. Замещение в пиримидиновом кольце тиамина метильной группы на этильную, пропильную и изопропильную приводит к существенному снижению витаминной активности структурных аналогов тиамина, а при введении в пиримидиновое кольцо бутилового радикала образуется соединение, обладающее антивитаминной активностью. В результате замещения в пиримидиновом кольце аминогруппы на гидроксильную группу образуется окситиамин, обладающий очень сильным антивитаминным действием. При модификации тиазолового кольца в молекуле тиамина также образуется конкурентный аналог этого витамина - пиритиамин, обладающий сильным токсическим действием.
Известны также синтетические производные пиридоксина, которые ингибируют ферментные системы, имеющие в активном центре кофер-ментные формы этого витамина. Особенно сильным антивитаминным дей-ствием обладает 4-дезоксипиридоксин и токсопиримидин, представля-ющий собой оксипроизводное пиримидиновой группировки молекулы тиамина. В процессе изучения структурных аналогов выявлены антивита-минные формы для многих других витаминов: пантотеновой кислоты, никотиновой кислоты, рибофлавина, биотина, фолиевой кислоты, филло-хинона, токоферола, аскорбиновой кислоты.
Как установлено в результате исследований, к антивитаминам отно-сятся химические вещества, способные образовывать с витаминами неак-тивные соединения, а также белковые молекулы, специфически связыва-ющие витамины. Так, например, изоникотилгидразид является антивита-мином пиридоксина, так как образует с пиридоксалем неактивное соеди-нение (по-видимому гидразон), которое не может превращаться в пири-доксальфосфат, вследствие чего в присутствии изоникотинилгидразида наблюдаются симптомы недостаточности витамина В6.
В сыром яичном белке содержится антивитамин биотина – авидин, представляющий собой гликопротеид с молекулярной массой около 68000. Молекула авидина включает четыре полипептидные субъединицы, в каждой из которых имеется биотинсвязывающий участок, имеющий сильное химическое сродство к биотину. При скармливании опытным животным сырого яичного белка довольно быстро наблюдается сильно выраженный авитаминоз по биотину. Антивитаминное действие авидина очень часто используется исследователями в качестве теста для обнару-жения и изучения биотинсодержащих ферментов.
Вещества, обладающие антивитаминным действием, в значительных количествах содержатся в растительных продуктах. В проросших семенах гороха найдены антивитамины биотина и пантотеновой кислоты, в зерне кукурузы - антагонист никотиновой кислоты, в семенах льна – антивита-мин пиридоксина, в испорченном сладком клевере - антагонисты витамина К. Некоторые растительные белки подобно авидину способны специфи-чески связывать определенные витамины и таким образом действовать как антивитамины, в связи с чем не все растительные продукты могут упо-требляться в пищу в сыром виде. После проваривания растительной пищи белки, обладающие антивитаминным действием, теряют способность к связыванию витаминов, так как в процессе варки пищи они подвергаются тепловой денатурации.