68 Пантотенова кислота (вітамін в3)

Молекула пантотенової кислоти — це сполучення

β-аланіну з похідним масляної кислоти — α,γ-дигідрокси-β,β’-диметилбутирил-β-аланіном:

Біологічні властивості та механізм дії В організмі пантотенова кислота використовується для синтезу коензиму А (КоА-SH) — коферменту ацилювання, що є одним із ключових коферментів у

реакціях метаболізму вуглеводів (окислення піровиноградної та α-кетоглутарової кислот), окислення та синтезу жирних кислот, обміну амінокислот, використання ацильних радикалів у біосинтезі стероїдів, процесах детоксикації тощо. Ізольований авітаміноз у людини виникає рідко і може проявлятися численними малоспецифічними порушеннями з боку різних органів та систем (шкіри, слизових оболонок, волосся, нервової системи, внутрішніх органів). Як лікувально-профілактичний засіб пантотенат входить до складу різних косметичних виробів, шампуней.

Джерела та добова потреба

Пантотенова кислота міститься в достатній кількості в більшості продуктів рослинного та тваринного походження (борошні злакових, крупах, яйцях, молоці, дріжджах тощо); значне поширення вітаміну в біооб’єктах надійшло відображення в його назві (pantothenos — всюдисущий, розповсюджений; грецьк.). Синтез пантотенової кислоти кишечною мікрофлорою недостатній для покриття добової потреби організму людини.

Добова потреба в пантотеновій кислоті складає 5-10 мг

69 Вітамін С

З а хімічною будовою вітамін С є γ-лактоном 2,3-дигідро- L-гулонової кислоти: Емпірична назва вітаміну — аскорбінова кислота вказує на його профілактичну дію щодо цинги, або скорбуту (scorbut; scurvy; англ.) — специфічного патологічного процесу, спричиненого екзогенною недостатністю вітаміну. У водних розчинах L-аскорбінова кислота (L-АК) зворотно перетворюється на дегідроформу — L-дегідроаскорбінову кислоту (L-ДАК), яка повністю зберігає біологічні властивості вітаміну С; подальші окислювальні перетворення L-ДАК є незворотними і призводять до утворення похідних, що не мають вітамінних властивостей: Подібних перетворень L-АК зазнає і в організмі (in vivo). Біологічні властивості та механізм дії. В природі існує тільки L-ізомер аскорбінової кислоти; D-форма може бути отриманою синтетичним шляхом, але вона біологічно неактивна. L-Аскорбінова кислота синтезується в більшості рослинних та тваринних організмів і не синтезується (тобто є вітаміном) у людини, морських свинок, деяких приматів та летючих мишей, що пов’язують із мутаціями певних генів на етапах прадавньої еволюції. Найбільш яскраві клінічні прояви цинги стосуються системи сполучної тканини і проявляються ураженням судинних стінок і опорних тканин, що містять білок колаген: у хворих спостерігаються збільшення проникності стінок кро-

воносних судин із розвитком підвищеної кровоточивості (особливо ясен), виникненням “петехій” (дрібнокраплинних крововиливів) на шкірі і слизових оболонках), випадіння зубів, порушення структури і функції суглобів. Для загальних порушень в організмі при недостатності вітаміну С характерними є зниження працездатності, адаптивних можливостей організму, особливо в умовах напруженої фізичної, розумової діяльності, стресорних ситуацій, змін температури навколишнього середовища, підвищення сприятливості до дії інфекційних факторів. Незважаючи на багаторічні дослідження, молекулярні механізми біологічних ефектів вітаміну С розшифровані ще в недостатній мірі. Реакціями, де участь L-АК є остаточно з’ясованою, є гідроксилювання біомолекул в ході таких біохімічних перетворень:

– біосинтезу колагену, а саме в посттрансляційній модифікації білка з утворенням зрілого колагену шляхом гідроксилювання залишків проліну та лізину до відповідних гідроксіамінокислот; в процесі гідроксилювання проліну до 4-гідрок-сипроліну бере участь Fe2+ — аскорбатзалежний фермент пролілгідроксилаза — роль L-АК полягає в регенерації відновленої форми іона заліза, необхідного для каталітичного циклу;

– біосинтезу дофаміну, норадреналіну та адреналіну (етапи гідроксилювання в циклі та бічному кільці катехоламінів);

– біосинтезу стероїдів (численні реакції гідроксилювання на етапах утворення холестерину та біологічно активних стероїдних гормонів);

– біосинтезу серотоніну (реакція гідроксилювання триптофану);

– катаболізму тирозину (через стадію утворення гомогентизинової кислоти). У більшості біокаталітичних процесів, що перебігають за участю L-АК, беруть участь також іони заліза (Fe2+—Fe3+), що виступають у ролі зворотних донорів електронів і утворюють у процесі реакцій токсичну для біоструктур молекулярну форму (Fe3+—О–), яка може стимулювати реакції перекисного окислення

біомолекул. Як вже зазначено для реакції гідроксилювання проліну, L-АК в цих реакціях виконує специфічну антиоксидантну функцію, забезпечуючи регенерацію відновленої форми заліза, тобто знешкоджуючи високоактивну молекулярну структуру (Fe3+—О–).

Джерела та добова потреба

Вітамін С міститься в більшості продуктів харчування, особливо рослинного походження, і недостатність у вітаміні розвивається, як правило, за умов нераціональної дієти (відсутність свіжих рослинних продуктів) або неправильної кулінарної підготовки харчових блюд. Особливо шкідливими для вмісту L-АК є термічна обробка продуктів в умовах високої температури, наявності кисню та металів (підігрівання продуктів у металевому посуді!).

Добова потреба в L-аскорбіновій кислоті становить 50-70 мг*

70 Вітамін Р

Властивості вітаміну Р мають рослинні сполуки фенольної природи,

б ільшість із яких належать до похідних флавону (2-фенілхромону) — флавоноїди: Природні флавони є барвними пігментами рослин жовтого кольору. Представниками флавоноїдів, що мають найбільшу Р-вітамінну активність, є гідроксильований флавон кверцетин, глікозид кверцетину рутин та флавоноглікозид гесперидин:

Р-Вітамінні властивості мають також похідні флавану — сполуки, що відрізняються від флавону відсутністю кетогрупи та подвійного зв’язку між 2-м та 3-м атомами вуглецю. Представниками флаванів є 3-оксифлавани — катехіни, що містяться в значній кількості в чайному листі. Біологічні властивості та механізм дії

О сновною біологічною ознакою вітаміну Р є здатність до зміцнення судинної стінки та зменшення її проникності (“Вітамін проникності” — Permeability vitamin; англ.). Недостатність вітаміну Р може розвиватися за умов відсутності в харчуванні рослинних продуктів і звичайно супроводжує недостатність L-аскорбінової кислоти, тому цингу (скорбут) можна вважати певною мірою проявом недостатності цих двох вітамінів. Механізм дії вітаміну Р пов’язують з участю у відновленні аскорбінової кислоти і збереженні її тканинних резервів. Добова потреба

Потреба у вітаміні Р для людини не встановлена; з лікувальною метою (зміцнення кровоносних судин) вводять 100-200 мг вітаміну Р на добу.

71Вітамін А

Д ві молекулярні форми вітаміну А (вітамери) — А1 та А2 є цикліч ними ненасиченими спиртами (трансізомери), що мають як бічний радикал гідрофобну діізопреноїдну групу,завдяки якій ці сполуки розчиняються в ліпідному бішарі мембран: Обидві сполуки проявляють повний спектр біологічних ефектів вітаміну А, проте вітамін А1 є дещо активнішим.У рослинних організмах містяться провітаміни (біологічні попередники) вітаміну А — жовті пігменти

α, β та γ-каротини (вперше були виявлені в моркві — carota; лат.).

Найбільш активним провітаміном вітаміну А є β-каротин, при гідролізі якого за участю ферменту β-каротинази стінки тонкої кишки та печінки людини утворюються дві молекули вітаміну А1:

Біологічні властивості

Після надходження в організм людини (з тваринною їжею або у вигляді рослинних каротинів) ретинол та дегідроретинол депонуються в тканинах (переважно в печінці) у вигляді складних жирнокислотних ефірів, які, у міру фізіологічної потреби, утворюють активні молекулярні форми вітаміну А: спирт (ретинол), альдегід (ретиналь) та ретиноєву кислоту:

Біологічна активність вітаміну А полягає, переважно, в регуляції таких функцій організму:

– процесів темнового (нічного) зору — недостатність вітаміну А супроводжується порушенням темнового зору і розвитком “курячої сліпоти” (гемералопії);

– процесів росту та диференціювання клітин;

– процесів утворення глікопротеїнів, що є компонентами біологічних слизів організму.

1. Процеси темнового зору є фізіологічною функцією спеціалізованих клітин сітківки — паличок, яка забезпечується фоторецепторним

білком родопсином, що міститься в мембранних утвореннях зовнішніх сегментів паличок —дисках (вп’ячуваннях плазматичної мембрани клітини). Родопсин — складний білок (м.м. 40 кД), що складається з білкової частини — опсину та хромофору (простетичної групи) — альдегідної форми вітаміну А — 11-цис-ретиналю, яка зв’язана з ε-аміногрупою лізинового залишку альдимінним зв’язком (основа Шиффа): Будучи інтегральним (трансмембранним) білком мембрани диска, завдяки циклічним внутрішньомолекулярним перетворенням вітаміну А родопсин сприймає квант (один фотон!) світла, трансформуючи його в гіперполяризацію мембрани, тобто запускає елементарний фізіологічний акт зору. Послідовність молекулярних подій у цьому процесі є такою: (1) сприйняття родопсином кванта світла (максимум поглинання при 500 нм) ініціює ізомеризацію зв’язаного з опсином 11-цис-ретиналю на повністю трансретиналь; (2) фотоіндукована ізомеризація простетичної групи (вітаміну А) спричиняє зміни конформації білкової частини молекули і утворення декількох проміжних інтермедіатів (конформерів) родопсину: батородопсин — люміродопсин — метародопсин I — метародопсин II; (3)останній з індукованих світлом конформерів родопсину — метародопсин II (т.з. “фотозбуджений родопсин” — R*) індукує каскад біохімічних ре-

акцій, що призводять до закриття Na+ — каналів мембран дисків. Цей процес є каскадним механізмом передачі хімічного сигналу від збудженого родопсину через білок трансдуцин (аналог G-білка) на фосфодіестеразу, що гідролізує цГМФ; зменшення рівня цГМФ призводить до закриття Na+-каналу і гіперполяризації мембрани; гіперполяризація, що настає, є сигналом для подальшого електрохімічного реагування нейронів сітківки; (4) транс-ретиналь, що утворився в результаті дії світла (п.1) втрачає зв’язок з білковою частиною родопсину і підлягає (в темряві) регенерації до 11-цис-ретиналю, який знову вступає в сполучення з лізиновим залишком білка, утворюючи функціонально активний родопсин

2. З самого початку вивчення вітаміну А була встановлена його унікальна стимулювальна дія відносно процесів росту та диференціювання клітин (“вітамін росту”). Згідно із сучасними

уявленнями, ця біологічна функція реа- лізується транс-ретиноєвою кислотою(РК), що утворюється в організмі з альдегідної форми вітаміну А. В основі стимулювання вітаміном А процесів росту та розвитку організмів (морфогенезу) лежить вплив транс-ретиноєвої кислоти на процеси транскрипції, молекулярні механізми яких були розглянуті в главі 23. Як випливає із зазначеного матеріалу, ядерні рецептори для РК належать до суперсімейства регуляторів транскрипції разом з рецепторами для стероїдних гормонів, вітаміну D3 та тироксину, молекулярно-генетичні механізми функціонування яких є об’єктами сучасних досліджень.

3. Характерним проявом недостатності вітаміну А у людини та тварин є виражена сухість слизових оболонок, вкритих одношаровим плоским епітелієм, що

вистилає шлунково-кишковий та дихальний тракт, сечовивідні та статеві шляхи, очне яблуко, сльозний та слуховий канали тощо. Введення препаратів вітаміну А або продуктів, що його містять, протидіє вказаним патологічним проявам, зокрема сухості очного яблука (“антиксерофтальмічний” вітамін, “аксерофтол”). Біохімічною основою цієї групи ефектів вітаміну А є його стимулювальна дія

відносно біосинтезу глікопротеїнів, які складають основу муцинів — слизових утворень, які вкривають зазначені епітеліальні покриви. Існують дані щодо участі вітаміну А у функціонуванні глікозилтрансфераз ендоплазматичного ретикулума та комплексу Гольджі, а саме коферментної функції ретинолу як ліпідного пере-

носника олігосахаридних залишків через ліпопротеїнові мембрани до місць глікозилювання пептидної частини глікопротеїну.

Добова потреба

Вітамін А надходить в організм людини з продуктами тваринного походження (особливо у складі вершкового масла, сметани, молока, печінки, риб’ячого жиру, яєчного жовтка) та у вигляді рослинних каротинів.

Добова потреба у вітаміні А складає 1,5-2,5 мг, або 3-5 мг каротинів

72Вітамін К

Властивості вітаміну К має група вітамерів — похідних 2-метил-1,4-нафтохінона. Розрізняють вітамін К1 (філохінон) та вітамін К2 (фарнохінон). Вітамін К1 є похідним 2-метил-1,4-нафтохінону, бічним вуглеводневим радикалом, у якому є похідне ізопрену —

ф ітил (2-метил-3-фітил-1,4-нафтохінон). Цей вітамер був вперше виділений із люцерни і є біологічно найбільш активною формою вітаміну К. Вітамін К2 має довший бічний ізопреноїдний ланцюг, будучи за хімічною будовою 2-метил-3-фарнезил-1,4-нафтохіноном; вітамер був вперше виділений із рибного борошна.

Біологічні властивостіБіологічна дія вітаміну К в організмі людини і тварин полягає в його впливі на функціонування згортальної системи крові (“антигеморагічний” вітамін). Оскільки вітамін К є необхідним компонентом для утворення факторів коагуляції крові II, VII, IX, X, недостатність вітаміну супроводжується небезпечними для життя кровотечами. Гіповітаміноз вітаміну К у людини розвивається найчастіше при захворюваннях печінки та системи жовчовивідних шляхів, які перешкоджають утворенню та/або надходженню в дванадцятипалу кишку жовчі, необхідної для всмоктування жиророзчинних речовин. При підвищеній активності згортальної системи крові нагальною проблемою клінічної практики є застосування антикоагулянтів, що за механізмом дії є антивітамінами вітаміну К (група похідних кумарину). Джерела та добова потребаДжерелами вітаміну К для організму людини є переважно рослинні продукти харчування (капуста, помідори, салат); певна кількість вітаміну міститься в печінці (особливо свиній), м’ясі. Значна кількість вітаміну синтезується також кишковою мікрофлорою, що може забезпечити потреби організму людини в цьому вітаміні навіть в умовах зменшеного його надходження з продуктами харчування. Добова потреба у вітаміні К складає 200-300 мкг*

73.Вітамін Е

Властивості вітаміну Е має группа похідних токолу (2-метил-2(4',8',12'-триметилтридецил)-6-хроманолу —α, β та γ-токофероли, що були вперше виділені з рослинних олій. Найбільшу біологічну активність має α-токоферол (5,7,8-триметилтокол): Біологічні властивості та механізм дії Вітамін Е має широкий спектр біологічної активності — його недостатність супроводжується численними змінами обмінних процесів та фізіологічних функцій організму. Найбільш характерними для Е-авітамінозу є глибокі порушення репродуктивної функції як у чоловіків (аномальний сперматогенез) так і жінок (неспроможність запліднення та виношування вагітності), м’язові дистрофії,некрозо-дистрофічні процеси в печінці. Згідно з сучасними уявленнями, основні молекулярні механізми дії вітаміну

Е (α-токоферолу) полягають у наступному: (1) завдяки наявності вільного фенольного гідроксилу в ароматичному ядрі хроману α токоферол може вступати в реакцію диспропорціонування з вільними радикалами у вигляді гасника (інгібітора) вільних радикалів InH, гальмуючи п р о ц е с и вільно-радикального окислення органічних

молекул: Продукти реакції α-токоферолу з органічними радикалами (In•) вступають в реакцію між собою, утворюючі неактивні молекулярні продукти In-In: In• + In• In – In

(2) завдяки гідрофобному бічному радикалові α-токоферол може вбудовуватися в фосфоліпідний матрикс біомембран, стабілізуючи рухомість та мікров’язкість мембранних ліпідів і білків. Антирадикальні та мембраностабілізуючі властивості вітаміну Е є біохімічною основою його біологічної функції як найбільш потужного біоантиоксиданта. Протидіючи перекисному окисленню біомолекул (ліпідів, білків, нуклеїнових кислот), α-токоферол захищає клітинні структури від цитотоксичної дії вільних радикалів як ендогенного походження, так і ксенобіотиків, що потрапляють в організм із зовнішнього середовища (Ю.І.Губський, 1995).

Джерела та добова потреба Найбільш багатими джерелами вітаміну Е в харчуванні людини є олії (соняшникова, кукурудзяна, соєва тощо), свіжі овочі та тваринні продукти (м’ясо, вершкове масло, яєчний жовток). Добова потреба у вітаміні Е (α-токоферолі) становить 10-20 мг*

74 Вітамін D

До вітамінів групи D належать вітамери D3 (холекальциферол, віта-мін D тваринного походження) та D2 (ергокальциферол, вітамін D рослинного походження): Біологічні властивості та

механізм дії Біологічною функцією вітамінів групи D є регуляція гомеостазу кальцію. Холекальциферол — вітамін D3, що утворюється в організмі людини з 7-дегідрохолестерину, є попередником фактора гормонального типу дії кальцитріолу (1,25(ОН)2D3), який індукує синтез Са-зв’язуючих білків

ентероцитів і є, таким чином, основним регулятором всмоктування в кишечнику іонів Са2+, необхідних для кісткоутворення та контролю багатогранних Са-залежних біохімічних процесів (глава 25). Найбільш частими причинами недостатності вітаміну Д з порушенням кальцієво- фосфорного обміну, остеомаляцією і розвитком рахіту (rhachis — хребет; спинномоз- ковий стовбур — грецьк.) у дітей є знижене сонячне опромінення шкіри, а також зменшене споживання тваринних продуктів, що містять холекальциферол.

Джерела та добова потреба

Найбільша кількість вітаміну D (D3) міститься в продуктах харчування тваринного походження: вершковому маслі, жовтку яєць, печінці; особливо багатим джерелом вітаміну D3 є риб’ячий жир, що широко використовується для профілактики і лікування

рахіту. Антирахітну активність має також ергокальциферол (вітамін D2), що утворюється при ультрафіолетовому опроміненні рослинного стерину — ергостерину, який міститься в значній кількості в дріжджах та грибах.

Добова потреба в вітаміні D для дорослої людини складає 2,5-10 мкг