2015-10-16
1107
Гиповитаминоз. Биотиновый гиповитаминоз проявляется дерматитом, жирной себореей, алопецией (очаговым облысением), сонливостью, усталостью. Часто отмечаются боли в мышцах.
Врождённые нарушения обмена биотина. Наиболее часто встречаются нарушения, связанные с дефектом пропионил-КоА-карбоксилазы (3) и β–метилкротоноил-КоА-карбоксилазы (4).
При врождённом дефекте пропионил-КоА-карбоксилазы в первые недели жизни рёбенка отмечается кетоацидоз, приступы которого провоцируются кормлением (белком пищи). Приступы сопровождаются частой рвотой, мышечной слабостью, гипотонией, сонливостью, обезвоживанием организма и заканчиваются в большинстве случаев летальным исходом. При биохимическом исследовании в крови обнаруживается повышенная концентрация пропионовой кислоты, в моче выявляются длинноцепочечные кетоны. Избыточное накопление в тканях пропионовой кислоты приводит к тому, что она включается в биосинтез жирных кислот (вместо ацетил-КоА), при этом образуются аномальные жирные кислоты с нечётным числом углеродных атомов. Накапливаясь в фосфолипидах мозга, такие жирные кислоты вызывают тяжёлые нейрологические нарушения.
|
|
|
Угнетение активности β–метилкротоноил-КоА-карбоксилазы приводит к нарушению распада лейцина на стадиикарбоксилированияβ–метилкротонил-КоА. При этом врождённом нарушении развивается метаболический кетоацидоз. Из-за экскреции аномальных продуктов превращения β–метилкротонил-КоА моча приобретает своеобразный запах, напоминающий запах кошачьей мочи. Проявляется заболевание неукротимой рвотой, не прекращающейся после перехода больного на низкобелковую диету. Состояние улучшается приёмом больших доз биотина.
Гипервитаминоз не описан.
Суточная потребность. Пищевые источники. Биотин синтезируется микрофлорой кишечника человека, это в значительной мере удовлетворяет потребности организма в биотине. К гиповитаминозному состоянию может привести приём антибиотиков и лечение цитостатиками.
Витамином Н богаты бобовые, а также цветная капуста, грибы; из продуктов животного происхождения - печень, почки, молоко, яичный желток.
Суточная потребность точно не определена, вероятно, она составляет 150-200 мкг.
Витамин С (аскорбиновая кислота), антицинготный
Химическое строение и свойства. Витамин С был выделен в 1928 г., но связь между заболеваемостью цингой и недостатком витамина была доказана в 1932 г. Витамин С является γ–лактоном, близким по структуре к глюкозе. Его молекула имеет 2 асимметрических атомов углерода (4С и 5С) и 4 оптических изомера. Биологически активна только L- аскорбиновая кислота. Аскорбиновая кислота образует редокс-пару с дегидроаскорбиновой кислотой, сохраняющей витаминные свойства.
|
|
|
|
Водные растворы аскорбиновой кислоты быстро окисляются в присутствии кислорода даже при комнатной температуре. Скорость деградации возрастает с повышением температуры, при увеличении рН раствора, под действием УФ-лучей, в присутствии солей тяжёлых металлов. Аскорбиновая кислота разрушается в процессе приготовления пищи и хранении продуктов.
Метаболизм. Аскорбиновая кислота всасывается путём простой диффузии на всём протяжении желудочно-кишечного тракта, но преимущественно это происходит в тонком кишечнике. В крови и тканях она связывается с различными высокомолекулярными соединениями белковой и небелковой природы. Дегидроаскорбиновая кислота, образующаяся в клетках из аскорбиновой кислоты ферментом аскорбатоксидазой, является неустойчивым соединением и легко окисляется в водной фазе с образованием 2,3-дикетогулоновой кислоты, которая уже не обладает витаминной активностью. Восстановление дегидроаскорбиновой кислоты в аскорбиновую осуществляется дегидроаскорбатредуктазой с участием глутатиона-SH. Конечными продуктами деградации витамина С являются щавелевая, треоновая, ксилоновая и ликсоновая кислоты. Аскорбат и продуты его распада экскретируются с мочой.
Биохимические функции. Витамин С занимает доминирующее положение во внеклеточной антиоксидантной защите, значительно превосходящее в этом отношении глутатион-SH. Антиоксидантная функция аскорбиновой кислоты объясняется её способностью легко отдавать 2 атома водорода, используемых в реакциях обезвреживания свободных радикалов. В высоких концентрациях этот витамин «гасит» свободные радикалы кислорода. Важной функцией аскорбата является обезвреживание свободного радикала токоферо-ла (витамина Е), благодаря чему предупреждается окислительная деструкция этого главного антиоксиданта клеточных мембран. Как антиоксидант аскорбиновая кислота необходима для образования активных форм фолиевой кислоты, защиты железа гемоглобина и оксигемоглобина от окисления, поддержании железа цитохромов Р450 в восстановленном состоянии.
Витамин С участвует во всасывании железа из кишечника и освобождении железа из связи его с транспортным белком крови– трансферрином, облегчая поступление этого металла в ткани.
Витамин С может включаться в работу дыхательной цепи митохондрий, являясь донором электронов для цитохрома С.
Очень важную роль играет аскорбат в реакциях гидроксилирования:
· Гидроксилирование «незрелого» коллагена, осуществляемое пролингидроксилазой с участием витамина С, ионов железа, α-кетоглутара-та и кислорода. В этой реакции α–кетоглутарат окисляется до сукцината и СО2; один атом кислорода включается в сукцинат, другой – в ОН-группу оксипролина. ОН-группы оксипролина участвуют в стабилизации структуры, формируя водородные связи между цепями триплетной спирали зрелого коллагена. Витамин С нужен также для образования оксилизина в коллагене. Остатки оксилизина в коллагене служат для образования участков связывания с полисахаридами.
· Гидроксилирование триптофана в 5-гидрокситриптофан (в реакции синтеза серотонина).
· Реакции гидроксилирования при биосинтезе гормонов корковой и мозговой части надпочечников.
· Гидроксилирование р-гидроксифенилпирувата в гомогентизиновую кислоту.
· Гидроксилирование β–бутиробетаина при биосинтезе карнитина.
Витамин С активно участвует в обезвреживании токсинов, антибиотиков и других чужеродных для организма соединений, осуществляемых оксигеназной системой цитохромов Р450. В составе оксигеназной системы микросом витамин С играет роль прооксиданта, т.е., как и в реакциях гидроксилироваия, обеспечивает образование свободных радикалов кислорода (так называемое Fе++ -аскорбат-стимулируемое ПОЛ, т.е. перекисное окисление липидов). Взаимодействие аскорбата с ионами железа или меди в присутствии пероксида водорода вызывает мощный прооксидантный эффект, поскольку при этом образуется гидроксильный радикал (ОН ˙), инициирующий реакции ПОЛ. Усиление прооксидантного действия витамина С приводит к нежелательным последствиям, особенно в условиях «перегрузки» организма железом.
|
|
|
В плазме крови и тканях ионы железа и меди находятся в связи с транспортными и депонирующими белками (церулоплазмином, трансферрином, ферритином и др.), которые препятствуют бесконтрольному развитию свободнорадикальных цепных реакций, катализируемых этими металлами и аскорбиновой кислотой. Помимо белков (в плазме крови), эту роль может на себя брать мочевая кислота (в цереброспинальной жидкости) или восстановленный глутатион (в синовиальной жидкости). Однако основным антиоксидантном, препятствующим прооксидантному действию витамина С, является витамин Е. Необходимо подчеркнуть, что выраженный антиоксидантный эффект аскорбата проявляется только при совместном его введении с токоферолом, поскольку именно витамин Е способен эффективно устранять свободные радикалы жирных кислот и их перекиси, образующиеся в реакциях Fe++-аскорбат-стимулируемого ПОЛ.
Таким образом, аскорбиновая кислота стабилизирует витамин Е (который легко разрушается), а витамин Е усиливает антиоксидантное действие витамина С. Помимо токоферола синергистом действия аскорбата является витамин А.
Витамин С является антиканцерогеном не только в силу его антиоксидантных свойств, но и в силу способности непосредственно предотвращать нитрозаминовый канцерогенез (эти сильные канцерогены образуются в кислой среде желудка из нитритов и аминосоединений пищи). Однако аскорбат не защищает от влияния уже образовавшихся нитрозаминов, поэтому консервированные мясные продукты необходимо употреблять с овощами и зеленью, богатыми витамином С..
|
|
|
Гиповитаминоз. Уже незначительный дефицит витамина С проявляется ощущением усталости, снижением аппетита, подверженностью к простудным заболеваниям. Характерно лёгкое появление синяков (кровоизлияний) на коже. Кровоточивость дёсен – уже достаточно позднее проявление гиповитаминоза С. Глубокий дефицит витамина С приводит к заболеванию цингой (скорбутом). Главным симптомом цинги является нарушение проницаемости капилляров, обусловленное недостаточностью гидроксилирования пролина и лизина в коллагене, и нарушение синтеза хондроитинсульфатов. Отсюда и такие клинические проявления гиповитаминоза как кровоточивость дёсен, расшатывание зубов, отёки и боли в суставах, поражение костей, бледность кожных покровов, нарушение заживления ран. Смерть наступает обычно от кровоизлияния в полость перикарда.
Мышечная слабость цинготного больного является следствием быстро развивающейся недостаточности карнитина, обеспечивающего энергетику миоцитов. При гиповитаминозе С развивается железодефицитная анемия из-за нарушения всасывания железа и использования его запасов при синтезе гемоглобина. При недостатке аскорбата снижается также участие фолиевой кислоты в пролиферации костномозговых клеток, что усугубляет симптоматику анемии.
Гиповитаминоз С всегда сопровождается ослаблением иммунозащитных сил организма, а также усилением реакций свободнорадикального окисления, лежащих в основе патогенеза множества заболеваний – лучевой болезни, рака, атеросклероза, диабета и других.
Суточная потребность. Лечебные дозы. В организме человека, обезьян, морских свинок, индийской плотоядной летучей мыши и некоторых птиц витамин С не синтезируется. В пищевом рационе человека аскорбиновая кислота должна присутствовать постоянно, так как она быстро расходуется, а её избыток уже через 4 часа полностью выводится из организма.
Источником витамина C служит растительная пища. Особенно богаты им перец и чёрная смородина, далее идут укроп, петрушка, капуста, щавель, цитрусовые, земляника, но чемпионом среди всех растений является шиповник: 1,2 г (!) на 100 г сухих ягод. Для профилактики цинги следует ежесуточно получать 50 мг аскорбиновой кислоты, однако наиболее оптимальной для здорового человека вне стрессовой ситуации является доза 100-200 мг в сутки; при заболеваниях она может быть увеличена до 2-х граммов в сутки. Рекомендуемые Л. Полингом мегадозы витамина (до 10 г в сутки) не находят признания у клиницистов. Вместе с тем, мнение о том, что такие дозы могут привести к образованию оксалатных камней в почках, оказалось, по данным клинических испытаний, беспочвенным.
Выраженный антиоксидантный эффект витамин С проявляется в составе антиоксидантного комплекса витаминов «АК» (однократная дозировка 1 раз в 2- 3 дня на протяжении срока, указанного врачом: витамин С – 2 гр., витамин Е – 500-600 мг, витамин А – 100 000 МЕ).
Витамин Р (рутин, биофлавоноиды).
Химическое строение и свойства. В 1936 г. А. Сент-Дьёрдьи из кожуры лимона выделил действующее начало, уменьшающее ломкость, проницаемость капилляров у больных с геморрагическим диатезом и цинготных морских свинок. Оно получило название витамин Р (от permeability – проницаемость).
Биофлавоноиды – разнообразная группа растительных полифенольных соединений, в основе структуры которых лежит дифенилпропановый углеродный скелет:
Метаболизм. Биофлавоноиды быстро всасываются из желудочно-кишечного тракта. В тканях организма они превращаются в фенольные кислоты, которые выделяются с мочой. Частично флавоноиды могут выделяться в неизменённом виде или в конъюгатах с глюкуроновой и серной кислотами.
Биохимические функции. Биофлавоноиды могут использоваться для построения биологически важных соединений в клетке, в частности убихинона.
Рутин и квертецин – полифенолы, обладающие Р-витаминной активностью, являются эффективными антиоксидантами. Флавоноиды (катехины) зелёного чая способны оказывать выраженное цитопротекторное действие, в основе которого лежит их свойство перехватывать свободные радикалы кислорода. В отличие от витамина Е, биофлавоноиды кроме прямого антирадикального действия могут также связывать ионы металлов с переменной валентностью, ингибируя тем самым процесс ПОЛ (перекисного окисления липидов) биомембран. Наиболее эффективными ловушками супероксидного радикала кислорода (с которого начинается процесс ПОЛ) являются железокомплексы флавоноидов: например, комплекс рутина с Fe2+ почти в 5 раз активнее самого рутина.
Достаточноизученным является капилляроукрепляющее действие витамина Р, обусловленное его способностью регулировать образование коллагена (синергизм с витамином С) и препятствовать деполимеризации основного вещества соединительной ткани гиалуронидазой.
Гиповитаминоз. Симптоматика недостаточности биофлавоноидов сводится к явлениям повышенной проницаемости и ломкости капилляров, петехиям (точечным кровоизлияниям), кровоточивости дёсен.
Гипервитаминоз не описан.
Оценка обеспеченности организма витамином Р. С этой целью определяют прочность капиллярной стенки на основании её способности противостоять приложенному к ней отрицательному (вакуумная присоска) или положительному (наложение манжета) давлению. Некоторые представители биофлавоноидов – рутин, квертецин и др. – определяют химическими методами.
Суточная потребность. Пищевые источники. Р-витаминные вещества содержатся в тех же растительных продуктах, что и витамин С. Наиболее богаты ими черноплодная рябина, чёрная смородина, яблоки, виноград, лимоны, чайный лист и плоды шиповника. Биофлавоноид цитрон придаёт кожуре лимона жёлтый цвет. Потребление флавоноидов в составе натуральных продуктов (фруктов, соков и виноградных вин), где они могут находиться в виде комплексов с металлами, может быть более эффективным, чем использование очищенных витаминных препаратов.
Суточная потребность – 25-50 мг.
Витамин А (ретинол), антиксерофтальмический, витамин роста.
Химическое строение и свойства. Витамин А был открыт в 1940 г. и назван фактором роста, так как с его удалением при экстракции корма грызунов жирорастворителями наблюдалась остановка роста и гибель мышей-отъёмышей.
Жирорастворимый витамин А представляет собой циклический непредельный одноатомный спирт, состоящий из β–иононового кольца и боковой цепи из 2-х остатков изопрена и первичной спиртовой группы.
Спиртовая форма витамина А, ретинол, в организме окисляется до ретиналя (альдегид витамина А) и ретиноевой кислоты (вместо спиртовой группы образуется карбоксильная). Депонируется витамин А в печени в форме эфиров пальмитиновой и уксусной кислот (ретинилпальмитата и ретинилацетата), а также в виде ретинилфосфата.
Метаболизм. Витамин А может образовываться в слизистой кишечника и печени из провитаминов – α-, β- и γ-каротинов под воздействием каротиноксигеназы. Наибольшей активностью обладает β-каротин (из него образуется 2 молекулы ретинола, из других – по одной).
Всасывание витамина и его провитаминов происходит в составе мицелл, затем в энтероцитах они включаются в состав хиломикронов. В крови витамин А связывается с ретинолсвязывающим белком (один из белков фракции α1-глобулинов). Ретинолсвязывающий белок обеспечивает растворимость ретиола, защиту его от окисления, транспорт и доставку в различные ткани. В сетчатке глаза ретинол превращается в ретиналь, в печени – в ретиналь и затем в ретиноевую кислоту, которая выводится с желчью в виде глюкуронидов.
Биохимические функции. Роль витамина А заключается в следующем:
1. Ретинол является структурным компонентом клеточных мембран.
2. Регулирует рост и дифференцировку клеток эмбриона и молодого организма, а также деление и дифференцировку быстро пролиферирующих тканей, в первую очередь, эпителиальных, хряща и костной ткани. Он контролирует синтез белков цитоскелета, реакции распада и синтеза гликопротеинов. Синтез последних осуществляется в аппарате Гольджи. Недостаток витамина А приводит к нарушению синтеза гликопротеинов (точнее, реакциях гликозилирования, т.е. присоединения углеводного компонента к белку), что проявляется потерей защитных свойств слизистых оболочек.
3. Участвует в фотохимическом акте зрения.
4. Является важнейшим компонентом антиоксидантной защиты организма.
5. Витамин А и ретиноиды стимулируют реакции клеточного иммунитета, в частности, увеличивают активность Т-киллеров.
6. Витамин А является антиканцерогеном, так как при его недостатке в организме увеличивается заболеваемость раком лёгкого и раком других локализаций.
Рассмотрим подробнее некоторые аспекты действия витамина А.
Участие витамина А в процессе зрения.
В сетчатке глаза имеются специализированные фоторецепторные клетки двух типов – палочки и колбочки. Наибольшей светочувствительностью обладают палочки, колбочки обеспечивают цветовое зрение. Наружные сегменты палочек содержат уплощенные замкнутые мембранные пузырьки – диски, уложенные в стопку. Диски богаты белком опсином. Опсин способен связываться с 11-цис-ретиналем, образуя пигмент пурпурно-красного цвета родопсин. Механизм образования зрительного сигнала достаточно хорошо изучен (см. рис.):
1. Квант света стимулирует мембранные рецепторы наружного сегмента палочек сетчатки (родопсин).
2. Абсорбция света родопсином изомеризует цис-связь в 11-цис-ретинале в транс-связь. Такая транс-структура называется батородопсином (ативированным родопсином). Транс-ретиналь имеет бледно-жёлтого оттенок, следовательно, при освещении родопсин обесцвечивается.
3. При освобождении протона из батородопсина образуется метародопсин II, гидролитический распад которого даёт опсин и all-транс-ретиналь. Фотохимическая цепь в батородопсине (т.е. транс-ретиналь) служит для активации G-белка, называемого трансдуцином. Трансдуцин активируется ГТФ-ом.
4. Комплекс трансдуцин-ГДФ активирует специфическую фосфодиэстеразу, последнярасщепляет цГМФ.
5. 
ГМФ стимулирует каскад событий, генерализующих зрительный сигнал в мозге: перекрытие Na+-K+-каналов деполяризация мембраны возникновение электрического импульса преобразование импульса в зрительное восприятие в мозге.
Образование цис-ретиналя из транс-формы, катализируемое ретинальизомеразой, является медленным процессом, протекающим на свету. Цис-ретиналь связывается с опсином и образуется родопсин. В темноте синтез родопсина максимален. Однако нужно отметить,
что синтез цис-ретиналя лишь частично протекает в сетчатке глаза, основное место его образования – печень. Кроме того, в сетчатке под действием специфической дегидрогеназы транс-ретиналь (альгид) превращается в транс-ретинол (спирт), который поступает в кровь, где соединяется с ретинолсвязывающим белком плазмы. Таким способом он доставляется в печень. В печени ретинолизомераза превращает транс-ретинол в цис-ретинол, последний с помощью NAD+-зависимой дегидрогеназы окисляется в цис-ретиналь, который также поступает в кровь. Этот комплекс улавливается пигментным эпителием сетчатки, и цис-ретиналь уже без участия ферментов связывается с опсином. Отсутствие регенерации родопсина приводит к слепоте в сумерках.
Участие витамина А в антиоксидантной защите организма. Благодаря наличию сопряжённых двойных связей в молекуле ретинол способен взаимодействавать со свободными радикалами различных типов, в том числе и со свободными радикалами кислорода. Эта важнейшая особенность витамина позволяют считать его эффективным антиоксидантом.
Антиоксидантное действие ретинола проявляется также в том, что он значительно усиливает антиоксидантное действие витамина Е. Вместе с токоферолом и витамином С он активирует включение Se в состав глутатионпероксидазы (фермента, обезвреживающего перекиси липидов). Витамин А способствует поддержанию SH-групп в восстановленном состоянии (SH-группам многообразного класса соединений также присуща антиоксидантная функция). В частности, препятствуя окислению SH-содержаших белков и образованию в них поперечных S-S- сшивок в составе кератина, ретинол тем самым препятствует кератинизации эпителия (усиление кератинизации кожи приводит к усиленному слущиванию эпителия, развитию дерматита и раннему старению кожи).
Однако витамин А может проявлять себя и как прооксидант, так как он легко окисляется кислородом с образованием высокотоксичных перекисных продуктов. Полагают, что симптомы гипервитаминоза А как раз и обусловлены его прооксидантным действием на биомембраны, особенно усиливается процесс ПОЛ в лизосомных мембранах, к которым витамин А проявляет выраженную тропность. Витамин Е, предохраняя ненасыщенные двойные связи ретинола от окисления и образования вследствие этого свободнорадикальных продуктов самого ретинола, тем самым препятствует проявлению его прооксидантных свойств. Необходимо отметить и синергичную с токоферолом роль аскорбиновой кислоты в этих процессах.
В настоящее время большое внимание в мировой литературе уделяется производным витамина А – ретиноидам. Полагают, что их механизм действия сходен со стероидными гормонами. Ретиноды действуют на специфические рецепторные белки в клеточных ядрах.Далее такой лиганд-рецепторный комплекс связывается со специфическими участками ДНК, которые контролируют транскрипцию специальных генов. Идентификация этих генов служит предметом активного научного поиска.
Гиповитаминоз. Наиболее ранним симптомам недостаточности витамина А является «куриная слепота» - резкое снижение темновой адаптации. Характерным является поражение эпителиальных тканей: кожи (фолликулярный гиперкератоз), слизистых оболочек кишечника (вплоть до развития язв), бронхов (частые бронхиты), мочеполовой системы (легкое инфицирование).
Дерматиты сопровождаются патологической пролиферацией, кератинизацией и слущиванием эпителия. Десквамация эпителия слёзных каналов может приводить к их закупорке и уменьшению смачивания роговицы глаза слёзной жидкостью – она высыхает (ксерофтальмия) и размягчается (кератомаляция) с образованием язв и «бельма». Поражение роговицы может развиваться очень быстро, так как нарушение защитных свойств эпителия приводит к присоединению вторичной инфекции.
Витамин А называется также витамином роста. Особенно демонстративно отставание в росте и гибель животного при недостатке ретинола прослеживаются у хищников, которые не способны синтезировать этот витамин из каротинов.
В качестве эффективного антиоксиданта витамин А защищает организм от «пероксидного стресса» – важнейшего патогенетического звена многих тяжёлых заболеваний.
