Биохимия витаминов

История исследования витаминов продолжается уже более 100 лет. Русский ученый Н.И.Лунин еще в 1880 г. предположил наличие в пище веществ, отличных от белков, жиров и углеводов, без которых невозможен нормальный обмен веществ. Такие заболевания, как цинга (скорбут) и бери-бери были впоследствии объяснены недостатком в пище аскор­биновой кислоты и витамина B₁ (тиамина) соответственно. Именно тот факт, что тиамин обладал свойствами аминов, Функ К. назвал его амином жизни, т.е. витамином. Затем этот термин закрепился за всей группой подобных по действию веществ, хотя многие из них не являются аминами.

Механизмы действия витаминов разнообразны:

■ многие витамины являются коферментами (витамины B₁, B₂, B₆, PP, пантотеновая кислота и др.);

■ некоторые оказывают стимулирующее или защитное действие на органы и ткани, регулируя процессы окисления - восстановления (витамины С, Е, К);

■ отдельные витамины, например витамин Д, влияет на минеральный обмен (Са, Р и др.)

Известные витамины настолько разнообразны по химической природе, что их классификация по этому признаку оказалась невозможной. Витамины разделили на водо- и липоидорастворимые. В свою очередь водорастворимые представлены группой

витаминов В и аскорбиновой кислотой.

Водорастворимые витамины:

Витамин B₁ (тиамин) по химической структуре представляет собой довольно сложное соединение, состоящее из двух гетероциклических ядер- пиримидинового кольца и тиазольного кольца. Последнее легко превра­щается в структуру со свободной SH-группой. Как и в других подобных соединениях, пиримидиновое кольцо выполняет «якорные» функции при взаимодействии с биомишенями, тогда как SH-группа, вероятно, определяет специфическое действие тиамина.

Тиамин входит в состав тиаминдифосфата (ТДФ), кофермента декарбоксилаз, осуществляющих декарбоксилирование карбоновых кис­лот, например, образование ацетил-КоА из ПВК (пируватдекарбоксилаза) и сукцинал-КоА из α-кетоглутаровой кислоты. С нормализацией именно этих реакций в нервной ткани и миокарде связано лечебное действие витамина B₁ и ТДФ при повреждениях этих тканей. Итогом является активация метаболизма в митохондриях клеток и дыхания. В аптечной сети ТДФ проходит под названием «кокарбоксилаза».

Витамином B₁ богат хлеб, мясо, молоко, дрожжи, фасоль и горох. При термической обработке витамин разрушается. Избытки витамина легко выводятся с мочой, поэтому депонирования его в организме не наблюдается, а соответственно не развивается и состояние гипервитаминоза.

Гипо- и авитаминозы проявляются заболеванием нервной системы «бери-бери». Полагают, что в механизмах его развития лежит снижение скорости не только декарбоксилазных реакций, но и транскетолазной (фер­мент ПФП транскетолаза также использует в качестве кофермента ТДФ).

Различают две формы заболевания:

- влажная (отеки, атрофия мышц, сердечно-сосудистая недостаточность);

- сухая (потеря веса, атрофия мышц, периферические полиневриты, нарушения интеллекта).

Потребность в витамине - 0,5 мг / 1000 ккал диеты. Она возрастает при избыточном углеводном питании, физической работе.

Витамин В₂(рибофлавин)

Со структурой этого витамина мы знакомились ранее в теме «Ферменты», когда анализировали состав коферментов дегидрогеназ флавиновой природы, в том числе - структуру ФАД:

аденин - рибоза - фосфат

рибофлавин - рибитол - фосфат

«Якорные» функции в этом соединении выполняет адениловая часть молекулы, а рибофлавин - ее специфические функции, т.е. дегидрирование субстратов и перенос протонов и электронов по дыхательной цепи MX. В митохондриях широко представлены флавиновые ферменты, например, глицерофосфат-и сукцинатдегидрогеназа.

Витамин В₂ содержится в растениях, особенно в злаковых, молоке, печени, куриных яйцах. Избыток витамина хорошо экскретируется из организма. Гиповитаминоз часто проявляется трещинами в углу рта и на губах, себорейным дерматитом в области носогубной складки, васкуляризацией роговицы: Потребность - 0,5 мг/1000 ккал диеты.

Витамин РР, или В₅ (противопеллагрический)

По химическому строению - это никотинамид, амид никотиновой

кислоты:

В качестве составной части входит в НАД и НАДФ, коферменты дегидрогеназ, функции дегидрирования субстратов и переноса протонов и электронов в дыхательной цепи Мх выполняет никотинамид. Остальная часть молекулы обеспечивает, специфичность взаимодействия коферментов с активными центрами ферментов.

Авитаминоз проявляется комплексом симптомов под термином «пеллагра»: дерматит, фотосенсибилизация к ультрафиолету, поражения ЖКТ с кровоизлияниями, деменция (слабоумие).

Источники витамина РР - мясные продукты, печень, растительная пища. В отличие от других витаминов, частично синтезируется в организме из траптофана. Из организма выводится с мочой в виде метил-никотинамида. Потребность - 15 - 25 мг/ сутки.

Витамин В₆ (пиридоксаль, пиридоксамин). Активен в организме в виде пиридоксальфосфата:

Последний является коферментом трансаминаз и некоторых декарбоксилаз, участвующих в образовании гистамина из гистина и серотонина из триптофана. Известно более 10 ферментов, в активные центры которых входит этот кофермент, поэтому и клиника авитаминоза разнообразна: тошнота, рвота, дерматиты, полиневриты; у детей могут наблюдаться судороги вследствие повышенной возбудимости.

Поступление витамина в организм обеспечивается употреблением хлеба, каш, мяса, печени и почек. 90% пиридоксальфосфата окисляется до пиридоксовой кислоты, которая экскретируется с мочой. Потребность -2-3 мг/сутки. Она увеличивается при белковом питании, а также с возрастом.