7 семестр / Витамины

193

Лекция № 23. Витамины

1.Водорастворимые витамины как компоненты коферментов.

2.Витамины А,Д,Е и К как производные изопрена. Биологические функции жирорастворимых витаминов.

Витамины – это низкомолекулярные органические соединения, Которые необходимы для нормального метаболизма в малых дозах, исчисляемых в миллиграммах или микрограммах, и которые не могут синтезироваться организмом в адекватных количествах.

По физико-химическим свойствам витамины делят на две группы: жирорастворимые и водорастворимые.

Особенности метаболизма жирорастворимых витаминов: жирорастворимые витамины (А, Д, Е, К) содержатся в липидах растительного и животного происхождения. Всасываются в тонком кишечнике вместе с продуктами переваривания липидов и в энтероцитах включаются в состав хиломикронов. В составе хиломикронов они переносятся к печени, которая служит основным местом депонирования витаминов А, Д, К. Основным депо витамина Е служит жировая ткань. Выделение жирорастворимых витаминов из организма осуществляется с желчью, а их избыток оказывает токсический эффект (особенно витамины А и Д).

Водорастворимые витамины, включающие витамины группы В [тиамин (В1), рибофлавин (В2), ниацин (РР), пантотеновая кислота, пиридоксин (В6), биотин (Н), фолиевая кислота, витамин В12] и аскорбиновую кислоту (С), всасываются из ЖКТ на всем его протяжении. Всосавшись из кишечника они через воротную вену поступают в печень, а их избыток выводится из организма с мочой. Таким образом, в организме создается лишь небольшой резерв свободного витамина, который должен постоянно пополняться за счет пищи. Истощение резервов наступает через несколько месяцев, исключение составляет витамин В12, запасов которого в печени хватает на 5-6 лет. Поступая в клетки, водорастворимые витамины являются предшественниками многих коферментов и непосредственно участвуют в катализе химических реакций, входя в состав ферментов. Выделение водорастворимых витаминов из организме осуществляется через почки. Избыток витаминов этой группы в общем переносится хорошо, исключение составляют никотиновая кислота и аскорбиновая кислота.

Витамины – это вещества, которые, согласно акад. Энгельгардту, проявляют себя не своим присутствием, а своим отсутствием.

Причины гиповитаминозов: 1.Недостаток витаминов в пище

2.Повышенная потребность в витаминах (тяжелая физическая работа, беременность, кормление грудью, стрессы)

194

3.Дисбактериозы, т.к. некоторые витамины вырабатываются бактериями кишечника 4.Заболевания почек, когда с мочой теряются большие количества витаминов.

1. Водорастворимые витамины Тиамин (витамин В1), антиксерофтальмический

Тиамин

Содержится в постном мясе, бобах, неочищенном зерне, рыбе, дрожжах.

Суточная потребность пропорциональна количеству потребляемых с пищей калорий и составляет 1-1,5 мг.

Этот витамин служит предшественником тиаминдифосфата (ТДФ), который является коферментом в реакциях окислительного декарбоксилирования пирувата и 2-оксоглутарата, а также коферментом

Рабочая группа тиамина

транскетолазы, катализирующей реакции пентозофосфатного пути. ТДФ выполняет роль промежуточного переносчика альдегидных групп.

При недостатке витамина В1 снижается способность клеток к образованию энергию. При этом отмечаются потеря аппетита, тошнота, усталость, депрессия, периферическая нейропатия. При значительном дефиците тиамина развивается тяжелое заболевание «бери-бери»: расстройство координации движений, спутанность сознания, мышечная слабость, снижение частоты сердечных сокращений, отек конечностей. В Европейских странах болезнь встречается редко, т.е. в пищу употребляется много продуктов, содержащих тиамин. В России встречается синдром Вернике-Корсакова, присущий больным, страдающим алкоголизмом, получающих основную массу калорий со спиртными напитками. Для него характерны расстройства функций нервной системы, психозы, потеря памяти.

195

Рибофлавин (витамин В2), витамин роста

Содержится в молоке, мясе, желтых овощах. Суточная потребность 1,2-1,7 мг.

O

H3CNNH

H3CNNO

CH2

H C OH

H C OH

H C OH CH2OH

рибофлавин

Витамин В2 служит предшественником флавинадениндинуклеотида (ФАД), флавинмононуклеотида (ФМН), которые являются коферментами окислительно-восстановительных реакций.

Сукцинатдегидрогеназа (фермент ЦЛК и комплекс II ЦПЭ) и флавопротеины ЦПЭ – это ферменты, простетическими группами которых являются производные рибофлавина.

Витамин В2 совместно с витамином А обеспечивает нормальное зрение

– остроту восприятия цвета и света, темновую адаптацию.

Недостаток рибофлавина встречается сравнительно часто, включая развитые страны. Не привлекает к себе большого внимания, поскольку не приводит к последствиям, опасным для жизни. Типичным проявлением В2- гиповитаминоза является ангулярный стоматит и хейлоз с трещинами в углах рта и на губах; шелушение кожи вокруг рта, на крыльях носа, ушах.

Витамин РР, никотиновая кислота, антипеллагрический

Содержится в постном мясе, горохе, бобах, орехах, рыбе.

196

Суточная потребность 13-19 ниациновых эквивалентов. 1 ниациновый эквивалент соответствует 1 мг свободного ниацина.

В организме никотиновая кислота превращается в амид никотиновой кислоты. Амид участвует в образовании двух близких по структуре коферментов – никотинамидадениндинуклеотида (НАД+) и никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ+). Эти коферменты играют роль промежуточных переносчиков атомов водорода. Большинство дегидрогеназ и редуктаз в качестве коферментов используют производные ниацина.

Недостаточное содержание витамина РР вызывает у людей заболевание, которое называется пеллагрой («шершавая кожа»), для которого характерны дерматит, диарея, деменция. Недостаток витамина встречается в странах, где основным продуктом питания является кукуруза, и в рационе недостаточно мяса и рыбы.

Витамин В5, пантотеновая кислота, антидерматитный

Содержится в мясе, зерновых, бобовых, дрожжах. Суточная потребность 5-10 мг.

Пантотеновая кислота – компонент кофермента А. Кофермент А является переносчиком ацильных групп.

Примерами реакций с участием кофермента А являются реакции окислительного декарбоксилирования пирувата и первая реакция цикла лимонной кислоты.

197

Авитаминоз у человека не описан, так как витамин образуется кишечной микрофлорой. К дефициту витамина могут привести малое содержание в пище белков, жиров, витаминов группы В и витамина С. У больных появляются депрессия, жжение, покалывание, онемение ног, жгучие, мучительные боли в нижних конечностях, преимущественно по ночам. Кожа стоп становится красной. При пантотеновой недостаточности снижается сопротивляемость организма к инфекции, часто возникают острые респираторные заболевания.

Витамин В6, пиридоксин, антидерматитный

Витаминной активностью обладают пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин.

Содержится в дрожжах, печени. Синтезируется кишечной микрофлорой.

Суточная потребность 2,2 мг.

В организме превращается в коферментную форму – пиридоксальфосфат. Пиридоксальфосфат функционирует как кофермент аминотрансфераз, ферментов, участвующих в метаболизме аминокислот, а также как кофермент декарбоксилаз аминокислот и их производных. и как кофермент гликогенфосфорилазы – фермента, участвующего в катаболизме гликогена.

Недостаточность отмечается редко, поскольку он содержится во многих продуктах питания и синтезируется кишечной микрофлорой.

Гиповитаминоз может возникнуть при повышенной потребности в нем организма, например, при большой физической нагрузке, беременности, длительном избытке в питании белков. При клиническом исследовании у добровольцев, с искусственно вызванным гиповитаминозом В6, отмечались появление себореи и дерматита на лице, глоссита, стоматита. Иногда у них возникали судороги.

Витамин Н, биотин, антисеборейный

Содержится в печени, почках. Молоке, желтке, картофеле, зелени, томатах.

Суточная норма 150-200мкг.

Биотин играет роль переносчика карбоксильных групп во многих реакциях ферментативного карбоксилирования, протекающих с участием АТФ. В качестве примера биотин-зависмой реакции можно привести реакцию глюконеогенеза, катализируемую пируваткарбоксилазой, в ходе которой из пирувата образуется оксалоацетат.

198

Недостаточность может наблюдаться после длительного лечения антибиотиками или после употребления большого количества сырых яиц, т.к. в яичном белке содержится гликопротеин авидин, который образует прочный комплекс с биотином, препятствуя всасыванию биотина.

Витамин Вс (В9), фолиевая кислота, антианемический

Содержится в зелени, мясе, печени, дрожжах. Синтезируется микрофлорой кишечника.

Суточная потребность 400 мкг.

Состоит из трех структурных элементов: птеридина (I), п- аминобензойной кислоты (II) и глутаминовой кислоты (III).

Коферментная функция фолиевой кислоты связана не свободной формой витамина, а с восстановленным его птеридиновым производным. Восстановление протекает в тканях млекопитающих и протекает в 2 стадии под действием специфических ферментов. На первой стадии под действием фолатредуктазы дигидрофолиевая кислота, которая благодаря второму ферменту, дигидрофолатредуктазе, восстанавливается в тетрагидрофолиевую кислоту (Н4-фолат). Тетрагидрофолат играет роль промежуточного переносчика одноуглеродных групп во многих сложных ферментативных реакциях. К таким группам относятся метильная (CH3-), метиленовая (-CH2-), метенильная (-CH=), формильная (-CHO), формиминогруппа (-CH=NH). H4- фолат участвует в метаболизме холина, серина, метионина, гистидина, пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов.

Клиническая картина гиповитаминоза развивается медленно, т.к. запасы фолиевой кислоты в организме исчерпываются только через 3-6 месяцев. Заболевание характеризуется патологией кроветворной и пищеварительной систем. Развивается гиперхромная анемия с появлением в периферической крови мегалобластов.

В последнее время в связи с большой протективной ролью баланса фолиевой кислоты для формирования здорового генофонда человека витамин введен в обязательный протокол при подготовке к беременности у женщин старше 35 лет.

Витамин В12 (кобаламин, антианемический)

199

Источник: Витамин В12 синтезируется исключительно микроорганизмами и поступает в организм человека с продуктами животного происхождения (молоком, мясом). Может синтезироваться бактериями желудочно-кишечного тракта человека.

Суточная потребность: 3 мкг.

Метаболизм: Витамин В12 (поступивший с пищей или образованный кишечными бактериями) связывается с внутренним фактором - белком, синтезируемым париетальными клетками желудка, и в таком виде поступает в кишечник, где всасывается. Всосавшись, в комплексе с белком транскобаламином II витамин В12 транспортируется с кровью в печень, где происходит его депонирование.

В организме имеется только 2 клинически значимые реакции, которые требуют наличия витамина В12 в качестве кофактора. Дезоксиаденозилкобаламин является коферментом метилмалонил-КоА- мутазы, играющей важную роль в катаболизме жирных кислот с нечетным числом атомов «С», а также аминокислот валина, изолейцина и треонина. Другая коферментная форма витамина В12 - метилкобаламин является коферментом метионинсинтазы, катализирующей превращение гомоцистеина в метионин:

гомоцистеин + метилкобаламин метионин + кобаламин

200

Недостаточность витамина В12 Поскольку печень человека запасает витамин В12 в больших

количествах, истинная недостаточность витамина В12 встречается крайне редко. Пернициозная анемия, наблюдающаяся при недостатке витамина В12, как правило, развивается из-за неспособности всасывания этого витамина в кишечнике вследствие нарушения секреции желудком внутреннего фактора. Анемия обусловлена нарушением синтеза ДНК из-за невозможности синтеза пуриновых нуклеотидов и ТМФ. Блокирование биосинтеза нуклеотидов является следствием взаимосвязи метаболизма витамина В12 с метаболизмом фолиевой кислоты.

Неврологические симптомы, которые также имеют место при дефиците витамина В12, являются результатом прогрессирующей демиелинизации нервных клеток вследствие повышения концентрации метилмалонил-КоА.

Витамин С (Аскорбиновая кислота, антискорбутный)

Аскорбиновая кислота распространена не так широко, как другие витамины. Она легко разрушается при нагревании в щелочной среде, а также под действием О2 в присутствии ионов Fe или Cu. Источником аскорбиновой кислоты для организма являются свежие овощи (капуста, помидоры), фрукты (цитрусовые), ягоды (черная смородина) кора и листья многолетних кустарников.

Суточная потребность составляет 50-100 мг. Для предотвращения развития цинги достаточно всего 10 мг.

Биохимическая функция: витамин С является восстановительным агентом в ряде различных реакций. Он способен восстанавливать цитохромы с в цепи переноса электронов. Наиболее важной реакцией, требующей аскорбат в качестве кофактора, является гидроксилирование остатков пролина в коллагене. Поэтому витамин С необходим для синтеза нормальной соединительной ткани, а также для образования рубца при ранениях кожи и сращения переломов костей.

Витамин С используется в качестве кофактора и в некоторых других метаболических реакциях, в частности в катаболизме тирозина, синтезе адреналина из тирозина и синтезе желчных кислот. Поскольку в коре надпочечников содержится высокий уровень витамина С, истощающийся под влиянием АКТГ, предполагается, что витамин С участвует в синтезе глюкокортикоидов.

Недостаточность витамина С вызывает цингу, развитие которой обусловлено нарушением посттрансляционной модификации коллагена. Для

201

цинги характерны легко вызываемые синяки, мышечная усталость, рыхлые десны, замедленное заживление ран, а также кровоизлияния.

Повышенная потребность в витамине С наблюдается при стрессе или травме.

Таблица 1. Водорастворимы® витамины

202

2. Жирорастворимые витамины Витамин А (ретинол, антиксерофтальмический)

Витаминной активностью обладают ретинол, ретиналь, ретиноевая кислота. Все три соединения образуются из предшественников растительного происхождения – каротинов, наиболее активным из которых является - каротин.

Суточная потребность составляет 1000 ретиноевых эквивалентов. 1 ретиноевый эквивалент соответствует 1 мкг ретинола или 6 мкг -каротина.

Источником витамина А являются:

1)желтые овощи, фрукты ягоды (морковь, хурма облепиха)

2)эфиры транс-ретинола, содержащиеся в маслах почек и печени.