Обмен витаминов в организме

Витамины — не синтезируемые в организме соединения, необходимые в минимальных количествах для обеспечения нормального обмена. Термин «витамин» предложил Функ в связи с наличием у тиамина аминогруппы (хотя в дальнейшем выяснилось, что многие витамины не содержат аминогруппы и даже атома азота, сам термин сохранился). Витамины не являются пластическим материалом и не служат источником энергии. В настоящее время насчитывают 13 витаминов (точнее — групп, или семейств витаминов). Почти каждое семейство состоит из нескольких витаминов, их предложено называть витамерами. По свойству растворимости витамины подразделяют на жирорастворимые (витамины A, D, E и K) и водорастворимые (все остальные). В последние годы удалось получить водорастворимые формы некоторых жирорастворимых витаминов.

Депонирование витаминов. Витамины содержатся в небольших количествах во всех клетках. В печени накапливается витамин A в количестве, достаточном для поддержания нормального уровня этого витамина в организме в течение 5–10 мес. Витамина D в печени достаточно для обеспечения ежедневных потребностей в течение 2–4 мес. Водорастворимые витамины группы B (исключая B12 ) в организме практически не накапливаются (если они отсутствуют в пище несколько дней, то появляются симптомы их недостаточности). Витамин B12 может сохраняться в печени в связанном виде в течение года. Отсутствие витамина C в пище может вызвать появление симптомов дефицита этого витамина через несколько недель.

Витамин A находится в тканях в виде ретинола. С растительной пищей поступают провитамины (красные и жёлтые каротиноиды). Основные функции витамина A — участие в построении зрительных пигментов, в нормальном росте эпителия и костной ткани. Многие клетки имеют рецепторы к ретиноидам — производным витамина А — модификаторам многих клеточных функций.

Дефицит витамина A вызывает: шелушение кожи и появление угрей (акне); нарушения роста, включая костный скелет; нарушение репродукции, атрофию зародышевого эпителия яичек, прерывание женского полового цикла; кератинизацию роговицы глаза, её помутнение и слепоту.

Избыток витамина вызывает зарастание эпифизарных хрящевых пластинок и замедление роста кости в длину.

Витамин B1 (тиамин) участвует в метаболизме в форме тиаминфосфата. После всасывания из ЖКТ тиамин фосфорилируется в тиаминпирофосфат — кофермент декарбоксилаз, участвующих в декарбоксилировании кетокислот (пировиноградной, a-кетоглутаровой), а также транскетолазы, участвующей в пентозофосфатном пути распада глюкозы. При недостатке витамина В1 в крови увеличивается содержание пирувата и лактата.

Недостаток тиамина (болезнь бери-бери) ухудшает метаболизм пировиноградной кислоты и некоторых аминокислот и увеличивает распад жиров.

Дефицит витамина B1 вызывает: повреждение нейронов и нарушения синаптической передачи; дегенерацию миелиновой оболочки, полиневриты, мышечную слабость, параличи; ухудшение работы миокарда; появление отёков и асцита; диспепсию и тяжёлые запоры.

Витамин B2 (рибофлавин) в тканях соединяется с АТФ, превращается в флавинмононуклеотид и флавинадениннуклеотид — коферменты дегидрогеназ и оксидаз, участвующих в окислительно-восстановительных процессах. Рибофлавин необходим для осуществления зрительной функции и синтеза гемоглобина.

Дефицит витамина B2 вызывает расстройства пищеварения, чувство жжения в коже и слизистых оболочках, головную боль, депрессию.

Витамин B3 — пантотеновая кислота (пантотеновая кислота) включена в обменные процессы в виде коэнзима A, участвующего в обмене углеводов и жиров.

Витамин B6 (пиридоксол, пиридоксаль, пиридоксамин) — водорастворимый витамин, содержащийся в продуктах животного и растительного происхождения, предшественник некоторых коферментов, участвующих в азотистом и жировом обмене, в синтезе серотонина.

В организме витамин В6 фосфорилируется в пиридоксаль-5-фосфат — кофермент многих ферментов, обеспечивающих дезаминирование, трансаминирование, декарбоксилирование аминокислот. Участвует в обмене триптофана (превращение его в никотиновую кислоту), метионина, цистеина, глутаминовой и других аминокислот.

Недостаточность витамина В6 может быть обусловлена подавлением антибактериальными ЛС бактериальной флоры кишечника, синтезирующей пиридоксин, а также приёмом некоторых ЛС — антагонистов пиридоксина (например, циклосерин, гидралазин, пеницилламин, кортикостероиды, эстрогенсодержащие пероральные контрацептивы).

Дефицит витамина B6 вызывает дерматит, судороги, тошноту и рвоту.

Витамин B12 (кобаламин) действует как коэнзим для рибонуклеотидов, способствует росту и образованию эритроцитов. Активные коферментные формы витамина B12 — метилкобаламин и дезоксиаденозинкобаламин, основная функция которых заключается в переносе подвижных метильных групп (трансметилирование) и водорода. Дефицит витамина B12 вызывает анемию и нарушение миелинизации проводящих путей в задних и боковых столбах спинного мозга.

Витамин C (аскорбиновая кислота, дегидроаскорбиновая кислота) — водорастворимый витамин, содержащийся в продуктах растительного происхождения, — участвует во внутриклеточных окислительно-восстановительных процессах (обладает сильными восстановительными свойствами) необходим для синтеза коллагена, гиалуроновой и хондроитинсерной кислот, кортикостероидов, обмена тирозина, фенилаланина и фолиевой кислоты.

Классический пример авитаминоза С — цинга — острое или хроническое заболевание, характеризующееся появлением кровоизлияний, нарушением структуры остеоидной ткани и дентина.

У человека, приматов и морских свинок нет L-гулонолактон оксидазы, необходимой для синтеза витамина С. По этой причине единственный источник аскорбиновой кислоты — экзогенный.

Высокая температура при приготовлении пищи разрушает аскорбиновую кислоту.

Особенно часто недостаточность витамина С возникает при соблюдении пациентом строгой диеты по поводу язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки.

Витамины D (холекальциферол — D3. эргокальциферол — D2 ) — жирорастворимые стероиды — необходимы для развития костей и зубов, всасывания кальция и фосфатов в кишечнике. Биологически малоактивные формы провитаминов растительного (эргостерол, провитамин D2 ) и животного (провитамин D3 ) происхождения превращаются в коже (фотолиз под влиянием ультрафиолета), в печени (гидроксилирование) и затем в почках (повторное гидроксилирование) в биологически активную форму — кальцитриол (1,25-(OH)2 -D3 ). Рецепторы витамина D3 — ядерные факторы транскрипции.

Недостаточность витамина D приводит к развитию рахита — заболеванию детского возраста, характеризующемуся изменениями костной ткани с развитием деформаций скелета. У взрослых подобное патологическое состояние называют остеомаляция.

Дефекты рецепторов приводят к развитию ряда форм резистентного к витамину D рахита.

Гипервитаминоз D приводит к потере массы тела, кальцификации многих тканей, нарушению функций почек.

Витамин E (a-токоферол, g-токоферол) предотвращает окисление ненасыщенных жирных кислот, участвует в синтезе гема и белков, в тканевом дыхании. Недостаточность витамина E нарушает структуру и функцию митохондрий, лизосом и клеточных мембран, приводит к дегенерации сперматогенного эпителия и гибели плода.

Витамин К — общее название жирорастворимых термостабильных соединений, обладающих биологической активностью филлохинонов — важен для свёртывания крови и метаболизма кальция.

Недостаточность витамина К тормозит свёртывание крови и сопровождается кровоточивостью, подкожными и внутренними кровоизлияниями. Структурные аналоги витамина К (например, варфарин) применяют в клинической практике для предупреждения тромбозов.

Гиповитаминоз K типичен для новорождённых, а у взрослых может возникнуть на фоне основного заболевания. Поскольку витамин К синтезируется микрофлорой кишечника, большое значение в возникновении гиповитаминоза играет пероральный приём антибиотиков и сульфаниламидов. У новорождённых в возрасте от 3 до 5 сут жизни кишечник ещё не заселён микрофлорой, способной синтезировать витамин К в достаточном количестве. Поэтому у детей первых дней жизни часто возникает кровоточивость.

Витамин H — биотин (биотин) входит в состав активного центра биотинзависимых ферментов, ответственных за включение CO2 в различные органические кислоты (реакции карбоксилирования). Суточная потребность — 120 мкг, обеспечивается синтезом витамина в кишечнике. Эффекты избыточного поступления биотина в организм изучены мало. В эксперименте показано наличие у биотина иммуностимулирующих свойств.

Витамин PP — ниацин (никотиновая кислота, никотинамид) — водорастворимый витамин, содержащийся в мясных и рыбных продуктах — кофермент в форме никотинамиддинуклеотида (НАД) и никотинадениндинуклеотидфосфата (НАДФ). НАД и НАДФ, являясь акцепторами водорода и электронов, участвуют в окислительно-восстановительных процессах, т.е. принимают участие в клеточном дыхании.

При выраженной недостаточности витамина PP развивается пеллагра — заболевание, эндемичное для некоторых районов Африки и Азии, спорадически отмечаемое повсеместно. Первичный гиповитаминоз РР часто возникает при преобладании в рационе кукурузы, поскольку витамин РР, хотя и содержится в ней, находится в связанном состоянии и не ассимилируется в ЖКТ. Кроме того, белки кукурузы бедны триптофаном, необходимым для синтеза эндогенного витамина РР. Вторичный гиповитаминоз обусловлен нарушением всасывания или усвоения витамина РР, а также увеличением потребности в нём. Вторичный гиповитаминоз отмечают при длительной диарее, заболеваниях печени (чаще всего к недостаточности приводит цирроз), алкоголизме, парентеральном питании без достаточного возмещения витаминов и сахарном диабете.

Клинически дефицит никотиновой кислоты проявляется поражением различных отделов ЦНС и кожи (дерматиты), раздражением и воспалением слизистой оболочки ротовой полости и других отделов ЖКТ с развитием диареи.

Фолиевая кислота. В печени фолиевая кислота превращается в активную форму — фолиновую, или тетрагидрофолиевую кислоту и участвует в синтезе пуринов, пиримидинов, в превращениях ряда аминокислот, в обмене гистидина, синтезе метионина, обмене холина. Суточная потребность — 0,1–0,2 мг. Приём фолатов абсолютно необходим в первом триместре беременности для предупреждения развития уродств плода.

При недостаточности фолиевой кислоты происходит задержка трансформации мегалобластической формы кроветворения в нормобластическую. Дефицит фолиевой кислоты вызывает развитие макроцитарной анемии.

Наиболее часто недостаточность фолиевой кислоты возникает у алкоголиков.

Антивитамины. Под антивитаминами понимают химические вещества, предупреждающие биологические эффекты витаминов. Большинство антивитаминов имеют химическую структуру, сходную с таковой витаминов (например, пиридоксин и его конкурентный антагонист — дезоксипиридоксин). К антивитаминам относят также некоторые соединения (например, ферменты, разрушающие витамины), не являющиеся структурными антагонистами витаминов.

Некоторые антагонисты витаминов применяют при лечении ряда инфекционных заболеваний. Так, структурный антагонист витамина B6 — изониазид известен как антимикобактериальное ЛС, применяемое при лечении туберкулёза. Изониазид структурно близок пиридоксину. Механизм антибактериального эффекта связан со способностью изониазида ингибировать активность ферментов, участвующих в синтезе миколевых кислот, являющихся основными структурными компонентами клеточной стенки микобактерий.