Обмен витаминов в организме

Автор: Дружинин П.В. РУДН. Новиков Л.Ф. РУДН. Лысиков Ю.А. НИИ Питания РАМН

Дата: 2010-03-20

Биодоступность витаминов

Биодоступность витаминов - их способность поступать из съеденной пищи в организм, включаться в обмен веществ или достигать депо, понятие неопределенное. Принято считать, что все витамины обладают высокой биодоступностью. Мало задумываются о потерях витаминов на разных этапах ассимиляции, как при употреблении их в составе продуктов питания, так и в составе витаминных препаратов. А эти потери могут быть достаточно высокими.

Ассимиляция витаминов, также как и других пищевых веществ, складывается из двух этапов: усвоения (всасывания), которое происходит в желудочно-кишечном тракте и утилизации, которая осуществляется в организме, после того как витамины поступают в кровь. И на всех этих этапах возможны весьма существенные потери витаминов.

Всасывание витаминов в организме

Для успешного всасывания жирорастворимых витаминов необходимо присутствие желчи и достаточное содержание жира, который стимулирует секрецию желчи. Жирорастворимые витамины всасываются вместе с липидами и транспортируются в печень через лимфатические пути в составе хиломикронов. Поэтому любые нарушения секреции желчи, эмульгирования и всасывания липидов, а также кишечные инфекции приводят к значительным потерям жирорастворимых витаминов на этапе всасывания. Но потери жирорастворимых витаминов возможны и в нормальных условиях пищеварения.

Витамин А хорошо всасывается в кишечнике. Известен ретинол-связывающий белок, который способствует всасыванию витамина А. Количество витамина А, которое теряется с калом невелико и составляет 3-4%.

Витамин Е всасывается преимущественно в тонкой кишке. Потери витамина Е с калом в норме высокие, и могут составлять 53-64%, что необходимо учитывать при назначении витаминных препаратов.

Для витамина D его содержание в пище не имеет столь большого значения, поскольку основная его доля образуется в коже под действием ультрафиолетового облучения из стеринов, которые также могут синтезироваться и самом организме.

Возможные высокие потери витамина К при всасывании также не имеют принципиального значения, так как он присутствует в большом количестве в составе пищи, а также активно вырабатывается кишечной микрофлорой, которая, как считают, играет первостепенную роль в обеспечении организма человека этим витамином. Поэтому недостаточность витамина К часто развивается при нарушении микробиоценоз кишечника, при использовании антибиотиков и других антибактериальных препаратов. Всасывание витамина К происходит в тонкой и толстой кишке при участии желчных кислот и панкреатической липазы.

Всасывание водорастворимых витаминов в желудочно-кишечном тракте протекает по-разному. Например, всасывание тиамина в тонкой кишке связано с его этерификацией и образованием кокарбоксилазы. Его всасывание заметно повышается, если его принимают одновременно с пищей. Нарушения всасывания, кишечной моторики и микробиоценоза кишечника (патогенные кишечные бактерии разрушают тиамин) приводят к уменьшению всасывания этого витамина.

Всасывание в тонкой кишке рибофлавина, который обычно связан с белком, происходит лишь при его освобождении из состава белка в процессе фосфорилирования. Для его всасывания большое значение имеет соляная кислота желудка. Выделение рибофлавина с калом, несмотря на возможность биосинтеза его кишечными бактериями и активную секрецию с желчью, крайне незначительно.

Никотиновая кислота и ее амид всасываются быстро и без изменений. Всасывание начинается в желудке и завершается в тонкой кишке. Небольшая часть никотиновой кислоты разрушается кишечными бактериями.

Пиридоксин в пище встречается в составе белкового комплекса, после распада которого, происходит всасывание витамина. Пиридоксин м сравнительно большом количестве синтезируется кишечной микрофлорой.

Фолиевая кислота в пищевых продуктах находится в сложной конъюгированной форме, освобождение которой и превращение в фолиевую кислоту осуществляется ферментами - конъюгазами желудка и кишечных бактерий. Во всасывании фолиевой кислоты важную роль играет желудок. Значителен и эндогенный биосинтез фолиевой кислоты кишечными бактериями. Достаточно сказать, что с калом выделяется в 4-6 раз больше фолатов, чем поступает с пищей.

Пантотеновая кислота в пище также встречается в форме, связанной с белками, для разрушения этой связи необходимы протеолитические ферменты. Также как тиамин и рибофлавин, пантотеновая кислота всасывается в тонкой кишке после фосфорилирования.

Для всасывания витамина B12 необходимо присутствие внутреннего фактора Кастла - специфического субстрат-связывающего гликопротеина, который секретируется слизеобразующими клетками фундального отдела желудка. В таком связанном виде витамин защищен от захвата кишечными микроорганизмами, для которых он является важным метаболитом. На поверхности энтероцитов происходит освобождение витамина В12 от внутреннего фактора, после чего витамин связывается с другим белком-акцептором (вторым субстрат-связывающим белком) и в таком виде всасывается в кровь. Введение высоких доз витамина В12, также как высокое содержание этого витамина в организме резко снижает его всасывание в тонкой кишке. Эта закономерность проявляется и в отношении других витаминов, высокие разовые дозы которых уменьшают коэффициент всасывания. И, наоборот, при недостатке витаминов в организме их всасывание возрастает. Из этого следует вывод о том, что витамины

необходимо вводить равномерно и в достаточных количествах.

Витамин С всасывается в тонкой кишке без изменения. При употреблении нормальных количеств аскорбиновой кислоты всасывается около 75% введенного витамина. С увеличение дозы всасывание витамина начинает заметно уменьшаться. При дозе 300 мг всасывание снижается до 50%, а при дозе 400 и более мг оно снижается до 25% (Громова О.А. 2003).

Биотин в большинстве пищевых продуктов находится в связанной форме и всасывается в кровь после ферментативного гидролиза. Биотин определяется в кале, причем его содержание в фекалиях превышает его поступление с пищей, что свидетельствует об активном синтезе этого витамина кишечными бактериями.

Таким образом, всасывание витаминов в желудочно-кишечном тракте является одним из ключевых этапов ассимиляции и в значительной степени определяет их биодоступность. Полнота и эффективность всасывания витаминов во многом зависят от состояния пищеварительной функции, любые нарушения которой или временные сбои в работе приводят к снижению усвоения (всасывания). Как видно, даже при нормальном состоянии пищеварения всасывание витаминов никогда не достигает 100%. Для отдельных витаминов, например, витамина Е и С всасывание колеблется в пределах 40-75%. В основном все витамины всасываются в тонкой кишке.

С возрастом всасывание витаминов может уменьшаться. Для некоторых витаминов (витамин В12, фолиевая кислота, рибофлавин) важную роль во всасывании может играть желудок, нарушение функции которого приводит к уменьшению усвоения витаминов. Витамины, которые синтезируются кишечными бактериями, частично могут всасываться в толстой кишке, однако значительная их часть теряется вместе с калом. Именно по этой причине в животном мире распространена копрофагия, с помощью которой многие животные восполняют дефицит витаминов.

Большую роль в усвоении витаминов играет микробиоценоз кишечника, так как кишечные бактерии не только осуществляют биосинтез многих витаминов, но и утилизируют или разрушают некоторые из них, например, тиамин или витамин В12. Особенно это относится к патогенным микроорганизмам. Серьезный удар по обеспеченности организма витаминами вызывает антибактериальная химеотерапия, поскольку применение антибактериальных препаратов приводит к массовой гибели бактерий, продуцирующих витамины.

Утилизация витаминов в организме

Всасывание витаминов в желудочно-кишечном тракте является необходимым, но недостаточным условием, определяющим их биодоступность. Значительные потери витаминов возможны и на втором этапе ассимиляции, после того, как витамины поступили из просвета кишки в кровь. Что же происходит с ними на этом этапе?

Если витамины всасываются в кровь из состава пищи, и этот процесс протекает достаточно медленно, то они, как правило, успевают утилизироваться в организме, распределяясь по органам и тканям организма и поступая в депо. Однако при использовании витаминных препаратов, в которых содержатся высокие концентрации витаминов в легкой для всасывания форме, картина может измениться. При быстром, массированном поступлении витаминов в кровь, организм не успевает утилизировать их за столь короткий промежуток времени, и их избыток начинает выбрасываться из организма. Основными каналами экскреции избытка витаминов являются почки, желудочно-кишечный тракт и кожа. На этом этапе ассимиляции проявляется общая закономерность обмена веществ, которая заключается в том, что при недостатке того или иного нутриента в организме, его утилизация увеличивается, а при избытке - уменьшается. Выведение из организма избытка поступивших в него витаминов можно рассматривать как способ защиты. Из этого также можно сделать важный практический вывод о том, что витамины необходимо вводить в организм медленно. не допуская перегрузки систем метаболизма, так как всегда возникает потеря избытка всосавшихся витаминов. Желательно также учитывать реальную потребность организма в витаминах.

Всосавшиеся жирорастворимые витамины с током крови и лимфы поступают в печень, где происходит их первоначальное накопление и депонирование. При этом их избыток удаляется из организма с желчью. После этого часть витаминов может вновь быть реабсорбирована в тонкой кишке. Из печени жирорастворимые витамины транспортируются в различные органы и ткани в составе липопротеинов, которые переносят и другие липиды.

Всосавшиеся водорастворимые витамины также первоначально проходят через печень, где некоторые из них аккумулируются и подвергаются определенным превращениям. Например, тиамин активно накапливается в печени, где из него в результате фосфорилирования образуется ко-карбоксилаза, которую можно рассматривать как депонированную форму тиамина.

Физиологические колебания экскреции (выделения) из организма витаминов в значительной степени зависят от суточной потребности в них организма. Для водорастворимых витаминов основным каналом экскреции является моча. Естественно, что экскреция витаминов увеличивается при избыточном их поступлении с пищей или в составе витаминных препаратов. Было установлено, что при введении в организм больших доз аскорбиновой кислоты, значительная ее часть не усваивается и выделяется с мочой. При этом ее содержание в организме и в крови выходит на некоторый постоянный уровень (Шилов П.И. Яковлев Т. Н. 1960) Таблица 4.

То же происходит и после парентерального введения витаминов в организм, после которого значительное количество водорастворимых витаминов оказывается в моче. И в этом случае происходит резкая перегрузка организма витаминами, а избыток витаминов выбрасывается из организма. Экскреция избытка витаминов из организма является эффективным способом регуляции потребности.

Отмечено, что у разных людей при одинаковых условиях питания или введения витаминов уровень суточной экскреции витаминов значительно колеблется, что может свидетельствовать о существенных различиях их утилизации организмом. Это может быть связано с различиями в индивидуальной потребности в витаминах и наследственно обусловленными особенностями обмена веществ, что требует неодинакового количества тех или иных витаминов.

Экскреция аскорбиновой кислоты с мочой и содержание ее в плазме крови при различных уровнях потребления