Биохимические основы жизнедеятельности организма человека - Волков Н.И., Несен Э.Н. 2000

Биохимические основы жизнедеятельности организма человека
Витамины
Характеристика жирорастворимых витаминов

Молекулы жирорастворимых витаминов содержат длинные углеводород­ные цепи, поэтому в воде не растворяются, а растворяются только в не­полярных растворителях — жирах, спиртах, эфирах. В связи с этим всасы­вание витаминов этой группы зависит от присутствия в желудочно-кишеч­ном тракте жира и желчи. Так, в отсутствие жира всасывается только 10 % провитамина А, а в его присутствии — около 60 %. Жирорастворимые ви­тамины могут накапливаться в организме вместе с жирами, что обуслов­ливает более медленное развитие авитаминозов при длительном отсут­ствии их в пище. При избыточном потреблении этих витаминов возможны состояния гипервитаминозов, которые могут привести к летальному исхо­ду. В случае дополнительного применения витаминов должны соблюдать­ся рекомендуемые нормы (табл. 9).

ТАБЛИЦА 9 Суточная потребность в жирорастворимых витаминах взрослого человека и их источники

Жирорастворимые витамины устойчивы к действию температуры и кислот, но окисляются атмосферным кислородом. Механизм действия жи­рорастворимых витаминов до конца не выяснен, так как не установлены ферменты, в состав которых они входят.

Витамин А

Биологическое действие. Витамин А (ретинол) влияет на зрение, так как входит в состав зрительного пигмента — родопсина, положительно воз­действует на процессы роста, усиливая биосинтез белка (анаболическое действие), а также на созревание половых клеток и процессы размноже­ния, состояние эпителия слизистых оболочек разных органов и его дифференцировку (рис. 42). Как антиоксидант он препятствует усилению перекисного окисления липидов в клетках, что обычно наблюдается при мы­шечной активности и вызывает неблагоприятные изменения в организме.

Авитаминоз проявляется в виде поражения эпителиальных клеток ко­жи и слизистых оболочек различных органов (сухость, слущивание), в том числе сухость роговицы глаза (ксерофтальмия), что ведет к потере зрения. Витамин А и каротины используются при лечении рака легких, псориаза, лейкемии (рис. 42).

Гиповитаминоз проявляется в нарушении остроты зрения при перехо­де с хорошо освещенного места в не освещенное ("куриная слепота"). Не­достаточность витамина А можно выявить по скорости восстановления зрения в темноте (не более 6 с) или специальными адаптометрами.

Гипервитаминоз приводит к токсикозам, которые сопровождаются сильным похудением, тошнотой, кровоизлиянием, выпадением волос, по­терей солей кальция костной тканью, что приводит к частым переломам костей или даже к летальному исходу.

Химическое строение. В молекуле витамина А присутствуют двойные связи что определяет его окислительно-восстановительныe и другие свойства:

Предшественником синтеза витамина А в организме человека являют­ся каротины — провитамины А:

Рис. 42 Биологическое и терапевтическое действие ретинола и каротиноидов

Каротины содержатся в продуктах питания оранжевого цвета, впервые выделены из моркови (от лат. carota — морковь).

Суточная потребность в витамине А повышена у спортсменов тех видов спорта, которые связаны с напряжением зрения.

Витамины группы D

Биологическое действие. Витамины группы D (кальциферолы) регулиру­ют обмен кальция и фосфора в организме, поддерживая их постоянный уровень в крови с участием паратгормона и кальцитонина, усиливают их всасывание в тонком кишечнике и поступление в кровь, а также выход из костей и почек (рис. 43). Кальциферолы участвуют и в регуляции усвоения лимонной кислоты, что имеет отношение к аэробному энергообразованию, функции щитовидной и паращитовидной желез, сердечно-сосудистой и иммунной систем организма. Регулируя обмен кальция, они влияют на процессы сокращения мышц, передачу нервных импульсов и многие дру­гие Са²⁺-зависимые процессы.

Авитаминоз развивается чаще всего у детей до года и называется ра­хитом. При рахите нарушается поступление кальция и фосфора в кости и скелетные мышцы. Уменьшение их содержания приводит к нарушению процесса образования костей. Кости становятся мягкими, ломкими и под тяжестью тела деформируются. У детей наблюдается изменение формы черепа, задержка развития зубов. Скелетные мышцы теряют сократитель­ную способность. Развитие рахита наблюдается при снижении содержания фосфора в крови детей от 0,05 до 0,03—0,02 г ∙ л^-1, что может использо­ваться для его выявления.

Витамин D синтезируется в организме человека под действием сол­нечных лучей из провитамина D₃, поэтому состояние авитаминозов во взрослом организме встречается редко. При лечении или профилактике авитаминоза обычно используют масляные растворы витамина D. В пос­леднее время украинскими биохимиками создан и успешно применяется препарат витамина D₃ в виде белкового порошка — видеин, что улучшает его усвоение детским организмом и не вызывает аллергии.

Гиповитаминоз приводит к нарушению фосфорно-кальциевого обмена во всех органах и тканях, причем в первую очередь уменьшается поступ­ление Са²⁺ в кровь из кишечника. Может развиваться также у взрослых лю­дей, которые не получают необходимого количества солнечных лучей. При этом кальций и фосфор выходят из костей в кровь, в результате чего они размягчаются (остеопороз), разрушаются зубы, изменяется функция мышц (гипотония).

Гипервитаминоз сопровождается повышением всасывания кальция и фосфора из кишечника в кровь, отложением их в участках роста костей, что угнетает рост у детей, и многих других тканях, особенно артериях и почках, что нарушает их функцию.

Химическое строение. Кальциферолы (более 10 аналогов) являются ненасыщенными циклическими спиртами, близкими к стеринам. Витамин D₃ синтезируется в организме человека в подкожной клетчатке из прови­тамина 7-дегидрохолестерина под действием ультрафиолетовых лучей. В печени он переходит в активную форму, поступает в почки и кишечник, где регулирует процессы выхода кальция в плазму крови (см. рис. 43):

Рис. 43 Метаболизм витамина D в организме и его участие в регуляции уровня кальция в крови

Постоянное поступление витамина D в организм особенно важно для спортсменов-тяжелоатлетов, у которых скелет подвергается огромному напряжению.

Витамины группы Е

Биологическое действие. Витамин Е объединяет несколько разных по химическому строению и активности токоферолов (от греч. tokos — по­томство, phero — несу). Токоферолы предотвращают бесплодие и обес­печивают нормальное протекание процессов размножения, поэтому наз­ваны витамином размножения. Витамин Е является одним из самых сильных антиоксидантов, т. е. защищает от чрезмерного перекисного окисления липиды клеточных мембран и жирные кислоты, сохраняя их биологические функции. Благодаря своему антиоксидантному действию витамин Е предупреждает ожирение печени, способствует образованию важных для жизнедеятельности организма гормонов. Витамин Е влияет на окислительно-восстановительные процессы в организме, которые протекают с высвобождением энергии. Токоферолы поддерживают элас­тичность кровеносных сосудов, уменьшают свертываемость крови, уси­ливают процессы синтеза белка в скелетных мышцах, проявляя анаболи­ческое действие.

Авитаминоз проявляется в нарушении процессов обмена в скелетных мышцах: уменьшается количество сократительного белка миозина и уве­личивается количество коллагена в соединительной ткани, что влияет на сократительную способность мышц: ухудшается энергетика мышц за счет уменьшения содержания гликогена, креатинфосфата и АТФ.

Гиповитаминоз сопровождается снижением содержания белков в плазме крови, дистрофией мышц.

Химическое строение. Наиболее важным из группы токоферолов яв­ляется а-токоферол. В его состав входит циклическое соединение триметилгидрохинона и спирт фитол:

Другие формы витамина Е отличаются от а-токоферола числом и положением метильных групп в хиноидном кольце, а также меньшей биологической активностью. В настоящее время известно восемь природных соединений, обладающих биологической активностью витамина Е.

Суточная потребность в токоферолах увеличивается при избыточном потреблении ненасыщенных жирных кислот, интенсивной физической ра­боте, особенно в условиях гипоксии при подъеме в горах. Потребность в нем снижается при обеспечении организма микроэлементом селеном.

Витамин Е используется для лечения и профилактики атеросклерозов, ишемической болезни сердца, гипертонии, тромбозов сосудов, нарушении детородной функции. В спортивной практике витамин Е активно использу­ется в связи с широким спектром его биологического действия для под­держания высокой физической работоспособности, выносливости орга­низма.

Витамины группы К

Биологическое действие. Витамины группы К (филлохиноны) входят в состав ферментов, которые регулируют процессы свертывания крови, спо­собствуя превращению фибриногена в фибрин, формирующий кровяной сгусток. Витамин К как компонент дыхательной цепи (убихинон или ко­фермент Q) участвует в окислительно-восстановительных реакциях и вли­яет на аэробные процессы энергообразования.

Авитаминоз связан с нарушением процесса образования протромбина в печени. Это вызывает замедление процессов свертывания крови и со­провождается кровотечениями, возникновением подкожных, внутримы­шечных и желудочно-кишечных кровоизлияний (геморрагий). Одной из причин авитаминоза может быть нарушение всасывания витамина К в ки­шечнике при заболевании печени и других органов пищеварения или боль­шие кровопотери.

Гиповитаминоз встречается крайне редко, так как кишечная микро­флора обычно вырабатывает витамин К в достаточном количестве.

Гипервитаминоз проявляется в виде усиления процессов свертывания крови и тромбообразования.

Химическое строение. Витамины группы К (К₁ и К₂) являются произ­водными циклического кетона нафтохинона и отличаются друг от друга длиной боковой цепи и числом двойных связей в ней. Наибольшей биоло­гической активностью обладает витамин К₁:

Кроме витаминов К₁ и К₂ существуют производные нафтохинона, кото­рые обладают витаминными свойствами, но хорошо растворяются в воде. Такой препарат (викасол — заменитель витамина К₁) синтезирован украин­ским биохимиком А.В. Палладиным в 1943 г. и широко используется в кли­нике при больших кровопотерях.