Водорастворимые витамины

Витамин С

Необходимым пищевым фактором для человека, обезьян, морских свинок, некоторых птиц и рыб является витамин С (аскорбиновая кислота, антискорбутный, антицинготный фактор), отсутствие которого в рационе в течение даже короткого периода времени приводит к тяжелым последствиям для организма. Все другие животные не нуждаются в пищевом витамине С, поскольку у них он синтезируется в печени из глюкозы.

Аскорбиновая кислота активно всасывается в тощей кишке, формы гиповитаминоза С, вызванные нарушением ее абсорбции, неизвестны. Недостаточное поступление в организм витамина Свызывает развитие скорбута(цинги) - болезни, сопутствующей человечеству на протяжении всей его истории.

К основным симптомам С-витаминной недостаточности относятся: ломкость кровеносных сосудов, общая слабость, апатия, повышенная утомляемость; снижение аппетита, задержка роста; восприимчивость к инфекциям, анемия; ослабление фиксации зубов в лунках, геморрагический парадонтит с гингивитом. При тяжелой цинге развивается некротический процесс в области зева, мягкого нёба, пищевода, челюстных костей. Поражения кровеносных сосудов служат причиной мелких точечных кровоизлияний под кожу (петехий), сопровождающихся перифолликулярным гиперкератозом с характерными папулами, имеющими кровяной венчик. Крупные подкожные экхимозы при тяжелой цинге могут изъязвляться. Отмечаются кровотечения и кровоизлияния в слизистых и серозных оболочках и внутренних органах, кровоизлияния в толщу мышц (преимущественно икроножных и бедра), в оболочки периферических нервов, между фасциями и вокруг сухожильных влагалищ. Ослабевает прикрепление надкостницы к костям, наблюдаются поднадкостничные кровоизлияния, субпериостальные переломы, серозный и серозно-геморрагический выпот в суставы, преимущественно коленные. Развиваются одышка, сердцебиение, ослабление сердечного толчка, увеличение поперечника сердца. Возможны увеличение селезенки, жировая инфильтрация печени. Угнетена моторная и секреторная деятельность желудка и кишечника. Терминальная стадия скорбута сопровождается кахексией, контрактурами, внутричерепными кровоизлияниями, возможен летальный исход.

У детей раннего возраста скорбут проявляется в виде болезни Меллера-Барлоу.Нарушение остеогенеза приводит к деформации грудной клетки с образованием болезненных цинготных «четок» в местах перехода хрящевой части ребра в костную, искривлению трубчатых костей нижних конечностей. В тяжелых случаях отмечаются геморрагический выпот в полости голеностопных и коленных суставов, отек голеней. Наблюдаются длительный субфебрилитет, болезненность конечностей при движении, припухание диафизов, отслойка надкостницы с поднадкостничными гематомами, позже обызвествляющимися. Изменения в костях и кровоизлияния в костный мозг приводят к нарушению гемопоэза.

Витамин С участвует в реакциях гидроксилирования триптофана (синтез серотонина), диоксифенилаланина (образование норадреналина), оксифенилпирувата (синтез гомогентизиновой кислоты), стероидов (синтез кортикостероидов), β-бутиробетаина (синтез карнитина). Активируя пролилгидроксилазу и лизилгидроксилазу, он обеспечивает гидроксилирование остатков пролина и лизина в проколлагене (образование коллагена). Кроме того, аскорбиновая кислота участвует в обмене железа, обеспечивая переход трехвалентного железа в двухвалентное в кишечнике и тем самым облегчая его всасывание, а также высвобождая железо из трансферрина в крови, что ускоряет его поступление в ткани. Аскорбиновая и дегидроаскорбиновая кислоты, составляя окислительно-восстановительную систему, участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. Витамин С в зависимости от дозы может выступать в роли антиоксиданта или прооксиданта. Антиокислительные эффекты витамина проявляются нейтрализацией активных форм кислорода, реактивацией витамина Е, предохранением от окисления SH-групп белков, в том числе ферментов. Аскорбиновая кислота принимает участие в окислительном распаде тирозина и гемоглобина, активации гексокиназы.

Геморрагические явления и специфические изменения в костной и хрящевой тканях при недостаточности витамина С вызваны нарушениями постсинтетической модификации коллагена и изменениями в синтезе гликозаминогликанов (хондроитинсульфатов и гиалуроновой кислоты). Наиболее сильно поражается коллаген базальных мембран кровеносных сосудов, насыщенный гидроксипролиновыми остатками. Молекулы тропоколлагена, в которых не подверглись гидроксилированию пролиновые и лизиновые остатки, не имеют достаточной механической прочности и легко

расщепляются коллагеназами. Клиническая картина цинги определяется также нарушениями со стороны эндокринной системы (гипофункция надпочечников), иммунной системы (снижение выработки антител лимфоцитами и продукции защитных белков нейтрофилами), усилением распада и торможением синтеза белков, снижением активности гексокиназы. Гипохромная анемия при скорбуте может быть связана со снижением всасывания железа и повышенной кровоточивостью. Гиповитаминоз С сопровождается, как правило, дефицитом витамина Р, что усугубляет нарушения сосудистой проницаемости.

В больших количествах витамин С содержится в продуктах растительного происхождения: перце, салате, капусте, хрене, укропе, ягодах рябины, черной смородины, цитрусовых и т.д. Картофель относится к основным повседневным источникам витамина С. Из непищевых источников витамином С богаты хвоя, листья черной смородины, экстракты из которых могут полностью удовлетворить потребность организма. Суточная потребность в витамине С для человека составляет 50-100 мг, она возрастает при физической и нервно-психической нагрузке, пребывании в условиях низкой и высокой температуры, при облучении, курении, беременности и лактации, инфекционных заболеваниях, хронических заболеваниях желудочно-кишечного тракта, при приеме антибиотиков и сульфаниламидов.

Витамин В₁

Авитаминоз В_рпроявляющийся заболеванием бери-бери,ранее широко распространенный в странах Дальнего Востока, сейчас встречается значительно реже. Различают несколько клинических типов недостаточности витамина В₁ (тиамина, антиневритного фактора): сухую (полиневритную, паралитическую) форму, протекающую с преобладанием неврологических поражений (парезы, параличи) (рис. 12-9, 12-10); отечную - с преимущественным поражением сердечно-сосудистой системы, хотя явления полиневрита при ней также отмечаются, и остро протекающую кардиальную форму болезни, нередко приводящую к летальному исходу в результате развития острой сердечной недостаточности. Зачастую в клинике наблюдаются частичные взаимопереходы форм заболевания. Бери-бериу человека нередко представляет собой полиавитаминоз, при котором организм испытывает недостаток также в витаминах В₂, В₆, РР, С и др.

Рис. 12-9.Паралич левой ноги при бери-бери (по R. Berg, 1927)

Рис. 12-10.Паралич кисти при бери-бери (по

R. Berg, 1927)

При отсутствии или недостаточности тиамина клинические симптомы преимущественно связаны с нарушениями деятельности нервной и сердечно-сосудистой систем, а также секреторной и моторной функций пищеварительного тракта. Со стороны периферической нервной системы наблюдается симптоматика распространенного дегенеративного демиелинизирующего полиневрита с преимущественными поражениями нервов нижних конечностей, выражающаяся в расстройстве чувствительности и болях по ходу нервов. Возможно развитие контрактур, параличей нижних, а затем и верхних конечностей. Отмечаются изменения в психике: потеря памяти на недавние события, галлюцинации, фобические неврозы, снижение интеллекта. Нарушения деятельности сердечно-сосудистой системы проявляются одышкой, сердцебиением, болями в области сердца, отеками.

Вторичные гиповитаминозы В₁могут возникать в случае повы-

шенного расхода витамина при обычном его поступлении с пищей (тиреотоксикоз, избыток углеводов в диете), а также при нарушении процессов всасывания из желудочно-кишечного тракта, усиленном выведении витамина после длительного применения диуретических средств, ослаблении процессов тканевого фосфорилирования тиамина. Синдром Вернике-Корсакова(форма тиами-

новой недостаточности, развивающаяся у алкоголиков) характеризуется энцефалопатией Вернике (мозжечковая атаксия, судороги, арефлексия, нистагм, дезориентация, спутанность сознания, паралич глазных мышц) и корсаковским психозом (неспособность усваивать информацию, ретроградная амнезия, дезориентировка во времени и пространстве, слабая способность сосредоточиваться, болтливость, иногда эйфория).

Модель бери-бери была получена на курицах (модель Х. Эйкмана), голубях и лисицах (паралич Частека).

Молекулярной основой обменных нарушений, наблюдаемых при развитии В₁-гиповитаминоза, является снижение функциональной активности тиаминзависимых ферментов, занимающих ключевое положение в клеточном метаболизме (рис. 12-11). Тиаминдифосфат (тиаминпирофосфат) - коферментная форма витамина В₁ - входит в состав пируват- и α-кетоглутаратдегидрогеназных ферментативных комплексов, катализирующих окислительное декарбоксилирование пировиноградной и α-кетоглутаровой кислот. Ацетил-КоА, образующийся в результате окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты, либо попадает в цикл трикарбоновых кислот (ЦТК), где происходит его полное окисление с образованием СО₂, Н₂О и АТФ, в том числе в цепи переноса электронов, либо принимает участие в синтезе холестерина, фосфолипидов, жирных и желчных кислот, ацетилхолина и стероидных гормонов. α-Кетоглутаратдегидрогеназный комплекс, катализирующий окислительное декарбоксилирование α-кетоглутаровой кислоты, является звеном цикла трикарбоновых кислот, обеспечивающего окисление продуктов расщепления белков, липидов и углеводов. Транскетолаза (ключевой фермент пентозофосфатного пути окисления углеводов), в состав которой входит тиаминдифосфат, участвует в переносе гликольальдегидного радикала от кетосахаров на альдосахара. Нормальное функционирование пентозного цикла, являющегося основным источником НАДФ2Н и рибозо-5-фосфата, представляет собой необходимое условие для осуществления биосинтеза нуклеиновых кислот, белков и липидов. Тиаминдифосфат также участвует в окислительном декарбоксилировании α-кетокислот, образующихся из аминокислот с разветвленной боковой цепью, что играет важную роль в процессах катаболизма белка.

Наряду с алиментарной недостаточностью витамина В₁ известны заболевания, обусловленные врожденными нарушениями обмена

Рис. 12-11.Нарушения синтеза нуклеиновых кислот, белков, липидов, ацетилхолина, образования АТФ при гиповитаминозе 1 - дефицит пируватдегидрогеназы; 2 - дефицит α-кетоглутаратдегидрогеназы; 3 - дефицит транскетолазы (по В.Б. Спиричеву, Ю.И. Барашневу, 1977). ЦТК - цикл трикарбоновых кислот

и функций витамина: подострая некротизирующая энцефаломиелопатия, или болезнь Лея, при которой нарушено образование коферментной формы витамина в мозговой ткани; перемежающаяся атаксия, обусловленная врожденным дефектом пируватдегидрогеназного ферментативного комплекса; тиаминзависимая форма болезни «моча с запахом кленового сиропа», связанная с дефектом системы окислительного декарбоксилирования разветвленных кетокислот.

При авитаминозе В₁ в крови и тканях происходит накопление α-кетокислот, с мочой в повышенных количествах выделяются аминокислоты и креатин. Нарушение окислительного декарбоксилирования приводит к накоплению пирувата и его недоокисленных метаболитов, оказывающих токсическое действие на ЦНС. Развиваются метаболический ацидоз, гипоэнергетические состояния в связи с нарушением метаболизма углеводов, нарушается работа ионных насосов нервных и мышечных клеток, в том числе кардиомиоцитов. В связи с тем, что для получения энергии организм начинает использовать больше белков и липидов, нарушаются синтез

жирных кислот, ацетилирование холина, превращение углеводов в липиды, развивается отрицательный азотистый баланс.

В токсичных дозах витамин В₁ угнетает ферменты холинэстеразу и гистаминазу, вызывает дегрануляцию тучных клеток и острую аллергическую реакцию. Возможны кровоизлияния в кишечник, отек легких, судороги. Наиболее тяжелая реакция - анафилактический шок с потерей сознания, коллапсом и даже смертельным исходом. Развитие аллергических реакций может быть связано не только с величиной дозы витамина В₁, но и с повышенной чувствительностью некоторых людей к тиамину.

Основное количество витамина В₁ человек получает с растительной пищей. Много витамина В₁ содержится в дрожжах, пшеничном хлебе из муки грубого помола, оболочке и зародышах семян хлебных злаков, сое, фасоли, горохе, меньше - в картофеле, моркови, капусте. Из продуктов животного происхождения наиболее богаты витамином В₁ печень, почки, мозг. Некоторые бактерии, населяющие кишечник животных, способны синтезировать витамин В₁. Норма суточного потребления тиамина для взрослого человека составляет от 1,2 до 2,2 мг.

Витамин В₂

Дефицит витамина В₂(рибофлавина, витамина роста) может быть вызван как недостаточным поступлением его с пищей, так и нарушением всасывания витамина, связанным с ингибирующим действием на флавокиназу ряда лекарственных препаратов (адриамицин, антидепрессанты и др.).

Острый арибофлавиноз,развивающийся при полном отсутствии витамина в пище у человека и животных, характеризуется внезапным развитием коматозного состояния и быстро наступающей гибелью. Недостаток рибофлавина у животных вызывает поражения кожных покровов (облысение, дерматиты с шелушением кожи и появлением эрозий), глаз (кератиты, катаракты), развитие гипохромной анемии. У собак отмечаются нарушения координации движений, а также процессов высшей нервной деятельности со снижением условных и безусловных рефлексов. У человека дефицит рибофлавина проявляется прежде всего хейлозом с мацерацией и трещинами на губах и ангулярным стоматитом (рис. 12-12). Могут развиваться дерматиты на носогубной складке, крыльях носа, веках и ушах, волосистой части головы, мошонке и других частях

тела. Отмечаются глосситы, сопровождающиеся чувством жжения языка, а также поражения глаз (васкуляризация роговой оболочки, блефариты, конъюнктивиты и кератиты); развиваются анемия, нервные расстройства, проявляющиеся мышечной слабостью, жгучими болями в ногах, атаксией, гиперкинезами. Рибофлавин входит в состав флавиновых коферментов (ФМН - флавинмононуклеотид и ФАД - флавинадениндинуклеотид), являющихся, в свою очередь, простетическими группами ряда ферментов, катализирующих реакции дегидрирования исходного субстрата или промежуточного метаболита (оксидазы L- и D-аминокислот, ксантиноксидаза и др.); а также реакции, характеризующиеся переносом электронов и протонов не от исходного субстрата, а от восстановленных пиридиновых коферментов. Витамин В₂, входящий в состав коферментов оксидоредуктаз, принимает участие в процессах окислительного фосфорилирования, окисления альдегидов, моноаминов, пуриновых оснований, углеводов и др. При гипорибофлавинозе вследствие недостатка флавопротеинов страдают в первую очередь высокоаэробные эпителии кожи и полости рта. Дефицит рибофлавина характеризуется снижением интенсивности

окислительно-восстановительных превращений ксантина, аминокислот, угнетением ферментов цикла трикарбоновых кислот, β-окисления жирных кислот, дыхательной цепи митохондрий. При гиповитаминозе В₂ снижается детоксикационная активность ферментов печени в отношении лекарственных препаратов.

Из пищевых продуктов богаты рибофлавином хлеб (из муки грубого помола), семена злаков, яйца, молоко, мясо, печень, свежие овощи и др. Суточная потребность в витамине В₂ составляет 1,7-3,0 мг.

Витамин РР