Витамин РР и методы определения витаминов

ГОУ ВПО Челябинский Государственный Университет Реферат на тему:

Витамин РР. Методы определения витаминов Выполнила: Шатохина Евгения Группа: БЭ 201/1

Преподаватель: Зырянова Ю.М.

г. Челябинск 2011

Витамин РР и методы определения витаминов

Витамины (от латинского vita — жизнь) — особые органические вещества, которые, не являясь источником энергии или строительным материалом для организма, тем не менее необходимы (в незначительных, часто минимальных количествах) для его нормальной жизнедеятельности (и даже для самого существования). Витамины участвуют в обмене веществ, являются биологическими ускорителями химических реакций, протекающих в клетке, повышают устойчивость к инфекционным заболеваниям, повышают работоспособность, облегчают течение многих болезней, снижают отрицательное влияние различных профессиональных вредностей и т. п.

Витамин РР имеет следующие названия:

Витамин Вз, Апелагрин, Индурацин, Липлит, Ниацин, Николаи, Никодон, Никонацид, Никотен, Никовит, Пеллаграмин, Пелонин, Певитон, Витаплекс Н, никотиновая кислота (Acidum nicotinicum).

Краткая история

История противопеллагрического витамина, пожалуй, одна из самых увлекательных и сложных. Еще в 1867 г. Huber получил впервые никотиновую кислоту путем окисления никотина хромовой кислотой, но только в 1937 г. было доказано, что она является витамином PP. В 1873 г. Weidel получил никотиновую кислоту путем окисления никотина азотной кислотой, а в 1879 г.- путем окисления бетапиколина. Он же предложил ее название. Одновременно с ним в 1879 г. русский химик-органик А. Н. Вышнеградский синтезировал никотиновую кислоту из 3-этилпиридина. В 1877 г. Laiblin получил никотиновую кислоту окислением никотина перманганатом. В 1912 г. Suzuki, Shimamura и Odake выделили никотиновую кислоту из рисовых отрубей, а в 1913 г., независимо от них, Funk выделил ее из рисовых отрубей и дрожжей. Однако выделенное кристаллическое вещество_не_предохраняло_и_не_излечивало_бери-бери.

В 1926 г. Vickery вновь выделил никотиновую кислоту из дрожжей. Но никто из перечисленных исследователей не подозревал, что это вещество является истинным противопеллагрическим фактором. Это еще более удивительно потому, что примерно в это же время американский врач Goldberger установил в качестве основной причины пеллагры недостаточность в питании человека нового, до сих пор неизвестного фактора РР (pellagra preventing). Он пытался вызвать у крыс недостаточность этого вещества. Однако причиной полученных им в эксперименте нарушений впоследствии оказалась недостаточность витамина В6. В 1935 г. В. В. Ефремов показал, что витамин B6 не излечивает экспериментальную пеллагру у собак. В 1936 г. Koehn и Elvehjem установили, что печеночный экстракт не предупреждал и не излечивал собачьей пеллагры, а также пеллагру у человека. В 1936 г. ими была получена из печеночного экстракта активная фракция, 64 мг которой излечивали собачью пеллагру. Из этой фракции в 1937 г. Strong и Woolley получили кристаллическое вещество, которое оказалось никотиновой кислотой. В 1937 г. Elvehjem и соавторы установили в опытах на собаках, у которых была воспроизведена экспериментальная пеллагра, что никотиновая кислота излечивает это заболевание. В 1937 г. никотиновая кислота была с успехом применена при пеллагре человека. В 1938 г. В. В. Ефремов впервые в СССР излечил тяжелую пеллагру с психозом никотиновой кислотой.

В процессе своих поисков по раскрытию этиологии пеллагры Goldberger и Tanner в 1922 г. высказали гипотезу, что причиной этого заболевания может быть недостаток некоторых аминокислот, а именно триптофана, что впоследствии подтвердилось.

Warburg и Christian в 1934 г. впервые показали значение никотиновой кислоты в биохимических реакциях. Они выделили амид никотиновой кислоты из кодегидразы II (НАДФ) и установили его функцию как составной части кофермента, переносящего водород. Почти одновременно с ним в 1935 г. Euler и соавторы выделили из кодегидразы I (НАД) вещество, которое также было индентифицировано с амидом никотиновой кислоты. Большое биологическое значение никотиновой кислоты было затем установлено рядом исследований, показавших, что это вещество является важным фактором для некоторых микроорганизмов.

Распространение в продуктах и суточная потребность:

Никотиновая кислота довольно широко распространена в растительных и особенно в животных продуктах, которые значительно богаче никотиновой кислотой. Из растительных продуктов богаче всего сухие пивные дрожжи (40 мг) и пекарские прессовые дрожжи (28 мг). Значительное количество никотиновой кислоты находится в зерновых продуктах. Например, в пшенице содержится свыше 5 мг. Распространение никотиновой кислоты в пшеничном зерне примерно такое же, как и тиамина. Она содержится преимущественно во внешнем слое эндосперма, зародыше и отрубях с той разницей, что в отрубях больше никотиновой кислоты и меньше тиамина, чем в зародышеВ обойной муке находится вся никотиновая кислота, а в хлебе из нее — 3,5 мг, в муке 1-го сорта — 1 мг, а в хлебе из нее — 0,7 мг. Рожь значительно беднее пшеницы в отношении витамина РР — 1,1 мг. В ржаной муке содержится 1 мг, а в ржаном хлебе — 0,45 мг никотиновой кислоты. Кукуруза содержит около2мг.

Из круп наиболее богата никотиновой кислотой гречневая (свыше 4 мг), затем пшено (свыше 2 мг), ячневая (2 мг), овсяная (1,6 мг), перловая (1,5 мг), рис шлифованный (1,6мг), манная крупа-0,9 мг.

В кукурузе, как и в большинстве других зерновых культур, никотиновая кислота находится на 95−98% в связанной, не усвояемой организмом формеэфире сложного строения (ниацитин). Она освобождается полностью только после щелочного гидролиза. Освобожденная щелочным гидролизом никотиновая кислота уже легко усваивается организмом животных и человека. Наряду с этим такая зерновая культура, как кукуруза, очень бедна триптофаном. Это должно учитываться при оценке содержания никотиновой кислоты в пищевых рационах.

Из других растительных продуктов хорошими источниками являются бобовые, в которых никотиновая кислота находится в усвояемом виде: зеленый горошек, чечевица, фасоль, соя (2 — 2,5 мг). Хороший источник никотиновой кислоты — кофейные бобы, содержащие в зависимости от сорта и обжарки от 2 до 10 мг. Очень богаты никотиновой кислотой земляной орех — арахис (10 — 16 мг), затем шпинат, томаты, капуста, брюква, баклажаны (0,5−0,7 мг). В картофеле содержится 0,9 мг (в вареном 0,5 мг), в моркови — 1 мг, сладком перце — 0,9 мг, репе — 0,8 мг, красной свекле-1,6 мг, в свежих грибах -6мг, в сушеныхдо 60 мг.

Очень богаты никотиновой кислотой животные продукты, за исключением яиц (0,2 мг) и молока (около 0,1 мг). Так мясо домашней птицы содержит 6- 8 мг, баранина -5,8 мг, говядина -4 мг, телятинасвыше 6 мг, свинина около 3 мг, печень-15−16 мг, почки-12−15 мг, сердце-6−8 мг. Рыба беднее никотиновой кислотой, чем мясо скота. Свежая рыба содержит в среднем около 3 мг никотиновой кислоты, мороженая треска-около 2 мг, щука-3,5 мг, судак-1,8 мг.

В животных тканях почти вся никотиновая кислота находится в виде амида, связанного с нуклеотидами,-НАД и НАДФ. В продуктах растительного происхождения содержание никотинамида колеблется от 7% (желтая кукуруза) до 70% (картофель) по отношению ко всей никотиновой кислоте. В большинстве продуктов растительного происхождения никотиновая кислота распределена главным образом в наружных оболочках. Например, пшеничные отруби содержат 330 мкг в 1 г, пшеничная мука высшего сорта — 12 мкг, цельная пшеница — 70 мкг, шлифованный рис — 0,9 мкг, нешлифованный — 6,9 мкг, рисовые отруби — 96,6 мкг.

Никотиновая кислота — один из наиболее стойких витаминов в отношении хранения и кулинарной обработки. Она также очень стойкая при процессах консервирования. В консервах, хранившихся 2 года, потери ее не превышают 15%. Практически отсутствуют потери при замораживании или сушке. Обычные методы приготовления пищи приводят к потерям от 15 до 20% активности. При некоторых методах кулинарной обработки потери доходят до 50%. Состав почвы может влиять на содержание никотиновой кислоты в растениях. Снижение содержания основных ионов в питательных растворах уменьшало содержание никотиновой кислоты в овсе. Удобрение почвы известью или внесение в нее нитратов повышало содержание никотиновой кислоты в пшенице.

Потребность в витамине В3 зависит от:

· Возраста:

o Взрослые мужчины и женщины — 15 до 25 мг/сут

o Лица пожилого возраста — 1,2 — 1,4 мг/сут

o Дети и подростки (в зависимости от возраста) — 15−20 мг/сут

· Состояние беременности или кормление грудью;

o Беременность — дополнительно 20 мг/сут

o Кормление грудью — дополнительно 25 мг/сут Следует учитывать, что длительное применение больших доз никотиновой кислоты может привести к развитию жировой дистрофии печени. Для предупреждения этого осложнения рекомендуется включать в диету продукты, богатые метионином-незаменимой (несинтезирующейся в организме) аминокислоты, или назначать метионин и другие липотропные (избирательно взаимодействующий с жирами) средства.

Биохимическая роль:

Никотиновая кислота довольно легко выделяется из большинства природных продуктов. Она представляет собой белое игольчатое, кристаллическое вещество без запаха, кисловатого вкуса с точкой плавления 234−237°. Молекулярный вес ее 123,11. Один грамм никотиновой кислоты растворим в 60 мл воды и 80 мл этилового спирта при 25°. Она нерастворима в эфире, но растворима в водных растворах гидроксидов и карбонатов щелочей. Никотиновая кислота не гигроскопична, очень стойкая в сухом виде. Растворы ее могут переносить автоклавирование при 120° в течение 20 минут без разрушения. Она хорошо переносит кипячение в 1 н. и 2 н. растворах минеральных кислот и щелочей. Никотиновая кислота имеет спектр поглощения в ультрафиолетовых лучах с максимумом при 260−260,5 нм. Наблюдается прямолинейная зависимость между коэффициентами поглощения никотиновой кислоты и ее концентрацией.

По химическому строению никотиновая кислота является бетапиридинкарбоновой или пиридин-3-карбоксиловой кислотой.

Никотинамид представляет собой белый кристаллический порошок без запаха, горько-соленого вкуса. Он плавится при 129−131°, имеет молекулярный вес 122,12. Один грамм растворяется в 1 мл воды и в 1,5 мл 95% этилового спирта. Он растворим в ацетоне, амиловом спирте, этиленгликоле, хлороформе, бутаноле, немного растворим в эфире и бензине. Никотинамид резко повышает растворимость рибофлавина. В сухом виде при температуре ниже 50° очень стоек. В водном растворе может быть автоклавирован при 120° в течение 20 минут без видимой потери активности. Под влиянием кислот и щелочей он превращается в никотиновую кислоту.

Никотинамид имеет абсорбционный максимум при 260−261,5 нм. По химическому строению он является амидом бетапиридинкарбоновой или пири-дин-3-карбоксиловой кислоты.

Никотиновая кислота может быть получена из никотина, из бетапиколина, хинолина, пиридина и др.

Никотинамид может быть получен из никотиновой кислоты, ее эфиров и из 3-циано-пиридина. Одним из важнейших аналогов никотиновой кислоты является 3-ацетилпиридин, который в опытах на животных используется для воспроизведения недостаточности никотиновой кислоты, как и другой аналог — 6-аминоникотинамид. 3-Ацетилпиридин почти не оказывает действия на здоровых собак, так как только малая часть его превращается в организме в никотиновую кислоту, а большая часть выделяется с мочой в виде никотината и других соединений. При применении его в опытах на мышах в дозе 3 мг в день через 3−4 дня появлялись симптомы недостаточности никотиновой кислоты.

Токсичность 3-ацетилпиридина LD50 для мышей составляет 300- 350 мг/кг, а для крыс — 80 мг/кг. Токсичность 6-аминоникотинамида (LD50 для мышей 35 мг/кг) значительно выше, чем у 3-ацетилпиридина. При дозе 2 мг/кг 50% животных погибали через 11 дней.

Гидразид изоникотиновой кислоты (изоникотинилгидразид, изониазид) угнетает рост микобактерий туберкулеза, которые теряют около 50% НАД при концентрации изониазида в среде 0,1 мкг/мл.Применяют в качестве лечебного средства при туберкулезе.

Никотиновая кислота и ее амид играют существенную роль в жизнедеятельности организма: они являются простетическими группами ферментов — кодегидразы I (дифосфопиридиннуклеотида-НАД)и кодегидразы II (трифосфопиридиннуклеотида — НАДФ), являющихся переносчиками водорода и осуществляющих окислительно-восстановительные процессы.

Кодегидраза II участвует также в переносе фосфата. Никотиновая кислота обладает не только противопелагрическими свойствами; она улучшает углеводный обмен, действует положительно при легких формах диабета, заболеваниях печени, сердца, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки и энтероколитах (воспалении тонкой и толстой кишки), вяло заживающих ранах и язвах. Витамин РР входит в состав НАД или НАДФ, являющихся коферментами большого числа обратимо действующих в окислительно-восстановительных реакциях дегидрогеназ. Показано, что ряд дегидрогеназ использует только НАД и НАДФ (соответственно малатдегидрогеназа и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа), другие могут катализировать окислительно-восстановительные реакции в присутствии любого из них (например, глутаматдегидрогеназа). В процессе биологического окисления НАД и НАДФ выполняют роль промежуточных переносчиков электронов и протонов между окисляемым субстратом и флавиновыми ферментами.

Витамин оказывает также сосудорасширяющее действие. Никотиновая кислота обладает липопротеидемической активностью (снижает уровень липопротеидов в крови). В больших дозах (3−4 г в день) понижает содержание триглийцеридов и бета-липопротеидов в крови. У больных с гиперхолестеринемией (с повышенным содержанием холестерина в крови) под ее влиянием уменьшается соотношение холестерин/фосфолипиды в липопротеидах низкой плотности.

Назначают как специфическое средство для предупреждения и лечения пеллагры. Кроме того, применяют при желудочно-кишечных заболеваниях (особенно при гастрите) заболеваниях печени (острых и хронических гепатитах, циррозах), спазмах (резком сужении просвета) сосудов конечностей, почек, головного мозга, при невритах лицевого нерва (воспалении лицевого нерва), атеросклерозе, длительно незаживающих ранах и язвах, инфекционных и других заболеваниях.

Витамин РР оказывает положительное влияние на выделительную функцию желудка (повышает кислотность желудочного сока) и поджелудочной железы, регулирует двигательную функцию желудка, улучшает углеводный обмен, снижает содержание холестерина в крови, расширяет коронарные сосуды сердца и сосуды конечностей, положительно действует при заболеваниях печени, колитах, язвенной болезни, вяло заживающих ранах, язвах.

витамин организм никотиновый авитаминоз

Обмен витамина РР в организме

Судьба никотиновой кислоты, поступающей в организм, зависит от вида питания и содержащихся в нем продуктов. Как уже упоминалось выше, никотиновая кислота, находящаяся в ряде зерновых продуктов в форме сложного эфира — ниацитина, на 95−96% не усваивается организмом человека, собаки и крысы, тогда как ниацин, находящийся в животных и бобовых продуктах, усваивается ими целиком. Организм человека, собаки и свиньи не в состоянии синтезировать никотиновую кислоту в количествах, необходимых для покрытия потребности в ней организма, и поэтому постоянно нуждается в получении ее с пищей. Некоторые млекопитающие, например крыса, лошадь, корова и овца, могут синтезировать никотиновую кислоту.

Источником никотиновой кислоты является триптофан. Начиная с 1945 г. в ряде работ описаны отдельные этапы синтеза никотиновой кислоты из триптофана у млекопитающих. Существуют два пути эндогенного синтеза ниацина в организме животных: микробный синтез в кишечнике и биосинтез в тканях. Основное превращение L-триптофана идет по пути расщепления триптофан-пирролазой его пиррольного кольца с образованием формил-кинуренина, из которого образуются кинуренин и 3-оксикинуренин, являющиеся одними из главных продуктов диссимиляции триптофана в организме. 3-оксикинуренин далее превращается в 3-оксиантраниловую кислоту. После включения двух атомов кислорода образуются 2-акролеил-З-аминофумаровая кислота и хинолиновая кислота, являющаяся предшественником никотиновой кислоты. В результате ряда промежуточных реакций у всеядных животных и человека образуются никотиновая кислота и Nl-метилникотинамид.

При сбалансированном питании лишь незначительная часть триптофана выделяется из организма животных и человека с мочой в виде специфических продуктов его распада. При нагрузках триптофаном с мочой выделяются в значительных количествах такие продукты его обмена, как кинуренин, 3-оксикинуренин, кинуреновая и ксантуреновая кислоты. Участие витамина B6 в обмене триптофана у млекопитающих предполагалось в связи с обнаружением в моче при недостаточности витамина B6 ксантуреновой кислоты — одного из продуктов обмена триптофана. Кроме того, ряд авторов наблюдали при недостаточности витамина B6 у животных снижение концентрации НАД и НАДФ в эритроцитах крови и снижение выделения Nl-метилникотинамида с мочой.

Оказалось, что производное витамина В6 — пиридоксальфосфат является коферментом кинурениназы, участвующим в гидролитическом расщеплении кинуренина и 3-оксикинуренина. Нарушение кинурениназной реакции при недостаточности витамина В6 приводит к нарушению синтеза 3-оксиантраниловой кислоты и снижению образования никотиновой кислоты.

Никотиновая кислота, поступающая в организм человека и всеядных и пло-тоядных животных, переходит в никотинамид и затем метилируется в Nl-метилникотинамид, который частично окисляется в Nl-метил-2-пиридон-5-карбоксамид. От 40 до 50% принятой никотиновой кислоты выделяется в этой форме. У травоядных животных никотиновая кислота не переходит в амид и выделяется с мочой в свободном или связанном виде, а находящийся в пище этих животных никотинамид выделяется в виде никотиновой или ни-котинуровой кислот. Метилирование никотинамида происходит путем при-соединения метильной группы к азоту пиридинового кольца. Nl-метилникотинамид имеет адсорбционный максимум в ультрафиолетовых лучах 264,5 нм. Nl-метилникотинамид 6-пиридон — 260 и 290 нм.

Подсчет выделения с мочой метаболитов никотиновой кислоты у людей, получавших различные количества витамина РР и триптофана, показал, что в среднем от 55 до 60 мг триптофана, содержащегося в пище, эквивалентны 1 мг никотиновой кислоты.

Horwitt предложил называть 1 мг никотиновой кислоты, или 60 мг триптофана «ниациновым эквивалентом». Таким образом, в никотиновую кислоту превращается от 1,9 до 5% (в среднем 3,3%) триптофана.

Участие витамина РР в обмене веществ

Никотиновая кислота и никотинамид являются веществами, необходимыми для жизнедеятельности всех животных и растительных клеток. Они входят в состав коферментов НАД и НАДФ и вместе с апоферментами катализируют окислительно-восстановительные реакции клеточного обмена. Эта роль ни-котиновой кислоты установлена еще до того, как было открыто ее значение в качестве витамина PP. НАД был обнаружен еще в 1905 г., в 1933 г. было ус-тановлено его адениннуклеотидное строение, а в 1936 г. НАД в чистом виде был выделен из пивных дрожжей. Он представляет собой белый аморфный порошок, слабо растворимый в феноле и метаноле с соляной кислотой. В ультрафиолетовых лучах он имеет абсорбционный спектр 260 и 340 нм.

НАД представляет собой динуклеотид, состоящий из никотинамида, двух молекул рибозы, двух молекул фосфорной кислоты и аденина. НАДФ имеет сходное с НАД свойство взаимодействовать с водородом и тот же абсорбционный спектр. Он содержит одну молекулу никотинамида, две молекулы рибозы, одну молекулу аденина и три молекулы фосфорной кислоты, отличаясь от НАД наличием одного остатка фосфорной кислоты во втором положении аденозина.

НАД и НАДФ находятся во всех клетках организма животных и растений. Для примера представлена таблица их содержания в тканях крыс.

Мы видим, что НАД находится в тканях в гораздо больших количествах, чем НАДФ. По их содержанию в тканях можно судить об интенсивности участия этих коферментов в обмене веществ. В клетках отношение НАД/НАД-Н2 выше отношения НАДФ/НАДФ-Н2. НАД и НАДФ в клетках, если исходить из расчета ферментативной активности всего гомогената, содержатся в большем количестве в ядре, где происходит их синтез, и в меньшем количстве — в митохондриях и микросомах Фермент НАД-пирофосфорилаза вхо-дит в состав ферментов клеточного ядра, НАД-Н-цитохром С-редуктаза и НАДФ-Н-цитохром С-редуктазав состав ферментов собственно ядерной оболочки, НАД-Н-дегидрогеназа, НАД-Н-цитохром С-редуктаза, НАД-Н-цитохром В5-редуктаза, НАД-Н-оксидаза и НАДи НАДФ-изоцитратдегидрогеназа — в состав ферментов митохондрий, НАД-Н-цитохром С-редуктаза, НАД-Н2-оксидаза, НАДФ-Н2-цитохром С-редуктазав состав ферментов зндоплазматического ретикулума. Таким образом, НАД и НАДФ участвуют в качестве коферментов в ряде весьма важных ферментных систем обмена веществ в организме человека и животных. Однако благодаря структурным особенностям белковых компонентов дегидрогеназ связь коферментов НАД и НАДФ с этими ферментами менее прочная, чем других содержащих витамины ферментов. Вследствие этого НАД и НАДФ могут принять участие во многих реакциях окисления и восстановления, мигрируя от одного апофермента к другому.

Нуклеотиды НАД и НАДФ, содержащие в качестве каталитически активной группировки амид никотиновой кислоты, относятся к наиболее универсальным по распространению и биологической роли коферментам.

Одним из наиболее характерных физических свойств никотинамидных коферментов является наличие у восстановленных форм (НАД-Н2 и НАДФ-Н2) полосы поглощения в ультрафиолетовом свете с максимумом при 340 нм. Возбуждение НАДФ-Н2 излучением с этой длиной волны приводит к появлению флуоресценции с максимумом при 480 нм.

Спектрофотометрические и спектрофлуориметрические методы, основанные на этих свойствах, применяются для аналитического определения никотинамидных коферментов, а также для измерения активности связанных с ними дегидрогеназ.

При участии никотинамидных коферментов специфические дегидрогеназы катализируют обратимые реакции дегидрирования спиртов, оксикислот и некоторых аминокислот в соответствующие альдегиды, кетоны и кетокислоты. В настоящее время выделены и изучены свойства большого количества ферментов,_содержащих_в_качестве_кофермента_никотинамид.

Важнейшие из этих ферментов следующие:

1. Алкогольдегидрогеназы (КФ1.1.1−2).

2. R-CH2-ОН+НАД (или НАДФ) —- R-СНО + НАД-Н (или НАДФ-Н) + Н+

3. Альдегиддегидрогеназы (КФ1.2.1.3−5)

4. R-CHO+Н2О+НАД (или НАДФ)—- R-COOH+НАД-Н (или НАДФ-Н) + Н+

5. Глюкозо-дегидрогеназа (КФ1.1.1.47).

6. D-глюкоза + НАД (или НАДФ) —- дельта-лактон-D-глюконовой кислоты + НАД-Н (или НАДФ-Н) + Н+

7. ДегидрогеназаD-глюкозо-б-фосфата (КФ1.1.1.49)

8. D-глюкозо-б-фосфат + НАДФ —- дельта-лактон-6-фосфат D-глюконовой кислоты + НАДФ-Н + Н+

9. Дегидрогеназа_L-глютаминовой_кислоты (КФ1.4.1.2−4)

10. L-глютаминовая кислота +НАД (или НАДФ) + Н2О—-альфа-кетоглютаровая кислота + NH+НАД-Н (или НАДФ-Н)

11. Дегидрогеназа_L-глицеро-З-фосфата (КФ1.1.1.8)

12. L-глицеро-З-фосфат + НАД —- диоксиацетонфосфат + НАД-Н + Н+

13. Дегидрогеназа молочной и яблочной кислот (КФ 1.1.1.27−28; 1.1.1.37−40)

14. R-CHOH-СООН + НАДФ —- R-СО-СООН + НАДФ-Н + Н+

Наиболее важная биологическая функция никотинамидных коферментов состоит в их участии в переносе электронов и водорода от окисляющихся субстратов к кислороду в процессе клеточного дыхания. Молекулы НАД и НАДФ в окисленной форме обладают выраженными свойствами акцепторов независимо от того, получены ли они путем биосинтеза или химическим путем. Можно сделать вывод, что в основе механизма химического действия этих коферментов лежит высокое сродство никотинамида к электрону. На основе квантовой механики это определяется его низшей свободной молекулярной орбитой. В окисленных формах НАД и НАДФ являются сильными акцепторами электронов. Так как их высшая заполненная орбита расположена низко, они являются слабыми донаторами электронов. Для восстановленных форм НАД и НАДФ энергии орбит имеют обратное соотношение, поэтому коферменты в окисленной форме проявляют тенденцию к захвату электронов, а в восстановленной форме — к их отдаче. Это мы видим на примере целого ряда соединений, в образовании которых участвует НАД.

Таким образом, коферментные функции НАД и НАДФ проявляются главным образом в окислительно-восстановительных реакциях, в обратимом присоединении атома водорода. Главная функция коферментов выражается в обратимом превращении пиридинового кольца в 1,4-дигидропиридиновое.

При гидрировании пиридинового кольца меняется его световое поглощение. Дигидропиридиновая система обладает абсорбционным максимумом при 340 нм, а пиридиновая почти не имеет абсорбции в этой области. В процессах дегидрирования, которые катализируются никотинамидными коферментами, субстрат отдает два атома водорода (2Н или 2Н+ + 2е), но присоединяется к молекуле кофермента лишь один атом Н (в четвертом положении пиридинового цикла), а второй атом Н отдает коферменту электрон и превращается в Н+ (протон). Установлено, что передача атома Н от субстрата к НАДФ происходит непосредственно и стереоспецифично для данного фермента, всегда в одну сторону плоскости пиридинового ядра НАДФ. В зависимости от направления присоединения атома водорода все дегидрогеназы, содержащие НАД, разделяются на два типа-А и В.

К типу, А относятся дегидрогеназы спиртов, L-лактата, L-малата, D-глицерата, ацетальдегида и др., тогда как к типу Вдегидрогеназы L-глутамата, D-глюкозы, D-глицеро-З-фосфата, D-глицеральдегид-фосфата, бетаоксистероидов и др. Примером поэтапного включения в ход ферментативных реакций НАД, НАД-Н2, НАДФ и НАДФ-Н2 является цикл лимонной кислоты Кребса. Этот цикл служит центром скрещивания всех важных метаболических реакций, в которых принимают участие никотинамидаденинди-нуклеотиды.

В некоторых ферментативных реакциях, например в реакции анаэробного распада глюкозы, имеются 2 ферменталактат-дегидрогеназа и фос-фоглицеринальдегид-дегидрогеназа, которые соединяются системой НАД-НАД-Н2. Реакция эта обратима и ее направление определяется коэффициентом НАД/НАДН2 и концентрацией веществ в реакции .

Особой группой ферментов являются трансгидрогеназы, катализирующие реакции между НАД и НАДФ-Н2 в направлении дигидрирования НАДФ-Н2 за счет НАД.

С помощью специфической дегидрогеназы, коферментом которой служит НАДФ, осуществляется превращение фолиевой кислоты в тетрагидрофолиевую кислоту.

Особым вопросом является структура молекулы НАД-Н, которая представ-ляет собой дигидропиридин, имеющий два основных типа, содержащих алкильную группу в положении 1:1-алкил-1,2-дигидропиридины и 1-алкил-1,4-дигидропиридины .

Наибольшее биологическое значение имеют дигидропиридины, содержащие в 3-м положении карбамидную группу. Эти соединения имеют три изомера: 1,2, 1,4 и 1,6 .

Содержание витамина РР в продуктах

(мг/100 г продукта)

Минимальное суточное содержание никотиновой кислоты в пищевых рационах, включающих кукурузу, должно быть около 7,5 мг. Наряду с этим имеет значение то, что кукуруза большую часть никотиновой кислоты содержит в неусвояемом виде и бедна триптофаном, являющимся предшественником никотиновой кислоты (см. выше). Со времени этого открытия в изучение обмена и потребности в никотиновой кислоте должно быть также включено и потребление триптофана как потенциального ее источника. Во многих странах заболеваемость пеллагрой связана с преимущественным питанием кукурузой. Однако питание, в котором преобладают другие злаки, бедные никотиновой кислотой и триптофаном, так же приводит к явлениям недостаточности никотиновой кислоты. Связанная форма никотиновой кислоты содержится в злаках, но не обнаружена в бобовых продуктах и в продуктах животного происхождения. Она должна быть принята во внимание при оценке пищевых рационов в отношении никотиновой кислоты и составлении норм суточной потребности в никотиновой кислоте. В Мексике и Центральной Америке из кукурузы готовят лепешки «тортилла». При их приготовлении кукурузу обрабатывают известью, что освобождает связанную форму никотиновой кислоты и делает ее усвояемой организмом. Варка кукурузы не освобождает связанной формы никотиновой кислоты. Очевидно, этим объясняется низкая заболеваемость пеллагрой населения указанных районов. Имеются и другие продукты, содержащие усвояемую никотиновую кислоту и обладающие противопеллагрической активностью, например стручковые овощи, некоторые напитки и среди них прежде всего кофе. Как уже указывалось, из триптофана в организме образуется никотиновая кислота, причем триптофан обладает не только профилактическим, но и лечебным действием при пеллагре. Для более точного учета противопеллагрической активности триптофана он был. назван ниациновым эквивалентом. Таким образом, ниациновый эквивалент представляет собой 1 мг никотиновой кислоты или 60 мг триптофана. Содержание ниациновых эквивалентов в некоторых пищевых продуктах представлено в таблице.

Величины для пшеничной муки, кукурузной крупы и кукурузы представляют собой количества связанного ниацина, который, как было показано, не усваивается. Поэтому ниациновые эквиваленты, исправленные в отношении содержания связанного ниацина, значительно снижены.

В таблице показано содержание ниацина, триптофана, ниациновых эквивалентов и ниациновых эквивалентов, исправленных для связанной формы ниацина (ниацитина), из расчета на 1000 ккал в наиболее распространенных пищевых продуктах (молоко, мясо, яйца, пшеница и кукуруза). Такие продукты, как пшеничная мука, кукурузная мука, рисовые и ячменные отруби, имеют довольно высокое содержание ниацина, однако почти весь он находится в связанной, неусвояемой форме. Поэтому количества ниациновых эквивалентов, уточненных в отношении связанного ниацина для этих продуктов, естественно снижаются.

Большинство пищевых рационов в США содержит от 500 до 1000 мг или больше триптофана в день и от 8 до 17 мг преформированного ниацина с общим количеством ниациновых эквивалентов от 16 до 38 мг. Группой экспертов ФАО/ВОЗ в Риме в 1965 г. было принято, что 5,5 мг ниациновых эквивалентов на 1000 ккал представляют собой соотношение, на основании которого может быть рекомендовано суточное потребление никотиновой кислоты. При этом соотношении ни у одного из наблюдаемых лиц не обнаружено клинических явлений пеллагры, а у некоторых даже отмечалось повышение выделения с мочой метаболитов никотиновой кислоты. Добавление к этому соотношению 20%, обеспечивающих индивидуальные вариации, дает рекомендуемое потребление никотиновой кислоты 6,6 мг на 1000 ккал в сутки.

При беременности выделение Nl-метилникотинамида с мочой повышается приблизительно на 40% с III до VI-IX месяца беременности и возвращается к норме через 2 месяца после родов, поэтому национальный исследовательский совет США рекомендует повышение ниациновых эквивалентов на 3 мг в день в течение 3−6 и 6−9 месяцев беременности в соответствии с повышением потребления калорий. Для периода кормления рекомендуется дополнительно 7 мг ниациновых эквивалентов. Женское молоко содержит в среднем 0,17 мг ниацина и 22 мг триптофана в 100мл-примерно 0,5 мг ниациновых эквивалентов. В отношении питания детей, у которых 15% калорийности обеспечивалось казеином молока, общее содержание никотиновой кислоты в рационе составляло 6 мг, а при питании, в котором 10% калорийности было за счет казеина, — 4 мг. Грудному ребенку весом 6 кг, получающему с материнским молоком 2 г белка на 1 кг веса, такое вскармливание обеспечивает 200 мг триптофана. Получаемое ребенком молоко содержит 3,3 мг никотиновой кислоты и 1,7 мг — за счет триптофана (всего 5 мг никотиновой кислоты). Для детей с момента рождения до 6 месяцев кормление грудью хорошо питающейся матери достаточно для удовлетворения потребности в ниациновых эквивалентах.

Вскармливаемый грудью ребенок, получающий 850 мл молока калорийностью 600 калорий, потребляет примерно 4,5 мг ниациновых эквивалентов в день. Все это указывает, что рекомендуемое потребление 6,6 мг ниациновых эквивалентов на 1000 ккал может быть принято для детей в возрасте от 6 месяцев и старше.

Установлена необходимость никотиновой кислоты не только для профилактики пеллагры, но и для регулирующего воздействия на высшую нервную деятельность. Головной мозг содержит наибольшее количество НАД, что говорит о важной роли коферментных соединений никотиновой кислоты для обеспечения нормальной деятельности центральной нервной системы. Правильное соотношение процессов возбуждения и торможения в коре больших полушарий и, особенно, прочность процесса внутреннего торможения, в значительной степени определяющего поведение человека, очень важны при адаптации организма человека к различным стрессовым ситуациям. Достаточно высокое содержание ниациновых эквивалентов должно быть обеспечено в питании лиц, работающих в условиях повышенного нервно-психического напряжения (члены летных экипажей, телефонистки, работники на пультах дистанционных управлений.

Степень физической нагрузки также, по-видимому, может влиять на потребность в никотиновой кислоте. Например, одной из причин развития пеллагры в период Великой Отечественной войны при прочих условиях считали сильное переутомление. Обмен ряда витаминов, в том числе никотиновой кислоты, претерпевает значительные изменения в процессе старения организма. У старых животных, а также у людей пожилого и особенно старческого возраста наблюдается снижение обеспеченности организма никотиновой кислотой с уменьшением выделения Nlметилникотинамида с мочой. Это связывают с развитием эндогенного полигиповитаминоза, одной из важных причин которого является возрастное понижение активности ферментных систем организма. Среди эндогенных факторов потребность в ниациновых эквивалентах значительно повышают заболевания желудочно-кишечного тракта, в особенности с поносами, различные инфекции, главным образом дизентерия и инфекционный гепатит, тифы, нервные и психические заболевания, особенно шизофрения, а также различные интоксикации.

Потребность в ниациновых эквивалентах увеличивается при приеме различных медикаментов, таких, как сульфаниламидные препараты, антибиотики, препараты изоникотиновой кислоты (фтивазид, тубазид), представляющие собой антагонисты никотиновой кислоты. Об этом следует помнить при построении пищевых рационов в соответствующих лечебных и профилактических учреждениях.

Как известно, никотиновая кислота наиболее устойчива из всех витаминов. Она весьма стойка при хранении и обычных методах консервирования. Потери ее при кулинарной обработке не превышают 15- 20%. Триптофан также очень стоек в отношении обычных методов тепловой обработки, применяемой в питании.

Биологическое действие витамина В3:

· клеточный энергетик,

· детоксикационное,

· антиатеросклеротическое,

· нормализирующее липидный состав крови,

· улучшающее микроциркуляцию,

· гипотензивное,

· регулирующее функции щитовидной железы и надпочечников,

· регулирующее уровень глюкозы в крови,

· оптимизирующее баланс возбуждения и торможения в ЦНС

Витамин В3 необходим при следующих состояниях и заболеваниях:

Ниацин

· Атеросклероз

· Снижение уровня холестерина

· Снижение уровня триглециридов и повышение липопротеидов высокой плотности

· Снижение липопротеина (а)

Витамин В3 также необходим в следующих ситуациях:

· ишемическая болезнь сердца,

· миокардиодистрофия,

· кардиомиопатии,

· синдром перемежающейся хромоты,

· дисциркуляторная энцефалопатия,

· синдром Меньера и др.

· Тревожность

· Ревматоидный артрит

· Остеоартроз (остеоартрит) и остеохондроз

· Сахарный диабет

Витамин В3 также необходим в следующих ситуациях:

· мигрень,

· депрессия,

· бессонница,

· деменция.

Структура витамина:

Витамин В3 существует в ввиде витамера -никотиновая кислота, никотинамид; а также в ввиде активной формы— никотинамидаденин-динуклеотид (НАД); никотинамида-дениндинуклеотидфосфат (НАДФ).

Основные причины развития витаминной недостаточности:

— недостаточное поступление определенного витамина или его предшественников с пищей;

— несоответствие количества витаминов в пище возрастающей потребности организма в них (при беременности, при лактации, у новорожденных, быстро растущих детей);

— нарушение превращения неактивной формы витамина в активную. Например, дефицит жирорастворимых витаминов группы Д может наступать из-за снижения образования их в коже при дефиците ультрафиолетового облучения ребенка;

— усиленный расход витаминов при заболеваниях, стрессах, интенсивной учебе;

— нарушение всасывания витаминов при заболеваниях органов пищеварения;

— заболевания почек, которые приводят к нарушению всасывания минералов и изменению обмена витаминов; - различные врожденные нарушения обмена веществ;

— применение некоторых лекарственных препаратов. Отрицательно влияют на обмен витаминов антибиотики, сульфаниламиды, противоопухолевые средства;

— отравления ядами, вызывающими нарушения обмена веществ внутри клетки;

— послеоперационный период.

Витаминная недостаточность у детей может проявляться группой симптомов, которые называют «неспецифическими». Это значит, что такие признаки могут наблюдаться при дефиците многих витаминов.

Общие признаки витаминной недостаточности:

повышенная восприимчивость к инфекционным заболеваниям; затяжное течение заболеваний; отставание детей в росте и развитии; повышенная утомляемость; общая слабость; снижение эмоциональной активности; снижение памяти.

Симптомы гипервитаминоза витамина РР:

Так как витамин РР является водорастворимым, то он хорошо выводится из организма с мочой, но ввиде метилированного производного. При избыточном выведении витамина наступает диметилирование организма. Так как метильные группы входят в состав ацетилхолина, то наступает нарушение вегетативных функций организма. При приёме высоких доз внутрь: гиперемия кожи лица и верхней половины туловища, парестезии, головокружение, «приливы» крови к коже лица, аритмия, ортостатическая гипотензия, диарея, сухость кожи и слизистой оболочки глаз, гипергликемия, гиперурикемия, миалгия, тошнота, рвота, пептическая язва, изнуряющий кожный зуд.

При длительном применении — жировая дистрофия печени, гиперурикемия, снижение толерантности к глюкозе, повышение концентрации в крови АСТ, ЛДГ, ЩФ, ощущение жара, гиперемия кожи (особенно лица и шеи), головная боль, головокружение, астения.

Симптомы гиповитаминоза витамина РР:

Тяжелая степень недостаточности проявляется симптомами пеллагры. Поражаются преимущественно пищеварительная, нервная система и кожа. Показательны потеря аппетита, сухость и жжение во рту, рвота, понос, чередующийся с запором, общая прогрессирующая слабость. Язык ярко-красный, отечный с болезненными изъязвлениями, позднее — «лаковый». Возникает эрозивный, ахилический гастрит, может развиться полиневрит, в тяжелых случаях — судороги, неустойчивость при ходьбе, слабоумие. Поражение кожи проявляется покраснением, зудом, шелушением, гиперпигментацией на открытых участках тела и конечностях, шелушением кожи. Распознавание на основании данных клинической картины, снижении уровня никотиновой кислоты в суточной моче. Понижаются в крови и моче уровни и других витаминов группы В.

" Пеллагра" по-итальянски означает «шероховатая кожа». Испанский врач Casal, впервые описавший ее в 1735 г., считал причиной заболевания неправильное питание и указал на значение мяса и молока в предупреждении и лечении пеллагры. Это исследование после смерти автора было опубликовано Garcia в 1762 г. Итальянская школа более 100 лет защищала зеистическую (кукурузную) теорию, по которой причина пеллагры заключалась в питании кукурузой, являющейся неполноценным фактором питания. Эндемическими очагами пеллагры в дореволюционной России были Бессарабия и Грузия. Наряду с этим большое распространение получила инфекционная теория пеллагры. В США, например, где пеллагра на протяжении многих лет была социальной проблемой, также считалось, что главную роль играет заражение микроорганизмами испорченной кукурузы. Вторая мировая война поставила на людях ряд невольных массовых экспериментов по физиологии и гигиене питания и принесла определенные материалы, говорившие против инфекционного происхождения пеллагры. Например, среди ни русских, ни немецких войск, находившихся в Румынии — очаге эндемической пеллагры, не наблюдалось случаев этого заболевания. С другой стороны, были обнаружены вспышки пеллагры среди контингентов, находившихся в условиях однообразного, преимущественно углеводного питания. Это наблюдалось среди армянских беженцев и германских военнопленных в Египте.

С 1913 по 1930 г. американский врач Goldberger с коллективом сотрудников провел по заданию Министерства здравоохранения США огромную работу по выяснению этиологии, профилактики и терапии пеллагры, получившей угрожающее распространение в ряде южных штатов. По его мнению, пеллагра является заболеванием алиментарного происхождения, возможно, авитаминозом. Он предложил лечить больных диетой с назначением 1−1,5 л свежего молока, 200 г свежего мяса, 4 яиц и супа из бобов или гороха в день. Медикаментозная терапия, по его мнению, не имела никакого значения. В 1914;1915 гг. им был поставлен эксперимент с изменением питания в приютах для сирот в Джексон, Kолумбии и психиатрической больнице штата Джорджиа, бывших в то время очагами эндемической пеллагры. В результате замены кукурузной ка-ши овсянкой и повышения количества мяса, молока и яиц в рационе рецидивы пеллагры прекратились и свежие случаи не возникали. В контрольных группах, где питание осталось неизменным, люди заболевали по-прежнему.

Полученные данные позволили выдвинуть в 1922 г. гипотезу, что причиной пеллагры является недостаток аминокислот — цистина и триптофана. Точка зрения о профилактической роли триптофана позже подтвердилась. Одно-временно Goldberger и соавторами впервые была выдвинута гипотеза о наличии в предохраняющих от пеллагры продуктах особого фактора РР, представляющего собой смесь аминокислот либо неизвестное до сих пор вещество, возможно, витамин.

В процессе исследований Goldberger и Tanner провели испытание профилактического действия дрожжей при пеллагре. Оказалось, что 30 г сухих пивных дрожжей в день предохраняли от пеллагры. Так как дрожжи содержат сравнительно небольшое количество белков (около 50%), оставалось предположить, что в дрожжах находится неизвестный фактор РР, оказывающий эффективное действие в соединении с белками или без них.

В 1926 г. Goldberger и соавторы сообщили, что в предохранении от пеллагры единственную роль играет фактор РР. Последний наряду с сухими пивными дрожжами содержится также в экстракте из дрожжей и адсорбируется из подкисленного экстракта фуллеровой землей. 15 г этого экстракта предохраняли от пеллагры, хотя и содержали очень мало белка. Дрожжи содержали больше фактора РР, чем витамина В1. Несмотря на обилие фактического материала, полученного на протяжении ряда лет Goldberger и соавторами, авитаминозная теория пеллагры не получила всеобщего признания не только в Европе, но даже в США.

Лечение, при недостатке витамина РР:

Полноценное питание (мясо, свежая рыба, орехи, бобовые, хлеб), никотиновая кислота или никотиамид в сочетании с другими витаминами группы В. При недостаточном обеспечении организма витамином РР наблюдается поражение кожи (дерматиты), слизистой оболочки рта (стоматиты), органов пищеварения (энтериты), нервной, эндокринной систем (неврастения, множественные поражения нервов).

Симптомы авитаминоза витамина РР:

Пеллагра, быстрое похудание, гастроэктомия, болезнь Хартнупа (наследственное заболевание, сопровождающееся нарушением усвоения некоторых аминокислот, в том числе триптофана), заболевания ЖКТ (глютеновая энтеропатия, персистирующая диарея, тропическая спру, болезнь Крона), а также состояния повышенной потребности организма в витамине РР: длительная лихорадка, заболевания гепатобилиарной области (острые и хронические гепатиты, цирроз печени), гипертиреоз, хронические инфекции, злокачественные опухоли, длительный стресс. Гиперлипидемия, в том числе первичная гиперлипидемия (типы IIa, IIb, III, IV, V). Ишемические нарушения мозгового кровообращения, облитерирующие заболевания сосудов конечностей (облитерирующий эндартериит, болезнь Рейно), спазм сосудов конечностей, желчеи мочевыводящих путей; диабетическая полиневропатия, микроангиопатия. Неврит лицевого нерва, гипоацидный гастрит, энтероколит, колит, длительно не заживающие раны и трофические язвы.

Методы определения витаминов:

Современные методы определения витаминов в биологических объектах делят на физико-химические и биологические.

Физико-химические:

При взаимодействии витаминов с рядом химических соединений наблюдаются характерные цветные реакции, интенсивность окраски которых пропорциональна концентрации витаминов в исследуемом растворе.

Поэтому витамины можно определить фотоколориметрически, например витамин В1 — при помощи диазореактива и т. д. Эти методы позволяют судить как о наличии витаминов, так и о количественном содержании их в исследуемом пищевом продукте или органах и тканях животных и человека.

Для выяснения обеспеченности организма человека каким-либо витамином часто определяют соответствующий витамин или продукт его обмена в сыворотке крови, моче или биопсийном материале. Однако эти методы могут быть применены не во всех случаях. Встречаются трудности при подборе специфического реактива для взаимодействия с определенным витамином.

Некоторые витамины обладают способностью поглощать оптическое излучение только определенной части спектра. В частности, витамин, А имеет специфичную полосу поглощения при 328−330 нм. Измеряя коэффициент поглощения спектро-фотометрически, можно достаточно точно определить количественное содержание витаминов в исследуемом объекте.

Для определения витаминов В1, В2 и других применяют флюорометрические методы.

Используют и титриметрические методы:

например, при определении витамина С применяют титрование раствором 2,6-дихлорфенолиндофенола.

Биологические методы основаны на определении того минимального количества витамина, которое при добавлении к искусственной диете, лишенной только данного изучаемого витамина, предохраняет животное от развития авитаминоза или излечивает его от уже развившейся болезни. Это количество витамина условно принимают за единицу (в литературе известны «голубиные», «крысиные» единицы).

Большое место в количественном определении ряда витаминов: фолиевой, пара-аминобензойной кислот и др. — в биологических жидкостях, в частности в крови, занимают микробиологические методы, основанные на измерении скорости роста бактерий; последняя пропорциональна концентрации витамина в исследуемом объекте. Количество витаминов принято выражать, кроме того, в миллиграммах, микрограммах, международных единицах (ME, или IU).

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ):

Эффективным методом, позволяющим обеспечить количественный контроль содержания витаминов в многокомпонентных объектах, является высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) — универсальный аналитический метод разделения и определения компонентов сложных смесей. Метод ВЭЖХ незаменим при анализе термически и химически лабильных жирорастворимых витаминов (ЖРВ) групп A, D, Е и К. Основан на элюировании их неполярными органическими растворителями после сорбции на полярных сорбентах. Однако такой вариант ВЭЖХ не обеспечивает эффективного разделения сложных смесей, с полным набором жирорастворимых витаминов (A, D, Е) в пробах с водосодержащей матрицей, так как даже небольшие количества воды могут негативно влиять на воспроизводимость результатов.