Витамины, кофермены и антивитамины, применяемые в качестве лекарственных веществ

Витамины представляют собой группу веществ различной химической структуры, необходимых в малых количествах для нормальной жизнедеятельности организма. Ряд витаминов входят в состав ферментных систем и являются своеобразными биологическими катализаторами химических или фотохимических процессов, происходящих в живой клетке (тиамин, рибофлавин, пиридоксин, пантотеновая кислота и др.).

В 1912 г. польский ученый К. Функ предложил термин «витамины», что означало «амины, необходимые для жизни». Этот термин сохранился до настоящего времени, но он не отражает химической сущности данной группы веществ. Хотя многие витамины и являются азотсодержащими соединениями, но только некоторые из них представляют собой амины.

Большой вклад в исследование витаминов внесли отечественные ученые. Эти исследования проводились в лабораториях, возглавляемых A.B. Палладиным, М. Н. Шатерниковым, Б. А. Лавровым, Л. А. Черкесом.

Первыми в области создания методов синтеза витаминов были ученые ВНИХФИ. Здесь разработаны способы синтеза аскорбиновой кислоты, тиамина, токоферола, пиридоксина, никотиновой и фолиевой кислот. Работали в этой области такие ученые, как О. Ю. Магидсон, М. Я. Крафт, К. А. Чхиквадзе и др. Научные исследования сочетались с организацией промышленного производства витаминов.

В 30-х гг. был создан Всесоюзный трест витаминной промышленности «Союзвитаминпром». В эти же годы Ленинградский научно-исследовательский институт пищевой промышленности был реорганизован во Всесоюзный научно-исследовательский витаминный институт (ВНИВИ). На первом этапе деятельности во ВНИВИ исследовались способы получения витаминных концентратов из доступных растительных ресурсов. В годы Великой Отечественной войны на основе тех же источников был организован выпуск ряда витаминов и разработаны способы витаминизации пищевых продуктов. Это позволило избежать в годы войны тяжелых авитаминозных заболеваний.

К 40−50-м гг. нашими и зарубежными учеными были изучены практически все известные витамины и установлены их биокаталитические функции, которые осуществляются после превращения витаминов в коферменты. Большая потребность в витаминах вызвала необходимость решения такой важной проблемы, как разработка полного химического синтеза витаминов в промышленных условиях. Эта проблема успешно решалась в послевоенный период учеными ВНИВИ и других институтов.

В развитии исследований по синтезу витаминов активное участие принимали Московский институт тонкой химической технологии, Институт органической химии АН СССР, Институт биохимии АН УССР и др. В результате совместных усилий ученых и практических работников были разработаны промышленные схемы синтеза многих витаминов, которые внедрены в производство. В результате исследований зависимости между химической структурой и витаминной активностью синтезированы аналоги витаминов.

Широким спектром фармакотерапевтического действия обладают ряд коферментов. Они имеют низкую токсичность, являются «родственными» для человеческого организма и используются в качестве средств метаболической терапии. К числу таких коферментных ЛВ относятся кофермент тиамина — кокарбоксилаза, коферменты витамина В — рибофлавина мононуклеотид и флавинат, кофермент пиридоксина — пиридоксальфосфат, кофермент витамина В12. Новый препарат убинон, полученный на основе исследования коферментов, — кардиотропное и гепатопротекторное средство.

Проведенные исследования позволили установить существование для каждого витамина одного или нескольких антивитаминов. Они, как правило, отличаются от соответствующих витаминов структурой какой-либо одной функциональной группы (табл. 1).

У некоторых антивитаминов строение значительно отличается от витаминов. Примером могут служить антивитамины нафтохинонов (неодикумарин, фенилин). Антивитамины в биокаталитических реакциях проявляют себя как конкурентные ингибиторы. Сущность их действия в том, что они образуют своеобразные псевдоферменты, которые подавляют действие истинных ферментов или вытесняют витамины из ферментных систем. Это обусловило применение антивитаминов в качестве ЛС для лечения ряда заболеваний.

Источником промышленного получения витаминов служит растительное и животное сырье, а также микроорганизмы. Так, витамин С можно получать из плодов шиповника, комплекс витаминов Р — из отходов чайной промышленности, витамины группы О — из природных стеринов, витамин, А — из рыбьих жиров, витамин Е — из растительных жиров.

Чрезвычайно перспективны синтетические методы получения витаминов. Они разработаны для витаминов С, А, Е, Э, В: Вг, РР и др. Преимущества этих методов заключаются в сравнительно невысокой стоимости исходного сырья, высоких выходах конечных продуктов. Одним из важных этапов синтеза витаминов является разделение смесей синтезированных геометрических и оптических изомеров с целью выделения биологически активных форм. Ряд сложных по химической структуре витаминов (например, кобаламины, менахиноны) выделяют как побочный продукт при микробиологическом синтезе антибиотиков.

В настоящее время осуществляется производство нескольких сотен наименований ЛФ, содержащих витамины, ферменты, коферменты и их производные (таблетки, драже, водные и масляные растворы, инъекционные растворы, сиропы, лиофилизированные препараты).

В производстве витаминов используются методы биотехнологии, тонкого органического синтеза, фотохимические и каталитические процессы. Особенность производства витаминов, ферментов и их производных заключается в большом разнообразии исходного сырья, использовании периодических процессов.

Модификации химической структуры различных витаминов привели к созданию таких новых ЛВ, как фосфотиамин, бенфотиамин, оксикобаламин, видехол, дигидротахистерол, дипромоний, метотрексат, пиридитол. Создание новых ЛС на основе витаминов и ферментов расширяет область их использования в медицинской практике. Наряду с применением в качестве профилактических и лечебных средств для коррекции гиповитаминозов и при патологических процессах, связанных с утилизацией витаминов, созданные ЛС все шире используют при самых различных заболеваниях. Так, например, оригинальные высокоэффективные препараты пантогам применяют в детской психоневрологии, пикамилон — средство для лечения нарушений мозгового кровообращения, астенических и депрессивных расстройств, бензофлавин — применяют для лечения атеросклероза, ишемической болезни сердца и др.

Для качественной и количественной оценки витаминов в природных источниках используют как биологические, так и физико-химические методы. Принцип оценки биологической активности заключается в том, что животных (крыс, голубей, морских свинок) переводят на диету, содержащую белки, жиры, углеводы, минеральные соли и все витамины, кроме исследуемого. Затем устанавливают, какое количество испытуемого витамина может излечить или предохранить животное от авитаминоза. Параллельно проводят аналогичное испытание со стандартным препаратом.

Активность витаминов устанавливают в так называемых интернациональных или международных единицах (МЕ), которые представляют собой условное количество стандартного препарата в миллиграммах или микрограммах. За одну единицу принято считать минимальное количество витамина, излечивающее или предохраняющее животное от авитаминоза. Количество, соответствующее 1 МЕ у витаминов, различно. Например, 1 МЕ витамина, А соответствует 0,344у аксерофтола ацетата, а для витамина Э — 0,025/эргокальциферола.

Биологический метод оценки активности витаминов очень трудоемок, точность его сравнительно невелика. Поэтому для испытания подлинности и количественного определения витаминов обычно используют физические, химические и физико-химические методы.