История открытия и медицинского применения витаминов, их классификация

Получили широкое распространение биологическиактивные добавки (БАДы), содержащие витамины. В производство пищевых продуктов все шире внедряется обогащение их витаминными препаратами. В связи с этим актуальной являетсяразработка научно обоснованных норм по содержанию витаминов в пищевых продуктах, БАДах и лекарственных препаратах. Все витаминыприменяют в медицинской практике как лекарственные средства. Основной специфической функцией водорастворимых витаминовв организме является образование коферментов. Из жирорастворимых витаминов лишь витамины К и А2 осуществляют коферментнуюфункцию, а остальные участвуют не в ферментативных реакциях, а вразличных физиологических процессах. Знание функций витаминов позволяет понять причину возникновения различных патологических состояний, связанных с нарушением метаболизма веществ. Общим положением является то, что дефицит тогоили иного витамина приводит к снижению активности соответствующегофермента и, следовательно, к торможению соответствующей ферментативной реакции. Поскольку организм является сбалансированной саморегулирующейся системой, изменение метаболизма какого-либо веществавлечет за собой изменение обмена и других метаболитов. Наблюдаемыеизменения организма в целом проявляются не сразу, поскольку организмв начальном этапе дефицита какого-либо витамина компенсирует возникшее отклонение, изменяя метаболизм других веществ так, чтобы снизить отрицательное влияние дефицита витамина (состояние гиповитаминоза). Если дефицит витамина устранен, организм возвращается в нормальное состояние. В том случае, если дефицит витамина большой идлится длительное время, возникает авитаминоз, и когда компенсаторныересурсы организма исчерпаны наступает летальный исход. Обмен витаминов в организме

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 витаминынеобходимо 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) 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. При сбалансированном питании и естественном поступлении в организм витаминов, ни о каком отрицательном взаимном влиянии витаминов не может быть и речи. Проблема может возникнуть лишь в том случае, когда применяются достаточно большие терапевтические дозы отдельных витаминов.

В этом случае возможно возникновение положительных или отрицательных взаимодействий витаминов между собой и их влияние на другие пищевые вещества, например, на макрои микроэлементы. Например, высокие количества меди разрушают витамин С. Также считается небезопасным длительный прием высоких доз жирорастворимых витаминов, А и D, которые обладают способностью накапливаться в организме. Особенно это касается беременных женщин, у которых высокие дозы витамина, А могут вызвать тератогенный эффект. Еще одной из распространенных ошибок является длительный прием мегадоз аскорбиновой кислоты (более 1 г в сутки) людьми, которые в нем особенно не нуждаются. При длительном приеме высоких доз витамина С у не которых людей может возникнуть целый ряд негативных эффектов: чувство беспокойства, бессонница, угнетение инсулин-продуцирующей функции поджелудочной железы, появление сахара в моче, повышение свертываемости крови.

Высокие дозы витамина С приводят к увеличению потерь из организма витаминов В2, В6 и В12. В связи с бесконтрольным приемом витаминных препаратов участились случаи гипервитаминозов, как у взрослых, так и у детей. Симптомы гипервитаминозов Витамин

Клинические проявления гипервитаминоза

Витамин АСонливость, рвота, кожные высыпания, повышение внутричерепного давления, тератогенный эффект у беременных

Витамин DИнтоксикация, снижение сократительной функции миокарда, сердечная аритмия. Гиперкальциемия Витамин ЕСнижение свертываемости крови, тромбоцитопения, снижение фагоцитарной функции нейтрофилов Тиамин Усиление аллергических реакций

РибофлавинНе описано

НиацинРвота, Эрозивный гастрит. Гипергликемия, гиперурикемия

Пантотеновая кислота

Тошнота, рвота

ПиридоксинРвота, эрозивный гастрит

Витамин В 12Повышенная возбудимость, тахикардия. Повышение свертываемости крови

Витамин СЧувство беспокойства, бессонница, угнетение инсулин-продуцирующей функции поджелудочной железы, появление сахара в крови и моче (глюкозурия), оксалатурия, повышение свертываемости крови Заключение

Сбалансированность питания и включение полного комплекса витаминов в лечебное питание — обязательные требования современной медицины. Витамины имеют уникальнейшие свойства. Они могут ослаблять или даже полностью устранять побочное действие антибиотиков и других лекарств и вообще нежелательные воздействия на организм человека. Поэтому недостаточность витаминов или их полное отсутствие, а также избыток витаминов могут не только неблагоприятно воздействовать на организм человека, но и приводить к развитию тяжелых заболеваний. Любое заболевание — это испытание для организма, требующее мобилизации защитных сил, повышенного расхода биологически активных веществ, в том числе витаминов. Поэтому пищевой рацион, богатый витаминами, полезен каждому больному. В то же время отдельные группы витаминов оказывают наиболее выраженный эффект при профилактике и лечении определенных заболеваний. Безусловно, прежде чем начинать прием того или иного витаминного препарата, надо посоветоваться с врачом, так как каждый случай заболевания имеет свои особенности, а использование витаминов является только частью лечения.

Список литературы

1. Государственная фармакопея СССР. Х изд. М.: Медицина, 1961.

2. Фердман, Д. Л. Биохимия: учебник для вузов/ Д. Л. Фердман. — М.: Высш.

шк., 1966. — 644 с.

3. Малер, Г. Основы биологической химии: пер с англ./ Г. Малер, Ю. Кордес. М.: Мир, 1970. — 567 с.

4. Химия биологически активных природных соединений / под ред. Н. А. Преображенского. — М.: Химия, 1970. — 512 с.

5. Современные методы в биохимии / под ред. В. Н. Ореховича. — М.: Медицина, 1977. — 392 с.

6. Яхимович, Р. И. Химия витаминов D / Р. И. Яхимович. — Киев: Наукова думка, 1978. — 248 с.

7. Шрайнер, Р. Идентификация органических соединений: пер. с англ./ Р. Шрайнер, Р. Фьюзон, Д. Кёртин и др. — М.: Мир, 1983. — 703 с.

8. Химическая энциклопедия: в 5 т. Т.

1. — М., 1988. — 623 с9. Досон, Р. Справочник биохимика: пер с англ. / Р.

Досон, Д. Элиот, У. Элиоти др. — М.: Мир, 1991.

— 543 с.

10. Девис, С. Витамин С: Химия и биохимия: пер. с англ. /С. Девис, Д. Остин, Д. Патридж. — М.: Мир, 1999. — 176 с.

11. Кольман, Я. Наглядная биохимия: пер. с нем. / Я. Кольман, К.-Г. Рем. — М.:Мир, 2000. — 469 с.

Руководство к лабораторным занятиям по фармацевтической химии: учеб.

пособ./ Э. Н. Аксенова, О. П. Андрианова, А. П. Арзамасцев и др. — М., 2001. -384 с.

13. Кнорре, Д. Г. Биологическая химия: учебник для вузов / Д. Г. Кнорре, С. Д. Мызина.- М.: Высш. шк., 2002. — 479 с.

14. Арзамасцев, А. П. Большая российская энциклопедия лекарственныхсредств: в 2 т. / А. П. Арзамасцев, А. А. Баранов, Ю. Н. Беленков и др. — М.:Ремедиум, 2002. — 1384 с.

15. Энциклопедия биологической химии: в 4 т. Т.

4. М., 2004. — 503 с.

16.. Арзамасцев, А. П. Фармацевтическая химия / А. П. Арзамасцев. М.: Гэотар

Медицина, 2004. — 640 с.

17. Лифляндский, В. Витамины и минералы / В. Лифляндский. СПб.: НЕВА, 2006. — 640 с.

18. Беликов, В. Г. Фармацевтическая химия / В. Г. Беликов. М.: МЕДэкспрес-информ, 2007. — 624 с.

19. Мокшина, Н. Я. Экстракция и определение ароматических α-аминокислот и водорастворимых витаминов — закономерности и новые аналитические решения: автореф. дис. … д — ра хим. наук / Н. Я. Мокшина. М., 2007.