Витамины -источник здоровья
Слова витамины- источник здоровья знакомы нам с детства, и мы настолько привыкли к ним, что перестаем придавать им значение. А напрасно! Ведь на самом деле без витаминов обеспечить полноценное здоровье совершенно невозможно. Кто весной не испытывал быструю утомляемость и сонливость? Наверное, многие замечали, что в этот период люди чаще страдают от головных болей, головокружений, простудных заболеваний, болезней желудочно-кишечного тракта (например, язвенных). Все это в значительной мере обусловлено недостатком весной некоторых витаминов, особенно витамина С, который в значительных количествах содержится в свежих овощах и фруктах.Витамины играют очень важную роль в процессах усвоения пищевых веществ и во многих биохимических реакциях организма. Большая часть витаминов поступает с пищей, некоторые из них синтезируются микробной флорой кишечника и всасываются в кровь, поэтому даже при отсутствии таких витаминов в пище организм не испытывает в них потребности.
Витамины – это органические соединения, химически неоднородные, присутствующие в живых организмах в качестве натуральных регулирующих компонентов (биокатализаторов). Витамины являются коэнзимами, т.е. небелковыми компонентами энзимов. Отсутствие или недостаток отдельных витаминов вызывает физиологические расстройства (нарушение гомеостаза), называемые авитаминозами (полное отсутствие витамина в организме) и гиповитаминозами (недостаток витамина в организме). Название витамин ( vita – жизнь, необходимое для жизни вещество; amina – группа соединений, содержащих аминную группу -NH2) было использовано Казимиром Функом (1884-1967) для открытого им вещества – витамина B 1 , недостаток которого вызывает болезнь бери-бери. Витамин B 1 был выделен Функом из рисовых отрубей в 1911 году. К. Функ опубликовал ок. 200 работ на тему витаминов ( Die Vitamine , 1924 год), органопрепаратов и гормонов.
Витамин А
Исторические сведения
Первые экспериментальные исследования, которые привели в дальнейшем к открытию витамина А, принадлежат Stepp (1909). Изучая вопрос о способности организма животных к синтезу необходимых компонентов, он показал, что пища, вполне достаточная для обеспечения нормального роста и развития мышей (хлеб и молоко), теряет питательные качества после обработки ее спиртом и эфиром. Добавление к экстрагированной пище полученного из нее экстракта вновь делало ее пригодной для питания. Stepp полагал, что при подобной обработке из пищи удаляются те липиды, к синтезу которых организм млекопитающих не способен. Дальнейшее развитие эта проблема получила в работе Collum и Davis (1913), проводивших исследование на молодых, растущих крысах. Кормление животных пищевой смесью из специально обработанных продуктов - белка (казеин), углеводов и смеси солей приводило к остановке роста, который возобновлялся после добавления к диете сливочного масла или эфирного экстракта яичного желтка. Сообщая спустя более полувека об отдельных этапах открытия витаминов А и Д Collum (1967) указывал на ту роль, которую сыграла в этих открытиях работа Н.И.Лунина, выполненная еще в 1880г.
В исследованиях, опубликованных в 1913 г. Osborne и Mendel подтвердили, что добавление сливочного масла к искусственно составной пищевой смеси обеспечивает нормальный рост животных. Ими же была выделена активная фракция сливочного масла и обращено внимание на то, что у молодых крыс, получивших искусственно составленные пищевые смеси, помимо остановки роста, наблюдаются заболевания глаз, излечивающихся после добавления к пище сливочного масла или трескового жира.
Collum и Davis установили, что активные начала сливочного масла и рыбьего жира связаны с неомыляемой фракцией и дали ему название «растворимый в жирах фактор А». В 1916 г. Drummond назвал этот фактор витамином А. В дальнейшем было показано, что ряд растительных продуктов обладает действием, сходным с действием витамина А. Подобная активность таких продуктов связана с наличием в них растительных пигментов - каротиноидов. По данным Steenbock, растения наиболее богатые каротиноидами, одновременно обладают и наиболее выраженной А-витаминной активностью, и выделенный из растений кристаллический каротин способен поддерживать нормальный рост и развитие животных, получающих пищу, лишенную витамина А. Однако все эти исследования не дали удовлетворительного объяснения существа связи между витамином А и желтым растительным пигментом каротином. Характер этой связи установлен Moore (1930), который показал, что каротин, содержащийся в пище, превращается в организме в витамин А и является, таким образом, его биологическим предшественником. Это подтвердилось и в дальнейшем, когда стали известны химическая структура каротина и витамина А.
Всасывание витамина А представляет собой сложный процесс, включающий эмульгирование и гидролиз его эфиров в просвете желудочно-кишечного тракта, адсорбцию ретинола всасывающей каемкой и транспорт его в клетки слизистой оболочки, реэстерификацию ретинола в них и последующее поступление витамина А в печень. Всасывание витамина А происходит главным образом в тонком кишечнике, преимущественно в его верхнем отделе.
Витамин А в нормальных условиях при потреблении его в физиологических дозах всасывается почти полностью. Так, 93% перорально введенного цыплятам ацетата витамина А всасывалось в течение 1 часа, 4% невсосавшегося к этому времени витамина обнаруживалось в стенке желудка и кишечника, а 3% - в их содержимом . Однако полнота всасывания витамина А в значительной степени зависит от принятого его количества. В частности, при увеличении дозы вводимого внутрь витамина А с 3000 до 100000 ME относительное количество всасываемого витамина снижалось со 100% до 10% . Такое
снижение, по-видимому, связано с повышенным окислением и нарушением механизмов активного всасывания витамина А в кишечнике, что обусловлено адаптивными механизмами, направленными на предохранение организма от А-витаминной интоксикации.
Прием жирной пищи, а также стимуляция процесса пищеварения улучшают всасывание ретинола, что согласуется с благоприятным действием желчи на всасывание витамина А. Это убедительно было показано на крысах с фистулой желчного протока, у которых отсутствие желчи резко снижало всасывание витамина А в кишечнике.
Эмульгирование ретинола является необходимым этапом в процессе всасывания его в желудочно-кишечном тракте.
Природные источники витамина А содержат его преимущественно в виде эфиров. В связи с этим вместе с пищей в организм поступают главным образом эфиры витамина А, преимущественно в виде пальмитата.
Гидролиз эфиров витамина А в кишечнике осуществляется ферментами поджелудочной железы и эпителиальных клеток слизистой оболочки тонкого кишечника.
Желчные кислоты участвуют во многих фазах всасывания витамина А: эмульгировании, гидролитическом расщеплении эфиров ретинола, солюбилизации продуктов гидролиза и транспорте их к клеткам кишечного эпителия. Возможно также, что они принимают определенное участие и в реэстерификации ретинола внутри эпителиальных клеток слизистой оболочки. Желчные кислоты, по-видимому, препятствуют также окислению витамина А и его эфиров, а также каротина в кишечном содержимом и тем самым повышают их усвояемость.
Независимо от вида эфирной связи витамина А, присутствующего в пище или фармакологических препаратах, при всасывании в кишечнике происходит полный гидролиз этих эфиров и в эпителиоциты слизистой оболочки поступает свободный ретинол. Следующий этап в обмене витамина А -реэстерификация ретинола в эпителиоцитах с образованием преимущественно его высших эфиров, главным образом ретинолпальмитата.
Как известно, всосавшийся в кишечнике витамин А транспортируется в печень и другие органы в основном через грудной лимфатический проток. Следовательно, обнаружение витамина А в грудном лимфатическом протоке преимущественно в виде его высших эфиров после А-витаминизации может свидетельствовать о том, что местом реэстерификации ретинола являются кишечные эпителиоциты.
Следует отметить, что кишечные эпителиоциты выполняют еще одну важную функцию в процессе усвоения природных форм витамина А: в них малоактивные цис-формы витамина А, содержащиеся в некоторых пищевых продуктах, преобразуются в высокоактивные трансформы.
Таким образом, в эпителиальных клетках слизистой оболочки тонкого кишечника происходит реэстерификация ретинола, образуемого в результате гидролиза алиментарных эфирных форм витамина А под влиянием ретинилэфиргидролаз поджелудочной железы и кишечника. Эти ресинтезированные эфиры ретинола (преимущественно ретинилпальмитат) присоединяются к специфическим минопротеинам и транспортируются в составе хиломикронов через лимфатическую систему в печень. При этом следует отметить, что некоторые количество принятого ретинола и его эфиров всасывается и через воротную вену, а
не только через лимфатическую систему. В печени происходит высвобождение ретинилэфиров и гидролиз последних с образованием свободного ретинола. В дальнейшем свободный ретинол в печени вторично реэстерифицируется и превращается в ретинилпальмитат, который связывается протеинами печени и образует запасную форму витамина А.
На всасывание витамина А в желудочно-кишечном тракте оказывают влияние многие факторы: состав рациона питания, особенно его белковых и липидных компонентов, перевариваемость пищи и наличие в ней окисляющих и восстанавливающих агентов, состояние желудочно-кишечного тракта (в частности, желчевыделительная функция печени, печеночно-кишечная циркуляция желчных кислот, секреторная функция поджелудочной железы и тонкого кишечника, целостность слизистой оболочки кишечника), количество вводимого витамина А и характер связи его эфира, гормональный статус и физиологическое состояние организма. В зависимости от воздействия этих факторов определенная часть пищевого ретинола выделяется с калом, не всасываясь в пищеварительном тракте.
Так, присутствие в рационе такого природного антиоксиданта, как витамин Е, а также достаточная секреция желчных кислот предохраняют ретинол от окислительных превращений и способствуют более полному всасыванию его в кишечнике. Присутствие нитратов в рационе питания, наоборот, приводит к разрушению витамина А и нарушению его всасывания в желудочно-кишечном тракте. Прием пищи, особенно жирной, достаточная секреция желчи и ферментов поджелудочной железой и кишечником способствуют более полному всасыванию ретинола. Витамин А в виде эмульгированных и водно-дисперстных препаратов всасывается быстрее и полнее, чем в виде масляных растворов.
Как уже указывалось, среди алиментарных факторов существенное влияние на всасывание витамина А в пищеварительном тракте оказывает белковый состав рациона.
Белковая недостаточность оказывает существенное влияние и на всасывание каротина в желудочно-кишечном тракте. Исследование данного вопроса имеет большое практическое значение, так как каротин (в основном бета -каротин), являясь провитамином А, широко распространенным в природе, представляет собой один из основных источников витамина А в рационе человека и животных.
Основная масса всасываемого каротина уже в пределах кишечных эпителиоцитов превращается в витамин А, который затем метаболизирует подобно ретинолу, поступившему извне. Центральное место в метаболических превращениях витамина А вообще и в процессе его всасывания в кишечнике в частности занимает ретиналь, который является промежуточным продуктом в реакциях превращения бета -каротина в витамин А и окисления ретинола в ретиноевую кислоту.
Биологическая роль
Витамин А оказывает влияние на барьерную функцию кожи, слизистых оболочек, проницаемость клеточных мембран и биосинтез их компонентов. Действие витамина А в этих случаях связывают с его причастностью к синтезу белка.
В настоящее время более подробно выяснено значение витамина А в процессе фоторецепции.
Сетчатка глаз большинства позвоночных содержит две фоторецепторные системы: палочковый аппарат, чувствительный к низкой интенсивности света, т.е. сумеречному зрению и колбочковый - приспособленный к высокой интенсивности освещения и для цветного зрения. Фоточувствительные пигменты, носящие название родопсина, являются хромопротеидами, состоящими из хромофорной группы – витамина - А-альдегида (ретиналь) и белка - опсина. Фоторецепторные системы колбочек (йодопсин и цианопсин) состоят из тех же хромофорных групп, соединенных с белком, отличным по своему строению от опсина. На свету родопсин расщепляется на белок опсин и ретиналь; последний превращается в транс- форму; с этими превращениями связана трансформация энергии световых лучей в зрительное возбуждение. В темноте происходит обратный процесс - синтез родопсина, требующий наличия активной формы альдегида - 11-цис-ретиналя, который может синтезироваться из цис-ретинола или транс-ретиналя, или транс-формы витамина А при участии специфических дегидрогеназы и изомеразы.
Под действием кванта света родопсин через ряд промежуточных продуктов («оранжевый» и «желтый» белки) распадается на опсин и алло-транс-ретиналь, представляющий собой неактивную форму альдегида витамина А. Алло-транс-ретиналь может частично превращаться в активный 11-цис-ретиналь под влиянием света ( на схеме - пунктирная стрелка). Однако, главным путем образования 11-цис-ретиналя является ферментативное превращение транс-формы витамина А в цис-форму (под действием изомеразы), и последующее окисление ее при участии алкогольдегидрогеназы.
Распространение в природе и суточная потребность
Витамин А содержится только в продуктах животного происхождения, в основном в эфирной форме, в виде пальмитата.
Наиболее богаты этим витамином следующие продукты животного происхождения: печень крупного рогатого скота и свиней, яичный желток, цельное молоко, сметана, сливки. Особенно богаты витамином А печень и внутренний жир некоторых видов рыб (палтус, треска, морской окунь) и морского зверя (киты, тюлени). Количество витамина А и каротина в этих продуктах подвержено сезонным колебаниям и зависит от условий кормления скота и птицы. Обычно летом и осенью молоко и яйца богаче витамином А и каротином, чем зимой и весной.
Борьба с недостаточностью витамина А
Недостаточное содержание витамина А в организме может колебаться от пограничного состояния, которое выражается в уменьшении запасов этого витамина без клинических проявлений, наличие ранних или обратимых клинических признаков, таких как куриная слепота и поражений конъюнктивы до резкого снижения, проявляющегося главным образом тяжелыми поражениями роговицы с высокой вероятностью полной потери зрения. Поэтому программа профилактики должна быть направлена на увеличение запасов витамина А в организме или на борьбу с потерей зрения, причиной которой является недостаточность витамина А.
Цель деятельности будет зависеть от множества факторов, таких как серьезность проблемы, наличие персонала, а также технических и финансовых ресурсов.
Существует несколько стратегических подходов к борьбе с недостаточностью витамина А; специальные меры вмешательства, такие как распределение капсул с витамином А и обогащение витамином А продуктов питания широкого спроса, а также разного рода меры действия, например, санитарное просвещение по вопросам питания в школах и через средства массовой информации, стимулирование культивирования и использования в пищу сельскохозяйственных растений, богатых каротином, улучшение аспектов первичной медико- санитарной помощи, связанных с состоянием питания.
Наилучшие результаты дает комплексный подход, сочетающий краткосрочные и долгосрочные программы, которые обычно взаимно усиливают друг друга. Например, периодическое распределение капсул с витамином А дает возможность установить непосредственный контакт с больными и проводить с ними санитарно-просветительную работу.
Множество других витаминов и их свойства разберу в следующих постах. Спасибо за внимание