Витаминоподобные водорастворимые вещества

Витаминоподобные водорастворимые вещества

Витамин Р (Биофлавоноиды)

Общая характеристика

Суточная потребность – около 25–50 мг (точно потребность не установлена)

Распространение в природе. Свежие фрукты, ягоды, особенно богата черноплодная рябина, черная смородина, яблоки, виноград, лимон, а также листья чая и плоды шиповника.

Химическая природа. Флавоноиды (Р-витаминные вещества)представляют собой растительные полифенольные соединения. Одним из первых был выделен рутин из кожуры лимона (см. структурную формулу).

Эта группа очень разнообразна. В растениях обнаружено до 2000 флавоноидных веществ и родственных им соединений.

Р-витаминными свойствами обладают антоксантины, антоцианы и катехины.

В организме человека флавоноиды превращаются в фенольные кислоты. Выводятся из организма преимущественно с мочой в виде коньюгатов с глюкуроновой или серной кислотами.

Биохимические функции

Флавоноиды снижают проницаемость и ломкость капилляров. Р-витаминные вещества взаимодействуют с аскорбиновой кислотой, участвуя в регуляции образования коллагена соединительной ткани, препятствуют деполимеризации гиалуроновой кислоты гиалуронидазой. Тем самым они снижают проницаемость капилляров. Р-витаминные вещества активируют тканевое дыхание.

Авитаминоз

Авитаминоз биофлавоноидов проявляется симптомами повышенной ломкости и проницаемости капилляров, точечными кровоизлияниями и кровоточивостью десен.

Применение

В медицинской практике применяют Р-витаминные препараты – сумма катехинов чайного листа, флавоноидов из рябины черноплодной, а также рутин, кверцетин и гесперидин. Используют и комбинированные препараты с витамином С – аскорутин и галаскорбин.

Назначают при лучевом поражении, ожоговой болезни, отравлении ядами, при пониженной свертываемости крови, при кровоточивости десен, кровоизлиянии в сетчатку глаз, ревматизме, инфекционных заболеваниях.

Витамин Н (Биотин)

Общая характеристика

Суточная потребность – 150–200 мкг.

Распространение в природе. Богаты биотином – горох, соя, цветная капуста, грибы, яичный желток, печень и др. Однако, основная потребность организма человека в биотине покрывается за счет биосинтеза его кишечными бактериями.

Структура витамина и кофермента:

Метаболизм и биохимические функции

Поступающий с пищей биотин освобождается с помощью протеаз кишечника от связи с белками и в свободном виде всасывается в тонком кишечнике. В крови он связывается с альбумином и поступает в ткани. Задерживается биотин главным образом в печени и почках. Выводится из организма в неизмененном виде с мочой или калом.

В тканях свободный биотин связывается с ε-NH₂-группой лизина, находящегося в активном центре “биотиновых” ферментов. Его коферментной формой считается N⁵-карбоксибиотин. Кофермент биотина способствует усвоению тканями углекислоты (точнее ионов гидрокарбоната). Карбоксибиотин участвует в синтезе пуринов (аденина и гуанина) реакция карбоксилирования, при переносе СО₂, в составе пируваткарбоксилазы (см. процесс глюконеогенеза), ацетил~КоА-карбоксилазы (синтез малонил~SKoA), пропионил~КоА-карбоксилазы, а также в других многочисленных реакциях. Тем самым, биотин обеспечивает протекание глюконеогенеза, синтез жирных кислот, окисление остатков пропионовой кислоты в цикле Кребса (т.е. окисление жирных кислот с нечетным числом атомов углерода).

Биотин образует специфический комплекс с токсичным белком гликопротеином – авидином (его много в белке куриного яйца) и тем самым обезвреживает его. Однако, при употреблении сырых яиц в больших количествах происходит связывание пищевого биотина и всасывание витамина прекращается. Таким способом можно вызывать биотиновую недостаточность.

Авитаминоз

Недостаточность биотина у человека не выявлена, но ее можно вызвать искусственно (см. выше). В медицинской практике биотиновые препараты пока широко не используют, хотя осуществляются попытки к его применению при дерматитах.

2.3. Липоевая кислота (витамин N или тиоктовая кислота)

Общая характеристика

Распространение в природе. Липоевая кислота поступает с пищей. Более богаты ею дрожжи, мясные продукты, молоко. Потребность в ней человека не установлена.

Структура витамина. Представляет собой циклический дисульфид:

Биохимические функции

Липоевая кислота, поступая в ткани, связывается ковалентно с аминогруппой лизина полипептидной цепи липоевых ферментов (например, дегидролипоилтрансацетилаза). К ним относятся полиферментные комплексы, участвующие в окислительном декарбоксилировании пирувата и α-кетоглутарата (2-оксоглутарата).

В составе пируват- и α-кетоглутаратдегидрогеназных комплексов липоевая кислота участвует в окислительно-восстановительных реакциях:

Участие липоевой кислоты в процессе окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты рассмотрено в теме «Обмен углеводов».

Авитаминоз

Недостаточность липоевой кислоты у человека не описана. Но этот витамин назначают при поражении печени, сахарном диабете, интоксикации тяжелыми металлами (за счет SH-групп связывает металлы). Считается, что липоевая кислота улучшает углеводный и энергетический обмены.

Общая характеристика

Пара-аминобензойная кислота (ПАБК) содержится практически во всех продуктах питания. Наиболее богаты ею печень, молоко, дрожжи.

Структура ПАБК. Не является витамином для человека, но служит витамином для микроорганизмов. У человека ПАБК, возможно, используется кишечными бактериями для образования фолиевой кислоты (фолацин), которая и поступает в организм. Ее применяют для восстановления нормальной микрофлоры кишечника.

2.5. Витамин В₈ (Инозит)

Общая характеристика

Суточная потребность – 1,0–1,5 г

Распространение в природе. Присутствует в пище животного и растительного происхождения. Наиболее богаты им печень, мясные продукты, мозг, яичный желток, а также хлеб, картофель, зеленый горох, грибы.

Структура инозита (миоинозита). Шестиатомный циклический спирт:

Биохимические функции

Биологической активностью обладает только одна из оптических форм – миоинозит.

Инозит входит в состав инозитфосфатидов, содержащихся во всех тканях, но особенно много их в нервной ткани. Инозит обладает липотропным действием, т.к. препятствует накоплению триацилглицеролов в печени (предупреждает жировую инфильтрацию печени).

Добавление к пище инозита препятствует жировому перерождению печени. Однако, липотропное действие инозита слабее, чем фосфатидилхолина (лецитина).

Авитаминоз

У человека инозитовый авитаминоз не описан. Нехватка инозита приводит к задержке роста молодняка, облысению и анемии у мышей и крыс, нарушениям нервной системы у голубей.

В практике инозит используют как липотропный препарат.

2.6. Витамин В₁₃ (Оротовая кислота)

Общая характеристика

Распространение. Широко распространена в животных продуктах.

Структура. Оротовая кислота является предшественником при биосинтезе пиримидиновых оснований (урацила, тимина и цитозина):

Биохимические функции

Биологически активная форма оротидин-5’-фосфат, который включается в синтез нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Благодаря этому оротовая кислота стимулирует синтез белка, деление клеток, рост и развитие животных и растений.

Авитаминоз

Недостаточности у человека не выявлено, но повышена потребность в ней растущего организма, или отдельных тканей в период регенерации.

Практическое применение

В медицинской практике оротовую кислоту применяют как стимулятор роста недоношенных детей для усиления процессов кроветворения при анемиях, для повышения регенеративных процессов в пораженных органах (например, в лечении инфаркта миокарда, дистрофии мышц) и др.

Витамин U (S-Метилметионин)

Общая характеристика

От латинского Ulcus – язва, поэтому витамин назвали антиязвенным фактором.

Распространение. Содержится в сырых овощах, особенно много его в капусте. Капустный сок обладает способностью задерживать развитие экспериментальной язвы желудка.

Структура. По химическому строению является метилированным производным метионина (метилметионинсульфоний хлорид):

2.7.2. Биохимические функции

Витамин U, как и метионин, является активным донором метильных групп, тем самым, способствуя синтезу в тканях организма холина и холинфосфатидов (лецитина), креатина и других групп веществ содержащих метильные группы.

Применение

Витамин U применяют для лечения язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, гастритов. Возможно липотропное действие этого витамина.

2.8. Карнитин (Витамин В_т)

Общая характеристика

Суточная потребность – 500 мг.

Распространение в природе. Широко распространенное вещество, особенно много содержится в мясных продуктах.

Биосинтез и структура карнитина .. Биосинтез карнитина происходит в основном в печени. Сначала метилируется лизин белка, с образованием ε-N-триметиллизина. Затем укорачивается углеродная цепь лизина, за счет потери первого и второго атомов углерода и образуется γ-бутиробетаин, который в печени при участии γ-бутиробетаингидроксилазы гидроксилируется с образованием карнитина.

γ-Бутиробетаин α-Кетоглутарат Карнитин Сукцинат

(ациклическая форма) (янтарная кислота)

 

Биохимические функции

Карнитин участвует в переносе длинноцепочечных ацилов жирных кислот и ацетильных групп через липидную фазу мембран митохондрий, а возможно и других органоидов. Поэтому он оказывает выраженное влияние на процессы окисления жирных кислот и образование из них энергии, а также на использование ацетильных остатков, образующихся в митохондриях, в биохимических реакциях в цитоплазме.

Карнитин может находиться в организме, как в развернутой, так и в циклической формах. Поскольку циклическая форма более жирорастворима (вследствие экранирования зарядов метильными группами), то именно в такой циклической форме карнитин способен диффундировать через липидный слой мембраны и переносить ацилы.

Ацилы присоединяются к ОН-группе карнитина с образованием ацилкарнитина:

Процесс обратимого переноса ацила между КоАSH и карнитином на внешней и внутренней сторонах мембраны осуществляется ферментом ацил-КоА-карнитин-трансферазой (см. схему):

 

Рис. 1. Схема транспорта жирных кислот через

Мембрану митохондрий

Имеются данные, что карнитин стимулирует внешнесекреторную функцию поджелудочной железы, оказывает положительный эффект на сперматогенез и подвижность сперматозоидов. Введение карнитина животным повышает образование энергии в дыхательной цепи митохондрий различных органов, стимулирует регенеративные процессы в пораженном миокарде и сперматогенном эпителии семенников.

Авитаминоз

Карнитиновая недостаточность проявляется в виде поражения мышц, что сопровождается мышечной слабостью, дистрофией и истончением мышечных волокон. Дефицит лизина в пище ухудшает обеспеченность организма карнитином.

Практическое применение

В медицинской практике карнитин используется для стимуляции мышечной деятельности, внешней секреции поджелудочной железы, при дистрофических процессах в миокарде.

2.9. Витамин В₁₅ (Пангамовая кислота)

Общая характеристика

Суточная потребность – потребность для человека не известна.

Распространение в природе. Содержится во многих продуктах питания.

Химическая структура. В₁₅ является N-диметилглициновым эфиром глюконовой кислоты. Соединение нестойкое и легко гидролизуется.

 

Биохимические функции.

Пангамовая кислота подобно метионину служит источником подвижных метильных групп. Она участвует в биосинтезе метилированных соединений: холина, холинфосфатидов, ацетилхолина, креатина и других.

Применение

В медицинской практике препараты пангамовой кислоты применяют как липотропное средство при жировой инфильтрации печени, атеросклерозе и некоторых других заболеваниях.

2.10. Витамин В₄ (холин)

Общая характеристика

Суточная потребность – 250–600 мг.

Распространение в природе. Холином богаты мясо и продукты, получаемые из злаков. Частично холин образуется микрофлорой кишечника.

Химическое строение. По химической природе это производное амина – гидроксид-(2-гидроксиэтил)-триметиламмония.

Авитаминоз

У человека холиновая недостаточность не описана. У экспериментальных животных холиновая недостаточность проявляется в виде жировой инфильтрации печени и других нарушениях синтеза липидов.

Применение

В медицинской практике используются препараты холина для лечения поражений печени, вызванных различными заболеваниями и интоксикациями.

Жирорастворимые витамины

Витамин А (ретинол)

Общая характеристика

Суточная потребность – 1,5 мг (5000 мЕ)

Распространение в природе. Продукты животного происхождения: печень рыб (трески и морского окуня), много в свиной и говяжьей печени, желтке яиц, сметане, цельном молоке. В растительных продуктах: моркови, томатах, свекле, салате содержатся каротиноиды, являющиеся провитаминами А. Поэтому частичное обеспечение витамином А происходит за счет растительных продуктов.

Структура и биологическая активность формы витамина А. Витамин А – это непредельный одноатомный спирт, состоящий из β-иононого кольца и боковой цепи из двух остатков изопрена, имеющей первичную спиртовую группу. Витамин А имеет витамеры А₁ и А₂. Витамин А₂ содержит в кольце дополнительную двойную связь (обнаружен у пресноводных рыб):

В организме ретинол (спиртовая ОН-группа в боковой цепи) превращается в ретиналь (альдегид) и ретиноевую кислоту. Происходит последовательное окисление спиртовой группы ретинола. В тканях образуются производные витамина А – ретинилпальмитат, ретинилацетат и ретинилфосфат. Витамин А и его производные в тканях находятся в транс-конфигурации, за исключением сетчатки глаза, где образуются 11-цис-ретинол и 11-цис-ретиналь.

Известны три провитамина А: α-, β-, γ-каротины, отличающиеся по химическому строению и биологической активности. Наиболее активен β-каротин, который в клетках слизистой кишечника подвергается окислению по центральной двойной связи с участием фермента каротиндиоксигеназы, при этом образуется две молекулы активного ретиналя (в отличие от α- и γ-каротинов):

Метаболизм

Витамин А всасывается вместе с липидами, поэтому для осуществления механизма всасывания необходимо участие желчных кислот.

В слизистой оболочке кишечника ретинол образует эфиры с жирными кислотами и транспортируется в составе хиломикронов. В плазме ретинол связывается с ретинолсвязывающим белком (фракция α-глобулина) и доставляется к тканям. В сетчатке ретинол превращается в ретиналь, который входит в состав родопсина и играет важную роль в восприятии света. В печени эфиры ретинола депонируются, где часть его может превращаться в ретиналь и ретиноевую кислоту. Конъюгированная форма ретиноевой кислоты с глюкуроновой кислотой может выводиться с желчью.

Биохимические функции

Все формы витамина А и их эфиры регулируют следующие биохимические процессы:

1) нормальный рост и дифференцировку клеток развивающегося организма (эмбриона, растущего организма);

2) регуляцию деления и дифференцировки быстро пролиферирующих тканей: хрящевой, костной, сперматогенного эпителия и плаценты, эпителия кожи и слизистых;

3) участие в фотохимическом акте зрения.

Ретиноевая кислота не принимает участия в зрительном акте и осуществлении функции размножения, т.е. нормальном развитии плаценты при беременности и созревании сперматозоидов. Однако ретиноевая кислота стимулирует рост костей и мягких тканей. Остальные формы витамина А обеспечивают все основные его биологические функции.

Окончательно, механизм регуляции витамином А, процессов деления и дифференцировки клеток не выяснен. Возможно, данный процесс связан с запуском механизма репликации, а выраженное влияние на рост тканей – с регуляцией синтеза хондроитинсульфата в клетках хряща. Многие метаболические функции витаминов А в настоящее время неясны.

Наиболее детально изучено участие ретиналя в акте зрения. Как известно, сетчатка человека имеет два типа клеток – палочки и колбочки. Палочки реагируют на слабое сумеречное освещение, а колбочки на дневное и обеспечивают различение цветов.

Палочки содержат зрительный пигмент родопсин, а колбочки иодопсин. По своей природе эти пигменты являются сложными белками, состоящими из 11-цис-ретиналя и белка опсина. Однако, по строению родопсин и иодопсин различаются.

Родопсин находится в мембранных структурах – дисках, заполняющих наружный сегмент палочки (рис. 2).

Рис. 2. Строение зрительной палочки:

1 – наружный сегмент;

2 – прилегающий сегмент с митохондриям;

3 – тело клетки и ядро;

4 – аксон

 

Каждый диск представляет собой замкнутый уплощенный мембранный пузырек; палочка содержит около тысячи дисков, уложенных в стопку. Диски синтезируются в прилегающем сегменте палочки и отсюда поступают в наружный сегмент. С противоположного конца наружного сегмента время от времени отделяются частицы и фагоцитируются клетками пигментного эпителия. Процесс образования новых дисков и удаления старых происходит на протяжении всей жизни.

В мембранных дисках на долю родопсина приходится около 80% от всех белков мембраны. Молекулы родопсина пронизывают мембрану насквозь.

В зрительном акте можно выделить три процесса:

1) фотохимическая абсорбция света;

2) фотохимическая абсорбция света пигментом, в ходе которой он изменяется;

3) регенерация исходного пигмента.

Кванты света, поглощаемые родопсином (или иодопсином), вызывают фотоизомеризацию 11-цис-ретиналя в транс-ретиналь:

 

 

После этого происходит диссоциация транс-ретиналя и опсина и пигмент обесцвечивается. Поскольку пигменты встроены в мембраны светочувствительных клеток, то фотоизомеризация ретиналя приводит к местной деполяризации мембраны и возникновению электрического импульса, распространяющегося по нервному волокну. Регенерация исходного пигмента возможна прямым путем с участием ретинальизомеразы в сетчатке, но главным образом в печени. На свету в сетчатке этот процесс протекает медленно. В темноте регенерация родопсина максимальна, и протекает через образование транс-ретинола, цис-ретинола и 11-цис-ретинола. Отсутствие регенерации родопсина приводит к слепоте в ночное время.

Авитаминоз

Раннее проявление – это нарушение темновой адаптации, задержка роста в молодом возрасте, фолликулярный гиперкератоз, избыточное ороговение кожи, вызванное задержкой смены эпителия, сухость слизистых (как следствие замедленного обновления эпителия), ксерофтальмия (сухость конъюнктивы глаз), помутнение роговицы и ее размягчение (кератомаляция), также нарушение функции размножения (оплодотворяющей активности сперматозоидов).

Витамин Е (токоферол)

Общая характеристика

Суточная потребность –20–50 мг.

Распространение в природе. Источником витамина Е для человека служат растительные масла: подсолнечное, кукурузное, хлопковое, оливковое. Особенно высоко его содержание в масле, полученном из зародышей пшеницы. Продукты животного происхождения, в том числе молочные, бедны токоферолами.

Химическая природа. К витамину Е относятся метильные производные токола и токотриенолы. Витамин Е: α-, β-, γ- и δ-токоферолы и токотриенолы. Самый активный α-токоферол.

 

3.2.2. Метаболизм витамина Е

Для всасывания пищевого витамина Е необходимо присутствие липидов и желчных кислот. Всасывание происходит в тонком кишечнике путем простой диффузии, затем в составе хиломикронов они транспортируются через лимфатическую систему в кровь и из состава липопротеинов крови (хиломикронов) поступают в органы и ткани. В их клетках токоферолы включаются в состав липидов мембран, где они концентрируются. Наибольшее количество витамина Е в организме содержится в жировой ткани, печени и скелетных мышцах. Не всосавшийся токоферол выводится с калом в виде токофероловой кислоты и ее водорастворимых глюкуронидов – с мочой.

Биохимические функции

Токоферол регулирует интенсивность свободнорадикальных реакций окисления в живых клетках, поскольку препятствует развитию цепных неуправляемых реакций перекисного окисления полиненасыщенных жирных кислот (липидов и фосфолипидов) в биологических мембранах.

По своему механизму действия токоферол является биологическим антиоксидантом, благодаря чему обеспечивает стабильность биологических мембран клеток организма. Существует тесная связь между токоферолом и селеном в регуляции перекисного окисления липидов (ПОЛ), поскольку селен является кофактором глутатионпероксидазы, инактивирующей гидропероксиды липидов.

Антиоксидантное действие витамина Е обусловлено тем, что токоферол способен переносить свой фенольный атом водорода на пероксидный радикал:

 

ROO^* + Ток-ОН → ROOH + Ток-О^*.

Витамин Е радикал

Пероксидный радикал жирной кислоты

ROO^* + Ток-О^* → ROOH + Нерадикальный продукт

окисления витамина Е.

 

Таким образом, токоферол останавливает реакцию свободно-радикального окисления полиненасыщенных жирных кислот и сам превращается в продукт нерадикального типа (механизм перекисного окисления липидов см. тему «Биологическое окисление»).

Кроме того, токоферол повышает биологическую активность витамина А, защищая его ненасыщенную боковую цепь от перекисного окисления. Возможно, имеются и другие стороны действия токоферолов, но они пока не раскрыты.

Авитаминоз

Гиповитаминоз Е у человека почти не встречается. Лишь у недоношенных детей встречаются признаки гиповитаминоза, приводящие к гемолитической анемии (из-за низкой устойчивости мембран эритроцитов и их распада).

Патология мембран тканей при гиповитаминозе Е, очевидно, служит причиной разнообразия симптомов заболевания: склонность эритроцитов к пероксидному гемолизу, атрофия семенников, рассасывание плаценты и плода при беременности, мышечная дистрофия, а также потеря внутриклеточных азотистых компонентов и белков мышц, некроз печени, размягчение участков мозга, особенно мозжечка.

Практическое применение

Препараты токоферола используют как антиоксиданты при различных патологических состояниях: для профилактики бесплодия, при заболеваниях печени, инфаркте миокарда, при ожогах, лучевом поражении и т.д.

3.3. Витамин D₃ (кальциферол)

Общая характеристика

Суточная потребность – для детей от 12 до 25 мкг (500–1000 МЕ), для взрослых 40 мкг.

Распространение в природе. Содержится в продуктах животного происхождения (в печени, сливочном масле, молоке, дрожжах и растительном масле). Наиболее богата витамином D печень рыб. Рыбий жир используется для профилактики и лечения D-витаминной недостаточности.

Структура витамина и его биологически активные формы. По химической природе витамины D – стерины. Существует несколько витамеров витамина D: эргокальциферол – витамин D₂, холекальциферол – D₃ и дигидроэргокальциферол – D₄.

7-Дегидрохолестерин (провитамин D3)

При облучении УФ светом витамин D₂ образуется из растительного предшественника (провитамина D) – эргостерина, а витамин D₃ – из 7-дегидрохолестерина, синтезирующегося из холестерола в коже человека и животных. Витамин D₃ биологически более активен:

В природе существуют и менее активные формы витамина D – D₄, D₅, D₆, D₇.

Однако, ни эрго-, ни холекальциферолы биологически не активны. Биологически активные формы образуются в ходе метаболизма. Пищевые кальциферолы всасываются в тонком кишечнике в присутствии липидов и желчных кислот и в составе хиломикронов по лимфатической системе поступают в кровь, а далее в печень. Сюда же с кровью поступает из кожи эндогенный холекальциферол (D₃) (см. схему метаболизма витамина D₃).

3.3.2. Метаболизм витамина Д₃ в печени и почках

Метаболизм витамина D связан с образованием биологически активных форм (рис.3).

Специфические гидроксилазы печени и почек, которые катализируют эти реакции, активируются паратгормоном (паратиреоидный гормон или паратирин), который вырабатывается паращитовидной железой.

Рис. 3. Схема метаболизма витамина D₃ в печени и почках

3.3.3. Биохимические функции 1,25-гидроксикальциферола (кальцитриола)

Органы мишени кальцитриола – тонкий кишечник, кости и почки, на уровне которых он регулирует обмен кальция и фосфора в организме.

Эта регуляция основана, главным образом, на трех процессах и направлена на поддержание уровня кальция в крови (в норме концентрация кальция в крови 2,29–2,99 ммоль/л или 9–11 мг/100 мл):

1) транспорт ионов кальция и фосфата через эпителий слизистой тонкого кишечника;

2) мобилизация кальция из костной ткани (это наблюдается при снижении содержания кальция в крови);

3) реабсорбция кальция и фосфора в почечных канальцах.

Подобно другим стероидным гормонам (витамин D обладает гормональным эффектом) кальцитриол взаимодействует с хроматином ядра, изменяя скорость синтеза определенных белков, участвующих в связывании и всасывании ионов Са²⁺ в тонком кишечнике. Кальцитриол индуцирует образование в клетках эпителия кишечника кальций связывающего белка и белковых компонентов кальций зависимой АТФ-азы (Са²⁺-АТФ-азы). По-видимому, подобная стимуляция витамином D Са²⁺-АТФ-азы мембран почек приводит к реабсорбции в них ионов кальция (т.е. сохранению кальция в крови). Однако еще не выяснены механизмы участия витамина D в трансмембранном переносе фосфата в кишечнике и почках и мобилизации кальция из костной ткани.

Регуляция механизмов поддержания уровня ионов кальция в крови. В данном процессе паратиреоидный гормон и кальцитриол действуют как синергисты. Паратиреоидный гормон реализует свой гормональный эффект на фосфорно-кальциевый обмен опосредовано через активацию синтеза кальцитриола из витамина D₃ (он активирует гидроксилазы в печени и почках). В свою очередь стимуляция синтеза паратиреоидного гормона происходит в ответ на снижение концентрации Са²⁺ в крови (рис. 4):

Рис. 4. Схема регуляции механизмов поддержания уровня кальция в крови

 

Недостаточность витамина D

При недостаточности витамина D у детей развивается рахит. Основной признак этой болезни – нарушение минерализации растущих костей. Вследствие этого кости не имеют нормальной жесткости и у детей, страдающих рахитом, наблюдаются различные деформации скелета – выгнутые наружу голени, вывернутые внутрь колени, четки на ребрах, птичья грудь и т.д.

Рахит обычно излечивается витамином D, но есть такие формы, которые не поддаются такому лечению. Они, по-видимому, связаны с нарушением превращения витамина D₃ в организме в кальцитриол. Причина – генетически обусловленное нарушение синтеза ферментов – гидроксилаз в печени и почках, рецепторов для связывания паратиреоидного гормона на поверхности клеточных мембран тканей мишеней и др.

Продолжительное поступление избыточного количества витамина D (гипервитаминоз) приводит к деминерализации костей и переломам, повышению концентрации кальция в крови и его отложению в мягких тканях, образованию камней в мочевых путях.

3.4. Витамин К (Нафтохинон)

Общая характеристика

Суточная потребность – 2 мг.

Распространение в природе. В зеленых хлоропластах растительных продуктов – капусты, шпината, в корнеплодах и фруктах. В животных продуктах – в печени. Кроме того, витамин К синтезируется бактериальными ферментами тонкого кишечника.

Химическая природа и биологически активные формы витамина К. Витамин К представляет собой хинон с боковой изопреноидной цепью. Существует две формы нафтохинонов: филлохиноны (витамины К₁–ряда) и менахиноны (витамины К₂–ряда).

Витамин К1 (2-метил-3-фитил-1,4-нафтохинон)

Филлохиноны и их производные содержатся в растениях и поступают с пищей, а менахиноны образуются в кишечнике или в ходе метаболизма нафтохинонов в тканях организма. Синтетические препараты витамина К – менадион, викасол и синкавит. В организме из них образуются активные менахиноны.

Для всасывания пищевого витамина К в тонком кишечнике необходимы липиды и желчные кислоты. Транспортируется в кровь хиломикронами. Накапливается в печени, селезенке и сердце.

Биохимические функции

Витамин К регулирует в организме процесс свертывания крови путем участия в образовании компонентов ее свертывающей системы: фактора (II) – протромбина, фактора (VII) – проконвертина, фактора (IX) – фактор Кристмаса и фактор (X) – фактор Стюарта. Витамин К участвует в превращении препротромбина в протромбин. Этот процесс происходит в печени.

Витамин К в составе кофактора микросомальной карбоксилазы стимулирует γ-карбоксилирование остатков глутаминовой кислоты в пептидных цепях препротромбина и других факторов свертывающей системы крови (рис. 5).

Рис. 5. Пример посттрансляционной модификации белка

 

Реакции в которых участвуют белковые факторы II, VII, IX, X, активируются ионами Са²⁺ и фосфолипидами. Радикалы γ-карбоксиглутаминовой кислоты образуют центры связывания Са²⁺ на этих белках. По-видимому, перечисленные факторы, а также факторы V’ и VIII’ прикрепляются к бислойным фосфолипидам мембраны и друг к другу при участии ионов Са²⁺, и в таких комплексах происходит активация факторов II, VII, IX и X.

Ион Са²⁺ активирует также и некоторые другие реакции свертывания. Декальцинированная кровь не свертывается.

Авитаминоз

Гиповитаминоз, вызванный в эксперименте у животных, проявляется повышенной кровоточивостью, подкожными и внутренними кровоизлияниями. Это связано с тем, что в отсутствие витамина К образуются факторы II, VII, IX и X, не содержащие γ-глутамильных остатков. Такие проферменты не могут превращаться в активные ферменты, т.к. не способны связывать Са²⁺.

Препараты группы кумарина ингибируют витамин-К-зависимое карбоксилирование остатков глутаминовой кислоты, приводящее к образованию γ-карбоксиглутаминовой кислоты в N-концевой части молекул факторов II, VII, IX и X. Таким образом, введение кумарина (дикумарола) вызывает такие же последствия, как недостаточность витамина К.

Убихинон (коэнзим Q)

Общая характеристика

Распространение в природе – много убихинона содержится в мембранах митохондрий, эндоплазматического ретикулума и ядер клеток.

Относится к липофильным витаминоподобным веществам. Синтезируется в тканях человека. Источником его образования служит мевалоновая кислота и продукт обмена фенилаланина и тирозина:

Мевалоновая кислота

 

Источником для синтеза мевалоновой кислоты служит ацетил коэнзим А. Признаки недостаточности убихинона для человека не описаны, но при некоторых состояниях отмечается повышенная потребность в нем. Потребность в убихиноне для человека не известна.

Убихинон относится к ряду хиноновых коферментов. Его аналог пластохинон, содержится в растительных клетках.