Жирорастворимые витамины, О.А. Тимин - MedFsh.ru
ОМТ, Биохимия, Тимин, Жирорастворимые витамины
Общая медицинская теория
ОМТ

Жирорастворимые витамины

Витамин A (ретинол, антиксерофтальмический)

Источники

С пищевыми продуктами в организм поступает как витамин А, так и каротины – вещества, схожие с ним по строению.

  • витамин А содержат рыбий жир, печень морских рыб, печень крупного рогатого скота и свиньи, жирномолочные продукты (сливочное масло, сливки, сметана), желток яиц,
  • каротиноиды имеются в моркови, красном перце, томатах (красные овощи), в пальмовом масле, облепиховом масле.

Суточная потребность

1,0-2.5 мг или 5000 ЕД.

Метаболизм

Всасывается только 1/6 часть потребленных каротиноидов. После всасывания некоторые каротиноиды в печени и кишечнике превращаются в ретинол, при этом из b-каротина образуется 2 молекулы витамина А.

Строение

Ретиноиды представляют собой β-иононовое кольцо с метильными заместителями и изопреновой цепью. В организме спиртовая группа ретинола окисляется в свои активные формы: альдегидную (ретиналь) или карбоксильную (ретиноевая кислота) группы.

Строение ретиноидов, строение бетта-каротина

Биохимические функции

1. Регуляция экспрессии генов

Ретиноевая кислота служит лигандом для суперсемейства ядерных рецепторов, к числу которых относятся рецепторы к стероидным гормонам (кортизол, тестостерон), к витамину D, трийодтиронину, простагландинам, к транскрипционным факторам. Таким образом, эта кислота необходима для экспрессии генов, участвующих в реакции клетки на гормон и ростовые стимулы. В результате ретиноевая кислота:

  • регулирует нормальный рост и дифференцировку клеток эмбриона и молодого организма,
  • стимулирует деление и дифференцировку быстро делящихся тканей – хряща, костной ткани, сперматогенного эпителия, плаценты, эпителия кожи, слизистых оболочек, клеток иммунной системы.
Механизм участия ретиноевой кислоты в регуляции роста, деления и дифференцировки клеток

2. Участие в фотохимическом акте зрения

Ретиналь в комплексе с белком опсином формирует зрительный пигмент родопсин, который находится в клетках сетчатки глаза, отвечающих за черно-белое сумеречное зрение («палочки»). Максимум спектра поглощения родопсина находится в области 500 нм.

При попадании кванта света на молекулу родопсина последний распадается на опсин и алло-транс-ретиналь. При этом в мембране генерируется электрический сигнал, идущий в зрительный центр головного мозга. В дальнейшем под влиянием ферментов алло-транс-ретиналь превращается в 11-цис-ретиналь и связывается с опсином, снова образуя родопсин.

Витамин А, фотохимический акт зрения

3. Антиоксидантная функция

Благодаря наличию двойных связей в изопреновой цепи витамин осуществляет нейтрализацию свободных кислородных радикалов, особенно эта функция проявляется у каротиноидов.

Гиповитаминоз

Причина

Помимо пищевой недостаточности, причиной гиповитаминоза А может быть:

  1. нехватка витаминов Е и С, защищающих ретинол от окисления,
  2. снижение функции щитовидной железы (гипотиреоз), т.к. в кишечнике и печени превращение каротиноидов в витамин А катализируют железосодержащие ферменты (например, b-каротин-диоксигеназа), активируемые тиреоидными гормонами.

Клиническая картина

  1. Стерильность – желтое тело беременности накапливает каротиноиды β-каротин и лютеин. Вероятно, они несут антиоксидантную нагрузку, обеспечивая жизнеспособность и нормальное функционирование желтого тела.
  2. При сильном гиповитаминозе и авитаминозе происходит нарушение темновой адаптации – куриная слепота;
  3. Задержка роста, похудание, истощение;
  4. Специфические поражения глаз, слизистых оболочек, кожи:
    • кожа – гиперкератоз (пролиферация и патологическое ороговение кожи, сухость и шелушение – т.н. «жабья кожа») приводит к вторичным гнойным процессам,
    • глаза – ороговение эпителия слезного канала (ксерофтальмия) приводит к его закупорке. Это порождает, во-первых, сухость роговой оболочки глаза, т.к. нет слезы, во-вторых, влечет за собой воспаление роговой оболочки из-за отсутствия лизоцима (антибактериального фермента слезы). Оба фактора приводят к кератомаляции – отек, изъязвление, размягчение роговой оболочки,
    • слизистые оболочки – из-за снижения синтеза гликопротеинов и нарушения барьерной функции слизистых оболочек происходит поражение эпителия желудочно- кишечного тракта, дыхательных путей и мочеполовой системы (также нарушение сперматогенеза).

Поражение эпителия дыхательных путей приводит к снижению местного иммунитета, вплоть до ларинготрахеобронхита и пневмонии.

Показано, что коррекция содержания витамина А в диете детей тропических стран снижала смертность от инфекций на 30% (!!!).

Гипервитаминоз

Причина

Избыточный прием витамина А с витаминными препаратами и, реже, с пищей.

Клиническая картина

Острое отравление сопровождается головной болью, тошнотой, слабостью, ступором, отеком соска зрительного нерва (вследствие ликворной гипертензии), может повышаться температура.

При хроническом отравлении нарушается пищеварение, исчезает аппетит, наступает потеря веса тела, снижается активность сальных желез кожи и развивается сухой дерматит, ломкость костей.

У витамина А в высоких дозах имеется нефротоксичность, канцерогенность и эмбриотоксичность.

Лекарственные формы

Ретинолацетат, ретинолпальмитат (функциональная ОН-группа защищена жирными кислотами).

Витамин D (кальциферол, антирахитический)

Источники

  • печень, дрожжи, жирномолочные продукты (сливочное масло, сливки, сметана), желток яиц,
  • рыбий жир, печень трески,
  • образуется в коже при ультрафиолетовом облучении (длина волны 290-315 нм) из 7-дегидрохолестерола.

Суточная потребность

Для младенцев и маленьких детей – 10-15 мкг или 400-600 МЕ, для старших детей и взрослых – 15-25 мкг или 500-1000 МЕ (1 мкг витамина D приблизительно соответствует 40 МЕ).

Строение

Витамин представлен двумя формами – эргокальциферол и холекальциферол. Химически эргокальциферол отличается от холекальциферола наличием в молекуле двойной связи между С22 и С23 и метильной группой при С24.

Строение двух форм витамина D и его активной формы

После всасывания в кишечнике или после синтеза в коже витамин попадает в печень. Здесь он гидроксилируется по С25 и кальциферол-транспортным белком переносится к почкам, где еще раз гидроксилируется, уже по С1. В результате образуется 1,25-дигидрокси- холекальциферол – кальцитриол.

Реакция гидроксилирования в почках стимулируется паратгормоном, пролактином, соматотропным гормоном и подавляется высокими концентрациями фосфатов и кальция.

Биохимические функции

1. Увеличение концентрации кальция и фосфатов в плазме крови.

Для этого кальцитриол:

  • увеличивает синтез кальций-транспортного белка в кишечнике и, соответственно, всасывание ионов Ca2+ (главная функция),
  • стимулирует (совместно с паратгормоном) реабсорбцию ионов Ca2+ и фосфат-ионов в проксимальных почечных канальцах.

В тонком кишечнике и почках эффекты опосредуются индукцией синтеза кальций-связывающего белка и компонентов Са2+-АТФазы.

2. Подавляет секрецию паратиреоидного гормона через повышение концентрации кальция в крови, но усиливает его эффект на реабсорбцию кальция в почках.

3. В костной ткани роль витамина D двояка:

  • стимулирует мобилизацию ионов Ca2+ из костной ткани, так как способствует дифференцировке моноцитов и макрофагов в остеокласты и снижению синтеза коллагена I типа остеобластами,
  • повышает минерализацию костного матрикса, так как увеличивает производство лимонной кислоты, образующей здесь нерастворимые соли с кальцием.

4. Кроме указанного, витамин D участвует в пролиферации и дифференцировке клеток всех органов и тканей, в том числе клеток крови и иммунокомпетентных клеток. Витамин D регулирует иммуногенез и реакции иммунитета, стимулирует выработку эндогенных антимикробных пептидов в эпителии и фагоцитах, лимитирует воспалительные процессы путем регуляции выработки цитокинов.

Схема эффектов кальцитриола

Гиповитаминоз

Приобретенный гиповитаминоз

Причина

Часто встречается при пищевой недостаточности у детей, при недостаточной инсоляции у людей, не выходящих на улицу или при национальных особенностях одежды. Также причиной гиповитаминоза может быть снижение гидроксилирования кальциферола (заболевания печени и почек) и нарушение переваривания липидов (целиакия, холестаз).

Клиническая картина

У детей 2-24 месяцев проявляется в виде рахита, при котором, несмотря на поступление с пищей, кальций не усваивается в кишечнике, а в почках теряется. Это ведет к снижению концентрации кальция в плазме крови, нарушению минерализации костной ткани и, как следствие, к остеомаляции (размягчение кости). Остеомаляция проявляется деформацией костей черепа (бугристость головы), грудной клетки (куриная грудь), искривление голени, рахитические четки на ребрах, увеличение живота из-за гипотонии мышц, замедляется прорезывание зубов и зарастание родничков.

У взрослых тоже наблюдается остеомаляция, т.е. остеоид продолжает синтезироваться, но не минерализуется. Развитие остеопороза частично также связывают с витамин D-недостаточностью.

В настоящее время с недостаточностью витамина D связывают повышенный риск развития остеопороза, вирусных инфекций (грипп), артериальной гипертонии, атеросклероза, аутоиммунных заболеваний, сахарного диабета, рассеяного скле- роза, шизофрении, опухолей молочной и предстательной желез, рака 12-перстной и толстой кишки.

Наследственный гиповитаминоз

Витамин D-зависимый наследственный рахит I типа, при котором имеется рецессивный дефект почечной α1-гидроксилазы. Проявляется задержкой развития, рахитическими особенностями скелета и т.д. Лечение – препараты кальцитриола или большие дозы витамина D.

Витамин D-зависимый наследственный рахит II типа, при котором наблюдается дефект тканевых рецепторов кальцитриола. Клинически заболевание схоже с I типом, но дополнительно отмечаются аллопеция, milia, эпидермальные кисты, мышечная слабость. Лечение варьирует в зависимости от тяжести заболевания, помогают большие дозы кальциферола.

Гипервитаминоз

Причина

Избыточное потребление с препаратами (1,5 млн МЕ в сутки).

Клиническая картина

Ранними признаками передозировки витамина D являются тошнота, головная боль, потеря аппетита и веса тела, полиурия, жажда и полидипсия. Могут быть запоры, гипертензия, мышечная ригидность.

Хронический избыток витамина D приводит к гипервитаминозу, при котором отмечается:

  • деминерализация костей, приводящая к их хрупкости и переломам;
  • увеличение концентрации ионов кальция и фосфата в крови, приводящее к кальцификации сосудов, ткани легких и почек.

Лекарственные формы

Витамин D – рыбий жир, эргокальциферол, холекальциферол.

1,25-Диоксикальциферол (активная форма) – остеотриол, рокальтрол, форкал плюс.

Витамин K (нафтохиноны, антигеморрагический)

Источники

Хорошими источниками витамина К являются капуста, крапива, рябина, шпинат, тыква, арахисовое масло, печень (филлохинон). Также витамин образуется микрофлорой в тонком кишечнике (менахинон).

Запасы витамина в печени составляют около 30 суточных доз.

Суточная потребность

Около 2 мг.

Строение

Выделяют три формы витамина: витамин К1 (филлохинон), витамин К2 (менахинон), витамин К3 (менадион). После всасывания менадион превращается в активную форму – менахинон.

Витамины содержат функциональное нафтохиноновое кольцо и алифатическую изопреноидную боковую цепь.

Строение двух форм витамина K

Биохимические функции

К настоящему времени у человека обнаружено 14 витамин К-зависимых белков, играющих ключевые роли в регулировании физиологических процессов. Витамин является коферментом микросомальных ферментов печени, осуществляющих g-карбоксилирование (греч. g – «гамма») глутаминовой кислоты в составе белковой цепи.

Благодаря своей функции витамин обеспечивает посттрансляционную модификацию
(«созревание») ряда белков:

  • Факторов свертывания крови. В печени происходит γ-карбоксилирование предшественников белковых факторов свертывания: протромбина (ф.II), проконвертина (ф.VII), Кристмаса (ф.IX), Стюарта (ф.X).
  • Белков костной ткани, например, остеокальцина
  • Протеина C и протеина S, участвующих в антисвертывающей системе крови.
Участие витамина K в реакциях гамма-карбоксилирования при синтезе протромбина

Гиповитаминоз

Причина

Возникает при подавлении микрофлоры лекарствами, особенно антибиотиками, при заболеваниях печени и желчного пузыря. У взрослых здоровая кишечная микрофлора полностью удовлетворяет потребность организма в витамине.

Клиническая картина

Наблюдается кровоточивость, снижение свертываемости крови, легкое возникновение подкожных гематом, у женщин отмечаются обильные mensis.

Профилактическое назначение препаратов витамина К сразу после рождения при- вело в развитых странах к исчезновению геморрагической болезни новорожденных.

Лекарственные формы

Викасол, менадион, настои крапивы.

Антивитамины

Вещества варфарин и дикумарол связываются с ферментом редуктазой и блокируют восстановление неактивной формы витамина К в активную (см схему в «Биохимические функции» витамина К).

Строение антивитаминов K

Витамин Е (токоферол, антистерильный)

Источники

Растительные масла (кроме оливкового), пророщенное зерно пшеницы, бобовые, яйца.

Суточная потребность

20-50 мг.

Строение

Молекула токоферола состоит из кольца производного бензохинона и изопреноидной боковой цепи. Другие формы витамина E включают иные производные токола, характеризующиеся биологической активностью.

Строение альфа-токоферола

Биохимические функции

Витамин, встраиваясь в фосфолипидный бислой мембран, выполняет антиоксидантную функцию, т.е. препятствует развитию свободнорадикальных реакций. (см. лекция «Свободнорадикальное окисление»).

При этом:

  1. Лимитирует свободнорадикальные реакции в быстроделящихся клетках – слизистые оболочки, эпителий, клетки эмбриона. Этот эффект лежит в основе положительного действия витамина в репродуктивной функции у самцов (защита сперматогенного эпителия) и у самок (защита плода) (греч. tokos – потомство, phero – несу).
  2. Защищает витамин А от окисления, что способствует проявлению ростстимулирующей активности витамина А.
  3. Защищает жирнокислотные остатки мембранных фосфолипидов, и, следовательно, любые клеточные мембраны от перекисного окисления липидов.

Гиповитаминоз

Причина

Кроме пищевой недостаточности и нарушения всасывания жиров, причиной гиповитаминоза Е может быть недостаток аскорбиновой кислоты, имеющей также антиоксидантную функцию.

Клиническая картина

Пониженная устойчивость и гемолиз эритроцитов in vivo, анемия, увеличение проницаемости мембран, мышечная дистрофия, слабость. Также отмечены арефлексия, снижение проприоцептивной и вибрационной чувствительности, парез взора вследствие поражения задних канатиков спинного мозга и миелиновой оболочки нервов.

В эксперименте у животных при авитаминозе развивается атрофия семенников, рассасывание плода, размягчение мозга, некроз печени, жировая инфильтрация печени.

Лекарственные формы

a-Токоферола ацетат.

Витамин F (омега-6 жирные кислоты)

Источники

Растительные масла (кроме пальмового и оливкового).

Суточная потребность

5-10 г.

Строение

Витамин F представляет собой группу незаменимых полиненасыщенных жирных кислот:

  • линолевая С18:2, Δ 9,12,
  • линоленовая С18:3, Δ 6,9,12,
  • арахидоновая С20:4, Δ 5,8,11,14.
Строение жирных кислот группы витамина F

Биохимические функции

Полиненасыщенные жирные кислоты обладают весьма широкими функциями:

  1. Составная часть фосфолипидов мембран.
  2. Предшественник регуляторных соединений, носящих название эйкозаноиды – простагландинов (в том числе простациклинов), тромбоксанов, лейкотриенов. Эйкозаноиды являются «местными гормонами», т.е. после синтеза действуют только на соседние клетки.

Функция:

  • простагландинов – регуляция тонуса гладких мышц сосудов, ЖКТ, бронхолегочной системы, мочеполовой системы;
  • простациклинов (подтип простагландинов) – уменьшение агрегации тромбоцитов и расширение мелких сосудов;
  • тромбоксанов – усиление агрегации тромбоцитов и сужение мелких сосудов;
  • лейкотриенов – активация лейкоцитов, увеличение их подвижности, также регуляция тонуса гладких мышц сосудов и бронхов.

Гиповитаминоз

Причина

Пищевая недостаточность, нарушение желчеотделения, переваривания и всасывания жиров.

Клиническая картина

Единственным четко доказанным проявлением нехватки витамина F является фолликулярный гиперкератоз.

Фолликулярный гиперкератоз – процесс, локализующийся в области волосяных фолликулов. Здесь возникают изолированные, мелкие, покрытые роговыми чешуйками узелки, в центре которых часто находятся скрученные волоски. При поглаживании создается впечатление терки.

Также с недостатком полиненасыщенных жирных кислот в настоящее время связывается воспалительные поражения кожи (возникновение некротических очагов, экзема, выпадение волос), поражение почек, потеря способности к размножению, жировая инфильтрация печени, атеросклероз, иммунодефициты, затягивание и хроническое течение воспалительных заболеваний.

Лекарственные формы

Гепатопротекторы и антиатерогенные препараты: эссенциале, линетол, линол.