Витамины – это незаменимые компоненты пищи, которые присутствуя в небольших количествах в пище, обеспечивают нормальное протекание биохимические и физиологических процессов путем участия в регуляции обмена веществ в организме.
Витамины обладают высокой биологической активностью и требуются организму в очень небольших количествах – от нескольких микрограммов до нескольких десятков миллиграммов в день. В отличие от других незаменимых факторов питания (аминокислоты, жирные кислоты и др.), витамины не являются пластическим материалом или источником энергии.
Биологические функции витаминов
Большинство витаминов являются предшественниками коферментов и простетических групп ферментов, катализирующих биохимические реакции в организме. Некоторые витамины выполняют функцию индуктора синтеза белков (витамин А); проявляют гормональную активность (витамин D); оказывают антиоксидантное действие (витамины А, Е, С). Кроме того, каждому витамину присуща специфическая функция в организме.
Классификация витаминов
По физико-химическим свойствам (в частности, растворимости) витамины делятся на две группы: водорастворимые и жирорастворимые. Для обозначения каждого витамина существует буквенный символ, химическое название и название с учетом излечиваемого витамином заболевания с приставкой «анти».
Жирорастворимые витамины:
1. Витамин А; ретинол (антиксерофтальмический).
2. Витамин D; кальциферолы (антирахитический).
3. Витамин Е; токоферолы (антистерильный, витамин размножения).
4. Витамин К; нафтохиноны (антигеморрагический).
Водорастворимые витамины:
1. Витамин В1; тиамин (антиневритный).
2. Витамин В2; рибофлавин (витамин роста).
3. Витамин В3; пантотеновая кислота (антидерматитный).
4. Витамин В6; пиридоксин (антидерматитный).
5. Витамин В12; цианокобаламин (антианемический; В9).
6. Витамин РР; никотинамид, никотиновая кислота, ниацин (антипеллагрический).
7. Витамин Вс; фолиевая кислота (антианемический).
8. Витамин Н; биотин (антисеборейный).
9. Витамин С; аскорбиновая кислота (антискорбутный).
10. Витамин Р; рутин (капилляроукрепляющий).
Витаминоподобные вещества: группа химических веществ, некоторые из которых частично синтезируются в организме, но обладают витаминными свойствами.
1. В4; холин (липотропный фактор).
2. В8; инозит (липотропный фактор).
3. В13; оротовая кислота (фактор роста).
4. В15; пангамовая кислота (антианоксический).
5. Вт; карнитин.
6. N; липоевая кислота (липотропный фактор).
7. U; (противоязвенный).
8. ПАБК; парааминобензойная кислота (витамин для микроорганизмов).
9. F; линолевая, линоленовая и арахидоновая кислоты.
Таблица 15.1. Основные характеристики водорастворимых витаминов
| Название | Суточная потребность, мг | Коферментная форма | Биологические функции | Характерные признаки авитаминозов |
| В 1 (тиамин) | 2–3 | ТДФ | Декарбоксилирование α-кетокислот, перенос активного альдегида-(транскетолаза) | Полиневрит |
| В 2 (рибофлавин) | 1,8–2,6 | ФАД | В составе дыхательных ферментов, перенос водорода | Поражение глаз (кератиты, катаракта) |
| ФМН | ||||
| В 5 (пантотеновая кислота) | 10–12 | КоА-SH | Транспорт ацильных групп | Дистрофические изменения в надпочечниках и нервной ткани |
| В 6 (пиридоксин) | 2–3 | ПФ (пиридоксальфосфат) | Обмен аминокислот (трансаминирование, декарбоксилирование) | Повышенная возбудимость нервной сис-темы, дерматиты |
| РР (ниацин) | 15–25 | НАД | Акцепторы и переносчики водорода | Симметричный дерматит на открытых участках тела, деменция и диарея |
| НАДФ | ||||
| Н (биотин) | 0,01–0,02 | Биотин | Активации СО 2 , реакции карбоксилирования (например, пирувата и ацетил-КоА) | Дерматиты, сопровождающиеся усиленной деятельностью сальных желёз |
| В с (фолиевая кислота) | 0,05–0,4 | Тетрагидрофолиевая кислота | Транспорт одноуглеродных групп | Нарушения кроветворения (анемия, лейкопении) |
| В 12 (кобаламин) | 0,001–0,002 | Дезоксиаденозил- и метилкобаламин | Транспорт метильных групп | Макроцитарная анемия |
| С (аскорбиновая кислота) | 50–75 | - | Гидроксилирование пролина, лизина (синтез коллагена), антиоксидант | Кровоточивость дёсен, расшатывание зубов, подкожные кровоизлияния, отёки |
| Р (рутин) | Не установлена | - | Вместе с витамином С участвует в окислительно-восстановительных процессах, тормозит действие гиалуронидазы | Кровоточивость дёсен и точечные кровоизлияния |
Таблица 15.2. Основные характеристики жирорастворимых витаминов
| Название | Суточная потребность, мг | Биологические функции | Характерные признаки авитаминозов |
| А (ретинол) | 1–2,5 | Участвует в акте зрения, регулирует рост и дифференцировку клеток | Гемералопия (куриная слепота), ксерофтальмия, кератомаляция, гиперкератоз эпителиальных клеток |
| D (кальци-ферол) | 0,012–0,025 | Регуляция обмена фосфора и кальция в организме | Рахит |
| Е (токоферол) | 5 | Антиоксидант; регулирует интенсивность свободнорадикальных реакций в клетке | Недостаточно изучены; известно положительное влияние на развитие беременности и при лечении бесплодия |
| К (нафтохинон) | 1–2 | Участвует в активации факторов свёртывания крови: II, VII, IX, XI | Нарушение свёртывающей системы крови |
Раскрытие молекулярных механизмов действия водо- и жирорастворимых витаминов позволило отойти от их разделения по физико-химическому признаку и предложить систему функциональной классификации по характеру их специфических функций в процессах жизнедеятельности.
В соответствии с этой системой витамины делятся на три группы:
1. витамины - коферменты, из которых в организме образуются коферменты различных ферментов (В1, В2, В6, В12, РР, К, С, фолиевая кислота, биотин и др.);
2. витамины - прогормоны, активные формы которых обладают гормональной активностью (D; А, гормональной формой которого является ретиноевая кислота, играющая важную роль в процессах роста и дифференцировки эпителиальных тканей);
3. витамины - антиоксиданты (С, Е, b-каротин и другие каротиноиды, биофлавоноиды).
Некоторая условность этой классификации связана с полифункциональным характером ряда витаминов. Так, витамин С, наряду с антиоксидантным действием, участвует в качестве кофактора в процессах ферментативного гидроксилирования.
Обмен витаминов
Ни один из витаминов не осуществляет свои функции в обмене веществ в том виде, в котором он поступает с пищей.
Этапы обмена витаминов:
1. всасывание в кишечнике с участием специальных транспортных систем;
2. транспорт к местам утилизации или депонирования с помощью транспортных белков;
3. превращение витаминов в коферментные формы с помощью специальных ферментных систем;
4. кооперация коферментов с соответствующими апоферментами.
Обеспеченность организма витаминами
Источником витаминов для человека служит пища. Важная роль в образовании витаминов принадлежит кишечным бактериям, которые синтезируют ряд витаминов. Водорастворимые витамины в тканях не накапливаются (за исключением витамина В12), поэтому должны поступать в организм ежедневно. Жирорастворимые витамины способны накапливаться в тканях. Их недостаточность встречается реже. Нарушение баланса витаминов в организме проявляется как в виде недостатка, так и избытка.
Недостаточное поступление витаминов с пищей вызывает заболевания, называемые гиповитаминозами. При полном отсутствии в пище витамина развивается авитаминоз. Избыточный прием или избыточное накопление в тканях витамина, сопровождающееся клиническими и биохимическими признаками нарушений, называется гипервитаминозом. Это явление характерно для жирорастворимых витаминов. Некоторые витамины поступают в организм с пищей в виде неактивных предшественников – провитаминов, которые в тканях превращаются в биологически активные формы витаминов.
Гиповитаминозы
Потребность человека в витаминах зависит от пола, возраста, физиологического состояния и интенсивности труда. Существенное влияние на потребность человека в витаминах оказывает характер пищи (преобладание углеводов или белков в диете, количество и качество жиров), а также климатические условия.
В медицинской практике чаще всего встречаются гиповитаминозы. Гиповитаминоз может протекать скрыто, либо иметь ярко выраженный характер, проявляясь соответствующим заболеванием. Недостаточное потребление витаминов отрицательно сказывается на росте и развитии детей, снижает выносливость, физическую и умственную работоспособность, усиливает воздействие на организм неблагоприятных экологических факторов. Витаминный дефицит снижает активность иммунной системы, ускоряет старение организма.
Основные причины гиповитаминозов:
1. недостаточное поступление витаминов с пищей;
2. нарушение всасывания в ЖКТ;
3. распад витаминов в кишечнике вследствие развития микрофлоры;
4. усиленный расход и повышенная потребность в витаминах (стресс, физические нагрузки, курение, алкоголь);
5. врожденные дефекты ферментов, участвующих в превращении витаминов в коферменты;
6. действие структурных аналогов витаминов (антивитаминов).
Гипервитаминозы
Болезни, возникающие вследствие избыточного приёма водорастворимых витаминов, не описаны. Физиологически необходимая часть витаминов, поступающих в организм, используется, а излишки экскретируются с мочой.
Причиной гипервитаминозов жирорастворимых витаминов (А и D) является избыточное потребление этих витаминов в составе препаратов, либо с экзотической пищей (печень акулы и белого медведя). Гипервитаминоз проявляется общими симптомами: потеря аппетита, расстройство моторной функции желудочно-кишечного тракта, головные боли, выпадение волос, шелушение кожи, повышенная возбудимость нервной системы и некоторые специфические признаки, свойственные данному витамину. Гипервитаминоз может закончиться смертельным исходом.
Методы оценки обеспеченности организма человека витаминами
В настоящее время почти для каждого из витаминов разработаны методы, позволяющие оценить обеспеченность им организма как по содержанию этого витамина или продуктов его обмена в крови и моче (прямые методы), так и по активности ферментативных процессов, в осуществлении которых данный витамин принимает непосредственное участие (функциональные методы). В этих целях широко используют методы высокоэффективной жидкостной хроматографии, радиоимунного анализа, методы, основанные на определении активации витаминзависимых ферментов при добавлении соответствующих коферментов. Биохимические тесты позволяют установить ранние, доклинические стадии недостаточной обеспеченности витаминами, характеризующиеся возникновением начальных метаболических нарушений.
Применение витаминов в клинической практике
Применение витаминов в профилактических и лечебных целях можно систематизировать следующим образом.
В профилактических целях:
1. Профилактика первичных гипо-авитаминозов, обусловленных:
• недостаточным поступлением витаминов с пищей;
• усиленным расходованием и повышенной потребностью в витаминах (стресс, физические и умственные нагрузки, воздействие вредных экологических и экстремальных факторов, беременность, роды).
2. Повышение защитных сил организма, снижение риска простудных, сердечно-сосудистых, онкологических и других заболеваний.
В лечебных целях:
1. Лечение первичных авитаминозов.
2. Профилактика и (или) лечение вторичных нарушений обмена и функции витаминов, обусловленных:
• патологическими процессами;
• хирургическими вмешательствами;
• лекарственной и физиотерапией;
• диетическими ограничениями.
3. Коррекция врожденных нарушений обмена и функций витаминов.
4. Использование высоких доз витаминов в терапии различных заболеваний.
Недостаточное поступление витаминов ослабляет защитные силы организма, снижает его устойчивость к различным заболеваниям, неблагоприятным воздействиям внешней среды, способствует развитию хронических заболеваний, ускоряет старение организма.
Недостаточная обеспеченность организма витаминами усугубляется при болезнях желудочно-кишечного тракта, печени и почек, при которых нарушается всасывание и утилизация витаминов. Лекарственная терапия (антибиотики и др.), диеты, хирургические вмешательства, стрессы усугубляют витаминную недостаточность. Витаминный дефицит в свою очередь, нарушает обмен веществ и препятствует успешному лечению любого заболевания. Поэтому обоснованным является включение в комплексную терапию различных заболеваний поливитаминных препаратов, продуктов лечебно-профилактического питания, обогащенных витаминами.
Использование витаминов в дозах, превышающих физиологическую потребность, в терапии различных заболеваний:
1. Витамин А – профилактика бесплодия, усиление регенерации тканей, для стимуляции роста и развития детей.
2. Витамин D – лечение рахита и заболеваний кожи.
3. Витамин К – при кровотечениях, связанных с понижением свертывания крови.
4. Витамин Е – профилактика беременности и угрозы прерывания беременности, заболевания печени, атрофия мышц, врожденные нарушения мембран эритроцитов у новорожденных.
5. Витамин В1 – при сахарном диабете (с целью улучшения усвоения углеводов), при воспалении периферических нервов и поражениях нервной системы, при дистрофиях сердца и скелетных мышц.
6. Витамин В2 – при дерматитах, плохо заживающих ранах и язвах, кератитах, конъюктивитах, поражениях печени.
7. Пантотеновая кислота – при заболеваниях кожи и волос, поражении печени, дистрофии сердечной мышцы.
8. Витамин РР – при дерматитах, поражениях периферических нервов, дистрофии сердечной мышцы.
9. Витамин В6 – при полиневритах, дерматитах, токсикозах беременности, нарушениях функции печени.
Поливитаминные препараты
Медицинская промышленность разных стран выпускает:
1. поливитаминные препараты – готовые лекарственные формы (таблетки, растворимые таблетки, жевательные таблетки, драже, капсулы, сиропы и др.), включающие набор различных витаминов (в дозах, близких к суточной потребности);
2. витаминно-минеральные комплексы, включающие наряду с витаминами макроэлементы (калий, кальций, магний, фосфор) и микроэлементы (железо, медь, цинк, фтор, йод, марганец, молибден, селен, кобальт и др.);
3. витаминно-минеральные комплексы «третьего поколения», включающие наряду с витаминами, макро- и микроэлементами, другие биологически активные вещества природного происхождения, предназначенные:
• для разных возрастных и половых групп;
• для поддержания функциональной активности отдельных органов и систем человеческого организма.
Поливитаминные препараты:
1. «Витус»
2. «Гексавит»
3. «Гендевит»
4. «Антиоксикапс»
5. «Аэровит»
6. «Крепыш».
Витаминно-минеральные комплексы:
1. «Гравитус»
2. «Витрум»
3. «Кальций-D3 Никомед»
4. «Магне В6»
5. «Мультитабс»
6. «Центрум»
7. «Пиковит»
8. «Юникап».
Витаминно-минеральные комплексы с биологически активными добавками:
1. «Гериатрикс»
2. «Алфавит»
3. «Доктор Тайсс Геровитал»
4. «Компливит»
5. «Лизивит-С».
Антивитамины
Антивитамины – вещества, вызывающие снижение или полную потерю биологической активности витаминов.
Антивитамины можно разделить на две основные группы:
1. антивитамины, которые инактивируют витамин путем его разрушения или связывания его молекул в неактивные формы;
2. антивитамины, замещающие коферменты (производные витаминов) в активных центрах ферментов.
Примеры действия антивитаминов первой группы:
1. яичный белок авидин связывается с биотином и образуется авидин-биотиновый комплекс, в котором биотин лишен активности, не растворим в воде, не всасывается из кишечника и не может быть использован как кофермент;
2. фермент аскорбатоксидаза окисляет аскорбиновую кислоту;
3. фермент тиаминаза разрушает тиамин (В1);
4. фермент липооксидаза путём окисления разрушает провитамин А – каротин.
Ко второй группе относятся вещества, структурноподобные витаминам. Они взаимодействуют с апоферментом и образуют неактивный ферментный комплекс по типу конкурентного ингибирования. Структурные аналоги витаминов могут оказывать существенное влияние на процессы обмена в организме,
Большинство из них применяются:
1. как лечебные средства, специфично действующие на определенные биохимические и физиологические процессы;
2. для создания экспериментальных авитаминозов у животных.
Таблица 15.3. Антивитамины
| Витамин | Антивитамин | Механизм действия антивитамина | Применение антивитамина |
| Пара-амино-бензойная кислота (ПАБК) | Сульфанил-амиды (стрептоцид, норсульфазол, фталазол) | Сульфаниламиды – структурные аналоги ПАБК. Они ингибируют фермент путем вытеснения ПАБК из комплекса с ферментом, синтезирующим фолиевую кислоту, что ведет к торможению роста бактерий. | Для лечения инфекционных заболеваний. |
| Фолиевая кислота | Птеридины (аминоптерин, метотрексат). | Встраиваются в активный центр фолатзависимых ферментов и блокирует синтез нуклеиновых кислот (цитостатическое действие), угнетается деление клеток. | Для лечения острых лейкозов, некоторых форм злокачественных опухолей |
| Витамин К | Кумарины (дикумарин, варфарин, тромексан). | Кумарины блокируют образование протромбина, проконвертина и др. факторов свертывания крови в печени (оказывают противосвертывающее действие). | Для профилактики и лечения тромбозов (стенокардия, тромбофлебиты, кардиосклероз и др.). |
| Витамин РР | Гидразид изоникотиновой кислоты (изониазид) и его производные (тубазид, фтивазид, метозид). | Антивитамины включаются в структуры НАД и НАДФ, образуя ложные коферменты, которые не способны участвовать в окислительно-восстановительных и других реакциях. Биохимические системы микобактерий туберкулеза наиболее чувствительны к этим антивитаминам. | Для лечения туберкулеза. |
| Тиамин (В 1 ) | Окситиамин, пиритиамин. | Антивитамины замещают коферменты тиамина в ферментативных реакциях. | Для создания эксперимен-тального В 1 - авитаминоза. |
| Рибофлавин (В 2 ) | Изорибофлавин, дихлоррибо-флавин, галактофлавин. | Антивитамины замещают коферменты рибофлавина в ферментативных реакциях. | Для создания в экспериментах гипо- и арибофлави-нозов. |
| Пиридоксин (В 6 ) | Дезоксипири-доксин, циклосерин | Антивитамин замещает пиридоксалевые коферменты в ферментативных реакциях. | Для создания эксперименталь-ной пиридоксиновой недостаточности |
Антивитамины нашли широкое применение в клинической практике в качестве антибактериальных и противоопухолевых средств, тормозящих синтез белков и нуклеиновых кислот в бактериальных и опухолевых клетках.