2. Жирорастворимые витамины

2.1 Витамин а (антиксерофтальмический)

Строение. Функции витамина А в организме выполняют ретинол, ретиналь и ретиноевая кислота, которые представляют собой производные -ионона с изопреноидной боковой цепью и различными терминальными функциональными группами.

-иононовое кольцо изопреноидная цепь

R₁СН₂ОН – ретинол, R₂СНО – ретиналь, R₃СООН – ретиноевая кислота

Рис.2.1. Структура витамина А

Источники. Витамин А содержится только в продуктах животного происхождения. Его пищевыми источниками являются сливочное масло, яичный желток, печень (особенно много его в печени рыб и морских животных). В пищевых продуктах витамин присутствует в виде своего эфира ретинилпальмитата. Важными источниками витамина А являются каротиноиды. В клетках слизистой кишечника часть пищевых каротиноидов превращаются в витамин А. Наибольшей активностью среди них обладает -каротин, который состоит из двух молекул ретиналя, соединенных альдегидными концами их углеводородных цепей. При его расщеплении образуются две молекулы ретиналя. Примерно только 1/6 часть пищевого -каротина метаболизируется в витамин А. Наиболее богаты им морковь, щавель, шпинат, красный перец, рябина красноплодная и желтые фрукты.

Рис.2.2. Структура -каротина с указанием точки оксидативного расщепления.

Метаболизм и функции. Эфиры ретинола, растворенные в пищевом жире, эмульгируются желчными кислотами, гидролизуются эстеразами поджелудочной железы и кишечника, а затем абсорбируются клетками эпителия кишечника. Нарушение желчеобразования или поступления ее в кишечник приводит к почти полному прекращению абсорбции витамина А. Часть всосавшегося -каротина подвергается оксидативному расщеплению -каротин-диоксигеназой. Это расщепление требует одной молекулы кислорода и приводит к образованию 2 молекул ретиналя. Другая часть -каротина усваивается в неизменном виде.

В клетках слизистой кишечника ретиналь восстанавливается в ретинол специфической ретинальредуктазой с использованием НАДФН. Небольшая часть ретиналя окисляется до ретиноевой кислоты. Ретинол подвергается этерификации насыщенными жирными кислотами и включается в хиломикроны. Ремнантные (выпотрошенные) хиломикроны поглощаются печенью вместе с содержащимся в них ретинолом.

В печени витамин А сохраняется в этерифицированной форме в липоцитах. При адекватном питании запасы витамина А в среднем составляют 150–200 мг. Эти количества теоретически способны обеспечить адекватное снабжение организма витамином в течение 100–120 дней. Для транспорта в ткани эфиры витамина гидролизуются, связываются с ретинолсвязывающим белком и секретируются в плазму, где к комплексу присоединяется транстиретин (преальбумин). Возникший тройной комплекс является специфической транспортной формой ретинола. Ретиноевая кислота транспортируется в плазме в комплексе с альбуминами. Внутри внепеченочных клеток ретинол связывается клеточным ретинолсвязывающим белком. Токсичность витамина А проявляется в тех случаях, когда его количество становится больше емкости ретинолсвязывающего белка и клетки экспонируются свободному ретинолу. Это может происходить при избыточном потреблении продуктов, богатых витамином А или витаминных препаратов. Ретинол и ретиналь могут взаимно превращаться друг в друга в присутствии НАД- и НАДФ - зависимой дегидрогеназы, имеющейся во многих тканях.

Ретиноевая кислота не может превращаться ни в ретинол, ни в ретиналь, но может из них образовываться.

Витамин А из организма выделяется в виде комплексных соединений с глюкуроновой кислотой.

Функции витамина. Каждая из указанных выше форм витамина А наделена собственной функцией. Ретиноевая кислота может поддерживать рост и дифференцировку тканей, но не способна заменить ретиналь, необходимый для осуществления акта сумеречного зрения, а также ретинол, поддерживающий функцию репродуктивной системы. Можно считать доказанным участие ретиноевой кислоты в промотировании роста и дифференцировки тканей. Эта функция связана с участием в синтезе гликопротеинов и гликозамингликанов, так как ретиноевый фосфат функционирует как переносчик олигосахаридов через бислой мембран. Недостаточность витамина А ведет к накоплению низко-молекулярных олигосахаридлипидов  интермедиатов гликопротеинового синтеза.

Ретинол, включаясь в состав клеточного ретинолсвязы-вающего белка транспортируется в ядро, где вовлекается в контроль экспрессии определенных генов. Этот аспект действия ретинола сходен со стероидными гормонами, и, по-видимому, вовлечен в поддержание функции репродуктивной системы, иммунологического и гематологического статуса, клеточной пролиферации.

Наиболее детально изучено участие ретиналя в акте зрения, в котором необходим 11-цис-ретиналь – компонент светочувствительных пигментов сетчатки глаза. Сетчатка человека имеет два типа клеток: колбочки и палочки. Палочки реагируют на освещение низкой интенсивности, колбочки на достаточно сильное освещение.

В палочках содержится зрительный пигмент родопсин, в колбочках находится иодопсин. Оба пигмента являются белками с 11-цис-ретиналем в качестве простетической группы. Как следует из схемы (рис. 2.3), кванты света вызывают в родопсине изомеризацию 11-цис-ретиналя в транс-ретиналь, после чего происходит распад пигмента через ряд промежуточных продуктов на опсин и транс-ретиналь, представляющий собой неактивную форму ретиналя. Пигменты встроены в мембраны светочувствительных клеток сетчатки, поэтому фотоизомеризация ретиналя вызывает местную деполяризацию мембраны. Это приводит к возникновению электрического импульса, который распространяется по нервному волокну.

Рис.2.3. Превращения витамина А в процессе зрительного акта.

Далее происходит регенерация исходного пигмента путем частичного превращения транс-ретиналя в активный цис-ретиналь на свету (показано на схеме стрелкой). Основная часть транс-ретиналя восстанавливается в транс-ретинол, который изомеризуется в 11-цис-ретинол. Последний окисляется под действием алкогольдегидрогеназы в 11-цис-ретиналь. Цис-форма в темноте образует с опсином родопсин. Отсутствие регенерации родопсина приводит к ослаблению сумеречного зрения (куриной слепоте).

-каротин выполняет самостоятельную функцию антиоксиданта, действующего как ловушка свободных радикалов в липидной фазе.

Дозы витамина А принято выражать в МЕ (3300 МЕ равны 1 мг витамина А) или ретиноловых эквивалентах (1 RE равен 1 мкг ретинола или 6 мкг -каротина).

Суточная потребность в витамине А повышена у спортсменов тех видов спорта, которые связаны с напряжением зрения.

Суточная потребность витамина А в мг

Младенцы Дети Подростки Взрослые Беременные и кормящие Пожилые

0,4 0,5–0,7 0,8–1,0 0,8–1,0 1,0–1,4 0,8–1,0

Согласно принятым критериям, оптимальной обеспеченности организма человека витамином А соответствует концентрация ретинола в плазме в пределах 0,45–0,70 мг/л. Содержание в пределах 0,10–0,19 мг/л следует расценивать как низкое, а менее 0,10 мг/л – как недостаточное и свидетельствующее о неудовлетворительном обеспечении организма витамином А. Уменьшение содержания витамина А в крови наблюдается при лихорадочных состояниях, заболеваниях печени, язве желудка и двенадцатиперстной кишки, злокачественных новообразованиях ЖКТ. Увеличение содержания витамина А в крови наблюдается при нефрозе за счет увеличения содержания эфирной формы витамина А, гиперлипемии, развивающейся при коронаросклерозе.

Оптимальная обеспеченность организма человека каротином соответствует суммарному содержанию определяемых спектрофометрическим методом Бессея в плазме крови каротиноидов от 80 до 230 мкг/дл. Содержание каротина в крови зависит от количества его в пище. Повышение может наблюдаться при гипотиреозе и диабете. Гиперкаротинемия, развивающаяся при наличии в пище большого количества моркови и других продуктов, содержащих каротин, может сопровождаться появлением желтой или оранжевой окраски кожных покровов. Пигментация склер при этом отсутствует, что позволяет дифференцировать ее от настоящей желтухи. Уменьшение содержания каротина в крови наблюдается главным образом при заболеваниях, сопровождающихся нарушением всасывания жира (спру, целиакия, энтериты, язвенные колиты, заболевания печени и поджелудочной железы), а также при инфекционных заболеваниях. Изменения содержания каротина обычно предшествуют изменениям содержания в крови витамина А.

Гиповитаминоз и токсичность. Недостаточность витамина А проявляется прежде всего нарушением темновой адаптации. Позднее развивается ночная слепота (гемералопия). Нарушение эпителизации, в частности избыточное ороговение, приводит к появлению сухости кожи и роговицы (кератомаляция). Исходом кератомаляции может быть образование стойкого помутнения роговицы, ведущего к ослаблению зрения (амблиопия). Дефицит витамина проявляется также бесплодием самцов, задержкой роста, выпадением волос.

При длительном применении больших доз витамина А возможно развитие гипервитаминоза, который проявляется сонливостью, вялостью, головными болями, гиперемией лица, раздражительностью, расстройством походки, тошнотой, рвотой, болезненностью в костях нижних конечностей. У детей могут наблюдаться повышение температуры тела, потливость, высыпания на коже. Возможно также повышение давления спинномозговой жидкости (с развитием у детей грудного возраста гидроцефалии и выпячивания родничка).

Клиническое применение. Основными показаниями к лечебному применению витамина А являются гипо- и авитаминоз, заболевания глаз (пигментный ретинит, ксерофтальмия, гемералопия, экзематозные поражения век), поражения кожи (отморожения, ожоги, фолликулярный дискератоз, псориаз, некоторые формы экземы). Его применяют также в комплексной терапии рахита, гипотрофии, острых и хронических бронхолегочных заболеваний, хронического гастрита, цирроза печени, для профилактики образования конкрементов в желчных и мочевыводящих путях.