4.4. Витамины

Витамины (лат. vita - жизнь) - низкомолекулярные органические соединения, различные по химической природе, но имеющие ряд общих свойств:

• витамины не образуются в организме человека или образуются в недостаточных количествах, т.е. относятся к незаменимым (эссенциальным) пищевыми веществами;

• не являются источниками энергии и не служат пластическим материалом для построения клеток и тканей;

• самостоятельно или в составе ферментов регулируют и катализируют обмен веществ;

• биологически активны в очень малых количествах - суточная потребность в них выражается в мг или мкг;

• при недостатке или отсутствии витаминов возникают специфические симптомы и заболевания.Биохимическая сущность витаминов сводится главным образом к осуществлению каталитических функций. Находясь в составе ферментов, они обеспечивают реакции превращения белков, жиров, углеводов, при этом отдельные химические процессы катализируются одновременно несколькими витаминами.

Существует более 100 тканевых и клеточных ферментов, в состав которых входят витамины и примерно столько же различных биохимических реакций, невозможных без витаминов. В состав специфического фермента витамины входят в виде простетической группы небелкового порядка (кофермента), который вступает в соединение с белковым компонентом (апоферментом), синтезируемым в организме.

Классификация. Витамины были открыты более 100 лет назад, но их изучение остается актуальным до сих пор. К настоящему времени известно около 13 соединений или групп соединений, относящихся к витаминам. Ряд витаминов представлен не одним, а несколькими соединениями, имеющими сходную биологическую активность (витамера). Например, группа витамина В₆, включает пиридоксин, пиридоксаль и пиридоксамин. Для обозначения подобных групп родственных соединений используют буквенные обозначения (витамины А, D, Е и т.п.). Индивидуальные соединения, обладающих витаминной активностью, обозначают названиями, отражающими их химическую сущность, например, ретиналь (альдегидная форма витамина А), эргокальциферол и холекальциферол (формы витамина D). Витамины классифицируются по разным признакам.

По растворимости в воде и жире витамины классифицируют на водорастворимые и жирорастворимые.

Водорастворимые витамины:

• Витамины, представленные преимущественно одним соединением

Аскорбиновая кислота (витамин С)

Тиамин (витамин В_1, или анейрин)

Рибофлавин (витамин В₂, или лактофлавин)

Пантотеновая кислота (витамин В₃)

Биотин (витамин Н)

• Витамины, составляющие семейства (группы)

Витамин В₆: пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин

Ниацин (витамин РР): никотиновая кислота (никотинамид)

Фолацин (витамин В_с): фолиевая кислота, тетрагидрофолиевая и ее производные

Кобаламины (витамин В₁₂): цианкобаламин, оксикобаламин, метилкобаламин

Жирорастворимые витамины:

Витамин А: ретинол, ретинилацетат, ретиналь, ретиновая кислота

Витамин D (кальциферол): эргокальцциферол (витамин D₂), холекальциферол (витамин D₃)

Витамин Е: ά -, β -, γ - и δ -токоферолы; ά -, β -, γ - и δ -токотриенолы

Витамин К (филлохинон, менахинон, менадинон)

По функциональной роли и механизму действия витамины условно разделяются на три группы (Тутельян, Спиричев, 2002):

1. Энзимовитамины - самая многочисленная группа, в нее входят витамины, функционирующие в качестве коферментов или простетических групп ферментов. Так, тиамин (В₁) в форме тиаминдифосфата (ТДФ) -кофермент пируватдегидрогеназы и транскаталазы; витамин В₆ является предшественником пиридоксальфосфата (ПАЛФ) – кофермента трансаминаз и многих других ферментов аминокислотного обмена.

Входя в состав каталитических центров различных ферментов, эти витамины участвуют в энергетическом обмене жирных кислот (пантотеновая кислота), обмене пуриновых и пиримидиновых оснований (фолацин), образовании физиологически необходимых веществ (ацетилхолина, стероидов) и др.

Коферментные функции также выполняют жирорастворимые витамины. Так, витамин А в форме ретиналя является простетической группой зрительного белка родопсина, а в форме ретенилфосфата выполняет функцию кофермента – переносчика остатков сахаров в синтезе гликопротеидов клеточных мембран.

2. Витамины-прогормоны – это витамины, активные формы которых обладают гормональной активностью. К ним относятся витамин А, гормональной формой которого является ретиноевая кислота, участвующая в процессах роста и дифференцировки эпителиальных тканей; витамин D, функционирующий как гормон в форме 1,25-диоксихолекальциферола в процессах обмена кальция.

3. Витамины-антиоксиданты – они входят в систему антиоксидантной защиты организма от повреждающего действия активных, свободнорадикальных форм кислорода. К ним относятся витамины С, Е, многочисленные каротиноиды (β-каротин, ликопин, лютеин и др.), а также многие биофлавоноиды.

Некоторая условность этой классификации связана с многофункциональным характером ряда витаминов.

По вызываемому эффекту и характеру физиологического действия на организм важнейшие витамины могут быть дополнительно разделены на следующие группы:

• повышающие общую резистентность организма - А, С, В₁, В₂, В₆, РР, D (регулируют функциональное состояние ЦНС, обмен веществ и питание тканей);

• антигеморрагические - С, Р, К (обеспечивают нормальную проницаемость и резистентность кровеносных сосудов, повышают свертываемость крови);

• антианемические - В ₁₂, С, В_с (нормализуют и стимулируют кроветворение);

• антиинфекционные - А, С, группа В (повышают устойчивость организма к инфекциям, стимулируют выработку антител, усиливают фагоцитоз, стимулируют защитные свойства эпителия, нейтрализуют токсины возбудителей);

• регулирующие зрение - А, В₂, С (обеспечивают адаптацию глаз к темноте, усиливают остроту зрения, расширяют поле цветового зрения);

• антиоксиданты - С, Е, β-каротин (защищают структурные липиды от окисления).

В последнее время активно изучаются возможные механизмы участия витаминов в генетической регуляции обменных процессов.

Витаминная обеспеченность организма. Поступление с пищей витаминов в количествах, не соответствующих физиологическим потребностям, является причиной возникновения различных заболеваний.

Выделяют следующие нарушения витаминной обеспеченности: организма человека:

• авитаминоз – глубокий дефицит витамина с развернутой клинической картиной конкретного заболевания (цинга – авитаминоз С, рахит – авитаминоз D, бери-бери – авитаминоз В₁, пеллагра – авитаминоз РР, куриная слепота - авитаминоз А, анемия Аддисона-Бирмера - авитаминоз В₁₂ и т.д.);

• гиповитаминоз – умеренный дефицит со стертыми, неспецифическими проявлениями (потеря аппетита, быстрая утомляемость, раздражительность и т.д.) и отдельными микросимптомами (кровоточивость десен, гнойничковые заболевания кожи и т.д.);

• пограничные (субнормальные, или маргинальные) состояния –витаминная недостаточность, при которой поступление витаминов в организм находится на нижней границе физиологической нормы и любое увеличение потребности (при болезни, стрессе, физической нагрузке и др.) приводит к быстрому развитию дефицита; данная форма выявляется при биохимических исследованиях;

• гипервитаминоз - избыточное поступление витаминов в организм, вызывающее токсическое действие.

Наряду с дефицитом одного витамина (моноавитаминоз и моногиповитаминоз) встречается дефицит нескольких витаминов (полиавитаминоз и полигиповитаминоз), при котором одна из витаминных недостаточностей является ведущей, а остальные - сопутствующими.

В настоящее время наиболее частыми нарушениям витаминной обеспеченности организма являются гиповитаминозы. По данным ВОЗ до 80% населения планеты страдают гиповитаминозными состояниями. Авитаминозы в чистом виде встречаются редко, тем не менее в некоторых странах и в наши дни наблюдаются массовые заболевания рахитом, бери-бери, пеллагрой, сезонные заболевания цингой.

В Российской Федерации, по данным НИИ питания РАМН (Тутельян, Спиричев, 2002), результаты прямого определения витаминов в биологических средах организма человека (кровь, моча и др.) свидетельствуют о практически круглогодичном дефиците аскорбиновой кислоты у 80-90 % обследованного населения. Снижение уровня витаминов В₁, В₂, В_6, Е отмечены у 40-60 % населения, дефицит β-каротина – примерно у 60 %. Результаты клинико-биохимических наблюдений нескольких тысяч человек в различных регионах страны, показывают, что недостаточное потребление витаминов в настоящее время - массовый и постоянно действующий фактор, отрицательно влияющий на здоровье, рост, развитие и жизнеспособность всей нации.

Дефицит витаминов наносит особенно большой ущерб здоровью матери и ребенка. Так, сопутствующая витаминной недостаточности анемия (в настоящее время встречается почти у 40 % беременных) увеличивает риск детской смертности, недоношенности, нарушения физического и умственного развития детей. В первом триместре беременности наиболее опасен дефицит фолиевой кислоты (наблюдается у 60-70 % беременных), который существенно увеличивает вероятность развития уродств и риск невынашивание плода.

Недостаток витаминов в детском и подростковом возрасте негативно сказывается на показателях физического и умственного развития, успеваемости, заболеваемости и в конечном итоге препятствует формированию здорового поколения.

Причины витаминной недостаточности многообразны. Основная – дефицит поступления витаминов с пищей. Такие авитаминозы и гиповитаминозы называются первичными (экзогенными). Наряду с этим, дефицит витаминов может возникать и при достаточном их содержании в пище, но вследствие нарушения их утилизации в организме или значительном повышении потребности в них. Такие гипо- и авитаминозы называются вторичными (эндогенными). Отдельную группу витаминной недостаточности составляют врожденные, генетически обусловленные нарушения обмена и функций витаминов.

Важнейшие причины витаминной недостаточности организма подразделяются на пять групп (по В.Б. Спиричеву):

Недостаточное поступление витаминов с пищей:

• дефицит содержания витаминов в рационе;

• снижение общего количества потребляемой пищи в связи с низкими энергетическими затратами;

• преимущественное употребление рафинированных продуктов;

• длительное питание только растительной пищей;

• сезонные колебания содержания витаминов в пищевых продуктах;

• потеря и разрушение витаминов при технологической обработке продуктов, неправильном хранении;

• несбалансированное питание;

• повышенная потребность организма в витаминах.

Угнетение кишечной микрофлоры, продуцирующей некоторые витамины:

- заболевания желудочно-кишечного тракта;

- присутствие витаминов в некоторых продуктах в неутилизируемой форме.

Нарушения ассимиляции витаминов:

- нарушением всасывания витаминов в ЖКТ (заболевания желудка и кишечника, нарушение секреции желчи, необходимой для всасывания жирорастворимых витаминов);

- нарушением усвоения витаминов в организме человека при гельминтозах (авитаминоз В₁₂ при дифиллоботриозе и др.);

- нарушение обмена витаминов и образование их коферментных форм при различных заболеваниях, действии токсинов, возбудителей инфекции, лекарственных средств, а также в пожилом возрасте.

Повышенная потребность в витаминах:

- особые физиологические состояния организма (интенсивный рост, беременность, лактация);

- особые климатические условия (Крайний Север т др.);

- большая физическая нагрузка;

- интенсивная нервно-психическая нагрузка;

- вредные производственные факторы;

- различные инфекционные и неинфекционные заболевания;

- повышенная экскреция витаминов.

Врожденные и генетически обусловленные нарушения обмена и функции витаминов:

- врожденные нарушения всасывания витаминов в кишечнике;

- врожденные нарушения транспорта витаминов кровью и через клеточные мембраны;

- врожденные нарушения биосинтеза витаминов (например, никотиновой кислоты);

- врожденные нарушения превращения витаминов в коферментные формы, простетические группы и активные метаболиты;

- нарушения включения витаминов в состав активного центра ферментов;

- нарушения структуры апоферментов, затрудняющие их взаимодействие с коферментами;

- усиление катаболизма витаминов;

- врожденные нарушения реабсорбции витаминов в почках.

Для ликвидации дефицита витаминов в организме используют: пищевые продукты богатые витаминами; витаминные препараты; пищевые продукты, обогащенные витаминами.

Для обогащения пищевых продуктов витамины применяют в количестве 30-50% от физиологической потребности, что вполне приемлемо для восполнения недостатка витаминов в обычных пищевых рационах в течение длительного времени.

Потребление витаминов в дозах, превышающих физиологические потребности в 2-3 раза, оказывает профилактическое действие, в 5-10 и более раз - лечебное действие.

В связи с узкими пределами безопасности для ряда витаминов предложено понятие о верхнем уровне физиологически переносимой дозы, не представляющей угрозы здоровью человека – максимальный уровень суммарного суточного поступления микронутриентов из всех источников.

Верхний уровень доз витаминов не является рекомендуемым для регулярного потребления витаминов и других микронутриентов. Следует учитывать количество витаминов, поступающих не только с витаминными препаратами (в том числе БАД), но и витаминизированными продуктами массового потребления.

Потребность в витаминах зависит от возраста, пола, характера труда, бытовых условий, степени физической нагрузки, пищевой плотности рациона питания и др. (см. прил. 1,2).

Увеличивается потребность в витаминах в холодном климате, при переохлаждении, тяжелой физической и умственной работе, стрессовых ситуациях, дефиците ультрафиолетовых лучей, действии на организм вредных факторов производственной среды, различных заболеваниях, беременности и т.д. (табл. 4.5).

Таблица 4.5