явлением недостатка тиамина является нехватка восстановленного НАДФ, служащего источником протонов и электронов для процессов синтеза стероидных гормонов и жирных кислот, восстановления метгемоглобина. В крови наблюдается повышение концентрации пировиноградной кислоты, которая не утилизируется в цикле Кребса.
Клинические проявления получили название заболевания бери-бери, характеризующееся атрофией мышц, периферическими полиневритами, потерей веса, нарушениями интеллекта. На фоне хронического алкоголизма заболевание может развиваться и при нормальном поступлении тиамина в организм за счет нарушения процессов его всасывания. Потребность в тиамине составляет 0,5 мг/1000 ккал, при избытке углеводов в пище она повышается.
Рибофлавин (В2) необходим для образования флавинадениндинуклеотида и флавинмононуклеотида, являющихся коферментами флавинзависимых дегидрогеназ. Достаточное количество рибофлавина содержится в зеленых растениях, молоке, злаках, яйцах птиц. Основные коферментные функции – транспорт электронов и протонов от НАД-зависимых дегидрогеназ на убихинон в дыхательной цепи ферментов; участие в цикле Кребса (сукцинатдегидрогеназа) и окислении жирных кислот (ФАДзависимая дегидрогеназа бета-окисления жирных кислот); миелопероксидазной системе нейтрофилов. Недостаточность в чистом виде практически не встречается, обычно проявляется в комбинированном дефиците тиамина, рибофлавина, никотиновой кислоты и белкового голодания. Только недостаток рибофлавина характеризуется появлением следующих признаков: фуксиноподобный язык, трещины в углах рта и на губах, себорейный дерматит, васкуляризация роговицы. Может быть обнаружено по снижению содержания рибофлавина в эритроцитах. Суточная потребность такая же, как и у тиамина.
Пантотеновая кислота (В3) служит предшественником коэнзима А (КоА), осуществляющего перенос ацетильных и ацильных групп в составе ацетил-КоА, сукцинил-КоА, малонил-КоА, ацил-КоА и т.п. Участвует в бетаокислении жирных кислот, пировиноградной кислоты, синтезе жирных кислот и других процессах. Пантотеновая кислота содержится во многих продуктах животного происхождения: молоке, мясе, яйцах; синтезируется микрофлорой кишечника человека, поэтому недостаточность у человека в чистом виде не выявлена. В экспериментах на крысах наблюдаются поседение шерсти, задержка роста и размножения. Суточная потребность 5-10мг.
Никотиновая кислота (В5, РР) содержится в мясе, печени, растительных продуктах. В отличие от других витаминов может синтезироваться в организме человека из триптофана. В молоке и яйцах почти не содержится, но потребности покрываются при употреблении преимущественно этих продуктов за счет высокого содержания триптофана в них. Коферментные формы – НАД и НАДФ – входящие в состав НАД- и НАДФ-
131
зависимых дегидрогеназ. В клетках встречается множество подобных дегидрогеназ, участвующих в процессах окисления-восстановления различных органических соединений. НАД-зависимые дегидрогеназы в основном представлены в процессах катаболизма: гликолизе, молочнокислом
испиртовом брожениях, цикле Кребса и дыхательной цепи, а НАДФзависимые – как в катаболизме (пентозофосфатное окисление глюкозы), так и в анаболизме (синтез жирных кислот, стероидов). Недостаточность проявляется только в комплексе с другими витаминами группы В при скудном и однообразном питании в основном растительной пищей или голодании симптомами, получившими название пеллагры. Наиболее существенные признаки пеллагры: дерматит при повышенной чувствительности кожи к ультрафиолетовым лучам; диарея, слабость, слабоумие в тяжелых случаях. Пеллагра была распространена среди негритянского населения в США, работающего на кукурузных плантациях и питающегося преимущественно кукурузой, практически не содержащей в своих белках триптофана и в зернах – других витаминов группы В. Потребность 15-25 мг в сутки, частично может покрываться за счет микрофлоры кишечника.
Пиридоксин (В6) содержится в зародышевой части и оболочках семян злаков, дрожжах, мясе, особенно в печени и почках. Пиридоксин фосфорилируется в гепатоцитах и окисляется до пиридоксальфосфата, который является коферментной формой, осуществляющей реакции переаминирования и декарбоксилирования аминокислот. Входит в состав ферментов трансаминаз, моно-
идиаминоксидаз, синтетазы δ-аминолевулиновой кислоты, гликогенфосфорилазы. Соответственно участвует в процессах переаминирования, окислительного дезаминирования аминокислот и биогенных аминов (адреналина, норадреналина, серотонина, гистамина и др.); синтезе гема; гликогенолизе. Признаки недостатка пиридоксина могут появляться у младенцев при несбалансированном искусственном вскармливании в виде повышенной возбудимости с периодическими судорогами. У взрослых недостаток пиридоксина наблюдали на фоне лечения изониазидом (лечение туберкулеза): тошнота, рвота, утрата аппетита, трещины в углах рта и на губах, полиневрит и пелларгоподобный
комплекс. Все нарушения устраняются введением В6. Ориентировочная потребность в пиридоксине 2-3 мг/сутки, которая, вероятно, увеличивается при обогащенномбелковомпитанииисвозрастом.
Биотин (Н) обычно в достаточном количестве производится микрофлорой кишечника, недостаточность в некоторой степени может возникать только при значительной гибели микрофлоры кишечника. Содержится в печени, дрожжах. Авидин яичного желтка тормозит всасывание биотина в кишечнике, его потребление в значительном количестве может спровоцировать нехватку биотина. Сульфаниламиды, стерилизующие кишечный тракт, также могут стать причиной гиповитаминоза по биотину. Биотин служит простетической группой ферментов, осуществляющих реакции карбоксилирования: ацетил-КоА-карбоксилазы, пропионил-КоА-карбоксилазы, метил-
132
малонил-транскарбоксилазы, пируваткарбоксилазы, ацетальдегидкарбоксилазы. При дефиците биотина способность включать СО2 в органические кислоты падает, соответственно снижается возможность образования оксалоацетата из пирувата, пирувата из ацетальдегида, что сопровождается снижением скорости окисления ацетил-КоА в цикле Кребса, утилизации этилового спирта и уксусного альдегида (синдром похмелья), синтеза жирных кислот за счет уменьшения образования малонил-КоА. Суточная потребность примерно 10 мкг.
Фолиевая кислота (В9) содержится в продуктах растительного происхождения: салаты, капуста, томаты, шпинат. В энтероцитах образуется производное – тетрагидрофолиевая кислота и продукт ее N-метилирования
– N-метилтетрагидрофолиевая кислота, которые служат коферментными формами переноса формильных и метильных групп. Ферменты, содержащие данные коферментные формы, катализируют реакции синтеза пуринов, пиримидинов, глицина, метионина. Недостаточность фолиевой кислоты часто является не столько следствием ограниченного поступления с пищей, сколько результатом нарушения всасывания. Характеризуется развитием фолиеводефицитной (мегалобластической) анемии, обусловленной нарушением синтеза ДНК и образования клеток крови. Истинная потребность – 25 мкг/сутки, но из-за плохого всасывания желательно – 50 мкг/сутки.
Цианкобаламин (В12) содержится в дрожжах, молоке, печени, почках. Синтезируется микрофлорой кишечника. Всасывание цианкобламина обеспечивается белком, который синтезируется клетками слизистой желудка (гастромукопротеид). Комплекс гастромукопротеид-цианкобаламин всасывается энтероцитами тонкого кишечника, проникает в портальный кровоток и передает цианкобаламин другому белку – транскобаламину I (глобулин с М. 35 кДа). После выхода в общий кровоток цианкобаламин переходит на транскобаламин II (глобулин с М. 121 кДа). В клетках многих тканей цианкобаламин переходит в коферментные формы: метилкобаламин; дезоксиаденозилкобаламин. Первый служит коферментом гомоцистеинметилтрансферазы, катализирующей перенос метильной группы с N-метилтетрагидрофолиевой кислоты на гомоцистеин, что приводит к образованию метионина. Второй является коферментом метилмалонил- КоА-мутазы, которая ускоряет превращение метилмалонил-КоА в сукци- нил-КоА. Эта реакция обеспечивает окисление пропионил-КоА, остающегося при бета-окислении жирных кислот с нечетным числом атомов углерода. Известно также, что цианкобаламин участвует в образовании коферментных форм фолиевой кислоты и опосредованно в синтезе ДНК и пролиферации кроветворных клеток. Недостаточность цианкобаламина возникает при строго вегетарианском питании, при нарушениях всасывания (резекция желудка, гастрит, наследственный дефект гена, ответственного за
133
синтез гастромукопротеида), проявляется в виде пернициозной анемии (болезнь Адиссон-Бирмера).
Биофлавоноиды (Р) представляют собой производные хромона и флавана, отличающиеся между собой числом или положением гидроксильных групп в ароматических кольцах. Наибольшей активностью обладают представители флавононов: гесперитин, нарингин, эридиктол; и флавонов: хризин, лютеолин, кверцитин, рутин. Содержатся преимущественно в цитрусовых, в плодах шиповника, ягодах черноплодной рябины, красном перце, плодах облепихи, черной смородины и вишни. Биологический эффект связан с уменьшением проницаемости капилляров, сосудоукрепляющим действием. Биохимический механизм действия флавоноидов еще до конца невыяснен. Возможно, что он определяется тормозящим влиянием на активность гиалуронидазы, катализирующей отщепление гиалуроновой кислоты и повышающей проницаемость капилляров. Также известно, что дефицит биофлавоноидов сопровождается снижением прочности лизосом, выход протеолитических ферментов из которых ведет к росту проницаемости сосудов. Биофлавоноиды являются синергистами аскорбиновой кислоты в процессе созревания коллагена, что приводит к укреплению соединительнотканной оболочки сосудов. Потребность точно не установлена, и по разным данным колеблется от 10 до 100 мг/сутки.
Аскорбиновая кислота (С) содержится в свежих овощах и фруктах, наибольшее количество обнаруживается в шиповнике, черной смородине. В небольшом количестве содержится в молоке. Всасывается практически во всех отделах пищеварительного тракта, транспортируется с кровью частично в связанном, частично в свободном состоянии. В тканях окисляется до дегидроаскорбиновой, дикетогулоновой, щавелевой и других кислот. Может в неизменном виде выводиться с мочой.
Основной функцией является участие в окислительновосстановительных реакциях в качестве донора электронов. Отдавая 2 электрона и два протона, превращается в дегидроаскорбиновую кислоту. Процесс восстановления катализирует фермент дегидроаскорбатредуктаза, донором протонов и электронов служит восстановленный глутатион. В качестве кофермента участвует в реакциях гидроксилирования: триптофана (синтез серотонина); ДОФА (образование норадреналина); гидроксифенилпирувата (синтез гомогентизиновой кислоты); стероидов (биосинтез кортикостероидов); бета-бутиробетаина (синтез карнитина); остатков пролина и лизина (созревание коллагена). Кроме того, аскорбиновая кислота участвует в обмене железа: в кишечнике обеспечивает восстановление трехвалентного железа в двухвалентное, что является обязательным условием всасывания железа, высвобождает железо из комплекса с трансферрином, что ускоряет его поступление в ткани.
Недостаточность проявляется в виде рыхлости соединительной ткани, разшатывания зубов, анемии, снижении резистентности к инфекциям,
134
хрупкости сосудов. Общеукрепляющее действие аскорбиновой кислоты связано с ее антиоксидантным действием и участием в синтезе кортикостероидов, проявляющих противовоспалительную активность (иммунодепрессанты).
Дефицит аскорбиновой кислоты обычно сопровождается недостатком флавоноидов, что усугубляет нарушения проницаемости сосудов. Суточная потребность составляет 50-100 мг, но поступление может быть увеличено до 1 г в сутки при необходимости.
Ретинол (А) поступает в организм с продуктами животного происхождения – печень рыб, желток яиц, молоко. В виде предшественника – бетакаротина – содержится в оранжевых овощах и фруктах. В гепатоцитах происходит образование гормональных форм: ретинола, ретиналя и ретиноевой кислоты. В клетках других тканей ретинол превращается в эфиры: ретинилпальмитат, ретинилацетат и ретинилфосфат. Все производные находятся в трансконфигурации и лишь в сетчатке глаза образуются цисизомеры ретинола и ретиналя. Расщепление бета-каротина дает две молекулы ретиналя. Всасывание как ретинола, так и его предшественников требует присутствия жиров, так как они представляют собой водонерастворимые соединения. Ретиналь, ретинол и их эфиры регулируют процесс образования родопсина, рост и дифференцировку клеток у эмбрионов, превращение эпителия в слизистый. Ретиноевая кислота участвует в стимуляции роста костей и мягких тканей. Действие гормональных форм обусловлено ядерной рецепцией и стимуляцией процесса транскрипции и трансляции определенных белков.
Некоторое отличие в действии характерно для 11-цисретиналя на фотохимический акт зрения. Оба зрительных пигмента: родопсин и йодопсин имеют 11-цис-ретиналь в качестве простетической группы. Кванты света вызывают в родопсине и йодопсине изомеризацию 11-цисретиналя в трансретиналь, после чего происходит распад пигмента на свободные опсин и трансретиналь (при этом пигмент обесцвечивается). Так как пигменты встроены в мембраны светочувствительных клеток сетчатки, фотоизомеризация ретиналя вызывает местную деполяризацию мембраны. Это приводит к возникновению электрического импульса, который распространяется по зрительному нерву в зрительную зону коры больших полушарий. В зрительных рецепторах (палочках и колбочках) затем осуществляется медленная регенерация исходного пигмента (родопсина или йодопсина) при участии фермента ретиналь-изомеразы. В темноте регенерация родопсина происходит быстро через образование трансретинола, цисретинола и 11-цисретинола, который вновь вступает в комплекс с родопсином, и чувствительность к свету любой интенсивности восстанавливается.
Недостаточность ретинола и его предшественников – каротиноидов – проявляется в нарушении темновой адаптации (куриная слепота), в молодом возрасте – в задержке роста, избыточном ороговении и сухости кожи,
135