Характеристика жирорастворимых витаминов

Размещено на http://www.allbest.ru/

20

Жирорастворимые витамины

Витамин A (антиксерофтальмический) - это группа веществ с общим биологическим действием: ретинол (витамин А1, витамин А-спирт, аксерофтол), дегидроретинол (витамин А2), ретиналь (витамин А-альдегид), ретиноевая кислота (витамин А-кислота).

Ретинол - (истинный витамин А) жирорастворимый спирт, содержащий четыре конъюгированные двойные связи - транс-9,13-диметил-7-(1,1,5-триметилциклогексен-5-ил-6)-нонатетраен-7,9,11,13-ол.

Молекула витамина А состоит из трех главных структурных компонентов: циклической группы, боковой полиеновой цепи и полярной концевой группы. Каждый из этих компонентов можно модифицировать, что дает возможность получения практически неограниченного числа ретиноидов, которые могут сильно отличаться от витамина А по своей токсичности, фармакологическим и фармакокинетическим свойствам. Известно более 4000 естественных и синтетических ретиноидов.

Физико-химические свойства. Ретинол - это кристаллическое вещество светло-желтого цвета; хорошо растворяется в жирах, устойчив к действию щелочей и нагреванию, поэтому обычная кулинарная обработка не отражается на его содержании в пище. Неустойчив к действию кислот, ультрафиолетовых лучей и кислорода воздуха.

Метаболизм витамина А. С пищей витамин А поступает в основном в виде эфиров ретинола, которые в просвете кишечника подвергаются ферментативному гидролизу до свободного ретинола, в энтероцитах он вновь этерифицируется, образуя ретинилпальмитат.

Всасывание витамина А и каротина в тонком кишечнике происходит с участием желчных кислот при обязательном поступлении жиров с пищей, обеспечивающих образование смешанных мицелл (только в их составе всасываются жирорастворимые витамины). Основным депо витамина А в форме ретинилпальмитата является печень. При необходимости из эфиросвязанной формы высвобождается свободный ретинол и секретируется в кровоток в комплексе с ретинолсвязывающим белком (РСБ), обеспечивающим солюбилизацию гидрофобной молекулы ретинола и защиту его от окисления. Ретиноевая кислота в плазме связана с альбумином.

Под влиянием соответствующих дегидрогеназ ретинол окисляется обратимо в ретиналь, а он необратимо в полностью транс-ретиноевую кислоту, не-которое количество которой в клетках под действием изомераз превращается в 9-цис-; 11-цис- и 13-цис-ретиноевые кислоты. Концентрация полностью транс-ретиноевой кислоты в плазме крови составляет в норме около 0,5-1,5 мг/мл.

Ретиноиды, вероятно, свободно диффундируют через клеточную мембрану и достигают ядра либо непосредственно, либо после связывания со специфическими белками - цитоплазматическим ретинолсвязывающим белком (ЦРСБ) или цитоплазматическим белком, связывающим ретиноевую кислоту (ЦБСРК). В ядре ретиноевая кислота специфически связывается с ядерными рецепторами, которые принадлежат к суперсемейству ядерных рецепторов к витамину D, стероидным и тиреоидным гормонам.

Описаны два подтипа рецепторов к ретиноевой кислоте - РРК и РРХ, которые различаются по степени аффинности к различным ретиноидам. Полностью транс-ретиноевая кислота связывается только с РРК, 9-цис-ретиноевая кислота связывается с РРК и РРХ, а 13-цис-ретиноевая кислота не связывается ни с одним из этих рецепторов, однако в процессе метаболизма она подвергается изомеризации в полностью транс-ретиноевую кислоту. После связывания с ретиноевой кислотой происходит активация РРК и они, выступая в качестве факторов транскрипции, взаимодействуют со специфическими сайтами ДНК, которые называются "элементами реакции на ретиноевую кислоту" (ЭРРК), обеспечивая, в конечном итоге, экспрессию генов-мишеней.

Идентифицированы шесть рецепторов к ретиноевой кислоте - РРК-б, РРК-в, РРК-г и РРХ-б, РРХ-в, РРХ-г, которые индуцируют синтез различных белков в тканях-мишенях для витамина А.

Биологическая роль. Витамин А, а также его синтетические и природные аналоги являются обязательными участниками процессов светового и цветового восприятиия, пролиферации и дифференцировки клеток, а также эмбрионального морфогенеза.

Витамин А - это один из основных природных жирорастворимых антиоксидантов. Участвует в процессах размножения, роста и дифференцировки эпителиальной и костной тканей, синтезе стероидных гормонов (включая прогестерон), сперматогенезе, является антагонистом тироксина.

Ретинол участвует в реакциях синтеза зрительных пигментов сетчатки

Ретинол оказывает гипохолестеролемический и антиатеросклеротический эффекты.

Ретиноевая кислота обладает лишь частичной активностью витамина А: она не участвует в процессах размножения клеток и фоторецепции, однако в процессах клеточной дифференцировки активность ретиноевой кислоты может в 10 раз превышать активность ретинола.

Свои витаминные эффекты ретиноевая кислота реализует посредством:

- модификации активности ферментов, участвующих в пролиферации или дифференцировке;

- модификации мембранных гликопротеинов;

- трансдукции сигнала и экспрессии мембранных рецепторов;

- модификации экспрессии генов и онкогенов, посттранскрипционных процессов.

Ретиноевая кислота индуцирует дифференцировку клеток, трансформирует лейкозные клетки в гранулоциты.

Каротиноиды - это природные предшественники витамина А, вместе с тем некоторые из них обладают собственной биологической активностью. В частности, лютеин и зеаксантин являются компонентами антиоксидантной системы сетчатки, защищают глаза от повреждающего действия ультрафиолетового света, компьютерного излучения, предупреждают развитие катаракты, снижают риск дегенерации желтого пятна.

Ликопин (содержится в основном в помидорах) оказывает антисклеротическое действие, предотвращая окисление липопротеинов низкой плотности и накопление в стенках артерий холестерола, а также оказывает противораковое действие, особенно в отношении рака молочной железы, эндометрия и простаты. Вместе с тем при определенных условиях некоторые каротиноиды оказывают отрицательное действие, например, при комбинации каротина с алкоголем печень повреждается в большей степени, чем при приеме только алкоголя, у курильщиков бета-каротин увеличивает риск заболевания раком легких.

Клиническое применение витамина А. Витамин А применяется при лечении практически всех заболеваний кожи (акне, прыщи, псориаз и т. д.), а также при лечении некоторых болезней желудочно-кишечного тракта (язвы, колиты) и легких, для уменьшения риска таких осложнений беременности, как малый вес новорожденного. Прием витамина А купирует некоторые симптомы предменструальной напряженности, облегчает течение таких инфекционных заболеваний, как корь и оспа, продлевает жизнь больным СПИДом.

Применение ретинола повышает барьерную функцию слизистых оболочек, увеличивает фагоцитарную активность лейкоцитов и других факторов не-специфического иммунитета, поэтому витамин А защищает от простуды, гриппа и инфекций дыхательных путей, пищеварительного тракта, мочевыводящих путей, улучшает ночное зрение и способствует увлажнению глаз, особенно уголков, предохраняя их от пересыхания и травмирования роговицы.

При повреждениях кожи (раны, солнечные ожоги) применение витамина А стимулирует синтез коллагена, ускоряет процессы заживления, улучшает качество вновь образующейся ткани и снижает опасность инфекций, замедляет процессы старения.

Гиповитаминоз А

Причины гиповитаминоза А. Нарушение превращения каротинов в ретинол, заболевания желудочно-кишечного тракта, печени и поджелудочной железы, при которых нарушается переваривание и всасывание жиров. Длительное ограничение жиров в рационе. Дефицит витамина Е и цинка: витамин E предохраняет витамин А от окисления в кишечнике и в тканях, а при дефиците цинка нарушается превращение витамина А в активную форму и снижается синтез белка-транспортера витамина А из кишечника в кровь. Тяжелая физическая работа, стрессы, акклиматизация, беременность.

Кальций, холестирамин, неомицин, слабительные средства минерального происхождения уменьшают всасывание бета-каротина (витамина А), поэтому прием этих препаратов и витамина А должен осуществляться в разное время. При приеме минерального масла как слабительного, в нем растворяются витамин А и бета-каротин и проходят по кишечнику не усваиваясь, поскольку организм не может их извлечь из минерального масла.

Клинические проявления гиповитаминоза А: в основе нарушений со стороны многих органов и систем при гиповитаминозе А лежит генерализованное поражение эпителия, выражающееся в метаплазии и кератинизации.

При легких и умеренных формах недостаточности витамина А снижается скорость темновой адаптации и острота сумеречного зрения (гемералопия, «куриная слепота»), развиваются конъюнктивиты и сухость роговицы (ксерофтальмия), происходит скопление корок и слизи в углах глаз, повышается чувствительность глаз к блеску или огням. При тяжелых формах недостаточности витамина А происходит размягчение роговицы (кератомаляция), развиваются перфорации и некроз роговицы и, в конечном итоге, наступает слепота.

Для гиповитаминоза А также характерны поражения кожных покровов - сухость кожи; грубая и часто трескающаяся кожа на пятках, ладонях, фолликулярный гиперкератоз, предрасположенность к пиодермии, фурункулезу, "гусиная кожа" на тыльной стороне рук и т.п.; раннее старение кожи с образованием морщин, перхоть, выпадение и ломкость волос, шелушение век; поражения дыхательных путей - частые респираторные инфекции: синусит, гайморит, фронтит, ринит, ларинготрахеит, бронхит, пневмония; поражения желудочно-кишечного тракта - ухудшение аппетита, диспепсические расстройства, нарушения желудочной секреции, склонность к гастритам, колитам; поражения мочевыводящих путей - жжение и зуд при мочеиспускании, склонность к пиелитам, уретритам, циститам, камнеобразованию. У женщин - сухость влагалища.

Нарушения барьерной функции эпителия ведут к резкому снижению устойчивости к инфекциям. Бессоница, истощение, быстрое замерзание, истончение зубной эмали и повышение ее чувствительности, боль в костях и суставах, замедление роста, ослабленная эрекция.

Гипервитаминоз А. Витамин А является одним из самых токсичных витаминов (также как и витамин D), особенно для беременных - обладает тератогенным действием. Самый лучший способ исключить риск передозировки витамина А - принимать его только в форме бета-каротина, который в организме превращается в витамин А.

Предположительно токсичная доза витамина А составляет 100000 МЕ/сут. Такое количество витамина содержится в трех столовых ложках витаминизированного рыбьего жира, в шести столовых ложках обычного рыбьего жира, в 150 г говяжьей печени или в 309 яичных желтках.

Токсичность витамина A может проявиться и при длительном приеме его в количестве 20 мг/сут, а у будущих матерей тератогенный эффект может проявиться при длительном приеме витамина А в дозе 10 мг/сут. Такое количество витамина содержится в 30 г говяжьей печени. Поэтому во время беременности следует соблюдать особую осторожность при приеме витамина А. Ежедневная передозировка его в два с половиной раза (более 10000 ME/сут; 10 мг и более) увеличивает в 5 раз вероятность рождения ребенка с заячьей губой, пороками сердца или вилочковой железы, дефектами нервного гребня, почек, половых органов и конечностей, нарушениями головного мозга. При планировании беременности следует учитывать, что опасен для будущего ребенка не только избыточный прием витамина А во время беременности, но и его накопление в организме матери до зачатия. Считается, что наиболее опасен избыток витамина А в течение двух недель до зачатия и первых двух месяцев беременности.

Порог тератогенности ретинола, принятый в Росии, - 2500 МЕ/сут. При лечении высокими дозами витамина А (например, препаратом "Аевит", содержащим 100 000 МЕ витамина А), беременность лучше планировать не ранее чем через 6 месяцев после окончания приема препарата.

Признаки гипервитаминоза А: скопление жидкости в черепной коробке (гидроцефалия) - увеличение внутричерепного давления, резкая головная боль, тошнота и рвота, учащение пульса, слабость, возможны потеря сознания и судороги (уже в первые часы после передозировки витамина А, избыточного потребления печени животных и рыб, особенно северных). Пожелтение кожи и ее шелушение на лице.

Повышение температуры тела, ночная потливость; раздражительность, апатия, вялость; боль в животе, костях и суставах; увеличение печени и селезенки; запоры, нарушение менструального цикла вплоть до прекращения менструаций; трещины в углах рта; выпадение волос и ломкость ногтей; зуд.

Оценка обеспеченности организма витамином А. Определение концентрации ретинола и каротина в сыворотке крови (норма 0,4-0,5 мг/л и 0,6-1,6 мг/л, соответственно). Снижение концентрации ретинола до 0,2-0,3 мг/л обычно сопровождается развитием фолликулярного гиперкератоза, а снижение до 0,05-0,2 мг/л приводит к ухудшению темновой адаптации и патологическому изменению электроретинограммы. Поскольку запасы витамина А в печени способны в течение довольно длительного времени поддерживать концентрацию ретинола в сыворотке крови в пределах нормы, то при недостаточном поступлении витамина А с пищей оп-ределение концентрации ретинола в сыворотке является ненадежным показателем адекватного потребления его с пищей. Поэтому при необходимости оценки этого показателя следует использовать методы прямого исследования фактического рациона.

Суточная потребность в витамине A 1 мг. При работе с различными литературными данными, опубликованными в разное время, следует учитывать, что суточная потребность в ретиноле, в частности рекомендуемая Национальной академией наук США, с течением времени снижалась. В 1968 году для мужчин она составляла 5000 МЕ (1,5 мг ретинола). В 1974 была понижена до 1000 ЭР (1,0 мг ретинола), а в настоящее время составляет 900 RAE (0,9 мг или 3000 МЕ ретинола). Это эквивалентно 1,8 мг раствор?нного в жире в-каротина (3000 МЕ) или 10,8 мг в-каротина в пище (18000 МЕ).

Потребность в бета-каротине: 2 мг/сут (Рекомендации Немецкого об-щества питания, DGE); 5-6 мг/сут (Рекомендации Национального Института Рака, NCI; США).

Для оценки А-витаминной ценности продуктов питания необходимо ясное представление о равноценности пищевых каротиноидов определ?нному количеству ретинола, так как до сих пор в литературных источниках имеется некоторая путаница, которая возникает из-за того, что представление об эквивалентном количестве с течением времени менялось.

В течение многих лет биологическую активность витамина А выражали в международных единицах (МЕ). 1 МЕ = 0,3 мкг ретинола, или 0,344 мкг рети-нилацетата, или 0,6 мкг в-каротина (1,8 мкг в настоящее время), или 1,2 мкг любого дугого каротиноида (б-каротина, г-каротина, в-криптоксантина), яв-ляющегося провитамином A.

Принимая во внимание, что не весь принятый с пищей в-каротин превра-щается в ретинол (усваивается клетками только третья часть всасывающегося каротина, из которого 50% под действием каротиназы превращается в стенке кишечника в ретинол, т.е. только 1/6 часть поступившего в-каротина может превратиться в ретинол), позднее стали использовать другую единицу - эквивалент ретинола (ЭР): 1 ЭР = 1 мкг ретинола, или 2 мкг раствор?нного в жире в-каротина, или 6 мкг «пищевого» в-каротина, или 12 мкг любого другого каротиноида, являющегося провитамином A.

В дальнейшем было установлено, что усваиваемость каротиноидов еще ниже (в два раза) по сравнению с тем, что считалось ранее. Поэтому в 2001 Институт медицины США ввел новую единицу - эквивалент активности ретинола (RAE): 1 RAE = 1 мкг ретинола, или 2 мкг раствор?нного в жире в-каротина, или 12 мкг «пищевого» в-каротина, или 24 мкг любого другого каротиноида, являющегося провитамином A.

Рассматривая витаминную равноценность пищевого ретинола и каротинов, следует также учитывать, что синтез ретинола регулируется количеством доступного ретинола, поэтому полное превращение каротинов в ретинол происходит только при недостатке витамина A в организме.

Повышена потребность в витамине А: при дефиците цинка, инфекционных заболеваниях; работе, связанной с воздействием химических раздражителей на кожу и слизистые, а также связанной со значительным зрительным напряжением - шоферы, летчики, снайперы, пользователи компьютеров.

При беременности и кормлении грудью потребность в витамине А уве-личивается до 1,2 и 1,4 мг/сут, соответственно, при тяжелых физических нагрузках - до 2-2,5 мг/сут. Для усиления эффективности действия витамина А его необходимо принимать одновременно с витамином Е и цинком.

Пищевые источники витамина А. Содержится только в продуктах животного происхождения - рыбий жир, печень, сливочное масло, яичный желток, цельное молоко, сливки, творог, сыр. Зерновые продукты и снятое молоко, даже с добавками витамина, также как и говядина, являются плохими источниками витамина А. В животных тканях ретинол чаще всего содержится в виде сложного эфира с пальмитиновой кислотой - ретинилпальмитата. В растениях витамин А содержится в форме провитаминов - каротиноидов (от лат. Carota - морковь) - б-, в-, г- и ?-каротины, лютеин, ликопен, зеаксантин, криптоксантин и др., большая часть которых может превращаться в организме в витамин А. Всего известно около 500 каротиноидов.

Наибольшую ценность представляет в-каротин, на который приходится 40-90% всех каротиноидов пищи и провитаминная активность которого в 2 раза превышает таковую других каротинов.

Бета-каротин является безвредной формой витамина А, его передозировка в отличие от витамина А не опасна для человека. Превращение каротина в витамин А в результате окислительного расщепления происходит в основном в стенке тонкого кишечника и в печени. Для оптимального всасывания витамина А и каротинов необходимо присутствие в пище жиров.

Содержание витамина А в продуктах (мг/100 г съедобной части продукта): печень трески - 4,4; печень говяжья - 3,8; печень баранья - 3,6; печень сви-ная - 3,45; масло сливочное - 0,5; яйцо перепелиное - 0,47; икра кеты - 0,45; яйцо куриное - 0,35; сливки 35% жирности - 0,25; сметана 30 % жирности - 0,23; сыр голландский - 0,2; молоко - 0,02. Летом в молочных продуктах содержание витамина A и каротина значительно выше, чем зимой.

Пищевые источники бета-каротина: красная морковь (9 мг/100 г), рябина, абрикосы, шиповник, черная смородина, облепиха, желтая тыква, арбуз, красный перец, шпинат, капуста, ботва сельдерея, петрушка, щавель, зеленый лук, водоросли, грибы. Степень усвоения каротина из растительной пищи зависит от полноты разрыва клеточных оболочек. Каротин, содержащийся в пюре из моркови, усваивается лучше, чем из цельной вареной и сырой моркови.

Продукты животного происхождения содержат небольшое количество каротина (сотые доли миллиграмма), но в говяжьей печени количество каротина достигает 1 мг/100 г.

Витамин D

К витаминам группы D (кальциферол, антирахитический) относятся:

Витамин D1 - это сочетание эргокальциферола с люмистеролом в соотношении 1:1.

Витамин D2 - эргокальциферол, выделен из дрожжей, его провитамином является эргостерол, из которого витамин D2 образуется при ультрафиолетовом облучении. Витаминная активность эргокальциферола такая же, как и холекальциферола.

Витамин D3 - холекальциферол выделен из тканей животных, его провитамин - 7-дегидрохолестерол, из которого холекальциферол образуется в коже под действием ультрафиолетовых лучей. Витамин D4 - 22, 23-дигидроэргокальциферол. ретинол метаболизм организм витамин

Витамин D5 - 24-этилхолекальциферол (ситокальциферол, производное 7-дигидроситостерола), выделен из масел пшеницы.

Витамин D6 - 22-дигидроэтилкальциферол (стигма-кальциферол).

В настоящее время в большинстве случаев витамином D называют два химических соединения - витамины D2 и D3 (эргокальциферол и холекальциферол, соответственно), смесь которых часто обозначают как витамин D1.

Физико-химические свойства. Витамины D2 и D3 сходны по строению и по свойствам - это кристаллы без цвета и запаха, устойчивы к нагреванию, растворяются в жирах и органических соединениях, нерастворимы в воде, оптически активны. Максимум поглощения в ультрафиолете л=265 нм.

Метаболизм витамина D. Исходным субстратом образования витамина D3 у человека служит 7-дегидрохолестерол (провитамин D3). При действии на кожу ультрафиолетовых лучей (солнечных или искусственных, длина волны 275-310 нм) из 7-дегидрохолестерола образуется холекальциферол, обладающий высокой витаминной активностью.

Меньшая часть витамина D3 поступает с пищей. Всасывается витамин D в проксимальном отделе тонкого кишечника в присутствии желчных кислот и обязательном поступлении с пищей жиров. Часть его абсорбируется в тощей кишке и незначительное количество - в подвздошной. После всасывания кальциферол включается в состав хиломикронов в свободном виде и лишь частично в форме эфира. В плазме крови витамин D связан с б2-глобулином - БСВ (белок, связывающий витамин D) - транскальциферином. БСВ является формой сохранения витамина D и его метаболитов.

Превращение витаминов D2 и D3 в метаболически активные формы происходит в результате двух окислительных реакций, последовательно протекающих в печени и почках (рис. 4).

Под действием 25-гидроксилазы в печени образуется 25-гидроксихоле-кальциферол - 25(ОН) D3, который может накапливаться в печени и в меньшей степени в жировой и мышечной тканях. Под действием 1-гидроксилазы в клетках основной части почечных канальцев происходит второе гидроксилирование и образуется 1,25-дигидрооксихолекальциферол (кальцитриол) - 1,25(ОН)2 D3, который является активной формой витамина D.

Регуляция синтеза 1,25(ОН)2 D3 сопряжена с потребностями организма в кальции и фосфоре. Активация 1-гидроксилазы происходит под влиянием паратиреоидного гормона (ПТГ), образование которого увеличивается при гипокальциемии и уменьшается при высоких концентрациях Са2+ и Р в крови. 1,25(ОН)2 D3 тормозит образование 1-гидроксилазы и секрецию ПТГ по принципу обратной связи. Тем самым предотвращается разрушение кости.

При избыточной секреции ПТГ усиливается «вымывание» кальция из кости. Поддержание нормальной кальциемии приводит у отдельных детей к повреждению кости: развивается нормокальциемический рахит. При недостаточной секреции ПТГ возникает прогрессирующая гипокальциемия и развивается гипокальциемический рахит.

Моноциты, макрофаги, дендритные клетки, Т- и В-лимфоциты выделяют ферменты, катализирующие локальный синтез активной формы витамина D3 из предшественников. Выведение витамина D и его метаболитов из организма происходит с желчью в виде глюкуронидов.

Генетические аспекты обмена витамина D. На метаболизм витамина D кроме цвета кожи (чем темнее кожа, тем меньше синтезируется витамина D) и поведения (отношение к инсоляции и т.п.), влияют также генетические факторы, в частности полиморфизмы генов VDR, CYP2R1, CYP24A1, CYP27A1, CYP27B1, IL4R, IL10, IL12B, IL12RB1, SPP1, ADRB2, RXRA, NOD2. Более того, эффекты кальцитриола в отношении иммунной системы также могут быть обусловлены полиморфизмом и различной экспрессией конкретных генов. Гены, имеющие отношение к синтезу и метаболизму витамина D, могут прямо или косвенно влиять на риск развития рассеянного склероза.

Биологическая роль. Действие кальцитриола на клеточном уровне аналогично действию стероидных гормонов. Активные метаболиты витамина D, в частности 1,25-дигидроксихолекациферол (кальцитриол), взаимодействуют с внутриклеточными рецепторами и изменяют экспрессию более чем 500 генов, в результате изменяется скорость и направленность целого ряда метаболических процессов. Стимуляция транскрипции соответствующих генов сопровождается усилением синтеза специфических белков, участвующих в обмене кальция и фосфора и обеспечивающих постоянство их концентраций в плазме крови выше пороговых значений. Например, в энтероцитах 1,25(ОН)2 D3 индуцирует синтез специфического кальций-связывающего белка (белка-транспортера), необходимого для всасывания Са2+, Mg2+ и фосфатов в тонкой кишке, реабсорбции фосфатов в почечных канальцах и транспорта кальция из крови в костную ткань. В просвете тонкого кишечника кальций-связывающий белок соединяется с Са2+ и доставляет его на поверхность слизистой, где создается высокая концентрация Са2+. Транспорт Са2+ через клеточную мембрану энтероцитов является энергозависимым процессом, осуществляется при участии Са2+-стимулирующей транспортной АТФ-азы и щелочной фосфатазы.

Витамин D активирует фитазу, расщепляющую трудно диссоциирующие комплексы Са2+ с фитиновой и щавелевой кислотами, преобладающими в рас-тительной пище. В остеобластах 1,25-(ОН)2 D3 индуцирует синтез остеокальцина (Gla-протеина), который связывает кальций, благодаря чему происходит кальцификация (минерализация костей). Остеокальцин также содержится и в остеоцитах.

Согласно гипотезе Ньюмана (1961), основным звеном в механизме действия витамина D на внутриклеточный обмен Са2+ в костной ткани является накопление под его влиянием лимонной кислоты, которая обладает выраженным антирахитическим действием, участвуя в распределении кальция между тканями и кровью. Содержание лимонной кислоты в костях в 230 раз больше, чем в крови и печени. При взаимодействии лимонной кислоты с кальцием он переходит в форму неионизированных хорошо растворимых в воде комплексов - цитратов кальция, способных частично выводиться из костной ткани в кровь. Лимонная кислота также способствует реабсорбции кальция в почечных канальцах.

В остеобластах и одонтобластах кальцитриол повышает экспрессию генов, кодирующих белки органического остова кости, в частности коллагена. При недостатке витамина D, также как и витамина С, снижается эффективность гидроксилирования пролина и, соответственно, синтеза коллагена.

В результате биологических эффектов витамина D3 в пищеварительном тракте, костной ткани и почках повышается концентрация кальция и фосфора в крови и экскреция кальция с мочой.

Активные формы витамина D, кроме участия в обмене кальция, фосфора и магния, влияют в определенной степени и на другие обменные процессы, в частности углеводный и белковый: усиливают процессы фосфорилирования моносахаридов, синтеза гликогена в печени, реабсорбцию аминокислот в почках. Стимулируют рост и дифференцировку клеток, усиливают иммунный ответ, воздействуя на иммунокомпетентные клетки тимуса и селезенки. Негеномные эффекты кальцитриола опосредованы синтезом вторых мессенджеров: циклических нуклеотидов, ДАГ, инозитолтрифосфата и др.

Клиническое применение витамина D. Препараты витамина D используются для лечения рахита, остеопороза, спазмофилии, а также при кариесе и дефектах развития зубов, туберкулезе кожи и легких, волчанке, переломах костей, во время беременности и лактации.

Улучшая усвоение кальция и магния, витамин D способствует восстановлению оболочек нервных волокон, поэтому включается в комплексную терапию рассеянного склероза. Кроме того, кальцитриол может оказывать и прямое нейропротекторное действие, он способен проникать через гематоэнцефалический барьер и специфически связываться с мембранными и ядерными рецепторами в нейронах головного мозга, глиальных клетках, а также в спинном мозге и периферической нервной системе. В мозге имеются и ферменты биосинтеза и метаболизма активных форм витамина D3, что позволяет рассматривать его как пара- и аутокринный гормон-нейростероид.

Нейропротекторное действие витамина D3 связывают с подавлением ней-ротоксичности, обусловленной избытком Са2+ и свободных радикалов в мозге. Кальцитриол способствует снижению концентрации Са2+ в мозге посредством индукции синтеза Са2+-связывающих белков - парвальбумина и колбиндинов и ингибирования экспрессии Са2+-каналов б-типа в гиппокампе.

Антиоксидантное действие витамина D3 связано с ингибированием в мозге г-глутамилтранспептидазы (ключевого фермента метаболизма глутатиона), в результате чего в мозге повышается содержание глутатиона, нейтрализующего пероксид водорода (Н2О2). Кроме того, витаимин D3 непосредственно связывается с активными радикалами кислорода и азота, а также ингибирует в спинном и головном мозге экспрессию NO-синтазы и тем самым продукцию NО.

Нейропротекторные эффекты витамина D3 можно объяснить и его имму-носупрессорным действием в нервной системе - индуцирует синтез противо-воспалительных цитокинов (ИЛ-4 и трансформирующего ростового фактора), подавляет синтез астроцитами прововоспалительных цитокинов (ИЛ-6, ФНО и макрофагколониестимулирующего фактора - МКСФ).

Витамин D3 необходим для нормального функционирования щитовидной железы и свертывания крови, влияет на артериальное давление (в частности, при гипертонии у беременных), сердцебиение, силу скелетных мышц, может снижать эффективность сердечных гликозидов.

Витамин D3 активирует апоптоз (механизм программированной клеточной гибели) и ингибирует ангиогенез (образование новых сосудов), оказывая тем самым противоопухолевый эффект - препятствует росту доброкачественных и злокачественных опухолей, останавливает рост лейкемических клеток и метастазирование опухолей. Дефицит витамина D3 связывают с повышенным риском рака прямой кишки, груди и простаты, поэтому его применяют при профилактике и лечении рака груди, яичников, предстательной железы, головного мозга, а также лейкемии.

Определение концентрации витамина D в крови используется как один из критериев оценки ожидаемой продолжительной жизни больных СПИДом (витамин D препятствует развитию иммунодефицита и иммунодепрессии).

При наружном применении витамина D3 уменьшается характерная для псориаза чешуйчатость кожи. В географических областях, где пища бедна витамином D, повышена заболеваемость атеросклерозом, артритами, диабетом, особенно юношеским.

Гиповитаминоз D

В настоящее время около 1 миллиарда людей на планете испытывают дефицит витамина D.

Причины гиповитаминоза D. Уменьшение усвоения витамина D из пищи при заболеваниях кишечника, печени, желчного пузыря, недостаточном потреблении жиров, вегетарианстве. Косвенно нарушают всасывание витамина D в кишечнике гипохолестеролемические и гиполипидемические препараты (тормозят всасывание жиров и, соответственно, жирорастворимых витаминов), поэтому прием витамина D должен осуществляться в разное время с таким препаратами. Всасывание витамина D также ограничивают антациды, стероидные гормоны (кортизон) и слабительные на основе минерального или растительного масла. Нарушают обмен витамина D и кальция также некоторые синтетические слабительные, барбитураты, фенитоин, дифенин и некоторые противотуберкулезные препараты (парааминосалицилат). Кортикостероидные гормоны, кроме нарушения всасывания витамина D, увеличивают его выведение из организма. Фуросемид и другие петлевые диуретики увеличивают выведение почками кальция. Синтез витамина D также нарушается при недостатке ультрафиолетового облучения и в климактерическом периоде вследствие дефицита эстрогена. Образование активных форм витамина D в печени уменьшается при гиповитаминозе Е.

У новорожденных и недоношенных детей запасы витамина D отсутствуют или весьма незначительны. В женском молоке содержится только 4% суточной потребности новорожденного в витамине D.

Метаболические нарушения при гиповитаминозе D. Компенсаторным механизмом при снижении концентрации Са2+ в крови является активация паращитовидных желез и повышенный синтез паратгормона, который стимулирует синтез ц-АМФ и приводит к высвобождению лизосомальных ферментов, что индуцирует процессы резорбции костной ткани, и Са2+ из костей поступает в кровь. Параллельно паратгормон активирует выведение фосфатов почками, в результате чего развивается гипофосфатемия, индуцирующая щелочную фосфатазу, ускоряющую переход фосфора из костей в кровь. Интенсивный процесс деминерализации костей сопровождается изменением их состава и нарушениями процессов костеобразования. Если не устранить дефицит витамина D, то концентрация кальция и фосфора в крови неуклонно снижается и в тяжелых случаях уменьшается до 1,0 и 0,6-3,2 мг%, соответственно.

Нарушается всасывание цитратов и их концентрация в крови снижается до 1,5 мг % (норма - 2,5 мг %), в результате тормозится цикл Кребса и снижается синтез АТФ. В норме в костях содержится около 70% всех цитратов, поэтому при их недостаточности существенно нарушается энергообеспечение процессов костеобразования.

Клинические признаки гиповитаминоза D. Основным признаком недостаточности витамина D является у детей рахит: нарушения процессов костеобразования проявляются "четками" в местах сочленения ребер с реберными хрящами и "браслетами" на руках, а изменения состава костей - истончением костей черепа, искривлением костей конечностей и позвоночника.

Нарушения различных метаболических процессов, активным участником которых в норме является витамин D, при рахите сказываются на росте и развитии организма в целом, которые существенно тормозятся еще и одновременным снижением аппетита.

У взрослых ведущими признаками гиповитаминоза являются размягчение костей (остеомаляция), их декальцификация, остеопороз (уменьшается прочность костной ткани) и деформация костей, несущих наибольшую нагрузку.

Более легкие формы дефицита витамина D проявляются неспецифическими симптомами: потеря аппетита и снижение веса, диарея, ощущение жжения во рту и в горле, мышечные и суставные боли, мышечная гипотония, слабость, периодонтоз, бессонница, раздражительность, потливость, ухудшение зрения. Повышается риск развития целого ряда хронических заболеваний, в том числе инфекционных и аутоиммунных: туберкулеза, системной красной волчанки, ревматоидного артрита, сахарного диабета, особенно юношеского, рассеянного склероза, рака, атеросклероза. Нарушаются функции щитовидной железы и свертываемость крови. У женщин при остеомаляции отмечаются нарушения менструального цикла, способности к деторождению.

У детей дефицит витамина D приводит также к задержке прорезывания зубов и закрытия родничка, скелетным деформациям, увеличению риска переломов после достижения взрослого возраста.

Оценка обеспеченностии организма витамином D. В норме концентрация витамина D в крови составляет 30-75 нг/л, при концентрациях более 90-100 нг/л могут развиваться токсические эффекты. Дефицитом витамина D считается его концентрации ниже 20 нг/л (ниже 50 нмоль/л) При концентрациях в пределах 20-50 нг/л ставится диагноз относительного дефицита витамина D.

Печень взрослого человека способна накапливать витамин D в количестве, достаточном для обеспечения потребности в нем в течение 1 года.

Гипервитаминоз D. Витамин D является одним из наиболее токсичных витаминов. Степень токсичности зависит не только от дозы, но также от продолжительности и частоты приема витамина. У новорожденных отравление может вызвать однократный прием 15 мг витамина D, но такой же эффект будет и от ежедневного приема 1 мг витамина D в течение долгого времени.

Для взрослых представляет опасность однократный прием более 50 мг витамина D, или ежедневный прием 1-2 мг в течение длительного времени.

Развитию гипервитаминоза D способствуют белковое голодание, гипови-таминозы А и С, повышенная чувствительность детского организма к высоким дозам витамина D3, а также генетически обусловленная повышенная чувствительность некоторых лиц к витамину D, в последнем случае симптомы интоксикации могут развиться и при приеме витамина в обычных дозировках.

Особенно высокой чувствительностью к токсическому действию витамина D обладают дети, больные рахитом. Гипервитаминоз D у беременных женщин не сопровождается его развитием у плода (плацента является барьером для витамина D).

Длительное применение витамина D в повышенных дозах или использование его в ударных дозах может привести к увеличению всасывания кальция и фосфора из кишечника (примерно в 10 раз) и повышению их мобилизации из костей, отложению кальция в мягких тканях, в том числе в почках, клапанах сердца, миокарде, сосудах, легких, слизистой желудка, связках, хрящах и т.п.

Развиваются остеопороз, дефицит железа, так как кальций, всасывание которого обеспечивает витамин D, конкурирует за всасывание с железом.

Токсическая передозировка витамина D проявляется потерей аппетита, тошнотой, рвотой, запорами, сменяющимися диареей, спазмами в животе, ощущением покалывания во рту, резкими болями в суставах, головными и мышечными болями, судорогами, общей слабостью, раздражительностью, сонливостью, повышением температуры тела, повышением артериального давления и урежением пульса, затруднением дыхания.

Развитие метаболических нарушений и клинических проявлений гипер-витаминоза D обусловлено токсическим действием перекисных соединений, образующихся при метаболизме витамина D и индуцируемым кальцитриолом перекисным окислением ненасыщенных жирных кислот.

В ответ на повышенное содержание витамина D в организме снижается синтез паратгормона, повышается секреция АКТГ и синтез кортикостероидов, а минералкортикоиды увеличивают экскреции Са2+ с мочой. Гиперкальцемия стимулирует синтез тиреокальцитонина, который ингибирует процессы резорбции кальция из костной ткани. Нарушается обмен жиров.

Лабораторно выявляются гиперкальциемия и гиперкальциурия, в крови повышается концентрация эфиров холестерола, цитрата, кетоновых тел, остаточного азота, гликозамингликанов, снижается активность щелочной фосфатазы. Риск развития гиперкальциемии может также увеличиваться при одновременном применении с витамином D диуретиков тиазидного ряда, так как они увеличивают канальцевую реабсорбцию кальция.

Рекомендуемое суточное потребление витамина D с пищей, необходимое для предотвращения рахита и остеомаляции, согласно мнению большинства экспертов, составляет 5 мкг для детей старше 3 лет и взрослых в возрасте до 50 лет; 10 мкг для детей до 3 лет и взрослых в возрасте от 50 до 70 лет; 15 мкг для взрослых старше 70 лет.

Для предотвращения ряда хронических заболеваний необходимое потребление витамина D3 с пищей должно быть выше. Для беременных и кормящих женщин - 1000 МЕ (согласно рекомендациям ВОЗ; 1 МЕ витамина D = 0,025 мкг холекальциферола, 1 мкг = 40 МЕ). Витамин D особенно необходим в последние три месяца беременности в качестве пренатальной профилактики рахита.

Кратковременное (10-30 мин) солнечное облучение лица и открытых рук эквивалентно приему примерно 5 мкг витамина D, тогда как пребывание на солнце в обнаженном виде с появлением умеренной кожной эритемы вызывает повышение уровня витамина D выше наблюдаемого при многократном его введении в дозе 250 мкг/сут. Поэтому считается, что при достаточном ультрафиолетовом облучении потребность в витамине D полностью обеспечивается. Однако необходимо учитывать, что эффективность синтеза витамина D в коже под действием солнечного света зависит от многих факторов:

? от длины волны света - наиболее эффективен средний спектр волн, который человек может получить утром и на закате;

? от исходной пигментации кожи - чем темнее кожа, тем меньше витамина D синтезируется;

? от возраста - стареющая кожа теряет свою способность синтезировать витамин D;

? от уровня загрязненности атмосферы - промышленные выбросы и пыль не пропускают необходимый для синтеза витамина D спектр ультрафиолетовых лучей. Этим частично объясняется высокая распространенность рахита у детей, проживающих в Африке и Азии, в промышленных городах.

Повышена потребность в витамине D у людей, испытывающих недостаток ультрафиолетового облучения: проживающих в высоких широтах и в регионах с повышенной загрязненностью атмосферы, работающих в ночную смену или просто ведущих ночной образ жизни, лежачих больных, не бывающих на открытом воздухе.

У людей с темной кожей (негроидная раса, загорелые люди) синтез витамина D в коже снижается, также как и у пожилых людей (у них почти в 2 раза снижается способность преобразовывать провитамины в витамин D), вегетарианцев и при недостаточном потреблении жиров. Потребность в витамине D повышается у беременных и кормящих женщин.

Пищевые источники витамина D3: Содержание витамина D в продуктах питания (мкг/100 г съедобной части продукта): печень трески - 100; сельдь атлантическая жирная - 30; шпроты - 20; кета - 16; лосось (горбуша) - 12; окунь морской - 2,3; яйца - 2,2; масло сливочное - 1,5; сливки 20% жирности - 0,12; молоко коровье - 0,05.

Для лучшего усвоения витамина D в рационе должны присутствовать белковые продукты (мясо, яйца), незаменимые жирные кислоты (растительные масла), кальций (молочные продукты), фосфор (морепродукты), витамины А, С и витамины группы В.

Дополнительными пищевыми источниками витамина D являются молочные продукты, рыбий жир, яичный желток. Однако молоко и молочные продукты далеко не всегда содержат витамин D или содержит лишь следовые количества (например, 100 мл коровьего молока содержит всего 0,05 мкг витамина D), поэтому их потребление не может гарантировать покрытие потребности в этом витамине. Кроме того, в молоке содержится большое количество фосфора, который препятствует усвоению витамина D.

В растительных продуктах витамина D3 практически нет, но в них содержится провитамин D2 - эргостерол, которого много также в дрожжах.

Пищевые источники витамина D2: крапива, петрушка.

Размещено на Allbest.ru