Водорастворимые витамины

Витамин В₁ (тиамин)

Витамин В₁ занимает особое место в истории витаминов. Это первый витамин, выделенный в чистом виде. С наличием в его структуре аминогруппы связано название всей группы этих соединений – витамины. Название тиамин связано с присутствием в его молекуле атома серы. Химическое строение витамина В₁ представлено на рис.18.

Рис. 18. Химическое строение витамина В₁

В организме человека витамин В₁ подвергается фосфорилированию в реакции с АТФ. Образующееся при этом соединение является коферментом декарбоксилаз кетокислот, катализирующих отщепление СО₂. В частности, витамин В₁ входит в состав декарбоксилазы пировиноградной кислоты – промежуточного продукта расщепления гликогена и глюкозы. Поскольку углеводы являются основным источником энергии для центральной нервной системы, дефицит витамина В₁ в первую очередь сказывается на ее состоянии – происходит накопление пировиноградной кислоты и сдвиг реакции среды в кислую сторону, что приводит к тяжелым последствиям. При авитаминозе витамина В₁ возникает болезнь «бери-бери» (полиневрит), проявляющаяся в прогрессирующей дегенерации нервных окончаний и проводящих нервов, следствием чего является потеря кожной чувствительности, нарушение моторики желудочно-кишечного тракта, сердечные боли.

Тиамин необходим также для нормального протекания обмена белков, липидов, воды, осуществления кроветворной функции. Можно считать, что дефицит витамина В₁ сказывается на состоянии организма в целом.

В медицинской практике тиамин применяется для лечения нервных заболеваний (полиневрита, неврозов), сердечно-сосудистых заболеваний (гипертонии, склероза коронарных сосудов, нарушений коронарного кровотока), нарушений углеводного обмена, почечной недостаточности.

Важнейшим источником тиамина являются крупы и хлеб, в первую очередь из муки грубого помола, т.к. он находится в оболочке и зародышевой части зерен. Значительные количества витамина В₁ находятся в пекарских и пивных дрожжах. Тиамин синтезируется также микрофлорой кишечника.

Витамин В₂ (рибофлавин)

Химическое название этого витамина связано с присутствием в его молекуле остатка рибита и желтым цветом его окисленной формы. Химические строение витамина В₂ представлено на рис. 19.

Рис. 19. Химическое строение витамина В₂

Для рибофлавина характерна способность легко окисляться и восстанавливаться, что и определяет его способность отщеплять и переносить водовод (протоны и электроны). Наиболее легко присоединяют и отдают водород атомы азота, находящиеся в составе его молекулы.

Витамин В₂ входит в состав коферментов около 30 дегидрогеназ, в частности, флавинмононуклеотида (ФМН) и флавинадениндинуклеотида (ФАД). Подробнее о функции витамина В₂ как переносчика водорода смотрите в главе «Биоэнергетика». Кроме того, он участвует в окислении L- и D-аминокислот, альдегидов, моноаминов, пуриновых оснований и некоторых других веществ.

В₂-авитаминоз проявляется в остановке роста, понижении работоспособности, выпадении волос, поражении слизистых оболочек, быстрой утомляемости зрительного анализатора, нарушении синтеза гемоглобина, патологических изменениях в центральной нервной системе.

В лечебных целях витамин В₂ и его коферментные формы применяются при заболеваниях глаз (коньюктивитах, язвах роговицы, катаракте), различных кожных заболеваниях (дерматозах, нейродермитах, себорее, фолликулярной волчанке), а также при отравлениях и токсикозах.

Источником витамина В₂ служат зеленые овощи, зерновые культуры, печень животных, молоко, яйца, пекарские и пивные дрожжи. Часть потребности в рибофлавине удовлетворяется за счет микрофлоры кишечника.

Витамин В₃ (пантотеновая кислота)

Функция витамина В₃ в организме связана с тем, что он входит в состав кофермента А – вещества, играющего исключительно важную роль в обменных процессах, в первую очередь в распаде и синтезе углеводов и жиров, а также их взаимопревращениях. С коэнзимом А связаны также превращения в организме ряда аминокислот, ацетилхолина, кетоновых тел и других веществ.

Химические строение витамина В₃ представлено на рис. 20.

Рис. 20. Химическое строение витамина В₃

При В₃-авитаминозе развиваются патологические изменения кожных покровов, слизистых оболочек внутренних органов, дегенеративные изменения ряда органов и тканей (особенно желез внутренней секреции), потеря волосяного покрова, депигментация волос, онемение пальцев ног, сопровождающееся покалыванием и переходящее при углублении дефицита витамина в жгучую боль в пальцах и подошвах ног. Крайне нежелателен дефицит пантотеновой кислоты в период беременности, что может привести к порокам развития плода, его гибели, преждевременным родам.

В лечебных целях витамин В₃ (применяется в виде пантетоната кальция) используется при нарушении обменных процессов, полиневритах, язвенных болезнях, токсикозах.

Прием повышенных количеств витамина В₃ целесообразно сочетать с приемом антибиотиков, поскольку он снижает побочные действия последних.

Источником пантотеновой кислоты являются дрожжи, печень животных, яичный желток, зеленые части растений. В незначительных количествах пантотеновая кислота содержится практически во всех продуктах. Она синтезируется также микрофлорой кишечника.

Витамин РР (В₅, никотиновая кислота и никотинамид)

Химическое строение никотиновой кислоты и амида никотиновой кислоты (никотинамида) представлено на рис. 21.

а б

Рис. 21. Химическое строение никотиновой кислоты (а) и амида никотиновой кислоты (б)

Непосредственно витаминной активностью обладает амид никотиновой кислоты, а никотиновая кислота является его провитамином. Механизм действия витамина РР хорошо известен. Он, как и витамин В₂, входит в состав коферментов дегидрогеназ, катализирующих более 100 различных химических реакций: никотинамидадениндинуклеотида (НАД) и никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ). Подробно о роли этих соединений рассказывается в главе «Биоэнергетика».

При РР-авитаминозе развивается заболевание пеллагра. Обозначение этого витамина РР произошло от словосочетания preventive pellagra, что переводится как предотвращающий пеллагру. Болезнь начинается с воспаления слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта, в дальнейшем развиваются воспаления кожи на участках, подверженных освещению солнцем. Недостаток витамина РР может вызвать раздражительность, бессонницу, подавленное состояние, а также нарушение пищеварения.

Дефицит витамина РР возникает достаточно редко. Это объясняется тем, что некоторое количество витамина РР синтезируется в организме человека из аминокислоты триптофана при участии витамина В₆. Поэтому для возникновение РР-авитаминоза необходимо сочетание трех факторов: отсутствие самого витамина РР в пище, неполноценное белковое питание (дефицит триптофана), а также недостаток витамина В_6.

Избыточное поступление витамина РР в организм может вызвать поражение клеток печени, резкое расширение артериол и капилляров кожи.

В медицинской практике витамин РР применяется в комплексной терапии при гиперхолестеринемии, атеросклерозе, для нормализации функции печени, почек, некоторых других тканей.

Источником витамина РР служат пшеничный хлеб, пшеничные и рисовые отруби, печень и почки животных, картофель, дрожжи и многие другие продукты. Аминокислотой триптофаном богаты молоко, бобовые, яйца, рыба.

Витамин В₆ (пиридоксин)

Витамин В₆ – это четыре вещества, из которых только одно (пиридоксальфосфат) является непосредственно витамином, а три других (пиридоксол, пиридоксамин и пиридоксаль) являются, по существу, провитаминами, из которых образуется активная форма витамина В₆ - пиридоксальфосфат. Химическое строение пиридоксальфосфата представлено на рис. 22.

Рис. 22. Химическое строение пиридоксальфосфата (витаминная В₆)

Витамин В₆ является коферментом ферментов, осуществляющих декарбоксилирование ряда аминокислот, а также ферментов – трансфераз, катализирующих перенос аминогрупп с аминокислот на кетокислоты (например, при синтезе заменимых аминокислот). Последняя функция очень важна для создания в организме приемлемого для него соотношения аминокислот.

Кроме того, насчитывается более 50 различных ферментов, содержащих в небелковой части витамин В₆, катализирующих разнообразные химические превращения аминокислот и жиров. Витамин В₆ влияет также на активность некоторых ферментов, в частности, ряда ферментов углеводного обмена.

При В₆-авитаминозе нарушается кроветворение, возникают различные дерматиты, происходят нарушения липидного обмена, приводящие к развитию атеросклероза. У детей недостаток витамина В₆ ведет к задержке роста, нарушению функции желудочно-кишечного тракта.

Витамин В₆ применяется при токсикозах у беременных, атеросклерозе, нервных и кожных заболеваниях.

Главными источниками витамина В₆ являются говядина, рыба, горох, яичный желток, зеленые части растений. В связи с тем, что витамин В₆ широко распространен в продуктах питания, в обычных условиях его авитаминоз практически не наблюдается.

В медицинской практике пиридоксин применяется при лечении малокровия, атеросклероза, туберкулеза.

Витамин В₁₂ (цианокобаламин)

Витамин В₁₂ впервые выделен в чистом виде в 1948 г, а его химическое строение было расшифровано в 1953 г. Его химический состав и молекулярное строение характеризуется большой сложностью. Молекула цианокобаламина имеет в своем составе ион кобальта. Роль витамина В₁₂ в организме заключается в том, что некоторые его формы выполняют роль коферментов. Содержащие их ферменты ускоряют важнейшие реакции азотистого, углеводного, нуклеотидного и липидного обмена. В качестве кофермента он катализирует перенос метильных групп, участвует в синтезе метионина, миелина, нуклеиновых кислот, оказывает липотропное (нормализующее обмен липидов) действие.

При В₁₂-авитаминозе нарушается кроветворение в костном мозгу и развивается анемия (отсюда и название витамина – антианемический).

В лечебных целях витамин В₁₂ используется при некоторых видах анемии (особенно эффективен при использовании в сочетании с фолиевой кислотой), патологии нервной системы, печени, при кожных заболеваниях.

Избыточное поступление витамина РР в организм может вызвать поражение клеток печени, резкое расширение артериол и капилляров кожи.

Цианокобаламин не содержится в растениях, источником его для человека служат продукты животного происхождения: мясо, печень животных, почки, молоко, яйца, рыба. В обеспечении организма человека витаминном В₁₂ важную роль играет микрофлора кишечника.

В отличие от других водорастворимых витаминов, В₁₂ может накапливаться в организме человека (в печени) в количестве нескольких мг при суточной потребности 3-5 мкг.

Дефицит витамина В₁₂ может быть связан не только с недостаточным его поступлением, но и нарушением процесса всасывания. В переносе цианкобаламина через кишечную стенку принимает участие синтезируемое в самом организме соединение белковой природы. Нарушение синтеза этого вещества может привести к В₁₂-авитаминозу даже при достаточном его содержании в продуктах питания и синтезе микрофлорой кишечника.

Витамин В_с (фолиевая кислота, фолацин)

Существует несколько видов фолиевых кислот, каждому из которых присвоено точное название в соответствии с его химическим строением. Структура одного из наиболее распространенных видов фолиевых кислот – птероилмоноглутаминовой кислоты представлена на рис. 23.

Рис. 23. Химическое строение фолиевой кислоты

Фолиевые кислоты являются коферментами ферментов, переносящих одноуглеродные фрагменты при биосинтезе многих соединений: метильную (-СН₃) группу в процессе синтеза метионина и тимина, оксиметильную (-СН₂ОН) при биосинтезе серина, альдегидную при новообразовании пуриновых оснований (составных частей нуклеиновых кислот) и т.п. Указанные соединения играют очень важную роль в биосинтезе белков и нуклеиновых кислот. Поэтому нарушения, возникающие при дефиците фолиевой кислоты, носят достаточно глобальный характер. Среди наиболее выраженных патологий можно отметить нарушение кроветворения, множественные нарушения в деятельности органов пищеварения.

В медицинской практике витамин В_с применяется для лечения малокровия (преимущественно в комплексе с витамином В₁₂), при атеросклерозе, отравлении тяжелыми металлами, при лучевой болезни.

Источником витамина В_с для человека являются печень животных, хлеб, петрушка, шпинат, цветная капуста, бобовые культуры, пивные и пекарские дрожжи. Синтезируется фолиевая кислота и микрофлорой кишечника. Поэтому В_с-авитаминоз у человека бывает крайне редко.