Витамины

Витамины (лат. vita жизнь + амины) — низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, абсолютно необходимые для нормальной жизнедеятельности организмов. Являются незаменимыми пищевыми веществами, т.к. за исключением никотиновой кислоты они не синтезируются организмом человека и поступают главным образом в составе продуктов питания. Некоторые В. могут продуцироваться нормальной микрофлорой кишечника. В отличие от всех других жизненно важных пищевых веществ (незаменимых аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот и т.д.) В. не обладают пластическими свойствами и не используются организмом в качестве источника энергии. Участвуя в разнообразных химических превращениях, они оказывают регулирующее влияние на обмен веществ и тем самым обеспечивают нормальное течение практически всех биохимических и физиологических процессов в организме.

Известно 13 незаменимых пищевых веществ, которые безусловно являются витаминами. Их принято делить на водорастворимые и жирорастворимые.

Водорастворимые включают витамин С и витамины группы В: тиамин, рибофлавин, пантотеновую кислоту, В6, В12, ниацин, фолат и биотин.

Жирорастворимыми являются витамины А, Е, D и К. Большинство известных В. представлено не одним, а несколькими соединениями (витамерами), обладающими сходной биологической активностью. Для наименования групп подобных родственных соединений применяют буквенные обозначения; витамеры принято обозначать терминами, отражающими их химическими природу. Примером может служить витамин В6, группа которого включает три витамера: пиридоксин, пиридоксаль и пиридоксамин. Принятая терминология не является общепризнанной, поэтому допускаются разнообразные обозначения В., за исключением устаревших.

Наряду с В. известна группа витаминоподобных соединений. К ним относят холин, инозит, оротовую, липоевую и парааминобензойную кислоты, карнитин, биофлавоноиды (рутин, кверцетин, чайные катехины) и ряд других соединений, обладающих теми или иными свойствами витаминов. Витаминоподобные соединения не имеют, однако, всех основных признаков, присущих истинным В., и, следовательно, таковыми не являются. В частности, холин и инозит, входя в состав соответствующих фосфолипидов, выполняют в организме пластическую функцию. Оротовая и липоевая кислоты, а также карнитин синтезируются в организме. Парааминобензойная кислота является В. только для микроорганизмов, для человека и животных она биологически неактивна. Метил-метионинсульфония хлорид (витамин U) обладает терапевтическим эффектом при ряде заболеваний, но не выполняет каких-либо жизненно важных функций в организме. То же в значительной мере относится и к биофлавоноидам (витамин Р) — растительным фенолам, обладающим капилляроукрепляющим действием.

Отдельные жирорастворимые В. могут синтезироваться в организме из своих предшественников — так называемых провитаминов. Известны провитамины А (каротины) и группы D (некоторые стерины). Каротины, поступающие в организм в составе продуктов растительного происхождения, расщепляются под действием специфического фермента с образованием ретинола (наибольшей биологической активностью обладает b-каротин). Эргостерин и 7-дегидрохолестерин превращаются в витамины группы D (эргокальциферол и холекальциферол соответственно) под действием ультрафиолетового излучения определенной длины волны. Эргостерин содержится в продуктах растительного происхождения; его высоким содержанием отличаются дрожжи, используемые для получения синтетического эргокальциферола. 7-Дегидрохолестерин входит в состав липидов кожи человека и животных; синтез холекальциферола осуществляется под действием ультрафиолетового излучения Солнца (или искусственных источников). Химическое строение всех известных В. полностью установлено.

Выяснены и исследованы их свойства и специфические функции в организме. Вместе с тем имеющиеся данные о механизме действия ряда В. не являются исчерпывающими. Специфические функции многих В. определяются их связью с различными ферментами. Большинство водорастворимых В. (группа В) участвует в образовании коферментов и простетических групп ферментов, которые, взаимодействуя с белковым компонентом (апоферментом), приобретают каталитическую активность и непосредственно включаются в разнообразные химические реакции. Таким образом, В. принимают опосредованное участие во многих обменных процессах: энергетическом (тиамин, рибофлавин и ниацин), биосинтезе и превращениях аминокислот и белков (витамины В6 и В12), различных превращениях жирных кислот и стероидных гормонов (пантотеновая кислота), нуклеиновых кислот (фолат) и других физиологически активных соединений. Некоторые жирорастворимые В. также выполняют коферментные функции. Витамин А в форме ретиналя является простетической группой зрительного белка родопсина, участвующего в процессе фоторецепции; в форме ретинилфосфата он играет роль кофермента — переносчика остатков сахаров в биосинтезе гликопротеидов клеточных мембран. Витамин К осуществляет коферментные функции при биосинтезе ряда белков, связывающих кальций (в частности, протромбина), участвующих в процессе свертывания крови. Функции В., не являющихся предшественниками образования коферментов и простетических групп ферментов, весьма разнообразны и связаны с осуществлением и регуляцией различных биохимических и физиологических процессов.

Так, витамин D играет важную роль в обеспечении организма кальцием и поддержании его гомеостаза, влияет на процессы дифференцировки клеток эпителиальной и костной ткани, кроветворной и иммунной систем. Необходимым условием реализации специфических функций В. в обмене веществ является нормальное осуществление их собственного обмена: всасывания в кишечнике, транспорта к тканям, превращения в биологически активные формы. Эти процессы протекают при участии специфических белков. Так, всасывание и перенос В. кровью происходят, как правило, с помощью специальных транспортных белков (например, ретинолсвязывающий белок для витамина А, транскобаламины I и II для витамина В12). Превращение В. в коферменты и простетические группы или в активные метаболиты (витамины группы D), а также последующее взаимодействие их с апоферментами осуществляются с помощью специфических ферментов: пиридоксалькиназа, в частности, катализирует превращение пиридоксаля (витамин В6) в пиридоксальфосфат, синтез тиаминдифосфата из тиамина протекает при участии тиаминпирофосфокиназы. Т.о., возможный дефект биосинтеза какого-либо специфического белка, участвующего в процессах ассимиляции В., неизбежно приводит к различным расстройствам обмена тех или иных В. и соответственно их функций в организме. Снижение или полная потеря биологического эффекта В. может быть вызвана так называемыми антивитаминами — веществами, имеющими структурное сходство с В. или вызывающими модификацию их химической природы.

Действие структуроподобных антивитаминов основано на конкурентных взаимоотношениях с В. (в частности, при биосинтезе коферментов и взаимодействии с апоферментами): заняв место В. в структуре фермента, антивитамины не выполняют их специфических функций, в связи с чем развиваются различные расстройства процессов метаболизма, Вторую группу составляют антивитамины биологического происхождения, разрушающие или связывающие молекулы В.: например, ферменты тиаминазы вызывают распад молекул тиамина, яичный белок авидин связывает биотин в биологически неактивный комплекс. Некоторые антивитамины обладают антимикробной активностью и применяются в качестве химиотерапевтических средств. Так, сульфаниламидные препараты являются антивитаминами парааминобензойной кислоты, используемой бактериями для синтеза необходимого для их жизнедеятельности фолата; сульфаниламид, вытесняющий парааминобензойную кислоту из комплекса с ферментом, способствует т.о. снижению роста бактерий и их гибели.

Аминоптерин и аметоптерин (антивитамины фолата) тормозят синтез белка и нуклеиновых кислот в клетках и применяются для лечения больных с некоторыми злокачественными новообразованиями. Витамины обладают высокой биологической активностью и требуются организму в очень небольшом количестве, соответствующем физиологической потребности, которая варьирует в пределах от нескольких микрограммов до нескольких десятков миллиграммов. Потребность в каждом конкретном витамине также подвержена колебаниям, обусловленным действием различных факторов, которые учитываются в рекомендуемых нормах потребления витаминов, подвергающихся периодическому уточнению и пересмотру. Существенное влияние на потребность в В. оказывают возраст и пол человека, характер и интенсивность его труда. Потребность в В. значительно возрастает при особых физиологических состояниях организма: у женщин — во время беременности, в период лактации, у детей — в период интенсивного роста (см. Питание).

Следует иметь в виду, что любые причины, изменяющие интенсивность обмена веществ, существенно влияют и на обмен В. в организме, повышая их расход в процессе жизнедеятельности В частности, потребность в В. значительно возрастает под влиянием некоторых климатических и погодных условий, способствующих длительному переохлаждению или перегреванию организма, сопровождающихся резкими перепадами температуры атмосферного воздуха. Повышенная потребность в В. развивается при интенсивной физической нагрузке, нервно-психическом напряжении, в условиях воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды, при ряде патологических состояний (например, при гипоксии). Повышенный расход В. возникает при болезнях желудочно-кишечного тракта, печени и почек, повышенная потребность в В. отмечается при некоторых эндокринных заболеваниях, например гипотиреозе, функциональной недостаточности коры надпочечников. В пожилом и старческом возрасте повышенная потребность в В. обусловлена ухудшением всасывания и утилизации В., а также различными диетическими ограничениями.

Недостаточное потребление В. ведет к нарушениям зависящих от них биохимических (главным образом ферментативных) процессов и физиологических функций организма, обусловливает серьезные расстройства обмена веществ, поэтому исследование витаминной обеспеченности человека имеет важное диагностическое значение. С этой целью обычно определяют содержание В. и продуктов их обмена в крови и моче, исследуют активность ферментов, в состав которых в виде кофермента или простетической группы входит конкретный витамин, а также другие биохимические и физиологические показатели, характеризующие осуществление тем или иным В. его специфических функций. Другой подход заключается в изучении фактического питания обследуемых людей и оценке поступления В. с пищей с помощью справочных таблиц, отражающих химический состав пищевых продуктов, или непосредственного определения содержания В. в пище. Для количественного определения содержания В. в пищевых продуктах и биологических объектах используют различные колориметрические, спектрофотометрическис и флюорометрические методы, а также методы микробиологического анализа. Все большее распространение получают методы высокоэффективной жидкостной хроматографии, позволяющие наиболее полно и точно определить дефицит В. в организме, что особенно важно при стертой картине витаминной недостаточности.

Организм человека не способен запасать В. на более или менее длительное время, они должны поступать регулярно, в полном наборе и соответствии физиологической потребности. Вместе с тем приспособительные возможности организма достаточно велики, и в течение определенного времени дефицит В. практически не проявляется: расходуются В., депонированные в органах и тканях, включаются и другие компенсаторные механизмы обменного характера. Только после израсходования депонированных В. возникают различные расстройства обмена веществ. Однако постоянное недостаточное потребление В., даже не характеризующееся какими-либо клиническими проявлениями гиповитаминоза, отрицательно сказывается на состоянии здоровья человека: ухудшается самочувствие, снижаются работоспособность и сопротивляемость к респираторным и другим инфекционным заболеваниям, усиливается воздействие на организм неблагоприятных факторов среды обитания. Недостаточное поступление с пищей некоторых В. (особенно С и А) является фактором риска ишемической болезни сердца и ряда злокачественных новообразований. В частности, многолетние исследования больших контингентов людей, проведенные английскими и американскими специалистами, показали, что частота заболеваний раком полости рта, желудочно-кишечного тракта и легких при низком уровне витамина А в крови в 2—4 раза выше, чем при оптимальной обеспеченности этим витамином.

Недостаточная обеспеченность В. беременных и кормящих женщин причиняет ущерб здоровью матери и ребенка, является одной из причин недоношенности, врожденных пороков, нарушений физического и умственного развития детей. В детском и юношеском возрасте недостаточное потребление В. отрицательно сказывается на показателях общего физического развития, препятствует формированию здорового жизненного статуса, обусловливает постепенное развитие обменных нарушений и хронических заболеваний. Недостаточная витаминная обеспеченность отягощает течение основного заболевания, снижает эффективность терапевтических мероприятий, осложняет исход хирургических вмешательств и течение послеоперационного периода. В этой связи следует подчеркнуть отрицательную роль многих фармакологических препаратов в процессах обмена и утилизации В. в организме. В частности, антибиотики и сульфаниламидные препараты, подавляя микрофлору кишечника, нарушают эндогенный синтез витамина К, биотина и пантотеновой кислоты.

Неомицин (даже при однократном применении) серьезно нарушает всасывание витамина А. Широко используемые транквилизаторы риоксазинового ряда подавляют утилизацию рибофлавина, нарушая синтез его коферментной формы. Ацетилсалициловая кислота подавляет утилизацию фолата. Используемая в хирургии закись азота инактивирует витамины В12, что при продолжительной экспозиции (более 6 ч) может привести к нарушениям кроветворения и невропатиям. Одна из причин недостаточной обеспеченности организма В. — отклонение фактического питания от рекомендуемых рациональных норм: недостаточное потребление свежих овощей и фруктов, продуктов животного происхождения, избыточное потребление углеводов, плохая осведомленность в вопросах правильного построения рациона, небрежность в питании, следование «модным» диетам и т.п. Наряду с этим все большее значение приобретает группа объективных причин, обусловленных коренными изменениями условий труда и быта современного человека, а также особенностями современных методов технологической переработки и кулинарной обработки пищевых продуктов и их длительным хранением, следствием чего является разрушение значительной части содержащихся в них витаминов.

Существенную роль играет также значительное увеличение потребления рафинированных высококалорийных продуктов (белый хлеб, некоторые жиры и др.), практически лишенных В. и других незаменимых пищевых веществ. В результате этих тенденций рацион современного человека, достаточный (и даже избыточный) для покрытия энерготрат, оказывается не в состоянии обеспечить рекомендуемые нормы потребления витаминов. Важную роль в обеспечении организма В. традиционно отводят обогащению рациона свежими овощами и фруктами. Однако их потребление неизбежно имеет сезонные ограничения. Кроме того, овощи и фрукты являются источником лишь витамина С, фолата и каротинов. В то же время основными источниками витаминов группы В являются черный хлеб и мясо-молочные продукты, главным источником витамина А служит сливочное масло, витамина Е — растительные жиры. Т.о., коррекция витаминной ценности рациона за счет натуральных продуктов неизбежно ведет к избыточному увеличению его калорийности, являющемуся фактором риска ишемической болезни сердца, гипертонической болезни, сахарного диабета и ряда других заболеваний, профилактика которых требует, напротив, уменьшения калорийности рациона в соответствии с пониженными энерготратами современного человека.

Витаминизация может осуществляться и путем введения В. в пищу непосредственно перед ее потреблением (в детских учреждениях, больницах, санаториях). Наиболее эффективным методом коррекции витаминной обеспеченности человека является регулярный прием поливитаминных препаратов профилактического назначения («Ревит», «Гексавит», «Ундевит» и др.). Препараты этого типа содержат более или менее полный набор основных В. в дозах, близких к физиологической потребности или немного превышающих ее. Регулярный прием таких препаратов (по 1 драже или таблетке в день или через день), не создавая избытка, гарантирует оптимальное обеспечение организма витаминами. Для оптимизации витаминной обеспеченности детей дошкольного возраста можно рекомендовать «Ревит» или «Гексавит», для школьников младших классов — «Гексавит», для старшеклассников, студентов, взрослого населения — «Гексавит» или «Ундевит». Во время беременности и кормления грудью целесообразно принимать «Гендевит», «Ундевит» или «Глутамевит».

Последний препарат, содержащий кроме В. медь и железо, препятствует развитию анемии и может быть рекомендован в этих целях женщинам детородного возраста, а также донорам крови. В пожилом возрасте обычно назначают «Ундевит» или «Декамевит», содержащий широкий спектр В. в дозах, превышающих физиологическую потребность практически здорового человека в 2—10 раз. Этот же препарат показан при нарушениях всасывания и утилизации В., при подготовке к хирургическим операциям, в послеоперационном периоде, а также в течение длительного времени после выписки из стационара. При необходимости проведения курсов интенсивной витаминотерапии следует учитывать, что большинство водорастворимых В. не депонируются в организме на сколько-нибудь длительный срок, а введение В. в высоких дозах может активировать системы их катаболизма и выведения. В связи с этим по завершении курса следует назначать регулярный прием поливитаминных препаратов в поддерживающих физиологических дозах. В противном случае может развиться состояние более глубокого дефицита В., чем до лечения.

Прием В. в дозах, существенно превышающих физиологическую потребность, может привести к нежелательным побочным эффектам, а иногда и к тяжелой интоксикации. Подобные патологические состояния называют гипервитаминозами. Особенно опасно применение высоких доз витаминов D и А (см. Отравления). Это объясняется высокой биологической активностью этих витаминов, относительно малой физиологической потребностью в них, быстрым всасыванием, отсутствием эффективных путей выведения из организма. Водорастворимые В. значительно легче выводятся из организма, и лишь превышение физиологической дозы в десятки и сотни раз, особенно при парентеральном введении, может обусловить возникновение неспецифических побочных эффектов (тошноты, диареи, крапивницы), быстро исчезающих при отмене препаратов. Следует подчеркнуть, что гипервитаминозы могут развиваться лишь при введении крайне высоких доз В., редко используемых даже в лечебной практике. Однако, учитывая возможность развития гипервитаминозных состояний у человека (особенно в детском возрасте) при назначении препаратов, содержащих витамин D и массивные дозы витамина А, врачу необходимо строго контролировать их дозирование.

Библиогр.: Витамины, под ред. М.И. Смирнова, М., 1974; Ефремов В.В., Спиричев В.Б. и Симакова Р.А. Витамины, БМЭ, 3-е изд., т. 4, с. 270, М, 1976; Спиричев В.Б. Обеспеченность витаминами, Клин. мед., т. 65, № 8, с. 140, 1987; Спиричев В.Б. и Барашнев Ю.И. Врожденные нарушения обмена витаминов, М., 1977; Теоретические и клинические аспекты науки о питании, т. 8 — Методы оценки обеспеченности населения витаминами, под ред. М.Н. Волгарева, М., 1987.