Лекция: Жирорастворимые витамины
Витамин А (ретинол, антиксерофтальмический)
Витамин А содержится только в продуктах животного происхождения. Особенно много его в почках и печени тресковых рыб, китов, тюленей, дельфинов. В продуктах растительного происхождения витамин а находится в виде провитамина – каротина. Основным источником каротина в питании человека являются морковь, капуста, перец, тыква, томаты, зелень петрушки, салат, шпинат, щавель и другие овощи.
Каротин становится биологически активным лишь после превращения в витамин а под действием фермента каротиндиоксигеназы. Основным местом превращения в витамин являются стенка кишечника и печень. Органом, содержащим основные запасы витамина а, является печень. Мобилизация витамина А из депо и транспорт его к органам-мишеням осуществляется ретинол-связывающим белком, который вырабатывается в печени. Почти весь витамин А, поступивший с пищей, без изменений проходит через желудок и поступает в тонкий кишечник, где большая его часть подвергается всасыванию и в составе хиломикронов по лимфатическим путям поступает в печень. В печени хиломикроны, содержащие эфиры витамина А, подвергаются расщеплению с образованием свободного ретинола.
Различают специфическое и общее системное действие витамина А. Первое проявляется в участии спиртовой и альдегидной форм витамина в биологических функциях зрения и размножения. В акте зрения витамин А участвует образуя с белками опсинами в условиях темноты пурпур-родопсин. На свету происходит процесс разложения зрительного пурпура и часть ретинола при этом теряется. Поэтому для нормальной зрительной функции необходим постоянный приток ретинола. При дефиците витамина а понижается приспособляемость зрения к темноте, возникает генералопия, или куриная слепота. Кроме того, происходит роговое перерождение зрительной ткани. Эта кератинизидия связана с переходом цилиндрического эпителия в плоский, который легко ороговевает и превращается в сухие слущивающиеся чешуйки. Это явление происходит в коже, слизистых и особенно резко выражено в коньюктиве, следствием чего является ксерофтальмия, кератомаляция.
Роль витамина в функции размножения связана с развитием сперматогенного эпителия и плаценты. Развитие сперматагониев при дефиците витамина А останавливается, а в зрелых сперматазоидах уменьшается содержание АТФ, они становятся малоподвижными и теряют оплодотворяющую способность.
Общее системное действие витамина проявляется в обеспечении нормального роста и развитии животных, дифференцировки эпителиальной и костной тканей регуляции обмена веществ. При недостатке витамина А особенно страдают быстро пролиферирующие клетки.
А-витаминная недостаточность наиболее полно выражена у детей, особенно грудных, которые из-за отсутствия в их организме запасов витамина А весьма чувствительны к его недостатку. У грудных детей отмечены задержка роста и умственного развития, анемия, иногда гепатоспленомегалии, склонность к инфекциям дыхательных путей (бронхиты, пневмонии, отиты), ксерофтальмия и размягчение роговицы с последующей потерей зрения. Со стороны нервной системы наблюдались гидроцефалия, сопровождающаяся повышением спинномозгового давления и выпячиванием родничков, часто порез лицевого нерва, ригидность мышц затылка и спины. Гиповитаминоз А у детей раннего возраста почти всегда сопровождается инфекционными заболеваниями, особенно поражающими желудочно-кишечный тракт и дыхательные пути. При гиповитаминозе А у экспериментальных животных прекращается репродуктивная функция, возникают аномалии развития (особенно в сердце и мочеполовой системе), гибель и резорбция плодов, рождение мертвых или нежизнеспособных детенышей. В основе всех этих изменений лежит нарушение функции эпителиальных и мезенхимных клеток. Особенностью этих двух видов тканей является то, что они интенсивно обновляются и дифференцируются. При недостатке витамина А эпителиальные клетки не достигают стадии образования слизесекретирующих, а мезенхимные клетки заканчивают дифференциацию на бластостадии. Введение в организм больших доз витамина А, превышающих во много раз физиологическую потребность в этом витамине, вызывает характерную картину интоксикации, известную под названием А-гипервитаминоза.
Различают острую и хроническую форму гипервитаминоза.
Острая интоксикация наступает через несколько часов после введения препарата и проявляется судорогами, параличами, и обычно заканчивается смертью животного. Хроническая интоксикация характеризуется потерей веса, остановкой роста, спонтанными переломами длинных трубчатых костей, кровоизлияниями во внутренние органы, повышением внутричерепного давления, увеличением веса надпочечников.
Витамин Е (α-токоферол)
Токоферолы широко распространены в природе, особенно в растениях и растительных продуктах. Наиболее богаты ими растительные масла: кукурузное и хлопковое.
Всасывание витамина Е происходит в тонком кишечнике при наличии в пище жиров и при участии желчных кислот. Прохождение витамином слизистой осуществляется по механизму диффузии, после чего токоферолы поступают в лимфу, связываются с липопротеидами и в их составе транспортируются к органам и тканям. В клетках токоферолы локализованы главным образом в митохондриях и микросомах.
Токоферолы легко вступают во взаимодействие со свободными радикалами, чем определяются их антиоксидантные свойства – способность тормозить свободнорадикальные процессы окисления органических соединений, в частности ненасыщенных липидов молекулярным кислородам. Поскольку ненасыщенные липиды являются одним из компонентов липопротеиновых мембран клеток и субклеточных органелл, то усиление перекисного окисления при снижении концентрации токоферола в тканях приводит к повреждению структуры, проницаемости и функциональной активности клеточных и субклеточных мембран. Этот дефект и лежит в основе многообразных биохимических, морфологических и клинических проявлений недостаточности витамина Е.
Основными патофизиологическими и патоморфологическими проявлениями недостаточности витамина Е являются изменения в половых органах:
1. У самцов – снижается потенция, в семенниках дегенерирует зародышевый эпителий, развивается бесплодие;
2. У самок – склерозируется слизистая матки, затрудняется фиксация яйцеклетки и нарушается развитие плода, что сопровождается абортами.
Кроме того наблюдается:
1. — мышечная дистрофия с некрозом мышечных клеток, атаксией и параличами ( токоферол сохраняет SH-группу кофермента А, необходимого для образования ацетилхолина; нарушение ацетилирования холина при дефиците токоферола проявляется одним из патологических механизмов развивающейся при этом дистрофии);
2. — макроцитарная анемия у обезьян и человека со снижением продолжительности жизни эритроцитов и нарушением эритропоэза в костном мозгу и повышенная чувствительность эритроцитов к перикисному гемолизу.
Витамин Д (кальциферол)
Название витамин Д (кальциферол) объединяет группу родственных соединений, обладающих антирахитической активностью. Важнейшие их них холекальциферол /витамин Д3/, эргокальциферол /витамин Д2/. Распространение витамина Д в природе довольно ограничено. В наибольших количествах витамин Д содержится в жире печени некоторых морских рыб (палтус, треска, тунец) и животных (дельфины, киты, кашалоты). Незначительное количество витамина Д имеется в продуктах питания: в яйцах, свиной и говяжьей печени, в коровьем молоке и сливочном масле. Из провитаминов Д в природе наиболее распространены эргостерин, который содержится в большом количестве в дрожжах, и 7-дегидрохолестерии, обнаруженный в большом количестве в коже, который под влиянием солнечного облучения превращается в витамин Д.
Витамин Д всасывается в тощей и в подвздошной кишках. Для нормального всасывания необходима желчь. Витании Д поступает в лимфатическую систему, где обнаруживается главным образом в хиломикронах. Всосавшийся витамин Д вместе с лимфой поступает в кровоток, попадая в печень, вступает во взаимодействие с α2<-глобулинами. Связывание витамина Д с белками крови стабилизирует его и придает способность к растворению в воде. Витамин Д наиболее интенсивно накапливается в слизистой оболочке тонкого кишечника и клетках костной ткани, т.е. там, где реализуется первичный эффект. В качестве депо витамина Д можно считать жировую ткань. Витамин Д в организме превращается в гормон кальцитриол, который стимулирует следующие Функции: всасывание Са и Р в кишечнике; реабсорбцию Са и Р в почках; ремоделирование костной ткани; транспорт Са через мембраны клеток; дифференцировку клеток развития иммунной системы. Главная филологическая роль витамина Д направлена на регуляцию поступления экзогенного Са и Р, т. е. всасывание их в кишечнике из пищи. Существенная роль в процессе всасывания Са принадлежит кальций — связывающему белку, локализирующемуся на микроворсинках э клеток тонкого кишечника, образование которого зависит от витамина Д. У животных и людей с недостаточностью витамина Д содержание этого белка резко снижено.
Основным фактором, приводящим к нарушению минерализации костей при дефиците витамина Д, служит низкая концентрация Са и Р в сыворотке крови, возникающая вследствие угнетения процессов всасывания этих элементов в кишечнике. Кальцитриол запускает в костных клетках биохимический механизм, приводящий к резорбции ткани. Усиление синтеза лимонной кислоты клетками служит одним из механизмов, способствующих разрушению кости и мобилизации освободившегося Са в кровь.
В обычных физиологических условиях костная ткань характеризуется гармоничным сочетанием процессов резорбции и минерализации. Под влиянием кальцитриола между этими процессами достигается динамическое равновесие, обеспечивающее стабильное состояние скелета и только при различных нарушениях гормональной регуляции (избыток кальцитриола, паратгормона или кальциевой недостаточности) резорбция кости доминирует над процессом ее образования, что приводит к потере костной массы.
Недостаток витамина Д играет важную роль в развитии рахита у детей. Во взрослом состоянии недостаток этого витамина в совокупности с другими неблагоприятными Факторами может вести к остеомаляции, например у беременных и кормящих женщин, и остеопорозу у пожилых людей. Ведущую роль в патогенезе рахита и формировании клинической картины этого заболевания играют нарушения фосфорно-кальциевого обмена, приводящие к нарушению минерализации костной ткани. По мнению большинства исследователей, дефекты минерализации при рахите обусловлены снижением концентрации кальция и Фосфора в плазме крови вследствие нарушения процесса всасывания Са в кишечнике, мобилизации его из костной ткани и реабсорбции в почечных канальцах. Помимо нарушения минерализации вновь образующейся костной ткани, при рахите наблюдается усиленное рассасывание преобразовательной кости. Усиление уже существующей костной ткани при рахите скорее всего обусловлено гормона железа стимулирующей низким уровнем Са в крови. Вследствие всех этих нарушений кости при рахите становятся мягкими, не способными выдержать нормальную статистическую нагрузку, что приводит к характерным для тяжелых форм рахита деформациям: искривлению нижних конечностей, рук и позвоночника (кифоз, сколиоз, лордоз). Описанные нарушения захватывают и плоские кости черепа, у детей, больных рахитом, замедляется заращение родничков. Основные проявления Д-гипервитаминоза — гиперкальциемия, гиперкальциурия и патологическая кальцификация почек, кровеносных сосудов, сердечной мышцы, легких и стенок кишечника, приводящая к тяжелому и стойкому нарушению функции этих органов, а в наиболее тяжелых случаях — к смерти.