Каротины являются провитаминами витамина

КАРОТИН

Каротин (лат. carota морковь) — желто-оранжевый растительный пигмент, превращающийся в результате ферментативного преобразования в витамин A (ретинол); обладает окислительными свойствами, а также является стимулятором роста, необходимым для животных и человека.

В организме человека каротин откладывается в печени, сердце, надпочечниках, яичках, яичниках, нервной ткани, плаценте. Накопление Каротина в разных органах говорит об участии его в обмене веществ этих органов. Предполагают, что К. обладает антигистаминными свойствами (р-р окисленного К. проявляет антигистаминное действие в концентрации 1:20 000), стимулирует деятельность половых желез, способствует проявлению действия адреналина, синтезу летучих жирных к-т в печени, подавляет действие пепсина, трипсина, ацетилхолина, катепсина, повышает активность сукцинатдегидрогеназы и увеличивает скорость гликолиза.

К разряду каротинов относятся те каротиноиды (см.), которые представляют собой «чистые» углеводороды, т. е. содержат в своем составе только атомы H и С, в отличие от каротиноидов, в состав которых, помимо атомов H и С, входят атомы кислорода. В состав молекулы каротинов входят циклические остатки, находящиеся на одном или на обоих концах C40-скелета. Такие каротиноиды носят название циклических; типичным примером их служит β-каротин, продуктом расщепления к-рого и является витамин А.

В плазме крови человека содержание Каротина зависит от его поступления с пищей и обычно колеблется в пределах 80—230 мкг%. В плацентарной крови концентрация К. может достигать 96 мкг%, в пуповинной крови — 90 мкг%. Содержание К. в крови резко понижается (до 8—30 мкг%) при многих заболеваниях (спру, экземе, гипертиреозе) и при родах. К. содержится и в молозиве, причем его концентрация быстро уменьшается при превращении молозива в молоко, Концентрация К. в молоке всегда ниже, чем в крови, Повышенное потребление К, ведет к интенсивной пигментации кожи (желтое окрашивание) вследствие отложения К. в эпидермисе (аурантиаз; псевдожелтуха, или ксантемия, сопровождающаяся каротинемией). Каротинемия (см.) не оказывает вредного действия на организм человека, хотя часто сопровождает микседему (см. Гипотиреоз). У больных сахарным диабетом пигментация кожи обусловлена повышенным содержанием К. в крови. Дети усваивают К. хуже, чем взрослые. Усвоение К, детьми нарушается при воспалении легких, сепсисе и т. п. Пребывание на больших высотах ведет к уменьшению содержания К. в плазме крови человека.

Каротин впервые выделен в 1831 г. Синтезирован в 1950 г. швейцарским исследователем Каррером (P. Karrer). Превращение К. в витамин А было экспериментально доказано в 1929— 1930 гг. Теоретически из каждой молекулы β-каротина может образоваться две молекулы витамина А путем присоединения двух молекул воды. Доказано, что в организме человека, крысы, морской свинки, кролика, коровы, свиньи, кур и рыб К. может превращаться в витамин А. Однако механизм этого превращения исследован мало. Предполагается, что этот процесс протекает при участии фермента каротиназы. Практически из одной молекулы бета-каротина не получается двух молекул ретинола. Потребность в К. у млекопитающих в 4 раза выше, чем в витамине А. Многие исследователи считают, что процесс превращения К. в витамин А включает в себя гидролитическое расщепление центральной двойной связи в молекуле p-каротина, затем бета-окисление начиная с конечной двойной связи до образования ретинальдегида и восстановление до ретинола (см.).

Изменения в структуре циклических остатков при неизмененном C40-скелете приводят к образованию изомеров К.— α, β, γ, δ, ε, (см. Изомерия). Особенностью К., как и других каротиноидов, является большое количество двойных связей в их молекулах, что является причиной их легкой окисляемости кислородом воздуха и обусловливает электроноакцепторные и электронодонорные свойства каротиноидов; этим объясняется участие К. в биол, окислительно-восстановительных процессах: Важной особенностью К. является легкая стереоизомеризация и образование транс- и цис-изомеров. Явление цис-транс-изомерии производного Каротина — витамина А — лежит в основе фотохимических реакций, происходящих в сетчатке глаза (см. Зрительные пигменты).

Растительные продукты содержат преимущественно p-каротин. У высших растений больше всего К. содержат зеленые листья. Наиболее богатыми источниками К. являются листья шпината (6—7 мг% на сухой вес). Салат кочанный содержит 12,5 мг%, а щавель — до 5 мг% К. на влажный вес. Из корнеплодов наиболее богата К. красная морковь (6—25 мг% на влажный вес). Много К. содержится в тыкве: в тыкве «Витаминная» его 17,65 мг% на влажный вес.

В растениях К. образует комплекс с белками, которые представляют собой важный фактор хим. стабилизации К. Ферментом, окисляющим К. в растениях, является, по-видимому, липоксидааа. Влага срезанных растений и солнечное облучение разрушают К. Быстрая сушка (напр., лиофильная) и сушка в тени, а также применение противоокислителей сохраняют К. в растениях. Среди бактерий, синтезирующих К., примером может служить Mycobacterium phlei, продуцирующий аи бета-каротины и ряд других каротиноидов.

Высшие животные, человек и, по-видимому, все беспозвоночные лишены способности образовывать К. У некоторых протистов К. сконцентрирован в глазных пятнах. Ткани животных обычно содержат мало К. Однако коровы способны избирательно накапливать p-каротин в жировой клетчатке, в молоке (ок. 0,5 мг/л), особенно высока концентрация К. у коров в желтых (6 мг%) и красных (120 мг%) телах яичников.

При парентеральном введении человеку К. не превращается в витамин А и разрушается. Превращение его в витамин А в кишечнике зависит от поступления жира и белка с пищей и наличия достаточного количества желчи и активной липазы. Витамины E и С и другие естественные антиоксиданты предохраняют К. от разрушения в кишечнике. К. нетоксичен.

Как лечебный препарат Каротин назначается по тем же показаниям, что и витамин А (см. Ретинол); при этом учитывается, что его активность вдвое меньше, чем витамина А. С появлением большого числа разных форм лекарственных препаратов витамина А снизилась потребность в разнообразных препаратах К.

Библиография: Леутский К. М. Витамин А, Черновцы, 1959.

Источник

Бета-каротин

Бета-каротин – красно-оранжевый растительный пигмент, который является предшественником витамина А и обладает выраженными антиоксидантными свойствами. Дефицит бета-каротина приводит к нехватке витамина А, а переизбыток – к каротинодермии.

Бета-каротин; провитамин А.

Синонимы английские

Beta-Carotene; Betacarotenum; Provitamin A; Trans-beta-carotene.

Высокоэффективная жидкостная хроматография.

Нг/мл (нанограмм на миллилитр).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Как правильно подготовиться к исследованию?

• Исключить из рациона алкоголь за 24 часа до исследования.
• Не принимать пищу в течение 8 часов до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
• Исключить физическое и эмоциональное перенапряжение за 30 минут до исследования.
• Не курить в течение 3 часов до исследования.

Общая информация об исследовании

Бета-каротин – наиболее известная и распространенная форма провитамина А. От других каротиноидов он отличается наличием бета-колец на концах молекулы. Это мощный антиоксидант, который защищает клетки от повреждающего действия свободных радикалов, обладает иммуностимулирующими и адаптогенными свойствами, предотвращает новообразования и сердечно-сосудистые заболевания, поддерживает восстановительные процессы в эпителии кожи и слизистых, обеспечивает образование зрительного пигмента родопсина.

Бета-каротин является красно-оранжевым растительным пигментом и используется в качестве пищевого красителя Е160а. Его источники: тыква, морковь, батат, зеленый лук, щавель, шпинат, латук, салат, салат романо, капуста кейл, помидоры, красный перец, брокколи, грейпфруты, сливы, персики, дыни, абрикосы, хурма, крыжовник, черника, черная смородина.

Этот провитамин жирорастворим, поэтому его абсорбция усиливается при употреблении с липидами. В тонкой кишке бета-каротин абсорбируется на 9-22 %, степень всасывания зависит от вида пищевого продукта, в котором он содержится, его пищевой обработки, совместного употребления жиров и масел, запасов витамина А и бета-каротина в организме. Суточная потребность в бета-каротине – 2-7 мг. Нарушения пищеварения, патологии поджелудочной железы, печени и тонкого кишечника приводят к снижению абсорбции провитамина из пищи.

Признаками недостаточного употребления бета-каротина и нехватки витамина А являются проблемы с костями и зубами, сухость и раздражение глаз, потеря волос, снижение аппетита, кожные высыпания, рецидивирующие инфекции и нарушения ночного зрения («куриная слепота»).

В отличие от витамина А, бета-каротин в повышенных дозах не обладает токсическими свойствами и не вызывает гипервитаминоз, так как в ретинол превращается только необходимое организму количество витамина, а излишек накапливается в жировой ткани. При чрезмерном употреблении растительных продуктов или пищевых добавок, содержащих каротин, возникает каротинодермия – безобидное состояние, которое характеризуется желто-оранжевым оттенком кожи в связи с накоплением каротиноидов в эпидермисе.

У курильщиков употребление высоких доз бета-каротина может повышать риск развития рака легких. Предполагается, что никотин нарушает его метаболизм. Отрицательный эффект от приема повышенных доз бета-каротина отмечается только у людей с никотиновой зависимостью и предшествующим длительным контактом с асбестом и ассоциируется с увеличением частоты рака простаты, инсульта и смертности от сердечно-сосудистых нарушений. У некурящих прием бета-каротина, наоборот, приводит к снижению риска раковых заболеваний.

Данный провитамин используется для лечения эритропоэтической протопорфирии (чувствительности к солнечному свету), а также для снижения риска рака молочной железы и возрастной макулодистрофии. Длительный прием бета-каротина позволяет предупредить возрастное снижение умственных способностей.

Для чего используется исследование?

• Для диагностики дефицита или переизбытка бета-каротина в организме;
• для дифференциальной диагностики желтух;
• для диагностики синдрома нарушения всасывания жиров.

Когда назначается исследование?

• При пожелтении кожи и подозрении на каротинодермию;
• при клинических признаках дефицита витамина А;
• при мальабсорбции (при целиакии, муковисцидозе, циррозе печени, хроническом панкреатите);
• при стеаторее (повышенном содержании жиров в стуле в связи с их недостаточной абсорбцией в кишечнике).

Что означают результаты?

Референсные значения: 100 — 850 нг/мл.

Причины повышения уровня бета-каротина

• Его избыточное употребление с пищей или пищевыми добавками (приводит к каротинодермии – пожелтению кожи).

Высокий уровень бета-каротина в крови исключает синдром нарушения всасывания жиров.

Причины понижения уровня бета-каротина

• Недостаточное употребление пищи, содержащей бета-каротин.
• Нарушение всасывания жиров вследствие:
  • цирроза печени, печеночной недостаточности;
  • внешнесекреторной недостаточности поджелудочной железы;
  • муковисцидоза;
  • целиакии;
  • дуоденального анастомоза;
  • кишечного гельминтоза (например, лямблиоза).

Что может влиять на результат?

Уровень бета-каротина в крови снижается:

• при печеночной и почечной недостаточности;
• при нарушении переваривания и всасывания жиров на фоне недостаточности поджелудочной железы, синдроме мальабсорбции;
• при приеме лекарственных препаратов, которые нарушают всасывание бета-каротина из пищи в кровь (секвестрантов жирных кислот (холестирамина), лекарств для снижения веса (орлистата), ингибиторов протонной помпы, минерального масла);
• при употреблении алкоголя, курении.

Уровень каротиноидов может быть повышен при гипотиреозе, гиперлипидемии на фоне сахарного диабета, микседемы, хронического нефрита, применения препаратов и пищевых добавок, содержащих бета-каротин.

Одновременное употребление синтетического бета-каротина и алкоголя нарушает превращение провитамина А в ретинол и оказывает токсическое воздействие на печень.

Кто назначает исследование?

Терапевт, педиатр, офтальмолог, гастроэнтеролог, дерматолог.

Литература

• Fischbach FT, ed. Manual of Laboratory & Diagnostic Tests. 7th ed. Philadelphia, Pa: Lippincott Williams & Wilkins; 2004.
• Goralczyk R. Beta-carotene and lung cancer in smokers: review of hypotheses and status of research. Nutr Cancer. 2009 Nov; 61(6):767–74.
• Krinsky NI, Johnson EJ. Carotenoid actions and their relation to health and disease. Mol Aspects Med. 2005 Dec;26(6):459-516.
• Leo MA, Lieber CS. Alcohol, vitamin A, and beta-carotene: Adverse interactions, including hepatotoxicity and carcinogenicity. Am J Clin Nutr. 1999;69(6):1071-1085.
• «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации» МР 2.3.1.2432-08.

Источник

Витамин А

Исторические сведения

Первые экспериментальные исследования, которые привели в дальнейшем к открытию витамина А, принадлежат Stepp (1909). Изучая вопрос о способности организма животных к синтезу необходимых компонентов, он показал, что пища, вполне достаточная для обеспечения нормального роста и развития мышей (хлеб и молоко), теряет питательные качества после обработки ее спиртом и эфиром. Добавление к экстрагированной пище полученного из нее экстракта вновь делало ее пригодной для питания. Stepp полагал, что при подобной обработке из пищи удаляются те липиды, к синтезу которых организм млекопитающих не способен. Дальнейшее развитие эта проблема получила в работе Collum и Davis (1913), проводивших исследование на молодых, растущих крысах. Кормление животных пищевой смесью из специально обработанных продуктов — белка (казеин), углеводов и смеси солей приводило к остановке роста, который возобновлялся после добавления к диете сливочного масла или эфирного экстракта яичного желтка. Сообщая спустя более полувека об отдельных этапах открытия витаминов А и Д Collum (1967) указывал на ту роль, которую сыграла в этих открытиях работа Н.И.Лунина, выполненная еще в 1880г.

В исследованиях, опубликованных в 1913 г. Osborne и Mendel подтвердили, что добавление сливочного масла к искусственно составной пищевой смеси обеспечивает нормальный рост животных. Ими же была выделена активная фракция сливочного масла и обращено внимание на то, что у молодых крыс, получивших искусственно составленные пищевые смеси, помимо остановки роста, наблюдаются заболевания глаз, излечивающихся после добавления к пище сливочного масла или трескового жира.

Collum и Davis установили, что активные начала сливочного масла и рыбьего жира связаны с неомыляемой фракцией и дали ему название «растворимый в жирах фактор А». В 1916 г. Drummond назвал этот фактор витамином А. В дальнейшем было показано, что ряд растительных продуктов обладает действием, сходным с действием витамина А. Подобная активность таких продуктов связана с наличием в них растительных пигментов — каротиноидов. По данным Steenbock, растения наиболее богатые каротиноидами, одновременно обладают и наиболее выраженной А-витаминной активностью, и выделенный из растений кристаллический каротин способен поддерживать нормальный рост и развитие животных, получающих пищу, лишенную витамина А. Однако все эти исследования не дали удовлетворительного объяснения существа связи между витамином А и желтым растительным пигментом каротином. Характер этой связи установлен Moore (1930), который показал, что каротин, содержащийся в пище, превращается в организме в витамин А и является, таким образом, его биологическим предшественником. Это подтвердилось и в дальнейшем, когда стали известны химическая структура каротина и витамина А.

Физико-химические свойства и структура

Каротиноиды и каротины

Каротиноиды относятся к обширной группе углеводородных соединений — пигментов, синтезируемых высшими растениями, грибами, бактериями. По своему строению каротиноиды могут быть разделены на ряд групп: собственно каротиноиды, гидроксилсодержащие каротиноиды, каротиноиды, содержащие карбонильные группы и др. Собственно каротиноиды обозначают термином «каротины». Каротиноиды других групп, содержащие в своей молекуле кислород, следует рассматривать как производные каротинов. Каротиноиды и каротины способны к образованию структурных и пространственных изомеров.

Несомненным и пока единственным показателем биологической ценности каротиноидов является их способность превращаться в организме в витамин А. Каротиноиды, способные к такому превращению, объединяются под названием провитамины А. К их числу относятся структурные изомеры каротина – альфа, бета и гамма каротины.

Наиболее распространенным структурным изомером является бета-каротин, молекула которого состоит из двух бета -иононовых колец, соединенных алифатической цепью, имеющей 9 ненасыщенных двойных связей. По одной такой связи находится в каждом иононовом кольце. Альфа-каротин при таком же строении алифанической цепи содержит лишь один бета-иононовый цикл, тогда как второй цикл заменен на альфа-иононовый. Гамма-каротин содержит 12ненасыщенных двойных связей, один бета-иононовый цикл и на другом конце молекулы раскрытое кольцо.

Провитаминная активность структурных и пространственных изомеров каротина различна. Наиболее выраженной провитаминной активностью обладает транс-трансформа любого изомера. Среди отдельных структурных изомеров наиболее активен бета-каротин, активность которого принимают за 100%. По сравнению с бета-каротином активность альфа — и гамма-каротинов и криптоксантина составляет соответственно 53, 27 и 57%. Меньшая активность цис-изомеров по сравнению с транстранс-формой может быть объяснена тем, что молекула каротиноида в результате транс-транс-изомеризации теряет свою первоначальную структуру, чем затрудняется действие ферментной системы или систем, участвующих в превращении данного каротиноида в витамин А.

Витамин А и его производные

Химические свойства и структурная формула витамина А установлены еще в 1931 г. Тогда же было показано, что он представляет собой ненасыщенный спирт с эмпирической формулой С20 Н30 О, с пятью двойными связями — одной в бета-иононовым кольце и четырьмя в боковой алифатической цепи. Кристаллические препараты витамина А получены в 1937 г. Витамин А- это циклический непредельный одноатомный спирт который растворим в большинстве органических растворителей, нестоек в присутствие кислорода воздуха, чувствителен к воздействию света и нагреванию, образует простые и сложные эфиры, большинство которых более стабильны, чем сам витамин А.

При окислении в организме витамин А-спирт (ретинол) превращается в витамин А-альдегид (ретиналь). Помимо витамина А-спирта, его эфиров и альдегида, к природным производным витамина А относятся 3-дегидро-витамин А, или витамин А2 и некоторые стереоизомеры этих витаминов. По-видимому, природным соединением витамина А можно считать также витамин А-кислоту (ретиноевая кислота).

Физико-химические свойства и биологическая активность витамина А и его производных

Витамин А и его производные	Молекулярный Точка вес плавления		Максимум поглощения в эталоне в нм	Е1 см при 328 нм в эталоне	Биологическая активность МЕ/гХЮ-6
Спирт	286,4	64	324-325	1780	3,33
Сложные эфиры:
уксусный	328,5	57-58	326	1510	2,91
пальмитиновый	524,8	27-28	325-328	940	1,6
п-фенилазобен-
зольный	494,6	80	330	1550
янтарный	654,9	77-78	325-328	1240	2,5

Физиологическое действие витамина А

Всасывание витамина А

Всасывание витамина А представляет собой сложный процесс, включающий эмульгирование и гидролиз его эфиров в просвете желудочно-кишечного тракта, адсорбцию ретинола всасывающей каемкой и транспорт его в клетки слизистой оболочки, реэстерификацию ретинола в них и последующее поступление витамина А в печень. Всасывание витамина А происходит главным образом в тонком кишечнике, преимущественно в его верхнем отделе.

Витамин А в нормальных условиях при потреблении его в физиологических дозах всасывается почти полностью. Так, 93% перорально введенного цыплятам ацетата витамина А всасывалось в течение 1 часа, 4% невсосавшегося к этому времени витамина обнаруживалось в стенке желудка и кишечника, а 3% — в их содержимом . Однако полнота всасывания витамина А в значительной степени зависит от принятого его количества. В частности, при увеличении дозы вводимого внутрь витамина А с 3000 до 100000 ME относительное количество всасываемого витамина снижалось со 100% до 10% . Такое снижение, по-видимому, связано с повышенным окислением и нарушением механизмов активного всасывания витамина А в кишечнике, что обусловлено адаптивными механизмами, направленными на предохранение организма от А-витаминной интоксикации.

Прием жирной пищи, а также стимуляция процесса пищеварения улучшают всасывание ретинола, что согласуется с благоприятным действием желчи на всасывание витамина А. Это убедительно было показано на крысах с фистулой желчного протока, у которых отсутствие желчи резко снижало всасывание витамина А в кишечнике.

Эмульгирование ретинола является необходимым этапом в процессе всасывания его в желудочно-кишечном тракте.

Природные источники витамина А содержат его преимущественно в виде эфиров. В связи с этим вместе с пищей в организм поступают главным образом эфиры витамина А, преимущественно в виде пальмитата.

Гидролиз эфиров витамина А в кишечнике осуществляется ферментами поджелудочной железы и эпителиальных клеток слизистой оболочки тонкого кишечника.

Желчные кислоты участвуют во многих фазах всасывания витамина А: эмульгировании, гидролитическом расщеплении эфиров ретинола, солюбилизации продуктов гидролиза и транспорте их к клеткам кишечного эпителия. Возможно также, что они принимают определенное участие и в реэстерификации ретинола внутри эпителиальных клеток слизистой оболочки. Желчные кислоты, по-видимому, препятствуют также окислению витамина А и его эфиров, а также каротина в кишечном содержимом и тем самым повышают их усвояемость.

Независимо от вида эфирной связи витамина А, присутствующего в пище или фармакологических препаратах, при всасывании в кишечнике происходит полный гидролиз этих эфиров и в эпителиоциты слизистой оболочки поступает свободный ретинол. Следующий этап в обмене витамина А -реэстерификация ретинола в эпителиоцитах с образованием преимущественно его высших эфиров, главным образом ретинолпальмитата.

Как известно, всосавшийся в кишечнике витамин А транспортируется в печень и другие органы в основном через грудной лимфатический проток. Следовательно, обнаружение витамина А в грудном лимфатическом протоке преимущественно в виде его высших эфиров после А-витаминизации может свидетельствовать о том, что местом реэстерификации ретинола являются кишечные эпителиоциты.

Следует отметить, что кишечные эпителиоциты выполняют еще одну важную функцию в процессе усвоения природных форм витамина А: в них малоактивные цис-формы витамина А, содержащиеся в некоторых пищевых продуктах, преобразуются в высокоактивные трансформы.

Таким образом, в эпителиальных клетках слизистой оболочки тонкого кишечника происходит реэстерификация ретинола, образуемого в результате гидролиза алиментарных эфирных форм витамина А под влиянием ретинилэфиргидролаз поджелудочной железы и кишечника. Эти ресинтезированные эфиры ретинола (преимущественно ретинилпальмитат) присоединяются к специфическим минопротеинам и транспортируются в составе хиломикронов через лимфатическую систему в печень. При этом следует отметить, что некоторые количество принятого ретинола и его эфиров всасывается и через воротную вену, а не только через лимфатическую систему. В печени происходит высвобождение ретинилэфиров и гидролиз последних с образованием свободного ретинола. В дальнейшем свободный ретинол в печени вторично реэстерифицируется и превращается в ретинилпальмитат, который связывается протеинами печени и образует запасную форму витамина А.

На всасывание витамина А в желудочно-кишечном тракте оказывают влияние многие факторы: состав рациона питания, особенно его белковых и липидных компонентов, перевариваемость пищи и наличие в ней окисляющих и восстанавливающих агентов, состояние желудочно-кишечного тракта (в частности, желчевыделительная функция печени, печеночно-кишечная циркуляция желчных кислот, секреторная функция поджелудочной железы и тонкого кишечника, целостность слизистой оболочки кишечника), количество вводимого витамина А и характер связи его эфира, гормональный статус и физиологическое состояние организма. В зависимости от воздействия этих факторов определенная часть пищевого ретинола выделяется с калом, не всасываясь в пищеварительном тракте.

Так, присутствие в рационе такого природного антиоксиданта, как витамин Е, а также достаточная секреция желчных кислот предохраняют ретинол от окислительных превращений и способствуют более полному всасыванию его в кишечнике. Присутствие нитратов в рационе питания, наоборот, приводит к разрушению витамина А и нарушению его всасывания в желудочно-кишечном тракте. Прием пищи, особенно жирной, достаточная секреция желчи и ферментов поджелудочной железой и кишечником способствуют более полному всасыванию ретинола. Витамин А в виде эмульгированных и водно-дисперстных препаратов всасывается быстрее и полнее, чем в виде масляных растворов.

Как уже указывалось, среди алиментарных факторов существенное влияние на всасывание витамина А в пищеварительном тракте оказывает белковый состав рациона.

Белковая недостаточность оказывает существенное влияние и на всасывание каротина в желудочно-кишечном тракте. Исследование данного вопроса имеет большое практическое значение, так как каротин (в основном бета -каротин), являясь провитамином А, широко распространенным в природе, представляет собой один из основных источников витамина А в рационе человека и животных.

Основная масса всасываемого каротина уже в пределах кишечных эпителиоцитов превращается в витамин А, который затем метаболизирует подобно ретинолу, поступившему извне. Центральное место в метаболических превращениях витамина А вообще и в процессе его всасывания в кишечнике в частности занимает ретиналь, который является промежуточным продуктом в реакциях превращения бета -каротина в витамин А и окисления ретинола в ретиноевую кислоту.

Транспорт и распределение витамина А

Основная масса всосавшегося в желудочно-кишечном тракте витамина А преимущественно в виде ретинолпальмитата транспортируется в печень, являющуюся основным местом хранения данного витамина. Для обеспечения нужд организма запасы эфиров витамина А в печени гидролизуются с образованием ретинола, который, соединяясь со специфическим ретинол связывающим белком, транспортируется к различным органам и тканям.

В крови более 90% витамина А представлено ретинолом.

Специфическим переносчиком витамина А в крови является так называемый ретинол связывающий белок, осуществляющий свою транспортную функцию в тесном взаимодействии с тироксинсвязывающей преальбуминовой фракцией. Затем было неоднократно подтверждено, что витамин А связывается ретинол связывающим белком с относительно низкой молекулярной массой, который затем вступает в комплекс с белком значительно большей молекулярной массы -тироксинсвязывающим преальбумином и транспортируется в виде сложного комплекса: ретинол+ретинолсвязывающий белок+тироксинсвязывающий преальбумин.

Связывание витамина А ретинол связывающим белком имеет существенное физиологическое значение, которое заключается не только в солюбилизации нерастворимого в воде ретинола и доставке его из депо (печень) к органам-мишеням, но и в предохранении нестабильной свободной формы молекулы ретинола от химического распада (например, ретинол становится устойчивым к окислительному воздействию алкогольдегидрогеназы печени). Ретинол связывающий белок обладает защитной функцией в случаях поступления в организм высоких доз витамина А, что проявляется в предохранении тканей от токсического, в частности мембранолитического, воздействия витамина.

Интоксикация витамином А развивается, когда ретинол в плазме и мембранах находится не в комплексе с ретинол связывающим белком, а в другой форме.

Печень является не только основным депо витамина А, но и главным местом синтеза ретинол связывающего белка. Биосинтез этого протеина в печени осуществляется на рибосомах, о чем свидетельствуют результаты изучения его субклеточного распределения.

Небольшое количество витамина А локализуется также в тонком кишечнике, крови, сердце, легких, сетчатке и роговице глаза, селезенке, щитовидной железе, надпочечниках, поджелудочной железе, эпидермисе и сальных железах кожи, почечной лоханке, слизистой оболочке мочевого пузыря, семенниках и сперматозоидах.

Содержание витамина А в целом организме, а также в разных органах и тканях подтверждено сезонным и половозрастным изменениям и может зависеть от дозы, характера растворителя (жировая или водная эмульсия витамина А) и пути введения (перорально или парентерально) витамина А.

Депонирование витамина А в печени осуществляется только при достаточном поступлении его с пищей и при нормальной концентрации ретинола в крови.

Определенная часть витамина А в организме обнаруживается в мембранах клеток и их органелл. Так, витамин А и каротиноиды обнаружены в мембранах эритроцитов, клеток слизистой оболочки кишечника и органелл клеток печени. Витамин А, локализуясь в мембранах, по-видимому, играет определенную роль в регуляции их структуры и функций.

Таким образом, транспорт витамина А в крови осуществляется сложным белковым комплексом, состоящим из ретинол связывающего белка — непосредственного носителя ретинола и тироксинсвязывающего преальбумина, который, соединяясь с ретинол связывающим белком, предохраняет последний от клубочковой фильтрации и экскрекции с мочой. Связывание витамина А с указанными протеинами имеет важное физиологическое значение в плане солюбилизации нерастворимого в воде ретинола, предохранения его от быстрого химического распада и элиминации с мочой, а также в плане доставки ретинола из депо в органы-мишени и передачи его в специфические рецепторные молекулы клеток, что необходимо для проявления специфических обменных функций витамина А в этих органах и тканях. Концентрация транспортирующих витамин А белков в плазме крови в нормальных условиях коррелирует с обеспеченностью организма витамином. Возможность подобной корреляции в определенной степени связана с тем, что витамин А является одним из регуляторов обмена собственных транспортных белков.

Обмен и проявление функций белков, участвующих в транспорте витамина А, в значительной мере зависят от белкового состава рациона.

В нормальных условиях содержание витамина А в крови поддерживается на довольно постоянном уровне без значительных колебаний. Снижение концентрации ретинола в плазме при этом может наблюдаться лишь после полного истощения запасов витамина А в печени. Даже при небольшом резерве в печени витамина А, как правило, не наблюдается снижения уровня ретинола в крови.

Учитывая постоянство концентрации витамина А в крови, довольно четко поддерживаемое в нормальных условиях различными регуляторными механизмами, включающими ретинолтранспортирующие белки, можно полагать, что именно при нормальном содержании витамина А в крови оптимально обеспечивается потребность в ретиноле различных органов и тканей. Следует, однако, отметить, что потребность различных органов может обеспечиваться при разных концентрациях витамина А в крови. Например, органы зрения могут эффективно аккумулировать необходимое количество ретинола и при низком содержании его в крови по сравнению с другими органами. Это связано со спецификой ретинол связывающих рецепторов клеток и с различием функций витамина А в различных органах и тканях.

Итак, транспорт витамина А в организме осуществляется преимущественно специфическим белковым комплексом, состоящим из ретинол связывающего белка и тироксинсвязывающего преальбумина. Секреция транспортных протеинов из печени регулируется при участии витамина А. Основным депо витамина А является печень, откуда ретинол поступает в кровь через пластинчатый комплекс (комплекс Гольджи) для обеспечения метаболической потребности органов и тканей. Белковая недостаточность нарушает биосинтез в печени ретинол связывающего белка и тироксинсвязывающего преальбумина и приводит к снижению их уровня в крови. Дефицит транспортных белков для витамина А, развивающийся при белковой недостаточности, нарушает мобилизацию ретинола из депо и транспорт его к органам-мишеням. В этой связи при белковой недостаточности нарушается утилизация даже имеющихся запасов ретинола и развивается так называемый белководефицитный функциональный гиповитаминоз А. Профилактика и лечение его должны проводится при обязательной коррекции белкового состава рациона.

Биологическая роль

Витамин А оказывает влияние на барьерную функцию кожи, слизистых оболочек, проницаемость клеточных мембран и биосинтез их компонентов. Действие витамина А в этих случаях связывают с его причастностью к синтезу белка.

В настоящее время более подробно выяснено значение витамина А в процессе фоторецепции.

Сетчатка глаз большинства позвоночных содержит две фоторецепторные системы: палочковый аппарат, чувствительный к низкой интенсивности света, т.е. сумеречному зрению и колбочковый — приспособленный к высокой интенсивности освещения и для цветного зрения. Фоточувствительные пигменты, носящие название родопсина, являются хромопротеидами, состоящими из хромофорной группы – витамина — А-альдегида (ретиналь) и белка — опсина. Фоторецепторные системы колбочек (йодопсин и цианопсин) состоят из тех же хромофорных групп, соединенных с белком, отличным по своему строению от опсина. На свету родопсин расщепляется на белок опсин и ретиналь; последний превращается в транс-форму; с этими превращениями связана трансформация энергии световых лучей в зрительное возбуждение. В темноте происходит обратный процесс — синтез родопсина, требующий наличия активной формы альдегида — 11-цис-ретиналя, который может синтезироваться из цис-ретинола или транс-ретиналя, или транс-формы витамина А при участии специфических дегидрогеназы и изомеразы.

Под действием кванта света родопсин через ряд промежуточных продуктов («оранжевый» и «желтый» белки) распадается на опсин и алло-транс-ретиналь, представляющий собой неактивную форму альдегида витамина А. Алло-транс-ретиналь может частично превращаться в активный 11-цис-ретиналь под влиянием света ( на схеме — пунктирная стрелка). Однако, главным путем образования 11-цис-ретиналя является ферментативное превращение транс-формы витамина А в цис-форму (под действием изомеразы), и последующее окисление ее при участии алкогольдегидрогеназы.

Распространение в природе и суточная потребность

Витамин А содержится только в продуктах животного происхождения, в основном в эфирной форме, в виде пальмитата.

Наиболее богаты этим витамином следующие продукты животного происхождения: печень крупного рогатого скота и свиней, яичный желток, цельное молоко, сметана, сливки. Особенно богаты витамином А печень и внутренний жир некоторых видов рыб (палтус, треска, морской окунь) и морского зверя (киты, тюлени). Количество витамина А и каротина в этих продуктах подвержено сезонным колебаниям и зависит от условий кормления скота и птицы. Обычно летом и осенью молоко и яйца богаче витамином А и каротином, чем зимой и весной.

Основным источником каротина в питании человека являются продукты растительного происхождения — овощи, плоды, ягоды (морковь, красный перец, томаты, зелень петрушки, салат, шпинат, абрикосы, облепиха, шиповник и др.). Однако при использовании в качестве источников витамина А продуктов, содержащих каротин, следует иметь в виду, что их биологическая активность с учетом усвояемости каротина примерно в 6 раз меньше, чем биологическая активность витамина А.

Суточная потребность в витамине А для взрослого человека составляет 1,0 мг, для беременных и кормящих женщин 1,25-1,5 мг, для детей и подростков от 0,4 до 1,0 мг.

Методы определения витамина А и каротина

При определении содержания витамина А в пищевых продуктах, биологических объектах и витаминных препаратах используют физико-химические, флюорометрический, полярографический и гистохимический методы, а также метод изотопного разведения. Выбор какого-либо метода определяется целью исследования, свойствами анализируемого материала, предполагаемым содержанием витамина А и каротина и характером сопутствующих примесей.

Для количественного определения веществ, обладающих А-витаминной активностью, может быть использован метод прямой спектрофотометрии, основанный на способности этих соединений к избирательному светопоглощению на разных длинах волн в ультрафиолитетовой области спектра. Метод прямой спектрофотометрии наиболее простой, быстрый, достаточно специфичный и дает хорошие результаты при определении содержания витамина А и каротина в объектах, не содержащих примесей, обладающих поглощением в той же области спектра. Если есть мешающие определению вещества, то этот метод может быть использован в сочетании со стадией хроматографического разделения. Высокой чувствительностью и специфичностью обладает метод, основанный на измерении поглощения производного витамина А — гидроретинола, образующегося в присутствии малых количеств минеральных кислот.

Соединениям группы витамина А свойственна способность к образованию окрашенных продуктов реакции при взаимодействии с целым рядом химических веществ: хлоридом сурьмы, трифторуксусной кислотой, глицерин-1,3-дихлоргидрином и др. Наибольшее распространение получил метод определения витамина А по реакции с хлоридом сурьмы -метод Kappa-Прайса. Но недостатком этого метода является неустойчивость развивающейся окраски, затрудняющая определение.

При взаимодействии витамина А с глицерин-1,3-дихлоргидрином образуется более стабильное соединение, сохраняющее постоянную окраску в течение 2-10 минут. Однако этот метод уступает в чувствительности методу Карра-Прайса: интенсивность окраски образующегося продукта реакции в 5 раз слабее, чем при реакции с хлоридом сурьмы.

Метод с использованием трифторуксусной кислоты интересен тем, что может быть применен для раздельного определения эфиров, спирта, витамина А-кислоты, т.к. окрашенные продукты реакции имеют максимальное поглощение на различных длинах волн.

Существует метод определения концентрации витамина А (ретинола) и ретинол связывающего белка в плазме и печени -этот метод жидкостной хроматографии высокого давления (ЖХВД), который дает возможность точно, быстро и с высокой воспроизводимостью определять по отдельности различные метаболиты витамина А.

При концентрации витамина А в плазме выше 0,7 мкмоль/л (20мкг/дл) недостаточности его быть не может, но если концентрация ниже 0,7 мкмоль/л, то проявляется недостаточность.

На экспериментальных животных применяют непрямой метод определения концентрации ретинола в печени, суть которого заключается в оценке изменения концентрации ретинола в плазме после перорального приема определенной дозы ретинола ацетата.

Результаты клинических исследований

Симптомы со стороны органов зрения

Характерными симптомами недостаточности витамина А у человека является поражения глаз, включающие нарушения сетчатки, конъюнктивы и роговицы. Расстройство сумеречного зрения, известное под названием куриной слепоты, или гемералопии, лишающее человека с наступлением сумерек ориентировки в пространстве и способности передвижения в темноте, одно из ранних проявлений А-витаминной недостаточности. Значительно позднее к расстройству ночного зрения присоединяются поражения конъюктивы и роговицы. Ослабление темновой адаптации связано с уменьшением поступления в палочки сетчатки витамина в виде витамин А-альдегида. Ослабление ночного зрения задолго до развития субъективных проявлений гемералопии могут быть выявлены путем скотометрии, исследованием темновой адаптации и электроретинографией.

Морфологические изменения глаза при А-витаминной недостаточности проявляются позднее, чем нарушения темновой адаптации. Они возникают в результате кератинизации эпителия конъюнктивы, роговицы и прекращения секреции слезных желез, что в совокупности приводит к развитию ксероза. Для более точного описания состояния глаз, специфичного для А-авитаминоза, рекомендуется применять более узкие термины «ксероз конъюнктивы» и «ксероз роговицы». Ксероз конъюнктивы проявляется как одно или несколько пятен сухой, не смачиваемой конъюнктивы. Лучше всего пятна видны при боковом освещении. Типичный ксероз может сопровождаться выраженным в той или иной степени утолщением конъюнктивы, ее сморщиванием и пигментацией. Отмечается понижение чувствительности бульбарной конъюнктивы, фотофобия, ощущение присутствия в глазу постороннего тела («ощущение песка»). Наряду с общими изменениями конъюнктивы на ней могут наблюдаться ограниченные ксеротонические изменения — бляшки Бито, расположенные на конъюнктиве склеры.

У детей старшего возраста, подростков и взрослых изменения глаз ограничиваются ксерозом. В отличие от этого у грудных детей и у детей до 4 лет изменения глаз при А-витаминной недостаточности часто распространяются и на роговицу. Поражение роговицы начинается ксерозом, понижением чувствительности и прогрессирующим помутнением. В дальнейшем развивается кератомаляция, переходящая в стадию инфильтрации, изъязвления, размягчения и прободения. Часто кератомаляция заканчивается полной или частичной потерей зрения.

Влияние гиповитаминоза на другие органы

Одним из клинических проявлений А-витаминной недостаточности служат изменения кожи, известные под названием фолликулярного гиперкератоза. Начальным признаком изменения кожи являются сухость и шероховатость кожи, обусловленные усиленным ороговением поверхностного эпителия и подавлением деятельности потовых и сальных желез. В дальнейшем изменения кожи протекают по типу фолликулярного гиперкератоза и сухость сменяется папулезной сыпью. Сыпь возникает на наружных и боковых поверхностях бедер, задних и боковых поверхностях предплечий, распространяясь далее по остальным частям туловища.

Помимо характерных симптомов недостаточности витамина А у человека и животных проявляются также такие симптомы, как торможение роста, потеря массы тела, общее истощение организма.

Диагностика А-Витаминной недостаточности

Для выявления А-витаминной недостаточности у человека применяют:

• 1) определение содержания витамина А в крови натощак и после нагрузки витамином А;
• 2) биомикроскопию роговицы;
• 3) исследования темновой адаптации;
• 4) исследование поля зрения;
• 5) определение функционального состояния сетчатки при помощи электроретинографии;
• 6) обследование состояния кожи и видимых слизистых оболочек.

Большое внимание следует уделять тщательному сбору сведений о питании обследуемых за длительный период времени и о содержании в пище витамина А. По современным представлениям, содержание витамина А в 100мл крови в количестве менее 10 мгк свидетельствует о недостаточном, 10-19 мкг — о низком, 20-50 мкг — о приемлемом и свыше 50 мкг — о высоком содержании его в крови.

Борьба с недостаточностью витамина А

Недостаточное содержание витамина А в организме может колебаться от пограничного состояния, которое выражается в уменьшении запасов этого витамина без клинических проявлений, наличие ранних или обратимых клинических признаков, таких как куриная слепота и поражений конъюнктивы до резкого снижения, проявляющегося главным образом тяжелыми поражениями роговицы с высокой вероятностью полной потери зрения. Поэтому программа профилактики должна быть направлена на увеличение запасов витамина А в организме или на борьбу с потерей зрения, причиной которой является недостаточность витамина А.

Цель деятельности будет зависеть от множества факторов, таких как серьезность проблемы, наличие персонала, а также технических и финансовых ресурсов.

Существует несколько стратегических подходов к борьбе с недостаточностью витамина А; специальные меры вмешательства, такие как распределение капсул с витамином А и обогащение витамином А продуктов питания широкого спроса, а также разного рода меры действия, например, санитарное просвещение по вопросам питания в школах и через средства массовой информации, стимулирование культивирования и использования в пищу сельскохозяйственных растений, богатых каротином, улучшение аспектов первичной медико-санитарной помощи, связанных с состоянием питания.

Наилучшие результаты дает комплексный подход, сочетающий краткосрочные и долгосрочные программы, которые обычно взаимно усиливают друг друга. Например, периодическое распределение капсул с витамином А дает возможность установить непосредственный контакт с больными и проводить с ними санитарно-просветительную работу.

Автор статьи: доцент кафедры биохимии МБФ РГМУ, к.м.н. Адрианов Николай Владимирович.
Специально для ООО «Электронная Медицина».

Источник