Лекция Лечебный факультет проф. Шарапов В.И. 2013
Понятие. Классификация Функции в организме. Водорастворимые витамины. Витаминоподобные вещества. Антивитамины.
Термин «витамины» - «амины жизни» впервые был предложен Казимиром Функом в 1911 году. В настоящее время он не отражает химического строения.
Витамины – это низкомолекулярные органические вещества, п роявляют активность в малых количествах, влияют на многочисленные обменные процессы. Дефицит витаминов приводит к специфическим нарушениям обмена веществ. Не выполняют пластической функции, не являются источником энергии, не синтезируются в организме или синтезируются в ограниченном количестве микрофлорой кишечника.
Витамины – низкомолекулярные органические соединения, которые человек должен получать с пищей в небольших количествах. Потребность в витаминах невелика и колеблется от нескольких микрограмм (мкг) до десятков миллиграмм (мг).
В организме витамины: Превращаются в коферменты или кофакторы ферментов ( водорастворимые ). Являются регуляторами синтеза белка на уровне транскрипции (жирорастворимые). Входят в состав антиоксидантной системы.
1) Водорастворимые : В1 - тиамин, антиневритный ; В2 - рибофлавин, антидерматитный ; В3 - РР – ниацин, антипеллагрический; В5 - пантотеновая кислота; В6 - пиридоксин - антидерматитный ;
В9 ( Вс ) - фолиевая кислота - антианемический; В12 – кобаламин – антианемический; С - аскорбиновая кислота - антицинготный; Р - рутин - витамин проницаемости; Н – биотин - антисеборрейный ;
Холин (витамин В4), Пангамовая кислота (витамин В15), Липоевая кислота, Оротовая кислота (витамин В13), Инозин (витамин В8), Убихинон (коэнзим Q), S -метилметионин (витамин U), Карнитин
2) Жирорастворимые витамины: А – ретинол, антиксерофтальмический, D – холекальциферол, антирахитический, Е – токоферол, антистерильный ; К – филлохинон, антигеморрагический.
Хорошо растворимы в воде, Легко выводятся из организма с мочой, Почти не накапливаются в организме. Малостабильны и легко разрушаются в процессе приготовления пищи. Необходимо их постоянное поступление в организм.
Источники: хлеб грубого помола, дрожжи. Всасывание: в тонком кишечнике. Потребность: 1 мг ежедневно
Коферментная форма – тиаминпирофосфат (ТПФ) – является коферментом: Пируватдегидрогеназы – окислительное декарбоксилирование ПВК; - кетоглутаратдегидрогеназы – цикл Кребса; транскетолаз, трансальдолаз – (2-я стадия пентозофосфатного цикла);
БИОХИМИЧЕСКИЕ НАРУШЕНИЯ: Блокада декарбоксилирования ПВК, - кетоглутарата – снижение синтеза АТФ. Снижение скорости ПФЦ: - недостаток рибозо-5-ф, дезоксирибозы – снижение синтеза белка, - недостаток НАДФН 2 – снижение синтеза холестерина, жирных кислот, фосфолипидов
ЛАБОРАТОРНАЯ ДИАГНОСТИКА: 1. Накопление в крови ПВК, лактата, ЩУК, - кетоглутарата, 2. Тенденция к повышению глюкозы крови, 3. Снижение свободного холестерина, ЛПНП, ТАГ крови.
Гиповитаминоз – впервые описан как болезнь «бери-бери». Его проявления: атрофия мышц, отеки, сердечно-сосудистая недостаточность - развивается быстро ; периферические полиневриты, паралич нижних конечностей.
Источники: зеленые растения, микроорганизмы кишечника. Коферментные формы: ФАД + - пируватдегидрогеназа, - кетоглуторатдегидрогеназа, сукцинатдегидрогеназа, моноаминооксидазы и др. ФМН (ФП - флавопротеид ) – входит в состав тканевого дыхания ( I комплекс), в микросомальную систему гидроксилирования.
Источники: молоко, яйца, мясо. Может образовываться в организме из триптофана. Никотиновая кислота в организме превращается сначала в никотинамид, затем в коферментную форму.
Коферментные формы: НАД + - (участвует в энергетическом обмене) - изоцитратдегидрогеназа, малатдегидрогеназа и др. НАДФ + - (участвует в пластическом обмене) - гл-6-фосфатдегидрогеназа, 6-фосфоглюконатдегидрогеназа.
БИОХИМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ: А. межуточный и энергетический обмены: 1. Гликолиз и полное окисление глюкозы, 2. β -Окисление ВЖК, 3. Окислительное декарбоксилирование ПВК, 4. Окислительное дезаминирование аминокислот, 5. Цикл Кребса, 6. Флавопротеиды дыхательной цепи, 7. Субстраты тканевого дыхания.
БИОХИМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ: Б. пластический обмен: 1. Глюконеогенез, 2. Синтез ВЖК, 3. Синтез холестерина, 4. Синтез азотистых оснований и нуклеотидов, 5. Пентозофосфатный цикл (1-я стадия), 6. Микросомальная система гидроксилирования.
Снижение энергетического обмена (АТФ): - замедление деления клеток костного мозга (анемия, лейкопения), - замедление регенерации знтероцитов и клеток кожи (диарея, дерматит), - снижение сократительной способности миокарда, - дистрофические изменения нейронов.
При недостатке развивается пеллагра (болезнь трех «Д»): Дерматит – особенно на открытых частях тела (повышена чувствительность к ультрафиолету); Диарея; Деменция (слабоумие).
Источники: дрожжи, яйца, печень. Коферментная форма: КоА. Участвует во многих реакциях, например: образование ацил-КоА – фермент ацил-КоА-синтетаза; Образование ацетил-КоА (окислительное декарбоксилирование ПВК, цикл Кребса, синтез ХЛ, ацетилхолина и др.)
Источники: дрожжи, зародышевые части злаков, хлеб, картофель. Коферментные формы: пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин, пиридоксальфосфат. Коферментные формы легко переходят друг в друга.
Переаминирование АК (трансаминирование) – АлТ, АсТ; Декарбоксилирование АК – гистидиндекарбоксилаза, 5-гидрокситриптофандекарбоксилаза; Дезаминирование диаминокислот – диаминооксидаза;
Синтез аминолевуленовой кислоты (синтез гема ) – аминолевулинатсинтетаза ; Образование цистеина из цистатионина – цистатионаза ; Распад гликогена – гликогенфосфорилаза.
Возможен при приемах изониазида (противотуберкулезный препарат). Проявления: разнообразные нарушения в обмене белков и аминокислот – мышечная слабость, гипотрофия, судороги, депрессия, анемия (гипохромная), увеличение печени. Диагностика: АлТ и АсТ, Н b.
Источники: зелень Коферментная форма – тетрагидрофолиевая кислота (ТГФК). Участвует в переносе одноуглеродного фрагмента (формил, метил); Принимает участие в синтезе пуринов и пиримидинов (синтез нуклеиновых кислот); Образовании метионина из гомоцистеина.
Антиметаболиты фоливой кислоты – это противоопухолевые препараты. Применяют для остановки роста злокачественных клеток (т.к. блокируется синтез нуклеотидов). Дефицит фолиевой кислоты от недостаточного поступления не наблюдается, но наблюдается при применении антиметаболитов, а также при дефиците Вит В12.
Проявления фолиевой недостаточности: Нарушение синтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, Снижение синтеза ДНК, РНК, белков, Повышение потребности в метионине. (проявляется: мегалобластная анемия, лейкопения, задержка роста)
Синтезируется микроорганизмами. Усваивается только то количество, что поступило с пищей: печень, молоко, яйца. Для всасывания необходим внутренний фактор Кастла – мукопротеид вырабатываемый в желудке, он связывает и защищает вит-В12. Всасывание происходит в кишечнике. Транспорт: по крови белками – транскобаламин- I и транскобаламин- II.
Коферментные формы: 1. Метил-кобаламин (метил-В12) кофермент – гомоцистеинметилтрансферазы (перенос метильной группы с N -метил-ТГФК на гомоцистеин – образование метионина),
2. Дезоксиаденозил-кобаламин (ДА-В12) кофермент – метилмалонил-КоА-мутазы: (превращает метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА)
Биохимические нарушения: Увеличение потребности в метионине (развитие жировой инфильтрации печени), Накопление метилмалонил-КоА (токсическое поражение печени, нервных волокон) Недостаток сукцинил-КоА (снижение синтеза гема) Нарушение деления клеток ( болезнь Аддисона-Бирмера - мегалобластная анемия );
Практически все животные могут синтезировать витамин С из глюкозы. Исключение составляет человек, обезьяны, морские свинки и некоторые виды птиц (нет фермента – гулонолактоноксидазы)
Источники аскорбиновой кислоты – свежие овощи и фрукты (цитрусовые, томаты, зеленый перец, черная смородина). При длительном хранении овощей и фруктов происходит разрушение витамина С (за счет ферментов аскорбатоксидазы и фенолазы). Разрушение так же происходит в железной и медной посуде.
Все биохимические реакции с участием витамина С делятся на три группы: 1. Окислительные ( гидроксилирование ); 2. Восстановительные (защита сульфгидрильных групп); 3. Окислительно-восстановительные (имеющие отношение к переносу электронов и мембранному потенциалу).
В клетке витамин С может существовать в различных формах, которые образуют окислительно-восстановительные пары: Аскорбиновая кислота/ дегидроаскорбиновая кислота (А/ДГА) (что аналогично работе цитохромов)
1. Восстановительные реакции: Cu 2+ → Cu + поддерживает активность Fe 3+ → Fe 2+ каталазы и СОД 2. Кофактор металлосодержащих гидроксилаз: Cu + -зависимая гидроксилаза надпочечников: (дофамин → норадреналин) Fe 2+ -зависимая гидроксилаза: (фенилаланин → тирозин),
Fe 2+ - аскорбат-зависимая гидроксилаза соединительной ткани: Лизин → гидроксилизин Пролин → гидроксипролин (повышение прочности коллагена) 3. Донор электронов для 3-го комплекса дыхательной цепи митохондрий.
Аскорбиновая кислота участвуя в гидроксилировании аминокислот и способствует образованию: гидроксипролина, гидроксилизина, что обеспечивает формирование четвертичной трехспиральной структуры коллагена.
Другой важный белок для активности которого необходимо гидроксилирование пролина и лизина – это белок системы комплемента (неспецифический гуморальный иммунитет).
Фенилаланин : 1. образование тирозина; 2. образование гомогентизиновой кислоты; Тирозин (образование ДОФА); Дофамин (образование норадреналина); Триптофан (образование 5-ОН-триптофана); Образование карнитина из лизина.
Гидроксилирование пептидов - увеличивает устойчивость к протеазам и повышает сродство к рецепторам (меланоцитостимулирующий гормон и тиреотропинрилизинг-гормон ). Увеличение активности цР450 (обезвреживание ксенобиотиков, увеличение синтез желчных кислот из ХС – понижается содержание ХС).
Аскорбиновая кислота восстанавливает глутатион ; Восстанавливает токоферол (поддерживает его в активной форме); Входит в состав витамин С-зависимой супероксиддисмутазы (СОД); Входит в состав метгемоглобинредуктазы ; Восстанавливает фолиевую кислоту (сохраняет ее активную форму); Восстанавливает железо (увеличивает его всасывание в кишечнике).
Развивается цинга: кровоточивость десен, депрессия, легкость образования кровоподтеков, незаживающие раны, гниение и выпадение зубов. При легкой недостаточности: петехиальные кровоизлияния, гематомы, гиперкератоз волосяных фолликул, анемия.
Для ускорения заживления ран; При различных анемиях; При атеросклерозе и его профилактике; При расстройствах иммунной системы; При инфекционных заболеваниях.
Состоит из производных хромона и флавана. Источники: ягоды и цитрусы. При дефиците повышена проницаемость капилляров. Эффекты: сохраняют катехоламины, снижают расщепление гиалуроновой кислоты, обладают антиоксидантной активностью.
Синтезируется кишечной микрофлорой. Функция: реакции карбоксилирования Ферменты: ацетил-КоА-карбоксилаза, пируваткарбоксилаза.
Находится в мясе, продуктах из злаков, частично образуется кишечной микрофлорой. Может синтезироваться в организме. Предшественник ацетилхолина – медиатора нервной системы, а так же компонент фосфолипида – лецитина ( фосфотидилхолина ).
-стимулирует синтез фосфолипидов ; -препятствует жировой инфильтрации печени; -устраняет дистрофические заболевания печени и миокарда; -усиливает фагоцитоз; -стимулирует синтез метионина, креатина, адреналина; -улучшает память; -обладает седативным действием.
Содержится в семенах растений. Эффекты: -активация клеточного метаболизма; -выступает донором метильных групп; -повышает усвоение кислорода; -увеличивает содержание креатина и гликогена в печени и мышцах.
Используется при коронарной недостаточности, хронических заболеваниях печени, мышц, легких, кожных заболеваниях.
Содержится в растительных и животных тканях, вырабатывается некоторыми микроорганизмами. Выполняет свою роль в энергетическом обмене. Является коферментом окислительного декарбоксилирования ПВК, α - кетоглутарата, в окислении ВЖК. Она нормализует липидный обмен, углеводный, белковый.
Как сильный восстановитель снижает потребность в витаминах Е и С, предотвращая их быстрое окисление. Положительно влияет на функцию печени, применяется при ее заболеваниях.
Это предшественник синтеза уридинфосфата. Участвует в синтезе пиримидиновых нуклеотидов; В фиксации магния для синтеза АТФ. Стимулирует синтез белка, повышает работоспособность. Форма применения - оротат калия.
По строению — шестиатомный циклический спирт. Имеет выраженное липотропное свойство. Компонент фосфотидилинозита. Стимулирует его образование. Является синергистом витамина Е. Используется в лечении мышечной дистрофии, при заболеваниях печени, сердца.
Синтезируется в организме из мевалоновой кислоты. При старении синтез снижается. Функции – переносит водород в дыхательной цепи. Повышает эффективность работы митохондрий. Обладает антиоксидантными свойствами. Улучшает транспорт кислорода в крови, увеличивает сократительную функцию миокарда.
Витамин U – активированная форма метионина. Усиливает устойчивость слизистой ЖКТ к агрессивным факторам: Стимулирует репарацию слизистой оболочки. Инактивирует гистамин (способствует нормализации кислотности желудочного сока и обезболиванию). Применяется при язвенной болезни желудка и 12-перстной кишки.
Синтезируется из лизина и метионина. Участвует в транспорте липидов в митохондрию ( ацил-карнитин ). Имеет значение для клеток, усиленно окисляющих ЖК – кардиомиоцитов. Способствует выведению токсических веществ из организма. Используется при дистрофических заболеваниях сердца, печени.
Антивитамины – это вещества, затрудняющие использование витаминов клеткой путем их разрушения, связывания или замещения.
Антивитамины делятся на две группы: 1) неспецифические – препятствуют проникновению в клетку (связывают или разрушают витамины). Например: тиаминаза, аскорбиназа, авидин.
2) специфические – препятствуют осуществлению метаболических функций. Они похожи по структуре с витаминами и занимают их место в ферментах (антикоферменты).
Антикоферменты, имеющие практическое значение: Вит В6 – изониазид (туберкулостатик); ПАБК – сульфониламиды; Фолиевая кислота – птеридин.
Кроме того, к антивитаминам фолиевой кислоты относят метатрексат и аминоптерин, они блокируют дегидрофолатредуктазу; Фторурацил блокирует - тимидилатсинтетазу; Меркаптопурин блокирует - 5-фосфорибозил-1-пирофосфатсинтетазу
- Биохимия : учебник под редакцией Е.С. Северина. М.:ГЭОТАР-медиа.- 2005.- 779с. - Берёзов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия : Учебник.-3-е изд.-М.: Медицина, 2004.- 704с. - Николаев А.Я. Биологическая химия.-М.: ООО «Мед. информ. агентство», 2001.- 496с. - Ленинджер А. Основы биохимии / В 3-х томах.- М.: Мир, 1985. - Страйер Л. Биохимия / В 3-х томах.- М.: Мир, 1985. - Марри Р., Греннер Д.. Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека : В 2-х томах. Пер. с англ.: М.: Мир, 1993.- 415с. - Бышевский А.Ш., Терсенов О.А. Биохимия для врача.-Екатеринбург : издательско-полиграфическое предприятие «Уральский рабочий», 1994.
