Витамин д и его физиологическая роль в организме

Лекция 8

В настоящее время рахит рассматривается как фоновое заболевание, при котором нарушается не только рост и развитие детей, но и отягощается течение многих болезней детского возраста — гипотрофии, анемии, пневмонии и т.д.

Рахит встречается, главным образом, у детей первых месяцев и лет жизни. Его можно рассматривать как возрастную специфическую остеодистрофию периода усиленного роста, характеризующуюся несоответствием между высокой потребностью организма в кальции и фосфоре и состоянием недостаточности систем, обеспечивающих их всасывание в кишечнике.

Несмотря на то, что тяжелые формы рахита в последние десятилетия стали редкими, легкие и среднетяжелые формы, в том числе рентгенологически проявляемые, еще достаточно распространены. В различных регионах России заболеваемость рахитом детей раннего возраста колеблется от 36 до 60% (А.И. Рыбкин, 1986; A.M. Запрудов, 1997).

Физиологическая роль витамина д

Имеется семь разновидностей витамина Д (1 -7), которые обнаружены в продуктах растительного и животного происхождения. Наибольшей биологической активностью обладают Витамин ДЗ (животного происхождения) — холекальциферол и витамин Д2 (растительного происхождения) -эргокальциферол. Витамины Д2 и ДЗ, как таковые, не обладают биологической активностью. Для того, чтобы оказать биологическое действие на органы-мишени они должны подвергнуться процессам активации (ферментативному гидроксилированию).

90% витамина Д синтезируется в коже и 10% — поступает с пищей. Витамин ДЗ образуется в коже под влиянием УФИ (I этап активации). В печени ребенка происходит П-ой этап активации: под влияние 25-гидроксилазы холекальциферол (витамин ДЗ) образуется в 25- гидрохолекальциферол, который переносится с помощью витамин Д-связывающего белка в почки, где происходит Ш-ий этап активации. В митохондриях клеток почечных канальцев осуществляется дополнительное гидроксилирование и образуется 1,25 — дигидроксихолекальциферол, который как гармоноактивное соединение проникает внутрь клетки, связывается с рецепторами клеточных ядер и активирует гены, контролирующие синтез функциональных транспортных белков для ионов кальция.

Основные физиологические функции витамина д:

Поддержание уровня кальция в организме;

Регуляция всасывания ионов кальция в кишечнике;

Усиление реабсорбции его в почечных канальцах;

Стимуляция процессов минерализации костной ткани;

Модулирующее влияние на многие физиологические процессы и на иммунную систему.

Таким образом, основная функция витамина Д заключается в регуляции транспорта ионов кальция в организме, что дало основание называть это соединение кальциферолом («несущий кальций»).

В основе заболевания лежат многочисленные эндогенные и экзогенные факторы и их сочетание.

Эндогенные факторы риска рахита:

1. Климатегеографические — регионы с суровым климатом и пониженным фоном инсоляции. В условиях северных широт (большая часть России), в странах с холодным климатом имеется недостаток естественного УФ-облучения, что содействует большей частоте рахита в этих территориях по сравнению с умеренными и южными широтами. Так на Аляске и Северных провинциях Канады проявление гиповитаминоза Д имеет до 45% обследованных детей. В умеренном климате (Франция) его частота составляет 39%, в субтропиках (Турция) — 24% детей в возрасте до 6 месяцев (П.В. Новиков, 1998 год).

Искусственное и смешанное вскармливание — является одним из важных дополнительных факторов риска развития рахита. Все смеси для искусственного вскармливания, в том числе и адаптированные, значительно уступают грудному молоку по качеству, поскольку в них отсутствуют биологически активные вещества, специфически активные гормоны, фермента, антитела. У детей, получающих искусственное вскармливание и рахит встречается в два раза чаще, чем при естественном вскармливании (Л.В. Царегородцева, 1997).

Дефицит белка, макро- и микроэлементов, витаминов – недостаточное поступление кальция, фосфора, селена, цинка или их замена на другие элементы (стронций, алюминий), также способствует нарушению остеогенеза, формированию пика костной массы с раннего возраста.

Развитию рахита способствуют неблагоприятные социально-экономические условия, недостаточный образовательный уровень матерей,вредные привычки (курение, алкоголь). Значительно возрастает отрицательное влияние экологических факторов — загрязнение сред обитания человека (воздух, вода, почвы). В результате попадание с пищей и воздухом токсических веществ могут развиться тяжелые заболевания, в том числе остеопатии экологического генеза.

источник

1 Витамины, их классификация, физиологическая роль

1. Витамины, их классификация, физиологическая роль;

2. Витаминная недостаточность, ее виды, причины возникновения;

3. Минеральная недостаточность, ее виды, причины возникновения;

5. Ошибки при лечении витаминно-минеральной недостаточности.

Когда появилось слово «витамин»?

Трудно представить, что такое широко известное слово как «витамин» вошло в наш лексикон только в начале XX века. Теперь известно, что в основе жизненно важных процессов обмена веществ в организме человека принимают участие витамины.

Впервые эту идею высказал, еще не зная о существовании витаминов, русский врач Н.И. Лунин. В 1880 г. он обнаружил, что для жизнеобеспечения пища, помимо белков, жиров, углеводов и минеральных веществ, должна содержать другие компоненты, незаменимые для питания, присутствующие в небольшом количестве.

В 1912 г. польский ученый Казимир Функ ввел термин «витамин». Именно Функ впервые выделил из отрубей риса препарат, обладающий целебными свойствами. Наличие аминогруппы в этом вновь выделенном препарате дало возможность Функу назвать весь этот класс пищевых веществ «амином жизни». Хотя в дальнейшем выяснилось, что не все витамины содержат в своем составе аминогруппу, это название осталось.

Витамины (лат. «vita» — жизнь + амины) — это органические вещества, необходимые для жизнедеятельности организма, отличающиеся от всех других органических пищевых веществ двумя характерными признаками: 1) не включаются в структуру тканей; 2) не используются организмом в качестве источника энергии.

Витаминология (витамин + греч. «logos» — учение) — раздел медико-биологических наук о структуре и механизмах действия незаменимых факторов питания, объединенных общим термином «витамины», методах их применения в профилактических и лечебных целях.

Постепенно, с открытием различных витаминов, были выведены средние показатели необходимого потребления каждого витамина в зависимости от возраста и пола, от характера работы и зоны проживания человека. Было доказано, что потребность организма в каждом отдельном витамине не является величиной постоянной, а зависит от многих факторов. Потребность в витаминах возрастает при:

  1. интенсивных физических нагрузках;
  2. психических нагрузках;
  3. в зоне холодного климата;
  4. при беременности и интоксикации;
  5. при различных заболеваниях для поддержания защитных сил организма.

Разработаны различные диеты сбалансированного питания, включающие в себя весь необходимый для жизнедеятельности комплекс витаминов. Диеты рассчитывают в зависимости от возраста, заболеваний и условий жизни.

Витамины являются фактором чрезвычайно широкого биологического действия:

  1. наукой установлено, что витамины влияют на регуляторные процессы в организме;
  2. играют существенную роль в обмене веществ всех живых клеток;
  3. установлено, что способность организма вырабатывать специфические защитные вещества в ответ на попадание внутрь бактериальных клеток, токсинов и т. д. значительно повышается при систематическом потреблении витаминов (важную роль витаминов в предупреждении заболеваний);
  4. витамины — составная часть около 150 ферментов (веществ, которые в живом организме работают в качестве катализатора химических процессов, позволяющих осуществлять химические процессы обмена веществ с огромной скоростью при температуре тела человека);
  5. витамины способны частично или полностью устранять нежелательные побочные действия ряда медикаментозных средств, в том числе антибиотиков, препятствовать развитию лекарственных осложнений.

При отсутствии или недостатке в пище витаминов нарушается обмен веществ и в организме постепенно развиваются различные расстройства и болезненные состояния, которые могут закончиться смертью. Это подтверждается многочисленными длительными наблюдениями и тщательно проведенными опытами, а также успешным применением витаминов для предупреждения и лечения болезней, вызванных длительным отсутствием их в пище.

Действие витаминов было установлено до выяснения их строения и послужило основой при их классификации. Первоначально была введена буквенная классификация и, несмотря на то, что она не отражает ни биологической, ни физической сущности витаминов, ею широко пользуются. В настоящее время открыто несколько десятков витаминов. Для удобства изучения их классифицируют по физическим свойствам:

  1. Жирорастворимые – растворяются в эфире, бензине и жирах. К ним относятся:
  1. Водорастворимые — растворимы в воде и спирте. К ним относятся все остальные:

• витамин С (аскорбиновая кислота).

1. Жирорастворимые витамины

Жирорастворимые витамины (гормоновитамины) сохраняются в организме достаточно долго. Их излишки могут накапливаться в печени.

Всасывание жирорастворимых витаминов тесно связано с всасыванием жиров. При нарушении всасывания жиров угнетается и усвоение этих витаминов.

Витамин A — необходимый компонент в правильной работе организма:

  1. принимает участие в процессе фотовосприятия, входя в состав зрительного белка палочек сетчатки (родопсина). Свет, поглощаемый родопсином, запускает каскад биохимических реакций, приводящий к активации нейронов сетчатки;
  2. является ко-фактором при продуцировании спермы и развития яйцеклеток;
  3. витамин A необходим для роста костной ткани. Недостаток витамина тормозит остеогенез. Избыток витамина вызывает зарастание хрящевых пластинок и замедление роста кости в длину;
  4. ретинол необходим для нормального функционирования потовых, сальных и слёзных желёз, эпителия кожных покровов и слизистых оболочек;
  5. способствует повышению иммунитета, увеличивая фагоцитарную активность лейкоцитов (неспецифическая сопротивляемость организма).

Алкоголь в любом количестве препятствует всасыванию витамина А.

Витамин А обнаружен в продуктах животного происхождения:

• рыбий жир (треска и морской окунь);

Витамин А может образовываться и в организме человека (в кишечной стенке и печени) из поступающих с пищей пигментов (каротинов). Наибольшей активностью обладает b-каротин (провитамин А). Каротины широко распространены в растительных продуктах:

Отмечают, что количество витаминов изменяется в соответствии с окраской продуктов в красновато-желтый цвет: чем интенсивнее эта окраска, тем больше витамина в продукте.

Рекомендуемые дозы витамина A (дозу измеряют в МЕ: 1 МЕ=0,3 мкг):

• беременные — 2 мг (6 600 МЕ), для кормящих женщин — 2,5 мг (8 250 МЕ)

• дети до 1 года — 0,5 мг (1 650 МЕ);

• дети от 1 до 6 лет — 1 мг (3 300 МЕ);

• дети старше 7 лет и взрослые — 1,5 мг (5 000 МЕ)

Не рекомендуется длительно применять витамин А в высоких дозах.

Сегодня витамином D называют два витамина — D2 и D3 — эргокальциферол и холекальциферол соответственно. Витамин D выполняет в организме ряд функций:

  1. обеспечивает нормальный рост и развитие костей, предупреждение рахита и остеопороза (регулирует минеральный обмен и способствует отложению кальция в костной ткани, препятствуя остеомаляции (размягчению) костей);
  2. регуляция содержания фосфора в организме;
  3. витамин D3 влияет на ядра клеток-мишеней и стимулирует транскрипцию ДНК и РНК, что сопровождается усилением синтеза специфических протеидов;
  4. Витамин D3 участвует в регуляции артериального давления (в частности, при гипертонии у беременных) и сердцебиения.

Витамин D содержится в ряде продуктов:

  1. рыбий жир;
  2. сельдь;
  3. макрель;
  4. лосось;
  5. сардины в масле;
  6. тунец;
  7. молоко;
  8. неочищенные орехи;
  9. яйца;
  10. печень.

Рекомендуемые дозы витамина Д (1 ME — 0,025 мкг):

суточная доза витамина Д для взрослых 400 ME.

В витамине D человек нуждается только в бессолнечную погоду, потому что этот витамин синтезируется организмом под воздействием солнечных лучей.

Витамин Е (токоферол) выполняет в организме множество функций:

  1. оказывает антиоксидантное действие, направленное на предохранение БАВ от окисления (например, препятствует окислению витамина А и способствует его накоплению);
  2. улучшает функционирование сердечно­сосудистой системы, препятствует развитию атеросклероза;
  3. предотвращает самопроизвольные аборты у женщин при беременности;
  4. способствует усвоению белков и жиров.

Наиболее богаты витамином Е:

• растительные масла (подсолнечное, кукурузное, соевое);

• арахис, миндаль и грецкие орехи;

• маргарин, молоко и сливочное масло;

• пророщенные зёрна пшеницы.

При варке, сушке, консервировании и стерилизации сохраняется (выдерживает нагревание до 2000С).

Рекомендуемые дозы витамина Е (1 МЕ = 1 мг):

• беременные и кормящие женщины — до 16 МЕ;

• детей 1-го года жизни — 5 МЕ.

Свое название витамин К получил по первой букве фамилии американского гематолога Куика, открывшего этот витамин. Это не одно вещество, а много соединений с подобными свойствами, хотя обычно имеют в виду витамин К1, синтезируемый растениями, и витамин К2, который вырабатывается микроорганизмами в толстом кишечнике.

Для чего нужен витамин К человеку?

  1. витамин К необходим для нормального свертывания крови (предупреждает кровотечения и кровоизлияния за счет стимулирования образования протромбина в печени);
  2. витамин К также играет важную роль в формировании и восстановлении костей, обеспечивает синтез остеокальцина (белок костной ткани, на котором кристаллизуется кальций). Он способствует предупреждению остеопороза;
  3. участвует в регуляции окислительно-восстановительных процессов в организме.

В чем содержится витамин К?

  1. во всех растениях зеленого цвета (содержание витамина прямо пропорционально содержанию хлорофилла в них):
  1. наиболее богаты зеленые листовые овощи (капуста);
  2. значительно меньше витамина в корнеплодах и фруктах;
  3. много витамина К содержится в печени свиньи и яйцах;
  4. витамин К синтезируется также микрофлорой в кишечнике человека.

Следует помнить, что витамин К является жирорастворимым, для того, чтобы его усвоение осуществлялось нормально (неважно, является ли он продуктом деятельности бактерий или получен с пищей), в кишечнике должно быть немного жира, всасывание витамина происходит при участии желчи.

Рекомендуемые дозы витамина К:

Суточная потребность для взрослых людей точно не установлена (ориентировочно она составляет 60-140 мкг).

Витамин К разрушается при тепловой обработке.

2. Водорастворимые витамины

Водорастворимые витамины (энзимовитамины) не накапливаются в организме (за исключением витамина В12) и должны постоянно, регулярно поступать в организм с питанием для поддержания соответствующего уровня. Эти витамины быстро расщепляются при проникновении внутрь организма и всасывании.

Механизмы всасывания водорастворимых витаминов различны.

Витамин В1 играет важную роль в процессах жизнедеятельности организма:

  1. положительное влияние на нервную систему и умственные способности (витамин бодрости духа);
  2. необходимый кофермент в усвоении белка, углеводов и жиров при выработке энергии;
  3. помощь при морской болезни и укачивании в транспорте;
  4. уменьшение зубной боли после стоматологических операций;
  5. помощь при лечении опоясывающего лишая;
  6. при полном дефиците развивается болезнь Бери-бери.

К сожалению, витамин В1 в организме человека не образуется и не накапливается.

Рекомендуемые дозы витамина В1 :

для взрослых — 1,5 мг в день (потребность в тиамине увеличивается во время болезни, стресса и оперативного вмешательства).

  1. при длительной высокой температуре;
  2. в присутствии щелочей (соль к гороху, чтобы он быстрее разваривался);
  3. под действием кофе (при попадании кофе в желудок происходит увеличение выработки соляной кислоты, что губит витамин В1).

Витамина В2 — это своеобразный двигатель организма. От него зависят энергичность и темперамент человека.
в организме много важных функций:

  1. участвует в обменных процессах и способствует их интенсификации (является важной составной частью ферментов, помогающих превращать углеводы и жиры в энергию);
  2. рибофлавин необходим для синтеза кортикостероидов, красных кровяных клеток и гликогена;
  3. играет важную роль в поддержании нормальной зрительной функции глаза (входит в состав зрительного пурпура, защищая сетчатку глаза от вредного действия ультрафиолетовых лучей);
  4. сохраняет кожу, волосы и ногти.

В небольшом количестве продуцируется самим организмом, но не накапливается.

Рекомендуемые дозы витаминов:

• суточная потребность в витамине В2 взрослого человека — 1,5-3 мг;

• для беременных и кормящих женщин – 2 мг;

• для детей первого года жизни — 0,4 мг.

При тепловой обработке продуктов теряется в среднем 15% витамина В2. Кроме того, рибофлавин быстро разрушается под действием солнечного света.

Витамин Вз первоначально был назван РР — предупреждающий пеллагру (пеллагра — типичное заболевание для мест, где кукуруза составляет основной продукт питания, проявляющаяся нервно-психическими расстройствами, кожными и слизистыми поражениями). Витамин Вз существует в двух формах — никотиновой кислоты (ниацин) и никотинамида. Хотя обе они удовлетворяют потребности организма в витамине Вз, однако их функции в организме различны:

  1. Никотиновая кислота (ниацин) помогает:

• снижать уровень холестерина и триглицеридов в крови;

• улучшает углеводный обмен;

• оказывает сосудорасширяющее действие;

• снижает тягу к алкоголю и нормализует физическое состояние организма.

• важен для синтеза половых гормонов, а также кортизона, тироксина и инсулина.

Рекомендуемые дозы витамина B3:

• для взрослых — суточная доза 15-20 мг (для тех, кто принимает гормональные контрацептивы или снотворные препараты, доза должна быть увеличена).

Витамин В5 (пантотеновая кислота)

Витамин В5 (пантотеновая кислота) необходим организму для нормального функционирования, т.к. участвует в регуляции многих процессов:

  1. участвует в обмене жиров, белков и углеводов;
  2. участвует в синтезе гемоглобина, холестерина и кортикостероидов;
  3. необходимых для противостояния физическому и эмоциональному стрессу;
  4. помогает при инфекциях, обеспечивая защитные свойства организма (синтез антител);
  5. стимулирует деятельность сердца (потенцирует усвоение калия в кишечнике);
  6. повышает концентрацию внимания;
  7. предотвращает старение и образование морщин (играет роль пусковой пружины в обновлении тканей, что способствует быстрому заживлению ран).

Рекомендуемые дозы витамина B5

• для взрослых суточная доза — 5 -10 мг;

• для беременных и кормящих женщин — до 20 мг.

В незначительных количествах синтезируется нормальной микрофлорой.

Тепловая обработка не вызывает заметного разрушения витамина В5.

Витамин В6 (пиридоксин) принимает участие во многих химических реакциях, протекающих в организме, его можно считать кладовой ферментов. Другими словами, без него невозможно зарождение и сохранение жизни:

  1. регулирует белковый обмен;
  2. активирует процессы жирового обмена;
  3. принимает участие в образовании желудочного сока;
  4. синтезирует в печени фермент трансаминазу, который участвует в переработке аминокислот;
  5. улучшает липидный обмен при атеросклерозе, сахарном диабете;
  6. обеспечивает надёжность иммунной системы, участвуя в образовании антител;
  7. регулирует баланс натрия и калия в организме, увеличивая диурез и усиливая действие диуретиков;
  8. оказывает положительное действие на рост волос, остроту зрения, нормальное кровообращение.

Рекомендуемые дозы пиридоксина (витамина B6)

• взрослым рекомендуется ежедневно принимать до 2 мг витамина;

• для любителей мяса дозу следует увеличить в 10 раз.

Витамин В7 (витамин Н, биотин)

Биотин в организме выполняет множество различных функций:

  1. играет важную роль в углеводном и жировом обмене;
  2. участвует в синтезе нуклеиновых кислот;
  3. улучшает функциональное состояние нервной системы;
  4. нормализует работу ЖКТ;
  5. снижает уровень сахара крови при сахарном диабете II типа.

Рекомендуемая доза в сутки составляет 0,05 мг.

Витамин В9 (фолиевая кислота)

Врачи говорят, что витамин В9 — это витамин, которого чаще всего недостает человеку, а нужен он нашему телу с «головы до ног», поскольку отвечает за:

  1. необходим организму для продуцирования новых клеток: кожи, волос, иммунных белых кровяных клеток, красных кровяных клеток и т.д.;
  2. обеспечивает устойчивость нервной системы, продуктивную работу мозга;
  3. улучшает работу печени и деятельность желудочно-кишечного тракта;
  4. обеспечивает нормальный рост и хороший аппетит.

В процессе приготовления пищи фолиевая кислота разлагается (обычно при варке продуктов уничтожается более половины содержащейся в них фолиевой кислоты).

Рекомендуемые дозы фолиевой кислоты:

• для взрослых суточная доза — 400 мкг;

• для беременных и кормящих женщин – 800 мкг.

Витамин В12 (цианокобаламин)

• необходим для нормального кроветворения и созревания эритроцитов;

• оказывает благоприятное влияние на функции печени;

• активирует обмен углеводов и липидов;

• снижает содержание холестерина в крови;

• поддерживает нервную систему в здоровом состоянии;

• хроническая недостаточность витамина приводит к необратимому разрушению нервов.

Рекомендуемые дозы витамина B12:

• для взрослых суточная потребность – 2-3 мкг;

• для беременных и вегетарианцев — 3-5 мкг.

Большинство витаминов группы В встречаются в одних и тех же продуктах питания. Наиболее богаты ими:

  1. дрожжи;
  2. печень;
  3. рыба и мясо (много в свинине и мясе индюка);
  4. отруби и неочищенное зерно;
  5. орехи;
  6. цельнозерновые крупы;
  7. картофель.

Некоторые витамины распространены в определенных продуктах:

  1. Витамин В3 в больших количествах встречается в семенах подсолнечника;
  2. Витамина В5 много содержится в сыром яичном желтке;
  3. Витамин В6 широко распространен в бананах и других продуктах, богатых крахмалом;
  4. Витамин В9 в больших количествах содержится в листьях, зеленых и свежих (листья малины, смородины, шиповника).

Витамин С (аскорбиновая кислота)

Функции аскорбиновой кислоты (витамина С) в организме

• основной компонент окислительно-восстановительных процессов в клетках

• участвует в синтезе аминокислот

• способствует образованию коллагена

• повышает устойчивость организма к внешним воздействиям и инфекциям

• поддерживает прочность стенок кровеносных сосудов

• благотворно влияет на работу печени

• регулирует обмен холестерина

• способствует усвоению соединений железа

• усиливает действие ряда других витаминов

• оказывает защитное действие на жирные кислоты и жирорастворимые витамины, защищая их от разрушительного действия кислорода

Рекомендуемые дозы витамина С:

• для взрослых здоровых людей суточная доза — 60 мг.

источник

Витамин D — физиологическое значение, недостаток, продукты источники

Содержание

Витамин D [ править | править код ]

Раньше витамину D отводили довольно пассивную роль в регуляции обмена кальция. Считалось, что этот витамин должен лишь присутствовать в крови в достаточном количестве, чтобы обеспечивать всасывание кальция в кишечнике и эффективное действие Паратиреоидин (паратгормон, ПТГ). Сейчас же известно, что роль витамина D в обмене кальция гораздо более активна. Хотя его называют витамином, на самом деле он представляет собой гормон, который вместе с ПТГ выполняет функцию основного регулятора концентрации кальция в крови. Действительно, витамин D обладает типичными признаками гормона: 1) он синтезируется в коже, причем в идеальных условиях этого синтеза может быть вполне достаточно (то есть поступление его с пищей может быть и не обязательным), 2) он переносится с кровью к другим органам, где активируется строго регулируемыми ферментами, 3) его активная форма (кальцитриол) связывается со специфическими рецепторами тканей-мишеней, что приводит в конечном счете к повышению концентрации кальция в крови. Кроме того, сегодня известно, что витамин D выполняет и иные функции. Кальцитриоловые рецепторы имеются на многих клетках, включая клетки костного мозга, лимфоциты, эпидермальные клетки, клетки островков поджелудочной железы, мышечные и нервные клетки; активация этих рецепторов сопровождается разнообразными эффектами, не связанными с обменом кальция. Историческая справка. Витамином D называют два родственных жирорастворимых соединения — холекальциферол и эргокальциферол, обладающих способностью предотвращать или излечивать рахит. До открытия этого витамина рахитом страдало очень много детей, проживавших в городах умеренной климатической зоны. Некоторые исследователи считали, что рахит развивается из-за нехватки свежего воздуха и солнечного света, другие усматривали его причину в особенностях питания. Справедливыми оказались обе точки зрения, поскольку болезнь удавалось предотвратить или излечить как путем добавления к диете рыбьего жира (из печени трески), так и воздействием солнечного света (Mellanby, 1919; Huldschinsky, 1919). В 1924 г. было показано, что рахит у животных излечивается ультрафиолетовым облучением не только самих особей, но и потребляемой ими пищи (Hess and Weinstock, 1924; Steenbock and Black, 1924). Эти наблюдения привели к расшифровке структуры холекальциферола и эргокальциферола. Было установлено также, что эти вещества приобретают активность только после ряда биохимических превращений. Процессы активации витамина D изучены в основном американскими (DeLuca and Schnoes, 1976) и английскими (Kodicek, 1974) исследователями.

Химические свойства и источники [ править | править код ]

Ультрафиолетовое облучение некоторых стеролов животного и растительного происхождения превращает их в соединения, обладающие активностью витамина D. Для этого необходим разрыв связи между атомами С-9 и С-10 (хотя при этом не все стеролы приобретают антирахитическую активность). Основной провитамин, обнаруженный у животных, — это 7-дегидрохолестерин, который синтезируется в коже. Под влиянием ультрафиолетового облучения 7-дегидрохолестерин превращается в холекальциферол (витамин D3) (рис. 62.4).

Обнаружен промежуточный продукт фотолиза — превитамин D (6,1-цис-изомер витамина D3), который накапливается в коже при ультрафиолетовом облучении (Но-lick, 1981). Этот изомер медленно самопроизвольно превращается в витамин D3 и некоторое время после облучения может служить его источником. Присутствующий в растениях эргостерол представляет собой провитамин D (предшественник витамина D2, или эргокальциферола). Эргостерол и витамин D2 отличаются соответственно от 7-дегидрохолестерина и витамина D3 только наличием двойной связи между атомами С-22 и С-23 и метильной группы у атома С-24. Витамин D входит в состав многих витаминных препаратов и присутствует в облученных хлебе и молоке. Вещество, ранее называемое витамином D(, оказалось смесью соединений, препятствующих развитию рахита. У животных некоторых видов способность витаминов D и D3 предотвращать рахит сильно различается, но у человека оба они действуют почти одинаково. Далее оба витамина мы будем обозначать общим термином витамин D (рис. 62.5).

Активация [ править | править код ]

Как поступающий с пищей, так и синтезируемый в коже витамин D приобретает биологическую активность только после ряда превращений. Основной активный метаболит — кальцитриол — образуется в результате двух последовательных гидроксилирований витамина D (рис. 62.4). Подробнее см., например, в обзоре Horst and Reinhardt (1997).

Гидроксилирование витамина D [ править | править код ]

Это первая стадия активации витамина D, в результате которой образуется кальцидиол. Она протекает в печени. Реакцию катализирует микросомальная или митохондриальная 25-гидроксилаза в присутствии НАДФН и молекулярного кислорода. Гидроксилирование кальцидиола. Из печени кальцидиол поступает в кровь, где соединяется с витамин-D-связы-вающим белком (а,-глобулином) плазмы. Конечный этап активации витамина D — его превращение в кальцитриол — происходит главным образом в почках, хотя такой способностью обладают и другие клетки, в том числе макрофаги (Reichel et al., 1989). Гидроксилирование кальцидиола осуществляет 1а-гидроксилаза, локализованная в митохондриях клеток проксимальных канальцев. В реакции участвуют НАДФН и молекулярный кислород. В состав 1а-гидроксилазы входят цитохром Р450, флавопротеид и ферредоксин; она представляет собой оксидазу со смешанными функциями.

Активность 1а-гидроксилазы регулируется так, чтобы уровень секреции кальцитриола был достаточным для поддержания нормальной концентрации кальция в крови. При пониженном потреблении витамина D, кальция и фосфата активность фермента возрастает, при повышенном потреблении — снижается. Кроме того, активность la-гидроксилазы увеличивается под действием ПТГ, а также, вероятно, пролактина и эстрогенов (рис. 62.6). Возможна как кратковременная, так и долговременная регуляция активности la-гидроксилазы; в последнем случае изменяется скорость ее синтеза. Действие ПТГ опосредовано цАМФ, который, по-видимому, через ряд этапов активирует фосфопротеидфосфатазу, влияющую на ферредоксиновый компонент la-гидроксилазы (Siegel et al., 1986). Согласно некоторым данным, гипокальциемия активирует 1а-гидроксилазу не только через стимуляцию секреции ПТГ, но и непосредственно. Гипофосфатемия приводит к резкому повышению активности 1а-гидроксилазы (Haussler and McCain, 1977; Fraser, 1980; Rosen and Chesney, 1983). Кальцитриол по механизму отрицательной обратной связи снижает активность этого фермента, действуя как непосредственно на почки, так и через подавление образования ПТГ. Механизмы влияний эстрогенов и пролактина на активность 1a-гидроксилазы не известны.

Физиология и фармакология [ править | править код ]

Главный эффект витамина D — это повышение концентрации кальция в крови. Обмен фосфата под влиянием витамина D меняется параллельно обмену кальция. В то же время все больше данных указывает на роль витамина D и во многих других процессах (см. ниже).

Витамин D поддерживает нормальные концентрации кальция и фосфата в плазме посредством следующих механизмов: 1) усиление всасывания этих ионов в тонкой кишке, 2) их высвобождение из костей, 3) снижение их почечной экскреции. Непосредственную роль витамина D в минерализации костной ткани оценить трудно. Считалось, что он обеспечивает лишь достаточные для остеогенеза концентрации кальция и фосфата в плазме. Однако сейчас известно, что витамин D оказывает как косвенное, так и прямое влияние на клетки, участвующие в обновлении костной ткани.

Механизм действия кальцитриола сходен с таковым стероидных и тиреоидных гормонов. Кальцитриол связывается с внутриклеточными рецепторами клеток-мишеней, и гормон-рецепторный комплекс взаимодействует с ДНК, изменяя транскрипцию генов. Кальцитриоловые рецепторы принадлежат к тому же суперсемейству, что и рецепторы стероидных и тиреоидных гормонов (Evans, 1988; Pike, 1992). Кальцитриол вызывает и быстрые (по-видимому, внегеномные) эффекты (Barsonyand Marx, 1988).

Всасывание кальция в кишечнике. Нарушение всасывания кальция в кишечнике у крыс с дефицитом витамина D обнаружено более 50 лет назад. Введение таким животным активной формы витамина уже через 2—4 ч ускоряет перемещение кальция от слизистой к серозной оболочке кишки. Механизмы этого эффекта не совсем понятны (Wasserman, 1997). Относительно рано наблюдается индукция одного белка из семейства небольших кальцийсвязывающих белков (кальбиндина). Некоторые исследователи считают, что кальбиндин способствует переносу кальция через щеточную каемку и его диффузии к базолатеральной мембране энтероцитов. Другие же, отмечая несоответствие уровня кальбиндина транспорту кальция (Nemere and Norman, 1986,1988), полагают, что кальцитриол стимулирует эндоцитоз, с помощью которого кальций из просвета кишки попадает в везикулы клеток энтероцитов. Эти везикулы сливаются с лизосомами, которые доставляют кальций к базолатеральной мембране, откуда он и поступает в кровь (Cancela et al., 1988). Механизмы, посредством которых кальцитриол усиливает такой транспорт кальция, не известны. Выделение кальция из клеток кишечника в кровь осуществляется кальциевыми насосами клеточной мембраны, число которых под влиянием кальцитриола увеличивается (Wasserman, 1997). Сроки развития эффектов кальцитриола у животных с авитаминозом D свидетельствуют о геномном механизме его действия, однако в отсутствие авитаминоза кальцитриол, действуя, вероятно, через мембранные рецепторы, способен также вызывать быстрое (в течение минут) повышение транспорта кальция (Cancela et al., 1988). Мобилизация кальция из костей. Хотя у животных с авитаминозом D содержание минерального вещества в костях явно снижено, способность этого витамина прямо стимулировать минерализацию остается недоказанной. Считается, что витамин D обеспечивает нормальную минерализацию костей лишь путем поддержания концентраций кальция и фосфата в крови за счет усиления всасывания этих веществ в кишечнике (Stem, 1980). Действительно, витамин-D-зависимый рахит типа II у детей успешно лечится в/в введением кальция и фосфата (см. ниже). Напротив, физиологические дозы витамина D усиливают вымывание кальция из костей, а большие дозы резко ускоряют обновление костной ткани. Хотя у животных с удаленными паращитовидными железами влияние кальцитриола на резорбцию костной ткани ослаблено, коррекция гиперфосфатемии восстанавливает это влияние (Stem, 1980). Таким образом, ПТГ и кальцитриол усиливают резорбцию костной ткани независимо друг от друга.

Механизмы стимулирующего влияния кальцитриола на обновление костной ткани изучены лишь частично. Установлено, что в этом влиянии участвуют многие взаимосвязанные факторы (Haussler, 1986; Reichel et al., 1989). Зрелые остеокласты, по-видимому, лишены кальцитриоловых рецепторов и не чувствительны к кальцитриолу, однако кальцитриол стимулирует перемещение клеток-предшественников к очагам резорбции, равно как и приобретение этими клетками функций зрелых остеокластов (Mimuraet al., 1994). Для остеопетроза (при котором резорбция костной ткани замедлена) характерно резкое нарушение этой реакции на кальцитриол, а также на другие вещества, стимулирующие резорбцию. Кальцитриоловые рецепторы имеются в остеобластах, и кальцитриол стимулирует выработку этими клетками ряда белков, включая остеокальцин (вита-мин-К-зависимый белок, содержащий остатки у-карбоксиглу-таминовой кислоты) и ИЛ-1 (цитокин, усиливающий резорбцию костной ткани) (Spear et al., 1988).

Почечная экскреция кальция и фосфата [ править | править код ]

Витамин D независимо уменьшает экскрецию кальция и фосфата. Видимо, он усиливает их реабсорбцию в проксимальных канальцах. Значение этого действия витамина D остается неясным.

Другие эффекты [ править | править код ]

Сейчас установлено, что кальцитриол влияет не только на обмен кальция. Кальцитриоловые рецепторы присутствуют во многих клетках (Pike, 1992). Под действием кальцитриола ускоряются созревание и дифференцировка лимфоцитов и моноцитов, а также повышается продукция цитокинов (подробнее о влиянии кальцитриола на иммунную систему см. в обзоре Amento, 1987). Особый интерес вызывает способность кальцитриола угнетать пролиферацию и вызывать дифференцировку опухолевых клеток (van Leeuven and Pols, 1997). Начат поиск аналогов кальцитриола, которые, сохраняя это действие на клетки, не вызывают повышения концентрации кальция в плазме. Такие вещества можно было бы использовать в качестве противоопухолевых средств. Поскольку кальцитриол угнетает пролиферацию кератиноцитов и ускоряет их дифференцировку, возможно, он найдет применение в лечении псориаза (Kragballe, 1997).

Дефицит витамина D в пожилом возрасте более чем вдвое повышает риск развития старческого слабоумия и болезни Альцгеймера, выяснила международная группа исследователей, чья работа опубликована в журнале Neurology. [1]

Доказана [2] зависимость между содержанием витамина D в крови и объемом жировой ткани. Чем больше у вас витамина D, тем меньше жира и тем больше мышечной массы. Лабораторные исследования показали, что мышечные клетки производят меньше миостатина под воздействием витамина D. Также было обнаружено, что мышечные клетки с дефицитом витамина D быстрее расщепляют мышечную ткань.

Ученые в Университете Стэнфорда провели исследования [3] на животных, посвященные витамину D — кальцитриолу, в ходе которых изучался его антиэстрогенный эффект. Результаты, опубликованные в журнале «Эндокринология», говорят о том, что кальцитриол воздействует в основном на жировую ткань, что может быть интересным для бодибилдеров. Кроме того, он усиливает эффекты таких антиэстрогенов, как анастрозол, летрозол и экземестан. Если результаты исследований на мышах возможно перенести на людей то получается, что в человеческих клетках производство эстрадиола будет снижаться по мере увеличения концентрации кальцитриола в организме. Этот факт может быть интересен для бодибилдеров, так как меньшее количество эстрадиола означает замедление роста жировых клеток, а также уменьшение их размеров. Кроме того, снижение возникновения гинекомастии. Эксперимент показал, что прием витамина D усиливает эффект аримидекса, экземестана и летрозола. Поскольку представители западной цивилизации, как правило, имеют слишком низкую концентрацию витамина D в крови, можно предположить, что атлеты, употребляющие ААС, могут получить дополнительные эффекты от ингибиторов ароматазы, если будут совмещать его с приемом добавок, содержащих данный витамин.

Всасывание, метаболизм и элиминация [ править | править код ]

Витамин D обычно назначают внутрь, и в большинстве случаев он хорошо всасывается. Как витамин D2, так и витамин D3 всасываются в тонкой кишке, но усвояемость последнего вероятно, выше. То, в каком именно отделе тонкой кишки всасывается наибольшее количество витамина D, зависит от природы пищевого продукта. Основная часть всосавшегося витамина D вначале обнаруживается в составе хиломикронов в лимфе.

Важнейшую роль в процессе всасывания витамина D играет желчь, особенно присутствующая в ней дезоксихолевая кислота. Поэтому при поражениях печени или желчных путей всасывание витамина D существенно нарушается.

Всосавшийся витамин D соединяется с арглобулином плазмы — витамин-О-связывающим белком. ЯЯ витамина в плазме составляет 19—25 ч, но в жировой ткани -гораздо дольше.

Как уже отмечалось, в печени витамин D превращается в кальцидиол, который также соединяется с витамин-О-связывающим белком. Кальцидиол обладает большим сродством к этому белку, чем исходное соединение. Именно кальцидиол — основная форма витамина D в крови; его Т1/2 — 19 сут. У человека концентрация кальцидиола в плазме в норме равна 15—50 нг/мл, хотя повышение уровня ПТГ и ускорение обновления костной ткани могут возникать уже при концентрации ниже 25 нг/мл. Т1/2 кальцитриола в плазме человека равен 3-5 сут; 40% введенной дозы выводится за 10 сут (Mawer et al., 1976). Почечная 24-гидроксилаза превращает кальцитриол (1,25-дигидроксихапекальциферол) в 1,24,25-тригидрок-сихолекальциферол, а кальцидиол (25-гидроксихолека-льциферол) — в 24,25-дигидроксихолекальциферол. Этот фермент индуцируется кальцитриолом и ингибируется факторами, стимулирующими 1а-гидроксилазу. Как 1,24,25-тригидроксихолекальциферол, так и 24,25-ди-гидроксихолекальциферол обладают меньшей активностью, чем кальцитриол, и, вероятно, представляют собой экскретируемые метаболиты. Метаболизм кальцитриола осуществляется также путем окисления боковой цепи.

Витамин D выводится в основном с желчью, в моче же обнаруживается лишь небольшая часть введенного витамина. Витамин D и его метаболиты подвергаются активному кишечно-печеночному кругообороту, поэтому у больных с кишечными анастомозами, страдающих воспалением тонкой кишки или перенесших резекцию больших ее участков, нарушение всасывания витамина приводит к авитаминозу.

Описаны серьезные последствия взаимодействия витамина D с фенитоином и фенобарбиталом. У больных, длительно получающих противосудорожные средства, иногда наблюдались рахит и остеомаляция. Однако чаще эти препараты, снижая всасывание кальция в кишечнике, способствуют развитию остеопороза с быстрым обновлением костной ткани (Weinstein et al., 1984). У больных, принимающих такие средства, концентрация кальцидиола в плазме снижена, поэтому предполагалось, что фенитоин и фенобарбитал ускоряют превращение витамина D в неактивные метаболиты (Hahn et al., 1972). Однако у большинства больных, получающих противосудорожные средства, концентрация кальцитриола в плазме остается нормальной (Jubiz et al., 1977). Эти препараты ускоряют также печеночный метаболизм витамина К и тормозят синтез витамин-К-зависимых белков, например остеокальцина.

Потребности и единицы измерения [ править | править код ]

Исчерпывающую сводку данных о профилактических потребностях в витамине D составил Комитет по питанию Американской академии педиатрии (Committee on Nutrition, 1963). С 1919 г., когда Мелланби установил возможность предотвращения рахита с помощью рыбьего жира (из печени трески), прошло много лет. В настоящее время это заболевание встречается в США очень редко. Если в жарких странах профилактику рахита обеспечивает солнечное облучение, то в странах с умеренным климатом, особенно зимой, инсоляция кожи незначительна, отчего возникает нужда в дополнительном приеме витамина D.

Раньше для удовлетворения суточных потребностей в витамине D необходимы были специальные пищевые добавки. Теперь же этим витамином обогащают сами пищевые продукты (особенно молочные продукты, изделия из дробленого зерна и конфеты), поэтому в любом возрасте существует опасность его избыточного потребления. Необходимость в дополнительном приеме витамина D зависит не только от возраста или состояния организма (например, беременность или лактация), но и от состава пищи. Избыточное потребление витамина может привести к тяжелым последствиям; у детей всего 1800 ME витамина D (см. ниже) могут замедлить рост. Поэтому рекомендовать дополнительный прием витамина следует лишь после тщательного изучения диеты.

Независимо от источников витамина D его потребление в дозе 400 МЕ/сут полностью обеспечивает профилактику рахита и нормальный рост новорожденных (включая недоношенных). Это количество, вероятно, достаточно для людей любого возраста, в том числе подростков. Некоторые данные указывают на возрастание потребности в витамине D при беременности и лактации, но 400 МЕ/сут должно хватать и при этих состояниях (табл. XIII.2).

Международная единица (ME) эквивалентна биологической активности 0,025 мкг холекальциферола (то есть 1 мг холекаль-циферола содержит 40 000 ME).

Раньше биологическую активность витамина D и его производных определяли по способности предотвращать рахит. Такой метод все еще используется в экспериментальных целях. Производные витамина D. Значительный интерес вызывает возможность применения ряда производных витамина D в эксперименте и клинике. Одно из них — дигидротахистерол — представляет собой восстановленный витамин Д2. Его структурная формула следующая;

По антирахитической активности дигидротахистерол примерно в 450 раз слабее витамина D, но в высоких дозах стимулирует мобилизацию кальция из костей гораздо сильнее, чем витамин D. Именно поэтому дигидротахистерол применяют для поддержания нормальной концентрации кальция в крови при гипопаратиреозе.

Дигидротахистерол гидроксилируется с образованием 25-гидроксидигидротахистерола, который, по-видимому, и действует на кишечник и кости. Это вещество действует и у крыс с удаленными почками — значит, его активность не зависит от 1-гидро-ксилирования в почках, а следовательно, и от факторов, действующих на 1а-гидроксилазу. В молекуле дигидротахистерола кольцо А развернуто таким образом, что гидроксильная группа у атома С-3 занимает примерно то же пространственное положение, что и гидроксильная группа у атома С-1 в молекуле кальцитриола. Именно поэтому, вероятно, 25-гидроксидигидрота-хистерол без дополнительного гидроксилирования способен связываться с кальцитриоловыми рецепторами.

Синтетическое производное витамина D3 — альфакальцидол (1а-гидроксихолекальциферол) — содержит гидроксильную группу в 1а-положении. Микросомальные ферменты печени легко гидроксилируют атом С-25, превращая альфакальцидол в кальцитриол. В опытах на цыплятах препарат столь же активно стимулирует всасывание кальция в кишечнике и минерализацию костей, что и кальцитриол. Поскольку альфакальцидол не нуждается в гидроксилировании в почках, его можно применять при почечной остеодистрофии. В США этот препарат используют лишь в экспериментах.

Содержание витамина D в некоторых пищевых продуктах

источник