Адекватное питание

Категория:
«Фармакология».

АДЕКВАТНОЕ ПИТАНИЕ

Адекватное питание необходимо для роста, поддержания массы тела, физиологических функций и обеспечения энергией. С пищей поступают следующие компоненты.

ВОДА. Вода необходима в достаточном количестве для предотвращения обезвоживания. В нормальных условиях ежедневная потеря воды из организма осуществляется следующим образом:

• с фекалиями (100 мл);

• с потом и выдыхаемым воздухом (600-1000 мл);

• с мочой (1000-1500 мл).

Потери воды увеличиваются при тяжелой диарее (2000-5000 мл), лихорадке (200 мл/сут/1С) и при высокой температуре окружающей среды. Задняя доля гипофиза секретирует антидиуретический гормон для регулирования осмолярности мочи и достижения баланса между выведением и поступлением воды (общая потеря воды организмом должна быть равна ее поступлению в течение такого же периода времени).

УГЛЕВОДЫ. Углеводы — это полигидроксиальдегиды, кетоны или другие сложные органические вещества, которые образуются в ходе реакции гидролиза. Углеводы существуют в нескольких формах (в зависимости от степени полимеризации):

• моносахариды (простые сахара) состоят из 1 единицы (например, глюкоза, фруктоза или галактоза);

• дисахариды — это соединение 2 моносахаридов (например, сахарозы и лактозы);

• олигосахариды содержат от 3 до 9 моносахаридов;

• полисахариды (например, крахмал, целлюлоза) состоят из большого числа моносахаридных единиц. Полисахариды депонируются в виде гликогена.

Углеводы важны как энергетический источник и как предшественники биосинтеза многих клеточных компонентов.

БЕЛКИ. Аминокислоты — «кирпичи» для строительства белков. Пищевые белки, перевариваясь, высвобождают аминокислоты (заменимые и незаменимые). Незаменимые аминокислоты, или эссенциальные аминокислоты, не синтезируются в достаточных количествах в организме человека. Незаменимых аминокислот 9: гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан и валин. Детям, кроме перечисленных незаменимых аминокислот, требуется еще и аргинин. Аминокислоты необходимы для синтеза белков и других молекул (например, пептидных гормонов и порфиринов) и как источник энергии, т.к. аминокислоты могут быть источником гликонеогенеза в печени. Тканевые белки, расщепляясь и ресинтезируясь, постоянно подвергаются превращению, при этом каждый из белков в организме обладает своим собственным периодом полувыведения. Потребность в пищевых белках повышается во многих случаях, таких как период роста, после ожогов или травм.

Компоненты пищи

• Вода

• Углеводы

• Белки

• Жиры

• Витамины

• Микроэлементы

• Неусваиваемые волокна

Незаменимые аминокислоты

• Гистидин

• Изолейцин

• Лейцин

• Лизин

• Метионин

• Фенилаланин

• Треонин

• Триптофан

• Валин

ЖИРЫ. Основное количество жира (98%), поступающего с пищей, существует в форме триацилглицеридов (триглицеридов), остальные 2% представлены фосфолипидами и холестерином. При полном гидролизе триацилглицеридов образуются глицерин и свободные жирные кислоты. Жирные кислоты можно разделить на две группы по числу двойных связей, которые они содержат:

• насыщенные (без двойных связей) жирные кислоты;

• ненасыщенные жирные кислоты.

Примерами насыщенных жирных кислот являются масляная и пальмитиновая кислоты. Ненасыщенные жирные кислоты можно разделить согласно степени ненасыщения на мононенасыщенные (например, олеиновая кислота) и полиненасыщенные (например, линолевая кислота, арахидоновая кислота). Линолевая кислота является единственной эссенциальной жирной кислотой и должна поступать с пищей. Жиры растительного происхождения состоят преимущественно из ненасыщенных жирных кислот и при комнатной температуре находятся в жидком состоянии. Каталитическое гидрирование жиров, называемое закаливанием, ведет к насыщению двойных ненасыщенных связей и превращению жидких масел в тугоплавкие жиры.

Жиры являются основным источником энергии из-за высокой энергоемкости на единицу массы в сравнении с углеводами и белками. Жиры накапливаются в виде липидных включений в специальных клетках — адипоцитах или жировых клетках. Помимо энергетической ценности, наличие жиров в рационе увеличивает вкусовую ценность пищи.

ВИТАМИНЫ. См. далее.

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ. См. далее.

НЕУСВАИВАЕМЫЕ ВОЛОКНА. Неусваиваемые волокна в пище представлены главным образом целлюлозой (некрахмальными полисахаридами), которая помогает поддерживать моторику желудочно-кишечного тракта.

Определение энергетической ценности пищи

Энергия, поставляемая углеводами, белками и жирами, измеряется в килокалориях (ккал). Одна калория — это количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 г воды на 1°С (с 14,5°С до 15,5°С). Жиры дают наибольшее количество энергии (табл. 22.1). Углеводы и жиры предотвращают утилизацию белков в качестве источника энергии. Пищевые белки предназначены для синтеза тканевых белков, если поступление углеводов и жиров достаточно для адекватного снабжения энергией.

Таблица 22.1 Энергия, поставляемая углеводами, белками и жирами
Компонент	Произведенная энергия (ккал/г)
Углеводы	4
Белки	4
Жиры	9

Указаны средние значения вследствие больших вариаций химического состава этих нутриентов.

Средняя ежедневная потребность в калориях здорового взрослого человека с низкой физической активностью составляет около 2000 ккал, утраиваясь при значительной физической активности. Многие состояния определяют потребность в энергии, в частности беременность, лактация, физические упражнения, болезненные состояния и период роста. В пожилом возрасте обычно требуется меньшее потребление энергии.

Общее парентеральное питание

В некоторых случаях потребление адекватного количества пищи затруднено. Примерами таких случаев являются бессознательное состояние, неспособность к глотанию, воспаление кишечника, хирургические, травматические или злокачественные заболевания. В результате больным может понадобиться специальное питание. Это может быть либо энтеральный путь (инфузия питательных растворов в верхние отделы желудочно-кишечного тракта), либо парентеральный (внутривенные инфузии питательных растворов). Термин «общее парентеральное питание» (ОПП) используют в тех случаях, когда оно является единственным источником питания. Растворы ОПП концентрируются гипертоническими растворами. Благодаря их высокой осмолярности для введения ОПП нельзя использовать периферические вены из-за риска тромбофлебита. По этой причине растворы ОПП обычно вводят через центральные вены (верхняя полая вена, подключичная вена), т.к. большой объем крови в этих венах адекватно разводит концентрированные растворы ОПП. Растворы ОПП содержат главные компоненты пищи:

• источники азота (заменимые и незаменимые аминокислоты);

• источники энергии (глюкоза) и жиров (включая эссенциальную линолевую жирную кислоту).

Для предотвращения недостаточности витаминов и микроэлементов их вводят в необходимом количестве с растворами для ОПП. Жиры вводят в форме липидных эмульсий. Наиболее распространенными осложнениями применения растворов для ОПП являются флебиты в местах введения.

Ожирение

Дисбаланс в потреблении пищи может привести к ожирению (чрезмерное потребление калорий в сравнении с расходом энергии) или снижению массы тела (недостаточное потребление калорий по сравнению с затраченной энергией). Ожирение — это проблема питания, которая имеет средовую, поведенческую, социоэкономическую и генетическую составляющую. Оно затрагивает около 30% взрослого населения в развитых странах, и частота его увеличивается. Ожирение развивается на протяжении нескольких лет, хотя тучные дети склоны оставаться

тучными и во взрослом состоянии. Ожирение можно определить исходя из массы тела или, альтернативно, по общему содержанию жира. Косметические стандарты, так же как и масса тела (за исключением чрезвычайно большой массы), не имеют существенного значения. Серьезная проблема состоит в том, что с ожирением связывают трех- и даже четырехкратное увеличение заболеваемости сердечнососудистой патологией, гипертензией, болезнями желчного пузыря, респираторными заболеваниями, остеоартрозом и некоторыми видами рака.

В клинике используют количественный параметр — индекс массы тела (ИМТ), который связывает массу (в килограммах) с ростом (в метрах) в виде отношения масса/рост2. Избыточная масса определяется, если ИМТ больше 25 и меньше 30 кг/м2. При ожирении ИМТ равен или превышает 30 кг/м2 (табл. 22.2). Однако то, как жир распределяется между центральными и периферическими отделами, также коррелирует с повышением риска. Заболеваемость и смертность в наибольшей степени связаны с центральным распределением жира (определяемое как отношение длины окружности талии к длине окружности бедер) при отношении > 0,9 у женщин и > 1,0 у мужчин. Допустимые значения составляют < 0,75 у женщин и < 0,85 у мужчин.

Имеются генетические детерминанты ожирения. АВ-ген и белок лептин регулируют потребление пищи. Лептин, образующийся в жировой ткани, взаимодействует с гипоталамическими рецепторами, сигнализируя о насыщении жировой ткани, и, следовательно, регулирует потребление и расходование пищи. Хотя при тучности определяется повышенный уровень лептина, структура лептина и генов лептиновых рецепторов у большинства тучных больных нормальная. Потенциальная роль лептинов в патогенезе ожирения у человека в настоящее время не ясна.

Регуляция массы тела

Эссенциальным, или жизненно важным, органам, таким как мозг, нужна непрерывная доставка энергии независимо от наличия пищи или частоты ее приема. Для гарантированного обеспечения необходимой энергией в организме существуют метаболические и гормональные депо, которые хранят энергию (например, в виде гликогена в печени) и используют ее, когда пища недоступна.

Таблица 22.2 Индекс массы тела как мера оптимальной массы тела
Недостаточное питание	Нормальная масса тела	Избыточное питание
Тяжелое < 15,9 кг/м2		Избыточная масса 25,0-29,9 кг/м2
Умеренное 16,0-16,9 кг/м2	18,5-24,9 кг/м2	Ожирение 30,0-39,9 кг/м2
Легкое 17,0-18,4 кг/м;		Патологическое ожирение > 40,0 кг/м2

Ожирение увеличивает риск возникновения различных заболеваний

• Болезни сердечно-сосудистой системы
  • Повышенная нагрузка на сердце
  • Внезапная смерть вследствие сердечной аритмии
  • Атеросклероз

• Сахарный диабет

• Сахарный диабет II типа

• Злокачественные опухоли
  • Эндометриальный и постменопаузный рак молочной железы у женщин
  • Рак простаты у мужчин
  • Колоректальный рак у мужчин и женщин

• Нарушения функции дыхания
  • Синдром апное во сне

• Болезни суставов
  • Остеопороз
  • Подагра

• Патологии кожи
  • Акантокератодермия
  • Кожный тургор и ломкость

• Заболевания эндокринной системы
  • Нерегулярные и ановуляторные циклы
  • Ранняя менопауза
  • Нарушения синтеза тиреоидных гормонов и их метаболизма

Небольшой дисбаланс в потреблении калорий на протяжении длительного периода времени, например ежедневный избыток в 50 ккал, даст 2 кг прироста массы тела в течение года. Гипоталамус — важное место регуляции потребления и расходования энергии. Нервные и эндокринные сигналы, идущие от жировой ткани, нервной и эндокринной систем, а также желудочно-кишечного тракта, интегрируются в гипоталамусе, из которого афферентные сигналы следуют в более высокие центры, вызывая чувство голода и насыщения, а также к вегетативной нервной системе и к гипофизу для регулирования расхода энергии (рис. 22.1). Следовательно, регуляция аппетита и чувство насыщения являются очень сложным комплексным процессом, регулируемым как периферическими, так и центральными механизмами.

Лечение ожирения

Поскольку ожирение представляет собой мульти-факторную проблему, существуют различные стратегии его лечения. Значимость лечебных стратегий зависит от нескольких факторов:

• показателя ИМТ;

• характера распределения жира в организме;

• наличия коронарных факторов риска.

Рис. 22.1 Роль гипоталамуса в регуляции энергетического баланса. Гипоталамус интегрирует нервные и гормональные сигналы из различных органов и посылает информацию в центральную нервную систему и вегетативную нервную систему. Сигналы на выходе модифицируют потребление пищи и термогенез. + — вещества, которые снижают аппетит или повышают энергетические затраты;вещества,которые повышают аппетит или снижают энергетические затраты; ГАМК — гамма-аминомасляная кислота.

Лица, имеющие факторы риска, нуждаются в лечении, если ИМТ составляет 27 кг/м2 и выше. У большинства людей начальное снижение массы тела достигается относительно легко, однако последующее снижение массы и его длительное поддерживание являются трудной задачей. Среднее снижение массы тела при большинстве существующих стратегий не превышает 10%, но у более чем 90% лиц, масса тела которых первоначально снижалась, она быстро восстанавливалась, поэтому рекомендуется объединять различные подходы и проводить их на регулярной основе.

ИЗМЕНЕНИЕ ПИЩЕВОГО ПОВЕДЕНИЯ. Изменение пищевого поведения — путь изменения режима питания и углубленного понимания самого факта переедания. Оно включает;

• ежедневную регистрацию потребления пищи;

• регулирование частоты приема пищи;

• регулирование скорости приема пищи;

• устранение ситуаций, которые приводят к перееданию;

• разделение приема пищи и других видов деятельности.

ФИЗИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ. Их подбирают индивидуально для каждого пациента на основе его мотивации и степени избыточности массы. Первичная цель упражнений состоит в повышении энергетических затрат и адаптации сердечно-сосудистой системы. Они включают ходьбу и езду на велосипеде при довольно низком уровне энергетических затрат. Ежедневные продолжительные упражнения низкой интенсивности так же эффективны, как и высокоинтенсивные краткосрочные упражнения, и снижают возможность прерывания упражнений.

ДИЕТА. Диеты для снижения массы тела, предназначенные для тучных пациентов, основываются на изменении потребления жиров, углеводов, белков и волокон для уменьшения потребления калорий. Дефицит в 500-600 ккал при норме 2000 ккал/сут допустим и безопасен для большинства людей. Он приводит к снижению массы примерно на 0,5 кг/нед. Снижение уровня потребления калорий ниже 1000 ккал/сут требует медицинского наблюдения. Диеты для снижения массы тела должны обеспечивать поступление необходимых питательных веществ, в том числе витаминов и минералов. В поддерживающих диетах могут быть полезными низкокалорийные соединения, заменяющие сахар и жир:

• искусственные заменители сахара — это низкокалорийные добавки в пищевых продуктах и диетических напитках. Некоторые из них по сладости превосходят сахарозу в 30-1000 раз. Наиболее широко используемые заменители сахара: сахарин натрий (х400), цикламат натрий (х30), аспартам (х180), сукралоза (хЗ00-1000), ацесульфрам калий (х200) и ксилит;

• заменители жира предназначены для имитации вкусовых свойств, сохранения вкусовых ощущений и снижения содержания жира. Они могут быть на белковой, углеводной и жировой основе. Регулярное потребление заменителей жира может вызвать нежелательные реакции со стороны желудочно-кишечного тракта, такие как нарушения стула и абдоминальные спазмы. Олестра — жировой заменитель, одобренный FDA. Это сахарозный полиэфир, который не всасывается в желудочно-кишечном тракте. Поскольку олестра может снизить абсорбцию жирорастворимых витаминов, олестрасодержащие продукты обогащены витаминами A, D, Е и К.

ХИРУРГИЧЕСКИЕ ВМЕШАТЕЛЬСТВА. Такие хирургические вмешательства, как желудочный анастомоз, уменьшают объем желудка. Операция эффективна при долгосрочном снижении массы тела, но предназначена для определенных патологически тучных больных.

Стратегии лечения избыточной массы тела и ожирения

• Изменение пищевого поведения

• Физические упражнения

• Диета

• Хирургическое вмешательство

• Лекарственная терапия

Фармакотерапия

Ожирение как хроническое расстройство можно лечить средствами, подавляющими аппетит

Ранее для подавления аппетита применяли амфетамин, но из-за чрезмерной токсичности и возможности злоупотребления в настоящее время этот препарат не используют. Была установлена эффективность дексфенфлурамина и фенфлурамина — ингибиторов обратного захвата серотонина, но они были изъяты из оборота из-за возникновения дефектов клапанов сердца. Существуют другие средства (находящиеся на стадии изучения):

• смесь кофеина и эфедрина, повышающая энергетические затраты;

• антагонисты опиоидных рецепторов налоксон и налтрексон;

• вещества, увеличивающие объем пищевой массы, такие как метилцеллюлоза.

Терапевтическая оценка таких средств затруднена, и их широкое использование пока не рекомендуется.

Существуют два препарата, разрешенные для клинического применения в качестве средств против ожирения. Это сибутрамин и орлистат. При постоянном приеме этих средств вместе с диетической терапией и изменением пищевого поведения можно ожидать снижение массы тела до 10%:

• сибутрамин является ингибитором обратного захвата серотонина и норадреналина, уменьшает аппетит (потребление пищи) и увеличивает энергетические затраты;

• орлистат — это ингибитор панкреатической липазы, который снижает абсорбцию жира в тонкой кишке за счет ингибирования расщепления триглицеридов.

Сибутрамин

Сибутрамин блокирует обратный захват серотонина и норадреналина в ЦНС через малоизученные механизмы, которые могут участвовать в подавлении аппетита (стимулирование чувства насыщения) и повышении энергетических затрат (повышение скорости метаболизма). Начальная доза составляет 10 мг/сут, и, если снижение массы не происходит в течение 4 нед, дозу увеличивают до 15 мг/сут. Препарат способствует снижению массы на 7-10% с преимущественным уменьшением висцерального жира. Максимальное снижение массы достигается к 6 мес и удерживается в течение периода приема препарата. При пероральном приеме сибутрамин быстро всасывается, но при первом прохождении через печень подвергается полному метаболизму CYP3A4 до двух активных метаболитов — Ml (монодезметилсибутрамин) и М2 (дидезметилсибутрамин). И сибутрамин, и его метаболиты на 94-97% связываются с белками плазмы. Элиминируется преимущественно почками. Фармакокинетические данные для сибутрами-на и его двух активных метаболитов представлены в табл. 22.3. Возможно наличие фармакокинетического взаимодействия с веществами, ингибирующими CYP3A4 (эритромицином, циметидином, кетоконазолом).

Побочные эффекты включают тахикардию, сухость во рту, запор, бессонницу и повышение артериального давления. Препарат противопоказан при сердечно-сосудистых и цереброваскулярных заболеваниях с плохо контролируемой гипертензией.

=== Орлистат === _

Орлистат в дозе 120 мг 3 раза в день ингибирует панкреатическую липазу и тем самым снижает абсорбцию липидов в желудочно-кишечном тракте. Орлистат способствует снижению массы тела на 10% у лиц, принимающих препарат до 2 лет в комбинации с гипокалорийной диетой. Препарат плохо всасывается, поэтому его концентрация в плазме обычно низкая (< 10 мкг/л). При долгосрочной терапии орлистат не накапливается в плазме. Он элиминируется в основном с фекалиями (> 95%) и в незначительных количествах экскретируется с мочой (см. табл. 22.3).

Лекарственные средства	Фармакологическая группа	Фармакокинетические показатели
		Биодоступность (%)	Сmax (Час)	Тmax (час)	Т1/2 (час)
Сибутрамин	Ингибитор обратного захвата серотонина	> 97		1,2	1,1
M1 (активный метаболит)			4	3-4	14
М2 (активный метаболит)			6	3-4	16
Орлистат	Ингибитор липазы	< 1	< 10	2-4	1-2

Побочные системные эффекты связаны с энтеральной абсорбцией. В основном отмечают жалобы на изменения со стороны желудочно-кишечного тракта, обусловленные ингибированием всасывания липидов, включая стеаторею и частый стул. Потенциальные долгосрочные эффекты снижения абсорбции липидов на функцию кишечника неизвестны. Противопоказаний для назначения орлистата нет, и нет данных о его взаимодействии с лекарствами. Однако имеет значение снижение всасывания жирорастворимых витаминов.

Нервная анорексия

Нервная анорексия — это расстройство питания, наблюдаемое в основном в подростковый период у ранее здоровых девочек, искаженно воспринимающих образ своего тела и пытающихся любой ценой достигнуть худощавости. Они радикально ограничивают потребление пищи, доводя себя до истощения. Одной из разновидностей расстройства является нервная булимия (повышенное чувство голода), при которой наблюдается чрезмерное потребление пищи, заканчивающееся стимулированной рвотой и интенсивным приемом слабительных. Кроме значительного снижения массы тела (ИМТ < 18 кг/м2), диагностические симптомы включают аменорею (у девочек) и извращенное восприятие образа своего тела.

В типичных случаях общие клинические симптомы включают непереносимость холода, гипотермию, гипотензию, брадикардию, аменорею, сухую и желтую кожу, гирсутизм, отеки, анемию, гипокалиемию и снижение толерантности к глюкозе. Лечение малоэффективно, и смертность составляет около 5%. Только у 50% пациентов восстанавливается нормальная масса тела, у остальных остается сниженная масса тела и анорексия.

Недоедание и кахексия встречаются при различных хронических болезнях, включая рак, ВИЧ-инфекцию и хроническую сердечную недостаточность. При кахексии отмечаются резкое снижение массы тела, дефицит жира и малая масса тканей. В основе снижения массы тела у этих пациентов лежит утрата аппетита. Предполагается, что в развитии кахексии участвуют цитокины вообще и, в частности, фактор некроза опухолей альфа. Механизм, посредством которого фактор некроза опухолей альфа вызывает снижение аппетита, может быть связан с ингибированием сигналов в гипоталамусе. Последние исследования свидетельствуют о том, что у пациентов с кахексией положительный эффект может быть достигнут при приеме анаболического средства оксандролон.

Диагностика нервной анорексии

• ИМТ < 18 кг/м2

• Аменорея

• Страх стать толстым даже при недостатке массы тела

• Искаженное восприятие тела

ВИТАМИНЫ

Витамины — группа структурно связанных органических веществ, которые незаменимы для организма и должны поступать в небольших количествах. Хотя обычно источником витаминов является пища, существуют и другие источники. Например, витамин D синтезируется в коже под воздействием ультрафиолетового света, а витамин К и биотин синтезируются кишечной микрофлорой.

Витамины отличаются от:

• минералов, которые являются незаменимыми нутриентами, необходимыми в небольших количествах в форме органических или неорганических соединений;

• незаменимых аминокислот, которые являются органическими нутриентами, но необходимы в больших количествах.

Исторические корни открытия витаминов связаны с болезнями, возникающими при дефиците пищевых веществ. Выявление дефицитных состояний, которые в современном обществе наблюдаются достаточно редко, привело к открытию отдельных витаминов. Примеры дефицитных заболеваний — рахит, бери-бери и цинга. Изучение этих нарушений привело к открытию витаминов D, В и С соответственно.

Классификация

Витамины представляют собой гетерогенную группу органических веществ, различающихся химической структурой, источниками, суточными потребностями и механизмами действия. На основе характеристик растворимости выделяют два основных типа:

• водорастворимые витамины (витамины группы В, витамин С и др.);

• жирорастворимые витамины (витамины A, D, Е и К) (табл. 22.4).

Подклассификация витаминов основывается на других свойствах, таких как способность к депонированию, механизм действия и потенциальная токсичность.

Способность накапливаться в организме у разных витаминов различна

Высокая способность накапливаться в организме характерна для жирорастворимых витаминов, низкая — для водорастворимых (табл. 22.5). Исключением из этого правила является витамин В12. В норме запасов этого витамина достаточно на 3-6 лет.

Витамины различаются по своей токсичности

Токсичность вследствие либо долгосрочного накопления в организме, либо краткосрочного применения большой дозы более вероятна у жирорастворимых витаминов (А и D). Отравление витаминами может произойти при потреблении избыточных количеств пищевых добавок.

Таблица 22.5 Примерные запасы жиро-и водорастворимых витаминов в организме

Таблица 22.4 Классификация витаминов

Витамины	Запас в организме
Витамин В12	3-6 лет
Витамин А	6-10 мес
Витамин D	2-4 мес
Фолиевая кислота	1-3 мес
Витамин С	2-4 нед
Витамин В3	2-4 нед
Витамин К	1-2 нед
Витамин В1	1-2 нед
Витамин В2	1-2 нед
Витамин В6	1-2 нед

Витамины как лечебные средства

Витамины поддерживают рост и нормальные функции организма

Имеются большие различия в суточной потребности в разных витаминах, и их неадекватное потребление связано со специфическими дефицитными заболеваниями. Различные группы населения, такие как беременные, строгие вегетарианцы или алкоголики, имеют высокий риск возникновения дефицита витаминов.

Действие витаминов

Витамины проявляют свою активность в качестве:

• ферментов;

• антиоксидантов;

• гормонов (табл. 22.6).

Большинство водорастворимых витаминов действуют как коэнзимы специфических ферментов

В отсутствие специфических кофакторов многие ферменты неактивны. Кофакторами могут быть микроэлементы или органические молекулы. Если они функционируют как кофакторы, их называют коэнзимами. Коэнзимы участвуют в реакции будучи катализаторами, и в течение этого процесса они трансформируются в промежуточные формы и затем метаболизируются в свою активную форму (рис. 22.2). Большая часть водорастворимых витаминов действует как коэнзимы для специфических ферментов.

Рис. 22.2 Цикл витамина К. Витамин К действует как коэнзим в реакции превращения дезкарбоксипротромбина в протромбин, катализируемой карбоксилазой. В процессе карбоксилирования витамин К превращается в неактивный оксид, а затем обратно метаболизируется в активную форму. Восстановительный метаболизм неактивного эпоксида витамина К обратно в его активную гидрохиноновую форму чувствителен к варфарину. Варфарин и родственные по структуре средства блокируют у^карбокси-лирование, что приводит к инактивации биологически активных молекул, обеспечивающих коагуляцию.

Таблица 22.6 Механизмы действия витаминов
Коэнзимы	Антиоксиданты	Гормоны
Витамин В1	Витамин С	Витамин А
Витамин В2	Витамин Е	Витамин D
Витамин В3
Витамин В6
Витамин В12
Витамин К
Биотин
Фолиевая кислота
Пантотеновая кислота

Водорастворимые витамины	Жирорастворимые витамины
Витамин С	Витамин А
Витамины группы В	Витамин D
Витамин В1 (тиамин)	Витамин Е
Витамин В2 (рибофлавин)	Витамин К
Витамин В3 (никотиновая кислота)
Витамин В6 (пиридоксин)
Витамин В12 (кобаламин)
Пантотеновая кислота
Биотин

Некоторые витамины действуют как антиоксиданты, другие — как гормоны

Витамин С и витамин Е функционируют как антиоксиданты, а жирорастворимые витамины А и D действуют как гормоны. Как для витамина А, так и для витамина D идентифицированы специфические участки связывания (рецепторы).

Рекомендуемые диетические нормы и ежедневное потребление

Рекомендуемые диетические нормы (РДН) витаминов, а также минералов и микроэлементов установлены в большинстве стран. РДН предназначены для поддержания максимальных запасов витаминов без проявления токсичности и обеспечения потребностей здоровых людей с учетом возраста и пола. Рекомендуемое ежедневное потребление витаминов основывается на ежедневном уровне потребления энергии в 2000 ккал (табл. 22.7). В США РДН периодически публикуют Food and Nutrition Board, National Academy of Sciences и National Research Council.

Таблица 22.7 Суточная потребность в витаминах

Витамин А	5000 ME
Витамин В1	1,5 мг
Витамин В2	1,7 мг
Витамин В3	20 мг
Витамин В6	2 мг
Витамин В12	0,003 мг
Витамин С	60 мг
Витамин D	400 ME
Витамин Е	30 ME
Витамин К	0,08 мг
Пантотеновая кислота	10 мг
Биотин	0,3 мг
Фолиевая кислота	0,4 мг

Взаимодействие витаминов с лекарственными средствами и пищей

Имеется ряд примеров взаимодействия обычной пищи с витаминами. Так, прием больших количеств фруктов, содержащих витамин С, нарушает абсорбцию витамина В12. Некоторые виды рыб и черника могут содержать тиаминазу, которая инактивирует витамин В1, яичный белок содержит авидин — гликопротеин, препятствующий абсорбции биотина. Взаимодействие лекарств с витаминами обсуждается при описании соответствующих витаминов. Например, длительное потребление невсасывающихся липидов, таких как минеральные масла (используемые в качестве слабительных средств), может существено снизить абсорбцию жирорастворимых витаминов и привести к витамин-дефицитному заболеванию. Другие примеры взаимодействий:

• эстрогенсодержащие оральные контрацептивы с витаминами В1, В2 и фолиевой кислотой;

• антибиотики (тетрациклин, неомицин) и сульфонамиды с витаминами В3, В12, С, К и фолиевой кислотой;

• антиконвульсанты с витаминами D, К и фолиевой кислотой;

• фенотиазины и трициклические антидепрессанты с витамином В2;

• диуретики с витамином В1

• изониазид и пеницилламин с витамином В6;

• метотрексат с фолиевой кислотой.

Витамины как диетические добавки

Биологически активные добавки могут содержать лекарственные вещества, отпускаемые без рецепта, растительные экстракты и витамины. Такие вещества могут обладать побочными эффектами и взаимодействовать с лекарствами и пищевыми компонентами при неправильном применении.

В основном витаминные препараты потребляют дети, пожилые и физически активные взрослые лица. Около 40% взрослой популяции в США и Канаде ежедневно добавляют к своему рациону витамины. Однако польза витаминов, используемых с целями, отличными от коррекции симптомов дефицита, не установлена. При приеме жирорастворимых витаминов в дозах, превышающих РДН, возникает риск развития гипервитаминоза. Употребление мегадоз витамина С может вызвать образование почечных камней. Побочные эффекты, такие как повышенная свертываемость крови, могут возникнуть от витамина К, употребляемого больными, принимающими постоянные дозы варфарина.

Витамин В1 (тиамин)

Витамин В1 содержится в сухих дрожжах, цельных зернах, цельном неполированном рисе и проростках пшеницы.

Тиамин (витамин B1) в форме тиаминдифосфата (пирофосфата) является коэнзимом реакций углеводного метаболизма, в частности декарбоксилирования a-кетокислот, таких как пировиноградная и а-кетоглутаровая кислоты. Тиамин также является коэнзимом в транскетолазных реакциях пентозо-фосфатного шунта. Отдельные реакции, в которых участвует тиамин в качестве коэнзима, приведены на рис. 22.3.

При дефиците витамина B1 развивается болезнь бери-бери (рис. 22.4). Это заболевание стало распространенным с увеличением потребления полированного белого риса. Полированный рис производят из шелушеного риса путем очищения от внешнего зародышевого слоя — материала, который и содержит основное количество витамина B1. В 80-х гг. XIX в. для лечения бери-бери у матросов военно-морских сил Японии использовали мясные и зерновые добавки, что и привело к открытию витамина B1. Выделяют две формы бери-бери:

• сухую — связана с поражением нервной системы. Она характеризуется дегенеративной нейропатией с признаками нейрита, параличом и атрофией мышц (см. рис. 22.4);

• влажную — связана с поражением сердечнососудистой системы и приводит к появлению отеков (отчасти вследствие сердечной недостаточности), учащенному сердцебиению, тахикардии с признаками нарушений на ЭКГ.

Дефицит витамина B1 может быть результатом не только его недостаточного потребления, но и чрезмерного употребления алкоголя, что вызывает энцефалопатию Вернике и психоз Корсакова. У младенцев бери-бери может проявиться при низком содержании тиамина в грудном молоке кормящих матерей.

Тиамин назначют для лечения и профилактики дефицита витамина В1, особенно у алкоголиков. В критических ситуациях (например, при острой энцефалопатии Вернике) его можно вводить внутривенно в дозах 50-100 мг. Прием глюкозы лицами с бессимптомным дефицитом тиамина может ускорить появление острых симптомов вследствие следующей реакции. В гликолитическом пути глюкоза катаболизируется до пирувата, проходя последовательно через 10 ферментно-катализируемых реакций. Пируват является эссенциальным промежуточным продуктом, участвующим как в катаболических (разложение до двуокиси углерода и воды в цикле лимонной кислоты), так и в анаболических реакциях (например, в синтезе аланина). Оксидативное декарбоксилирование пирувата до ацетил-КоА является необратимой реакцией, которая расходует тиамин и может привести к истощению тиамина в организме пациентов с дефицитом витамина В1, тем самым вызвая энцефалопатию. По этой причине при назначении глюкозы пациентам с подозреваемым дефицитом тиамина следует также назначать витамин B1.

Рис. 22.3 Биохимические реакции с коэнзимным участием тиамина.

Рис. 22.4 Больной бери-бери с периферической нейропатией. У некоторых пациентов развиваются висячая кисть и значительная слабость нижних конечностей (предоставлено A. Bryceson).

Витамин В2 (рибофлавин)

Витамин В2 содержится в дрожжах, мясных продуктах, таких как печень, молочных продуктах и зеленых листьях овощей.

Рибофлавин в форме флавинмононуклеотида или флавинадениндинуклеотида функционирует как коэнзим для различных дыхательных флавопротеинов, которые катализируют окислительно-восстановительные реакции. Роль этого витамина связана со способностью его изоаллоксазинового кольца акцептировать два электрона, отданных атомами водорода, для образования соответствующих восстановленных форм (рис. 22.5). В восстановленной форме фермента сохраняется энергия.

Симптомы дефицита витамина В2: фарингит, стоматит, глоссит, хейлоз, себорейный дерматит и в некоторых случаях роговичная васкуляризация и амблиопия. Дефицит одного рибофлавина встречается редко и в большинстве случаев сочетается с дефицитом других водорастворимых витаминов. Фенотиазины, трициклические антидепрессанты и хинин (противомалярийное средство) ингибируют флавокиназу, которая превращает рибофлавин в флавинмононуклеотид. Следовательно, эти средства могут увеличить потребность пациентов в рибофлавине. Для лечения дефицита витамин В2 назначают в дозах 5-20 мг/сут.

Витамин В3 (ниацин, никотиновая кислота)

Витамин В3 был обнаружен в мясе, рыбе, плодах бобовых и цельных зернах. Триптофан может служить источником никотиновой кислоты, т.к. в организме он может трансформироваться до никотиновой кислоты в соотношении 60 : 1 (т.е. 60 молекул триптофана дают 1 молекулу никотиновой кислоты).

Ниацин в организме преобразуется в две физиологически активные формы: НАД и НАДФ. Основная функция витамина В3 состоит в участии в окислительно-восстановительных реакциях, в которых задействованы НАД или НАДФ. Это эссенциальные коэнзимы для многих дегидрогеназ цикла Кребса, вовлеченного в анаэробный углеводный метаболизм, а также белковый и липидный обмены. Например, одна из реакций в цикле лимонной кислоты нуждается в НАДФ как коэнзиме для оксидативного декарбоксилирования изоцитрата в a-кетоглутаровую кислоту (рис. 22.6).

Рис. 22.5 Флавинадениндинуклеотид (ФАД) и его восстановленные формы.

Рис. 22.6 Оксидативное декарбоксилирование изоцитрата в а-кетоглутарат, использующее никотинамидадениндину-клеотидфосфат (НАДФ) в качестве коэнзима.

Пеллагра — болезнь, обусловленная дефицитом витамина В3, впервые была описана в 1735 г. Казалем как mal de la rosa (розовая болезнь) из-за шершавой, красного цвета кожи. Термин «пеллагра» произошел от итальянских слов agra (грубый, шероховатый) и pelle (кожа).

Первичными симптомами пеллагры являются дерматит, диарея и деменция (три «Л»)- Как правило, пеллагра встречается в популяциях, потребляющих в качестве главного источника белка зерновые, содержащие небольшие количества триптофана.

Для лечения пеллагры применяют ниацин. В фармакологических дозах, превышающих дозы, которые необходимы для его потребления как витамина, ниацин используют для лечения различных типов дислипопротеинемий (см. главу 11).

В прошлом, когда ниацин назначали для лечения гиперлипидемии, он вызывал гиперемию и вазодилатацию. Эти эффекты уменьшались со временем или после приема аспирина. С длительным приемом ниацина, назначенным для лечения дислипопротеинемий, связывают тяжелую гепатотоксичность.

Витамин В6 (пиридоксин)

Витамин В6 обнаружен в мясе, рыбе, плодах бобовых, сухих дрожжах и цельных зернах.

Витамин В6 в виде пиридоксальфосфата является коэнзимом во множестве эссенциальных реакций, таких как метаболизм некоторых аминокислот (включая декарбоксилирование, трансаминирование и рацемизацию), серосодержащих и гидрокси-аминокислот, а также жирных кислот.

Предполагают, что низкий уровень ГАМК вследствие сниженной глутаматдекарбоксилазной активности является причиной судорог, наблюдаемых при дефиците витамина В6. Классические примеры, приведенные на рис. 22.7, иллюстрируют роль этого витамина в биосинтезе ГАМК и 5-гидрокситриптамина.

Дефицит витамина В6 может быть обусловлен недостаточным питанием. Также он может встречаться у пациентов, принимающих пеницилламин, оральные контрацептивы и изониазид. Изониазид взаимодействует с пиридоксалем и образует пиридоксальгидразон, не обладающий коэнзимной активностью.

Рис. 22.7 Участие витамина В6 в двух биохимических реакциях, (а) Синтез гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) при наличии глутамата. (б) Биосинтез 5-гидрокситриптамина (серотонина) при наличии декарбоксилазы L-ароматических аминокислот.

Несмотря на то что витамин В6 является эссенциальным, клинические синдромы изолированного дефицита встречаются редко и обусловлены взаимодействием с лекарствами. Витамин В6 может быть назначен в качестве дополнительной терапии пациентам с комплексным дефицитом витаминов группы В. Продолжительный прием и избыточные дозы витамина В6 могут вызвать периферические невриты.

Витамин В12

Единственными источниками витамина В12 являются мясо (мышечная часть), печень и молочные продукты. В этих продуктах содержится витамин В12 микробного происхождения, синтезированный нормальной кишечной флорой.

Сложная структура витамина В12 была выяснена нобелевским лауреатом Дороти Ходжкин (рис. 22.8). Она состоит из ядра коррина (порфиринподобной кольцевой структуры с четырьмя восстановленными пиррольными кольцами, связанными с центральным атомом кобальта), 5,6-диметилбензимидазолилнуклеотида и непостоянных радикальных замещений. Различные заместители, ковалентно связанные с атомом кобальта, образуют различные кобаламины (см. рис. 22.8). Активными формами витамина В12 являются 5-дезоксиаденозилкобаламин и метилкобаламин.

Пищевой витамин В12 всасывается в подвздошной кишке за счет рецептор-опосредованного процесса. Необходимым условием абсорбции витамина В12 является его первичное связывание с внутренним фактором, секретируемым париетальными клетками слизистой желудка. После абсорбции витамин В12, связанный с гликопротеином в плазме, транспортируется транскобаламином II. Избыток витамина В12 накапливается в печени, и небольшие количества выводятся с мочой и фекалиями. Запасы витамина в печени обеспечивают ежедневную потребность в 2-3 мкг в течение 3-6 лет.

Витамин В12 жизненно важен для клеточного роста и митоза. Он необходим для превращения метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА (рис. 22.9) и восстановления фолиевой кислоты (рис. 22.10). Накопление метилмалонил-КоА при недостатке витамина В12 приводит к синтезу необычных жирных кислот и их включению в клеточные мембраны. Такие изменения могут объяснить нейрологические проявления дефицита витамина В12.

Роль витамина В12 в восстановлении фолиевой кислоты состоит в биохимически связанном метаболизме витамина В12 и фолиевой кислоты. Это объясняет тот факт, что функциональный дефицит метаболитов фолиевой кислоты наблюдается одновременно с дефицитом витамина В12. При дефиците витамина В12 вследствие нарушения регенерации фолиевой кислоты накапливается 5-метилтетрагидрофолат, что приводит к нарушению синтеза ДНК и мегалобластной анемии.

Рис. 22.8 Химическая структура витамина В12 и кобалами-нов. Витамин В,2 состоит из ядра коррина (порфиринподобной кольцевой структуры с четырьмя восстановленными пиррольными кольцами, связанными с центральным атомом кобальта), 5,6-диме-тилбензимидазолилнуклеотида и различных групп радикалов. Различные заместители, ковалентно связанные с атомом кобальта, образуют различные кобаламины.

Начиная с 20-х гг. XIX в. пернициозную анемию связывали с нарушением переваривания и всасывания в желудочно-кишечном тракте. Дефицит витамина В12 возникает в результате нарушения абсорбции при:

• дефиците внутреннего фактора;

• дефектах абсорбции комплекса витамин В12-внутренний фактор.

Самые частые причины дефицита витамина В12 и последующей пернициозной анемии — дефектная секреция внутреннего фактора в результате деструкции секреторных клеток желудка при аутоиммунной патологии (ахлоргидрия), после частичной или полной резекции желудка, при синдроме мальабсорбции, воспалительных заболеваниях кишечника, инвазии ленточными червями и строгой вегетарианской диете.

Дефицит витамина В12 вызывает нарушения синтеза ДНК, деления и функции клеток, поэтому проявляется в основном в тканях с быстро делящимися клетками (например, в костном мозге, желудочно-кишечном эпителии).

Рис. 22.9 Превращение метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА. Оксидативный путь метаболизма жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов с промежуточным продуктом, пентаноил-КоА, который окисляется и расщепляется на ацетил-КоА и пропионил-КоА. Ацетил-КоА окисляется через цикл лимонной кислоты, тогда как пропионил-КоА превращается в сукцинил-КоА. Метилмалонил-КоА-мутаза требует витамина В)2 в качестве коэнзи-ма. Дефицит витамина В12 приводит к накоплению метилмалонил-КоА и, как следствие, синтезу нефизиологических жирных кислот, содержащих нечетное число атомов углерода.

Рис. 22.10 Химическая структура фолиевой кислоты и ее регенерация с участием витамина В12. Фолиевая кислота сначала восстанавливается в дигидрофолиевую кислоту (DHF) и затем в тетрагидрофолиевую кислоту (THF) за счет фолатредуктазы. В процессе превращения серина в глицин THF принимает один атом углерода и образуется 5,10-метилен-ТНР. Последний может либо конвертироваться в 5-метил-ТНР, либо отдать метиленовую группу с образованием дезоксиуридилата и обратиться в DHF. Кинетически образование 5-метил-ТНР предпочтительнее. Переход метиленовой группы с 5,10-метилен-ТНР на дезоксиуридилат является эссенциальной стадией синтеза ДНК. 5-метил-ТНР должен трансформироваться в THF для поддержания необходимых поставок 5,10-метилен-ТНР. Это осуществляется за счет перехода метиловой группы на витамин В)2 для образования метилкобаламина. Затем метиловая группа переходит на гомоцистеин с образованием метионина. Метионин потом трансформируется в 5-аденозилме-тионин, который имеет важное значение для синтеза белка. 5-метил-ТНР накапливается при дефиците витамина В12. Путь метиониновой синтазы и трансформация гомоцистеина в метионин играют ключевую роль в регенерации фолиевой кислоты. ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота; ПАБК — парааминобен-зойная кислота.

Мегалобластная анемия — это главный гематологический симптом. Другие клинические признаки: бесплодие, органические мозговые синдромы (галлюцинации, эмоциональная лабильность и деменция), дегенерация спинного мозга и периферические нейропатии.

Лечение дефицита витамина В12 состоит из периодических инъекций этого витамина и, если возможно, лечения основного заболевания.

Фолиевая кислота

Фолиевая кислота находится в мясных субпродуктах, таких как печень, в сухих дрожжах и в зеленых листьях овощей.

Фолиевая кислота (птероилглутаминовая кислота) содержит птероидиновое кольцо, парааминобензойную кислоту и глутаминовую кислоту. После всасывания она восстанавливается до тетрагидрофолиевой кислоты, которая действует как акцептор одноуглеродных единиц.

Противоопухолевый препарат метотрексат блокирует превращение фолиевой кислоты в тетрагидро-фолиевую, связываясь с ферментом тетрагидрофолатредуктазой. Рис. 22.10 иллюстрирует роль витамина B12 в восстановлении фолата. Фолатные кофакторы необходимы для реакций одноуглеродного переноса и синтеза ДНК. Таким образом, фолиевая кислота является коэнзимом в:

• превращении гомоцистеина в метионин. Как показано на рис. 22.10, превращение гомоцистеина в метионин зависит от фолиевой кислоты и витамина В12, дефицит которых ведет к накоплению гомоцистеина. Обнаружено, что фолиевая кислота и витамин В12 снижают концентрацию гомоцистеина в крови. С другой стороны, высокий уровень гомоцистеина в крови связан с повышенным риском атеросклероза и ишемической болезни сердца. Фолиевая кислота в виде биологически активной добавки может уменьшить концентрацию гомоцистеина в крови, но уменьшит ли это риск развития атеросклероза и ишемической болезни сердца — пока не выяснено;

• превращении серина в глицин;

• синтезе тимидилата (скорость-лимитирующей стадии синтеза ДНК);

• метаболизме гистидина;

• синтезе пуринов.

В 1919 г. Уильям Ослер показал, что анемия, связанная с беременностью, отличается от таковой при дефиците витамина В12. В 1940-е гг. фолиевая кислота была очищена и синтезирована, и была обнаружена ее связь с мегалобластной анемией.

Дефицит фолата проявляется главным образом симптомами мегалобластной анемии, часто наблюдается у алкоголиков и у лиц с обширным заболеванием тонкой кишки. Суточная потребность у здоровых взрослых составляет около 100-200 мкг. Беременным и кормящим женщинам необходимо 200-500 мкг и более в день.

При дефицитных состояниях пероральная доза составляет 1 мг/сут. Кроме того, пренатальное введение фолиевой кислоты, проводимое за 3 мес до зачатия и в течение первого триместра, играет важную роль в профилактике дефектов нервной трубки. С точки зрения общественного здоровья это многообещающий вывод, т.к. дефект может возникнуть прежде, чем женщина узнает, что она беременна.

Большие дозы фолиевой кислоты могут снизить эффект противоэпилептических средств. Перед началом коррекции гематологических симптомов с помощью фолиевой кислоты необходимо поставить правильный диагноз, т.к. фолат устраняет витамин В12-дефицитную анемию, но не устраняет нарушения в ЦНС, обусловленные дефицитом витамина В12.

Пантотеновая кислота

Пантотеновая кислота широко распространена в продуктах животного и растительного происхождения. Она была последним нутриентом, зарегистрированным в качестве витамина. Липманн и Каплан получили Нобелевскую премию за выяснение ее функции. Пантотеновая кислота является неотъемлемым компонентом КоА, который осуществляет функции коэнзима в реакциях, участвующих в переносе ацетильных групп.

Этот витамин — незаменимый элемент КоА и ацил-транспортного белка. Коэнзим А функционирует в качестве кофактора во множестве реакций, участвующих в переносе двууглеродных групп, которые важны в:

• оксидативном метаболизме углеводов;

• гликонеогенезе;

• деградации жирных кислот;

• синтезе стеринов, стероидных гормонов и пор-фиринов.

Симптомы дефицита пантотеновой кислоты встречаются редко, т.к. она находится в больших количествах во многих продуктах. Дефицит может развиться у лиц с заболеваниями печени и обильно потребляющих алкоголь. Симптомы включают парестезии конечностей, мышечную слабость и синдром жжения ног.

Биотин

Биотин обнаружен в дрожжах, яичном желтке, мясе и молочных продуктах. Дополнительным источником является кишечная микрофлора. Яичный белок содержит гликопротеин, названный авидином, который прочно связывается с биотином и препятствует его кишечной абсорбции. Авидин теряет свои свойства при варке яиц.

Биотин действует как коэнзим в реакциях, вовлеченных в фиксацию двуокиси углерода (карбоксилирование). Он необходим для работы четырех карбоксилаз: ацетил-КоА-карбоксилазы, пируваткар-боксилазы, метилкротонил-КоА-карбоксилазы и пропионил-КоА-карбоксилазы. Биологически активной формой биотина является биоцитин — комплекс, в котором биотин ковалентно связан с £-аминогруппой лизинового остатка соответствующего фермента. Например, биотин участвует в превращении пирувата в оксалоацетат.

Дефицит биотина встречается редко, но может возникнуть при длительном общем парентеральном питании, продолжительном употреблении яичного белка и у лиц с недостаточной карбокси-лазной ативностью.

Для коррекции дефицита обычно назначают большие дозы (5-10 мг/сут).

Витамин С

Витамин С содержится в плодах цитрусовых, помидорах, картофеле, кабачках и зеленом перце.

Существуют две активные формы витамина С: L-аскорбиновая кислота и дегидроаскорбиновая кислота. Первая легко окисляется во вторую.

Витамин С быстро абсорбируется в подвздошной кишке за счет механизма Ма+-зависимого переноса. Он депонируется во всех тканях, при этом самые большие концентрации обнаруживаются в надпочечниках и гипофизе. Во всех тканях аскорбиновая кислота обратимо превращается в дегидроаскорбиновую кислоту. Основной метаболит витамина С экскретируется почками в виде оксалатной соли.

Таким образом, витамин С в больших дозах функционирует как восстанавливающий агент и необходим для:

• образования коллагена. Без витамина С протоколлаген перестает образовывать поперечные связи, в результате нарушается процесс заживления ран;

• синтеза биогенных симпатических аминов, норадреналина и адреналина;

• синтеза карнитина. Этот белок-переносчик ускоряет транспорт жирных кислот в митохондрии для последующего β-окисления.

Острый недостаток витамина С приводит к цинге — болезни, возникающей при повышенной потребности в витамине С или при его низком потреблении. Цинга была распространена в XVI в., когда предпринимались первые длительные морские переходы. В 1740-х гг. было обнаружено, что цитрусовые, содержащие лимонную кислоту, предотвращают заболевание. Симптомы: геморрагия, выпадение зубов, гингивит (рис. 22.11) и утолщение суставов. Альберт Сент-Георгий получил Нобелевскую премию за вклад в работу над открытием витамина С.

Для лечения недостаточности витамина С использовали аскорбиновую кислоту в дозах 100— 1000 мг/сут. Большие дозы были предложены как общеукрепляющие и для лечения опухолей, благодаря чему эта тема периодически поднимается в СМИ. Однако нет доказательств, подтверждающих целесообразность подобного использования витамина С. Его эффективность в онкологии не была подтверждена контролируемыми клиническими исследованиями.

Рис. 22.11 Цинга. В настоящее время дефицит витамина С встречается редко. Признаки цинги — тяжелый гингивит и расшатывание зубов (предоставлено R. Waterlow).

Есть две причины, чтобы не использовать мегадозы аскорбиновой кислоты. Первая — риск образования оксалатов в почках, а вторая — возвратная цинга. Последняя возникает в случае, если прием мегадоз аскорбиновой кислоты резко прекращается.

Витамин А

Витамин А содержится в жирах печени рыб, яичном желтке, в зеленых листьях и оранжевых овощах. Витамин А относится к группе ретиноидов и каротиноидов. Ретиноиды включают как природные соединения, так и синтетические аналоги витамина А (табл. 22.8). Структурно они связаны с (3-каротином (содержится в моркови).

Ретиноидные эфиры гидролизуются в просвете кишечника и абсорбируются с помощью механизмов активного транспорта. Абсорбированные эфиры поступают в печень, гидролизируются и транспортируются в кровяное русло ретинол-связывающим белком. Этот комплекс захватывается различными органами, особенно кишечником, печенью и органами зрения, в которых он связывается в специфических местах на клеточной мембране. В некоторых местах, таких как сетчатка, ретинол превращается в 11-цис-ретиналь и включается в родопсин (см. далее).

Витамин А играет роль в:

• фоторецепторном механизме сетчатки;

• целостности эпителия;

• стабилизации лизосом.

ФОТОРЕЦЕПТОРНЫЙ МЕХАНИЗМ СЕТЧАТКИ. Влияние витамина А на зрение показано на рис. 22.12. Сетчатка содержит два специализированных вида рецепторов (палочки и колбочки), которые передают фоторецепцию. Колбочки являются рецепторами света высокой интенсивности и ответственны за цветовосприятие, тогда как палочки чувствительны к свету низкой интенсивности (см. главу 19).

Активной формой витамина А в зрительной системе является 11-цис-ретиналь, а фоторецепторным белком, содержащимся в палочках, является опсин. Соединение 11-цис-ретиналя с опсином с последующим образованием родопсина, который является типичным G-белок-связанным рецептором, необходимо для поглощения света. Поглощение светового фотона вызывает фотораспад родопсина и образование нестойких конформационных состояний, которые приводят к изомеризации 11-цис-ретиналя в транс-ретиналь и распаду опсина. Транс-ретиналь может изомеризоваться в 11-цис-ретиналь и соединяться с опсином либо восстанавливаться в транс-ретинол. Активированный родопсин взаимодействует с трансдуцином, G-белком, для того, чтобы стимулировать фосфодиэстеразу циклического гуанозинмонофосфата, вызывая снижение проводимости цГМФ-регулируемых Na+-каналов в плазматической мембране. Эти изменения вызывают мембранную гиперполяризацию и генерацию потенциалов действия в ганглиозных клетках, которые затем по зрительному нерву проводятся в мозг.

Рис. 22.12 Роль витамина А в процессе зрения. Для восприятия света необходимо присоединение 11-цис-ретиналя к опсину с образованием родопсина. Поглощение светового фотона приводит к фотодекомпозиции родопсина и образованию неустойчивых конформационных состояний, ведущих к изомеризации 11-цис-ретиналя в транс-ретиналь и диссоциации опсина. Транс-ретиналь может изомеризоваться в 11-цис-ретиналь и соединиться с родопсином или восстановиться в транс-ретинол. Активированный родопсин взаимодействует с трансдуцином, С-белком, для стимуляции активности цГМФ, что приводит к замедленной проводимости цГМФ-регулируемых №+-каналов в плазматической мембране. Эти изменения вызывают гиперполяризацию мембраны и генерацию потенциала действия в ганглиозных клетках сетчатки, который идет в мозг по зрительному нерву.

Таблица 22.8 Ретиноиды, применяемые в клинике

Химическое название	Альтернативное название	Клиническое применение
Ретинол		Дефицит витамина А
Ретиноевая кислота (транс)	Третиноин	Акне (местное лечение)
Ретиноевая кислота (13-цис)	Изотретиноин	Акне (системное лечение)
Этретинат		Псориаз

РОСТ ЭПИТЕЛИЯ. Витамин А необходим для инициации и регуляции дифференцировки эпителиальных клеток в слизистых оболочках и ороговевающих тканях.

РОЛЬ В КАНЦЕРОГЕНЕЗЕ. Ретиноиды оказывают угнетающий эффект на клеточную дифференцировку и тем самым могут быть использованы в лечении и профилактике некоторых форм рака у человека. Эти эффекты обусловлены взаимодействием с ядерными рецепторами ретиноевой кислоты, ведущим к генной экспрессии. Три гена ретиноевой кислоты, названные а, β и у, локализуются в 17-, 3- и 12-й хромосомах человека соответственно. Эти рецепторы принадлежат к суперсемейству рецепторов, которое включает рецепторы для стероидных и тиреоидных гормонов и кальцитриола. Транс-ретиноевая кислота вызвает полную ремиссию у 90% пациентов с острым промиелоцитарным лейкозом. Изоретиноин также вызывает регрессию оральной лейкоплакии при условии постоянного применения препарата.

Дефицит витамина А

Связь между куриной слепотой и недостатком витамина А стала очевидной сравнительно недавно. В течение 1900-1920-х гг. было показано, что жирорастворимый материал яичного желтка и жир печени трески существенно стимулируют рост и излечивают куриную слепоту. Однако только в 1930-х гг. была выяснена структура β-каротина и близких веществ. С другой стороны, токсичность витамина А впервые наблюдали у исследователей Арктики, которые потребляли большие количества печени белых медведей.

Симптомы дефицита витамина А: ксерофталь-мия (сухость роговицы глаза; рис. 22.13), кератомаляция (сухость и изъязвление роговицы; рис. 22.14), пятна Бито и куриная слепота. Также при дефиците витамина А ухудшается состояние кожи.

Дефицит может быть результатом низкого потребления или жировой мальабсорбции при различных заболеваниях. Потребление алкоголя также может уменьшить запасы витамина А в печени.

Ретиноевая кислота (третиноин, транс-ретиноевая кислота) — кислотная форма витамина А. Эффективна при местном лечении вульгарных угрей (см. табл. 22.8, главу 18). Местное применение ретиноевой кислоты первоначально вызывает раздражение кожи с сухостью и эритемой. Эти нежелательные эффекты наблюдаются в течение первых нескольких недель и обычно уменьшаются с последующим применением.

Синтетический аналог витамина А, 13-цис-pетиноевая кислота (изотретиноин), активен при энтеральном введении. Его применяют при тяжелом кистозном акне (см. главу 18). Обычные побочные фекты напоминают симптомы гипервитаминоза А. Тератогенность — главный риск для беременных женщин, принимающих изотретиноин; женщины детородного возраста должны принимать эффективные контрацептивные препараты перед началом приема ретиноидов. Риск может сохраниться в течение нескольких месяцев после прекращения лечения из-за продолжительной сохранности ретиноидов в организме.

Рис. 22.13 Ксерофтальмия. Дефицит витамина А является обычной причиной слепоты у дошкольников в тропиках. Сухость роговицы и конъюнктивы придают глазу затуманенный вид (предоставлено W. Peters).

Рис. 22.14 Кератомаляция. Размягчение или коагуляционный некроз роговицы при хроническом тяжелом дефиците витамина А (предоставлено J. Waterlow).

Другое синтетическое производное витамина А, этретинат, используют местно для лечения псориаза. Синтетические ретиноиды, применяемые при кожных заболеваниях, обладают повышенной активностью по отношению к эпителиальной дифференцировке и низкой системной токсичностью (см. главу 18).

Гипервитаминоз А развивается при употреблении ретиноидов в количествах, значительно превышающих потребности. Симптомы: зуд, дерматит, десквамация кожи, нарушения роста волос, трещины губ, головная боль, анорексия, повышенная утомляемость, раздражительность, геморрагия и врожденные аномалии. Побочные эффекты системного лечения акне, описанные ранее, по существу являются гипервитаминозом А.

Витамин D

Витамин D содержится в жирах печени рыб и яичном желтке. Он также синтезируется в коже под воздействием УФ-лучей. Соответственно, выделяют два источника витамина D:

• с пищей поступает витамин D3 (холекальциферол) из животных источников и витамин D2 (эргокальциферол) — из растительных источников;

• витамин D3 синтезируется в коже из 7-дегидрохолестерола (образованного в стенке кишечника из холестерина) при действии УФ-лучей. Инсоляция лица и рук солнечным светом в течение 15 мин достаточна для обеспечения ежедневной потребности в витамине D. В пищевых добавках витамина D не нуждаются лица, проживающие в солнечных областях или проводящие большую часть своего времени на открытом воздухе. Витамины D2 и D3 одинаково эффективны как витамины.

Витамин D — семейство стероидных производных. Является предгормоном, превращающимся в ряд биологически активных метаболитов (рис. 22.15). Сначала витамин D3 превращается в печени в 25-гидроксивитамин D3 (25[OH]D3, кальцифе-диол), который затем в почках превращается в 1,25-дигидроксивитамин D3 (l,25[OH]2D3, кальцитриол). Следующим активным метаболитом является 24,25-дигидроксивитамин D3 (24,25 [OH]2D3, секальцифедиол). Однако физиологическая роль этого метаболита менее понятна.

Как и для других жирорастворимых витаминов, для абсорбции витамина D из кишечника необходим жир в рационе. После абсорбции витамин D3 транспортируется в составе хиломикронов в печень и запасается с белком-переносчиком — витамин D-связывающим белком. Витамин D и его активные метаболиты циркулируют в плазме, связанные с этим белком, а излишки витамина D накапливаются в жировой ткани.

Метаболизм витамина D осуществляется в две стадии:

• 25-гидроксилирование — протекает в печени;

• 1-гидроксилирование — протекает в почках и стимулируется паратиреоидным гормоном (РТН). Низкая концентрация ионизированного Са2+ в плазме стимулирует секрецию РТН в паратиреоидной железе (рис. 22.16). Основной путь элиминации — желчная экскреция, а 24-гидроксилирование в почках является предварительной стадией.

1,25[OH]2D3 действует как гормон и играет важную роль в гомеостазе Са2+ (см. также главы 11, 15). Вместе с паратиреоидным гормоном он поддерживает уровень Са2+ в плазме за счет:

• стимуляции кишечной абсорбции Са2+;

• повышения мобилизации Са2+ из костей;

• снижения экскреции Са2+ из почек (через повышенную почечную реабсорбцию).

Физиологические концентрации кальцитонина играют незначительную роль в гомеостазе Са2+ человека.

Рис. 22.15 Активация витамина D. Витамин D (пищевой и синтезируемый в коже) превращается в организме в биологически активные метаболиты. Сначала витамин D3 превращается в печени в 25-гидроксивитамин D3 (25[OH]D3), который затем в почках превращается в 1,25-дигидроксивитамин D3 (l,25[OH]2D3).

Концентрации РТН и 1,25[OH]2D3 изменяются в ответ на изменение концентраций кальция в плазме. Этот процесс поддерживает концентрации кальция в плазме на уровне около 10 мг/100 мл. Другие функции 1,25[OH]2D3:

• ускорение образования костной ткани за счет стимуляции созревания остеокластов и непрямой стимуляции их активности;

• клеточная дифференциация;

• ингибирование роста некоторых карцином, особенно рака молочной железы и злокачественной меланомы.

В 1810-х гг. было обнаружено, что жир печени трески излечивает рахит — заболевание, которое сейчас известно как классический дефицит витамина D (рис. 22.17а). Взрослой формой рахита является остеомаляция (см. рис. 22.176). Деминерализация костей происходит в результате перехода кальция в плазму, инициированного РТН. В группу с высоким риском дефицита витамина D входят дети, у которых пищевой дефицит усугубляется отсутствием солнечной инсоляции, пожилые люди и пациенты с почечной недостаточностью, у которых дефицит l,25[OH]2D3 обусловлен отсутствием синтеза в почках. Гипопаратиреоидизм и прием эстрогенов могут снизить уровень РТН с таким же эффектом. Жировая мальабсорбция и потребление алкоголя также приводят к дефициту. Главными признаками гипокальциемии являются повышенная возбудимость, включая парестезии, тетанию и повышенную нервно-мышечную возбудимость, ларингоспазм и судороги.

Рис. 22.16 Регуляция концентрации Са2+ в плазме витамином D и паратиреоидным гормоном (РТН). Витамин D и РТН регулируют концентрацию Са2+ в плазме, действуя на три основные ткани-мишени: кишечник, почки и кости. Низкий уровень Са2+ в плазме стимулирует повышенную секрецию РТН, который действует на почки и кости. РТН в почках стимулирует синтез 1,25-дигидроксивитамина D3 (l,25[OH]2D3), который, в свою очередь, усиливает кишечную абсорбцию Са2+. Другими словами, сниженный уровень Са2+ в плазме приводит к повышенной мобилизации Са2+ из костей, усиленной реабсорбции в почках и ускоренной абсорбции в кишке.

Уровень кальция в плазме определяет гипер- и гипокальциемическое состояния. Витамин D как фармакотерапевтическое средство применяют в следующих случаях (табл. 22.9):

Рис. 22.17 Дефицит витамина D. (а) Рахит вызывает грубую деформацию ног и «куриную грудь» (предоставлено R. Hendrickse). (б) Остеомаляция. Повышение потребности в витамине D во время беременности может привести к грубой деформации костей таза (предоставлено C.D. Scarrow).

Таблица 22.9 Клиническое применение различных форм витамина D

Название	Химическое название	Клиническое применение
Холекальциферол	Витамин D3 (D3)	Дефицит
Эргокальциферол	Витамин D2 (D2)	Дефицит
Кальцифедиол	25-гидроксивитамин D3 (25[OH]D3)	Дефицит
Кальцитриол	1,25-дигидроксивитамин D3 (1,25[OH]2D3)	Дефицит
Секальцифедиол	24,25-дигидроксивитамин D3 (24,25[OH]2D3)	Дефицит
Дигидротахистерол		Дефицит
Кальципотриол		Псориаз (в стадии изучения)

• при лечении рахита (пищевого и метаболического), остеомаляции и гипопаратиреоидизма. Метаболический рахит обычно лечат препаратами, которые не требуют почечного 1-гидроксилирования для активации (например, кальцитриолом);

• при лечении псориаза. Можно применять неактивные производные витамина D (например, кальципотриол);

• для профилактики и лечения остеопороза. Гиперкальциемия может быть результатом избыточного потребления витамина D. Длительная гиперкальциемия вызывает сначала обратимое, а затем необратимое поражение почек и кальцификацию мягких тканей, включая сердечно-сосудистую систему. Гипервитаминоз может сопровождаться задержкой роста детей, фетальными дефектами, сниженной функцией паратиреоидной железы и стенозом аорты.

Витамин Е

Витамин Е содержится в растительных маслах, проростках пшеницы, листьях овощей, яичном желтке, маргарине и плодах бобовых.

а-Токоферол — самый активный из восьми встречающихся в природе токоферолов с активностью витамина Е. (3-Токоферол (пшеничный) и у-токоферол (кукурузное и соевое масла, маргарины) обладают 50% активностью a-форм, тогда как 5-токоферол (подсолнечное масло) почти лишен витаминной активности.

Витамин Е действует как антиоксидант, его клиническое значение сомнительно.

Недоношенные дети имеют риск дефицита витамина Е из-за низкого трансплацентарного транспорта этого витамина.

Единственным показанием терапии витамином Е является гемолитическая анемия новорожденных.

Витамин К (см. также главу 10)

Витамин К содержится в листьях овощей, овощных маслах и печени, а также синтезируется кишечной флорой.

Витамин К, хиноидное производное, встречается в двух природных формах:

• витамин K1 (фитонадион) присутствует в пище;

• витамин К2 (менахинон) синтезируется кишечной флорой.

Витамин К2 — это несколько веществ с разной длиной боковых цепей (п = 1-13); менахинон-4 — наиболее активная биологическая форма. Витамин К3 является синтетическим водорастворимым производным.

Витамин К необходим для образования протромбина и факторов свертывания VII, IX и X. Эти факторы являются гликопротеинами с несколькими остатками у-карбоксиглутаминовой кислоты, сгруппированными на N-конце пептидной цепи. Витамин К необходим в качестве коэнзима для этой посттрансляционной модификации. В течение процесса карбоксилирования витамин К превращается в неактивный оксид и затем вновь метаболизируется в свою активную форму (см. рис. 22.2). Восстановительный метаболизм неактивного эпоксида витамина К чувствителен к варфарину. Варфарин и близкие по структуре средства блокируют у-карбоксилирование и приводят к снижению коагуляционной активности. Антибиотики широкого спектра действия, которые подавляют бактериальную флору, снижают продукцию витамина К и могут усилить антикоагуляционный эффект варфарина.

В 1935 г. Хенрик Дам открыл фактор, который необходим для лечения дефектов коагуляции. Он был назван витамином К как фактор коагуляции.

Дефицит витамина К приводит к геморрагическим состояниям из-за недостатка протромбина, ведущим к удлинению протромбинового времени. Антиконвульсанты (гидантоин) и антибиотики (неомицин) могут вызвать дефицит витамина К.

Новорожденные, особенно недоношенные, входят в группу риска по дефициту витамина К из-за низкого содержания витамина К в грудном молоке и слабого синтеза в кишечнике. Жировая мальабсорбция и потребление неабсорбируемых липидов, таких как минеральное масло, также могут привести к дефициту витамина К. Печеночная недостаточность обостряет последствия дефицита витамина К в результате нарушения синтеза факторов коагуляции в печени.

Основное клиническое показание для назначения витамина К — лечение и/или профилактика дефицита витамина К, особенно у новорожденных. Он может назначаться парентерально в качестве антагониста варфарина, однако полное устранение антикоагулянтного эффекта задерживается на период, необходимый для восстановления уменьшенной концентрации факторов свертывания, зависимых от витамина К.

Избыток витамина К может вызвать ядерную желтуху, обусловленную накоплением билирубина в ЦНС.

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ

Некоторые микроэлементы, включая металлы, являются жизненно необходимыми. Самым ярким примером таких металлов может служить железо, без которого кислороднесущие молекулы и некоторые ферменты не могут функционировать (см. главу 10). Другие важные элементы, такие как калий, натрий, магний и йод, обсуждаются в разных главах.

Некоторые элементы выполняют функции, аналогичные железу, будучи незаменимыми кофакторами для ферментов. Они включают медь, цинк, селен, марганец, молибден и кобальт, а также фтор.

Суточные потребности микроэлементов и минералов перечислены в табл. 22.10.

Дефицит микроэлементов

Дефицит меди приводит к гематологическим эффектам

Дефицит меди встречается крайне редко, т.к. необходимые следовые количества меди содержатся в большинстве пищевых продуктов. Однако он возникает при синдроме Менкеса, после хирургического шунтирования кишечника либо при избыточном потреблении цинка. При дефиците меди активность ферментов, например цитохромоксидазы, снижается, что приводит к гематологическим последствиям, таким как лейкопения и умеренная анемия. Небольшие количества сульфата меди (1-2 мг), добавленные в рацион, адекватно предотвращают любой дефицит.

Дефицит цинка влияет на метаболизм нуклеиновых кислот

Цинк имеет большое значение для обмена нуклеиновых кислот. Его недостаток встречается редко,т.к. он является постоянным компоненетом многих пищевых продуктов. Однако дефицит может быть обусловлен генетическими факторами или неполноценным парентеральным питанием. Дефицит приводит к появлению характерной сыпи и разнообразным, не связанным друг с другом состояниям, таким как гипогонадизм, незаживающие раны, подавленный иммунитет и снижение психических функций. Энтеральное введение цинка быстро устраняет эти симптомы. Соли цинка (ацетат, глюконат) в таблетках применяют для лечения обычной простуды с недостоверными результатами.

Таблица 22.10 Суточная потребность в микроэлементах и минералах

Микроэлементы	Количество (мг)	Минералы	Количество 1 (мг)
Хром	0,12	Кальций	1000
Медь	2	Железо	15
Фтор	2	Магний	400
Йод	0,15	Фосфор	1000
Марганец	2	Цинк	15
Молибден	0,075
Селен	0,075

Селен — компонент глутатионпероксидазы

Селен является важным компонентом глутатионпероксидазы. Необходимо микрограммовое количество (10-75 мкг в зависимости от возраста), которое содержится в нормальном рационе, поэтому дефицит селена наблюдается редко. Связана ли сниженная активность глутатионпероксидазы с миопатиями (особенно сердца), вызванными дефицитом селена, неизвестно.

Дефицит марганца может тормозить рост

Марганец играет важную роль в метаболизме мукополисахаридов, и его дефицит может привести к задержке роста.

Дефицит молибдена вызывает симптомы подагры

Дефицит молибдена вызывает симптомы подагры вследствие его участия в обмене пуринов. При подагре кристаллы уратов откладываются в суставах и вызывают их набухание, сопровождаемое лихорадкой (см. главу 15).

Дефицит фтора приводит к повреждению эмали зубов и нарушению костной ткани

Добавление фтора к питьевой воде с низким содержанием фтора и к таким продуктам, как зубная паста, оказывает заметное снижение частоты кариеса в популяции (см. главу 23). Это обусловлено прямым участием фтора в развитии эмали зуба. Дефицит фтора приводит не только к повреждению эмали, но также вызывает нарушение костной структуры. Там, где в питьевую воду не добавляют фтор, можно назначать таблетки с фтором.

Литература

• Bendrich A, Decklebaum RJ (eds). Preventative Nutrition: the Comprehensive Guide for Health Professionals. Totowa;

• NJ Human Press; 2005. [Cover all aspects of nutriton.]

• Cuyton A (ed.). Textbook of Medical Physiology. Philadelphia: WB Saunders; 2000. [An excellent textbook on medical physiology.]

• Lehninger AL (ed.). Lehninger Principles of Biochemistry. New York: Worth Publishers; 2000. [An excellent textbook on biochemistry.]

• Stratton RJ, Green CJ, Elia M. Disease-Related Malnutrition. Wallingford and Cambridge: CABI Publishing, 2003.