Вітаміни

Визначення і загальна характеристика

ВІТАМІ́НИ (від лат. vita — життя) — природні біо­логічно активні біо­органічні сполуки екзоген­ного походже­н­ня, різні за хімічною структурою та механізмом біо­логічної дії.

Класифікацію вітамінів засновано на їх фізико-хімічних властивостях, роз­чин­ності та способі фізіологічної дії на обмін речовин. Залежно від способу екс­тракції вітамінів із продуктів харчува­н­ня за допомогою органічних роз­чин­ників або води роз­різняють жиророзчин­ні та водорозчин­ні вітаміни. Нині виділяють 13 жит­тєво необхідних людині вітамінів, серед яких 4 групи сполук жиророзчин­них вітамінів (А, D, E, K) та 9 — водорозчин­них (В₁, В₂, РР, В₅, В₆, В_с, В₁₂, H та С), що наведено в Табл.

Табл. Класифікація вітамінів

До групи вітамінів уналежнюють природні сполуки, які не синтезуються в організмі людини і тварин, необхідні в дуже малій кількості, не входять в структуру тканин, не є джерелом енергії, виконують в організмі регуляторні та каталітичні функції. Характерною особливістю вітамінів є те, що їх біо­логічна активність реалізується за­звичай за участі певних специфічних вітамінзвʼязувальних білків, які беруть участь у процесах всмоктува­н­ня цих речовин у шлунк.-кишковому тракті, транс­порті з кровʼю до клітин-мішеней і проникнен­ні в них, внутр.-клітин. транс­порті до субклітин­них органел (структур) та виявлен­ні їх біо­хімімічного ефекту у складі ферменту чи при взаємодії з білкомандирецептором.

Людина отримує вітаміни перед­усім із їжею рослин­ного і тварин­ного походже­н­ня. Потреби людини та вищих тварин у деяких вітамінах забезпечуються за рахунок жит­тєдіяльності мікрофлори кишківника (у людини — більша частина вітаміну К, у дорослих жуйних тварин — вітаміни групи В). Вітамін С є незамін­ним екзоген­ним фактором харчува­н­ня лише для людини, приматів та окремих видів тварин (напр., мор. свинок), а для більшості тварин, які спроможні синтезувати аскорбінову кислоту, він не є вітаміном. Незамін­ними факторами харчува­н­ня є також певні амінокислоти, поліненасичені жирні кислоти, вуглеводи, мікро­елементи та ін. На від­міну від них, вітаміни не є енергетичним матеріалом чи вихідною сировиною для біо­синтезу білків, нуклеїн. кислот, вуглеводів, ліпідів. Вітамінам притаман­ні фізіологічні та біо­хімічні функції регуляції процесів біо­енергетичного обміну та внутрішньоклітин­ного обміну нуклеїнових кислот, білків, ліпідів, вуглеводів та мінеральних компонентів, за участі специфічних вітамінзвʼязувальних білків та білків певних ферментних систем, де вітаміни слугують коферментами або простетичними групами ферментів. Роз­пі­знава­н­ня субстрату (певної речовини) забезпечує білок, а певний тип біо­хімічної реакції ви­значається певною коферментною формою того чи іншого вітаміну.

Для природних біо­логічно активних сполук, особливо для вітамінів, характерним є виявле­н­ня дозозалежного ефекту, який полягає в тому, що при недо­статності або від­сутності надходже­н­ня до організму певного вітаміну в умовах не­збалансованого харчува­н­ня виникають характерні метаболічні поруше­н­ня, повʼязані з роз­витком гіпо-(а-)вітамінозів в організмі. Кожний вітамін має свої особливості всмоктува­н­ня, транс­порту, засвоє­н­ня та накопиче­н­ня в організмі, динаміку обміну та виведе­н­ня з нього і, як наслідок, свою дозу добової фізіологічної потреби, оптимальну фізіологічну та лікарську дозу, за якої досягається максимальний біо­логічний ефект. Надходже­н­ня надлишку вітамінів під час дієти або вжива­н­ня «ударних» (надлишкових) доз вітамінів призводить до роз­витку гіпервітамінозу, повʼязаного зі значним інгібува­н­ням тих метаболічних процесів і реакцій, які контролюються та активуються певним вітаміном за фізіологічних умов. В окремих випадках гіпервітаміноз су­проводжується виявле­н­ням токсичності вітамінів (напр., вітамін А та D₃), що може навіть спричинити загибель організму.

Потреба у вітамінах та коферментах значно посилюється в умовах комплексної дії негативних чин­ників довкі­л­ля, при патологічних поруше­н­нях та залежно від фізіологічного стану організму. Не­стача вітамінів у організмі людини та тварин спричиняє широкий спектр порушень обміну, що є основною причиною роз­витку різноманітних тяжких патологічних станів, лікува­н­ня та профілактика яких за допомогою фармакологічних засобів може бути ефективною лише у випадках усуне­н­ня за допомогою вітамінів та коферментів першо­причин роз­витку захворювань. Особливо тяжкі та незворотні зміни здоровʼя спо­стерігаються при не­стачі вітамінів у вагітних жінок та новонароджених, а також дітей у ран­ньому віці.

Від­кри­т­тя вітамінів повʼязане з іменами нідерландського. лікаря-екс­периментатора Х. Ейкмана, англійського біо­хіміка Ф.-Ґ. Гопкінса (Нобелівська премія, 1929). У 1911 польський вчений К. Функ отримав із рисових висівок концентрат речовини, яка ефективно лікувала хворобу бері-бері (поліневрит, спричинений тривалим спожива­н­ням полірованого рису), і саме він увів термін «вітамін» (амін життя), оскільки ця речовина була аміном. Надалі за всіма сполуками з подібними фізіологічними властивостями збереглася ця узагальнювальна назва, хоча більшість незамін­них факторів, які були від­криті пізніше, не містили азоту і не належали до амінів. Згодом було виявлено, що вітамін В₁, ізольований К. Функом, є комплексом компонентів, по­значених як вітамін В₁, В₂, В₄ тощо.

Значний внесок у роз­виток вче­н­ня про вітаміни зробили українські науковці. Вітамінологічні дослідже­н­ня в Україні були започатковані 2-ма ста­т­тями О. Пал­ладіна у ж. «Врачебное дело» (1919), що належали до когорти перших публікацій з вітамінології в СРСР. В Україні ви­вче­н­ня біо­хімічних функцій вітамінів провадили в ін­ститутах харчува­н­ня у Харкові (С. Винокуров) та Одесі (Л. Черкес), на кафедрі біо­хімії Харківського медичного ін­ституту (А. Утєвський), згодом — Київського медичного ін­ституту (С. Винокуров).

Одним з базових напрямів створеного 1925 О. Пал­ладіним Українського біо­хімічного ін­ституту (нині Ін­ститут біо­хімії ім. О. Пал­ладіна НАНУ) було проведе­н­ня фундаментальних досліджень у галузі біо­хімії та фізіології вітамінів. 1939 з ініціативи цього вченого та О. Баха створено Головний комітет «Cою­звітамін­пром». У перші роки 2-ї світової війни О. Пал­ладін та його спів­робітники роз­робили технологію одержа­н­ня вітаміну К-метил-нафтохінону, який ді­став назву вітамін К₃ і з якого шляхом хімічного синтезу було отримано препарат «Вікасол» (використовують для припине­н­ня кровотеч).

З метою подальшого роз­витку досліджень із біо­хімії вітамінів 1944 в Ін­ституті біо­хімії О. Пал­ладіним було організовано лабораторію біо­хімії вітамінів, яку 1966 реорганізовано у від­діл. Одним з основних напрямів діяльності цього від­ділу було проведе­н­ня досліджень обміну та функціонува­н­ня аскорбінової кислоти (С. Винокуров), шляхів обміну водорозчин­них вітамінів групи В, жиророзчин­них вітамінів А, Е, D₃, а також коензиму Q (Р. Чаговець). Роз­роблені від­ділом практичні рекомендації та пропозиції в галузі охорони здоровʼя та тварин­ництва сприяли організації в післявоєн­ні роки Республіканського тресту «Укрвітамін­пром». У цей період роз­роблено технології одержа­н­ня концентрату вітаміну А з печінки скатів та ін. чорноморських риб (Л. Кузнецова), концентрату вітаміну Е з олії зародків пшениці (Ю. Лахно), концентратів вітамінів А і Е з природної сировини (В. Вендт, Л. Кузнецова, Р. Чаговець, Ю. Лахно). Р. Чаговець разом із спів­робітниками об­ґрунтував дозозалежний ефект вітамінів та критично пере­глянув практику за­стосува­н­ня їхніх «ударних» доз. У на­ступні роки було роз­почато дослідже­н­ня специфічних вітамінзвʼязувальних та рецепторних білків, що транс­портують вітаміни і коферменти до рецепторів та беруть участь у реалізації їх специфічних функцій (А. Халмурадов). 1982 на базі від­ділу створено лабораторію хінонзвʼязувальних білків, основним напрямом діяльності якої було дослідже­н­ня специфічних білків, що звʼязували a-токоферол та його активні метаболіти (Г. Донченко). Нині основним напрямом досліджень від­ділу є ви­вче­н­ня молекулярних механізмів функціонува­н­ня та функціональної взаємодії вітамінів, коферментів та їх специфічних білків-акцепторів у спеціалізованих клітинах з метою цілеспрямованої та ефективної корекції специфічних патологічних змін в обміні організму. В остан­ні роки спів­робітники від­ділу одержали принципово нові дані щодо молекулярних механізмів коферментної та некоферментної дії β-каротину та убіхінону (Q), вітамінів А, В₁, РР, D₃, Е та їх природних метаболітів, участі специфічних білків у реалізації біо­логічної дії досліджуваних природних фізіологічно активних сполук. Ці дані стали основою для формува­н­ня нової сучасної галузі вітамінології — молекулярної вітамінології. Було роз­роблено наук.-екс­периментальне об­ґрунтува­н­ня для створе­н­ня і впровадже­н­ня у практику нового поколі­н­ня лікарських препаратів метаболічного плану на базі вітамінів, коферментів та ін. біо­логічно активних сполук (зокрема «Cоєвіт», «Кардіовіт», «Євіт-1», «Метовіт», «Біо­віт» та ін.).

Завдяки багаторічним дослідже­н­ням академіка О. Пал­ладіна, Р. Чаговця, їхніх учнів та послідовників була започаткована широко ві­дома в Україні та за кордоном наукова школа вітамінології. Нині Ін­ститут біо­хімії ім. О. Пал­ладіна НАНУ залишається науковим центром з біо­хімії вітамінів та молекулярної вітамінології в Україні. Значний внесок у роз­виток дослідже­н­ня вітамінів в Україні було здійснено також провід­ними вченими Одеського університету (ви­вче­н­ня некофермент. функцій та транс­портува­н­ня тіаміну і його похідних, ролі вітаміну В₁, В₆ та С в обміні речовин; А. Ро­занов, В. Тоцький); Він­ницького медичного університету (дослідже­н­ня ролі вітамінів у біо­транс­формації ксенобіо­тиків, лікарських препаратів; М. Луцюк, О. Пентюк); Київського медичного університету (ви­вче­н­ня мед. та фізіологічних аспектів кардіо- і нейротропної функції тіаміну (вітамін В₁), ролі вітамінів С та Е в регуляції процесів пере­кис. окисле­н­ня ліпідів; Є. Шамрай, Ю. Хмелевський); Ін­ституту очних хвороб і тканин. терапії ім. В. Філатова АМНУ (ви­вче­н­ня ролі вітамінів Е і С у профілактиці та лікуван­ні офтальмологічних патологій; М. Леус); Ін­ституту біо­органічної хімії і нафтохімії НАНУ (дослідже­н­ня механізмів функціонува­н­ня похідних вітаміну В₁ у біо­хім. каталозі; О. Ясников, А. Вовк); Львів. філії Ін­ституту біо­хімії ім. О. Пал­ладіна НАНУ (дослідже­н­ня метаболізму вітаміну В₂ і його коферментних форм; Г. Ша­вловський).

Біо­логічна активність хімічно чистого вітаміну ви­значається у між­народних одиницях (МО). Для номенклатури вітамінів було прийнято використовувати літери алфавіту з на­ступною нумерацією для субкласифікації нових від­критих вітамінів. Водночас вітаміни отримували назву залежно від захворюва­н­ня, для профілактики якого вони використовувалися (напр., анти­скорбутний вітамін С, антирахітичний вітамін D та ін.). Однак не всі вітаміни мали таку чітку специфічність, а прояви низки гіпо-(а-)вітамінозів були комплексні та варіабельні. Саме тому в між­народній термінології набували пошире­н­ня тривіальні найменува­н­ня, що засвідчували хімічну структуру вітамінів, тому що вітаміни — це гетероген­на група сполук від простих речовин (напр., вітамін С) до вельми складних структур (напр., вітамін В₁₂). 1956 Комісія з номенклатури біо­хімічної секції Між­народного союзу з чистої та прикладної хімії рекомендувала ві­ді­йти від літерних та фізіол. найменувань та прийняти єдині назви, які в подальшому ставали загально­вживаними.

Жиророзчин­ні вітаміни

Жиророзчин­ні вітаміни — група природних біо­синтетично споріднених сполук, в основі виникне­н­ня яких лежить активований ізо­прен (С₅) — ізопентеніл дифосфат, який шляхом димеризації (конденсації) пере­творюється в заг. попередник — фарнезол (С₁₅). Загальною характеристикою цієї групи сполук є їх нерозчин­ність у воді та спроможність роз­чинятися в різних як неполярних, так і полярних органічних роз­чин­никах та жирах. Тому виняткове значе­н­ня для подальших процесів засвоє­н­ня, транс­порту та реалізації біо­логічної дії цієї групи вітамінів мають специфічні вітамінзвʼязувальні білки, за рахунок ліганд-білкової взаємодії з якими від­бувається «солюбілізація» — роз­чине­н­ня нерозчин­них у водній фазі внутрішньоклітин­ного середовища жиророзчин­них вітамінів. Ще однією загальною особливістю жиророзчин­них вітамінів є висока гідрофобність їх молекулярної структури, внаслідок чого здійснюється гідрофобна взаємодія із структурними компонентами біо­мем­бран.

Вітамін А обʼ­єд­нує групу ретиноїдів: ретинол — спиртова форма; ретиналь — альдегідна форма; ретинол — ацетат, пальмітат, чи ретинолфосфат — ефірна форма та похідні (ретиноєва кислота). Важливо, що всі 3 форми вітаміну А (спирт., ефірна та альдегідна) контролюють процеси росту і диференціюва­н­ня клітин ембріону та організму, що роз­вивається, а також поділ та диференціюва­н­ня швидко­проліферувальних тканин (хрящів, кісткової тканини, епітелію шкірних та слизових покривів, сперматоген. епітелію). Вітамін А є абсолютно необхідним для нормального росту і роз­витку молодого організму. Найбільш специфічною та докладно ви­вченою є функція вітаміну А в процесі зору, яка здійснюється за участі 11-цис-ретиналю — компонента світлочутливих пігментів сітківки ока. Тому одним із найперших проявів дефіциту вітаміну А є зниже­н­ня гостроти зору при слабкому освітлен­ні, навіть до повної його втрати в присмерках («куряча сліпота»).

Вітамін А надходить до організму головно з їжею тварин­ного походже­н­ня (печінка риб, свиней та телят, жовток яєць, сметана, молоко). Рослин­ні продукти містять лише попередники вітаміну А — каротиноїди. Це дуже роз­по­всюджена в рослин. і тварин. світі велика група біо­логічно споріднених жиророзчин­них фізіологічно активних сполук. Нині ві­домо понад 600 природ. та синтет. каротиноїдів, серед яких лише бл. 50 можуть пере­творюватися в організмі людини на вітамін А. β-каротин є найбільш ефективним провітаміном А. При надходжен­ні з рослин­ними продуктами до організму людини та тварин ступінь пере­творе­н­ня каротиноїдів у вітамін А та засвоє­н­ня в нативній формі в організмі контролює сам організм за участі низки механізмів на етапах всмоктува­н­ня, пере­творе­н­ня в ентероцитах, транс­порту та надходже­н­ня до клітин печінки та ін. органів залежно від рівня забезпеченості організму вітаміном А та має певні особливості у різних видів тварин. Завдяки саме цим особливостям засвоє­н­ня β-каротину, на від­міну від вітаміну А, не характеризується токсичністю в умовах пере­дозува­н­ня. Саме тому каротинотерапія має певні пере­ваги порівняно з ретинолтерапією. Каротини (жовті пігменти) були вперше виділені 1831 з моркви. Крім моркви, каротином багаті червоний перець, кропива, шпинат, салат, зелена цибуля, щавель, листки петрушки, гарбуз, чорна смородина, чорниця, аґрус, плоди обліпихи, шипшини, абрикоса, персика тощо. Вітамін А під­тримує захисні властивості шкіри та мем­бран слизової оболонки шлунково-кишкового тракту. За умов надлишку вітаміну А спо­стерігають затримку росту. Добова потреба вітаміну А становить є для дорослої людини 1,5 мг (5000 МО), для вагітних, починаючи з 4-го місяця вагітності, — 2 мг (6600 МО), а в період годува­н­ня груд­дю — 2,5 мг (8250 МО). Від­кри­т­тя в остан­ні 10 р. специфічних рецепторів ретиноєвої кислоти та специфічних ділянок звʼязува­н­ня ретинолу в структурі активного хроматину та ДНК-негістонового комплексу ядер роз­криває нові горизонти роз­витку досліджень молекулярних механізмів широкого спектру функціональної дії ретиноїдів та каротиноїдів, що необхідно для їх ефективного викори­ста­н­ня в практиці медицини та ветеринарії.

Вітамін D (кальциферол, антирахітичний вітамін) обʼ­єд­нує групу жиророзчин­них вітамінів, біо­синтетично споріднених із 3-b-оксистероїдами, до яких входять вітамін D₃ (холекальциферол) та вітамін D₂ (ергокальциферол), що від­різняються лише будовою бічного ланцюга. Вітамін D₃ утворюється в шкірі людини і тварини з не­активного попередника — 7-де­гідрохолестеролу, а вітамін D₂ отримують з ергостеролу дріжджів під час УФ-опроміне­н­ня при т-рі 37 °С, а люмістерол і тахістерол утворюються як побічні продукти реакції. Вітамін D сприяє всмоктуван­ню, засвоєн­ню кальцію та фосфору в кишковику, мінералізації кісткової тканини, а також мобілізації цих елементів з кісткового депо при збільшен­ні потреби в них організму. Не­стача вітаміну D (рахіт) характеризується поруше­н­ням процесу утворе­н­ня скелету та повʼязана з поруше­н­ням абсорбції Са²⁺ та зниже­н­ням його проникне­н­ня в кісткові тканини. Рахіт лікується сонячним опроміне­н­ням та введе­н­ням синтетичного вітаміну D. Надмірне надходже­н­ня цього вітаміну спричиняє роз­виток гіпервітамінозу з поруше­н­ням обміну Са²⁺ та Р і вилуче­н­ням Са²⁺ з кісток. Роль кальцію в жит­тєдіяльності організму дуже важлива та багато­гран­на: він необхідний не тільки для формува­н­ня скелета, але й для нормального процесу зсі­да­н­ня крові, мʼязового скороче­н­ня, адгезії клітин при їх обʼ­єд­нан­ні в органи та тканини. Цей елемент бере участь у роботі багатьох молекулярних механізмів гормональної регуляції внутрішньоклітин­них речовин. Саме вітамін D є необхідним для здійсне­н­ня повʼязаних із кальцієм всіх цих процесів, оскільки він забезпечує нормальний обмін Са²⁺ та P в організмі.

Дослідже­н­ня 2-х остан­ніх десятиріч принесли великі успіхи у ви­вчен­ні фізіологічної функцій метаболізму та механізму дії вітаміну D. Екзоген­ний вітамін D або його провітаміни, що надходять з продуктами харчува­н­ня (жовток яєць, печінка, вершкове масло, сир, молоко, рибʼячий жир, їстівні гриби тощо), всмоктуються пере­важно в тонкій кишці подібно до інших ліпідів за участі жовчних кислот, і врешті надходять до лімфатичних протоків у складі хіломікронів та швидко по­глинаються печінкою, куди, в свою чергу, надходить з кровʼю ендоген­ний, синтезований у шкірі холекальциферол. Практичне значе­н­ня в сучасній медицині мають вітаміни D₃ та D₂, які близькі за фізико-хімічними властивостями та дією на організм людини. В організмі людини та тварин вітамін D під­лягає багатьом складним ферментативним пере­творе­н­ням у т. зв. «активні метаболіти», або «активні форми». В мітохондріях та мікросомальній фракції печінки від­бувається ферментативне гідроксилюва­н­ня з утворе­н­ням з вітаміну D₃ 25-гідроксихолекальциферолу (25-ОНD₃), а з вітаміну D₂ — 25-оксиергокальциферолу (25-ОНD₂). Ці метаболіти в невеликих кількостях можуть утворюватися в кишківнику, нирках, легенях. 25-ОНD не накопичується в печінці, є основною формою вітаміну D, який циркулює в кровотоці, та за допомогою транс­кальциферину пере­носиться до нирок, де від­бувається подальше його пере­творе­н­ня.

У нирках 25-ОНD, залежно від рівня забезпеченості організму вітамінами D, Са²⁺ та за участі цілої низки ін. регуляторних механізмів, під­лягає ферментному гідроксилюван­ню по вуглецевому атому С-1 кільця А (в положен­ні 1а) чи С-24 бічного ланцюга в мітохондріях епітеліальних клітин проксимальних ка­нальців нирок. Унаслідок першого пере­творе­н­ня з 25-ОНD₃ утворюється 1,25-ди­гідроксихолекальциферол (1,25(ОН)₂D₃), а другого — 24,25-ди­гідроксихолекальциферол (24,25(ОН)₂D₃). Аналогічно із 25-ОНD₂ утворюється 1,25(ОН)₂D₂ та 24,25(ОН)₂D₂. Оскільки активні метаболіти вітаміну D виконують практично не вітамін­ні, каталітичні, а гормональні регуляторні функції, це дало під­ставу сформулювати уявле­н­ня про ендокрин­ну систему вітаміну D₃, в якій сам не­активний (вихідний) вітамін роз­глядають як прогормон, печінку та нирки — як ендокрин­ні органи, а 1,25(ОН)₂D₃ — як гормон, який в свою чергу регулює функціональну активність системи транс­порту кальцію й фосфору в певних органах та тканинах-мішенях (кишківник, нирки, скелет), а паратгормон — як тропін, який в свою чергу регулює продукцію гормональної форми вітаміну D. Вітамін D₃ вважають захисним вітаміном, що входить у систему захисту організму від негативної дії чин­ників довкі­л­ля.

Вітамін Е (токоферол — антистерильний фактор) — група жиророзчин­них сполук, метильних похідних токолу та токотриєнолу. Назва «токоферол» (Т) належить тільки до метильних похідних токолу і тому не ідентична більш широкому терміну «вітамін Е», який охоплює також токотриєноли. Вітамінізовані Е-сполуки містять хроманове кільце з поліізо­преноїдним бічним ланцюгом. Оскільки токофероли без­умовно є найважливішими пред­ставниками вітаміну Е, а вміст токотриєнолів та їх практ. значе­н­ня порівняно невелике, прийнято використовувати терміни «вітамін Е» та «токоферол» як еквівалентні. В основі хімічної структури токоферолів лежить молекула 6-оксихроману, заміщеного в положен­ні 2 метильною групою та бічним ізо­преноїдним ланцюгом з 16-ти атомів вуглецю. Індивід. токофероли по­значаються грец. літерами α,β,γ,δ та від­різняються одне від одного кількістю та положе­н­ням метильних замісників в ароматич. кільці 6-оксихроману. Найважливіший серед них α-Т — 5,7,8-триметилтоколом. Всі ці сполуки в положен­ні 6 хроманового ядра молекули мають ОН-групу, яка досить активно та легко окислюється в системах in vitro з утворе­н­ням хінону, токохінону. Завдяки цьому вітамін Е від­носять до природ. біо­антиокси­дантів. Але механізм його антиокси­дант. дії в системах in vivo (в організмі) більш складний, багато­гран­ний і повʼяз., гол. чином, з контролюва­н­ням активності фермент. системи антиокси­дант. захисту організму. В мед. практиці та харчової промисловості використовується, як правило, більш стабільний α-токоферолацетат — складний ефір природного D-α-Т, або синтетичного D,L-α-Т з оцтовою кислотою, які в організмі людини та тварин легко пере­творюються у вільний α-Т. Найбільш багаті на вітамін Е салат, соєві боби, кукурудза, капуста, земляний горіх, пальмове, касторове та вершкове масло, зародки пшениці, різні нерафіновані рослин­ні олії, мʼясо, яйця, хліб грубого помелу, гречана крупа, зелень тощо. Недо­статність вітаміну Е у тварин призводить до загибелі ембріона у вагітних самок, а у самців — до атрофії статевих залоз та мʼязової дистрофії. У людей стан Е-авітамінозу та Е-гіпервітамінозу не був описаний, однак вітамін Е успішно використовується в клініці для регуляції менструального циклу в під­літковому віці та попередже­н­ня пере­рива­н­ня вагітності у жінок. 1 МО вітаміну Е від­повід­ає активності 1 мг повністю рацемічного DL-α-токоферолацетату в тесті на попередже­н­ня роз­смоктува­н­ня плода у щурів, які не отримують вітамін Е (утримуються на Е-авітамінозному раціоні). Біо­логічна активність вільного DL-α-Т (у від­повід­ності із меншою молекуляр. масою) складає 1,10 МО/мг, а природного D-α-Т — 1,49, та його ефіру D-α-ТА — 1,36, водорозчин­ного D-α-токоферoлсукцинату — 1,21, а DL-α-токоферолсукцинату — 0,89. На­прикінці 19 ст. було від­крито більше 20 специф. внутр.-клітин. α-Т-звʼязувальних білків (α-ТЗБ) — акцепторів, які беруть участь у транс­порті та реалізації біол. дії D-α-Т. Роботами Г. Донченка та його спів­роб. було доведено, що дія α-Т реалізується за механізмом, від­мін­ним по типу від антиокси­дантного в реакціях активації біо­синтезу та функціонува­н­ня убіхінону (Q) — функціон. компонента ланцюга транс­порту електронів у внутр. мем­брані мітохондрій клітин, реакцій транс­сульфува­н­ня та транс­метилюва­н­ня, ДНК-залежного синтезу РНК, метилюва­н­ня фосфоліпідів біо­мем­бран та ін. Ці процеси лежать в основі регулятор. механізмів внутрішньоклітин­ного метаболізму, поруше­н­ня якого сприяє роз­витку патологій нерв., імун­ної, мʼязової, серц.-судин., кровотвор. та ін. систем організму. Часткове моделюва­н­ня різними за хімічною природою сполуками біо­логічної дії α-Т може бути повʼязане саме з їх участю або впливом на реакції і процеси, в модифікації чи контролюван­ні яких бере без­посередню участь α-Т. Саме наявність цілого ряду внутрішньоклітин­них специфічних α-ТЗБ в цитозолі, мітохондріях, оболонці та активному хроматині ядер свідчить про високу функціональну специфічність і роз­криває шлях до від­кри­т­тя та поясне­н­ня молекулярного механізму широкого спектру біо­логічної дії α-Т.

Вітамін К (філохінон (К₁), менахінон (К₂), антигеморагічний вітамін, вітамін коагуляції) — група жиророзчин. сполук нафтохінону з різною довжиною ізо­преноїдного бічного ланцюга. Ссавці спроможні синтезувати бічний ланцюг, але не нафтохінонову частину молекули. В природі існують 2 гол. форми вітаміну К: К₁-2-метил-3-фетіл-1,4-нафтохінон з бічним ланцюгом з 4-х ізо­преноїдних одиниць та К₂-2-метил-3-дифарнезил-1,4-нафтохінон з 6-ма ізо­преноїдними одиницями. Вітамін К₁ синтезується зеленими рослинами і міститься в листках люцерни, шпинаті, кольоровій капусті, плодах шипшини, хвої, зелених томатах, в значно менших кількостях — у фруктах та коренеплодах. Вітамін К₂ синтезується, гол. чином, са­профітними бактеріями тонкого від­ділу кишковика людини, а також печінкою деяких тварин. Вітамін К₃ (менадіон)-2-метил-1,4-нафтохінон є по суті провітаміном. Вітамін К у воді не роз­чиняється, тому викори­ста­н­ня його для лікува­н­ня під час кровотечі, крововтрат обмежене. Синтетичні препарати — менадіон, вікасол, синкавіт — похідні 2-метил-1,4-нафтохінону пере­творюються в організмі на вітамін К₂. Для промислового синтезу вітаміну К₁ як вихідні сполуки використовують 2-метилнафтохінон та фітол, або ізофітол. Дикумарол є активним антагоністом вітаміну К, який присутній в плісеневих грибках цвілого конюшиного сіна й викликає геморагію у худоби. У бактерій та мікроорганізмів вітамін К є компонентом ланцюга диха­н­ня разом з убіхіноном або замість нього. К-авітамінози спо­стерігаються від­носно рідко у людини, оскільки цей вітамін широко роз­по­всюджений в різноманітних харчових продуктах і до­статня кількість його синтезується мікрофлорою кишковика. К-гіпо-(а-)вітамінози спо­стерігаються частіше за умов обтураційної жовтухи (жовчні камені, ново­утворе­н­ня, звуже­н­ня жовчного протоку, фістула жовчного міхура), а також при різних захворюва­н­нях паренхіми печінки (гострі гепатити, гостра жовта атрофія). Поруше­н­ня зсі­да­н­ня крові у новонароджених також часто повʼязане з К-гіповітамінозом, через низький вміст вітаміну К у материнському молоці та від­сутності в кишковику новонародженої дитини мікрофлори, яка синтезує цей вітамін, а також внаслідок прийня­т­тя вагіт. жінками антикоагулянтних препаратів на основі кумарину. К-авітаміноз може пере­бігати в тяжкій формі (т. зв. геморагічна хвороба новонароджених). Саме тому вагітним жінкам необхідні препарати, які містять вітамін К, особливо на остан­ніх місяцях вагітності. Ран­ньою ознакою К-гіповітамінозу є зниже­н­ня вмісту протромбіну в крові (гіпо­протромбінемія). Поряд з вітамін-К-залежними білками системи згорта­н­ня крові, синтезованими в печінці, подібні білки зна­йдені також і в ін. тканинах. Найбільш детально досліджено остеокальцин — осн. неколагеновий білок кісткової тканини, який бере участь в ії кальцифікації. Доведено, що біо­хімічний механізм дії вітаміну К повʼязаний з його коферментними властивостями від­носно реакції γ-карбоксилюва­н­ня глютамінової кислоти, яка входить до складу низки функціонально важливих білків. Разом з тим не так давно отримано нові екс­периментальні дані, від­повід­но до яких механізм біо­логічної дії вітаміну К не вичерпується його коферментними властивостями. І в цьому плані пер­спективним є роз­виток досліджень механізмів мем­бранотропної, антиокси­дантної дії та участі вітаміну К у регуляції обміну глікозамінгліканів, гексозамінвмісних біо­полімерів та гліко­протеїнів.

Водорозчин­ні вітаміни

Водорозчин­ні вітаміни — велика група сполук, різних за своєю хімічною будовою та фізіологічною активністю, яких обʼ­єд­нує їх загальна властивість — водорозчин­ність.

Вітамін В₁ (тіамін — анейрін, антибері-бері-фактор, антиневритний вітамін). Вперше в чистому ви­гляді тіамін отримано 1926, а хім. синтез проведено 1937. Виявлено, що його молекули складаються з 2-х типів кілець: пірамідинового з аміно­групою та тіазолового, яке містить атом сірки. Саме за ці особливості хім. структури вітаміну В₁ й отримав назву тіамін — такий, що містить «тіа» (сірку) та «амін». Цей водорозчин­ний вітамін широко роз­по­всюджений в природ. матеріалах. У природі вітамін В₁ міститься у дріжджах, зародках та оболонках пшениці, вівса, гречки, а також у хлібі, виготовленому з муки грубого помелу, бо при тонкому помелі найбільш багаті вітаміном В₁ частинки видаляють разом з висівками. Тіамін в організмі людини та тварин фосфорилюється з утворе­н­ням біо­логічно активних моно-, ди- та трифосфатних (ТМФ, ТДФ та ТТФ) похідних В₁. Тіамінпірофосфат (ТДФ) є коензимом декількох ключових ферментів вуглевод. обміну: декарбоксилаз α-кетокислот (пірувату, α-кетоглутамату тощо), транс­кетолаз та 2-оксикислотде­гідрогеназ. В₁-залежні ферментні системи забезпечують окисле­н­ня та викори­ста­н­ня енергії залишків оцтової та піровино­градної кислот, що утворюються в процесі окисного роз­щепле­н­ня вуглеводів, перш за все глюкози, та жирів. Саме недо­стача в забезпечен­ні організму енергією — одна з гол. причин мʼязової та серц. слабкості при дефіциті вітаміну В₁, що так яскраво виявляється у хворих на бері-бері. В проявлен­ні авітамінозу В₁ провід­не місце за­ймають симптоми поруше­н­ня функції нерв. системи, що повʼязано без­посередньо з участю вітаміну В₁ у фермент. каталізі синтезу ацетилхоліну, який ві­ді­грає найважливішу роль у пере­дачі нерв. імпульсу. Недо­стача вітаміну В₁ призводить до поруше­н­ня вуглевод. обміну, який су­проводжується під­вище­н­ням концентрації оксикислот (особливо пірувату) в крові, що від­дзеркалює роль тіаміндифосфату як кофактора піруватде­гідрогенази. Типовий прояв дефіциту тіаміну (хвороба бері-бері) має місце при дієті, засн. виключно на полірованому рисі. Це захворюва­н­ня характеризується поруше­н­ням центр. та периферич. нерв. системи (полінейрити) та серцевої діяльності. Інші нейрологічні поруше­н­ня, такі як вторин­ні симптоми алкоголізму (алкогольполінейрити) також в значній мірі залежать від вітаміну В₁. У фармакол. практиці вітамін В₁ використовується при лікуван­ні діабетич. ацидозів, інфарктів та ін. порушень функції міокарда. Антиметаболітами вітаміну В₁ є піритіамін, гідрокситіамін, тіамін­пропілдисульфід та антибіо­тик бациметрін. З фармакологічних особливостей вітаміну В₁, які без­посередньо не повʼязані з його вітамін. властивостями, заслуговує, зокрема, на увагу його спроможність впливати на проведе­н­ня нерв. збудже­н­ня в синапсах. Як й ін. сполуки, що містять четвертин. атом азоту, він володіє гангліо­блокувальними та курареподібними властивостями, хоча в не­значній мірі. Впливаючи на процеси поляризації в ділянках нерв.-мʼязових синапсів, він може послаблювати курареподібну дію деполяризувальних мʼязових релаксантів. Остан­ні 15–20 р. характеризуються інтенсивним роз­витком досліджень властивостей від­критих вченими від­ділу біо­хімії коферментів та вітамінів Ін­ституту біо­хімії ім. О. Пал­ладіна НАНУ (Ю. Пархоменко, Г. Донченко) специфічних тіамін-звʼязувальних білків (ТЗБ) мозку, печінки, нирок та ін. органів тварин, ви­вче­н­ня функціональної ролі цих ТЗБ у реалізації біо­логічної дії вітаміну В₁. Було доведено наявність кофермент. та некоферментних механізмів функціонува­н­ня тіаміну, що значно роз­ширює можливості його цілеспрямоване викори­ста­н­ня для профілактики та лікува­н­ня широкого спектру патологічних змін нервової та серцево-судин­ної систем, функціонального стану мʼязової системи. Доведено роль саме ТТР у реалізації нейротропного ефекту В₁, його ролі в регуляції біо­синтезу та обміну ацетилхоліну, екс­периментально об­ґрунтовано сучасну концепцію молекулярного механізму біо­логічної дії тіаміну та його фосфорних ефірів.

Вітамін В₂ (рибофлавін) отримав назву за золотисто-жовте забарвле­н­ня. 1933 нім. біо­хімік Р. Кун і його спів­робітники виділили з молока корів та білка яєць кри­сталічні речовини лактофлавін і овофлавін, які мали сильну жовто-зелену флуоресценцію. У подальшому подібні флавіни були виділені з дріжджів і різних тканин тварин. 1935 встановлено, що всі виділені флавіни є рибофлавіном, було здійснено його синтез. Вітамін В₂ широко роз­по­всюджений у рослин. та тварин. світі. До організму людини надходить, гол. чином, з мʼясними та молочними продуктами, міститься в дріжджах, молочній сироватці, яєчному білку, мʼясі, рибі, печінці, горосі, зародках та оболонках зернових культур. Отримується також шляхом біо­технологічних та синтетичних методів. При надходжен­ні в організм рибофлавін взаємодіє з АТР та утворює активні коферментні форми: флавінмононуклеотид (ФМН) та флавінаденіндинуклеотид (ФАД), які є протетичними групами (коферментами) флавіно­протеїнів і беруть участь у транс­порті водню та регуляції окисно-від­новних процесів. Вітамін В₂ бере участь у процесах вуглеводного, білкового та жирового (ліпідного) обміну, ві­ді­грає важливу роль у забезпечен­ні нормал. функції ока та синтезі гемо­глобіну. При знижен­ні вмісту або від­сутності в дієті вітаміну В₂ у людини виникає гіпо-, а потім і авітаміноз вітаміну В₂. У першому випадку від­мічаються зниже­н­ня апетиту, маси тіла, слабкість, гол. біль, печія, сверблячка, різь в очах, поруше­н­ня зору («куряча сліпота»). За умов роз­витку захворюва­н­ня зʼявляються тріщини та кірочка в кутах рота (кутовий стоматит), язик стає сухим, яскраво-червоним, роз­вивається себорейний дерматит носо-губних складок, зʼявляється світлобоязнь, конʼюнктивіт, блефарит. З лікувальною метою вітамін В₂ за­стосовують при гіпо- та авітамінозі, гемералопії, конʼюнктивітах, іритах, кератитах, виразках роговиці, катаракті, глаукомі, при повільному заживан­ні ран та виразок, хронічних поруше­н­нях функції кишковика, печінки та під­шлунової залози, хворобі Боткіна, променевій хворобі, астенії та ін. захворюва­н­нях. Разом з участю в енергетичному обміні й процесах сприйня­т­тя кольорів, вітамін В₂ також бере участь у засвоєн­ні організмом заліза, у синтезі гемо­глобіну. Саме тому дефіцит рибофлавіну часто призводить до анемії. Вітамін В₂ потрібен також для нормального роз­витку плоду. Рибофлавін за­ймає серед вітамінів дещо особливе місце. Крім викона­н­ня коферментних функцій в обміні речовин, цей вітамін потрібен для утворе­н­ня в організмі актив. форм низки інших вітамінів (D₃, В₆, фолієвої кислоти, синтезу нікотинової кислоти з триптофану). Тому дефіцит вітаміну В₂ призводить до роз­витку вторин. дефіциту цілої низки вітамін навіть при до­статньому надходжен­ні їх з їжею. До антивітамінів вітаміну В₂ належать акрихін, ізорибофлавін, галактофлавін. Нині ві­домо бл. 30 флавінзалежних ферментів, з яких тільки невелика кількість має в своєму складі простетичну групу у ви­гляді ФМН. Небілковою частиною цих флаво­протеїнів є ФАД. Деякі флавінові ди­гідрогенази мають, крім ФМН і ФАД, комплексно звʼязані метали, напр., молібден або залізо.

Вітамін В₃ (пантотенова кислота — ПК). Одні вчені ви­значають ПК як вітамін В₅, інші — як вітамін В₃ (від­повід­ає послідовності від­кри­т­тя вітамінів цієї групи та встановле­н­ня нумерації). ПК вперше була виділена з дріжджів і екс­тракту печінки Р. Вільямсом 1938. Біол. роль ПК було встановлено 1950 Ф. Ліпман­ном і Н. Капланом. ПК складається з 2,4-ди­гідрокси-3,3-диметилмасляної кислоти (пантоєва кислота), звʼязаної з β-аланіном амідним звʼязком. ПК широко роз­по­всюджена у рослин та тварин. Найбільш багатими харч. джерелами ії є печінка, нирки, яєчний жовток, ікра риб, горох, дріжджі. Біо­синтез ПК від­бувається з валіну. Людина не спроможна здійснювати реакцію конденсації між пантоєвою кислотою та β-аланіном. Пере­творе­н­ня вуглеводів, жирів і значною мірою амінокислот повʼязане з участю коферменту А. Функціонально активною групою коензиму А (КоА) є кінцева сульфгідрильна група SH, яка за­знає почергово ацилюва­н­ня з утворе­н­ням ацил-КоА та деацилюва­н­ня з вивільне­н­ням КоА~SH. Ацил-КоА має великий запас енергії. Як і АТР, він належить до сполук із макроергічним звʼязком між субстратом пере­носу (ацильною групою) та рештою молекули. КоА необхідний для дії ряду ферментів, одні з яких здійснюють пере­несе­н­ня ацильних груп до КоА від тіолових сполук або від β-оксикислот, а інші пере­носять кислотні групи від ацил-КоА до речовин, які не мають сірки. Нині ві­домі десятки типів реакцій пере­носу, оксидоредукції, ізомеризації, конденсації та роз­щепле­н­ня ацильних груп, в яких беруть участь ацилтіоефіри КоА. ПК також входить до складу простетичної групи ацилтранс­портувального білка (АПБ). В організмі людини ПК виробляється в значних кількостях кишк. паличкою, тому авітамінозу, звʼязаного з від­сутністю ПК, у людини не спо­стерігається. В умовах екс­перим. недо­статності вітамінів у людини спо­стерігаються від­чу­т­тя печії, мʼязової слабкості, абдомінальні поруше­н­ня вазомоторної не­стабільності та де­пресії. У деяких тварин при її дефіциті від­мічаються патол. процеси типу авітамінозу. Як лікар. засіб за­стосовують кальцієву сіль ПК при різних патол. станах, повʼяз. з поруше­н­ням обмін. процесів, при поліневритах, невралгіях, екземі, алергіч. реакціях, трофіч. виразках, опіках, токсикозах вагітних, хроніч. захворюва­н­нях печінки, хроніч. панкреатиті, захворюва­н­нях шлунк.-кишк. тракту неінфекц. природи (гастродуоденіт тощо), для зменше­н­ня токсич. дії стрептоміцину та ін. протитуберкульоз. препаратів, а також в комплекс. терапії абстинентного син­дрому у хворих на алкоголізм. Добова потреба людини в ПК становить 3–6 мг. Значна частина (понад 40 %) вітамінів втрачається під час кулінарної обробки.

Вітамін РР — нікотинова кислота (ніацин) та нікотинамід (ніацинамід) — прості похідні піридину, які по­значалися також як вітамін В₃, ПК або вітамін В₅. Нікотинова кислота (НК) ві­дома вже давно. Однак до 40-х рр. 20 ст. її вітамін­ні властивості були неві­домі. НК ви­знали вітаміном лише після того, як виявилося, що вона є найбільш ефективною для лікува­н­ня пелагри (тяжкого епідеміол. захворюва­н­ня, від якого страждали тисячі людей, що харчувалися пере­важно кукурудзою). 1937–38 було остаточно встановлено, що біол. дія препаратів НК та нікотинаміду (Нaм), які виділені з печінки і одержані синтет. шляхом, однакова. Тому для літерного по­значе­н­ня ніацину, крім основного вітаміну РР, більш логічно використовувати ще і В₅, а не В₃. Ніацин — умовна назва НК, яку використовують для роз­межува­н­ня цього поня­т­тя з нікотином, який міститься в тютюні. В організмі людини нікотин у НК не пере­творюється. НК та Нaм містяться в органах тварин (печінці, нирках, мʼязах тощо), в молоці, рибі, дріжджах, овочах, фруктах, гречаній крупі та ін. продуктах. НК та ії амід ві­ді­грають важливу роль в жит­тєдіяльності організму, їх коферментні функціонально активні форми — НАД (нікотинамідаденіндинуклеотид) та НАДФ (нікотинамідаденіндинуклеотидфосфат) — входять до складу багатьох (понад 200) ферментів, універсальних за пошире­н­ням та біол. роллю, здійснюють окисно-від­новні процеси. Нaм-коферменти можуть пере­бувати як в окисленій, так і у від­новній формах. Нам-компонент цих коферментів ві­ді­грає роль пере­носника гідрид-іона одного протону і двох електронів: Н(Н⁺ + 2е^-). До антивітамінів Нaм належать 3-ацетилпіридин, ізоніазид. У багатьох ссавців та риб Нaм-частина НАД(Ф) може бути синтезована з L-триптофану. Ступінь харч. залежності потреби в Нaм різних тварин може залежати від надходже­н­ня з дієтою триптофану і мати видові особливості. Так, якщо утворе­н­ня вітаміну ви­значається забезпеченістю харчами, то Нaм не є вітаміном для щурів, які можуть задовольняти його значну потребу за рахунок пере­творе­н­ня триптофану. За деяких умов харчува­н­ня, напр., коли кукурудза складає основу дієти людини, дефіцит вітаміну РР призводить до роз­витку пелагри. Характерними ознаками цієї хвороби є дерматити, діарея, деменція (у важких випадках порушуються функції нерв. системи з послабле­н­ням ро­зумової діяльності). Вітамін РР при­значають як специфічний засіб для попередже­н­ня та лікува­н­ня пелагри, а також при шлунк.-кишк. захворюва­н­нях (особливо при гастриті із зниженою кислотністю), захворюва­н­нях печінки (гострих та хроніч. гепатитах, цирозах), спазмах судин кінцівок, нирок, гол. мозку, при невритах лицьового нерва, атеро­склерозі та ін. Важко пере­оцінити роль вчених-вітамінологів України в роз­роблен­ні сучас. напрямів наук. дослідж. метаболізму НК в організмі тварин та регуляції ферментів ії метаболізму, участі НAД в регуляції процесів моно- та полі-АДР-рибозилюва­н­ня, у ви­вчен­ні молекуляр. механізмів нейротроп. дії Нaм, ролі НAД-звʼязувальних білків в реалізації взаємодії НAД з нейромедіаторними рецептор. системами ГАМК, ДОФʼаміну, серотоніну, ацетилхоліну, у ви­значен­ні нових аспектів мед. за­стосува­н­ня вітаміну РР в клініці діабету, діабетич. нейропатій, хвороби Паркінсона тощо (А. Халмурадов, П. Пархомець, Г. Донченко, М. Великий, Т. Кучмеровська, А. Ро­занов, В. Тоцький, Г. Фоменко та ін.).

Вітамін В₆ — піридоксин (антидерматитний вітамін). Активністю цього вітаміну володіє група сполук (піридоксин, піридоксаль, піридоксамін), похідних піридину, обʼ­єд­наних під заг. на­звою «піридоксин». Для потреб медицини використовується піридоксину гідрохлорид. Біо­каталітично активними сполуками є піридоксальфосфат та піридоксамінфосфат, однак всі форми вітаміну В₆ є взаємоперетворюваними в клітині. Піридин міститься в овочах, піридоксаль, піридоксальфосфат, піридоксамін та піридоксамінфосфат — в тканинах тварин. Вітамін В₆ міститься в рослинах та органах тварин, особливо в не­очищених зернах злакових культур, в овочах, мʼясі, рибі, молоці, печінці тріски, яєчному жовтку, дріжджах. Він також частково синтезується мікрофлорою кишковика. У людини недо­стача вітаміну В₆ не має специф. проявів, а симптоми легко сплутати з симптомами авітамінозів вітамінів групи В; вибірково це можуть бути специф. нерв. роз­лади та анемія. Однак недо­стача вітаміну В₆ часто спо­стерігається у вагітних, особливо при різних токсикозах, у хворих на атеро­склероз, паркінсонізм, при хроніч. хворобі печінки, а також при лікуван­ні деякими ліками-антагоністами піридоксину, напр., протитуберкульоз. препаратами. Екс­перим. недо­стача вітамінів може при­звести до роз­витку пелагри, яка характеризується втратою волос­ся та почервоні­н­ням шкіри. Недо­стача вітаміну В₆ викликає інгібува­н­ня катаболізму L-триптофану, а виділе­н­ня ксантуренової кислоти використовується як тест на дефіцит цього вітаміну. При надходжен­ні в організм піридоксин фосфорилюється в печінці, пере­творюється у піридоксаль-5-фосфат та входить до складу ферментів, що здійснюють реакції декарбоксилюва­н­ня та пере­амінува­н­ня амікислот. Піридоксин активно бере участь в обміні триптофану, метіоніну, цистеїну, гістаміну, глутамінової та ін. амінокислот. Піридоксальфосфат являє собою міцно звʼязану простетичну групу низки ферментів, які каталізують реакції транс­амінува­н­ня амінокислот. Ферменти називають транс­аміназами, або амінотрансферазами. Піридоксальфосфат серед природ. каталізаторів-коферментів за­ймає 1-е м. по кількості реакцій, в яких він бере участь: реакції елімінува­н­ня (від­щепле­н­ня груп), β-заміще­н­ня, декарбоксилюва­н­ня, рацемізації, роз­щепле­н­ня бічних ланцюгів амінокислот. Піридоксальфосфат бере участь у нейтралізації біо­ген­них амінів (кофермент моноаміно- та діамінооксидаз), синтезі δ-амінолевулінової кислоти (кофермент від­повід­ної синтетази), біо­синтезі сфінголіпідів та в глікогенолізі (кофактор фосфорилази-глікогена). Піридоксин ві­ді­грає важливу роль в обміні речовин. Він необхідний для нормал. функціонува­н­ня централ. та периферич. нерв. систем. Піридоксин бере участь у процесах ліпід. обміну, покращує його за умов атеро­склерозу. Піридоксин за­стосовують при різних захворюва­н­нях: В₆-гіповітамінозі, токсикозах вагітних, анеміях (особливо при сидеробластній анемії), лейкопеніях різної етіології, захворюва­н­нях нерв. системи (паркінсонізм, мала хорея, хвороба Літ­тла, радикуліти, неврити, невралгії), атеро­склерозі, цукр. діабеті, де­пресіях інволюцій. віку (за рахунок участі вітаміну В₆ в якості коферменту ДОФА-декарбоксилази в процесах синтезу катехоламінів). В остан­ні роки зʼявилися дані, що дефіцит вітаміну В₆ може при­звести до виникне­н­ня інфаркту міокарда.

Вітамін В_с (В₉) — фолієва кислота (антианемічний вітамін). Хімічна структура цього вітаміну містить 3 компоненти: 2-аміно-4-гідроксиптерідин, р-амінобензойна кислота та глютамінова кислота. Пурини, особливо гуанін­нуклеотиди, є біо­синтет. попередниками птеридинового компонента. Вітамін В_с міститься в свіжих овочах (боби, шпинат, томати тощо), дріжджах, а також в печінці та нирках тварин. В організмі людини вітамін В_с може утворюватися мікрофлорою кишковика, а також, на від­міну від інших водорозчин­них вітамінів, накопичуватися в печінці. Для медичних цілей вітамін В_с отримують синтет. шляхом. р-амінобензойна кислота сама є необхід. фактором, що забезпечує нормал. ріст бактерій та мікроорганізмів. У тварин та людини вона забезпечує процес пігментації волос­ся та шкіри. Дослідж. ріст­активуючої дії р-амінобензойної кислоти у мікроорганізмів стимулювало роз­робле­н­ня та викори­ста­н­ня антивітамінів у боротьбі зі збудниками хвороб. Так, антиметаболітами р-амінобензойної кислоти є широко використовувані сульфанілові та сульфаніламідні препарати. Включаючись в актив. центр ферментів замість р-амінобензойної кислоти, вони блокують ферменти синтезу фолієвої кислоти і припиняють ріст і роз­виток мікроорганізмів. Клітини людини й тварин не синтезують фолієву кислоту і тому менш чутливі до препаратів. У людини авітаміноз фолієвої кислоти частіше викликається поруше­н­ням її всмоктува­н­ня чи засвоє­н­ня, ніж внаслідок дефіциту вітаміну в їжі. Антиметаболіти вітаміну В_с — аміноптерін та аметоптерін — використовуються з терапевт. метою при лейкемії. Біо­логічно активною кофермент. формою фолієвої кислоти є тетра­гідрофолієва кислота (F-H₄). Тетра­гідрофолат ві­ді­грає роль проміжного пере­носника одновуглецевих груп в ферментатив. реакціях. Це може бути метильна (-СН₃), метиленова (-СН₂), формільна (-СНО) і форміміно-(-СН=NH) група. N₅, N₁₀-метилентетра­гідрофолат бере участь у біо­синтезі азотистих основ нуклеїн. кислот (пуринів та піримідинів), креатину, метіоніну, в утворен­ні серину з гліцину, у синтезі S-аденозилметіоніну, в обміні холіну тощо. За участі специф. ферментів від­бувається фіксація залишків формальдегіду та мурашиної кислоти, їх активува­н­ня та каталіт. пере­творе­н­ня (формілува­н­ня, метилюва­н­ня, утворе­н­ня метил. групи), що повʼязано з 3-ма функціями тетра­гідрофолієвої кислоти. Від­сутність в їжі фолієвої кислоти викликає анемію та лейкопенію (поруше­н­ня утворе­н­ня еритроцитів та лейкоцитів), а також ін. зміни обміну речовин. Вітамін В_с за­стосовують для стимулюва­н­ня еритропоезу при макроцитарних анеміях (мегалобластичні анемії у вагітних тощо). В лікуван­ні апластичної анемії препарат малоефективний. Вітамін В_с використовують також при анеміях та лейкопеніях, викликаних лікар. речовинами та іонізуючим ви­промінюва­н­ням, при анеміях внаслідок резекції шлунка та кишковика, при аліментар. макроцитарних анеміях новонароджених тощо.

Вітамін В₁₂ (кобаламін, ціанокобаламін — протианемічний, зовн. фактор) — група водорозчин. сполук, що належать до класу кориноїдів. Це такі сполуки, як ціано-, окси-, нітро-, аквокобаламін та ін. Вітамін В₁₂ є най­складнішим за будовою вітаміном. Історія його ви­вче­н­ня тісно повʼязана з дослідж. причин недокрівʼя (анемії) та роз­робле­н­ням методів лікува­н­ня цього захворюва­н­ня. Лише 1948 вітамін В₁₂ було одержано у кри­сталіч. ви­гляді, але тільки через 10 р. методом рентґено­структур. аналізу було встановлено його будову. Молекула вітаміну В₁₂ складається з 2-х частин: цикліч. коринової системи (хромофорної) та нуклеотидної. Циклічна коринова система через пірольні кільця ко­ординаційно звʼязана з атомом кобальту та за своєю хім. будовою подібна до порфіринової цикліч. системи гему. Характерною хімічною особливістю молекули вітаміну В₁₂ є наявність у ній атому кобальту та ціано­групи, які утворюють ко­ординаційний комплекс. Вітамін В₁₂ був першим від­критим природним продуктом, до складу якого входить кобальт. 5¹-дезоксиаденозилкобаламін (або метил-) є коензимом у реакціях пере­носу одновуглецевих (алкільних) груп, метилюва­н­ня гомоцистеїну (гомоцистеїнтранс­метилази) і tRNA. В організмі ціанокобаламін пере­творюється на коферментну форму — аденозилкобаламін, або кобамамід та метилкобаламін, які є актив. формами вітаміну В₁₂. Цей вітамін ві­ді­грає дуже важливу поліфункціон. роль. Він є фактором росту, необхідним для нормал. кровотворе­н­ня та до­зріва­н­ня еритроцитів; бере участь у синтезі лабільних метил. груп та утворен­ні холіну, метіоніну, креатину, нуклеїн. кислот; сприяє накопичен­ню в еритроцитах сполук, які містять сульфгідрильні групи; стимулює функції печінки та нерв. системи. Синтез вітаміну В₁₂ в природі здійснюється мікроорганізмами, гол. чином, бактеріями, актиноміцетами, синьо-зеленими водоростями. В організмі людини та тварин вітамін В₁₂ синтезується мікрофлорою кишковика, звідки надходить в тканини та органи, накопичується в невеликих кількостях в нирках, печінці, стінці кишковика. Таким чином, потреба організму у вітаміні В₁₂ не забезпечується повністю, а додаткові його кількості надходять з продуктами харчува­н­ня тварин. походже­н­ня або препаратами, що містять вітамін В₁₂. Осн. ознаками дефіциту вітаміну В₁₂ є зло­якісна анемія, поруше­н­ня синтезу мієліну та епітелію тонкого кишковика. Симптоми недо­стачі вітаміну В₁₂ іноді спо­стерігаються у людей, які сповід­ують таку систему харчува­н­ня, як вегетаріанство. Ви­значе­н­ня ступеня виділе­н­ня метилмалонової кислоти використовується для діагностики недо­стачі вітаміну В₁₂. Абсорбція цього вітаміну потребує участі спец. «внутр. фактора» (гліко­протеїна), який в нормі присутній у слизовій оболонці шлунка та кишковика. Він формує стійкий до пепсину комплекс з вітаміну В₁₂, який абсорбується в нижньому від­ділі шлунк.-кишк. тракту. Від­сутність цього фактора викликає зло­якісну анемію. В крові ціанкобаламін транс­портується за допомогою специф. транс­порт. білка — транс­кобаламіну. Для мед. викори­ста­н­ня вітаміну В₁₂ отримують методом мікробіол. синтезу. Вітамін В₁₂ є високоефектив. протианемічним препаратом. Його використовують для лікува­н­ня зло­якіс. недокрівʼя, при постгеморагічних та залізодефіцитних анеміях, апластичних анеміях у дітей, анеміях аліментарного характеру, анеміях, викликаних дією токсич. та лікар. речовин, а також при ін. видах анемій та патологій, повʼяз. з поруше­н­ням кровотвор. функції організму. Засвоє­н­ня вітаміну В₁₂ дещо покращується при при­значен­ні його разом з фолієвою кислотою. Не рекомендується одночасне введе­н­ня (в одному шприці) роз­чинів вітаміну В₁₂, В₁ та В₆, оскільки іон кобальту в молекулі ціанокобаламіну сприяє роз­паду ін. вітамінів. Крім цього, вітамін В₁₂ може посилювати алергічні реакції, викликані вітаміном В₁. Ціанокобаламін протипоказаний при го­стрій тромбоемболії, еритремії, еритроцитозі, а також при добро­якіс. та зло­якіс. ново­утворе­н­нях, за винятком випадків мегалобластної анемії та дефіциті вітаміну В₁₂.

Вітамін Н (біо­тин) складається з тіофену та імідазолу, до яких при­єд­нана валерʼянова кислота. Біо­тин має 8 стереоізомерів, серед яких найбільш активним є D-біо­тин. Він діє як протетична група ферментів карбоксилюва­н­ня: карбонільна група біо­тину утворює амідний звʼязок з e-аміно­групою залишку лізину в актив. центрі ферменту. Біо­тин ві­ді­грає роль пере­носника карбонільних СОО-- груп в реакціях карбоксилюва­н­ня, що протікають за участі АТР, та в реакціях транс­карбоксилюва­н­ня в метаболізмі ліпідів, вуглеводів та білків за участі низки ферментів: ацетил-КоА-карбоксилази, пропіоніл-КоА-карбоксилази, метилмалоніл-транс­карбоксилази, піруваткарбоксилази та ін. Біо­тин широко роз­по­всюджений в природі і міститься практично у всіх харч. продуктах. Його добова потреба складає 150–200 мкг. Прояви недо­стачі біо­тину погано ви­вчені, оскільки, завдяки діяльності мікрофлори кишковика, біо­тин утворюється в до­статніх для організму людини і тварин кількостях. Надмірне вжива­н­ня сирих яєць викликає авітаміноз вітаміну Н у людини і тварин: білок яєць містить білок авідин, який міцно звʼязує біо­тин та інгібує його абсорбцію. Внаслідок цього роз­вивається специф. дерматоз, втомлюваність, де­пресія та інколи паралічі. У тварин дефіцит біо­тину викликає запале­н­ня шкіри (себорея) та втрату шерсті.

Вітамін С (аскорбінова кислота — анти­скорбутний вітамін) широко роз­по­всюджений у природі. Захворюва­н­ня скорбут (цинга) було широко ві­доме у Європі ще в середні віки. 1753 у Великій Британії ви­йшла наук. праця про цингу, в якій лікар Ліндон вказував на засіб лікува­н­ня та попередже­н­ня цього захворюва­н­ня. Однак лише 1933 вітамін С вдалося отримати в чистому ви­гляді з лимон. соку, ідентифікувати його і встановити хім. будову. У багатьох видів ссавців вітамін С синтезується з Д-глюкуронату в реакціях глюкуронатного шляху обміну. Щоден­не надходже­н­ня вітаміну С необхідне лише людині, приматам та мор. свинкам, оскільки у цих видів ссавців від­сутній фермент гулонолактон-оксидаза, який каталізує остан­ню стадію пере­творе­н­ня глюкози в аскорбат. Вітамін С міститься в значних кількостях в свіжих продуктах рослин. походже­н­ня (плоди шипшини, капуста, цитрусові та ін. фрукти, ягоди, хрін, хвоя тощо). Багаті на вітамін С такі продукти тварин. походже­н­ня, як печінка, мозок, мʼязи. Для мед. цілей вітамін С отримують шляхом синтезу з глюкози з викори­ста­н­ням біо­технол. при­йомів. Вітамін С є сильним від­новлюючим агентом завдяки наявності у нього угрупова­н­ня двоха­томного спирту з одним по­двій. звʼязком в ланцюгу (НСОН:НСОН). Оксидаза аскорбінової кислоти (мідьвмісний ензим) каталізує від­щепле­н­ня 2-х атомів водню від аскорбінової кислоти (С₆Н₈О₆) з утворе­н­ням де­гідроа­скорбінової кислоти (С₆Н₆О₆). У природі існують лише L-форми аскорбінової та де­гідроа­скорбінової кислот. Синтетично одержана Д-форма біо­логічно не активна. Зворотній процес окисле­н­ня де­гідроа­скорбінової кислоти в аскорбінову каталізує де­гідроа­скорбінредуктаза за рахунок водню глутатіону. У процесі обміну речовин аскорбінова кислота дегідрується, пере­творюючись на де­гідроа­скорбінову кислоту, частина якої внаслідок роз­щепле­н­ня лактонового містка пере­творюється на не­активну дикетогулонову кислоту. Кофакторну роль аскорбінової кислоти виявлено в реакціях гідроксилюва­н­ня, в яких залишки проліну в калогені сполучної тканини хребетних пере­творюються на залишки 4-гідрокси­проліну (окси­проліну). Гідрокси­пролін зна­йдений лише в колагені і не трапляється в жодному білку тварин. Вітамін С бере участь у синтезі кортикостероїдів, в кровотворен­ні, реакціях гідроксилюва­н­ня (триптофану в положен­ні 5 (синтез серотоніну); ДОФА (утворе­н­ня норадренаміну); гідроксифенілпірувату (синтез гомогентизинової кислоти); стероїдів (біо­синтез кортикостероїдів); β-бутиробетаїну (синтез карнітину); залишків проліну та лізину в прокалогені (утворе­н­ня калогену), а також утворен­ні кофермент. форм фолієвої кислоти. Крім цього, аскорбінова кислота бере участь в обміні заліза: в кишковику забезпечує від­новле­н­ня тривалентного в двовалентне (обовʼязкова умова для всмоктува­н­ня заліза); вивільнює залізо із звʼязаної транс­порт. форми в крові (з комплексу з трансферином), що при­скорює його надходже­н­ня до тканини. Дефіцит вітаміну С (скорбут) су­проводжується рихлістю ясен, роз­хитаністю зубів, під­шкір. кровотечами, анорексією, анемією, погірше­н­ням заживле­н­ня ран. У дітей скорбут су­проводжується неправил. формува­н­ням скелету, кровотечами в су­глобах (найчастіше колін­ному) з роз­витком тугорухомості (хвороба Барлова). Всі ці зміни об­умовлені поруше­н­ням утворе­н­ня колагену та хондроїтинсульфату, вторин. збільше­н­ням судин. проникливості та зниже­н­ням згорта­н­ня крові. Анемія об­умовлена поруше­н­ням утворе­н­ня кофермент. форм фолієвої кислоти, зниже­н­ням синтезу ДНК у кровотвор. клітинах. Дефіцит вітаміну С спричиняє здебільшого й не­стачу вітаміну Р (рутину). Вітамін С за­звичай добре пере­носиться, однак цей вітамін не варто при­значати у великих дозах хворим із порушеною системою коагуляції крові, тромбофлебітами та схильністю до тромбозів, а також при цукр. діабеті. Довготривале за­стосува­н­ня великих доз аскорбінової кислоти здатне пригнічувати функції інсулярного апарату під­шлунк. залози, стимулювати утворе­н­ня кортикостероїдних гормонів, що потребує додаткового регуляр. контролю функціонального стану під­шлункової залози, нирок та артеріального тиску крові. Вітамін С за­стосовують з метою профілактики та лікува­н­ня цинги (гіпо-(а)вітаміноз С), при геморагічних діатезах, носових, легеневих, печінкових, маткових та ін. кровотечах. Препарат при­значають також при посиленому фіз. та ро­зумовому навантажен­ні, в період вагітності та лактації, для покраще­н­ня ліпідного обміну при атеро­склерозі, для під­вище­н­ня абсорбції заліза з продуктів харчува­н­ня, прояву антиокси­дантного ефекту та попередже­н­ня утворе­н­ня нітрозоамінів у тканинах.

Літ.: K. Funk. Die Vitamine. Wiesbaden, 1914; Экспериментальная витаминология. Минск, 1979; Халмурадов А. Г., Тоцкий В. Н., Чаговец Р. В. Транс­порт жирора­створимых витаминов. К., 1980; Халмурадов А. Г., Тоцкий В. Н., Чаговец Р. В. Мем­бран­ный препарат коферментных витаминов и коферментов. К., 1982; Воробьева Л. И. Микробиологический синтез витаминов. Москва, 1982; Донченко Г. В. Биохимия убихинона (Q). К., 1988; Спиричев В. Б., Конь И. Я. Биологическая роль жирора­створимых витаминов // Итоги науки и техники. Сер. Физиология человека и животных. Москва, 1989; Бауман В. К. Биохимия и физиология витамина D₃. Рига, 1989; Душейко А. А. Витамин А. Обмен и функции. К., 1989; Донченко Г. В. Основні історичні етапи роз­витку досліджень біо­логічної ролі механізму дії вітамінів і коферментів // УБЖ. 1995. Т. 67, № 3; Апуховская Л. И. и др. Механизмы биологического действия витамина D₃: Современ­ные пред­ставления // Журн. АМНУ. 1996. Т. 2, № 1; Спиричев В. Б. Сколько витаминов человеку надо. Москва, 2000; Кучеренко М. Є. та ін. Біо­хімія: Під­руч. К., 2002.

Г. В. Донченко, Ю. М. Пархоменко

Завантажити статтю