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 вітамінзв’язувальних білків, які беруть участь у процесах всмоктування цих речовин у шлунк.-кишковому тракті, транспорті з кров’ю 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 вітамінзв’язувальних 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, пов’язані 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, пов’язаного 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 здоров’я спостерігаються при нестачі вітамінів у вагітних жінок та новонароджених, а також дітей у ранньому віці.

Відкриття вітамінів пов’язане 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 здоров’я 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 вітамінзв’язувальних 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 хінонзв’язувальних білків, основним напрямом діяльності якої було дослідження специфічних білків, що зв’язували 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 вітамінзв’язувальні 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 об’єднує 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 зв’язування 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) об’єднує 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 пов’язана 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, м’язового скорочення, адгезії клітин при їх об’єднанні в органи та тканини. Цей елемент бере участь у роботі багатьох молекулярних механізмів гормональної регуляції внутрішньоклітинних речовин. Саме вітамін D є необхідним для здійснення пов’язаних 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, риб’ячий 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 кров’ю 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 пов’яз., 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, м’ясо, 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 м’язової 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-зв’язувальних 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, м’язової, серц.-судин., кровотвор. та ін. систем організму. Часткове моделювання різними за хімічною природою сполуками біологічної дії α-Т може бути пов’язане 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 пов’язане 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 пов’язаний 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 об’єднує 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 м’язової 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 пов’язано 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 пов’язані 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.-м’язових синапсів, він може послаблювати курареподібну дію деполяризувальних м’язових 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-зв’язувальних 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 м’язової 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 м’ясними та молочними продуктами, міститься в дріжджах, молочній сироватці, яєчному білку, м’ясі, 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 з’являються тріщини та кірочка в кутах рота (кутовий стоматит), язик стає сухим, яскраво-червоним, розвивається себорейний дерматит носо-губних складок, з’являється світлобоязнь, кон’юнктивіт, блефарит. З лікувальною метою вітамін В₂ застосовують при гіпо- та авітамінозі, гемералопії, кон’юнктивітах, 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 зв’язані 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), зв’язаної з β-аланіном амідним зв’язком. 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 пов’язане 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 зв’язком 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, зв’язаного з відсутністю ПК, у людини не спостерігається. В умовах експерим. недостатності вітамінів у людини спостерігаються відчуття печії, м’язової 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, пов’яз. 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, м’язах 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-зв’язувальних білків в реалізації взаємодії НAД з нейромедіаторними рецептор. системами ГАМК, ДОФ’аміну, 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, об’єднаних 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, м’ясі, 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 зв’язану 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 з’явилися 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 пов’язано 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 пов’язана з дослідж. причин недокрів’я (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 зв’язана 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. недокрів’я, 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, пов’яз. 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 валер’янова кислота. Біотин має 8 стереоізомерів, серед яких найбільш активним є D-біотин. Він діє як протетична група ферментів карбоксилювання: карбонільна група біотину утворює амідний зв’язок 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 зв’язує 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, м’язи. 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. зв’язком 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 (обов’язкова умова для всмоктування заліза); вивільнює залізо із зв’язаної 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

Рекомендована література

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

завантажити статтю