Содержание материала

Глава 8
ПАТОЛОГИЯ ОБМЕНА ВИТАМИНОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБМЕНА ВИТАМИНОВ

Витамины являются жизненно необходимыми органическими соединениями, содержащимися в натуральных пищевых продуктах и синтезируемыми в самом организме. Витамины представлены основными группами — антиоксидантной, коферментной и гормоноподобной. Антиоксидантная группа (витамины Е, С, частично К и А) функционирует в тесной взаимосвязи с внутриклеточными физиологическими антиоксидантными системами, обладает легкой окисляемостью. Потребность человека в них высока — в 10— 50 раз выше, чем в витаминах коферментной группы.
Коферментная группа включает тиамин (ВО, рибофлавин (В2), никотиновую кислоту (РР), пантотеновую кислоту (В3), пиридоксин (B6), биотин, фолиевую кислоту, кобаламин (В12) и липоевую кислоту. Большая часть витаминов этой группы является предшественниками коферментов и лишь два из них (липоевая кислота и биотин) — истинными коферментами. Все витамины коферментной группы характеризуются сравнительно высокой устойчивостью к аутоокислению. Потребность организма человека в них низкая. В клетках эти витамины функционируют как коферменты в составе ферментных систем, участвующих в обмене веществ. Гормона подобная группа представлена витамином D и его производными. Потребность человека в витамине D низкая, так как он частично синтезируется в организме из холестерина. Основное значение витамина D — участие в системе регуляции кальциевого обмена в костной ткани, почках и других органах.
Всасывание витаминов в желудочно-кишечном тракте. Скорость всасывания витаминов в кишечнике определяется их концентрацией в химусе. При адекватном содержании витаминов в химусе ряд витаминов (С, биотин, РР, фолиевая кислота) подвергается активному всасыванию при участии Na+, другие (В2, В6, никотиновая кислота, пантотеновая кислота) всасываются в тонкой кишке пассивно. При дефиците активно всасывающихся витаминов в химусе возрастает мощность систем резорбции, а при избыточной их концентрации преобладает менее эффективная пассивная диффузия, так как угнетается активность ферментов, осуществляющих активный транспорт витаминов. Этот процесс наиболее выражен при длительном употреблении чрезмерных доз витаминов, когда их отмена может вызывать развитие гиповитаминоза. В альтерированном желудочно-кишечном тракте при заболеваниях тонкой кишки, печени, поджелудочной железы угнетаются пассивное и особенно активное всасывание витаминов, что способствует возникновению гипо- и авитаминозов. Нарушения обмена отдельных групп витаминов характеризуются своеобразием механизмов возникновения патологических процессов, связанных с развитием гипер-, гипо- и авитаминозов.

АНТИОКСИДАНТНАЯ ГРУППА ВИТАМИНОВ

Витамин Е

Витамин Е (альфа-токоферол; суточная потребность взрослого человека 11 мг), и микроэлемент селен являются главными компонентами антиоксидантной системы клеток органов и тканей. Они защищают жирорастворимые вещества и липидные компоненты клеточных мембран от окисления и предотвращают образование перекисных радикалов. Витамин Е всасывается в тонкой кишке при наличии в химусе желчи, сока поджелудочной железы и жира. Резорбция витамина сопряжена с утилизацией слизистой оболочки полиненасыщенных жирных кислот.

Являясь универсальным компонентом биологических мембран, витамин Е стабилизирует и защищает их от свободнорадикального (перекисного) окисления за счет образования пространственно упорядоченных структурных комплексов и углеводородных и жирнокислотных цепей, состоящих из полиненасыщенных жирных кислот и мембранных фосфолипидов. В этих структурах витамин Е тормозит цепи реакций полиненасыщенных жирных кислот. В норме защитное действие витамина Е ограничивается поддержанием стационарного уровня свободнорадикального окисления в мембранах, при котором инактивации подвергается лишь избыток свободных радикалов кислорода. Витамин Е играет также важную роль в окислительно-восстановительных процессах, участвуя в синтезе коэнзима Q (убихинон). Благодаря этому витамин Е активирует реакции окислительного фосфорилирования, сопряженного с дыханием, и в клетках стимулирует накопление макроэргических фосфатов, препятствуя инактивации белковых ферментов, поддерживая высокий уровень анаболизма и способствуя митотическому делению. Биологические эффекты витамина Е взаимосвязаны с таковыми витамина А, так как оба витамина регулируют резистентность внутриклеточных органелл и клеточных мембран к действию патогенных факторов и участвуют в синтезе жиров и фосфолипидов.

Гиповитаминоз Е

В обычных условиях недостаточность витамина Е у здоровых взрослых людей не встречается. Гиповитаминоз чаще возникает у новорожденных детей при дефектах диеты при искусственном вскармливании. У взрослых медленному развитию гиповитаминоза способствуют заболевания желудочно-кишечного тракта, сопровождающиеся выраженными нарушениями реабсорбции жиров (билиарный цирроз, спру, хронический панкреатит, осложненный тяжелым панкреосклерозом). Гиповитаминоз Е характеризуется повреждениями биологических мембран, угнетением метаболизма белков, углеводов и жиров, дистрофией клеток, особенно исчерченных, бесплодием, развитием гемолитической анемии.
Повреждению биологических мембран предшествует снижение активности антиоксидантных систем клетки, угнетение перекисного окисления в микросомах на фоне резкого усиления неэнзимного свободнорадикального окисления биополимеров. Эти процессы лежат в основе начального этапа деградации структурных белков, липидов и нуклеиновых кислот. Избыток свободных радикалов способствует быстрому окислению ненасыщенных жирнокислотных остатков фосфолипидных мембран, особенно мембран митохондрий с образованием соответствующих пероксидов и альдегидов. Это приводит к изменениям фазового состояния липидного бислоя, определяющего вязкость гидрофобной зоны, пассивную проницаемость мембран для воды, катионов и низкомолекулярных соединений, активность мембраносвязанных ферментов, подвижность рецепторов и др. В свою очередь недостаточность процессов биологического окисления и окислительного фосфорилирования резко уменьшает содержание макроэргов, что в сочетании с угнетением активности ферментных систем значительно усиливает повреждающее действие на клетку НЭЖК, особенно при их избытке, и ведет к индукции грубых системных повреждений.
Система крови. У детей и взрослых одним из основных проявлений дефицита витамина Е является развитие гемолитической анемии с повышенной чувствительностью эритроцитов к перекиси водорода и снижение продолжительности их жизни в кровотоке. В костном мозге возникает значительный мегалобластоз.
Скелетные мышцы. При гиповитаминозе Е в мембранах саркоплазматической сети мышечных волокон накапливаются продукты перекисного окисления. Одновременно в саркоплазме повышается концентрация свободного кальция, который благодаря увеличению пассивной проницаемости фрагментов сети беспрепятственно входит в него и инактивирует Са2+-зависимую АТФазу. Набухание митохондрий, утрата матрикса, фрагментация крист сочетаются с угнетением процессов окислительного фосфорилирования и дефицитом АТФ, АДФ и фосфокреатина, снижением содержания гликогена. На фоне нарушений метаболизма возникают глубокие дистрофические изменения скелетных мышц с активацией лизосомных ферментов в мышечных волокнах, угнетением белкового синтеза. Дегенеративные изменения мышечных волокон могут заметно ослаблять сократительную способность мышц.
Печень и другие внутренние органы повреждаются вследствие выраженных дистрофических изменений в связи с угнетением процессов окислительного фосфорилирования в митохондриях, повышения (в 2—3 раза) потребности в кислороде, возрастания активности многих гидролитических ферментов — рибонуклеаз, фосфатаз, катепсинов, бета-галактозидаз, глутаминазы и др.
В ЦНС, ВНС заметно ускоряется старение нервных клеток, нарушается их возбудимость на фоне прогрессирующего накопления липофусциновых пигментов.
Репродуктивная функция нарушается в связи с развитием дистрофических процессов в половых железах, угнетением сперматогенеза у мужчин и овуляции у женщин.

Гипервитаминоз Е

Продолжительный прием с пищей избытка витамина Е (вдвое и более выше физиологической нормы) повышает концентрацию альфа-токоферола в плазме крови и клетках, снижает интенсивность перекисного окисления липидов и ведет к развитию лишь незначительных нарушений базисных обменных процессов и функционального состояния клеток. Избыток витамина Е может усугублять нарушения гемокоагуляции при дефиците витамина К и других витаминов. Поэтому большие дозы витамина Е (более 800 ИЕ) противопоказаны лишь больным с синдромом мальабсорбции, у которых они вызывают развитие тромбоцитопенической пурпуры.
активатором ряда ферментов — аргиназы, фосфатазы, цитохромоксидазы и др. Он необходим для микросомального транспорта электронов и реакций детоксикации в клетках, для ингибирования окислительного превращения проканцерогенов в канцерогены, что ослабляет возможность развития процессов малигнизации. Повышая активность дофамин-бета- гидроксилазы, аскорбиновая кислота ускоряет синтез норадреналина и в то же время тормозит его метилирование и превращение в адреналин. Одновременно витамин облегчает поглощение и связывание норадреналина в органах. Аскорбиновая кислота ингибирует стероидогенез путем инактивации 2бета-С21-гидроксилазы в коре надпочечников и тормозит образование в клетках цАМФ, индуцируемого АКТГ. Аскорбиновая кислота входит в состав ферментной системы гиалуроновая кислота/гиалуронидаза в фибробластах, участвует в синтезе оксипролина коллагена, оксилизина и основного вещества соединительной ткани. Витамин также стимулирует активность мезенхимальных клеток, усиливает ответы микро- и макрофагов и лимфоцитов на воздействие патогенных факторов, обладающих или не обладающих антигенными и митогенными свойствами.