Витамины и их роль в организме

Витамины были открыты в XIX в. русским ученым Н. И. Луниным. В основном они поступают в организм с пищей, но некоторые могут синтезироваться в организме (В₆, В₁₂, D). Витамины делятся на две группы: жирорастворимые (витамины A, D, Е, К) и водорастворимые (группа В, витамин С). Витамины являются очень непрочными низкомолекулярными органическими веществами. Они активны в малой концентрации, не являются источником энергии и не запасаются в организме. Многие витамины входят в состав ферментов.

При недостаточном поступлении витаминов в организм развивается гиповитаминоз. Причинами гиповитаминозов чаще всего становятся недостаточное количество витаминов в пище, неправильная кулинарная обработка продуктов (например, длительная термическая обработка овощей), голодание, нарушение работы пищеварительной системы. Полное прекращение поступления витаминов приводит к авитаминозу; избыточное поступление витаминов также вредно и приводит к гиперви-таминозу.

Таким образом, витамины выполняют следующие функции:

1) входят в состав ферментов, участвуя в обмене веществ;
2) повышают сопротивляемость организма к неблагоприятным воздействиям внешней среды;

3) стимулируют рост, развитие организма;

4) стимулируют восстановление тканей и клеток.

Функции отдельных витаминов представлены в таблице.

Жирорастворимые витамины
Витамины	Норма содержания в крови	Функция в организме	Нехватка	Избыток	Источники	Физические эффекты
Витамин А Ретинол	300/500 рг/л сыворотки	Поддержание трофического состояния тканей, регуляция роста организма, функции сетчатки	Куриная слепота, ксерофтальмия, шершавая кожа, сухая слизистая	Отсутствие аппетита, головная боль, изменение структуры костей и кожи	Из каротина или каротеноида, присутствующего в овощах, фруктах с желтой мякотью, молока, печени, яичного желтка	Разрушается при хранении продуктов в теплом или проветриваемом месте
Витамин D Кальциферол	1-5 нг/мл сыворотки	Способствует усвоению кальция. Участвует в жировом и углеводном обмене, воздействует на гормоны паращитовидной железы, на простагландины	Недостаток кальция в костях и зубах, рахит у детей, остеомаляция у взрослых	Осложнения на почки, тошнота, диарея, снижение веса	Из печени и внутренностей животных, питающихся рыбой или из печени трески, кисломолочных продуктов	Не страдают от воздействия тепла
Витамин Е α-Токоферол	5-6 мг/л сыворотки	Поддержание функциональной целостности мышц и репродуктивных органов	Мышечная дистрофия, некроз печени, выкидыш, анемия	Не выявлены	Молоко, яйца, мясо, рыба, зерновые и овощи, миндаль и арахис	Разрушается при хранении и от воздействия ультрафиолетовых лучей
Витамин КК1 Филохинон	0,10-0,66 нг/ мл сыворотки	Способствует коагуляции крови, т.к. стимулирует синтез протромбина, регулирует оксилительно- восстановительные процессы	Ослабление стенок сосудов, внутренние и внешние кровоизлияния, нарушения обмена веществ	При сверхдозах желтуха	Овощи и зеленые листья, зерновые, фрукты и мясо, свиная печень, растительные масла	Разрушается при хранении и от воздействия ультрафиолетовых лучей

Таблица 7. Витамины и их функции

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ВИТАМИНОВ

Ко второй половине 19 века было выяснено, что пищевая ценность продуктов питания определяется содержанием в них в основном следующих веществ: белков, жиров, углеводов, минеральных солей и воды. Считалось общепризнанным, что если в пищу человека входят в определенных количествах все эти питательные вещества, то она полностью отвечает биологическим потребностям организма. Это мнение прочно укоренилось в науке и поддерживалось такими авторитетными физиологами того времени, как Петтенкофер, Фойт и Рубнер. Однако практика далеко не всегда подтверждала правильность укоренившихся представлений о биологической полноценности пищи.

Практический опыт врачей и клинические наблюдения издавна с несомненностью указывали на существование ряда специфических заболеваний, непосредственно связанных с дефектами питания, хотя последнее полностью отвечало указанным выше требованиям. Об этом свидетельствовал также многовековой практический опыт участников длительных путешествий. Настоящим бичом для мореплавателей долгое время была цинга; от нее погибало моряков больше, чем в сражениях или от кораблекрушений. Так, из 160 участников известной экспедиции Васко де Гама прокладывавшей морской путь в Индию, 100 человек погибли от цинги.

История морских и сухопутных путешествий давала также ряд поучительных примеров, указывавших на то, что возникновение цинги может быть предотвращено, а цинготные больные могут быть вылечены, если в их пищу вводить известное количество лимонного сока или отвара хвои.

Таким образом, практический опыт ясно указывал на то, что цинга и некоторые другие болезни связанны с дефектами питания, что даже самая обильная пища сама по себе еще далеко не всегда гарантирует от подобных заболеваний и что для предупреждения и лечения таких заболеваний необходимо вводить в организм какие-то дополнительные вещества, которые содержаться не во всякой пище.

Экспериментальное обоснование и научно-теоретическое обобщение этого многовекового практического опыта впервые стали возможными благодаря открывшему новую главу в науке, исследованием русского ученого Николая Ивановича Лунина, изучавшего в лаборатории Г.А. Бунге роль минеральных веществ в питании.

Н.И. Лунин проводил свои опыты на мышах, содержавшихся на искусственно приготовленной пище. Эта пища состояла из смеси очищенного казеина (белок молока), жира молока, молочного сахара, солей, входящих в состав молока и воды. Казалось, налицо были все необходимые составные части молока; между тем мыши, находившееся на такой диете, не росли, теряли в весе, переставали поедать даваемый им корм и, наконец, погибали. В то же время контрольная партия мышей, получившая натуральное молоко, развивалась совершенно нормально. На основании этих работ Н.И. Лунин в 1880 г. пришел к следующему заключению:". если, как вышеупомянутые опыты учат, невозможно обеспечить жизнь белками, жирами, сахаром, солями и водой, то из этого следует, что в молоке, помимо казеина, жира, молочного сахара и солей, содержатся еще другие вещества, незаменимые для питания. Представляет большой интерес исследовать эти вещества и изучить их значение для питания".

Это было важное научное открытие, опровергавшее установившееся положения в науке о питании. Результаты работ Н.И. Лунина стали оспариваться; их пытались объяснить, например, тем, что искусственно приготовленная пища, которой он в своих опытах кормил животных, была якобы невкусной.

В 1890 г. К.А. Сосин повторил опыты Н.И. Лунина с иным вариантом искусственной диеты и полностью подтвердил выводы Н.И. Лунина. Все же и после этого безупречный вывод не сразу получил всеобщее признание.

Блестящим подтверждением правильности вывода Н.И. Лунина установлением причины болезни бери-бери, которая была особенно широко распространена в Японии и Индонезии среди населения, питавшегося главным образом полированным рисом.

Врач Эйкман, работавший в тюремном госпитале на острове Ява, в 1896 году подметил, что куры, содержавшиеся во дворе госпиталя и питавшиеся обычным полированным рисом, страдали заболеванием, напоминающим бери-бери. После перевода кур на питание неочищенным рисом болезнь проходила.

Наблюдения Эйкмана, проведенные на большом числе заключенных в тюрьмах Явы, также показали, что среди людей, питавшихся очищенным рисом, бери-бери заболевал в среднем один человек из 40, тогда как в группе людей, питавшихся неочищенным рисом, ею заболевал лишь один человек из 10000.

Таким образом, стало ясно, что в оболочке риса (рисовых отрубях) содержится какое-то неизвестное вещество, предохраняющее от заболевания бери-бери. В 1911 году польский ученый Казимир Функ выделил это вещество в кристаллическом виде (оказавшееся, как потом выяснилось, смесью витаминов); оно было довольно устойчивым по отношению к кислотам и выдерживало, например, кипячение с 20% раствором серной кислоты. В щелочных растворах активное начало, напротив, очень быстро разрушалось. По своим химическим свойствам это вещество принадлежало к органическим соединениям и содержало аминогруппу. Функ пришел к заключению, что бери-бери является только одной из болезней, вызываемых отсутствием каких-то особых веществ в пище.

Несмотря на то, что эти особые вещества присутствуют в пище, как подчеркнул ещё Н.И. Лунин, в малых количествах, они являются жизненно необходимыми. Так как первое вещество этой группы жизненно необходимых соединений содержало аминогруппу и обладало некоторыми свойствами аминов, Функ (1912) предложил назвать весь этот класс веществ витаминами (лат. "vita" - "жизнь", "vitamin" - "амин жизни"). Впоследствии, однако, оказалось, что многие вещества этого класса не содержат аминогруппы. Тем не менее, термин "витамины" настолько прочно вошел в обиход, что менять его не имело уже смысла.

После выделения из пищевых продуктов вещества, предохраняющего от заболевания бери-бери, был открыт ряд других витаминов. Большое значение в развитии учения о витаминах имели работы Гопкинса, Степпа, Мак Коллума, Мелэнби и многих других учёных.

В настоящее время известно около 20 различных витаминов. Установлена и их химическая структура; это дало возможность организовать промышленное производство витаминов не только путём переработки продуктов, в которых они содержаться в готовом виде, но и искусственно, путём их химического синтеза.

Происхождение названий витаминов.

В 20-е гг. с разработкой способов получения экспериментальных авитаминозов и совершенствованием методов очистки витаминов постепенно становилось ясно, что витаминов не два и не три, а гораздо больше.

Вначале выяснили, что "витамин А" на самом деле является смесью двух соединений, одно из которых предотвращает ксерофтальмию, а другое – рахит. За первым сохранилась буква А, а второе назвали "витамин D". Затем был открыт витамин Е, предотвращавший бесплодие у крыс, растущих на искусственной диете. Тогда же стало ясно, что и "витамин В" состоит как минимум из двух витаминов. Вот тут и начинается первая путаница: одни исследователи обозначили новый витамин, предотвращавший пеллагру у крыс и стимулировавший рост животных, буквой G, другие предпочли называть этот фактор "витамином В₂", а фактор, предотвращавший бери-бери, – "витамином В₁".

Термины "В₁" и "В₂" прижились. Фактор роста сохранил название "В₂", а фактор, предотвращающий пеллагру крыс, стал "В₆". Почему же использовали индекс 6? Разумеется, потому, что за это время появились "В₃", "В₄" и "В₅". Куда же они потом делись?

Название "В₃" получило в 1928 г. новое вещество, найденное в дрожжах и предотвращавшее дерматит у цыплят. Об этом веществе долгое время не было известно практически ничего, а десять лет спустя выяснилось, что оно идентично пантотеновой кислоте, которая изучалась как фактор роста дрожжей. В результате для этого витамина осталось название "пантотеновая ксилота".

В 1929 г. в дрожжах был обнаружен фактор, который поспешили назвать "витамином В₄". Вскоре выяснилось, что этот фактор – не витамин, а смесь трех аминокислот (аргинина, глицина и цистина).

В 1930 г. появился термин "витамин В₅": такое название было предложено для фактора, который впоследствии оказался смесью двух витаминов. Один из них – никотиновая кислота, которую изредка продолжают называть "витамин В₅", другой – витамин В₆.

И в последующие годы продолжался тот же процесс: время от времени появлялись сообщения об открытиях новых факторов, и к букве "В" добавлялся новый индекс. Но повезло только индексу 12. Соединения с другими индексами либо оказались не витаминами или уже известными витаминами, либо их действие не получило подтверждения, либо название не получило широкого распространения.

А вскоре буквенная классификация витаминов утратила свое значение. В 30-е гг. за витамины по-настоящему взялись химики. И если в 1930 г. о химической природе витаминов практически ничего не было известно, то к 1940 г. этот вопрос был в основном решен.

Химики дали всем витаминам тривиальные химические названия. И эти названия постепенно стали вытеснять "буквы с цифрами": аскорбиновая кислота, токоферол, рибофлавин, никотиновая кислота и др. – эти термины стали общеупотребительными. Впрочем, многие биологи медики сохранили верность "буквам".

В 1976 г. Международный союз нутриционистов (от англ. nutrition – питание) рекомендовал сохранять буквенные обозначения в группе В только для витаминов В₆ и В₁₂ (по-видимому, из-за того, что эти витамины имеют несколько форм). Для остальных рекомендованы тривиальные названия веществ: тиамин, рибофлавин, пантотеновая кислота, биотин – или обобщающие термины: ниацин, фолацин.

ТОЛЬКО ЛИ ПОЛЬЗА ОТ ВИТАМИНОВ?

Витамины были чрезвычайно популярны в странах Европы и США. Казалось бы, что от этого плохого, поскольку витамины очень полезны и даже необходимы для жизнедеятельности организма. Однако вот уже несколько лет американские и европейские ученые всерьез предупреждают: неумеренное или бесконтрольное употребление даже самых популярных витаминов может нанести непоправимый вред нашему здоровью.

Так,. Чрезмерное употребление витамина А на ранних стадиях беременности может в некоторых случаях привести к появлению дефектов у новорожденных. Для женщин, принимающих витамин А в дозе свыше 10 тыс МЕ в день, существует вероятность рождения детей с деформацией лица, головы, сердца или дефектами нервной системы. Впрочем, это никак не распространяется на бета-каротин, содержащийся в моркове и других овощах.

Передозировка витамина Д приводит к тому. Что кальций откладывается не в костях, а в тканях внутренних органов.

Слишком большие дозы витамина В6 повышают кровяное давление, могут привести к невротическим нарушениям.

Ударная доза витамина С (к примеру, вы чересчур увлеклись таблетками «аскорбинки» или переели шиповника) легко может привести к нарушению обмена углеводов, в результате чего хуже работают почки, в крови появляется избыток сахара.

При превышении максимальной дозы витамина С повышается свертываемость крови, в результате чего образуются тромбы. У любителей самолечении нередко обостряется лечение гастрита с повышенной кислотностью, язвенной болезни желудка и 12-перстной кишки, наблюдается изжога, понос, рвота, тошнота. Ускоряется проявления побочного действия ряда лекарств, способных воздействовать на слизистую оболочку ЖКТ. Не стоит принимать витамин С вместе с витамином В12, т.к. последний легко разрушается.

Витин С повышает кислотность мочи и тем самым увеличивает образование в почках и мочевом пузыре камней из солей щавелевой и мочевой кислоты. Столь многочисленные больные диабетом во всех регионах мира также должны учитывать, что большие дозы витамина С угнетают выработку инсулина поджелудочной железой. Наконец, некоторыми физиологами показано, что большие дозы витамина С угнетают передачу нервно-мышечных импульсов, вследствие чего возникает повышенная мышечная утомляемость, усталость (Пушкарев, Лобов, 2007).