Витамин Н

Биотин (витамин Н)

Химическое строение и свойства. Биотин был выделен в 1935 г. из яичного желтка. Свое название витамин получил от греч. bios — жизнь из-за его способности стимулировать рост дрожжей и бактерий. Молекула витамина Н состоит из имидазольного и тетрагидротио-фенового колец, боковая цепь представлена валериановой кислотой. N1 -имидазольного кольца является местом карбоксилирования. Связьваясь с ионом гидрокарбонаа (НСО3), биотин становится коферментом, называемым карбоксибиотином.

Биотин плохо растворяется в воде, но хорошо в спирте. Он устойчив при нагревании и в растворах слабых шел очей и оснований. Биотин способен образовывать с авидином — гликопротеином белка куриного яйца — прочный комплекс, который не может расщепляться пищеварительными ферментами. Поэтому при частом употреблении сырых яиц прекращается всасывание присутствующего в пище биотина. Способность молекул авидина и биотина специфически связываться друг с другом используется в некоторых методах очистки в биотехнологии. Метаболизм. С растительной пищей витамин Н поступает преимущественно в свободном состоянии. Биотин животной пиши освобождается гидролазами от связи с различными белками и в свободном всасывается в тонком кишечнике. В кровяном русле биотин переносится альбумином и аккумулируется главным образом в печени. В тканях биотин находится в виде карбоксибиотинил-ферментов: СОО-группа валериановой кислоты карбоксибиотина ковалентно присоединена карбамидной связью к £-NH2-группе лизина, входящего в состав активного центра биотин зависимого фермента. Выводится биотин в свободном виде с мочой и экскрементами, причем с последними его выводится больше, чем поступает с пищей. Объясняется это способностью микрофлоры кишечника синтезировать биотин.

Биохимические функции витамина H

Биохимические функции. Витамин Н способствует усвоению тканями ионов бикарбоната (но не С02) и активирует реакции карбоксилирования и транскарбоксилирования в составе следующих карбосибиотинил-ферментов: - Пируваткарбоксилазы — фермента, катализирующего АТФ-зависимое образование оксалацетата из пирувата и НСО3.

Пируваткарбоксилаза является тетрамtрным белком, несущим четыре молекулы биотина, каждая из которых связана с остатком лизина апофермента. Пируваткарбоксилазная реакция является наиболее важной анаплеротической реакцией, особенно в печени и почках (к анаплеротическим относятся возмещающие, пополняющие, реакции). Так, пируваткарбоксилаза восполняет запас оксалацетата, необходимый для функционирования цикла Кребса. Пируваткарбоксилаза является важным митохондриальным ферментом глюконеогенеза (новообразования глюкозы). - Ацетил - КоА-карбоксилазы — первого фермента в реакциях биосинтеза жирных кислот. Активная форма энзима представляет собой множество длинных мономерных нитей. При ферментативном катализе отдается карбоксильная группа бикарбонат; ацетил-коэнзиму А с образованием малонил-КоА:

- Пропионил -КоА -карбоксилазы — фермента, участвующего в окислении жирных кислот с нечетным числом атомов углерода. При этом происходит стереоспецифический перенос активированной карбоксильной группы от карбоксибиотина к пропионил-КоА образованием метилмалонил-КоЛ:

Следует отметить, что ион бикарбоната может утилизироваться клеткой без участия биотина, как, например, это имеет место в каромоилфосфатсинтетазной реакции при синтезе пиримидинов:

- бэта-метилкротоноил-КоА –карбоксилазы – фермента участвующего в реакциях окислительного распада лейцина. - Метилмалонил-ЩУК-транскарбоксилазы — фермента, катализирующего реакцию транскарбоксилирования, а именно, обратимое превращение пирувата и оксалацетата (другие транскарбоксилазные реакции также протекают с участием биотина):

Гиповитаминоз H

Гиповитаминоз. Биотиновый гиповитаминоз проявляется дерматитом, жирной себореей, алопецией (очаговым облысением), сонливостью, усталостью. Часто отмечаются боли в мышцах. Врожденные нарушения обмена биотина. Наиболее часто встречаются нарушения, связанные с дефектом пропионил-КоА-карбоксилазы и бэта-метилкротоноил - КоА -карбоксилазы. При врожденном дефекте пропионил-КоА-карбоксилазы в первые недели жизни ребенка отмечается

кетоацидоз, приступы которого провоцируются кормлением (белком пищи). Приступы сопровождаются частой рвотой, мышечной слабостью, гипотонией, сонливостью, обезвоживанием организма и заканчиваются в большинстве летальным исходом. При биохимическом исследовании в крови обнаруживается повышенная концентрация пропионовои кислоты, в моче выявляются длинноцепочечные кетоны. Избыточное накопление в тканях пропионовой кислоты приводит к тому, что она включается в биосинтез жирных кислот (вместо ацетил-КоА), при этом образуются аномальные жирные кислоты с нечетным числом углеродных атомов. Накапливаясь в фосфолипидах мозга, такие жирные кислоты вызывают тяжелые нейрологичсские нарушения. Угнетение активности бэта-метилкротоноил-КоА-карбоксилазы приводит к нарушению распада лейцина на стадии карбоксилирования бэта-метилкротонил-КоА. При этом врожденном нарушении развивается метаболический кетоацидоз. Из-за экскреции аномальных продуктов превращения бэта-метилкротоноил-КоА моча приобретает своеобразный запах, напоминающий запах кошачьей мочи. Проявляется заболевание неукротимой рвотой, не прекращающейся после перехода больного на низкобелковую диету. Состояние улучшается после приема больших доз биотина.

Суточная потребность в витамине H

Пищевые источники. Биотин синтезируется микрофлорой кишечника человека. Это в значительной мере удовлетворяет потребности организма в биотине. К гиповитаминозному состоянию может привести прием антибиотиков и лечение цитостатиками. Суточная потребность точно не определена, вероятнее всего она составляет 150—200 мкг. Витамином Н богаты бобовые, а также цветная капуста, грибы; из продуктов животного происхождения — печень, почки, молоко, яичный желток.

Витамин Д (кальциферол). Антирахитический витамин

Химическое строение и свойства. В 1936 г. А. Виндаусом из рыбьего жира был выделен препарат, излечивающий рахит. Он был назван витамином Д3, так как ранее А. Гессом и М. Вейнштоком из растительных масел был выделен эргостерин, получивший название витамин Д1. При воздействии на витамин Д1, УФ-лучей образовывалось излечивающее рахит соединение — витамин Д2, эр го кальциферол (кальциферол означает несущий кальций). В растениях при УФ-облучении синтезируются и другие витамеры эргостерина (Д4-7). Наиболее важным из группы витаминов Д является витамин Д3 — холекальциферол. Холекальциферол образуется в качестве промежуточного продукта при биосинтезе холестсрола (из 7-дегидрохолестерола) в клетках кожи человека под влиянием УФ-лучей.

Биохимические функции витамина Д

Витамин Д3 можно рассматривать как прогормон, так как он превращается в 1,25(ОН)2-Д3 действующий аналогично стероидным гормонам. Так, проникая в клетки-мишени, он связывается с белковыми рецепторами, которые мигрируют в ядро клетки. энтероцитах этот гормон-рецепторный комплекс стимулирует транскрипцию и РНК, несущую информацию на синтез белка-переносчика ионов кальция. Вероятно, витамин отвечает также за синтез Са2+-АТФ-азы в разных клетках. В кишечнике всасывание кальция осуществляется как путем облегченной диффузии (с участием кальцийсвязывающего белка), так и путем активного транспорта (с помощью Са2+-АТФ-азы). Одноврменно ускоряется и всасывание фосфора. В костной ткани 1,25(ОН)2-Д3 стимулирует процесс деминерализации (синергично с паратирином). В почках активация витамином 125(ОН)2-Д3, кальциевой АТФ-азы мембран почечных канальцев приводит к увеличению реабсорбции ионов кальция; возрастает и реабеорбция фосфатов. Кальцитриол принимает участие в регуляции роста и дифференцировке клеток костного мозга. Он обладает антиоксидантным и антиканцерогенным действием.

Оценка обеспеченности организма витамином Д

Оценка обеспеченности организма витамином Д. Обеспеченность организма витамином Д оценивается на основании определения активных форм витамина Д в крови и тканях методом радиоконкурентного анализа; содержания кальция, фосфора и активности щелочной фосфатазы в сыворотке крови; уровня экскреции с мочой фосфатов. Применяются также нагрузочные пробы с приемом фиксированных доз кальция при парентеральном введении с последующим определением содержания кальция в крови и сто экскреции с мочой. Суточная потребность. Пищевые источники. Витамин Д, содержится исключительно в животной пище. Особенно богат им рыбий жир. Содержится он в печени, желтке яиц. В растительных маслах и молоке присутствует витамин Д2. Много его в дрожжах. Биологически он менее активен. Суточная потребность для детей колеблется от 10 до 25 мкг (500— 1000 ME), у взрослых она меньше.

Гиповитаминоз и Гипервитаминоз при нехватке витамина Д

На схеме ниже показано угнетение (пунктирная стрелка) всасывания, снижение поступления кальция в кость и уменьшение экскреции кальция при недостатке витамина Д. Одновременно в ответ на гипокальциемию секретируется паратирин и увеличивается (сплошная стрелка) поступление кальция из кости в кровяное русло (вторичный гиперпаратиреоидизм).