I

НОСН I

НС— I

НОСН

L-гулонолакгпан

о=с-

о

носн

I

о=с I

НС-1

I

носн I

СН2ОН

3-кето-1_-гулоно-лактон

о=с-I

нос II

нос I

нс-I

носн

lаскорбиновая кислота

Следует отметить, что обе формы ь-гулоновой кислоты, получаемой из о -глюкуроновой кислоты, — по существу одна структура,, повернутая на 180°. Приматы и морские свинки не способны превращать гулонолактон в аскорбиновую кислоту. Введенная морским свинкам 14С-аскорбиновая кислота легко окисляется до 14С02, в то время как у человека обнаружены только 14С-дикетогулонат и 14С-оксалат. Окисление до дегндроаскорбиновой кислоты катализируется специфической медьсодержащей аскорбатоксидазон, содержащейся в растениях, но не в тканях животных.

50.12.2. Метаболическая роль

Аскорбиновая кислота необходима для различных биологических окислительных процессов. Витамин активирует окисление-/?-окснфенилпировннгорадной кислоты гомогенатами печени крысы (разд. 23.2.11), однако другие восстанавливающие агенты стольже-эффективны, а действие частично очищенного препарата фермента не зависит от аскорбиновой кислоты. В присутствии кислорода растворы, содержащие ферро-поны н аскорбат, катализируют гидроксилирование ряда соединений. Так, из я-оксифеннлуксусной кислоты образуется гомогентизиновая кислота, а из триптамина — 5-окситрнптамин (серотонин). Как указывалось выше (разд. 38.1.2), гидроксилирование остатков пролина и лизина при синтезе коллагена и гидроксилирование ?-бутиробетаина, приводящее к образованию карнитина (разд. 22.3.1), также катализиру-

50. ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ

1757

ются ферментами, требующими Fe2+, u-кетоглутарата и аскорбата.

Аскорбиновая кислота ускоряет удаление железа из ферритина; это очень важно для предотвращения развития анемии, поскольку содержание железа в плазме анемичных, больных цингой обезьян составляет лишь 30% нормального уровня. Дегидроаскор-биновая кислота может быть ферментативно восстановлена в животных тканях; при этом восстанавливающим агентом выступает глутатион. В животных тканях аскорбиновая кислота находится как в свободной, так и в связанной формах; при недостатке витамина в пище еще до того, как происходит уменьшение содержания в тканях связанной формы аскорбиновой кислоты, наблюдается снижение содержания ее свободной формы.

50.12.3. Недостаточность

Проявление недостаточности аскорбиновой кислоты обусловлено главным образом 'нарушениями функции мезенхимальных клеток. Цинга у взрослых характеризуется болезненностью и разрыхлением десен, расшатыванием зубов, нарушением целостности капилляров (сопровождающимся подкожными кровоизлияниями), а также отеками, болью в суставах, анорексией и анемией. Это заболевание редко встречается в западных странах. Однако иногда цинга развивается у детей в результате неправильного питания. Наблюдается ряд симптомов — болезненность и опухание суставов, ограничение движений, точечные кровоизлияния, неправильное развитие зубов, замедленное развитие скелета с характерным поражением костей, нарушение заживления ран и анемия. Основой всех этих изменений, за исключением анемии, является нарушение образования коллагена и хондроитинсульфата. Образующийся коллаген оказывается обедненным оксипролином. При тяжелой цинге нарушается образование основного вещества соединительной ткани, происходит деполимеризация и растворение основных структур этой ткани, что приводит к вскрытию старых залеченных ран. Анемия при цинге может быть связана с нарушением способности использовать запасы железа, а также с вторичными нарушениями метаболизма фолиевой кислоты.

Проявления недостаточности аскорбиновой кислоты у человека были изучены в контролируемых условиях. Через 17—20 недель появлялись увеличенные ороговевшие волосяные фолликулы, еще через несколько .недель они становились геморрагическими. Первые поражения появлялись на ягодицах и икрах, позже они распространялись по всему телу. Через 26 недель становились отчетливыми кровоизлияния в деснах, снижалась скорость заживления ран. Концентрация аскорбиновой кислоты в плазме в течение немногих недель снижалась с 0,55 мг до менее чем 0,05 мг (на 100 мл), а содержание ее в лейкоцитах медленно снижалось с 16 мг до менее чем 1 мг (на 100 мл). В общем цинготные проявле-

175R

VI. ПИТАНИЕ

ния становились заметными примерно через 1 месяц после того, как концентрация витамина в лейкоцитах снижалась до низшего уровня. Доза аскорбиновой кислоты 10 мг/сут предупреждает рассмотренные выше изменения; при приеме пациентами, имеющими ¦признаки цинги, 20 мг витамина в сутки полное исчезновение проявлений болезни происходит в течение 3 недель. Наиболее высокие рекомендованные дозы (табл. 47.2) предусматривают, однако, не только предупреждение проявления цинги, но и обеспечение хорошего состояния здоровья. По-видимому, рекомендованные в табл. 47.2 дозы обеспечивают достаточную «безопасность» организма.

В норме концентрация аскорбиновой кислоты в плазме человека составляет 0,7—1,2 мг/100 ,мл. Эта концентрация отражает Поступление витамина с пищей; она, по-видимому, не указывает на границу потенциальной недостаточности, поскольку концентрации ниже 0,5 мг/100 мл .нередко встречаются у лиц, потребляющих ежедневно 30 или 40 мг аскорбиновой кислоты, т. е. количество, которое является адекватным для здоровья человека. В опытах •по насыщению организма витамином вводили дозы порядка 500 мг '(в сутки); у здоровых людей 50% дозы экскретируется за 24 ч, 'в то время как у пациентов с большой недостаточностью экскретируется лишь очень небольшая доля введенного витамина. В норме у взрослых людей суммарный пул аскорбата составляет —1,5 г '(как это следует из результатов исследований с 14С-аскорбатом). Пул такой величины поддерживается при потреблении ежедневно 30 мг аскорбата. Нет достаточно убедительных данных о том, что значительно большие дозы оказывали благоприятное физиологическое действие.

Свежие фрукты и овощи являются важными пищевыми источниками аскорбиновой кислоты. Кипячение, консервирование и некоторые другие процедуры приготовления пищи могут разрушить часть аскорбиновой кислоты в продуктах. Поэтому данные таблиц, показывающих содержание аскорбиновой кислоты в различных пищевых продуктах, следует использовать с учетом способа приготовления пищи. В общем овощи с зелеными листьями — прекрасный источник аскорбиновой кислоты; относительно большие количества ее содержит свежий картофель. Поскольку картофель потребляется в большом количестве, он служит важным источником витамина в пище населения западных стран. Высокое содержание витамина во фруктах цитрусовых растений хорошо известно. Некоторое количество аскорбиновой кислоты может быть потеряно при получении консервированных фруктовых соков, однако она хорошо сохраняется в замороже шых фруктах. Содержание .аскорбиновой кислоты в мясных продуктах относительно низкое, и при варке мяса витамин разрушается.

"См. литературу к гл. 51.

Глава 51

ЖИРОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ

51.1. Витамин А

Структуры витамина А (ретинола) и ?-каротина приведены в разд. 3.3.2 и 40.2.1.1. Активностью витамина А у млекопитающих обладают ?-, ?- и ?-каротины, ретинол и ретинол2 (гл. 40) и небольшое число других каротиноидов. Каротины эффективны при потреблении с пищей, если только они могут превратиться в ретинол. Из симметричного ?-каротина в физиологических условиях образуются две молекулы ретинола. «-Каротин и ?-каротин, та.к же как и криптоксантин, имеют только одно такое кольцо, которое находится в ретиноле; при поступлении с пищей они в два раза менее эффективны ( в расчете на вес), чем ретинол или ??-каротин. Другие .каротиноиды, такие, как ликопен или ксантофилл, которые не имеют кольца или же имеют кольцо, отличное от такового у ретинола, не обладают активностью витамина А. Обнаруженный у пресноводных рыб ретинол2, иононовое кольцо (разд. 40.2.1.2) которого содержит дополнительную двойную связь, столь же активен, как ретинол, в качестве стимулятора роста животных с недостаточностью витамина А. В общем случае витамин А| имеет полностью транс-конфигурацию, однако некоторые морские ракообразные содержат пео b (1 l-цис)-форму. Хотя в качестве стандартов могут быть использованы чистые ретинол и каротин, активность витамина А в пищевых продуктах выражают в международных единицах; одна международная единица (ME) витамина А эквивалентна 0,6 мкг ?-каротина. Система двойных связей всех каротиноидов легко окисляется атмосферным кислородом; при этом утрачивается активность витамина А. В натуральных пищевых продуктах окисление предотвращается благодаря наличию антиоксидантов, таких, как витамин ? (разд. 51.3).

51.1.1. Биогенез

Распределение углеродных атомов в ретиноле и каротинах согласуется с ожидаемым цри образовании этих молекул путем полимеризации изопреноидных единиц. У тех видов, у которых про-

о(рр:

^CH, геранилпирофосфат

геранилгератмпирофосфатп

Ч^ ""%· геранипгераниппирофосфат

cf-кэротин .

Рис. 51.1. Некоторые интермсдиаты путей биосинтеза циклических каротинов в высших растениях, каротиногенпых грибах и фотосинтезирующих бактериях. Приведены не все известные интермедиа™ и не все возможные пути. Обратите внимание на то, что в тканях животных из симметричного ?-каротина образуются две молекулы ретинола, в то время как из а- и ?-каротинов — только одна. Ациклические соединения не обладают активностью витамина ?. [Goodwin Т. W., Biochem. J., 123, 293 (1971).]

51. ЖИРОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ

17??

исходят эти синтезы, например у всех фотосинтезирующих бактерий, в процессе участвуют те же структурные единицы, которые используются в синтезе стеринов, а именно мевалоновая кислота, диметилаллилпирофосфат, изопентенилпирофосфат и геранилпиро-фосфат (рис. 18.4). Как показано на рис. 51.1, две молекулы гера-нилпирофосфата конденсируются с образованием геранилгеранил-пирофосфата, а две молекулы последнего конденсируются, образуя фитоен. Последовательное образование четырех дополнительных двойных связей приводит к ликопену; в результате последующего образования кольца получаются обычные каротины. Известны т