Диетология – 24. Витамины Д, Е и К
Диетология – 24. Витамины Д, Е и К
Витамин D (Кальциферолы)
Открытие витамина D произошло в 1922 году, хотя патологические состояния, связанные с его дефицитом, в частности рахит, были известны задолго до этого. Данное вещество существует в нескольких формах, среди которых наибольшее значение имеют эргокальциферол, обозначаемый как витамин D2, и холекальциферол, или витамин D3. Холекальциферол присутствует в продуктах животного происхождения, однако его важнейшей особенностью является способность синтезироваться непосредственно в кожных покровах человека под воздействием ультрафиолетового излучения. Интенсивность этого эндогенного синтеза зависит от множества факторов, включая длину волны света, степень пигментации кожи и уровень загрязненности атмосферы. В экологически неблагополучных промышленных регионах смог и выбросы препятствуют прохождению ультрафиолета, в результате чего даже в южных широтах местное население может испытывать дефицит данного витамина. Основной причиной недостатка витамина D традиционно является недостаточное пребывание на солнце.
В организме человека витамин D выполняет функцию важнейшего звена гормональной регуляции обмена кальция и фосфора. Его присутствие стимулирует всасывание фосфора в кишечнике и обеспечивает полноценное отложение солей кальция в костной ткани, что критически важно для правильного формирования и поддержания прочности скелета. Всасывание витамина происходит преимущественно в тощей кишке, при этом биодоступность является высокой и достигает девяноста процентов. Важным условием для успешной абсорбции выступает достаточное выделение желчи печенью. После всасывания витамин сохраняется в жировых клетках, формируя запасы организма. В дальнейшем он подвергается процессам метаболизма, преобразуясь в биологически активные формы посредством реакций окисления.
Гиповитаминоз и авитаминоз D приводят к серьезным метаболическим нарушениям. При нехватке данного витамина снижается всасывание кальция в кишечнике и активизируется его высвобождение из костной ткани. В ответ на это паращитовидные железы начинают функционировать в усиленном режиме, что вызывает гиперпаратиреоз, дополнительно способствующий вымыванию кальция из костей. У детей подобное состояние манифестирует в виде рахита, который характеризуется задержкой прорезывания зубов, размягчением костей черепа, образованием патологических наслоений в области лобных и теменных бугров, а также деформацией грудной клетки и выраженным искривлением нижних конечностей. К сопутствующим симптомам относятся нарушения сна и повышенная потливость. Помимо алиментарного дефицита, существуют наследственные формы рахита, обусловленные дефектами ферментов, участвующих в метаболизме витамина D в организме.
Группами риска по развитию гиповитаминоза также являются беременные женщины, организму которых требуется повышенное количество кальция для формирования плода, и люди пожилого возраста, испытывающие возрастную потерю минеральной плотности костей. Недостаток инсоляции при малоподвижном домашнем образе жизни усугубляет ситуацию, поэтому даже кратковременное регулярное пребывание на солнце необходимо для поддержания эндогенного синтеза витамина. В северных регионах, где наблюдается хронический дефицит солнечного света, фиксируется не только высокий уровень гиповитаминоза D, но и повышенная заболеваемость атеросклерозом, артритами и сахарным диабетом, что коррелирует со снижением общей продолжительности жизни местного населения.
Не менее опасным состоянием является гипервитаминоз D, который может возникнуть при избыточном потреблении фармакологических препаратов или неконтролируемом приеме больших доз рыбьего жира. При передозировке происходит массивная мобилизация кальция из костной ткани, что ведет к патологической кальцификации кровеносных сосудов, почек, сердца, печени и легких. Органы и ткани подвергаются окостенению, что в тяжелых случаях может привести к летальному исходу. Клинические признаки интоксикации включают тошноту, головную боль, потерю аппетита, снижение массы тела, сильную жажду, запоры и мышечную ригидность.
Пищевые источники витамина D имеют большое значение для компенсации его дефицита, особенно в условиях недостатка инсоляции. Наибольшая концентрация вещества обнаруживается в печени рыб, в частности, исключительным источником являются консервы из печени трески. Значительное количество витамина присутствует в жирной сельди, шпротах, кете и рыбьей икре. В существенно меньших объемах витамин D содержится в сливочном масле, некоторых видах сыров и сметане.
Витамин Е (Токоферолы)
Витамин Е был открыт в 1922 году в ходе исследований, показавших, что исключение из рациона лабораторных животных растительных масел, листьев салата и зерен пшеницы приводит к развитию у них стойкого бесплодия. Это наблюдение легло в основу научного названия вещества — токоферол, происходящего от греческих корней и буквально означающего фактор, способствующий деторождению. Группа витамина Е включает в себя несколько родственных соединений: четыре токоферола, обозначаемых изомерами альфа, бета, гамма и дельта, а также четыре соответствующих токотриенола. Наибольшей биологической активностью в тканях человека обладает альфа-токоферол.
По своей биохимической природе витамин Е является мощнейшим жирорастворимым антиоксидантом. Его фундаментальное действие заключается в захвате неспаренных электронов активных форм кислорода, что блокирует процессы перекисного окисления ненасыщенных жирных кислот и надежно защищает липидный бислой клеточных мембран от деградации. Благодаря этому свойству токоферол оказывает системное омолаживающее воздействие на клеточные структуры. Кроме того, витамин Е способствует молекулярному восстановлению витамина А и функционирует в тесной метаболической связи с микроэлементом селеном. Токоферол препятствует отложению липидных комплексов на стенках кровеносных сосудов, играя существенную роль в профилактике и терапии атеросклероза. Вещество стимулирует сократительную деятельность мускулатуры, способствует физиологичному накоплению гликогена, нормализует общие обменные процессы и поддерживает эффективность работы иммунной системы. Всасывание витамина Е происходит в кишечнике, откуда примерно половина поступившего с пищей объема транспортируется в кровь и лимфу, связываясь с липопротеинами. Накапливается токоферол преимущественно в жировой ткани, печени и мышечных волокнах.
Дефицит витамина Е приводит к глубоким структурным повреждениям в тканях, потребляющих большое количество кислорода в процессе метаболизма, в первую очередь в мышечных и нервных клетках. Клинически гиповитаминоз проявляется выраженной мышечной слабостью, снижением потенции у мужчин, ранними токсикозами у беременных женщин, бесплодием и склонностью к гемолизу эритроцитов. Также развиваются неврологические расстройства, проявляющиеся в виде снижения рефлексов и нарушений речевого аппарата, в частности дизартрии. Ввиду тесной метаболической связи токоферола и ретинола, нехватка витамина Е провоцирует патологии зрительного анализатора, включая снижение сумеречного зрения и дегенеративные изменения сетчатки.
Гипервитаминоз Е, чаще всего возникающий при неконтролируемом парентеральном введении высоких доз альфа-токоферола, вызывает конкурентное вытеснение витамина А. Это парадоксальным образом также приводит к ослаблению сумеречного зрения, а кроме того вызывает мышечные судороги, упорные головные боли, общую астению, гипогликемию и угнетение половой функции.
Основным пищевым источником токоферола выступают нерафинированные растительные масла. Абсолютным лидером по концентрации данного витамина является облепиховое масло, в ста граммах которого присутствует около трехсот миллиграммов токоферола. За ним следуют соевое масло со ста четырнадцатью миллиграммами, а также хлопковое и кукурузное масла, содержащие девяносто девять и девяносто три миллиграмма соответственно. Подсолнечное масло содержит порядка пятидесяти шести миллиграммов токоферола на сто граммов массы, в то время как оливковое масло характеризуется сравнительно низким показателем — лишь тринадцать миллиграммов. В меньших долях витамин Е присутствует в соевых бобах, гречневой, овсяной и перловой крупах, фасоли. Из продуктов животного происхождения небольшие количества витамина обеспечиваются за счет потребления яиц, скумбрии, креветок и кальмаров.
Витамин К (Нафтохиноны)
Витамин К был открыт в 1929 году. Это жирорастворимое биологически активное соединение существует в двух функциональных формах: филлохинон, или витамин К1, который синтезируется исключительно в тканях растений, и менахинон, или витамин К2, вырабатываемый специфическими бактериальными штаммами. В физиологии человека витамин К выполняет сложные интегрированные функции, выступая в роли гормоноподобного вещества, кофермента и участника окислительно-восстановительных клеточных реакций, проявляя таким образом выраженные свойства антиоксиданта. Он напрямую стимулирует биосинтез специфических белков и является критически важным кофактором гамма-карбоксилазы. Кроме того, данное соединение интегрировано в структурную основу клеточных мембран.
Процессы абсорбции различных форм витамина К имеют принципиальные физиологические различия. Филлохинон усваивается в проксимальных отделах тонкой кишки с эффективностью около восьмидесяти процентов, однако абсолютным биохимическим условием для этого процесса является присутствие достаточного количества желчных кислот. При патологиях печени, сопровождающихся снижением секреции желчи, всасывание филлохинона резко угнетается. Менахинон, напротив, синтезируется резидентной микрофлорой желудочно-кишечного тракта и беспрепятственно абсорбируется в толстой кишке, что в здоровом состоянии обеспечивает автономное снабжение организма этим витамином. Конкурентное влияние на усвояемость витамина К оказывают избыточное поступление солей кальция и передозировка витамина Е, которые способны значительно снизить эффективность его эндогенного синтеза и всасывания.
Дефицит витамина К приводит к развитию опасного геморрагического синдрома, который характеризуется снижением свертываемости крови и спонтанными массивными кровоизлияниями во внутренние органы. Этиологическими факторами гиповитаминоза могут служить выраженный дисбактериоз кишечника, возникающий вследствие эрадикации бактерий, вырабатывающих витамин К2, на фоне курсового приема антибиотиков. Также к системному дефициту ведет воздействие фармакологических и токсических антагонистов витамина К, среди которых выделяют антибактериальные препараты группы цефалоспоринов, непрямые кумариновые антикоагулянты и яды антикоагулянтного действия. Заболевания гепатобилиарной системы, нарушающие отток желчи, также являются распространенной причиной вторичного авитаминоза.
Особую педиатрическую проблему представляет дефицит витамина К у новорожденных. В первые дни жизни кишечник младенцев остается стерильным и лишен необходимой микрофлоры, в связи с чем эндогенный синтез менахинона невозможен. При недостаточном поступлении филлохинона с грудным молоком матери на вторые-четвертые сутки после рождения возникает риск развития фатальных кровоизлияний в ткани головного мозга или паренхиму печени. Грудное вскармливание, при условии насыщенного рациона самой матери, способно надежно компенсировать этот угрожающий дефицит.
В повседневном рационе питания витамин К представлен достаточно широко, преимущественно в продуктах растительного генеза. Высокие концентрации филлохинона обнаруживаются в цветной и брюссельской капусте, шпинате, листовом салате и разнообразной огородной зелени. Дополнительными источниками вещества служат растительные масла, картофель, морковь, свекла, томаты, кукуруза и пшеница. Фруктовая группа, включающая апельсины, бананы и персики, также вносит свой вклад в витаминный баланс. Из источников животного происхождения витамин К может быть получен организмом при употреблении сыра и яичного желтка.