Витамин С (аскорбиновая кислота, антискорбутный)
К числу наиболее известных с давних времен заболеваний, возникающих на почве дефектов в питании, относится цинга или скорбут.
В средине века в Европе цинга была одной из страшных болезней, принимавший иногда характер повального мора. Наибольшее число жертв цинга уносила в могилу в зимнее и весеннее время года, когда население европейских стран было лишено возможности получать в достаточном количестве свежие овощи и фрукты.
Окончательно вопрос о причинах возникновения и способах лечения цинги был разрешен экспериментально лишь в 1907-1912 г.г. в опытах на морских свинках. Оказалось, что морские свинки, подобно людям, подвержены заболеванию цингой, которая развивается на почве недостатков в питании.
Стало очевидным, что цинга возникает при отсутствии в пище особого фактора. Этот фактор, предохраняющий от цинги, получил название витамина С - антицинготного, или антискорбутного витамина.
Химическая природа витамина С. Эмпирическая формула витамина С (С6Н8О6) указывает на его родство с моносахаридами. Строение молекулы аскорбиновой кислоты характеризуется в соответствии с проекционными формулами: линейной (формула Толленса) и циклической (формула Хеуорза).
Витамин С в соответствии с его структурой имеет следующее наименование: у-лактон (внутренний эфир) 2,3-диенол-Ь-гулоновой кислоты. Аскорбиновая кислота легко окисляется до дегидроаскорбиновой и ди- кетогулоновой кислот (рис. 21).
Как видно из формулы, аскорбиновая кислота является ненасыщенным соединением и не содержит свободной карбоксильной группы. Кислый характер этого соединения обусловлен наличием двух енольных гидроксилов, способных к диссоциации с отщеплением водородных ионов, по-видимому, в основном у третьего углеродного атома.
Аскорбиновая и дегидроаскорбиновая кислоты резко отличаются по своим физико-химическим свойствам.
Аскорбиновая кислота имеет 2 ассиметричных атома углерода и обладает оптической активностью, реагирует как одноосновная кислота (кислотные свойства связаны с ОН-группой у С3). Биологически активна L- аскорбиновая кислота.
L-Аскорбиновая кислота представляет собой кристаллическое соединение, легко растворимое в воде с образованием кислых растворов. Сухая аскорбиновая кислота устойчива к действию света, водные растворы легко разрушаются. При окислении аскорбиновая кислота превращается в дегидроаскорбиновую кислоту, которая является уже нейтральным веществом.
Наиболее быстро витамин С разрушается в присутствии окислителей в нейтральной или щелочной среде, при нагревании, особенно в присутствии кислорода. Поэтому при различных видах кулинарной обработки пищи часть витамина С обычно теряется. Аскорбиновая кислота обычно разрушается также и при изготовлении овощных и фруктовых консервов. Особенно быстро витамин С разрушается в присутствии следов солей тяжелых металлов (железо, медь).
Метаболизм. Витамин С всасывается путем простой диффузии на протяжении всего желудочно-кишечного тракта, транспортируется кровью частично в связанном, частично в свободном виде.
В тканях аскорбиновая кислота окисляется до дегидроаскорбиновой, дикетогулоновой, щавелевой и некоторых других кислот.
Значение аскорбиновой кислоты в окислительно-восстановительных процессах определяется ее способностью к обратимому окислению в ди- гидроаскорбиновую кислоту, что позволяет ей обеспечивать транспорт электронов в процессе тканевого дыхания.
Дегидроаскорбиновая кислота может обратно восстанавливаться в аскорбиновую кислоту. Эта реакция происходит в эритроцитах под влиянием дегидроаскорбинредуктазы в присутствии восстановленного глута- тиона (ситема Ме1НЬ/НЬ и система глутатиона).
Дегидроаскорбиновая кислота может переходить в шавелевую кислоту. Избыточное потребление аскорбиновой кислоты может способствовать образованию мочевых камней (улитиазу).
Таким образом, L-аскорбиновая кислота и ее дегидроформа образуют окислительно-восстановительную систему, которая способна как отда
вать, так и принимать 2 водородных атома, точнее электроны и протоны. Обе эти формы обладают антискорбутным действием.
В присутствии широко распространенного в растительных тканях фермента аскорбиноксидазы, или аскорбиназы, аскорбиновая кислота окисляется кислородом воздуха с образованием дегидроаскорбиновой кислоты и перекиси водорода.
Превращение в дикетогулоновую кислоту, не обладающую витаминной активностью, является необратимым процессом, который заканчивается обычно окислительным распадом.
В моче человека обнаруживается неизмененная аскорбиновая кислота и ее метаболиты: дегидроаскорбиновая, дикетогулоновая и щавелевая кислоты.
Биологические функции. Участие в обмене веществ аскорбиновая кислота осуществляет путем участия:
- как донатора водорода в процессах гидроксилирования;
- донатора водорода в реакциях восстановления;
- через различные физиологические эффекты.
Как донатор водорода в процессах гидроксилирования аскорбиновая кислота участвует в следующих превращениях ароматических аминокислот, ведущих к образованию некоторых медиаторов:
- Гидроксилирование триптофана в положении 5 (синтез серотонина), гидроксилирование ДОФАмина (образование норадреналина), гидрок- силирование стероидов (биосинтез кортикостероидов в надпочечниках). При цинге наблюдается недостаточность аскорбиновой кислоты и стероидных гормонов.
- Гидроксилирование тирозина (обмен йодтиронинов, мелатонина) - при цинге также нарушен их обмен.
- Гидроксилирование гидрооксифенилпирувата (синтез гомогентизино- вой кислоты).
- Гидроксилирование Р-бутиробетаина (синтез каротина).
- Гидроксилирование остатков пролина и лизина в проколлагене (образование и формирование коллагена и функции соединительной ткани.). Коллаген относится к мукополисахаридам соединительной ткани. Вначале образуется проколлаген, содержащий лизин и пролин, - мягкий непрочный белок, который затем переходит в коллаген в результате гидроксилирования. Это специфический для соединительной ткани процесс. Поэтому при авитаминозе С не будет образовываться полноценный коллаген и развивается генерализованная патология соединительной ткани (расшатываются зубы, кровоточивость, изъязвления десен). Позже возникают костные изменения.
Соединительная ткань распадается и в моче появляется гидрокси- пролин. При патологиях (саркома, переломы) в моче нарастает уровень гидроксипролина. Если плохо заживают раны, плохие грануляции -
ннеобходимо назначить витамины, при гипергрануляции - нет. Большие дозывитамина - образуются грубые келоидные рубцы и развивается фиброз органов. При гипервитаминозе вокруг частиц пыли, попадающих в легкие, усиленно разрастается соединительная ткань и усиливается развитие силикоза легких. В 50-е годы в пищу шахтеров витаминизировали и при запылении легких наблюдалось повышенное разрастание соединительной ткани - силикоз.
Также аскорбиновая кислота принимает участие в следующих процессах:
- Влияет на функциональное состояние кроветворения. Считают, что аскорбиновая кислота является высоко редуцирующим агентом, способствующим всасыванию железа из кишечника и печени и этим способствует биосинтезу гемоглобина. В кишечнике обеспечивает восстановление трехвалентного железа в двухвалентное, высвобождает железо из связанной транспортной формы в крови (из комплекса с трансферри- ном), что ускоряет его поступление в ткани, в состав тканевого ферри- тина.
- Кроме того, аскорбиновая кислота способствует лучшей утилизации других витаминов, регулирует рациональное использование их в организме.
- Участвует в образовании коферментных форм фолацина - восстановления фолиевой кислоты в ТГФК, в поддержании в восстановленном состоянии SH-групп.
- Известна роль аскорбиновая кислота в превращениях гемоглобина и метгемоглобина.
- Изменения в углеводном обмене при дефиците витамина С заключаются в постепенном исчезновении гликогена из печени и вначале повышенном, а затем пониженном содержании глюкозы в крови. По- видимому, в результате расстройства углеводного обмена при экспериментальном скорбуте наблюдается и усиление процесса распада мышечного белка и появление креатина в моче.
- Клинические наблюдения показывают, что витамин С усиливает сопротивляемость организма к инфекционным заболеваниям и способствует уменьшению утомляемости.
Аскорбиновая кислота активирует синтез антител, особенно Ig A и Ig M, С3-компонента комплимента, интерферона, способствует фагоцитозу, усиливает процессы миграции и хемотаксиса полиморфноядерных лейкоцитов, восстанавливает их функцию, подавленную вирусами. Аскорбиновая кислота модулирует образование простагландинов и глюкокортикостероидов, инактивирует гистамин, ингибирует свободно-радикальные реакции.
В итоге аскорбиновая кислота активирует неспецифическую защиту организма от инфекций, ингибирует воспалительные и аллергические реакции.
Аскорбиновая кислота осуществляет влияние на сосуды: укрепляет сосудистую стенку (важно для пожилых), снижает проницаемость и повышает эластичность и прочность сосудов - они становятся менее ломкими.
Аскорбиновая кислота оказывает влияние на холестериновый обмен
- стабилизируют образование холестерина и способствуют утилизации его тканями.
Аскорбиновая кислота стимулирует биосинтетические процессы в печени, нормализуя уровень белков плазмы.
Витамин С активно участвует в обезвреживании токсинов, антибиотиков и других чужеродных для организма соединений, что осуществляется с помощью оксигеназной системы цитохромов P450. В составе оксиге- назной системы микросом витамин С играет роль прооксиданта, то есть как и в реакциях гидроксилирования, обеспечивает образование свободных радикалов кислорода (так называемое Fе2+-аскорбатстимулируемое пере- кисное окисление липидов (ПОЛ)). Взаимодействие аскорбата с ионами железа или меди в присутствии пероксида водорода вызывает мощный прооксидантный эффект, поскольку при этом образуется гидроксильный радикал, инициирующий реакции ПОЛ. Усиление прооксидантного действия витамина С приводит к нежелательным последствиям, особенно в условиях «перегрузки» организма железом.
Распространенность в природе и потребность.
Важно отметить, что большинство животных, за исключением морских свинок и обезьян, некоторых птиц семейства воробъевых, не нуждается в получении витамина С извне, так как аскорбиновая кислота синтезируется у них в печени в микросомальой фракции и почках из Д - глюкозы. Человек не обладает способностью к синтезу витамина С и должен обязательно получать его с пищей.
Потребность взрослого человека в витамине С соответствует 50 - 100 мг в сутки.
В организме человека нет сколько ни будь значительных резервов витамина С, поэтому необходимо систематическое, ежедневное поступление этого витамина с пищей.
Основными источниками витамина С являются растения. Особенно много аскорбиновой кислоты содержится в зеленом грецком орехе, перце, хрене, ягодах рябины, черной смородины, земляники, клубники, в апельсинах, лимонах, мандаринах, капусте (как свежей, так и квашенной), в шпинате (табл. 14).
Картофель хотя и содержит значительно меньше витамина С, чем вышеперечисленные продукты, но принимая во внимание значение его в нашем питании, его следует признать наряду с капустой основным источ
ником снабжения витамином С. Здесь можно напомнить, что эпидемии цинги, свирепствовавшие в средние века в Европе в зимние и весенние месяцы года, исчезли после введения в сельское хозяйство европейских стран культуры картофеля.
Необходимо обратить внимание на важнейшие источники витамина С не пищевого характера - шиповник, хвою (сосны, ели и лиственницы) и листья черной смородины. Водные вытяжки из них представляют собой почти всегда доступное средство для предупреждения и лечения цинги.
Таблица 14
Содержание аскорбиновой кислоты в пищевых продуктах и растениях (мг%)
Продукт |
Содержание |
Продукт |
Содержание |
Плоды шиповника |
2500 |
Лимон |
40 |
Облепиха |
450 |
Апельсины |
30 |
Смородина черная |
300 |
Яблоки |
30 |
Рябина |
160 |
Картофель свежий |
25 |
Перец |
130 |
Томаты |
20 |
Хвоя |
130 |
Молоко |
2 |
Клюква |
100 |
Мясо |
0,9 |
Зеленый грецкий орех |
1200 |
Капуста |
30 |
А так же в разделе «Витамин С (аскорбиновая кислота, антискорбутный) »
- Жирорастворимые витамины
- Витамин Д (кальциферол)
- Витамин Е (токоферол)
- Витамин К (нафтохиноны)
- Водорастворимые витамины
- Витамин В2 (рибофлавин)
- Витамин В3 (пантотеновая кислота)
- Никотиновая кислота или витамин В5 (РР), ниацин
- Витамин В6 (пиридоксин)
- Фолацин, фолиевая кислота (витамин В9, Вс)
- Кобаламины (цианокобаламин, витамин Bi2)
- Витамин Р (цитрин, витамин проницаемости)
- Витамин Н (биотин)
- Витаминоподобные вещества
- Витамин F
- Витамин Q (коэнзим Q, убихинон)
- Витамин В4 (холин)
- Витамин В8 (инозит, инозитол)
- Витамин В13 (оротовая кислота)
- Витамин В15 (пангамовая кислота)
- Карнитин
- Парааминобензойная кислота (ПАБК)
- Витамин U (S-Метилметионин)
- Витамин N (липоевая кислота)