КАЛЬЦИФЕРОЛЫ
Кальциферолы (витамины группы D) — группа родственных химических соединений, обладающих антирахитической активностью. В химическом отношении Кальциферолы являются стероидами, производными циклопентанпергидрофенантрена и отличаются друг от друга структурой боковой алифатической цепи.
Кальциферолы — бесцветные кристаллические соединения, не растворимые в воде, хорошо растворимые в маслах и органических растворителях (спирт, эфир и др.), обладают характерным максимумом поглощения при 265 нм, вращают плоскость поляризованного света вправо. Кальциферолы весьма чувствительны к действию света и кислорода воздуха, особенно при нагревании. В связи с этим препараты Кальциферолов следует хранить на холоду, в темном стекле, под вакуумом или инертным газом.
Кальциферолы образуются в результате фото-изомеризации соответствующих провитаминов: провитамином холекальциферола является 7-дегидрохолестерин, образующийся из холестерина; провитамином эргокальциферола — эргостерин, присутствующий в растениях и микроорганизмах. При промышленном получении К. путем фотооблучения провитаминов наряду с К. образуется ряд побочных продуктов, в частности люмистерин и тахистерин.
Основные функции К. в организме связаны с обеспечением транспорта ионов кальция и фосфора через биол, мембраны. Выделяют три процесса, участие в которых К. может считаться достаточно обоснованным: 1) перенос кальция и фосфора через эпителиальные клетки слизистой оболочки тонкой кишки в процессе их всасывания; 2) мобилизацию кальция из скелета путем рассасывания предобразованной костной ткани; 3) реабсорбцию фосфора и кальция в почечных канальцах.
Хотя основным патоморфол, следствием недостаточности витамина D является нарушение минерализации костной ткани, тем не менее убедительные доказательства непосредственного участия К. в процессах кальцификации отсутствуют. По мнению большинства исследователей, дефекты минерализации при рахите обусловлены снижением концентрации кальция и фосфора в плазме крови вследствие нарушения находящихся под контролем К. процессов всасывания этих элементов в кишечнике, их мобилизации из костной ткани и реабсорбции в почках.
Обмен кальциферолов
Холекальциферол образуется в организме из 7-дегидрохолестерина при облучении кожи ультрафиолетовым светом с длиной волны 280—320 нм. К. могут поступать в организм в виде мед. препаратов, принимаемых с профилактической или лечебной целью.
Химическая структура кальциферолов, их провитаминов и продуктов обмена: I — эргостерин (провитамин D2); II — эргокальциферол (витамин D2); III — 7-дегидрохолестерин (провитамин D3); IV — холекальциферол (витамин D3); V — 25-оксихолекальциферол (25-оксивитамин D3); VI — 1,25-диоксихолекальциферол (1,25-диоксивитамин D3).
К. выполняют свои специфические функции в обмене веществ не в виде холе- и эргокальциферола, а в форме образующихся из них в организме активных метаболитов.
Кальциферолы всасываются в тонкой кишке и с хиломикронами поступают в печень, где подвергаются гидроксилированию, в результате к-рого холекальциферол превращается в 25-оксихолекальциферол, а эргокальциферол в 25-оксиэргокальциферол. Это превращение катализирует 25-гидроксила за К., локализованная в эндоплазматическом ретикулуме гепатоцитов. В норме концентрация 25-оксикальциферолов в плазме крови составляет 10—20 нг/мл, снижаясь при рахите и повышаясь у лиц, получающих высокие дозы К.
25-оксикальциферолы, поступая в почки, подвергаются дальнейшим превращениям с образованием ряда метаболитов, важнейшим из которых является 1,25-диоксихолекальциферол. Его образование из 25-оксихолекальциферола катализирует фермент 1-альфа-гидроксилаза 25-оксихолекальциферола, расположенная в митохондриях эпителиальных клеток почечных канальцев. Аналогичным образом из 25-оксиэргокальциферола образуется 1,25-диоксиэргокальциферол.
1,25-диоксихолекальциферол и 1,25-диоксиэргокальциферол являются основной функционально активной формой К., непосредственно ответственной за осуществление функций витамина D в процессах трансмембранного переноса кальция и фосфора. Большинство исследователей рассматривает 1,25-диоксихолекальциферол как важнейший гормон, участвующий в поддержании гомеостаза кальция и фосфора. С этой точки зрения К., из которых в организме образуются 1,25-диоксикальциферолы, являются прогормонами. Молекулярный механизм действия 1,25-диоксикальциферолов связан с осуществлением в биол, мембранах структурных изменений, придающих им способность к транспорту кальция. Важная роль в этих механизмах принадлежит синтезу белков, связывающих и транспортирующих кальций, в частности кальцийсвязывающего белка, локализованного на микроворсинках всасывающих клеток слизистой оболочки тонкой кишки. Синтез 1,25-диоксикальциферолов в почках строго регулируется по механизму обратной связи в зависимости от потребности организма в кальции и фосфоре. Важнейшими факторами, регулирующими биосинтез 1,25-диоксикальциферолов, являются концентрация кальция и фосфора в плазме крови и уровень секреции паратиреоидного гормона, который по отношению к 1,25-диоксикальциферолам является тропином, стимулирующим их синтез. Концентрация 1,25-диоксикальциферолов в плазме крови очень низка и составляет 0,03— 0,04 нг/мл.
Кальциферолы и продукты их обмена не накапливаются в органах и тканях в значительных количествах, за исключением жировой ткани, к-рая, по-видимому, может их депонировать; они выводятся из организма гл. обр. с калом, отчасти в неизмененном виде, отчасти в форме лишенных антирахитической активности окисленных продуктов типа желчных к-т и их конъюгатов.
Биол, активность К. измеряется в международных (интернациональных) единицах (ME). 1 ME соответствует антирахитической активности 0,025 мкг кристаллического эрго- или холекальциферола на крысах; соответственно 1 мкг эрго- или холекальциферола содержит 40 ME.
Биологическая активность эргокальциферола и холекальциферола для человека и большинства животных одинакова, за исключением цыплят и некоторых видов человекообразных обезьян, в отношений которых активность холекальциферола в несколько раз превышает активность эргокальциферола.
Биологическая активность 25-оксикальциферолов в 1,5—2 раза, а 1,25-диоксикальциферолов в 5—10 раз превышает активность исходных К.
Потребность человека в витамине D при достаточной и регулярной инсоляции обеспечивается за счет фотохимического образования Кальциферолов в коже. Для детей, беременных женщин и кормящих матерей потребность в витамине D определена в 400—500 ME, на Крайнем Севере эти нормы повышаются до 1000 ME для беременных и кормящих, а для детей до 2000 ME. Содержание К. в продуктах питания невелико (табл. 1). В связи с добавлением в ряде случаев значительных количеств К. в рацион с.-х. животных, в частности цыплят, содержание К. в их мясе и других продуктах может существенно возрастать и быть источником избыточного поступления К. в организм человека.
Недостаточное образование или поступление в организм К. является одной из причин рахита (см.). Наряду с этим в патогенезе рахита существенная роль может принадлежать нарушениям образования и функционирования активных форм К. в организме. Временное несовершенство у детей первого года жизни ферментных систем, осуществляющих синтез 25-окси- и 1,25-диоксихолекальциферола, а также транспортных механизмов, участвующих во всасывании кальция и фосфора, может приводить к появлению некоторых симптомов рахита даже при нормальном поступлении в организм К.
Нарушение синтеза 1,25-диоксикальциферолов в почках является причиной ренальных остеодистрофий при хронической почечной недостаточности (см. Нефрогенная остеопатия). Нарушение обмена К., обусловленное генетическим дефектом синтеза 1,25-диоксихолекальциферола, лежит в основе врожденного витамин D-зависимого рахита, не поддающегося лечению обычными дозами витамина D. Отдельные виды нарушений обмена витамина D у детей представлены в таблице 2.
Для оценки обеспеченности человека К. исследуют концентрацию кальция и фосфора, а также 25-оксикальциферолов в сыворотке или плазме крови.
Препараты кальциферолов
К группе специфических противорахитных лекарственных препаратов Кальциферолов относятся несколько разновидностей, среди которых наибольшее практическое значение имеют эргокальциферол (витамин D2) и холекальциферол (витамин D3).
Мед. промышленность выпускает следующие препараты: 0,5%, 0,125% и 0,0625% р-ры эргокальциферола в масле (200 000 ME/мл, 50 000 ME/мл и 25 000 ME/мл); масляный р-р эргокальциферола в желатиновых капсулах (500 или 1000 ME в штуке); 0,5% р-р эргокальциферола в спирте (200 000 ME/мл); драже эргокальциферола (500 ME в 1 штуке).
Препараты К. являются специфическими леч. и профилактическими средствами, применяемыми для профилактики и лечения рахита (см.). Однако широкий спектр биохим, активности К. позволяет использовать их и при некоторых других заболеваниях. При туберкулезной волчанке кожи, слизистых оболочек носа и ротовой полости препараты К. применяют с хорошим терапевтическим эффектом самостоятельно и в комбинации с другими методами лечения. Для лечения врожденного витамин D-зависимого рахита, а также ренальных остеодистрофий используют препараты 1,25-диоксихолекальциферола, а также его синтетического аналога 1-альфа-оксихолекальциферола. Препараты К. показаны также при тетании на почве нарушения функции паращитовидных желез.
Применение препаратов витамина D2 противопоказано при активных формах туберкулеза легких, заболеваниях жел.-киш. тракта, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, острых и хрон, заболеваниях печени, органических поражениях сердца и недостаточности кровообращения.
При назначении К. с леч. целью лицам пожилого возраста необходимо учитывать, что такие препараты, повышая содержание холестерина в крови и усиливая отложения солей кальция в организме, могут способствовать развитию атеросклероза.
Кальциферолы в дозах, существенно превышающих физиологическую потребность, обладают высокой токсичностью, вызывая развитие D-гипервитаминоза с гиперкальциемией и кальцификацией внутренних органов и тканей (почек, аорты, сердца), что ведет к нарушениям их функции (см. Гипервитаминозы). Выраженные клин, симптомы D-гипервитаминоза обнаруживаются обычно при приеме от одного до нескольких миллионов ME витамина D. Большие различия в индивидуальной чувствительности к токсическому действию К. и наличие у части детей повышенной чувствительности к этому действию не позволяют надежно установить предельно допустимую дозу этого витамина. В связи с этим большинство исследователей полагают, что, за исключением особых случаев лечения витамин D-зависимых или резистентных форм рахита, потребление К., учитывая все источники их поступления, не должно превышать 400— 1200 ME в сутки.
Таблица 1. Содержание кальциферолов в некоторых пищевых продуктах
Источник
Жирорастворимые витамины (A, D, E, K)
Жирорастворимые витамины – витамины A, D, E, K, которые являются жизненно важными микронутриентами, необходимыми для нормальной функции клеток, метаболизма белков, жиров, углеводов и электролитов, работы различных ферментных систем организма, окислительно-восстановительных процессов, свертываемости крови, роста и развития. Дефицит витаминов оказывает серьезное отрицательное влияние на здоровье человека и функции многих органов, а переизбыток некоторых витаминов – токсическое действие.
Жирорастворимые витамины (ретинол, кальциферол, токоферол, 2-метил-1,4-нафтохинон)
Синонимы английские
Fat soluble vitamins
Высокоэффективная жидкостная хроматография-масс-спектрометрия (ВЭЖХ-МС)
Мкг/мл (микрограмм на миллилитр), нг/мл (нанограмм на миллилитр)
Какой биоматериал можно использовать для исследования?
Как правильно подготовиться к исследованию?
- Не принимать пищу в течение 8 часов до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
- Не курить в течение 30 минут до исследования.
Общая информация об исследовании
Витамины – эссенциальные органические вещества, необходимые организму в небольших количествах. Они входят в состав коферментов, участвующих в окислительно-восстановительных реакциях, тканевом дыхании, синтезе белков, жиров и углеводов, образовании гормонов, росте, созревании и делении клеток, формировании тканей, защите от инфекций. По биохимическим свойствам витамины разделяются на водорастворимые (витамины группы В, витамин С) и жирорастворимые (витамины А, D, Е, К).
Организм человека не способен самостоятельно синтезировать витамины, однако некоторые могут накапливаться в печени (витамины А, D, Е). Для их абсорбции из пищевого тракта необходимо присутствие жиров. Витамины содержатся в продуктах растительного и животного происхождения. При термической обработке, воздействии света содержание витаминов в продуктах уменьшается. Также они разрушаются под влиянием алкоголя, никотина, кофеина. Жирорастворимые витамины способны накапливаться в организме и оказывать токсическое воздействие в высоких дозах.
Дефицит витаминов возникает при несбалансированном и нерациональном питании, заболеваниях желудочно-кишечного тракта, которые сопровождаются нарушением всасывания питательных веществ, выделения желчи (для жирорастворимых витаминов), или при повышенном потреблении витаминов в метаболизме (например, при беременности, лактации).
Витамин А необходим для нормального зрения, роста и дифференциации эпителиальной ткани, роста костей, развития плода, функционирования иммунной и репродуктивной систем. В организме ретинол синтезируется из жирорастворимого провитамина – бета-каротина. Источниками бета-каротина являются тыква, морковь, батат, зелёный лук, щавель, шпинат, латук, салат, салат, капуста кейл, помидоры, красный перец, брокколи, грейпфруты, сливы, персики, дыни, абрикосы, хурма, крыжовник, черника, чёрная смородина, ретинола – рыбий жир, печень, сливочное масло, желток, молоко. Суточная потребность в ретиноле для детей в зависимости от возраста – 400-900 мкг, для взрослых – 900 мкг. Усваиваемость витамина А из кишечника уменьшается при недостаточном количестве витамина Е и цинка. Признаками гиповитаминоза А являются нарушения развития костей костей и зубов, ощущение сухости и раздражения глаз, потеря волос, снижение аппетита, кожные высыпания, рецидивирующие инфекции и нарушения ночного зрения («куриная слепота»). В отличие от витамина А бета-каротин в повышенных дозах не обладает токсическими свойствами и не вызывает гипервитаминоза. Чрезмерное употребление витамина А может привести к головокружению, повышению внутричерепного давления, хейлиту, алопеции, фиброзу печени. В высоких дозах ретинол оказывает тератогенное действие.
Витамин D (кальцитриол) является предшественником гормона, ответственного за кальциевый обмен и регуляцию формирования костной ткани. Основными источниками предшественников витамина Dявляются жирные сорта рыбы, рыбий жир, сливочное масло, сыр и другие молочные продукты, желток. Под действием ультрафиолета в коже они превращаются в активные формы гормона, препятствующие развитию рахита у детей и остеопороза и остеомаляции у взрослых. Дефицит витамина D ассоциирован с сердечно-сосудистыми, онкологическими и аутоиммунными заболеваниями. Учитывая возможность передозировки холекальциферола, при профилактическом приеме доза препарата не должна превышать 10-15 мкг/сут. Длительный избыток витамина D может стать причиной кальцификации тканей и повреждения почек. При употреблении холекальциферола в высоких дозах может возникнуть головная боль, желудочно-кишечные расстройства.
Витамин Е является важным антиоксидантом, антигипоксантом, иммуномодулятором и коферментом в процессах формирования коллагена, принимает участие в регуляции липидного баланса, экспрессии генов, неврологических функций. При сбалансированном питании в организм из растительных масел, орехов, зеленых листовых овощей, злаков, желтка, печени, молока поступает достаточное количество витамина. На фоне дефицита витамина Е возникает периферическая нейропатия, миопатия, бесплодие. Глубокий авитаминоз проявляется гемолитической анемией. Повышенное содержание витамина Е в организме уменьшает агрегацию тромбоцитов и формирование кровяного сгустка.
Витамин К необходим для синтеза факторов свертывания крови. В небольшом количестве витамин К синтезируется микробиотой толстой кишки. Пищевыми источниками являются зеленые листовые овощи, различные виды капусты, злаковые, отруби, мясо, молочные продукты, яйца, фрукты, оливковое масло. Рекомендованная дневная норма витамина К – 120 мкг/сут. При его дефиците возникают кровотечения, а при переизбытке – гемолитическая анемия и гипербилирубинемия у детей.
По ряду различных причин может развиться дефицит отдельных витаминов (например, цинга, арибофлавиноз, пеллагра, бери-бери, рахит), но поливитаминная недостаточность наблюдается чаще. Нарушения пищеварения, патологии поджелудочной железы, печени и тонкого кишечника приводят к снижению абсорбции витаминов и провитаминов из пищи. Исследование уровня жирорастворимых витаминов в крови позволяет оценить обеспеченность организма данными эссенциальными веществами, дифференцировать различные варианты гипо- и гипервитаминозов, обосновать мероприятия по коррекции витаминной недостаточности и подобрать адекватную диету и лечебную терапию.
Для чего используется исследование?
- Диагностика недостаточности жирорастворимых витаминов;
- дифференциальная диагностика гипо- и гипервитаминозов и клинически схожих состояний;
- оценка сбалансированности питания;
- диагностика гипервитаминозов.
Когда назначается исследование?
- При синдроме мальабсорбции на фоне заболеваний желудочно-кишечного тракта (целиакия, муковисцидоз, воспалительные заболевания кишечника, патология поджелудочной железы, состояния после резекции желудка и/или тонкой кишки, обструкция желчевыводящих путей);
- при клинических признаках недостаточности жирорастворимых витаминов (дерматиты, сухость слизистых, длительная диарея, неврологические нарушения, анемии, нарушения репродуктивной функцией);
- при обследовании пациентов с гипотрофией, алкоголизмом или находящихся на парентеральном питании;
- при стеаторее (повышенном содержании жиров в стуле в связи с их недостаточной абсорбцией в кишечнике).
Источник