Особенности фармакологии водорастворимой формы витамина D на основе мицелл
(1) ГБОУ ВПО «Ивановская государственная медицинская академия» МЗ РФ, Иваново; (2) Российский сотрудничающий центр Института микроэлементов ЮНЕСКО, Москва; (3) ФГБУН «Вычислительный центр им. А.А. Дородницына» РАН, Москва
Водорастворимая (мицеллированная) форма витамина D весьма эффективна для коррекции гиповитаминоза D, особенно у пациентов с нарушениями всасывания жиров (гипофункция печени, желчного пузыря, муковисцидоз и др.). В настоящей работе показано, что мицеллообразование (т.е. формирование нанодисперсной эмульсии) играет ключевую роль для усвоения витамина D из пищевых продуктов и фармакологических препаратов.
Введение
Витамин D – жирорастворимый витамин-гормон, влияющий на широкий спектр физиологических процессов, включая формирование структуры кости, иммуномодуляцию, развитие нервной системы, регуляцию сосудистого тонуса и артериального давления. Достаточная обеспеченность витамином D характеризуется противоопухолевым, нейропротекторным и нейротрофическим эффектами [1].
Для осуществления своих разносторонних биологических эффектов жирорастворимый витамин D должен эффективно всосаться из тонкого кишечника, поступить в кровь. Обогащенная биологически активными формами витамина D кровь доставляет витамин ко всем тканям организма, в которых расположены рецепторы витамина D (VDR – vitamin D receptor).
Всасывание и биодоступность
Скорость кишечного всасывания витамина D наиболее высока в проксимальных и средних сегментах тонкой кишки [2]. При этом, как и в случае других жирорастворимых витаминов [3], всасывание витамина D существенно зависит от присутствия других нутриентов [4].
Фармакологические и физико-химические исследования показали, что кишечная абсорбция витамина D наиболее полно происходит из растворов т.н. мицелл [5]. В физической химии мицеллы (от лат. mica – крупинка) – коллоидные наночастицы, образующие мелкодисперсную взвесь в большом объеме растворителя. В случае биологических систем такими растворителями являются водные растворы, образующие внутреннюю среду организма.
Мицеллы – наночастицы (10… 1000 нм в диаметре) с «жировой начинкой» (содержащей витамин D) и гидрофильной оболочкой, которая позволяет наночастицам равномерно распределяться по всему объему водного раствора. Именно за счет образования мицелл и происходит «солюбилизация» витамина D (т.е. переход в водорастворимую форму) [6]. В настоящей работе рассмотрены результаты фармакологических исследований витамина D, указавшие на принципиальное значение мицеллообразования для полноценного всасывания витамина D.
Фундаментальные физико-химические принципы образования мицелл в водных растворах
В водной среде мицеллы образуются особыми амфифильными молекулами (поверхностно активными веществами – ПАВ, или эмульгаторами), т.е. молекулами, имеющими гидрофобный «хвост» (выталкиваемый из водного раствора вследствие сил поверхностного натяжения) и гидрофильную «голову» (наоборот, обладающую повышенным сродством к водному раствору). Такими молекулами являются, например, липиды. Поскольку гидрофобные хвосты амфифильных молекул выталкиваются из водного раствора, энергетически выгодной является такая конфигурация, в которой гидрофобные концы «скрыты» от растворителя, а гидрофильные концы молекул, наоборот, максимально взаимодействуют с молекулами воды.
Мицеллообразование имеет большое значение для усвоения организмом жирорастворимых витаминов и сложных липидов. Соли желчных кислот, образуемые в печени и поступающие из желчного пузыря, стимулируют мицеллообразование жирных кислот (ЖК). Именно за счет этих мицелл и осуществляется всасывание сложных липидов (например, лецитина) и жирорастворимых витаминов (А, D, Е и К) в тонком кишечнике.
Мицелла является энергетически выгодной конфигурацией амфифильных молекул (рис. 1). При образовании мицеллы несколько десятков или сотен амфифильных молекул объединяются так, что гидрофобные концы образуют ядро (внутреннюю область), а гидрофильные группы – поверхностный слой мицеллы, окруженный стабилизирующей оболочкой молекул растворителя и адсорбированных из водного раствора ионов.
Мицеллы, как правило, имеют сферическую форму, хотя возможно образование эллипсоидов или цилиндров. Форма и размер мицеллы зависят от молекулярной структуры амфифильных молекул ПАВ (в частности, их гидрофильно-липофильного баланса, см. ниже) и таких условий образования раствора, как концентрация ПАВ, температура, рН и ионная сила («соленость»). Мицеллы образуются, только когда концентрация поверхностно-активного вещества больше, чем критическая концентрация мицеллообразования (ККМ), а температура системы превышает критическую температуру мицеллообразования (КТМ, или температура Крафта) [7, 8].
Важнейшим параметром любого ПАВ является гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ), который вычисляется как ГЛБ=20хMh/M, где Mh – молекулярная масса гидрофильной части («головы») молекулы, а M – молекулярная масса всей молекулы. Значение ГЛБ=0 соответствует полностью липофильной (гидрофобной) молекуле (например, бензол, бутан и др.), а значение 20 соответствует полностью гидрофильной (липофобной) молекуле (сама молекула воды, муравьиная кислота и др.) (рис. 2).
Зависимость параметров образуемых мицелл от молекулярной структуры инкапсулируемого в мицелле вещества может быть наглядно проиллюстрирована на примере включения витамина Е (токоферол), витамина D (холекальциферол) и экстракта масла лимона в мицеллы на основе одного и того же ПАВ (Tween-20, 1%-ный раствор) с относительно коротким гидрофобным хвостом (.
Источник
Особенности фармакологии водорастворимой формы витамина D на основе мицелл
(1) ГБОУ ВПО «Ивановская государственная медицинская академия» МЗ РФ, Иваново; (2) Российский сотрудничающий центр Института микроэлементов ЮНЕСКО, Москва; (3) ФГБУН «Вычислительный центр им. А.А. Дородницына» РАН, Москва
Водорастворимая (мицеллированная) форма витамина D весьма эффективна для коррекции гиповитаминоза D, особенно у пациентов с нарушениями всасывания жиров (гипофункция печени, желчного пузыря, муковисцидоз и др.). В настоящей работе показано, что мицеллообразование (т.е. формирование нанодисперсной эмульсии) играет ключевую роль для усвоения витамина D из пищевых продуктов и фармакологических препаратов.
Введение
Витамин D – жирорастворимый витамин-гормон, влияющий на широкий спектр физиологических процессов, включая формирование структуры кости, иммуномодуляцию, развитие нервной системы, регуляцию сосудистого тонуса и артериального давления. Достаточная обеспеченность витамином D характеризуется противоопухолевым, нейропротекторным и нейротрофическим эффектами [1].
Для осуществления своих разносторонних биологических эффектов жирорастворимый витамин D должен эффективно всосаться из тонкого кишечника, поступить в кровь. Обогащенная биологически активными формами витамина D кровь доставляет витамин ко всем тканям организма, в которых расположены рецепторы витамина D (VDR – vitamin D receptor).
Всасывание и биодоступность
Скорость кишечного всасывания витамина D наиболее высока в проксимальных и средних сегментах тонкой кишки [2]. При этом, как и в случае других жирорастворимых витаминов [3], всасывание витамина D существенно зависит от присутствия других нутриентов [4].
Фармакологические и физико-химические исследования показали, что кишечная абсорбция витамина D наиболее полно происходит из растворов т.н. мицелл [5]. В физической химии мицеллы (от лат. mica – крупинка) – коллоидные наночастицы, образующие мелкодисперсную взвесь в большом объеме растворителя. В случае биологических систем такими растворителями являются водные растворы, образующие внутреннюю среду организма.
Мицеллы – наночастицы (10… 1000 нм в диаметре) с «жировой начинкой» (содержащей витамин D) и гидрофильной оболочкой, которая позволяет наночастицам равномерно распределяться по всему объему водного раствора. Именно за счет образования мицелл и происходит «солюбилизация» витамина D (т.е. переход в водорастворимую форму) [6]. В настоящей работе рассмотрены результаты фармакологических исследований витамина D, указавшие на принципиальное значение мицеллообразования для полноценного всасывания витамина D.
Фундаментальные физико-химические принципы образования мицелл в водных растворах
В водной среде мицеллы образуются особыми амфифильными молекулами (поверхностно активными веществами – ПАВ, или эмульгаторами), т.е. молекулами, имеющими гидрофобный «хвост» (выталкиваемый из водного раствора вследствие сил поверхностного натяжения) и гидрофильную «голову» (наоборот, обладающую повышенным сродством к водному раствору). Такими молекулами являются, например, липиды. Поскольку гидрофобные хвосты амфифильных молекул выталкиваются из водного раствора, энергетически выгодной является такая конфигурация, в которой гидрофобные концы «скрыты» от растворителя, а гидрофильные концы молекул, наоборот, максимально взаимодействуют с молекулами воды.
Мицеллообразование имеет большое значение для усвоения организмом жирорастворимых витаминов и сложных липидов. Соли желчных кислот, образуемые в печени и поступающие из желчного пузыря, стимулируют мицеллообразование жирных кислот (ЖК). Именно за счет этих мицелл и осуществляется всасывание сложных липидов (например, лецитина) и жирорастворимых витаминов (А, D, Е и К) в тонком кишечнике.
Мицелла является энергетически выгодной конфигурацией амфифильных молекул (рис. 1). При образовании мицеллы несколько десятков или сотен амфифильных молекул объединяются так, что гидрофобные концы образуют ядро (внутреннюю область), а гидрофильные группы – поверхностный слой мицеллы, окруженный стабилизирующей оболочкой молекул растворителя и адсорбированных из водного раствора ионов.
Мицеллы, как правило, имеют сферическую форму, хотя возможно образование эллипсоидов или цилиндров. Форма и размер мицеллы зависят от молекулярной структуры амфифильных молекул ПАВ (в частности, их гидрофильно-липофильного баланса, см. ниже) и таких условий образования раствора, как концентрация ПАВ, температура, рН и ионная сила («соленость»). Мицеллы образуются, только когда концентрация поверхностно-активного вещества больше, чем критическая концентрация мицеллообразования (ККМ), а температура системы превышает критическую температуру мицеллообразования (КТМ, или температура Крафта) [7, 8].
Важнейшим параметром любого ПАВ является гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ), который вычисляется как ГЛБ=20хMh/M, где Mh – молекулярная масса гидрофильной части («головы») молекулы, а M – молекулярная масса всей молекулы. Значение ГЛБ=0 соответствует полностью липофильной (гидрофобной) молекуле (например, бензол, бутан и др.), а значение 20 соответствует полностью гидрофильной (липофобной) молекуле (сама молекула воды, муравьиная кислота и др.) (рис. 2).
Зависимость параметров образуемых мицелл от молекулярной структуры инкапсулируемого в мицелле вещества может быть наглядно проиллюстрирована на примере включения витамина Е (токоферол), витамина D (холекальциферол) и экстракта масла лимона в мицеллы на основе одного и того же ПАВ (Tween-20, 1%-ный раствор) с относительно коротким гидрофобным хвостом (.
Источник
Какой витамин Д лучший? Что говорят эксперты
Современные исследователи считают витамин Д чуть ли не панацеей от всех болезней. Количество научных работ, посвящённых солнечному витамину, измеряется десятками тысяч. Какой витамин Д лучший? В наши дни этот вопрос не задавал себе только ленивый. В аптеках предлагается огромное количество разнообразных форм витамина: масляный и водный растворы, капсулы, таблетки и спреи. Потеряться в таком море изобилия действительно очень сложно. Что по этому поводу говорят специалисты?
Формы витамина Д: преимущества и недостатки
Витамин Д доступен для потребителя в нескольких разных формах. Наиболее распространены его водный и масляный растворы, а также таблетки. Каждая из этих форм имеет свои сильные и слабые стороны.
- Водный раствор. Его плюсом является быстрая усвояемость. Витамин Д в такой форме легко всасывается и сразу начинает работать, не нарушая функции пищеварения. Эффект от приёма водного раствора сохраняется в 2 раза дольше. К сожалению, большая часть водорастворимых препаратов солнечного витамина дополнительно содержит в своём составе консерванты, стабилизаторы и ароматизаторы. Например, бензиловый спирт, который при взаимодействии с аскорбиновой кислотой превращается в мощный канцероген бензол. Или анисовый ароматизатор, который является сильнейшим аллергеном, вызывает покраснение кожи и шелушение. Да и дозирование каплями не вполне удобно: сложно принять препарат в транспорте, общественном месте, на работе. Из-за этого многие пациенты нарушают режим приёма. Сложно точно рассчитать дозу – возможна передозировка.
- Масляный раствор. Сам по себе витамин Д – жирорастворимый, а потому его поступление в организм в комплексе с кокосовым или оливковым маслом наиболее естественно. Однако масляную форму витамина рекомендуется принимать после еды, что не всегда удобно. Она медленнее усваивается и накапливается в организме, перед всасыванием требует расщепления пищеварительными ферментами. Капельный приём опять же может стать причиной передозировки. При заболеваниях почек, печени, желчного пузыря или ферментной недостаточности такая форма вообще противопоказана.
- Таблетки. Их неоспоримые преимущества – точность дозировки, удобство приёма. Таблетку можно принять в любое время дня и ночи, в любом месте, даже за рулём автомобиля. Такая форма витамина Д не требует соблюдения дополнительных условий, например, приёма пищи. Единственный её недостаток – наименьшая скорость всасывания. Однако если вспомнить, что солнечный витамин способен накапливаться в нашем организме и расходоваться по мере необходимости, то можно сказать, что этот недостаток не такой уж и существенный.
Ответ на вопрос, какой витамин Д лучший, будет неполным, если не разобраться в разновидностях солнечного витамина.
Витамин Д – какой лучше купить: Д2 или Д3?
Ещё один важный момент при покупке витамина Д, который может сбить рядового потребителя с толку, – многообразие разновидностей вещества. Науке известно целых пять форм солнечного витамина: Д2, Д3, Д4, Д5, Д6. Специалисты называют их витамерами. Функции у всех витамеров одинаковы. Различие же состоит в их биологической активности и способах пополнения в организме. Самые активные – Д2(эргокальциферол) и Д3(холекальциферол). Именно эти формы и встречаются в современных препаратах витамина Д.
В природе Д2 вырабатывается растениями и грибами под воздействием солнечных лучей.Мы получаем его, поедая растительную пищу. Д3 организм человека способен производить самостоятельно, а потому эта разновидность витамина более близка нам, чем первая. По наблюдениям исследователей, эргокальциферол гораздо медленнее преобразуется в свою активную, «рабочую» форму, продолжительность его действия на 33% меньше, а токсичность выше, чем у холекальциферола. Эффективность Д3 в 2–5 раз выше.
Лучший витамин Д на сегодняшний день, по признанию большинства специалистов, – Д3. Эта форма кальциферола постепенно вытесняет с фармацевтического рынка своего «ленивого» и опасного для здоровья собрата, производство которого более выгодно фармкомпаниям, но никак не потребителю.
Какой витамин Д лучший – мнение российского профессора
Всё о витамине Д и его препаратах не понаслышке знает российский профессор, доктор медицинских наук В. И. Струков. Более 60 лет своей жизни он посвятил лечению заболеваний опорно-двигательного аппарата и влиянию солнечного витамина на организм человека. Чем опасен дефицит солнечного витамина и почему нельзя допускать его передозировки, учёный подробно изложил в своей научной работе «Гипервитаминоз Д и гиперкальциемические состояния. Когда кальций опасен?».
В. И. Струков убеждён, что главная опасность, которую таят в себе современные препараты витамина Д – невозможность точно дозировать кальциферол. Передозировка же вещества может стоить человеку жизни, поскольку вызывает отложение солей кальция в сосудах и мягких тканях, может стать причиной инфаркта и инсульта. Чтобы максимально снизить возможный риск, профессор разработал собственный таблетированный препарат витамина Д на основе холекальциферола. Помимо солнечного витамина в тщательно выверенной дозировке,в его состав вошли ещё два компонента.
Первый представляет собой натуральную субстанцию – особым образом законсервированное трутневое молочко. Это источник витаминов, минералов, аминокислот и гормонов. Его присутствие в препарате позволяет контролировать правильное распределение кальция в организме, усиленное всасывание которого обеспечивает витамин Д.
Второй компонент – витамин В6. Он не позволяет кальцию соединяться с щавелевой кислотой и тем самым предотвращает формирование камней в почках и желчном пузыре.
Разработка российского учёного эффективно устраняет дефицит витамина Д в организме, при этом пациент максимально застрахован от опасностей передозировки солнечного витамина. Ответ на вопрос, какой витамин Д лучший, найден!
Источник