Витамины группы d строение свойства функции

Витамины группы D

Витамин D (кальциферол; антирахитический витамин) существует в виде нескольких соединений, различающихся как по химическому строению, так и по биологической активности. Для человека и животных активными препаратами считаются витамины D₂и D₃, хотя в литературе известен и витамин D₄(дигидроэргокальциферол). В природных продуктах содержатся преимущественно провитамины D₂и D₃– соответственно эрго-стерин и холестерин.

В 1924 г. А. Гесс, М. Вейншток и независимо от них Г. Стинбок из растительных масел и продуктов питания после воздействия на них УФ-лучами с длиной волны 280–310 нм получили активный препарат, предотвращающий развитие рахита у детей. Оказалось, что активное начало связано с каким-то стерином, который был идентифицирован с эргостерином и назван витамином D₁. В 1932 г. А. Виндаус выделил эргостерол из дрожжей и показал, что истинным витамином D является не эргостерин, а продукт его превращения, образующийся при УФ-облучении, который был назван витамином D₂, или кальциферолом. В 1956 г. Международная комиссия по химической номенклатуре предложила для витамина D₂новое название – «эргокальциферол».

С химической точки зрения эргостерин(ол) представляет собой одноатомный ненасыщенный циклический спирт, в основе структуры которого лежит конденсированная кольцевая система циклопентанпергидрофенантрена. Под действием УФ-лучей эргостерин через ряд промежуточных продуктов (люмистерин, тахистерин) превращается в витамин D₂:

Витамин D₂образуется из эргостерина в результате разрыва связи между 9-м и 10-м углеродными атомами кольца В под действием УФ-лучей.

В 1936 г. в лаборатории А. Виндауса был выделен активный в отношении рахита препарат из рыбьего жира и назван витамином D₃. Выяснилось, что предшественником витамина D₃является не эргостерин, а холестерин. А. Виндаус в 1937 г. выделил из поверхностных слоев кожи свиньи 7-дегидрохолестерин, который при УФ-облучении превращался в активный витамин D₃:

Следует отметить, что благодаря наличию холестерина и 7-дегидро-холестерина в составе липидов кожи человека возможен синтез витамина D₃при солнечном облучении или облучении лампой ультрафиолетового излучения поверхности тела. Этим приемом особенно широко пользуются при лечении рахита у детей.

Витамины D₂и D₃представляют собой бесцветные кристаллы с температурой плавления 115–117°С, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в жирах, хлороформе, эфире и других жирорастворителях.

Недостаток витамина D в рационе детей приводит к возникновению широко известного заболевания – рахита, в основе развития которого лежат изменения фосфорно-кальциевого обмена и нарушение отложения в костной ткани фосфата кальция. Поэтому основные симптомы рахита обусловлены нарушением нормального процесса остеогенеза. Развивается остеомаляция – размягчение костей. Кости становятся мягкими и под тяжестью тела принимают уродливые О- или Х-образные формы. На костно-хрящевой границе ребер отмечаются своеобразные утолщения – так называемые рахитические четки. У детей, больных рахитом, относительно большая голова и увеличенный живот. Развитие последнего симптома обусловлено гипотонией мышц. Нарушение процесса остеогенеза при рахите сказывается также на развитии зубов; задерживаются появление первых зубов и формирование дентина. Для авитаминоза D взрослых характерной особенностью является развитие остеопороза вследствие вымывания уже отложившихся солей; кости становятся хрупкими, что часто приводит к переломам.

Биологическая роль. Значение витамина D начинает проясняться в последнее время. Получены доказательства, что при физиологических условиях кальциферолы функционально инертны. По данным Г. де Лука и соавт., витамин D выполняет свои биологические функции в организме в форме образующихся из него активных метаболитов, в частности 1,25-диоксихолекальциферола [сокращенно обозначается 1,25(OH)₂D₃] и 24,25-диоксихолекальциферола [24,25(ОН)₂D₃] , причем если гидрокси-лирование в 25-м положении осуществляется в печени, то этот процесс в 1-м положении протекает в почках. Ферменты, катализирующие эти реакции, называются гидроксилазами, или монооксигеназами. В реакциях гидрокси-лирования используется молекулярный кислород. Показано, что специфическая lα-гидроксилаза содержится, помимо почек, в костной ткани и плаценте. Имеются бесспорные доказательства, что именно эти активные метаболиты, выполняя скорее гормональную, чем биокаталитическую, роль, функционируют в системе гомеостатической регуляции обмена кальция и минерализации костной ткани. В частности, 1,25(OH)₂D₃участвует в регуляции процессов всасывания Са и Р в кишечнике, резорбции костной ткани и реабсорбции Са и Р в почечных канальцах. Процессы остеогенеза и ремоделирования костной ткани, напротив, регулируются 24,25(OH)₂D₃. Методом ауторадиографии показано накопление 1,25(OH)₂D₃в ядрах клеток органов-мишеней (почки, мозг, поджелудочная железа, гипофиз, молочная железа), где он способствует синтезу мРНК, Са-связывающих белков и гормонов, регулирующих обмен кальция; в то же время он не обнаруживается в печени, селезенке, скелетной и сердечной мышцах. Подтвердилось предположение о существовании специфического внутриклеточного белка, являющегося рецептором кальциферолов. Показано, что 1,25(OH)₂D₃вызывает дифференцировку некоторых лейкозных клеток, что, по-видимому, указывает на возможную связь между витаминами группы D и опухолевым ростом. Это не означает, однако, что функции витамина D осуществляются только через ядерный аппарат клетки. Совсем недавно открыты новые пути метаболизма витаминов группы D, включающие окисление в 23-м положении с образованием 23,25(OH)₂D₃или 23-гид-роксилированной формы 1,25(OH)₂D₃. Более того, 24- и 26-гидрокси-лированные метаболиты D₃, в частности 1-оксипроизводные последних, по биологическому действию оказались в 10 раз более активными, чем нативный 1,25(OH)₂D.

Распространение в природе и суточная потребность. Наибольшее количество витамина D₃содержится в продуктах животного происхождения: сливочном масле, желтке яиц, печени и в жирах, а также в рыбьем жире, который широко используется для профилактики и лечения рахита. Из растительных продуктов наиболее богаты витамином D₂растительные масла (подсолнечное, оливковое и др.); много витамина D₂в дрожжах. Для профилактики рахита в детском возрасте, помимо полноценного питания, включающего масло, молоко, жиры, мясо и другие продукты, рекомендуется УФ-облучение поверхности кожи (солнечное облучение, лампы ультрафиолетового облучения), а также продукты растительного происхождения, способствующие обогащению их витамином D. Суточная потребность в витамине D для детей колеблется от 10 до 25 мкг (500–1000 ME) в зависимости от возраста, физиологического состояния организма, соотношений солей фосфора и кальция в рационе и др. Для взрослого человека достаточно минимального количества витамина D.

Случаи гипервитаминоза D у людей наблюдаются при «ударной» терапии рахита и некоторых дерматозов (волчанка). Гипервитаминоз был отмечен после приема более 1500000 ME витамина D в сутки. Прием очень больших доз витамина D может вызвать смертельный исход. У экспериментальных животных гипервитаминоз сопровождается увеличением отложения гидроксилапатита в костях и некоторых внутренних органах. У собак, например, отмечена кальцификация почек. Все эти симптомы исчезают после прекращения приема витамина.

Источник

Витамины группы D, строение, свойства, обмен, роль.

Витамин Д, кальциферол. Поступает в организм в виде предшественников, основной из которых — 7-дегидрохолестерол, который после воздействия УФ-лучей в коже превращяется в холекальциферол (Д₃), предшественник — эргостерин по такому же механизму превращается в эргокальциферол (Д₂), а Д₁ — это их смесь. В результате ряда химических модификаций витамин Д превращается в 1,25дигидрооксихолекальциферол. Это вещество в клетках слизистой оболочки кишечника участвует в превращении кальций связывающего белка из предшественника в активную форму. Он ускоряет всасывание ионов кальция из просвета кишечника.Источники. Наибольшее количество витамина D3 содержится в продуктах животного происхождения: сливочном масле, желтке яиц, рыбьем жире. Су­точная потребность для детей 12-25 мкг (500-1000 ME), для взрослого человека потребность значительно меньше. Био­логическая роль. В организме чело­века витамин D3 гидроксилируется в положениях 25 и 1 и превращается в биологически активное соединение 1,25-дигидроксихолекальциферол (ка­лыщтриол). Калыщтриол выполняет гормональную функцию, участвуя в регуляции обмена Са2+ и фосфатов, стимулируя всасывание Са2+ в кишеч­нике и кальцификацию костной ткани, реабсорбцию Са2+и фосфатов в почках. При низкой концентрации Са2+ или высокой концентрации D3 он стимули­рует мобилизацию Са2+ из костей. Не­достаточность. При недостатке вита­мина D у детей развивается заболевание «рахит», характеризуемое нарушением кальцификации растущих костей. Из­быток. Поступление в организм избы­точного количества витамина D3 может вызвать гипервитаминоз D. Это состоя­ние характеризуется избыточным отло­жением солей кальция в тканях лёгких, почек, сердца, стенках сосудов, а также остеопорозом с частыми переломами костей.

79.Аскорбиновая кислота — ее строение и физиолого-биохимическая роль. Аскорби́новая кислота́ — органи­ческое соединение, родственное глю­козе, является одним из основных пита­тельных веществ в человеческом ра­ционе, которое необходимо для нор­мального функционирования соедини­тельной и костной ткани. Выполняет биологические функции восстановителя и кофермента некоторых метаболиче­ских процессов, рассматривается в ка­честве антиоксиданта. Биологически активен только один из изомеров — L-аскорбиновая кислота, который назы­вают витамином C.

Аскорбиновая кислота участвует в превращении холе­стерина в желчные кислоты.Витамин С необходим для детоксикации в гепато­цитах при участии цитохрома P450. Ви­тамин С сам нейтрализует супероксид-анион радикал до перекиси водорода.Восстанавливает убихинон и витамин Е. Стимулирует синтез интерферона, следовательно, участвует в иммуномо­дулировании. Тормозит гликозилирова­ние гемоглобина, тормозит превраще­ние глюкозы в сорбитол.Витамин С участвует во всех звеньях обмена ве­ществ, синтезе гормонов. Витамин С участвует в обмене фолиевой кислоты и железа, а также синтезе стероидных гормонов и катехоламинов. Аскорби­новая кислота также регулирует свер­тываемость крови, нормализует прони­цаемость капилляров, необходима для кроветворения, оказывает противовос­палительное и потивоаллергическое действие. Витамин С усиливает репара­тивные процессы, увеличивает устой­чивость к инфекциям. Уменьшает эф­фекты воздействия различных аллерге­нов. Витамин С является фактором за­щиты организма oт последствий стресса. Надпочечники, которые выде­ляют гормоны, необходимые, чтобы действовать в стрессовых ситуациях, содержат больше аскорбата, чем любая другая часть тела. Витамин С помогает выработке этих стрессовых гормонов и защищает организм от токсинов, обра­зующихся в процессе их метаболизма. Витамин С улучшает способность орга­низма усваивать кальций и железо, вы­водить токсичные медь, свинец и ртуть. Важно, что в присутствии адекватного количества витамина С значительно увеличивается устойчивость витаминов В 1 , В 2 , A, E, пантотеновой и фолие­вой кислот. Активируя гексокиназу, аскорбиновая кислота обеспечивает проникновение глюкозы в клетки и отложение ее в пе­чени. Она участвует в синтезе и мета­болизме гормонов щитовидной щитовидной железы улучшает всасывание железа из кишеч­ника, нейтрализует нитрозамины пищи, снижая риск развития рака желудка и кишечника. Имеется множество иных предпосылок для применения витамина С с целью профилактики раковых забо­леваний.

Дата добавления: 2016-12-08 ; просмотров: 2092 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Витамин D

Общая информация

Витамины (от лат. «vita» — жизнь) — эти разнообразные органические соединения не случайно названы так: их роль в жизнедеятельности организма как человека, так и животных невозможно переоценить.

Витамины повышают интенсивность всех физиологических процессов, помогают защите от неблагоприятных воздействий внешней среды, повышают устойчивость к инфекционным заболеваниям, а в период болезни способствуют скорейшему выздоровлению.

Отсутствие или недостаток витаминов в организме приводят к нарушению ряда его важнейших функций.

Витамин D был открыт английским биохимиком Гоулендом Хопкинсоном (1861 — 1974) в 1922 году. До этого этот витамин существовал как некий фактор, способствующий лечению такого тяжелого заболевания, как рахит.

Рахит – заболевание детей, характеризующееся нарушением минерализации скелета и сильно выраженными, уродующими деформациями костей, – был широко распространен в Северной Америке и Западной Европе в начале века. Результаты серии исследований позволили предположить, что рахит обусловлен недостаточностью какого-то компонента диеты. После того, как было обнаружено, что рахит можно предотвратить добавлением в пищу жира тресковой печени, но при этом не витамин А является ее активным компонентом, этот фактор предупреждения рахита обозначили как жирорастворимый витамин D.

Примерно в то же время было показано, что ультрафиолетовое облучение (искусственное или солнечным светом) также предупреждает развитие заболевания. В последующем было выявлено заболевание взрослых, эквивалентное рахиту, а именно остеомаляция. Это заболевание, характеризующееся нарушением минерализации костей, также поддавалось лечению витамином D. В развитии дальнейших исследований ключевую роль сыграли данные, показавшие, что лечение витамином D больных, имевших повреждения печени и повреждения почек, не давало ожидаемого эффекта.

В связи с важностью открытия данного факта на протяжении последних 50 лет велось активное изучение структуры витамина D и механизма его действия, причем особенно быстро оно продвинулось в последнее десятилетие.

Структура и функции витамина D

Витамином D называют несколько соединений (эргокальциферол – D2, холекальциферол – D3), близких по химической структуре и обладающих способностью регулировать фосфорно-кальциевый обмен. Как уже говорилось выше витамин был открыт Гоулендом Хопкинсоном в 1922 г., после чего было доказано, что для проявления биологической активности витамина D последний проходит два этапа превращения с образованием его активных метаболитов.

Первый этап превращения витамина осуществляется главным образом в печени . Этим органом поглощается из кровотока до 70% витамина D, который распределяется по клеткам печени — ретикулоцитам и гепатоцитам. Превращение витамина D в его первый активный метаболит (25-окси-D) осуществляется в гепатоцитах. Ретикулоциты по отношению к витамину выполняют роль депо, откуда он постепенно транспортируется в гепатоциты. Такое распределение витамина D по клеткам печени осуществляется только при достаточном обеспечении организма этим витамином и имеет глубокий физиологический смысл. Во-первых, накопление витамина D в ретикулоцитах обеспечивает поддержание в организме необходимого уровня его активных форм в течение 2-3 месяцев . Именно этот факт обосновывает использование курсового метода назначения витамина с профилактической и лечебной целью, о котором подробнее будет сказано ниже. Во-вторых, такое распределение витамина по клеткам печени создает оптимальные условия для его превращения в 25-окси-D, т. к. активность ферментов, которые регулируют этот процесс, ингибируется самим витамином. При накоплении в гепатоцитах значительных количеств витамина D процент образования его активных форм будет уменьшаться, поэтому его одноразовая доза не должна более чем в 10 раз превышать физиологическую дозу, то есть 5000 ME.

Образовавшаяся в печени первая активная форма витамина D переносится с помощью транспортных белков в почки, где подвергается дальнейшему превращению с образованием гормонально активных соединений, среди которых наиболее важное физиологическое значение имеют два метаболита – 1,25-диоксихолекальциферол и 24,25-диоксихолекальциферол . При этом необходимо учитывать, что различные биологически активные формы витамина D принимают участие в регуляции одних и тех же процессов, но на разных его звеньях. Например, 1, 25-диоксихолекальциферол регулирует транспорт минеральных компонентов в кишечнике и их мобилизацию из скелета, а 24, 25-диоксихолекальциферол ответственен за транспорт минеральных компонентов в клетки костной ткани, а также он повышает чувствительность клеток к 1, 25-диоксихолекальциферолу. Поэтому для регуляции физиологических процессов в организме очень важным фактором является наличие определенного соотношения основных метаболитов витамина D.

В последние годы показано, что способностью синтезировать метаболиты витамина D обладают клетки многих органов и тканей. При этом в клетках, находящихся в очаге воспаления, по сравнению со здоровыми клетками этого же органа, отмечается локальное повышение концентрации активных метаболитов витамина D, что имеет выраженный защитный характер. Так, при туберкулезе 1,25-диоксихолекальциферол подавляет размножение микобактерий и ускоряет созревание альвеолярных макрофагов; при перитоните, активируя макрофаги, он способствует очистке очага воспаления.

Содержание в продуктах питания

Выяснилось, что восполнить в полной мере недостаток в витамине D за счет продуктов питания нельзя. Согласно литературным данным зарубежных витаминологов, содержание витамина D в продуктах питания незначительно. Так, в расчете на 100 г в печени животных содержится до 50 ME витамина, в яичном желтке — 25 ME, в говядине -13 ME, в кукурузном масле — 9 ME, в сливочном масле — до 35 ME, в коровьем молоке — от 0, 3 до 4 ME на 100 мл . Суточная потребность в витамине составляет 400-500 ME, поэтому даже при полноценной диете потребность организма в витамине не может быть полностью обеспечена. Именно этими факторами и объясняется необходимость дополнительного применения препаратов витамина D на всем протяжении жизни.

Содержание кальциферола в органах, тканях и в коже

Небольшие количества витамина D содержатся в продуктах питания (жир, печень рыб, желток яйца), но большая часть витамина D, используемого в синтезе кальциферола, образуется в мальпигиевом слое эпидермиса кожи из 7-дегидрохолестерола в ходе неферментативной, зависимой от ультрафиолетового света, реакции фотолиза. Активность процесса находится в прямой зависимости от интенсивности облучения и в обратной — от степени пигментации кожи. С возрастом содержание 7-дегидрохолестерола в эпидермисе снижается, что может иметь прямое отношение к развитию отрицательного баланса кальция у стариков.

Кальциферол в печени

Специфический транспортный белок, называемый D-связывающим белком, связывает витамин D и его метаболиты и переносит витамин D от кожи или кишечника в печень, где он подвергается 25-гидроксилированию, составляющему первый обязательный этап в преобразовании кальциферола. 25-Гидроксилирование происходит в эндоплозматическом ретикулуме в ходе реакции, протекающей с участием магния, NADPH, молекулярного кислорода и не идентифицированного цитоплазматического фактора. В реакции участвуют два фермента: NADPH-зависимая цитохром Р-450-редуктаза и цитохром Р-450. Реакция не регулируется; она протекает не только в печени, но (с малой интенсивностью) также в почках и кишках. Продукт реакции 25-OH-D поступает в плазму крови (составляя основную форму витамина D, присутствующего в крови) и при посредстве витамин D-связывающего белка транспортируется в почки.

Образование кальциферола в почках

25-окси-витамин D является слабым агонистом. Для проявления полной биологической активности это соединение должно быть модифицировано путем гидроксилирования в первое положение молекулы витамин D. Это происходит в митохондриях проксимальных извитых почечных канальцев в ходе сложной монооксигеназной реакции, протекающей при участии NADPH, катиона магния, молекулярного кислорода и, по крайней мере, трех ферментов:

• почечной ферредоксин-редуктазы (флавопротеин),
• почечного ферредоксина (железосодержащий сульфопротеин),
• цитохрома Р-450 . В этой системе образуется 1,25-диоксивитамин D – самый активный из природных метаболитов витамина D.

Места накопления

Действие кальциферола на клеточном уровне аналогично действию других стероидных гормонов. В исследованиях, проведенных с радиоактивным кальциферолом, было показано, что он накапливается в ядре клеток кишечных ворсинок и крипт, а также остеобластов и клеток дистальных почечных канальцев.

Кроме того, он был обнаружен в ядрах клеток, в отношении которых и не предполагалось, что они являются клетками-мишенями кальциферола. Речь идет о клетках мальпигиевого слоя кожи и, семенников, плаценты, матки, грудных желез, тимуса, клетках-предшественниках миелоидного ряда. Связывание кальциферола было обнаружено и в клетках паращитовидных желез , что крайне интересно, так как указывает на возможное участие кальциферола в регуляции обмена паратиреоидного гормона (ПТГ).

Рецептором кальциферола является присутствующий в клетках кишечника белок с молекулярной массой 90000-100000 , который связывает кальциферол с высокой степенью сродства и малой емкостью. Связывание насыщаемо, специфично и обратимо. Таким образом этот белок отвечает основным критериям, характеризующим рецептор. Он обнаружен во многих тканях, где происходит накопление витамина D (см. места накопления). Если при анализе используют физиологические концентрации солей, то большая часть незанятого рецептора выявляется в ядре в связанном с хроматином виде. Это аналогично локализации рецепторов большинства стероидных гормонов, например прогестерона и ТЗ . Остается не ясным, требуется ли для связывания с хроматином предварительная активация комплекса кальциферол-рецептор, как это имеет место с типичными стероид-рецепторными комплексами.

Функции витамина D

На современном этапе можно выделить три группы процессов, которые регулируются витамином D:

• Он участвует в регуляции пролиферации и дифференциации клеток всех органов и тканей, в том числе клеток крови и иммунокомпетентных клеток.
• Витамин является одним из основных регуляторов обменных процессов в организме: белкового, липидного, минерального. Он регулирует синтез рецепторных белков, ферментов, гормонов, причем не только регулирующих обмен кальция ( паратгормон, кальцитонин), но и тиреотропина, глюкокортикоидов, пролактина, гастрина, инсулина и др.
• Витамин D ответственен за поддержание функциональной активности многих органов и систем, в том числе сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта, печени, поджелудочной железы и т. д..

Необходимо отметить, что свое воздействие на вышеперечисленные процессы витамин D оказывает на уровне генома. Его активные метаболиты связываются со специфическими рецепторными белками и гормонорецепторный комплекс связывается с хроматином ядра клетки-мишени. Следствием этого является избирательная стимуляция процесса транскрипции ДНК, приводящая к биосинтезу новых молекул мРНК и трансляции соответствующих белков, которые участвуют в физиологическом ответе . Негеномный эффект показан только для регуляции механизма неядерного транспорта кальция и активности ферментов, которые витамин D оcуществляет посредством влияния на структуру и функцию клеточных мембран.

Как известно уже на протяжении ряда лет, изменение процесса транспорта в кишечных клетках в ответ на добавление кальциферола требует участия РНК и синтеза белка. Исследования, показавшие связывание в ядре рецепторов кальциферола с хроматином, позволили предположить, что кальциферол стимулирует транскрипцию генов и образование специфических мРНК. Действительно, удалось выявить один такой пример, а именно индукцию мРНК, кодирующей кальций-связывающий белок (КСБ).

Существует несколько цитозольных белков, связывающих кальций с высокой степенью сродства. Часть из них принадлежит к группе кальциферол-зависимых. В группу входит несколько белков, различающихся по молекулярной массе, антигенности и тканевому происхождению (кишки, кожа, кость). Из этих белков лучше всего изучен КСБ клеток кишечника. У D-авитаминозных крыс КСБ в таких клетках практически отсутствует. В целом концентрация КСБ в высокой степени коррелирует с количеством кальциферола ядерной локализации. Возникает закономерный вопрос, а каков же на самом деле механизм действия витамина D?

Механизм действия

Витамин D образуется в коже из 7-дегидрохолестерина под влиянием ультрафиолетового облучения. Однако витамин D является неактивным соединением и некоторые авторы рассматривают его как прогормон, который путем гидроксилирования (25-гидроксилаза) сначала в печени превращается в 25-оксихолекальциферол, а затем в почках, также путем гидроксилирования (1-гидроксилаза), в 1,25-диоксихолекальциферол.

Гидроксилирование в почках может осуществляться и другим путем (24-гидроксилаза) с образованием 24-25-диокси D . Гидроксилирование витамина D происходит в митохондриях. Необходимо отметить, что витамин D2 (эргокальциферол), содержащийся в растениях, в организме гидроксилируется тем же путем с образованием 1,25-(OH)2D2, который по биологической активности эквивалентен 1,25-(OH)2D. Активирование витамина D в организме представлено на рисунке ниже.

Синтез 1,25-(OH)2D в почках осуществляется при наличии па-ратгормона и кальцитонина.

Все формы витамина D в организме циркулируют в крови в связанном с белками состоянии. Это α-глобулин с мол.массой около 56000 дальтон. Концентрация витамина D в крови составляет от 1 до 10 нг/мл. Период полураспада около 24 ч. 1,25-(OH)2D действует в кишечнике, увеличивая синтез кальцийсвязывающего белка, ответственного за транспорт кальция через мембрану клеток слизистой оболочки кишечника. В костной ткани 1,25-диокси витамин D мобилизует кальций с использованием его во вновь образовавшейся костной ткани для процессов минерализации. Это действие витамина не зависит от паратгормона.

Наряду с этим 1,25-(OH)2D влияет на синтез коллагена, участвующего в образовании матрикса костной ткани. Механизм действия витамина в костной ткани блокируется ингибиторами транскрипции и синтеза белка и, вероятно, не отличается от действия 1,25-(OH)2D в кишечнике. 1,25-диоксивитамин D оказывает непосредственное влияние на почки, увеличивая реабсорбцию кальция и фосфора в почечных канальцах.

Роль в гомеостазе кальция

Основная биологическая роль кальциферола (активной формы витамина D) — это стимуляция всасывания кальция и фосфата в кишечнике.

Кальциферол — единственный гормон, способствующий транспорту кальция против концентрационного градиента, существующего на мембране клеток кишечника. Поскольку продукция кальциферола очень строго регулируется , очевидно, что существует тонкий механизм, поддерживающий уровень кальция во внеклеточной жидкости, несмотря на значительные колебания в содержании кальция в пище.

Этот механизм поддерживает такие концентрации кальция и фосфата, которые необходимы для образования кристаллов гидроксиапатитов, откладывающихся в коллагеновых фибриллах кости. При недостаточности витамина D (кальциферола) замедляется формирование новых костей и нарушается обновление (ремоделирование) костной ткани. В регуляции этих процессов участвует в первую очередь ПТГ, воздействующий на клетки кости, но при этом необходим и кальциферол в небольших концентрациях. Кальциферол способен также усиливать действие ПТГ на реабсорбцию кальция в почках.

Помимо паратгормона, кальцитонина и витамина D, на гомеостаз кальция в организме влияют и другие гормоны:

1. Глюкокортикоиды увеличивают глюконеогенез, используя матрикс костной ткани и повышая резорбцию кости, снижают активность остеобластов и скорость образования новой костной ткани, повышают экскрецию кальция и снижают абсорбцию кальция в желудочно-кишечном тракте.

2. Гормон роста повышает экскрецию кальция почками, активность остеобластов и процессы минерализации во вновь образовавшейся костной ткани и увеличивает активность остеокластов и деминерализацию в ранее образовавшейся кости.

3. Тиреоидные гормоны (избыток ТЗ и Т4), повышают экскрецию кальция с мочой, увеличивают процессы резорбции кости. Недостаток тиреоидных гормонов задерживает образование и созревание костной ткани.

4. Глюкагон способствует развитию гипокальциемии посредством прямого влияния на кости (снижая процессы резорбции) и опосредованно — через стимуляцию высвобождения кальцитонина.

5. Половые гормоны снижают экскрецию кальция с мочой и калом, стимулируют активность остеобластов.

Транспорт кальция и фосфата из кишечника

При переносе ионов кальция и фосфата через слизистую кишечника необходимы :

1) захват и перенос через мембрану щеточной каемки и микроворсинок ,

2) транспорт через мембрану клеток слизистой ,

3) выведение через базальную латеральную мембрану во внеклеточную жидкость.

Совершенно очевидно, что кальциферол активирует один или более из этих этапов, но конкретный механизм его действия не установлен. Предполагалось, что непосредственное участие в этом принимает КСБ, но впоследствии было показано, что перенос кальция происходит через 1-2 часа после введения кальциферола, т.е. задолго до увеличения концентрации КСБ в ответ на кальциферол. Вероятно, КСБ, связывая кальций, защищает от него клетки слизистой в периоды активного транспорта этого иона. Некоторые исследователи продолжают поиски белков, могущих участвовать в транспорте кальция, тогда как другие считают, что этот процесс, в особенности начальное увеличение тока кальция, может быть опосредован изменением заряда мембраны и влиянием витамина D на выработку энергии в митохондриях клеток слизистой.

Влияние на другие ткани

О действии кальциферола на другие ткани известно мало. Ядерные рецепторы кальциферола выявлены в клетках кости, причем показано, что обусловленное кальциферолом увеличение концентрации кальция сопряжено с синтезом РНК и белка. Однако генные продукты, предположительно индуцируемые кальциферолом, не идентифицированы. Не известен также механизм связи между кальциферолом и ПТГ в их действии на клетки кости. Любопытное указание на роль кальциферола в клеточной дифференцировке получено в исследованиях, продемонстрировавших, что этот гормон способствует превращению клеток промиелоцитарной лейкемии в макрофаги. Поскольку, как предполагают, остеокласты либо являются родственными макрофагам клетками, либо непосредственно происходят из них, вполне вероятно, что кальциферол участвует в этом процессе, способствуя дифференцировке клеток кости .

В плаценте содержится 1-альфа-гидроксилаза, которая, по- видимому, играет важную роль как источник внепочечного кальциферола. Активность этого фермента выявляется и в других тканях, включая костную, однако физиологическое значение фермента этих тканей минимально, судя по тому, что у небеременных животных после нефроэктомии уровень кальциферола очень низок.

Мышечная слабость, наблюдаемая при недостатке витамине D, объясняется влиянием этого гормона на обмен в мышечной ткани. Следовательно, существуют и другие патологические состояния, которые обусловлены нехваткой или избытком витамина D.

Патологические состояния

Гиповитаминоз

Недостаток витамина D, кальция и фосфора приводит к возникновению рахита. Для рахита характерны: общая задержка роста, искривление костей конечностей, утолщение суставов, «четки» на ребрах, плоская и мелкая грудная клетка, впалая грудь, искривление позвоночника — обусловленное слабостью сухожилий и мышц, вздутый живот из-за слабости мышц брюшного пресса, а также запоздалая смена зубов и их аномальный рост. Рентгенологические исследования выявляют утолщение суставных хрящей и метафиза костей конечностей. Различают два типа наследственного витамин D- зависимого рахита:

Тип I обусловлен аутосомным рецессивным геном, детерминирующим нарушение превращения 25-OH-D в кальциферол.

Тип II представляет собой аутосомный рецессивный дефект, при котором, по всей видимости, отсутствуют рецепторы кальциферола.

У взрослых недостаточность витамина D вызывает остеомаляцию. При этом наблюдается снижение как всасывания кальция и фосфата, так и уровня этих ионов во внеклеточной жидкости. Вследствие этого нарушается минерализация остеоида и формирование кости. Такая недостаточная минерализация костей обусловливает их структурную слабость. В случаях когда значительная часть паренхимы почек повреждена патологическим процессом или утрачена, образование кальциферола снижается и соответственно уменьшается всасывание кальция. Последующая гипокальциемия вызывает компенсаторное увеличение секреции ПТГ, который воздействует на костную ткань таким образом, чтобы вызвать увеличение уровня кальция во внеклеточной жидкости. Этому сопутствует интенсивное обновление костей, их структурные изменения; развиваются симптомы заболевания, известного как почечная остеодистрофия.

Гипервитаминоз

Проблемным фактом является то, что гипервитаминоз D даже более опасен, чем гиповитаминоз. Так, избыток витамина D в сочетании с недостатком кальция усугубляет патологические изменения, вызванные недостатком кальция, провоцируя серьезную деминерализацию костей и, как следствие — искривление конечностей, хромоту, переломы, а в сочетании с избытком кальция приводит к избыточной минерализации костей, следствием которой является гипертрофическая остеодистрофия.

Лечение

Лечение гиперкальциемии, вызванной гипервитаминозом витамина D:

1. Прекращение лечения витамином D или поступления его с пищей.

2. Назначение глюкокортикоидов (преднизолон 20-30 мг каждые 12 ч). Эффект развивается только через 1-2 недели.

3. При тяжелом состоянии для выведения кальция с мочой применяют форсированный диурез; тиазиды не применяют, так как они вызывают задержку кальция почками.

4. При сопутствующей гипокалиемии для устранения действия кальция на сердце назначают препараты калия.

Назначения препарата витамина D с лечебной целью:

* Приведенные суточные дозы витамина D определены на основании данных литературы.

Учитывая значительную роль витамина D в регуляции физиологических процессов, в последние годы во всем мире большое внимание уделяется вопросу достаточной обеспеченности организма этим витамином.

Обеспечение организма витамином D

Известно, что в коже под воздействием солнечного света синтезируется витамин D. Однако глубоко ошибочны утверждения, что для удовлетворения потребности организма в данном витамине достаточно кратковременного УФ-облучения рук и лица. Сейчас установлено, что если все тело взрослого человека подвергается естественной инсоляции в течение 2-х часов, в его организме отмечается некоторое повышение уровня витамина D. Однако через 24 часа его содержание возвращается к первоначальному уровню. Поэтому в летний период обеспеченность организма витамином D будет лишь несколько выше, чем зимой, но недостаточной для полного удовлетворения организма в этом витамине.

Основными препаратами витаминов группы D являются витамин D (холекальциферол) и витамин D2 (эргокальциферол).

В связи с новыми представлениями о физиологической роли витамина D в организме расширилась также и область применения его препаратов. Одним из наиболее распространенных видов витаминной недостаточности является D-гиповитаминоз у детей, который возникает из-за недостаточного поступления этого витамина или эндогенного нарушения его обмена. Наиболее склонны к гиповитаминозу дети, родившиеся от матерей с экстрагенитальной патологией, недоношенные младенцы, дети в период интенсивного роста и развития: первые два года жизни, периоды первого и второго вытяжения.

При дефиците витамина D в организме нарушается не только минеральный обмен, но и другие виды обменных процессов, иммунная резистентность, структурно-функциональная активность клеточных и субклеточных мембран, что может способствовать развитию не только рахита, но и синдрома часто болеющего ребенка, хронической патологии органов дыхания, нарушений сердечно-сосудистой системы и других систем и органов. Поэтому профилактика D-гиповитаминоза играет важную роль в поддержании здоровья ребенка.

Существуют два методических подхода профилактики D-гиповитаминоза. В соответствии с рекомендациями ВОЗ, детям до 7 лет рекомендуется ежедневно принимать витамин D по 400-500 ME. Затем суточная доза может быть несколько уменьшена. После 40-летнего возраста для предупреждения ломкости костей и улучшения обмена веществ доза должна быть вновь увеличена. В странах СНГ рекомендован курсовой метод, который был разработан на основании изучения содержания активных метаболитов витамина D в сыворотке крови при условии достаточного обеспечения организма этим витамином и особенностей механизма обмена витамина в печени при этих условиях ). Так например при ежедневном приеме витамина ВИДЕИНА 3 в дозе 2000 ME в течение 30 дней физиологический уровень его активных форм поддерживается в течение 2-3 месяцев. Поэтому повторный курс проводят через 2-3 месяца после окончания первого приема и повторяют 2-3 раза в год. Недоношенным детям профилактический курс назначают с 10-14 дня жизни по 1000-2000 ME в сутки по вышеуказанной схеме.

Препарат рекомендован беременным женщинам, т. к. формирование плода и обмен веществ у него зависят от поступления этого витамина в организм матери. Дополнительное введение беременным витамина D уменьшает у детей степень гипокальциемии, гипофосфатемии, а также дефектов эмали зубов в последующие годы их жизни. Он рекомендован также кормящим матерям с первых дней кормления до начала приема витамина D младенцем в суточной дозе 500-1000 ME (Назначения препарата витамина D с лечебной целью представлены в таблице).

В различных странах мира запатентованы способы использования препаратов витамина D с целью профилактики и лечения различных заболеваний костной ткани, костных переломов, дисхондроплазии большеберцовой кости, для стимуляции костеобразования (ФРГ, США, Япония и др.). Высокий профилактический и лечебный эффект витамина при этих заболеваниях обоснован его регуляцией пролиферации и дифференциации костных клеток, синтеза белков, липидов и ферментов костной ткани, а также минерального обмена в этой ткани.

В Украинском НИИ ортопедии и травматологии разработан и апробирован метод назначения препарата витамина D — ВИДЕИНА 3 — для лечения различных заболеваний костной ткани: больных с замедленным сращением переломов костей и ложными суставами. Пациентам с ложными суставами после проведения операций, начиная со 2-го дня послеоперационного периода, и пациентам с замедленной консолидацией переломов назначали препарат по 5000 ME в сутки в течение 30-45 дней. Применение препарата способствовало сокращению сроков консолидации на 40% и улучшению результатов лечения у 70% больных. У пациентов с замедленной консолидацией переломов достигнуто сращение переломов без оперативного вмешательства у 95,4% в сроки от 3 до 5 месяцев. У этих больных до применения препарата витамина D диагностирован выраженный D-гиповитаминоз и нарушение обменных процессов. Применение витамина способствовало нормализации обменных нарушений, ускорению процессов регенерации и минерализации костной ткани.

Необходимо отметить, что витамин D является сильным иммуностимулятором, т. к. он регулирует пролиферацию и дифференциацию иммунокомпетентных клеток. Поэтому его препараты используются при иммунодефицитных состояниях Витамин D предупреждает развитие сахарного диабета и злокачественных заболеваний. Он применяется для профилактики и лечения заболеваний печени, поджелудочной железы, язвенных заболеваний, при заболеваниях сердечно-сосудистой системы, облысении, дерматозах, мышечной дистрофии, гиперпаратиреозе, ревматизме и других патологиях.

Заключение

Таким образом, вопрос достаточного обеспечения организма витамином D -это вопрос нашего здоровья и хорошего самочувствия. Сейчас это особенно актуально, т. к. проведенные обследования детей дошкольного и школьного возраста из различных регионов и особенно из зоны повышенного риска по радиационному загрязнению, а также взрослых людей различного возраста свидетельствуют о глубоком D-гиповитаминозе, что может быть фактором риска возникновения различных заболеваний или усугубления тяжести их течения. Так как витамин D влияет на большое количество обменных процессов, обладает гормоноподобным действием, а так же вызывает ряд тяжелых заболеваний в связи с патологическими состояниями, которые возникают при недостатке или избытке этого витамина, он играет важную роль в обеспечении жизнедеятельности организма.

Автор статьи: доцент кафедры биохимии МБФ РГМУ, к.м.н. Адрианов Николай Владимирович.
Специально для ООО «Электронная Медицина».

Источник