Витамин РР и методы определения витаминов
Витамины (от латинского vita — жизнь) — особые органические вещества, которые, не являясь источником энергии или строительным материалом для организма, тем не менее необходимы (в незначительных, часто минимальных количествах) для его нормальной жизнедеятельности (и даже для самого существования). Витамины участвуют в обмене веществ, являются биологическими ускорителями химических реакций, протекающих в клетке, повышают устойчивость к инфекционным заболеваниям, повышают работоспособность, облегчают течение многих болезней, снижают отрицательное влияние различных профессиональных вредностей и т.п.
Витамин РР имеет следующие названия:
Витамин Вз, Апелагрин, Индурацин, Липлит, Ниацин, Николаи, Никодон, Никонацид, Никотен, Никовит, Пеллаграмин, Пелонин, Певитон, Витаплекс Н, никотиновая кислота (Acidum nicotinicum).
Краткая история
История противопеллагрического витамина, пожалуй, одна из самых увлекательных и сложных. Еще в 1867 г. Huber получил впервые никотиновую кислоту путем окисления никотина хромовой кислотой, но только в 1937 г. было доказано, что она является витамином PP. В 1873 г. Weidel получил никотиновую кислоту путем окисления никотина азотной кислотой, а в 1879 г.- путем окисления бетапиколина. Он же предложил ее название. Одновременно с ним в 1879 г. русский химик-органик А. Н. Вышнеградский синтезировал никотиновую кислоту из 3-этилпиридина. В 1877г. Laiblin получил никотиновую кислоту окислением никотина перманганатом. В 1912г. Suzuki, Shimamura и Odake выделили никотиновую кислоту из рисовых отрубей, а в 1913 г., независимо от них, Funk выделил ее из рисовых отрубей и дрожжей. Однако выделенное кристаллическое вещество_не_предохраняло_и_не_излечивало_бери-бери.
|
|
В 1926 г. Vickery вновь выделил никотиновую кислоту из дрожжей. Но никто из перечисленных исследователей не подозревал, что это вещество является истинным противопеллагрическим фактором. Это еще более удивительно потому, что примерно в это же время американский врач Goldberger установил в качестве основной причины пеллагры недостаточность в питании человека нового, до сих пор неизвестного фактора РР (pellagra preventing). Он пытался вызвать у крыс недостаточность этого вещества. Однако причиной полученных им в эксперименте нарушений впоследствии оказалась недостаточность витамина В6. В 1935 г. В. В. Ефремов показал, что витамин B6 не излечивает экспериментальную пеллагру у собак. В 1936 г. Koehn и Elvehjem установили, что печеночный экстракт не предупреждал и не излечивал собачьей пеллагры, а также пеллагру у человека. В 1936 г. ими была получена из печеночного экстракта активная фракция, 64 мг которой излечивали собачью пеллагру. Из этой фракции в 1937 г. Strong и Woolley получили кристаллическое вещество, которое оказалось никотиновой кислотой. В 1937 г. Elvehjem и соавторы установили в опытах на собаках, у которых была воспроизведена экспериментальная пеллагра, что никотиновая кислота излечивает это заболевание. В 1937 г. никотиновая кислота была с успехом применена при пеллагре человека. В 1938 г. В. В. Ефремов впервые в СССР излечил тяжелую пеллагру с психозом никотиновой кислотой.
В процессе своих поисков по раскрытию этиологии пеллагры Goldberger и Tanner в 1922 г. высказали гипотезу, что причиной этого заболевания может быть недостаток некоторых аминокислот, а именно триптофана, что впоследствии подтвердилось.
|
|
Warburg и Christian в 1934 г. впервые показали значение никотиновой кислоты в биохимических реакциях. Они выделили амид никотиновой кислоты из кодегидразы II (НАДФ) и установили его функцию как составной части кофермента, переносящего водород.Почти одновременно с ним в 1935 г. Euler и соавторы выделили из кодегидразы I(НАД) вещество, которое также было индентифицировано с амидом никотиновой кислоты. Большое биологическое значение никотиновой кислоты было затем установлено рядом исследований, показавших, что это вещество является важным фактором для некоторых микроорганизмов.
Распространение в продуктах и суточная потребность:
Никотиновая кислота довольно широко распространена в растительных и особенно в животных продуктах, которые значительно богаче никотиновой кислотой. Из растительных продуктов богаче всего сухие пивные дрожжи (40 мг) и пекарские прессовые дрожжи (28 мг). Значительное количество никотиновой кислоты находится в зерновых продуктах. Например, в пшенице содержится свыше 5 мг. Распространение никотиновой кислоты в пшеничном зерне примерно такое же, как и тиамина. Она содержится преимущественно во внешнем слое эндосперма, зародыше и отрубях с той разницей, что в отрубях больше никотиновой кислоты и меньше тиамина, чем в зародыше- В обойной муке находится вся никотиновая кислота, а в хлебе из нее - 3,5 мг, в муке 1-го сорта - 1 мг, а в хлебе из нее - 0,7 мг. Рожь значительно беднее пшеницы в отношении витамина РР - 1,1 мг. В ржаной муке содержится 1 мг, а в ржаном хлебе - 0,45 мг никотиновой кислоты. Кукуруза содержит около2мг.
|
|
Из круп наиболее богата никотиновой кислотой гречневая (свыше 4 мг), затем пшено (свыше 2 мг), ячневая (2 мг),овсяная (1,6 мг),перловая (1,5 мг),рис шлифованный(1,6мг), манная крупа-0,9мг.
В кукурузе, как и в большинстве других зерновых культур, никотиновая кислота находится на 95-98% в связанной, не усвояемой организмом форме- эфире сложного строения (ниацитин). Она освобождается полностью только после щелочного гидролиза. Освобожденная щелочным гидролизом никотиновая кислота уже легко усваивается организмом животных и человека. Наряду с этим такая зерновая культура, как кукуруза, очень бедна триптофаном. Это должно учитываться при оценке содержания никотиновой кислоты в пищевых рационах.
Из других растительных продуктов хорошими источниками являются бобовые, в которых никотиновая кислота находится в усвояемом виде: зеленый горошек, чечевица, фасоль, соя (2 - 2,5 мг). Хороший источник никотиновой кислоты - кофейные бобы, содержащие в зависимости от сорта и обжарки от 2 до 10 мг. Очень богаты никотиновой кислотой земляной орех - арахис (10 - 16 мг), затем шпинат, томаты, капуста, брюква, баклажаны(0,5-0,7 мг). В картофеле содержится 0,9 мг (в вареном 0,5 мг), в моркови - 1 мг, сладком перце - 0,9 мг, репе - 0,8 мг, красной свекле-1,6 мг, в свежих грибах -6мг, в сушеных –до 60 мг.
Очень богаты никотиновой кислотой животные продукты, за исключением яиц (0,2 мг) и молока (около 0,1 мг). Так мясо домашней птицы содержит 6- 8 мг, баранина -5,8 мг, говядина -4 мг, телятина -свыше 6 мг, свинина около 3 мг, печень-15-16 мг, почки-12-15 мг, сердце-6-8 мг. Рыба беднее никотиновой кислотой, чем мясо скота. Свежая рыба содержит в среднем около 3 мг никотиновой кислоты, мороженая треска-около 2мг, щука-3,5мг,судак-1,8мг.
В животных тканях почти вся никотиновая кислота находится в виде амида, связанного с нуклеотидами,-НАД и НАДФ. В продуктах растительного происхождения содержание никотинамида колеблется от 7% (желтая кукуруза) до 70% (картофель) по отношению ко всей никотиновой кислоте. В большинстве продуктов растительного происхождения никотиновая кислота распределена главным образом в наружных оболочках. Например, пшеничные отруби содержат 330 мкг в 1 г, пшеничная мука высшего сорта - 12 мкг, цельная пшеница - 70 мкг, шлифованный рис - 0,9 мкг, нешлифованный - 6,9 мкг, рисовые отруби - 96,6 мкг.
Никотиновая кислота - один из наиболее стойких витаминов в отношении хранения и кулинарной обработки. Она также очень стойкая при процессах консервирования. В консервах, хранившихся 2 года, потери ее не превышают 15%. Практически отсутствуют потери при замораживании или сушке. Обычные методы приготовления пищи приводят к потерям от 15 до 20% активности. При некоторых методах кулинарной обработки потери доходят до 50%. Состав почвы может влиять на содержание никотиновой кислоты в растениях. Снижение содержания основных ионов в питательных растворах уменьшало содержание никотиновой кислоты в овсе. Удобрение почвы известью или внесение в нее нитратов повышало содержание никотиновой кислоты в пшенице.
Потребность в витамине В3 зависит от:
· Возраста:
o Взрослые мужчины и женщины — 15 до 25 мг/сут
o Лица пожилого возраста — 1,2 – 1,4 мг/сут
o Дети и подростки (в зависимости от возраста) — 15-20 мг/сут
· Состояние беременности или кормление грудью;
o Беременность — дополнительно 20 мг/сут
o Кормление грудью – дополнительно 25 мг/сут
Следует учитывать, что длительное применение больших доз никотиновой кислоты может привести к развитию жировой дистрофии печени. Для предупреждения этого осложнения рекомендуется включать в диету продукты, богатые метионином-незаменимой(несинтезирующейся в организме) аминокислоты, или назначать метионин и другие липотропные (избирательно взаимодействующий с жирами) средства.
Биохимическая роль:
Никотиновая кислота довольно легко выделяется из большинства природных продуктов. Она представляет собой белое игольчатое, кристаллическое вещество без запаха, кисловатого вкуса с точкой плавления 234-237°. Молекулярный вес ее 123,11. Один грамм никотиновой кислоты растворим в 60 мл воды и 80 мл этилового спирта при 25°. Она нерастворима в эфире, но растворима в водных растворах гидроксидов и карбонатов щелочей. Никотиновая кислота не гигроскопична, очень стойкая в сухом виде. Растворы ее могут переносить автоклавирование при 120° в течение 20 минут без разрушения. Она хорошо переносит кипячение в 1 н. и 2 н. растворах минеральных кислот и щелочей. Никотиновая кислота имеет спектр поглощения в ультрафиолетовых лучах с максимумом при 260-260,5 нм. Наблюдается прямолинейная зависимость между коэффициентами поглощения никотиновой кислоты и ее концентрацией.
По химическому строению никотиновая кислота является бетапиридинкарбоновой или пиридин-3-карбоксиловой кислотой.
Никотинамид представляет собой белый кристаллический порошок без запаха, горько-соленого вкуса. Он плавится при 129-131°, имеет молекулярный вес 122,12. Один грамм растворяется в 1 мл воды и в 1,5 мл 95% этилового спирта. Он растворим в ацетоне, амиловом спирте, этиленгликоле, хлороформе, бутаноле, немного растворим в эфире и бензине. Никотинамид резко повышает растворимость рибофлавина. В сухом виде при температуре ниже 50° очень стоек. В водном растворе может быть автоклавирован при 120° в течение 20 минут без видимой потери активности. Под влиянием кислот и щелочей он превращается в никотиновую кислоту.
Никотинамид имеет абсорбционный максимум при 260-261,5 нм. По химическому строению он является амидом бетапиридинкарбоновой или пири-дин-3-карбоксиловой кислоты.
Никотиновая кислота может быть получена из никотина, из бетапиколина, хинолина, пиридина и др.
Никотинамид может быть получен из никотиновой кислоты, ее эфиров и из 3-циано-пиридина. Одним из важнейших аналогов никотиновой кислоты является 3-ацетилпиридин, который в опытах на животных используется для воспроизведения недостаточности никотиновой кислоты, как и другой аналог - 6-аминоникотинамид. 3-Ацетилпиридин почти не оказывает действия на здоровых собак, так как только малая часть его превращается в организме в никотиновую кислоту, а большая часть выделяется с мочой в виде никотината и других соединений. При применении его в опытах на мышах в дозе 3 мг в день через 3-4 дня появлялись симптомы недостаточности никотиновой кислоты.
Токсичность 3-ацетилпиридина LD50 для мышей составляет 300- 350 мг/кг, а для крыс - 80 мг/кг. Токсичность 6-аминоникотинамида (LD50 для мышей 35 мг/кг) значительно выше, чем у 3-ацетилпиридина. При дозе 2 мг/кг 50% животных погибали через 11 дней.
Гидразид изоникотиновой кислоты (изоникотинилгидразид, изониазид) угнетает рост микобактерий туберкулеза, которые теряют около 50% НАД при концентрации изониазида в среде 0,1 мкг/мл.Применяют в качестве лечебного средства при туберкулезе.
Никотиновая кислота и ее амид играют существенную роль в жизнедеятельности организма:они являются простетическими группами ферментов - кодегидразы I (дифосфопиридиннуклеотида-НАД)и кодегидразы II (трифосфопиридиннуклеотида - НАДФ), являющихся переносчиками водорода и осуществляющих окислительно-восстановительные процессы.
Кодегидраза II участвует также в переносе фосфата. Никотиновая кислота обладает не только противопелагрическими свойствами; она улучшает углеводный обмен, действует положительно при легких формах диабета, заболеваниях печени, сердца, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки и энтероколитах (воспалении тонкой и толстой кишки), вяло заживающих ранах и язвах. Витамин РР входит в состав НАД или НАДФ, являющихся коферментами большого числа обратимо действующих в окислительно-восстановительных реакциях дегидрогеназ. Показано, что ряд дегидрогеназ использует только НАД и НАДФ (соответственно малатдегидрогеназа и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа), другие могут катализировать окислительно-восстановительные реакции в присутствии любого из них (например, глутаматдегидрогеназа). В процессе биологического окисления НАД и НАДФ выполняют роль промежуточных переносчиков электронов и протонов между окисляемым субстратом и флавиновыми ферментами.
Витамин оказывает также сосудорасширяющее действие. Никотиновая кислота обладает липопротеидемической активностью (снижает уровень липопротеидов в крови). В больших дозах (3-4 г в день) понижает содержание триглийцеридов и бета-липопротеидов в крови. У больных с гиперхолестеринемией (с повышенным содержанием холестерина в крови) под ее влиянием уменьшается соотношение холестерин/фосфолипиды в липопротеидах низкой плотности.
Назначают как специфическое средство для предупреждения и лечения пеллагры. Кроме того, применяют при желудочно-кишечных заболеваниях (особенно при гастрите) заболеваниях печени (острых и хронических гепатитах, циррозах), спазмах (резком сужении просвета) сосудов конечностей, почек, головного мозга, при невритах лицевого нерва (воспалении лицевого нерва), атеросклерозе, длительно незаживающих ранах и язвах, инфекционных и других заболеваниях.
Витамин РР оказывает положительное влияние на выделительную функцию желудка (повышает кислотность желудочного сока) и поджелудочной железы, регулирует двигательную функцию желудка, улучшает углеводный обмен, снижает содержание холестерина в крови, расширяет коронарные сосуды сердца и сосуды конечностей, положительно действует при заболеваниях печени, колитах, язвенной болезни, вяло заживающих ранах, язвах.
витамин организм никотиновый авитаминоз
Обмен витамина РР в организме
Судьба никотиновой кислоты, поступающей в организм, зависит от вида питания и содержащихся в нем продуктов. Как уже упоминалось выше, никотиновая кислота, находящаяся в ряде зерновых продуктов в форме сложного эфира - ниацитина, на 95-96% не усваивается организмом человека, собаки и крысы, тогда как ниацин, находящийся в животных и бобовых продуктах, усваивается ими целиком. Организм человека, собаки и свиньи не в состоянии синтезировать никотиновую кислоту в количествах, необходимых для покрытия потребности в ней организма, и поэтому постоянно нуждается в получении ее с пищей. Некоторые млекопитающие, например крыса, лошадь, корова и овца, могут синтезировать никотиновую кислоту.
Источником никотиновой кислоты является триптофан. Начиная с 1945 г. в ряде работ описаны отдельные этапы синтеза никотиновой кислоты из триптофана у млекопитающих. Существуют два пути эндогенного синтеза ниацина в организме животных: микробный синтез в кишечнике и биосинтез в тканях. Основное превращение L-триптофана идет по пути расщепления триптофан-пирролазой его пиррольного кольца с образованием формил-кинуренина, из которого образуются кинуренин и 3-оксикинуренин, являющиеся одними из главных продуктов диссимиляции триптофана в организме. 3-оксикинуренин далее превращается в 3-оксиантраниловую кислоту. После включения двух атомов кислорода образуются 2-акролеил-З-аминофумаровая кислота и хинолиновая кислота, являющаяся предшественником никотиновой кислоты. В результате ряда промежуточных реакций у всеядных животных и человека образуются никотиновая кислота и Nl-метилникотинамид.
При сбалансированном питании лишь незначительная часть триптофана выделяется из организма животных и человека с мочой в виде специфических продуктов его распада. При нагрузках триптофаном с мочой выделяются в значительных количествах такие продукты его обмена, как кинуренин, 3-оксикинуренин, кинуреновая и ксантуреновая кислоты. Участие витамина B6 в обмене триптофана у млекопитающих предполагалось в связи с обнаружением в моче при недостаточности витамина B6 ксантуреновой кислоты - одного из продуктов обмена триптофана. Кроме того, ряд авторов наблюдали при недостаточности витамина B6 у животных снижение концентрации НАД и НАДФ в эритроцитах крови и снижение выделения Nl-метилникотинамида с мочой.
Оказалось, что производное витамина В6 - пиридоксальфосфат является коферментом кинурениназы, участвующим в гидролитическом расщеплении кинуренина и 3-оксикинуренина. Нарушение кинурениназной реакции при недостаточности витамина В6 приводит к нарушению синтеза 3-оксиантраниловой кислоты и снижению образования никотиновой кислоты.
Никотиновая кислота, поступающая в организм человека и всеядных и пло-тоядных животных, переходит в никотинамид и затем метилируется в Nl-метилникотинамид, который частично окисляется в Nl-метил-2-пиридон-5-карбоксамид. От 40 до 50% принятой никотиновой кислоты выделяется в этой форме. У травоядных животных никотиновая кислота не переходит в амид и выделяется с мочой в свободном или связанном виде, а находящийся в пище этих животных никотинамид выделяется в виде никотиновой или ни-котинуровой кислот. Метилирование никотинамида происходит путем при-соединения метильной группы к азоту пиридинового кольца. Nl-метилникотинамид имеет адсорбционный максимум в ультрафиолетовых лучах 264,5 нм. Nl-метилникотинамид 6-пиридон - 260 и 290 нм.
Подсчет выделения с мочой метаболитов никотиновой кислоты у людей, получавших различные количества витамина РР и триптофана, показал, что в среднем от 55 до 60 мг триптофана, содержащегося в пище, эквивалентны 1 мг никотиновой кислоты.
Horwitt предложил называть 1 мг никотиновой кислоты, или 60 мг триптофана "ниациновым эквивалентом". Таким образом, в никотиновую кислоту превращается от 1,9 до 5% (в среднем 3,3%) триптофана.