Обмін вітамінів в організмі
Обмін вітамінів в організмі
Біодоступність вітамінів - їх здатність чинити з з'їденої їжі в організм, включатися в обмін речовин або досягати депо, поняття невизначене. Прийнято вважати, що всі вітаміни мають високу біодоступністю. Мало хто замислюється про втрати вітамінів на різних етапах асиміляції, як при вживанні їх в складі продуктів харчування, так і в складі вітамінних препаратів. А ці втрати можуть бути досить високими.
Асиміляція вітамінів, також як і інших харчових речовин, складається з двох етапів: засвоєння (всмоктування), яке відбувається в шлунково-кишковому тракті і утилізації, яка здійснюється в організмі, після того як вітаміни надходять в кров. І на всіх цих етапах можливі дуже серйозні втрати вітамінів.
Всмоктування вітамінів в організмі
Вітамін А добре всмоктується в кишечнику. Відомий ретинол-зв'язуючий білок, який сприяє всмоктуванню вітаміну А. Кількість вітаміну А, яке втрачається з калом невелика і складає 3-4%.
Вітамін Е всмоктується переважно в тонкій кишці. Втрати вітаміну Е з калом в нормі високі, і можуть становити 53-64%, що необхідно враховувати при призначенні вітамінних препаратів.
Можливі високі втрати вітаміну К при всмоктуванні також не мають принципового значення, так як він присутній у великій кількості в складі їжі, а також активно виробляється кишковою мікрофлорою, яка, як вважають, грає першорядну роль в забезпеченні організму людини цим вітаміном. Тому недостатність вітаміну К часто розвивається при порушенні мікробіоценоз кишечника, при використанні антибіотиків та інших антибактеріальних препаратів. Всмоктування вітаміну К відбувається в тонкій і товстій кишці за участю жовчних кислот і панкреатичної ліпази.
Всмоктування водорозчинних вітамінів в шлунково-кишковому тракті протікає по-різному. Наприклад, всмоктування тіаміну в тонкій кишці пов'язано з його етерифікацією і освітою кокарбоксилази. Його всмоктування помітно підвищується, якщо він приймається одночасно з їжею. Порушення всмоктування, кишкової моторики і мікробіоценозу кишечника (патогенні кишкові бактерії руйнують тіамін) призводять до зменшення всмоктування цього вітаміну.
Всмоктування в тонкій кишці рибофлавіну, який зазвичай пов'язаний з білком, відбувається лише при його звільненні зі складу білка в процесі фосфорилювання. Для його всмоктування велике значення має соляна кислота шлунка. Виділення рибофлавіну з калом, незважаючи на можливість біосинтезу його кишковими бактеріями і активну секрецію з жовчю, вкрай незначно.
Нікотинова кислота і її амід всмоктуються швидко і без змін. Всмоктування починається в шлунку і завершується в тонкій кишці. Невелика частина нікотинової кислоти руйнується кишковими бактеріями.
Піридоксин в їжі зустрічається в складі білкового комплексу, після розпаду якого, відбувається всмоктування вітаміну. Піридоксин м порівняно великій кількості синтезується кишковою мікрофлорою.
Фолієва кислота в харчових продуктах знаходиться в складній кон'югованої формі, звільнення якої і перетворення в фолієву кислоту здійснюється ферментами - кон'югазамі шлунка і кишкових бактерій. Під всмоктуванні фолієвої кислоти важливу роль відіграє шлунок. Значним є і ендогенний біосинтез фолієвої кислоти кишковими бактеріями. Досить сказати, що з калом виділяється в 4-6 разів більше фолатів, ніж надходить з їжею.
Пантотенова кислота в їжі також зустрічається в формі, пов'язаної з білками, для руйнування зв'язку з цим необхідні протеолітичні ферменти. Також як тіамін і рибофлавін, пантотенова кислота всмоктується в тонкій кишці після фосфорилювання.
Таким чином, всмоктування вітамінів в шлунково-кишковому тракті є одним з ключових етапів асиміляції і в значній мірі визначає їх біодоступність. Повнота і ефективність всмоктування вітамінів багато в чому залежать від стану травної функції, будь-які порушення якої або тимчасові збої в роботі призводять до зниження засвоєння (всмоктування). Як видно, навіть при нормальному стані травлення всмоктування вітамінів ніколи не досягає 100%. Для окремих вітамінів, наприклад, вітаміну Е і С всмоктування коливається в межах 40-75%. В основному всі вітаміни всмоктуються в тонкій кишці.
З віком всмоктування вітамінів може зменшуватися. Для деяких вітамінів (вітамін В12, фолієва кислота, рибофлавін) важливу роль у всмоктуванні може грати шлунок, порушення функції якого призводить до зменшення засвоєння вітамінів. Вітаміни, які синтезуються кишковими бактеріями, частково можуть всмоктуватися в товстій кишці, однак значна їх частина втрачається разом з калом. Саме з цієї причини в тваринному світі поширена копрофагія, за допомогою якої багато тварин заповнюють дефіцит вітамінів.
Велику роль в засвоєнні вітамінів грає мікробіоценоз кишечника, так як кишкові бактерії не тільки здійснюють біосинтез багатьох вітамінів, але і утилізують або руйнують деякі з них, наприклад, тіамін або вітамін В12. Особливо це відноситься до патогенних мікроорганізмів. Серйозний удар по забезпеченості організму вітамінами викликає антибактеріальна хіміотерапії, оскільки застосування антибактеріальних препаратів призводить до масової загибелі бактерій, які продукують вітаміни.
Утилізація вітамінів в організмі
Всмоктування вітамінів в шлунково-кишковому тракті є необхідною, але недостатньою умовою, що визначає їх біодоступність. Значні втрати вітамінів можливі і на другому етапі асиміляції, після того, як вітаміни надійшли з просвіту кишки в кров. Що ж відбувається з ними на цьому етапі?
Якщо вітаміни всмоктуються в кров зі складу їжі, і цей процес протікає досить повільно, то вони, як правило, встигають утилізуватися в організмі, розподіляючись по органах і тканинах організму і вступаючи в депо. Однак при використанні вітамінних препаратів, в яких містяться високі концентрації вітамінів в легкій для всмоктування формі, картина може змінитися. При швидкому, масованому надходженні вітамінів в кров, організм не встигає утилізувати їх за такий короткий проміжок часу, і їх надлишок починає викидатися з організму. Основними каналами екскреції надлишку вітамінів є нирки, шлунково-кишковий тракт і шкіра. На цьому етапі асиміляції проявляється загальна закономірність обміну речовин, яка полягає в тому, що при нестачі того чи іншого нутриента в організмі, його утилізація збільшується, а при надлишку - зменшується. Виведення з організму надлишку надійшли в нього вітамінів можна розглядати як спосіб захисту. З цього також можна зробити важливий практичний висновок про те, що вітаміни необхідно вводити в організм повільно. не допускаючи перевантаження систем метаболізму, так як завжди виникає втрата надлишку всосавшихся вітамінів. Бажано також враховувати реальну потребу організму у вітамінах.
Всосавшиеся жиророзчинні вітаміни з потоком крові і лімфи надходять в печінку, де відбувається їх первісне нагромадження і депонування. При цьому їх надлишок видаляється з організму з жовчю. Після цього частина вітамінів може знову бути реабсорбіровать в тонкій кишці. З печінки жиророзчинні вітаміни транспортуються в різні органи і тканини в складі ліпопротеїнів, які переносять і інші ліпіди.
Всосавшиеся водорозчинні вітаміни також спочатку проходять через печінку, де деякі з них акумулюються і піддаються певним перетворенням. Наприклад, тіамін активно накопичується в печінці, де з нього в результаті фосфорилювання утворюється ко-карбоксилаза, яку можна розглядати як депонированную форму тіаміну.
Те ж відбувається і після парентерального введення вітамінів в організм, після якого значна кількість водорозчинних вітамінів виявляється в сечі. І в цьому випадку відбувається різка перевантаження організму вітамінами, а надлишок вітамінів викидається з організму. Екскреція надлишку вітамінів з організму є ефективним способом регуляції потреби.
Відзначено, що у різних людей при однакових умовах харчування або введення вітамінів рівень добової екскреції вітамінів значно коливається, що може свідчити про суттєві відмінності їх утилізації організмом. Це може бути пов'язано з відмінностями в індивідуальних потребах у вітамінах і спадково зумовленими особливостями обміну речовин, що вимагає неоднакового кількості тих чи інших вітамінів.
Депонування вітамінів в організмі
Прийнято вважати, що лише жиророзчинні вітаміни здатні запасатися в організмі в складі жирових депо, а водорозчинні вітаміни в організмі не акумулюються. Але це не зовсім вірно. Дійсно, жиророзчинні вітаміни: A, D, Е, К і каротиноїди, будучи за своєю природою ліпідами, здатні певною мірою накопичуватися в ліпідної фазі клітин, в жирових депо і в печінці. В основному це відноситься до вітамінів A, D і Е. У жирових депо жінок акумулюється 90% вітаміну Е. Значна кількість вітаміну Е вбудовується в ліпідну мембрану клітин. Жінки містять набагато більше жиророзчинних вітамінів в складі жирової тканини - близько 8,1 г тіаміну Е (на 50 кг маси тіла), в той час як чоловіки тільки 3,4 г (на 70 кг маси тіла). Однак ці запаси досить швидко виснажуються. Накопичений за літній період вітамін D може виснажитися у окремих осіб вже до середини зими. Відзначено, що до кінця Великого посту у деяких людей можуть повністю виснажитися запаси вітаміну А, про що свідчить різке погіршення зору або поява більш важких форм сліпоти. Запаси вітаміну К в печінці також невеликі і зберігаються в організмі протягом декількох тижнів, але завдяки його постійному біосинтезу кишковою мікрофлорою (а вона є основним джерелом надходження цього вітаміну в організм людини) дефіциту його ми не відчуваємо.
Більшість водорозчинних вітамінів не можуть накопичуватися в організмі. Однак запаси аскорбінової кислоти, рибофлавіну, піридоксину і ніацину можуть зберігатися в організмі до 2-6 тижнів. Запаси тіаміну в організмі не перевищують 4 10 днів. У м'язах може накопичуватися до 50% тіаміну, в печінці до 30%. Вітамін B12 може акумулюватися в крові і складі комплексу з транспортним білком транскобаламіном
З цього випливає важливий висновок про те, що вітаміни НЕОБХІДНО ОТРИМУВАТИ РЕГУЛЯРНО!
Освіта вітамінів в організмі
Прийнято вважати, що вітаміни в організмі людини не синтезуються, а якщо це відбувається, то в ньому бере участь мікрофлора кишечника. Виняток становить вітамін D, основна частина якого утворюється в шкірі під дією ультрафіолетових променів сонця. Однак можливий ендогенний небактерійний біосинтез і інших вітамінів. У людини існує біосинтез нікотинової кислоти. Він відбувається з триптофану і здійснюється не тільки кишкової мікрофлорою, перетворення триптофану в нікотинову кислоту можливо і в інших органах, зокрема в печінці. Але ендогенний біосинтез нікотинової кислоти недостатній, для того щоб задовольнити потребу організму в цьому вітаміні. В організмі людини при певних умовах може бути синтез тіаміну, але кількісно він нікчемний.
Основним ендогенних постачальником вітамінів у людини є мікроорганізми, які населяють шлунково-кишковий тракт. Але в цьому можуть брати участь і мікрофлора інших біоценозів: дихальних шляхів, сечостатевої системи, шкіри. Біосинтез вітамінів кишковими бактеріями і грибами обумовлений тим, що окремі групи вітамінів є найважливішими метаболітами цих мікроорганізмів. Вони синтезуються мікроорганізмами, накопичуються в їх клітинах, а при їх загибелі виходять в просвіт кишки, після чого можуть всмоктуватися в кров. Більшість кишкових бактерій здійснює біосинтез вітамінів групи В, але також синтезують і інші вітаміни. Відомий і добре вивчений біосинтез вітамінів: тіаміну, рибофлавіну, піридоксину, нікотинової кислоти, пантотенової кислоти, фолієвої кислоти, біотину, вітаміну К. Однак невідомо, скільки саме синтезують тих чи інших вітамінів кишкові бактерії і як змінюється біосинтетичний потенціал бактерій при зміні раціону харчування і на тлі застосування антибактеріальних препаратів.
Біосинтез вітамінів бактеріями
Вітамін В1 (тіамін)
Антагонізм і синергізм вітамінів
При збалансованому харчуванні і природному надходженні в організм вітамінів, ні про яке негативному взаємний вплив вітамінів не може бути й мови. Проблема може виникнути лише в тому випадку, коли застосовуються досить великі терапевтичні дози окремих вітамінів. У цьому випадку можливе виникнення позитивних або негативних взаємодій вітамінів між собою і їх вплив на інші харчові речовини, наприклад, на макро- і мікроелементи. Наприклад, високі кількості міді руйнують вітамін С.
Вітамін А -Вітамін В12
Вітамін А -Вітамін D
Вітамін А -Вітамін К
Вітамін С -Вітамін B12
Вітамін B1 -Вітамін В6
Вітамін В2 -Вітамін К
Вітамін В5 -Вітамін B12
Вітамін В2 -Вітамін В6
Вітамін В6 -Вітамін В12
Вітамін С -Ніацін
Говорячи про можливе антагонізмі вітамінів, необхідно пам'ятати, що серед харчових речовин існують прямі антагоністи - інгібітори активності вітамінів. Найбільш відомий з них: білок овідін, що входить до складу сирих яєць, який пов'язує біотин і пригнічує його активність. Теплова обробка яєць руйнує цей інгібітор. Для фолієвої кислоти антагоністами є сульфаніламіди, які порушують біосинтез цього вітаміну кишковими мікроорганізмами. Відомий синтетичний антиметаболит фолієвої кислоти метотрексат, який застосовують для лікування ряду пухлин. Антагоністом нікотинової кислоти є індол-3-оцтова кислота, яка міститься в зернах кукурудзи і може сприяти прояву пелагри у людей, що вживають недостатню кількість нікотинової кислоти і триптофану. Дефіцит тіаміну може виникнути при вживанні в їжу сирої риби, яка містить тиаминазу. Для кожного вітаміну, виділені або синтезовані специфічні інгібітори, які застосовуються в експериментальних дослідженнях та клінічній практиці.