Биологическая роль каротиноидов

показали, что наибольший эффект ресорбции каротина из кишечника

имеет место тогда, когда каротин растворен в триолеине или 40%

растворе желчи. При применении кокосового и коровьего масла

ресорбция понижалась. Нарушение желчного аппарата отрицательно

сказывается на усвояемости каротина, что наблюдается у лиц,

страдающих растройством желчного пузыря. В случае хронической

диарреи и закупоривание желчных протоков, а также и при других

расстройствах, связанных с длительным нарушением жирового обмена,

ресорбция каротина может быть полностью исключена, а усвояемость

витамина А значительно снижена. Мак Бейн склонен приписывать желчным

продуктам по отношению к каротину и витамину А действие,

аналогичное таковому инвертных мыл (улучшение растворимости).

Существуют указания о том, что скорость ресорбции каротина может

снижаться при определенных инфекционных заболеваниях и в течение

некоторого времени после них.

Кроме всех отмеченных выше факторов, на усвояемость каротина

животным организмом оказывает заметное влияние и степень

предварительного насыщения этого организма провитамином А, а также и

размеры дозировки. При неумеренном потреблении организмом каротина

неусвоившийся его избыток разлагается в кишечнике или, при наличии

стабилизаторов, выходит из организма с калом в частично не

поврежденном состоянии. Если же, вследствии хорошо работающего

ресорбционного аппарата, чрезмерное количество каротина всосалось в

кровь из пищеварительного тракта, избыток каротина способен

выделяться даже через кожу, которая благодаря этому приобретает

желтый цвет.

Ресорбция каротина и витамина А в масляных растворах при прочих

равных условиях протекает, примерно, с одинаковым конечным эффектом,

если это относится к умеренным дозировкам. Однако большие

количества каротина не усваиваются так хорошо, как витамин А. В

особенности это правильно, когда каротин вводится без жира или при

низкой жировой диете. Скорость ресорбции каротина и витамина А

также не одинакова, что зависит, видимо, от величины молекулы.

Девис и Мур определили, что максимальный уровень каротина в крови

у крыс достигается при ресорбции спустя 7-8 часов после введения

препарата. В случае витамина А аналогичный эффект достигается за 3-

5 часов.

После поступления в энтероцит ретинол этерифизируется жирными

кислотами, преимущественно пальмитиновой, тогда как каротин

подвергается расщеплению с образованием двух молекул ретинола.

Этерификация ретинола в энтероцитах происходит путем его

взаимодействия с ацил-КоА, катализируемого микросомальной ацил-КоА:

ретинолацилтрансферазой.

Превращение (-каротина в ретинол происходит в две стадии. На

первой стадии под влиянием (-каротин-15,15’-диоксигеназы каротин

расщепляется по месту центральной двойной связи полиеновой цепи,

соединяющей два его (-иононовых кольца, до двух молекул ретиналя.

На второй стадии ретиналь восстанавливается в ретинол при участии

другого НАДН-(НАДФН)-зависимого фермента слизистой тонкой кишки -

ретинальдегидредуктазы. По мнению некоторых исследователей, большая

часть каротина в кишечнике расщепляется не по центральной, а по

периферическим двойным связям, с образованием апокаратиналей и

низкомолекулярных продуктов окисления. Апокаротинали при участии НАД-

(НАДФ) - зависимой каротинольоксидазы превращаются затем в

апокаротиноевые кислоты. Однако убедительные эксперименты

доказательства в пользу физиологической значимости подобного

механизма не получены.

Перейдя в кровь, каротин, как уже отмечалось выше,

концентрируется преимущественно в печени. Известно также, что

определенное количество каротина через кровь откладывается в жировых

тканях человека, коровы, лошади. Известный уровень содержания

каротина поддерживается постепенно в крови. У млекопитающих каротин

частично переходит в молоко, откладывается в надпочечниках и желтых

телах яичника.

Доказано, что у большого количества животных каротин, поступающий

в печень, подвергается расщеплению по оси симметрии молекулы с

образованием витамина А. Конверсия происходит в клетках Купфера и

представляет собой медленный, изменчивый процесс, по всем вероятиям

ферментативного характера. Каротин постепенно исчезает, и параллельно

с этим накапливаются значительные количества витамина А. Динамика

данного процесса, а также способность печени аккумулировать в себе

каротин и витамин А зависят от особи. Начало конверсии у крыс,

кроликов, кур и коров наблюдается только через несколько дней

после введения каротина в организм животного.

Способность печени некоторых животных накапливать в себе большие

количества витамина А поистине изумительна. Крыса может за несколько

дней отложить такое количество витамина А, которое хватило бы на

пищевые потребности нескольких месяцев. Известен опыт Мура, который

специальной диетой добился насыщения печени крысы запасами витамина

А на сто лет жизни. Наряду с этим кролик и морская свинка

удерживают сравнительно малое количество витамина А даже при богатой

каротином диете. У человека накопление витамина А в печени имеет

тенденцию увеличиваться с возрастом.

Относительно невысокая степень конверсии каротина наблюдается у

коров. Поэтому и молоко коров, в зависимости от породы животного,

может содержать в себе преобладающие количества или каротина или

витамина А.

Способность конвертировать каротин в витамин А обладают не все

животные. Ее лишен организм кошек. Гаррис отрицает ее вообще у

всех плотоядных, которые вынуждены, таким образом, поддерживать

нормальный уровень витамина А в организме за счет животной пищи.

Факт конверсии каротина именно в печени выяснен с достаточной

убедительностью. Доказано, что при различных заболеваниях печени,

при фосфорном отравлении, при определенных болезнях скота, связанных

с нарушением функции печени, каротин остается неконвертированным в

клетках Купфера в больших количествах. Скорость расщепления каротина

в печени значительно понижается также при заболевании диабетом.

Чрезвычайно интересный с химической точки зрения процесс конверсии

каротина, согласно современным представлениям, происходит при

участии специального фермента, названного каротиназой. Существование

этого фермента, впрочем, нельзя считать еще полностью доказанным.

Каротиназу изучали Олькотт и Мак Кэнн, которые демонстрировали

реакцию конверсии каротина in vitro при действии печеночной ткани

или водного экстракта печени животных. Подобные же опыты были

осуществлены впоследствии и другими исследователями. Однако целый

ряд авторов сообщает о том, что им не удалось воспроизвести этой

реакции. Эйлер склонен отрицать существование каротиназы, приписывая

ее роль крови. При действии на каротин свежей кровяной сыворотки

быка ему удалось добиться некоторого эффекта конверсии.

Капланский и Балаба установили, что превращение каротина в

витамин А может происходить в тканях щитовидной железы под

действием тиреоглобулина. При иодировании казеина, сывороточного

глобулина и некоторых других белков авторам удалось получить

препараты, приблежающиеся к тиреоглобулину по своему гормональному

действию. При обработке коллоидного раствора каротина иодированным

казеином отмечено образование некоторого количества витамина А,

обнаруживаемого спектофотометрическим путем.

Разрешение вопроса о возможности конверсии каротина химическим

путем имеет исключительно большое практическое значение. При наличии

такого метода, не связанного со слишком сложными операциями и

дающего удовлетворительные выходы, была бы разрешена проблема

получения препаратов витамина А из растительного сырья. Из

приводимых фактов видно, что хотя каротин при оптимальных условиях

его усвоения и равноценен почти полностью витамину А, все же

непосредственному введению в организм препаратов витамина А

сопутствует более быстрая ресорбция. Отпадает при этом и

обусловленный факторами процесс конверсии. Литературные данные,

касающиеся вопроса об искусственной конверсии каротина без

применения каких-либо вытяжек животного происхождения, очень

немногочисленны. Амад установил, что некоторые анаэробные бактерии

обладают способностью переводить каротин в вещества, по спектральной

характеристике приближающиеся к витамину А. Бауден и Снау

подвергали растворы каротина в циклогексане облучению в атмосфере

азота монохроматическим ультрофиолетом (265 m() и получили продукты,

близкие по характеристике к витамину А. Альдегид витамина А был

получен Хантером и Вильямсом с очень малым выходом при действии

на раствор (-каротина в хлороформе и ледяной уксусной кислоте

перекисью водорода при тщательно контролируемых условиях. После

хроматографического отделения от прочих продуктов окисления альдегид

восстанавливался по Пондорффу в витамин А - спирт, обладавший

ожидаемой биологической активностью.

С точки зрения общепринятой гипотезы о происхождении витамина А

исключительно из каротина, на первый взгляд, кажется неясным - каким

образом в жире печени целого ряда морских и пресноводных рыб

накапливается огромное количество витамина А, в полторы тысячи раз

превышающие максимальное содержание каротина в растениях. Существует

заслуживающая внимания теория происхождения витамина А в рыбьих

жирах из каротина зеленых водорослей. Путь этих превращений,

однако, гораздо более сложен, чем при описанной выше

непосредственной конверсии. За счет богатых каротином диатомовых

водорослей развивается фитопланктон, являющийся пищей для мелких

рыб. Хищные рыбы, питаются мелкими, сами уже не способны

конвертировать каротин. Следовательно, где-то в средней цепи этих

превращений должно происходить образование витамина, так как

большему количеству фитопланктона в море соответствует большее

содержание витамина А в печени крупных рыб. способность средних рыб

увеличивать содержание витамина А при искусственном добавлении им в

пищу каротина также говорит в пользу этой теории. Однако у

копепод, являющихся основной составной частью фитопланктона северных

морей, найдены лишь следы каротина и неактивный каротиноид астацин.

Последний обнаружен также в яйцах некоторых видов фарели. Есть

предложение, что астацин является промежуточным продуктом при

образовании витамина А в организме рыб.

Конверсия каротина протекает, повидимому, иногда и не по

центральной двойной связи, а по соседней с ней. В таком случае

из одной половины молекулы каротина может образоваться (-апо-5-

каротинол - гомолог витамина А - с 22 углеродными атомами и 6

конъюгированными двойными связями. Наличие этого гомолога названного

витамином А2, отмечено в жирах пресноводных рыб.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ КАРОТИНА И КАРОТИНОИДОВ

Биологическая активность каротина, т.е. степень способности его

оказывать на организм такое же действие, как и витамин А, зависит

эффективность процесса его усвоения и нормальной функции

конвертирующего аппарата. Витамин А, как было указано выше,

ресорбируется в кишечнике быстрее каротина и в увеличенных дозах

совершеннее. К тому же витамин А, как препарат, поступает в

организм исключительно в жировом растворе. Этап конверсии при

применении витамина А полностью отпадает. Каротин же может вводиться

в организм в самом разнообразном виде, происходя из различных

источников. Таким образом А-витаминная активность каротиновых

препаратов - функция многих переменных факторов.

Первые исследования каротина, как провитамина А, считали его

активность равной активности самого витамина (в равных весовых

количествах). Это справедливо в идеальном случае, когда чистый (-

каротин, растворенный в масле, содержащем антиоксиданты, вводится

небольшими дозами в нормально функционирующий организм. Тогда

усвояемость того и другого препарата должна быть, примерно,

одинаковой, и конверсия каротина в печени произойдет количественно.

Следовательно, будет ли введен в организм витамин А или (-каротин

в том же количестве - результирующей физиологический эффект должен

быть тот же самый. Само собой разумеется, что подобное явление

может иметь место только при наличии одного (-изомера каротина,

симметричная молекула которого при конверсии распадается на две

равноценных молекулы витамина А. В весовом количестве витамин А

получается при этом даже немного больше, если принять в расчет

две присоединяющихся при конверсии молекулы воды.

Целый ряд экспериментальных наблюдений действительно свидетельствует

о том, что (-каротин и витамин А в разных весовых количествах

почти одинаково восстанавливают рост крыс при небольших дозировках.

Однако, наряду с этим, имеется значительное количество данных,

свидетельствующих о более низкой активности каротина по сравнению с

витамином А. Джилем с сотрудниками считают, что, вообще говоря,

активность витамина А в 1,66 раза выше активности каротина.

Андерхилл и Кауерд на основании биологической проверки пришли к

заключению о вдвое высшей активности витамина А по сравнению с

каротином. Каррером была найдена даже в десять раз высшая

активность витамина А.

Все эти разноречивые данные с трудом поддаются сравнению, так

как разным исследователям почти невозможно создать идентичные

условия биологической пробы. К тому же и пределы ошибок при

биологическом испытании активности могут превышать 100 процентов

(Кауерд).С другой стороны, возможны ошибки и при химическом

определении каротина в продуктах вследствии неучитываемого разложения

и изомеризации. Кроме того, А-витаминная активность каротина может

колебаться в зависимости от вида животного. Установленные

закономерности для крыс нельзя механически переносить на других

животных. Играет, повидимому, некоторую роль и возраст особи. Унгер

утверждает, что для здорового взрослого человека нет различия

усвояемости между витамином А и каротином. Однако для детей и

стариков каротин, будто бы, не может заменить витамин А. Наряду с

этим Сандлер подчеркивает благотворное влияние каротина на детей,

что между прочим, подтверждается и известной нам практикой

отечественных терапевтов.

Большое значение для А-витаминной активности каротина имеет состав

изомеров в препарате. Если молекула (-каротина при конверсии

нацело распадается на две молекулы витамина А, то при конверсии

молекулы (- или (-каротинов должна быть равна только половине

активности (-каротина, что и доказано еще Куном и Брокманом в 1933

году. Однако и в этом, казалось бы вполне ясном вопросе, не

обошлось без противоречий. Эйлер, Каррер и Цубрис не установили

большой разницы между (- и (-каротинами, как факторами роста крыс.

Впрочем ростовая функция каротина, согласно современным

представлениям, уже не считается главнейшим и характерным признаком

его физиологического действия.

Биологическая активность каротина, вводимого с естественными

продуктами, зависит также от происхождения этих продуктов, от их

обработки перед употреблением в пищу, от способа введения их в

организм и величины дозировки, от влияния сопутствующих веществ и

от степени насыщенности организма каротином. Литературные данные по

этому вопросу, однако, достаточно разноречивы. Согласно Грейвсу

каротин зеленых растительных материалов более активен, чем каротин

желтых и оранжевых продуктов. Так, например, активность каротина в

варенной моркови, по данным автора достигает лишь 25% активности

витимина А. Активность же каротина спаржи равна активности витамина

А. По данным Эриксена и Хейгаарда каротин сырой моркови

усваивается организмом только на 1%, каротин вареной моркови - на

19%. Для шпината же эти данные соответственно равны 45 и 48%.

Шерман нашел, что каротин в шпинате обладает вдвое большей

биологической активностью, чем каротин в моркови. Наряду с этим

Смис и Отис утверждают, что активность каротина в шпинате равна

активности чистого кристаллического каротина, растворенного в масле;

активность же моркови - в шесть раз меньше. Такие же несовпадения

имеют место и для люцерны, если сравнить данные различных авторов.

Подобных примеров можно было бы привести еще большее количество.

Предпринятые Шерманом, а также Грейвсом, попытки обобщить все эти

наблюдения, следует признать несостоятельными. В вопросе о

сравнительной биологической активности витамина А и каротина,

попадающего в организм с различными продуктами, нет еще

окончательно установившейся определенности.

Биологическая активность содержащих каротин или витамин А

препаратов или продуктов выражается в настоящее время в

интернациональных единицах ( I. U.). Международная конференция по

витаминам, состоявшаяся в 1931 году в Лондоне, приняла в качестве

стандарта А-витаминной активности чистый, многократно

перекристаллизованный каротин, полученный из моркови. За

интернациональную единицу активности условились считать ту

активность, которой обладает 1 ( (одна тысячная миллиграмма) этого

международного стандарта каротина. Впоследствии, однако, выяснилось,

что каротин моркови состоит из смеси изомеров и что (-изомер

отличается по активности от (-изомера. Поэтому на следующей

конференции, 1934 году, в качестве стандарта А-витаминной активности

был принят чистый (-каротин, растворенный в кокосовом масле. На

основе сравнения активности старого стандарта с активностью (-

каротина было найдено, что интернациональная единица равна 0,6 ( (-

каротина. Такое выражение А-витаминной активности существует и до

сих пор. Гораздо реже можно встретить в литературе выражение А-

витаминной активности в так называемых “крысиных единицах”. Крысиная

единица - это то минимальное ежедневное количество (-каротина,

которое достаточно, чтобы предохранить крысу от А-авитаминоза (1,8-

3,0 ( (-каротина).

Следует помнить, что количество интернациональных единиц в единице

веса какого-либо каротинсодержащего продукта выражает именно

биологическую А-витаминную активность данного продукта, но отнюдь не

является мерилом количественного содержания каротина, что должно

быть ясным на основе всего, сказанного выше. Интернациональной

единице соответствует только 0,6 ( чистого (-каротина в кокосовом

масле, но не 0,6 ( каротина, воспринимаемого с различными

продуктами. Бутс и сотрудники ошибочно критикуют опубликованные

Пайком данные о А-витаминной активности овощей, полученной в

результате биологических испытаний. Сделав простой пересчет каротина,

определенного химическим путем в моркови, на витамин А, эти авторы

не основательно утверждали, что биологическая активность моркови

должна быть гораздо большей, чем это было определенно Пайком. Это,

к сожалению, не единичный случая. Другие исследователи иногда

также склонны характеризовать активность препаратов путем простого

деления в них каротина на эквивалент интернациональной единицы.

Такие данные соответствуют, конечно, не действительной, а, так

сказать, “потенциальной активности”, т.е. такой, которая имела бы

место, если бы каротин препарата при идеальных условиях максимально

усвоился организмом. Действительная же активность любого препарата

или продукта может быть установлена в результате биологического его

испытания по сравнению с принятым международным стандартом.

Большой интерес представляет вопрос о зависимости между

биологической активностью и строением изомеров каротина и

родственных им соединений. Вдвое меньшая активность (- и (-

каротинов по сравнению с (-каротином свидетельствует о том, что

Страницы: 1, 2, 3, 4