Биологическая роль каротиноидов

как перемещение двойной связи в цикле, так и раскрытие цикла

влечет за собой потерю активности. Последнее подтверждается также

полным отсутствием А-витаминной активности у каротина и ликопина.

Однако и без раскрытия (-иононового цикла присоединение к нему

кислорода с образованием кетогруппы также связанно с потерей

активности. Аналогично влияет на активность и введение в цикл

гидроксила. Так, например, каротиноиды афанин (моно-кето-(-каротин) и

криптоксантин (моно-гидрокси-(-каротин) имеют половинную по сравнению

с (-каротином А-витаминную активность за счет сохранившихся в

одной половине молекулы неизмененных (-иононовых циклов.

Обобщая эти наблюдения, можно было бы вывести общее заключение,

что половинной, по сравнению с (-каротином, витаминной активностью

обладают только те каротиновые красящие вещества, у которых в

одной половине молекулы имеется неизмененный (-иононовый цикл

(криптоксантин, афанин, миксоксантин, семи-(-каротинон, дигидро-(-

каротин, (-каротин-моно-эпоксид, мутатохром и др.).

Результаты биологических испытаний соответствуют этим заключениям.

В 1940 году Шормиллер экспериментально подтвердил на большом

количестве объектов, что наличие в молекуле неизмененного (-

иононового цикла является как бы непременным условием биологической

активности соединений подобного типа.

Однако из этого правила есть некоторые исключения. Специальные

исследования показали, что живой организм способен переводить

некоторые первичные продукты окисления, гидрирования и галоидирования

(-иононового цикла обратно в (-ионон. Сказанное относится к (-

каротин-моно- и ди-эпоксиду, дигидрокаротину и (-каротин-ди-иодиду,

переходящем в организме в той или иной степени снова в (-каротин.

Винтерштейн и Функ утверждают, что таким путем можно получить А-

витаминно-активное соединение из заведомо неактивного каратиноида

родоксантина. Дигидросоединение последнего имеет (-иононовое строение,

в противоположность самому родоксантину, обладающему (-иононовым

строением. Эйлер, Каррер и Цубрис получили активные соединения из

неактивных каротиноидов зеаксантина и лютеина, имеющих

гидроксилированные циклы, путем замещения гидроксилов на бром

действием трехбромистого фосфора.

Способность животного организма восстанавливать эпоксиды до

образования свободных от кислорода соединений отмечена в последнее

время также Каррером и его сотрудниками. А-витаминная активность (-

каротин-эпоксида, (-каротин-ди-эпоксида и лютеохрома была установлена

экспериментально на крысах. Обнаружено, что (-каротин-эпоксид активен

в дозе 10 (, (-каротин-ди-эпоксид в дозе 17 ( и лютеохром в дозе

18 (. Следовательно, животный организм способен частично переводить

эти соединения соответственно в (-каротин, (-каротин и мутатохром.

Становится также понятным отсутствие активности у аурохрома, так

как последний обладает кислородными атомами, заключенными в двух

фураноидных группировках, не способных к восстановлению.

Второй структурный элемент молекулы - промежуточная алифатическая

цепь - представляется, с первого взгляда, не имеющей никакого

влияния на активность, так как она совершенно одинакова у всех

каротиновых красящих веществ - активных и неактивных. Однако это не

так. Один (-ионон, как известно, А-витаминной активностью не

обладает. Наличие полиметиновой цепи является непрерывным условием

физиологического действия его производных. Каррер в упоминавших выше

работах по получению (-апо-каротиналей и соответствующих им

каротинолов установил, что (-апо-2- и (-апо-4-каротинали и

каротинолы обладают А-витаминной активностью. Обладает ею,

естественно, и (-апо-6-каротинол. При дальнейшем же укорочении

алифатической цепи активность исчезает. Следовательно активность при

наличии (-иононового цикла обусловливается также и наличием

определенной длины цепи конъюгации, включающей в себя не менее

пяти двойных связей. Таким образом витамин А является наиболее

экономной природной формой активного соединения, содержащего одни

лишь необходимые для биологической активности структурные элементы.

Нарушение конъюгации в алифатической цепи влечет за собой потерю

активности. К такому же результату приводит и полное насыщение

двойных связей (пергидрокаротин). Активность сохраняется лишь тогда,

когда примыкающая к (-иононовому циклу часть алифатической цепи

построена минимум из двух изопреновых остатков.

Исследования последних лет показали, что А-витаминную активность (-

каротина, находящегося в полной трансформе, за 100, то получается

следующая картина относительных активностей некоторых стериоизомеров

(по результатам биологического испытания на крысах):

(-

каротин..................................................................100

нео-(-каротин

U........................................................38

(-

каротин...................................................................53

нео-(-каротин

U.......................................................13

(-

каротин....................................................................2

8

про-

(каротин..............................................................44

Из приведенных данных вполне очевидно, что наличие цис-

конфигураций в молекуле каротина связано с заметным понижением

активности. Таким образом с целью предохранения от потери

активности изомеризации (длительное нагревание, действующих кислот,

света и при производстве препаратов каротина необходимо избегать

условий, благоприятствующих его т.д.).

КАРОТИНОИДНЫЙ СОСТАВ СЫВОРОТКИ КРОВИ

При исследовании в 1992-97 гг. методом ВЭЖХ содержания

каротиноидов в сыворотке крови различных групп населения России

недостаточная обеспеченность этими пищевыми веществами ( суммарный

уровень в крови <80 мкг\дл ) была выявлена у 31% взрослого

населения г. Москвы, у 53% - г. Норильска, у 59% здоровых детей г.

Норильска и у 69-87% детей, страдающих различными заболеваниями, (

г. Москва ). В каротиновом спектре обследованных жителей России

преобладают три основных каротиноида: ликопин, (-каротин, лютеин, на

долю которых приходится в среднем 32,0%, 24,0% и 23,6% ( лютеин

с зеаксантином ) соответственно. За ним следует (-каротин (7,0%), (-

криптоксантин (5,4%), (-криптоксантин (0,9%) и неидентифицированные

каротиноиды (7,1%).

Женщины обеспечены каротиноидами лучше, чем мужчины, что, в

первую очередь, обусловлено более высоким содержанием в их

сыворотки крови (-каротина.

Среднее значения суммарного содержания каротиноидов в сыворотке

крови частоболеющих детей, детей с хроническими заболеваниями ЖКТ и

врожденными нарушениями обмена веществ (фенилкетонурия, гликогеноз,

митохондриальная патология ) существенно снижены и составляют 41 - 67

мкг/дл.

Установлены средние арифметические значения и пределы колебаний

содержания отдельных каротиноидов ( мкг/дл ) в сыворотке крови

характерные для взрослых людей, обеспеченность которых всей суммой

каротиноидов соответствует норме ( 80 - 230 мкг/дл ): ликопин - 42,3 ;

(-каротин - 32,2; лютеин+зеаксантин - 27,3; (-каротин - 8,5; (-

криптоксантин - 7,9; (-криптоксантин - 1,4.

Каротиновый спектр сыворотки крови мужчин, женщин, беременных

женщин и детей с низким содержанием суммы каротиноидов ( ниже 80

мкг/дл) отличается от спектра соответствующих групп людей с

нормальной обеспеченностью этими пищевыми веществами ( сумма

каротиноидов в пределах 80 - 230 мкг/дл ) преимущественным снижением

содержания основных каротиноидов: ликопина, лютеина, (-каротина и (-

криптоксантина, на долю которых приходится от 62,6 до 96,0% всей

суммы каротиноидов, присутствующих в крови.

Включение в рацион взрослых людей и детей, страдающих различными

заболеваниями, пищевых продуктов (крекеры, кукурузные палочки,

растительное масло), обогащенных (-каротином, в количестве,

обеспечивающем дополнительное потребление 5 мг этого каротиноида в

сутки в течении трех недель, приводило к увеличению концентрации (-

каротина в сыворотке крови обследуемых в среднем в 2-4 раза, не

влияя существенным образом на содержание других каротиноидов.

ВИТАМИН А И ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫЙ РОСТ

Это вопрос служит в последние годы предметом многочисленных

исследований, получивших отражение в ряде обстоятельных обзоров.

Исследования на экспериментальных животных показали, что ретиноиды

обладают способностью тормозить развитие опухолевого процесса.

Наиболее убедительный эффект ретиноиды проявляют в отношении

химического канцерогенеза, в особенности, в случае рака кожи,

грудной железы и мочевого пузыря. Во всех этих случаях развитие

рака происходит, как полагают, в соответствии с двухстадийной

схемой (стадия инициации и стадия промоции), причем ретиноиды

выступают в качестве типичных антипромоторов, то есть соединений,

блокирующих не инициацию канцерогенеза, а его прогрессирование. В

связи с этим их действие оказывается эффективным и при достаточно

значительном временном интервале между воздействием канцерогена и

применением ретиноидов.

Алиментарная недостаточность витамина А у животных ведет к

повышению их чувствительности к действию канцерогенов, в частности,

афлатоксина, диметилгидрозина, 3-метилхолант-рена и др. В то же

время имеются данные и о противоположном эффекте: дефицит витамина

А подавлял рост опухолей толстой кишки, вызванный интраректальным

введением N - метил-нитро - N - нитрозомочевины.

В отличии от данных о преимущественно ингибирующем действии

ретиноидов на химический канцерогенез, данные об их эффектах в

отношении вирусного канцерогенеза, трансплантируемых опухолей, а

также опухолей, вызываемых УФ-облучением, противоречивы и, в

основном, указывают на отсутствие способности ретиноидов к

торможению роста опухолей этого происхождения.

В серии массовых эпидемиологических исследований была выяснена

связь между сниженным потреблением с пищей витамина А и повышенной

частотой возникновения рака. При этом была обнаружена особая роль

достаточного потребления с пищей (-каротина, который, как было уже

отмечено, может оказывать эффекты, не связанные с его превращением

в организме в витамин А.

Была показана возможность использования ретиноидов не только для

профилактики, но и для лечения злокачественных новообразований, в

частности, рака легкого, головы и шеи у людей. Исключительно

важным достоинством ретиноидов является их способность повышать, а

не понижать, в отличии от других противоопухолевых препаратов и

лучевой терапии, иммунный ответ организма, которому принадлежит

важнейшая роль в борьбе организма с опухолями. В связи с этим

указывают на особую перспективность сочетания лучевой терапии с

ретиноидами при лечении больных с новообразованиями.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ КАРОТИНА

Как было отмечено выше, каротин в животном организме

расщепляется с образованием витамина А. В соответствии с этим и

оказываемое каротинолом физиологическое действие, в основном, такое

же, как и действие витамина А.

Авитаминозы и гиповитаминозы А чрезвычайно разнообразны. Они

выражаются в задержке развития и роста организма, падение в весе,

поражении кожных покровов и слизистых оболочек и в связанном с

этим понижением сопротивляемости инфекционным заболеваниям. Недостаток

витамина А вызывает понижение остроты зрения и болезни глаз -

куриную слепоту, кератомаляцию и ксерофтальмию. Авитаминозы и

гиповитаминозы А сопровождаются также общим исхуданием, потерей

аппетита, растройством нервной системы и деятельности кишечника,

нарушением деятельности полового аппарата, поражением дыхательных

путей и слизистых оболочек носа и гортани и пр.

Патологические последствия авитаминоза А одинаковы для людей и

большого количества животных, для которых при этом особенно

характерно заболевание дыхательной и пищеварительной систем, медленное

эмбриональное развитие плода, склонность к абортам, потускнение

волосяного покрова. У птиц снижаются инкубационные качества и

витаминность яиц, повышается смертность цыплят.

В настоящее время известно, что большинство витаминов отличается

многосторонним физиологическим действием. Однако для целого ряда из

них характерна, наряду с этим, все же определенная специфичность

(витамин С - цынга, витамин В1 - бери-бери, витамин D - рахит и т.д.).

Для каротина и витамина А такой специфичности установить нельзя.

Первоначально каротин и витамин А считались факторами роста.

Известно, что отсутствие в пище витамина А влечет за собой

приостановку роста молодых животных и детей и падение их веса.

Однако подобные явления наблюдаются и при отсутствии других

витаминов, некоторых минеральных солей, аминокислот и пр.

Обнаруженное впоследствии свойство каротина и витамина А

способствовать стойкости организма против инфекционных заболеваний

дало право назвать витамин А “антиинфекционным”. С другой стороны,

предохраняющая роль витамина А (и каротина) против глазных болезней,

в частности ксерофтальмии, послужила основанием назвать его

“антиксерофтальмическим”. За последние время исследователи

физиологического действия каротина и витамина А склонны рассматривать

их гормональную функцию, как одну из наиболее существенных для

организма человека и животных. Последнее дает право предполагать

наличие если не общности, то во всяком случае определенных точек

соприкосновения в роли каротина для растительных и животных

организмов.

Здоровый организм человека и животных нуждается в систематическом

введении извне с пищевыми продуктами или препаратами необходимыми

для его нормального функционирования определенных количеств витамина

А или каротина. Применение последних в качестве профилактических и

лечебных агентов показано также и в ряде специфических случаев.

Каротин или витамин А необходим беременным женщинам и кормящим

матерям для нормального питания и роста плода. Чрезмерное

употребление витамина А на ранних стадиях беременности может в

некоторых случаях привести к появлению дефектов у новорожденных.

Как показало исследование специалистов Бостонского университета, для

женщин, принимающих витамин А в дозе свыше 10 тысяч МЕ

(международных стандартных единиц) в день, существует вероятность

рождения детей с деформацией лица, головы, сердца или дефектами

нервной системы.

В ходе исследования, которое проводилось с середины 80-х годов,

были обследованы 22748 беременных женщин. В 339 случаях у

новорожденных обнаружили врожденные дефекты. При этом исследователи

выяснили, что примерно 2% будущих мам слишком “налегали” на

витамин А.

В наборах поливитаминов, продающихся в США без рецепта, как

правило, витамин А содержится около 5 тысяч МЕ. В то же время в

продажу поступает и витамин А в капсулах, содержащих до 25 тысяч

МЕ. “Все будущие матери должны знать о потенциальной опасности

чрезмерного употребления витамина А”, - отметил автор исследования

доктор Кеннет Ротман. Предостережение не распространяться на (-

каротин, содержащийся в моркови и других овощах. Эту “растительную”

форму витамина А исследователи считают совершенно безвредной.

Детям витамин А полезен для нормального роста и правильного

развития организма. Каротин и витамин А оказывают благотворное

влияние на течение инфекционных детских болезней (корь, дифтерит,

коклюш, бронхит, пневмония и др.). Поддерживая в нормальном

состоянии слизистые оболочки носа, горла и др., каротин и витамин А

повышают сопротивляемость организма людей всех возрастов к

инфекционным заболеваниям и являются необходимыми при лечении

хронических насморков, ларингитов, болезней дыхательных путей и пр.

Препараты каротина и витамина А рекомендуется принимать при камнях

печени, почек, мочевого пузыря, при заболеваниях сальных, потовых и

слезных желез, при гиперфункции щитовидной железы и базедовой

болезни, а также при лечении пораженных участков кожи, ожогах,

обмораживаниях, асептических и гнойных ранах. У здоровых людей

каротин и витамин А улучшают способность применяться к изменению

освещения, повышают остроту зрения. Каротин и витамин А являются,

повидимому, единственным радикальным средством для предупреждения и

излечения перечисленных выше глазных болезней - гемералоптии (куриной

слепоты), кератомаляции и ксерофтальмии.

Не следует, однако, считать, что физиологическое действие каротина

связано только лишь с фактом перехода его в витамин А. В ряде

случаев каротин, повидимому, обладает и самостоятельным

физиологическим действием. Достаточно убедительные данный в пользу

этого предположения приводится, например, Рачевским.

Истинная природа физиологического действия каротина на животный

организм не поддается еще в настоящее время сколько-нибудь точной

обобщенной интерпретации, несмотря на обилие накопленного

эмпирического материала. Наиболее ясна картина участия структурных

элементов молекулы каротина в химических процессах, происхождения в

зрительном аппарате (главным образом работы Гехта с сотрудниками и

Вальда). Установлено, что структурные элементы молекулы каротина

входят в состав ретинена, являющегося простетической группой

белкового вещества родопсина (зрительного пурпура). Последний

выполняет роль в процессе зрения, как фотосенсибилизатор и

автоматический регулятор чувствительности глаза к свету.

Случаи гиперкаротиноза значительно более редкий, чем случаи

гипервитаминоза А. При чрезмерном снабжении организма каротином

последний обычно ресорбируется отчасти. Если же ресорбция достигла

значительных размеров, избыточное количество каротина может

выделяться даже через кожу (“ксантоз”). Редкий случай

гипервитаминоза, повлекший за собой расширение печени катаракт и

другие серьезные расстройства.

Потребность человеческого организма в каротине или витамине А,

согласно современным данным, равна 3-5 мг для взрослых и 2-3 мг

для детей. Интересно отметить возникновение за последние годы новой

области применения каротина и витамина А в животноводстве - при

разведении пушных зверей. Витаминизация кормов, при этом,

способствует получению блестящего, красивого и прочного меха.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Савинов Б.Г. Каротин (провитамин А) и

получение его препаратов. - Киев: Издательство

Академии Наук Украинской ССР, 1948 .

2. Душейко А.А. Витамин А - Киев: Наукова Думка,

1988.

3. Дмитровский А.А. Экспериментальная

витаминология, Ред. Островский Ю.М. - Минск:

Наука и техника, 1979.

4. Поздняков С.П. Успехи современной биологии -

1985. - 100, вып. 2 (5).

5. Плецитый К.Д., Лидак М.Ю. Витамин А и

синтетические ретиноиды в иммунологии и

онкологии. - Рига: Зинатне, 1984.

6. Сисакян Н.М., Биохимия и физиология

витаминов. 1953

7. Таранова А.Г. Каротиновый состав сыворотки

крови разных групп населения и влияние на

него пищевых продуктов, обогощенных бета-

каротином: Автореф. - Москва , Ин-т питания АМН

России, 1998.

8. Потапов В.М Органическая химия. - Москва: -

Просвещение, 1983

9. Механизм межвитаминных взаимодействий.

Минск, Наука и техника, 1973 г.

10. Стайлер Л. Биохимия (в 3-х томах) - Москва: Мир,

1985.

11. Конъ И.Я. Биохимические механизмы действия

витамина А: Автореф. дис. док. мед. наук. - Москва,

Ин-т питания АМН СССР, 1987.

12. Журнал “Здоровье”, март, 1998.

Страницы: 1, 2, 3, 4