Витамин Д – биологические функции, роль в организме, препараты

Витамин D

Витамин D имеет другие названия – кальциол, холекальциферол, кальцитриол, эргокальциферол, эргокальциол.

Витамин D – это жирорастворимый витамин, который с 2005 года по современной классификации стали относить к веществу гормональной природы, а именно – предшественнику холестерина в человеческом организме.

Само название «Витамин D» – это собирательное понятие для группы схожих по своей структуре и свойствам соединений. Наиболее активные представители в группе этого витамина – два соединения: витамин D2 (эргокальциферол), а также витамин D3 (холекальциферол).

Чаще всего, основным источником витамина D является холекальциферол, так как он непрерывно образуется в коже под воздействием ультрафиолетового излучения. Его фотосинтез в клетках кожи рассматривается учеными, как антиканцерогенный фактор защиты организма. Эргокальциферол поступает в организм только с продуктами питания.

По биологическим функциям в организме человека оба этих витамина сходны между собой как количественно, так и качественно.

D2 и D3 имеют природные провитамины. Так, у витамина D2 – это эргостерин, который относится к стеринам растительного происхождения. У витамина D3 – 7-дегидрохолестерин , содержащийся в тканях животных (в частности, в клетках кожи). Под влиянием ультрафиолета это соединение преобразуется в витамин D.

Данный витамин был открыт в 1922 году английским ветеринаром Эдвардом Мелленби, который изучал рахит у собак. Наблюдения показывали, что при добавлении в рацион рыбьего жира, животным полностью удавалось излечиться от упомянутого выше заболевания. Изначально это целебное свойство приписывали витамину А, открытому ранее и содержащемуся в рыбьем жире.

Но после опыта Мелленби, который, нейтрализовав витамин А в рыбьем жире, тем не менее все равно вылечил больных собак от рахита, возник вопрос о том, что здесь может быть причастно другое биологически активное вещество. По счету открытия это был 4-й витамин, поэтому он получил название D, в соответствии с принятой в то время номенклатурой (четвертая по счету буква латинского алфавита).

Биологическая роль витамина D

– регулирует гомеостаз фосфора и кальция в организме, способствует их усвоению в желудочно-кишечном тракте, благодаря повышению проницаемости кишечного эпителия;

– поддерживает оптимальный обмен кальция и фосфора, обеспечивает остеогенез и минерализацию костей, укрепляет кости и зубы;

– контролирует дифференциацию и пролиферацию клеток;

– модулирует секрецию тиреоидных гормонов и инсулина;

– принимает участие в иммуногенезе;

– предупреждает развитие рахита

– необходим для нормального роста и развития детей, а также хорошего самочувствия взрослых;

– осуществляет защиту от риска возникновения некоторых видов рака, болезней глаз, кожи и диабета

Недостаток витамина D

Дефицит витамина D проявляется:

  • мышечной слабостью,
  • задержкой роста и развития клеток и тканей различных органов,
  • рахитом и замедлением роста у детей,
  • плохому усвоению кальция и фосфора из продуктов питания,
  • размягчением костей и их деформацией (искривление позвоночника и нижних конечностей),
  • недостатком энергии.

Причины дефицита витамина D:

  • продолжительное отсутствие солнечного света или кратковременное пребывание на свежем воздухе,
  • несбалансированность питания по продуктам, содержащим витамин D,
  • вегетарианство и диеты с исключением продуктов животного происхождения (желтки яиц, сливочное масло, молоко, творог и т.д.),
  • рацион с повышенным содержанием высокоуглеводистой пищи.

Избыток витамина D

Переизбыток витамина D может вызывать отравления и повышенное отложение кальция в сердце, легких, почках и сосудах.

Как правило, к гипервитаминозу приводит бесконтрольное и длительное применение препаратов (в том числе и поливитаминов), содержащих это соединение.

Продукты с высоким содержанием витамина D

К натуральным источникам витамина D относятся:

  • некоторые листовые овощи (люцерна, крапива, петрушка, хвощ и т.д.),
  • семечки подсолнечника,
  • грибы,
  • рыбий жир (жидкий и в капсулах),
  • икра,
  • всевозможные молочные продукты,
  • желток яйца.

Суточная норма витамина D

Норма суточного потребления (дневная доза) витамина D: дети до года – витамин D3 – 500 МЕ, витамин D2 – 5 00–100 0 МЕ. Дети старше года и взрослые – 2 00–400 МЕ (дозировка может быть скорректирована врачом).

Последнее обусловлено тем, что менопауза очень тесно связана с потерей костной массы, вот почему необходимо заботится о повышении ее прочности.

Витамин D
(эргокальциферол, холекальциферол)

История открытия

Роль полноценного питания в предотвращении заболевания рахитом исследовал в 1918-1920 годах Эдвард Мелланбай, а в 1921 году Элмер Макколум выделил предотвращающее рахит вещество — четвертый по порядку открытия витамин получил обозначение витамин D. В 1928 году Адольф Виндаус получил Нобелевскую премию по химии за открытие 7-дегидрохолестерола — предшественника витамина D.

Химическая природа

Витамин D — это общее название жирорастворимых стероидных прогормонов. Из пяти входящих в группу веществ наиболее важны витамин D2 (эргокальциферол) и D3 (холекальциферол). Химически витамины D2 и D3 отличаются только строением боковой цепи.

Биологическая роль

Витамин D является прогормоном — сам по себе он биологической активности не проявляет, но в печени и в почках превращается в активный гормон кальцитриол в ходе биосинтеза. Кальцитриол транспортируется белком-переносчиком по кровяному руслу к клеткам-мишеням и связывается с рецепторами на мембранах клеточных ядер, а эти активированные рецепторы запускают экспрессию генов, отвечающих за синтез белков транспорта ионов кальция. С помощью такого многоступенчатого механизма витамин D регулирует уровень кальция в крови. Связывающие витамин D рецепторы активны в мозге, сердечной мышце, коже, секреторных железах и других органах с повышенным уровнем энергетического обмена. Интенсивный метаболизм кальция связан с процессами пролиферации (размножения) и дифференцировки стволовых клеток иммунной системы. Кальций также расходуется в больших количествах при формировании костной ткани.

Витамин D, как и другие жирорастворимые витамины, откладывается про запас в печени и расходуется по мере необходимости. Половина витамина D выводится из организма в течение 20…30 суток.

Источники

Витамин D2 содержится в грибах и растительной пище и человеческим организмом не синтезируется. Витамин D3 содержится в животной пище, а его предшественник — провитамин D — синтезируется в человеческой коже из 7-дегидрохолестерола под воздействием ультрафиолетового света с длиной волны 270…290 нм и в дальнейшем превращается в витамин D в печени. При высоте солнца над горизонтом выше 45° (вторая половина весны и лето в умеренных широтах) необходимое для организма количество провитамина D в коже накапливается при экспозиции 10…15 минут дважды в неделю, так что для восполнения витамина D в организме летом достаточно регулярно бывать под открытым небом. Продолжительный загар «про запас» — занятие бессмысленное: содержание провитамина D в коже быстро достигает равновесной концентрации и его синтез уравновешивается распадом. При загаре в коже образуется темный пигмент меланин, блокирующий часть солнечного ультрафиолета, поэтому в загорелой коже синтез провитамина D требует больше времени, но его равновесная концентрация не изменяется.

Ультрафиолетовое излучение с длинами волн 270…290 нм отсутствует при низком солнце (осенью, зимой и в первой половине весны в умеренных широтах и практически круглый год на севере) и плотной облачности (полупрозрачные облака достаточно хорошо пропускают и рассеивают ультрафиолет). Дефицит солнечного ультрафиолета в зимнее время усугубляется укороченным световым днем, укрывающей практически все тело теплой одеждой и ограниченным временем пребывания под открытым небом. Считается, что солнечного излучения достаточно для круглогодичного восполнения запаса витамина D в организме на широтах ниже 30°. Жители более высоких широт должны восполнять недостаток витамина D с диетой. Ультрафиолет в городском небе поглощается смогом, а характер работы в промышленном городе оставляет слишком мало возможности регулярно бывать днем под открытым небом.

Натуральных продуктов питания, достаточно богатых витамином D, немного, и это прежде всего рыбий жир. В 15 г жира из печени трески содержится 1360 МЕ витамина D, что значительно перекрывает суточную потребность в нем. Витамин D3 также содержится в мясе лососевых, макрели, сардинах, тунце, в желтке яиц и сливочном масле, но эта пища редко употребляется в достаточном количестве для восполнения его суточной потребности, поэтому на Западе еще с 30-х годов популярна пища с добавками витамина D (молоко, хлеб, каши). Витамин D2 содержится в грибе шиитаке — это практически единственный натуральный источник витамина D при вегетарианской диете.

Суточная потребность

Рекомендуемая на Западе норма дневного потребления витамина D составляет 5 мкг (200 МЕ) в день для детей и взрослых в возрасте до 50 лет. С возрастом эффективность метаболизма кальция уменьшается, поэтому для людей старше 50 лет норму дневного потребления витамина D рекомендуют увеличить до 10 мкг (400 МЕ) в день, а старше 70 — до 15 мкг (600 мкг день).

Недостаток витамина D

Недостаток витамина D в организме может возникуть как по причине его недостаточного поступления в организм, так и в силу нарушений его усвоения или конверсии в активную форму в печени и почках, а иногда и в результате наследственных заболеваний. Недостаток витамина D в детском питании и вызванное этим нарушение обмена кальция проявляется в виде рахита — замедления роста и искривления костей. Рахит распространен и в наше время в странах третьего мира даже в солнечных низких широтах, а до появления витаминных препаратов и обогащенной витаминными добавками пищи был вполне обычен и в развитых странах, особенно северных. Грудное молоко содержит недостаточно витамина D, а родители часто опасаются выносить младенцев на солнце, так что недостаток витамина D в детском питании встречается и в наше время. Еще одну большую группу риска составляют пожилые люди. Эффективность преобразования 7-дегидрохолестерола в провитамин D в коже с возрастом падает, снижается и способность почек переводить витамин D в активный кальцитриол. Недостаток витамина D у пожилых людей приводит к остеопорозу — потере кальция из костей и их повышенной хрупкости. В группу риска входят также тучные люди с пониженным уровнем усвоения витамина D. Вклад в ситуацию внесли издержки пропаганды здорового образа жизни. Напуганные предупреждениями дерматологов о связи рака кожи с неумеренным загаром, люди кинулись активно использовать блокирующие ультрафиолет крема. В результате жители солнечной Австралии хронически недополучают витамин D с солнечными лучами. Злая ирония ситуации в том, что недостаток витамина D также может привести к раку кожи.

Хроническая нехватка витамина D в организме вызывает угнетение иммунной системы и повышение восприимчивости к инфекционным заболеваниям как вирусной, так и бактериальной природы — таким, как грипп, туберкулез и пневмония, а также аутоиммунные заболевания. Связываясь с рецепторами клеток иммунной системы, витамин D регулирует их активность.

Витамин D в форме активного гормона — кальцитриола — убивает раковые клетки в эксперименте. Надежных клинических данных о противораковых свойствах витамина D недостаточно, но статистически выявлено, что регулярное употребление 1000 МЕ витамина D в день снижает риск некоторых раковых заболеваний на 30…50%.

Избыток витамина D

Так как витамин D поступает в организм в неактивной форме и его синтез регулируется, острое отравление возможно только при поступлении в организм доз, многократно превышающих его нормальное содержание в пищевых продуктах — то есть при мегавитаминной терапии, случайном приеме больших количеств витаминных препаратов или производственных авариях. Дневная доза до 2000 МЕ считается безопасной для взрослых и детей (для младенцев до 12 месяцев — до 1000 МЕ). Симптомы отравления возникают при 40…50-кратном превышении указанных количеств и проявляются как потеря аппетита, тошнота, рвота, обильное мочеиспускание и жажда.

Содержание витамина D даже в рыбьем жире недостаточно для отравления, однако отмечены случаи отравления большими дозами рыбьего жира — токсичным компонентом в этом случае был витамин A.

24. Биологическая роль витамина д

Витамин D участвует в регуляции размножения клеток органов и тканей организма, регулирует обменные процессы в организме, стимулирует синтез ряда гормонов, играет важную роль в поддержании активности сердечно-сосудистой системы, печени, поджелудочной железы, желудочно-кишечного тракта. Метаболиты витамина D регулируют транспорт кальция в организме, оказывая важнейшее влияние на формирование и поддержание костной ткани.

Витамин D регулирует также усвоение фосфора, уровень содержания кальция и фосфора в крови и поступление их в костную ткань и зубы.

Вместе с витамином A и кальцием или фосфором защищает организм от простуды, диабета, глазных и кожных заболеваний. Он также способствует предотвращению зубного кариеса и патологий дёсен, помогает бороться с остеопорозом и ускоряет заживление переломов.

Биохимические функции витамина D:

1. Увеличение концентрации кальция и фосфатов в плазме крови.

-Для этого кальцитриол:

стимулирует всасывание ионов Ca2+ и фосфат-ионов в тонком кишечнике (главная функция),

-стимулирует реабсорбцию ионов Ca2+ и фосфат-ионов в проксимальных почечных канальцах.

2. В костной ткани роль витамина D двояка:

-стимулирует выход ионов Ca2+ из костной ткани, так как способствует дифференцировке моноцитов и макрофагов в остеокласты и снижению синтеза коллагена I типа остеобластами,

-повышает минерализацию костного матрикса, так как увеличивает производство лимонной кислоты, образующей здесь нерастворимые соли с кальцием.

3. Участие в реакциях иммунитета, в частности в стимуляции легочных макрофагов и в выработке ими азотсодержащих свободных радикалов, губительных, в том числе, для микобактерий туберкулеза.

4. Подавляет секрецию паратиреоидного гормона через повышение концентрации кальция в крови, но усиливает его эффект на реабсорбцию кальция в почках.

25. Биологическая роль витамина а

Витамин А ( ретинол,) относится к группе жирорастворимых витаминов. С пищей в организм человека поступает как истинный витамин А ( ретинол), так и вещества схожие с ним по строению – каротиноиды (провитамины А).

Наибольшее содержание ретинола в рыбьем жире ( 19 мг%), печени морских рыб ( 14 мг%), печени крупного рогатого скота и свиньи, сливочном масле, сметане, желтке яиц . Каратиноиды содержатся в пальмовом масле ( 80 мг%), облепиховом масле( 40 мг%), моркови, красном перце, томатах, плодах шиповника, персиках, абрикосах, яблоках, арбузе, черешне.

Ретинол как химическое вещество нестабилен. В организме синтезируется из бета-каротина, который считается растительной формой витамина А. Для усвоения ретинола пищеварительным трактом нужны жиры и минеральные вещества. 25.Биологическая роль витамина А

1. Антиоксидантная функция: нейтрализация свободных кислородных радикалов, препятствует повторному появлению (рецидиву) опухолей после операций.

2. Регуляция генетических функций: повышение чувствительности клеток к ростовым стимулам, что обеспечивает нормальный рост клеток эмбриона и молодого организма, регуляцию деления и дифференцировку быстроделящихся клеток, таких как клетки плаценты, костной ткани, хряща, эпителия кожи, сперматогенного эпителия, слизистых, иммунной системы.

Все эти функции обеспечивают нормальное функционирование иммунной системы, повышают барьерную функцию слизистых оболочек, восстановление повреждённых эпителиальных тканей, стимулирует синтез коллагена, снижает опасность инфекций.

3.Участие в зрительных фотохимических процессах.

4.Участие в синтезе стероидных гормонов, сперматогенезе, является антагонистом тироксина- гормона щитовидной железы.

5.Специфическими функциями обладают отдельные каратиноиды:

а) b- каротин особенно необходим для нейтрализации свободных радикалов полиненасыщенных жирных кислот и радикалов кислорода, обладает защитным действием у больных атеросклерозом, стенокардией, повышая содержание в крови липопротеидов высокой плотности, обладающих антиатерогенным действием ( препятствует формированию атеросклеротических бляшек).

б) лютеин и зеаксетин – способствуют предупреждению катаракты, снижают риск дегенерации жёлтого пятна.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ВИТАМИНА Д И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЕГО СОДЕРЖАНИЯ В ОРГАНИЗМЕ

студент медико-профилактического факультета НГМУ, г. Новосибирск

д-р мед. наук, профессор, кафедра медицинской биохимии НГМУ,

РФ, г. Новосибирск

Введение

Недостаток или избыток витаминов в организме вызывают нарушения различных функций организма, что может приводить к тяжелым заболеваниям. Дефицит витамина Д – распространенное явление, которое встречается во всех странах мира. У детей раннего возраста в подавляющем большинстве случаев дефицит витамина Д приводит к рахиту.

В последние годы частота рахита в России среди детей раннего возраста колеблется от 54 до 66 %. Согласно современным представлениям, рахит – заболевание, обусловленное временным несоответствием между потребностями растущего организма в фосфоре и кальции и недостаточностью систем, обеспечивающих их доставку в организм ребенка (Спиричев В.Б., 1980). [2].

Формы витамина Д

Витамин Д относится в группе жирорастворимых витаминов, наряду с витаминами А, Е и К. Витамин Д – это общее название группы биологически активных веществ. Существуют различные формы этого витамина, выполняющие одинаковые функции, но различающиеся способом получения и активностью.

Витамин Д1 не встречается в природе, был получен синтетически в 1924 году из растительных масел.

Витамин Д2 носит название эргокальциферол и является синтетическим витамином растительного происхождения. Его получают путем воздействия ультрафиолетовыми лучами на некоторые дрожжевые грибки. Провитамин Витамина Д2 – эргостерин. Эргокальциферол используют в качестве пищевых добавок, для поступления в организм суточной дозы витамина Д. Эта форма витамина Д поступает в организм только с пищей.

Витамин Д3 представляет собой холекальциферол. Он является натуральным и содержится в пище животного происхождения, а также синтезируется в организме.

Дегидрохолестерин или витамин Д4 является предшественником холекальциферола. Дегидрохолестерин содержится в коже человека. Из него под воздействием солнечных лучей синтезируется витамин Д3.

Витамин Д5 – ситокальциферол, содержащийся в зернах пшеницы. Он является производным дигидроситостерола.

Стигма-кальциферол – это витамин Д6, который содержится в некоторых растениях. [3].

Биологические функции витамина Д

Не все формы витамина Д обладают одинаковой биологической активностью. Наиболее активными являются две формы: эргокальциферол (Д2) и холекальциферол (Д3). Они обеспечивают эффекты на уровне организма человека. Остальные формы имеют более низкую биологическую активность.

Витамин Д обеспечивает регуляцию обмена кальция и фосфора, наряду с паратгормоном и кальцитонином, за счет различных механизмов и эффектов. Витамин Д осуществляет регуляцию фосфорно-кальциевого обмена на уровне многих органов. Во-первых, он увеличивает проницаемость мембраны энтероцитов кишечника для ионов кальция и усиливает всасывание фосфора в кишечнике. Во-вторых, витамин Д запускает процесс синтеза специального белка, переносящего кальций в системном кровотоке от одних органов и тканей к другим. [2].

Также, витамин Д стимулирует кальцификацию костей. Он уменьшает синтез коллагена I типа, что предотвращает кальцификацию и затвердевание лишнего костного образования. Это позволяет избежать развития многочисленных костных наростов. Этот витамин усиливает обратное всасывание кальция в канальцах почек из первичной мочи.

Также витамин Д влияет и на другие физиологические процессы в организме, такие как

  1. модуляция клеточного роста;
  2. нервно-мышечную проводимость, иммунитет и воспаление;
  3. экспрессия большого количества генов, кодирующих белки, участвующие в пролиферации, дифференцировке и апоптозе клеток.

Витамин D в обеих формах (холекальциферол и эргокальциферол) является на самом деле провитамином. Для активации холекальциферол сначала должен подвергнуться гидроксилированию микросомной системой оксигеназ печени в 25-гидроксихолекальциферол (сокращенно 25(ОН)-Д3), а затем он переносится током крови с помощью специфического транспортного белка в почки, где превращается в 1,25-дигидрокси-холекальциферол (кальцитриол).

Методы определения количества витамина Д

Количество витамина Д определяют путем измерения концентрации 25-гидроксихолекальциферола в сыворотке крови, так как он имеет более длительный период полураспада. Концентрация 25(ОН)-Д3 отражает суммарное количество витамина D, синтезируемого в коже и получаемого из пищевых продуктов. [1].

При определении витаминов распространены различные варианты хроматографии. Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) является наиболее широко применяемым методом. Она позволяет разделить и одновременно количественно определить содержание жирорастворимых витаминов при их совместном присутствии в образце. Этот метод высокочувствителен, так как устраняется влияние мешающих компонентов. Длительность анализа за счет времени пробоподготовки является существенным недостатком для его применения в аналитических лабораториях.

Другой метод определения носит название фотоэлектроколориметрия. Он основан на появлении характерного окрашивания при реакции взаимодействия витаминов с определенными химическими соединениями. Интенсивность окраски пропорциональна концентрации витамина в растворе.

Также может использоваться прямая и дифференциальная спектрофотометрия. Спектральные способы недостаточно чувствительны. Некоторые витамины не определяются при совместном присутствии, их необходимо предварительно разделить.

Различия методов обусловливают невозможность использования одной универсальной точки определения достаточных уровней 25(OH)-Д3. Существуют определенные стандарты определения витамина Д, такие как DEQAS и NIST. [1].

Дефицит Витамина Д

Существуют различные мнения среди экспертов относительно разделительных точек, определяющих дефицит и недостаточность витамина Д. Дефицитом витамина Д считается уровень 25(OH)-Д3 менее 20 нг/мл (50 нмоль/л), выраженным дефицитом – уровень менее 10 нг/мл (25 нмоль/л). Недостаточность витамина Д – это значения 25(OH)-Д3 в сыворотке крови от 20 – 30 нг/мл (50 – 75 нмоль/л). [1].

При дефиците витамина Д происходит компенсация уровня кальция за счет его мобилизации из костной ткани. Это может привести к остеомаляции. По данным некоторых исследований, дефицит витамина D также ассоциирован с аутоиммунными заболеваниями, раком простаты, раком молочных желез, раком толстой кишки, гипертонией, заболеваниями сердца, множественным склерозом, сахарным диабетом 1-го типа.

Передозировка витамина Д

Передозировка витамина Д является очень опасным состоянием, так как происходит интенсивное всасывание кальция, поступающего с пищей. Он направляется во всех органы и ткани и откладывается в них в виде твердых солей, что вызывает кальцификацию органов и тканей, которая приводит к нарушению их функций. Избыток кальция в крови провоцирует тяжелые нарушения работы сердца и нервной системы, проявлениями которых являются микронекрозы и аритмии. Выделяют три степени передозировки витамина Д, характеризующиеся следующими клиническими проявлениями. [3].

Заключение

В настоящее время появились перспективы применения активных метаболитов витамина Д для лечения многих соматических заболеваний, характеризующихся гиперпролиферацией клеток, незавершенной дифференцировкой и избыточной активацией Т-клеток. [2].

Многие исследования показывают, что витамин D может играть роль в профилактике и лечении сахарного диабета 1 и 2 типов, нарушении толерантности к глюкозе и инсулинорезистености, гипертензии, рассеянного склероза, ревматоидного артрита, ОРЗ и ОРВИ, туберкулеза, воспалительных заболеваний кишечника и других заболеваний. [1].

В последние годы стало известно, что 1,25-дигидрокси-холекальциферол обладает противоопухолевой активностью, подавляя пролиферацию и ускоряя дифференцировку большого количества опухолевых клеток. [2].

Витамин D
(эргокальциферол, холекальциферол)

История открытия

Роль полноценного питания в предотвращении заболевания рахитом исследовал в 1918-1920 годах Эдвард Мелланбай, а в 1921 году Элмер Макколум выделил предотвращающее рахит вещество — четвертый по порядку открытия витамин получил обозначение витамин D. В 1928 году Адольф Виндаус получил Нобелевскую премию по химии за открытие 7-дегидрохолестерола — предшественника витамина D.

Химическая природа

Витамин D — это общее название жирорастворимых стероидных прогормонов. Из пяти входящих в группу веществ наиболее важны витамин D2 (эргокальциферол) и D3 (холекальциферол). Химически витамины D2 и D3 отличаются только строением боковой цепи.

Биологическая роль

Витамин D является прогормоном — сам по себе он биологической активности не проявляет, но в печени и в почках превращается в активный гормон кальцитриол в ходе биосинтеза. Кальцитриол транспортируется белком-переносчиком по кровяному руслу к клеткам-мишеням и связывается с рецепторами на мембранах клеточных ядер, а эти активированные рецепторы запускают экспрессию генов, отвечающих за синтез белков транспорта ионов кальция. С помощью такого многоступенчатого механизма витамин D регулирует уровень кальция в крови. Связывающие витамин D рецепторы активны в мозге, сердечной мышце, коже, секреторных железах и других органах с повышенным уровнем энергетического обмена. Интенсивный метаболизм кальция связан с процессами пролиферации (размножения) и дифференцировки стволовых клеток иммунной системы. Кальций также расходуется в больших количествах при формировании костной ткани.

Витамин D, как и другие жирорастворимые витамины, откладывается про запас в печени и расходуется по мере необходимости. Половина витамина D выводится из организма в течение 20…30 суток.

Источники

Витамин D2 содержится в грибах и растительной пище и человеческим организмом не синтезируется. Витамин D3 содержится в животной пище, а его предшественник — провитамин D — синтезируется в человеческой коже из 7-дегидрохолестерола под воздействием ультрафиолетового света с длиной волны 270…290 нм и в дальнейшем превращается в витамин D в печени. При высоте солнца над горизонтом выше 45° (вторая половина весны и лето в умеренных широтах) необходимое для организма количество провитамина D в коже накапливается при экспозиции 10…15 минут дважды в неделю, так что для восполнения витамина D в организме летом достаточно регулярно бывать под открытым небом. Продолжительный загар «про запас» — занятие бессмысленное: содержание провитамина D в коже быстро достигает равновесной концентрации и его синтез уравновешивается распадом. При загаре в коже образуется темный пигмент меланин, блокирующий часть солнечного ультрафиолета, поэтому в загорелой коже синтез провитамина D требует больше времени, но его равновесная концентрация не изменяется.

Ультрафиолетовое излучение с длинами волн 270…290 нм отсутствует при низком солнце (осенью, зимой и в первой половине весны в умеренных широтах и практически круглый год на севере) и плотной облачности (полупрозрачные облака достаточно хорошо пропускают и рассеивают ультрафиолет). Дефицит солнечного ультрафиолета в зимнее время усугубляется укороченным световым днем, укрывающей практически все тело теплой одеждой и ограниченным временем пребывания под открытым небом. Считается, что солнечного излучения достаточно для круглогодичного восполнения запаса витамина D в организме на широтах ниже 30°. Жители более высоких широт должны восполнять недостаток витамина D с диетой. Ультрафиолет в городском небе поглощается смогом, а характер работы в промышленном городе оставляет слишком мало возможности регулярно бывать днем под открытым небом.

Натуральных продуктов питания, достаточно богатых витамином D, немного, и это прежде всего рыбий жир. В 15 г жира из печени трески содержится 1360 МЕ витамина D, что значительно перекрывает суточную потребность в нем. Витамин D3 также содержится в мясе лососевых, макрели, сардинах, тунце, в желтке яиц и сливочном масле, но эта пища редко употребляется в достаточном количестве для восполнения его суточной потребности, поэтому на Западе еще с 30-х годов популярна пища с добавками витамина D (молоко, хлеб, каши). Витамин D2 содержится в грибе шиитаке — это практически единственный натуральный источник витамина D при вегетарианской диете.

Суточная потребность

Рекомендуемая на Западе норма дневного потребления витамина D составляет 5 мкг (200 МЕ) в день для детей и взрослых в возрасте до 50 лет. С возрастом эффективность метаболизма кальция уменьшается, поэтому для людей старше 50 лет норму дневного потребления витамина D рекомендуют увеличить до 10 мкг (400 МЕ) в день, а старше 70 — до 15 мкг (600 мкг день).

Недостаток витамина D

Недостаток витамина D в организме может возникуть как по причине его недостаточного поступления в организм, так и в силу нарушений его усвоения или конверсии в активную форму в печени и почках, а иногда и в результате наследственных заболеваний. Недостаток витамина D в детском питании и вызванное этим нарушение обмена кальция проявляется в виде рахита — замедления роста и искривления костей. Рахит распространен и в наше время в странах третьего мира даже в солнечных низких широтах, а до появления витаминных препаратов и обогащенной витаминными добавками пищи был вполне обычен и в развитых странах, особенно северных. Грудное молоко содержит недостаточно витамина D, а родители часто опасаются выносить младенцев на солнце, так что недостаток витамина D в детском питании встречается и в наше время. Еще одну большую группу риска составляют пожилые люди. Эффективность преобразования 7-дегидрохолестерола в провитамин D в коже с возрастом падает, снижается и способность почек переводить витамин D в активный кальцитриол. Недостаток витамина D у пожилых людей приводит к остеопорозу — потере кальция из костей и их повышенной хрупкости. В группу риска входят также тучные люди с пониженным уровнем усвоения витамина D. Вклад в ситуацию внесли издержки пропаганды здорового образа жизни. Напуганные предупреждениями дерматологов о связи рака кожи с неумеренным загаром, люди кинулись активно использовать блокирующие ультрафиолет крема. В результате жители солнечной Австралии хронически недополучают витамин D с солнечными лучами. Злая ирония ситуации в том, что недостаток витамина D также может привести к раку кожи.

Хроническая нехватка витамина D в организме вызывает угнетение иммунной системы и повышение восприимчивости к инфекционным заболеваниям как вирусной, так и бактериальной природы — таким, как грипп, туберкулез и пневмония, а также аутоиммунные заболевания. Связываясь с рецепторами клеток иммунной системы, витамин D регулирует их активность.

Витамин D в форме активного гормона — кальцитриола — убивает раковые клетки в эксперименте. Надежных клинических данных о противораковых свойствах витамина D недостаточно, но статистически выявлено, что регулярное употребление 1000 МЕ витамина D в день снижает риск некоторых раковых заболеваний на 30…50%.

Избыток витамина D

Так как витамин D поступает в организм в неактивной форме и его синтез регулируется, острое отравление возможно только при поступлении в организм доз, многократно превышающих его нормальное содержание в пищевых продуктах — то есть при мегавитаминной терапии, случайном приеме больших количеств витаминных препаратов или производственных авариях. Дневная доза до 2000 МЕ считается безопасной для взрослых и детей (для младенцев до 12 месяцев — до 1000 МЕ). Симптомы отравления возникают при 40…50-кратном превышении указанных количеств и проявляются как потеря аппетита, тошнота, рвота, обильное мочеиспускание и жажда.

Содержание витамина D даже в рыбьем жире недостаточно для отравления, однако отмечены случаи отравления большими дозами рыбьего жира — токсичным компонентом в этом случае был витамин A.

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.

Ссылка на основную публикацию