Витамины

Витами́ны (от лат. vita — «жизнь» и амин) — группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы. Это сборная по химической природе группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи. Автотрофные организмы также нуждаются в витаминах, получая их либо путём синтеза, либо из окружающей среды. Так, витамины входят в состав питательных сред для выращивания организмов фитопланктона. Большинство витаминов являются коферментами или их предшественниками.

Витамины содержатся в пище в очень малых количествах и поэтому относятся к микронутриентам наряду с микроэлементами. К витаминам не относят не только микроэлементы, но и незаменимые аминокислоты.

Из-за отсутствия точного определения к витаминам в разное время причисляли разное количество веществ. На середину 2018 года известно 13 витаминов.

Наука на стыке биохимии, гигиены питания, фармакологии и некоторых других медико-биологических наук, изучающая строение и механизмы действия витаминов, а также их применение в лечебных и профилактических целях, называется витаминологией.

Общие сведения

Витамины выполняют каталитическую функцию в составе активных центров разнообразных ферментов, а также могут участвовать в гуморальной регуляции в качестве экзогенных прогормонов и гормонов. Несмотря на исключительную важность витаминов в обмене веществ, они не являются ни источником энергии для организма (не обладают калорийностью), ни структурными компонентами тканей.

Концентрация витаминов в тканях и суточная потребность в них невелики, но при недостаточном поступлении витаминов в организме наступают характерные и опасные патологические изменения (заболевания), например, цинга и пеллагра.

С нарушением поступления витаминов в организм связаны 3 принципиальных патологических состояния: отсутствие витамина — авитаминоз, недостаток витамина — гиповитаминоз, избыток витамина — гипервитаминоз.

Большинство витаминов не синтезируются в организме человека и полностью должны поступать с пищей. Меньшинство составляют синтезируемые в организме: витамин D, который образуется в коже человека под действием ультрафиолетового света; витамин A, который может синтезироваться из предшественников, поступающих в организм с пищей; и ниацин, предшественником которого является аминокислота триптофан. Кроме того, витамины K и В₃ обычно синтезируются в достаточных количествах симбиотической бактериальной микрофлорой толстой кишки человека.

В биологической науке нет строго определения витаминов, есть только необходимые признаки для причисления вещества к витаминам. Вещество, соответствующее следующим пяти признакам, может быть признано витамином:

1. органическое вещество;
2. жизненно необходимое вещество, без которого развивается клиническая картина заболевания;
3. организм не производит вещество в нужном количестве или не производит вообще;
4. вещество требуется в минимальных количествах (для человека — менее 0,1 г в сутки, например, самая большая суточная рекомендованная доза у витамина С, и она равна 90 мг).

На 2012 год научным сообществом 13 веществ признано витаминами. Ещё несколько веществ, например карнитин и инозитол, находились на рассмотрении, но к 2018 году список витаминов не изменился. Однако в школьных учебниках указано существенно большее число витаминов — до 80, например, в учебнике 2014 года написано про 20 витаминов.

Исходя из растворимости, витамины делят на жирорастворимые — A, D, E, K, и водорастворимые — C и витамины группы B. Жирорастворимые витамины накапливаются в организме, причём местом их накопления являются жировая ткань и печень. Водорастворимые витамины в существенных количествах не запасаются и при избытке выводятся с мочой. Это объясняет бо́льшую распространённость гиповитаминозов водорастворимых витаминов и гипервитаминозов жирорастворимых витаминов.

История

Важность некоторых видов еды для предотвращения определённых болезней была известна ещё в древности. Так, древние египтяне знали, что печень помогает от куриной слепоты (ныне известно, что куриная слепота может вызываться недостатком витамина A). В 1330 году в Пекине Ху Сыхуэй опубликовал трёхтомный труд «Важные принципы пищи и напитков», систематизировавший знания о терапевтической роли питания и утверждавший необходимость разнообразить рацион для поддержания здоровья.

В 1747 году шотландский врач Джеймс Линд, пребывая в длительном плавании, провел своего рода эксперимент на больных матросах. Вводя в их рацион различные кислые продукты, он открыл свойство цитрусовых предотвращать цингу. В 1753 году Линд опубликовал «Трактат о цинге», где предложил использовать лимоны и лаймы для профилактики цинги. Однако эти взгляды получили признание не сразу. Тем не менее, Джеймс Кук на практике доказал роль растительной пищи в предотвращении цинги, введя в корабельный рацион кислую капусту, солодовое сусло и подобие цитрусового сиропа. В итоге он не потерял от цинги ни одного матроса — неслыханное достижение для того времени. В 1795 году лимоны и другие цитрусовые стали стандартной добавкой к рациону британских моряков. Это послужило причиной появления крайне обидной клички для матросов — лимонник. Известны так называемые лимонные бунты: матросы выбрасывали за борт бочки с лимонным соком.

Истоки учения о витаминах заложены в исследованиях российского ученого Николая Ивановича Лунина. Он скармливал подопытным мышам по отдельности все известные элементы, из которых состоит коровье молоко: сахар, белки, жиры, углеводы, соли. Мыши погибли. В сентябре 1880 года при защите своей докторской диссертации Лунин утверждал, что для сохранения жизни животного, помимо белков, жиров, углеводов, солей и воды, необходимы ещё и другие, дополнительные вещества. Придавая им большое значение, Н. И. Лунин писал: «Обнаружить эти вещества и изучить их значение в питании было бы исследованием, представляющим большой интерес». Вывод Лунина был принят в штыки научным сообществом, так как другие ученые не смогли воспроизвести его результаты. Одна из причин была в том, что Лунин в своих опытах использовал тростниковый сахар, в то время как другие исследователи использовали молочный — плохо очищенный и содержащий некоторое количество витамина B.

В 1895 году В. В. Пашутин пришел к выводу, что цинга является одной из форм голодания и развивается от недостатка в пище какого-то органического вещества, создаваемого растениями, но не синтезируемого организмом человека. Автор отметил, что это вещество не является источником энергии, но необходимо организму и что при его отсутствии нарушаются ферментативные процессы, что приводит к развитию цинги. Тем самым В. В. Пашутин предсказал некоторые основные свойства витамина C.

В последующие годы накапливались данные, свидетельствующие о существовании витаминов. Так, в 1889 году голландский врач Христиан Эйкман обнаружил, что куры при питании варёным белым рисом заболевают бери-бери, а при добавлении в пищу рисовых отрубей — излечиваются. Роль неочищенного риса в предотвращении бери-бери у людей открыта в 1905 году Уильямом Флетчером. В 1906 году Фредерик Хопкинс предположил, что помимо белков, жиров и углеводов пища содержит ещё какие-то вещества, необходимые для человеческого организма, которые он назвал «accessory food factors». Последний шаг был сделан в 1911 году польским учёным Казимиром Функом, работавшим в Лондоне. Он выделил кристаллический препарат, небольшое количество которого излечивало бери-бери. Препарат был назван «Витамайн» (Vitamine), от лат. vita — «жизнь» и англ. amine — «амин», азотсодержащее соединение. Функ высказал предположение, что и другие болезни — цинга, пеллагра, рахит — тоже могут вызываться недостатком определенных веществ.

В 1920 году Джек Сесиль Драммонд предложил убрать «e» из слова «Vitamine», потому что недавно открытый витамин C не содержал аминового компонента. Так «витамайны» стали «витаминами».

В 1923 году доктором Гленом Кингом было установлено химическое строение витамина С, а в 1928 году доктор и биохимик Альберт Сент-Дьёрди впервые выделил витамин С, назвав его гексуроновой кислотой. Уже в 1933 швейцарские исследователи синтезировали идентичную витамину С столь хорошо известную аскорбиновую кислоту.

В 1929 году Хопкинс и Эйкман за открытие витаминов получили Нобелевскую премию, а Лунин и Функ — не получили. Лунин стал педиатром, и его роль в открытии витаминов была надолго забыта. В 1934 году в Ленинграде состоялась Первая всесоюзная конференция по витаминам, на которую Лунин (ленинградец) не был приглашён.

В 1910-х, 1920-х и 1930-х годах были открыты и другие витамины. В 1940-х годах было расшифровано химическое строение витаминов.

В 1970 году Лайнус Полинг, дважды лауреат Нобелевской премии — по химии 1954 г. и премии мира 1962 г., выпустил книгу «Витамин С, обычная простуда и грипп», в которой дал предположение об эффективности витамина С в лечении ОРЗ. В 1971 году он опубликовал вторую книгу, в которой утверждал, что витамин С в больших дозах лечит также и рак. Будучи активным общественным деятелем, он распространял свои идеи через СМИ. С тех пор «аскорбинка» остается самым известным и популярным витамином, несмотря на то, что в исследованиях, проведённых в XXI веке по принципам доказательной медицины, польза применения витамина C для лечения простудных заболеваний не подтвердилась, выявлены только небольшой профилактический эффект и уменьшение силы симптомов. При лечении рака результаты применения витамина С не отличались от плацебо, хотя в некоторых исследованиях повышалось качество жизни больных за счёт снижения токсикоза . Есть данные о том, что витамин Е за счёт антиоксидантных свойств поддерживает раковые клетки.

Изучение витаминов успешно проводилось как зарубежными, так и отечественными исследователями, среди которых — А. В. Палладин, М. Н. Шатерников, Б. А. Лавров, Л. А. Черкес, О. П. Молчанова, В. В. Ефремов, С. М. Рысс, В. Н. Смотров, Н. С. Ярусова, В. Х. Василенко, А. Л. Мясникова и многие другие.

Названия и классификация витаминов

Витамины условно обозначаются буквами латинского алфавита: A, B, C, D, E, K. Впоследствии выяснилось, что некоторые из них являются не самостоятельными веществами, а комплексом отдельных витаминов. Так, например, хорошо изучены витамины группы В. Названия витаминов по мере их изучения претерпевали изменения (данные об этом приводятся в таблице). Современные названия витаминов приняты в 1956 году Комиссией по номенклатуре биохимической секции Международного союза по чистой и прикладной химии.

Для некоторых витаминов установлено также определенное сходство физических свойств и физиологического действия на организм.

До настоящего времени классификация витаминов строилась, исходя из растворимости их в воде или жирах. Поэтому первую группу составляли водорастворимые витамины C и вся группа B, а вторую — жирорастворимые витамины (липовитамины) A, D, E, K. Однако ещё в 1942—1943 годах академик А. В. Палладин синтезировал водорастворимый аналог витамина К — менадион. А за последнее время получены водорастворимые препараты аналогов других витаминов этой группы. Таким образом, деление витаминов на водо- и жирорастворимые до некоторой степени теряет своё значение.

Буквенное обозначение (устаревшие — в скобках)	Химическое название согласно международной номенклатуре (другие названия — в скобках)	Растворимость (Ж — жирорастворимый В — водорастворимый)	Последствия авитаминоза, физиологическая роль	Верхний допустимый уровень	Суточная потребность
A, A1 А2	Ретинол (аксерофтол, противоксерофтальмический витамин) Дегидроретинол	Ж	Куриная слепота, ксерофтальмия	3000 мкг	900 (взрослые), 400—1000 (дети) мкг рет. экв.
B1	Тиамин (аневрин, антиневритный)	В	Бери-бери, синдром Гайе — Вернике	Не установлен	1,5 мг
B2	Рибофлавин	В	Арибофлавиноз	Не установлен	1,8 мг
B3 (РР)	никотинамид (никотиновая кислота, ниацинамид, противопеллагрический витамин)	В	Пеллагра	60 мг	20 мг
B5	Пантотеновая кислота и её соли, в частности, кальция пантотенат	В	Боли в суставах, выпадение волос, судороги конечностей, параличи, ослабление зрения и памяти.	Не установлен	5 мг
B6	Пиридоксин (адермин)	В	Анемия, головные боли, утомляемость, дерматиты и др. кожные заболевания, кожа лимонно-жёлтого оттенка, нарушения аппетита, внимания, памяти, работы сосудов	25 мг	2 мг
B7 (H)	Биотин (антисеборрейный фактор, фактор W, кожный фактор, коэнзим R, фактор X)	В	Поражения кожи, исчезновение аппетита, тошнота, отечность языка, мышечные боли, вялость, депрессия	Не установлен	50 мкг
B9 (Bc, M)	Фолиевая кислота (фолацин) и её соли − фолаты	В	Фолиево-дефицитная анемия, нарушения в развитии спинальной трубки у эмбриона	1000 мкг	400 мкг
B12	Цианокобаламин (антианемический)	В	Пернициозная анемия	не установлен	3 мкг
C	Аскорбиновая кислота (противоцинговый (антискорбутный) витамин	В	Цинга (лат. scorbutus — цинга), кровоточивость десен, носовые кровотечения	2000 мг	90 мг
D, D1 D2 D3 D4 D5	Ламистерол Эргокальциферол (кальциферол) Холекальциферол Дигидротахистерол 7-дегидротахистерол	Ж	Рахит, остеомаляция	50 мкг	10—15 мкг
E	α-, β-, γ-токоферолы	Ж	Нервно-мышечные нарушения: спинально-мозжечковая атаксия (атаксия Фридрейха), миопатии. Анемия.	300 мг ток. экв.	15 мг ток. экв.
K, K1 K2	Филлохинон Фарнохинон	Ж	Гипокоагуляция	Не установлен	120 мкг
Следующие вещества ранее считались или были кандидатами в витамины, но в настоящее время не являются ими.
(B4)	Холин	В	Предшественник нейромедиатора Ацетилхолина. При недостатке — отложения жира в печени, почечная недостаточность, кровотечения.	20 г	425—550 мг
(B8)	Инозитол (инозит, мезоинозит)	В	Нет данных	Нет данных	Нет данных
(B10)	4-Аминобензойная кислота (n-Аминобензойная кислота, Парааминобензойная кислота, ПАБ)	В	Стимулирует выработку витаминов кишечной микрофлорой.	Нет данных	Не установлена
(B11, BT)	Левокарнитин	В	Нарушения метаболических процессов	Нет данных	300 мг
(B13)	Оротовая кислота	В	Различные кожные заболевания (экзема, нейродермит, псориаз, ихтиоз)	Нет данных	0,5—1,5 мг
(B15)	Пангамовая кислота	В	Нет данных	Нет данных	50—150 мг
(N)	Липоевая кислота, Тиоктовая кислота	Ж	Необходима для нормального функционирования печени	75 мг	30 мг
(P)	Биофлавоноиды, полифенолы	В	Ломкость капилляров	Нет данных	Нет данных
(U)	Метионин S-метилметионинсульфоний-хлорид	В	Противоязвенный фактор; витамин U (от лат. ulcus — язва)	Нет данных	Нет данных
Примечания

Как правило, суточная норма витаминов различается в зависимости от возраста, рода занятий, сезона года, пола, беременности и др. факторов.

Разложение витаминов при кулинарной обработке

Под воздействием факторов внешней среды (температуры, кислорода, солнечного света, кислот, щелочей в среде) витамины разрушаются и теряют свою биологическую активность. По степени чувствительности различные витамины обладают разными свойствами, некоторые проявляют высокую устойчивость, другие же быстро разрушаются. Это в первую очередь связано с тем, что витамины, в силу своего химического строения, являются высокоактивными соединениями, легко вступающими в химические реакции. С того момента, как молекула витамина появилась на свет естественным путём или с помощью химического синтеза, и до того момента, как она попадет в организм человека или животного, её судьба во многом зависит от условий хранения и переработки.

Главными факторами нестабильности витаминов являются:

1. Кислород воздуха
2. Перекиси
3. Влага
4. pH среды
5. Ионы металлов (железа, меди)
6. Солнечный свет
7. Повышенная температура
8. Микроорганизмы
9. Ферменты
10. Адсорбенты

Витамин	К свету	К окислению	К восстановлению	К нагреванию	К ионам металлов	К влажности	Оптимальная рН
A	+++	+++		++	++	+	Нейтральная, слабощелочная
K3	++	+	++	++	+++	++	Нейтральная, слабощелочная
B1	+	++	+++	+++	++	++	Слабокислая
B2	+++	+	++		++	+	Нейтральная
B3				+		+	Нейтральная
B5				++		+	Нейтральная
B6	+			+	++	+	Кислая
B9	++	++	++	+	+	+	Нейтральная
B12	++		++	+	+		Нейтральная
C	+	+++	+	+++	+++	++	Нейтральная, кислая
D3	+++	+++		++	++	++	Нейтральная, слабощелочная
E	+	+		++	+	+	Нейтральная

+++ — высокочувствительный
++ — чувствительный
+ — слабочувствительный

Антивитамины

Антивитамины — группа органических соединений, подавляющих биологическую активность витаминов. Это соединения, близкие к витаминам по химическому строению, но обладающие противоположным биологическим действием. При попадании в организм антивитамины включаются вместо витаминов в реакции обмена веществ и тормозят или нарушают их нормальное течение. Это ведёт к витаминной недостаточности даже в тех случаях, когда соответствующий витамин поступает с пищей в достаточном количестве или образуется в самом организме. Например, антивитамином витамина B₁ (тиамина) является пиритиамин, вызывающий явления полиневрита.

Развитие исследований в области химиотерапии, питания микроорганизмов, животных и человека, установление химической структуры витаминов создали реальные возможности для уточнения наших представлений об антагонизме веществ также в области витаминологии. Вместе с тем, открытие антивитаминов способствовало более полному и углублённому изучению физиологического действия самих витаминов, так как применение в эксперименте антивитамина приводит к выключению действия витамина и соответствующим изменениям в организме; это в известной степени расширяет наши познания о функциях, которые тот или другой витамин несет в организме.

Антивитамины известны для почти всех витаминов. Их можно разделить на две основные группы:

• К первой группе относятся химические вещества, которые инактивируют витамин путем его расщепления, разрушения или связывания его молекул в неактивные формы.
• Ко второй группе относятся химические вещества, структурно подобные или структурно родственные витаминам. Эти вещества вытесняют витамины из биологически активных соединений и, таким образом, делают их неактивными. В результате действия антивитаминов обеих групп нарушается нормальное течение процесса обмена веществ в организме.

• 
  Никотинамид, амид никотиновой кислоты, одна из активных форм витамина PP. Входит в состав коферментов НАД⁺ и НАДФ⁺, которые участвуют в процессе переноса протонов многих биохимических окислительно-восстановительных реакциях, например, в окислении этанола до ацетальдегида в печени.
• 
  Изоникотинамид, амид изоникотиновой кислоты, несмотря на структурную схожесть с никотинамидом (витамин B₃ или РР), проявляет ярко выраженное антивитаминное воздействие (подавляет физиологические эффекты витамина B₃), и тем самым считается его антивитамином. Вследствие этого, он широко используется в синтезе гидразида изоникотиновой кислоты (ГИНК), который является противотуберкулёзным препаратом.

Поливитамины

Ревит (Витамины А, В1, В2 и С)

Поливитаминные препараты — фармакологические препараты, содержащие в своём составе комплекс витаминов и минеральные соединения.

Наиболее известным натуральным пищевым поливитамином для человека является грудное молоко, в котором содержится ценный набор из многих эссенциальных витаминов. Для профилактики гиповитаминозов, в особенности у детей, рекомендуется использовать комплексные витаминные препараты. Поливитаминные препараты применяются не только для профилактики и лечения гиповитаминозов, но и в комплексной терапии таких расстройств питания, как гипотрофия или паратрофия.

Высокий уровень метаболизма у детей, не только поддерживающий жизнедеятельность, но и обеспечивающий рост и развитие детского организма, требует достаточного и регулярного поступления не только витаминов, но и макро- и микроэлементов. По мнению ученых, для российских детей и подростков весьма актуально применение витаминно-минеральных комплексов.

В то же время, есть сведения об увеличении риска смертности у людей больных раком и сердечными заболеваниями и сокращении продолжительности жизни при дополнительном приёме определенной группы витаминов.

См. также

• Витамины группы B
• Совместимость микронутриентов

Ссылки

• Алексей Водовозов. Мифы о витаминах  (неопр.). YouTube. Научно-просветительский Форум «Ученые против мифов-7» — Москва, 16 июня 2018 г. (1 июля 2018). — Доклад «Витамины для кожи, от печени и для женщин 50 лет, или до чего довел планету Лайнус Полинг?»

Литература

• Кристофер Хоббс, Элсон Хаас. Витамины для «чайников» = Vitamins for Dummies. — М.: Диалектика, 2005. — 352 с. — ISBN 0-7645-5179-5.
• Никитина Л. П., Соловьёва Н. В. Клиническая Витаминология. — Чита, 2002. — 66 с.
• Морозкина Т. С., Мойсеёнок А. Г. Витамины: Краткое рук. для врачей и студентов мед., фармацевт. и биол. специальностей. — Мн.: ООО "Асар", 2002. — 112 с. — ISBN 985-6572-55-X.
• Савченко А. А., Анисимова Е. Н., Борисов А. Г., Кондаков А. Е. Витамины как основа иммунометаболической терапии. — Красноярск.: КрасГМУ, 2011. — 213 с. — ISBN 978-5-94282-093-7.
• Девятнин В. А. Витамины. — М.: Пищепромиздат, 1948. — 279 с.
• Овчинников Ю. А. Витамины // Биоорганическая химия. — М.: Просвещение, 1987.
• Шилов П. И. Справочник по витаминам: (для врачей) / проф. Шилов П. И., доц. Яковлев Т. Н.. — Л.: Медгиз, 1960. — 230 с. — 30 000 экз.
• Gerald F. Combs, Jr. Chapter 1. What is a Vitamin? // The Vitamins. — Academic Press, 2012. — 598 с. — ISBN 978-0-12-381980-2.