Потребность организма в биотине

7. Потребность организма в биотине.

Биотин необходим для человека, животных, растений и большого числа микроорганизмов. Он является фактором роста для многих штаммов, а также многих грибов и бактерий. Однако некоторые дрожжи, грибы и бактерии способны его синтезировать. Потребность в биотине у птиц и животных покрывается за счет синтеза его бактерия­ми желудочно-кишечного тракта. У коров, овец и лошадей, содержащих­ся на обычном рационе, практически исключена недостаточность биоти­на. У свиней и птиц недостаточность биотина может создаваться при использовании кормов, бедных витаминами.

Потребность в биотине у человека покрывается за счет синтеза его микрофлорой кишечника, поэтому ее трудно оценить. С известной до­лей приближения можно считать, что (минимальной ежедневной дозой биотина для животных и человека являются следующие величины (Gyorgy, 1954): для человека— 150—200 мкг, обезьян—20 мкг, крыс— 0,5—3 мкг, цыплят — 0,65—1 мкг, свинец — 100 мкг.

В период беременности и лактации Потребность в биотине у женщин повышается до 250— 300 мкг в день. По другим данным, потребность в биотине значительно ниже и составляет для взрослого человека 30— 40 мкг в сутки.

7.1 Проявление недостаточности биотина

Наиболее подробно недостаточность биотина изучена в опытах на кры­сах и цыплятах при скармливании рационов с большим содержанием сырого яичного белка. Биотиновый авитаминоз у животных характеризу­ется прекращением роста и падением веса тела (до 40%), покраснением и шелушением кожи, выпадением шерсти или перьев, образованием красного отечного ободка вокруг глаз в виде «очков», атактической по­ходкой, отеком лапок и типичной позой животного с согбенной (кенгу-руподобной) спиной. Дерматит, который развивается у жи­вотных при недостаточности биотина, может быть охарактеризован как себорея десквамационного типа, сходная с той, которая наблюдается у детей. У крыс авитаминоз биотина развивается через 4—5 недель скармливания опытного рациона, а у цыплят первые признаки авитами­ноза появляются через 3 недели.

Помимо внешних признаков, биотиновый авитаминоз вызывает глу­бокие морфологические изменения в тканях и органах, а также нару­шения в обмене веществ. Известны изменения в зобной железе, коже и мышцах крыс. Характерны обильный гиперкератоз, акантез и отеки. Разрушенные волосяные стволы перемешаны с гиперкератозными пла­стинками. Установлено расширение волосяных сумок, отверстия которых закупорены гиперкератозным материалом. В последней фазе разви­тия авитаминоза наблюдается атрофия жира в гиперкератозных пла­стинках. Недостаток биотина в рационе крыс приводит к уменьшению его содержания в тканях. В печени и мышцах количество витамина сни­жается в 5 раз, а в мозговой ткани—на 15%. В крови авитаминозных крыс накапливается пировиноградная кислота, развивается ацидоз и снижается концентрация сахара. При этом глюкозурия не наблюдает­ся, но уменьшается содержание редуцирующих Сахаров в печени при нормальном содержании их в мышцах; у животных развивается креа-тинурия.

Человек полностью удовлетворяет свою потребность в биотине за счет синтеза его микрофлорой кишечника, поэтому гиповитаминоз мож­но получить только в эксперименте. Экспериментальную недостаточ­ность биотина у человека наблюдали Sydenstricker и соавторы (1942) путем включения в диету ежедневно 200 г сырого яичного белка. Через 3 недели появилось шелушение кожи без зуда. На 7—8-й день развилась пепельная бледность кожи и началась атрофия вкусовых сосочков языка. Позднее появились мышечные боли, повышенная чувствитель­ность, болезненные ощущения, вялость, сонливость, тошнота и потеря аппетита. В крови уменьшилось содержание эритроцитов и холестерина. Выделение биотина с мочой снизилось в 7—8 раз против нормы (с 29— 52 до 3,5—7,3 мкг в сутки). Введение 150 мкг биотина уже на 3—4-й день устраняло депрессию, мышечные боли и восстанавливало аппетит.

Таким образом, недостаточность биотина у человека в первую оче­редь вызывает поражения кожи. Более тяжелые проявления требуют, по-видимому, большей длительности авитаминоза.

8. Профилактическое и лечебное применение биотина.

В настоящее время применение биотина в клинике с лечебной и профилактической целью изучено недостаточно. Большое значение биотина для нормального состояния кожных покровов привело к попыткам лечения биотином ряда кожных заболеваний. Биотин показан при себорейном дерматите у грудных детей, связанном, возможно, с явлениями недостаточности этого витамина. Заболевание излечивается при ежеднев­ном введении 5—10 мкг биотина в течение 4 недель. Отмечен успех при длительном применении биотином в тех случаях дескваматозной эритродермии, когда недостаточность биотина была в числе причин заболевания. Лечебная доза биотина составляет 150—300 мкг в сутки; вводится он-парентерально.

Г. И. Бежанов в 1966 г. сообщил о применении биотина в комплексной терапии псориаза. Наблюдения, проведенные за большой группой больных, показали, что биотин проявлял противозудный эффект, а соче­тание биотина с фумаратом, витаминами группы В и бальнеотерапией потенцированный и более быстрый клинический эффект. В процессе лечения у значительного большинства больных рассасывался инфильтрат, уменьшалось или полностью прекращалось шелушение. Автор рекомендует применять биотин в комплексном лечении псориаза.

В последние годы появился ряд сообщений о целесообразности при­менения фармакологических доз биотина п комплексной терапии атеро­склероза и гипертонической болезни.. Эти данные представляют особый интерес в связи с участием биотина в синтезе холестерина.

О. К. Докусова и А. Н. Климов в 1967 г. сообщили о предотвращении биотином экспериментального атеросклероза у кроликов при скармлива­нии больших доз холестерина. Введение биотина в количестве 400 мкг в день предупреждало развитие атеросклероза. Содержание холестери­на, β -липопротеидов и фосфолипидов в стенке аорты животных, полу­чавших холестерин и биотин, не отличалось от содержания этих компо­нентов в аорте здоровых кроликов, тогда как в аорте животных, полу­чавших холестерин без биотина, содержание холестерина и β-липопро-теидов было резко повышено. Авторы считают, что снижение содержания холестерина вызвано окислением его в печени. В настоящее время изве­стно, что пропионат является основным трехуглеродным фрагментом, от­щепляющимся от боковой цепи холестерина на первых этапах окисле­ния холестерина в желчные кислоты. Можно предположить, что стиму­ляция окисления холестерина биотином связана с активацией окисления пропионовой кислоты (через образование янтарной кислоты путем кар-боксилирования пропионовой кислоты), поскольку пропионил-КоА-кар-боксилаза является биотинсодержащим ферментом.

В. Д. Устиловский и др. (1967) сообщил, что после 7-дневного вве­дения внутрь фармакологических доз биотина у больных атеросклеро­зом, отмечалось статистически достоверное снижение содержания обще­го, холестерина и β -липопротеидов в крови, тогда как у здоровых людей биотин не влиял на изучаемые показатели. У больных атеросклерозом и гипертонической болезнью применение фармакологических доз биоти­на приводит к значительному снижению выведения с мочой тиамина и аскорбиновой кислоты (М. А. Лис, 1967; Д. П. Калкун, 1967).

Таким образом, биотин способствует усвоению этих витаминов в орга­низме больных. Учитывая благоприятное влияние биотина на ряд пока­зателей липидного обмена у больных атеросклерозом и гипертонической болезнью, а также повышение усвоения тиамина и аскорбиновой кисло­ты, авторы рекомендуют применять биотин при этих заболеваниях в до­зе 1 мг в день внутрь в комплексной терапии,

С возрастом в крови людей снижается содержание пантотеновой кислоты, витамина В₆ и биотина (В. И. Титов, 1966). У больных гиперто­нией и атеросклерозом в возрасте 80—88 лет содержание биотина было в 2,4 раза меньше, чем у здоровых молодых людей. Установлено сни­жение содержания биотина в крови больных, жаловавшихся на слабость, недомогание и легкую утомляемость. Автор рекомендует применять пантотеновую кислоту, витамин В₆ и биотин при преждевременной старо­сти для устранения явлений гиповитаминоза и связанного с ним наруше­нием обмена веществ. Некоторыми исследователями обнаружено высокое содержание биотина в тканях ряда раковых опухолей, что приве­ло к попыткам воздействовать на развитие рака путем вызывания биотиновой недостаточности. Однако эти попытки не дали положительных результатов.

Таким образом, сейчас накапливаются данные, позволяющие реко­мендовать применение биотина при некоторых болезнях кожи, наруше­ниях жирового обмена и сердечно-сосудистых заболеваниях. Однако для более широкого использования биотина в клинике необходимо даль­нейшее изучение как его физиологического действия, так и показаний к лечебному применению.

Тиамин

Исторические сведения

Первые упоминания о заболевании (какке, бери-бери), известном сейчас как про­явление недостаточности тиамина, встречаются в древних медицинских трактатах, до­шедших до нас из Китая, Индии, Японии (Bicknell, Prescott, 1953; Inouye, Katsura, 1965). К концу прошлого столетия клинически уже различали несколько форм этой патологии, но только Takaki (1887) связал заболевание с какой-то, как он тогда полагал, недостаточностью азотсодержащих веществ в пищевом рационе. Более определенные представления были у голландского врача С. Eijkman (1893—1896), обнаружившего в рисовых отрубях и в некоторых бобовых растениях неизвестные тогда факторы, предупреждавшие развитие или излечивавшие бери-бери. Очисткой этих веществ занимались затем Funk (1924), впервые предложивший сам термин «витамин», и ряд других исследователей (Wuest, 1962). Извлеченное из естественных источников актив­ное вещество только в 1932 г. было охарактеризовано общей эмпирической формулой, а затем (1936) успешно синтезировано. Еще в 1932 г. высказывалось предположение о роли витамина в одном из конкретных процессов обмена веществ—декарбоксилировании пировиноградной кислоты, но лишь в 1937 г. (Lohman, Schuster) стала известна коферментная форма витамина—тиаминдифос-фат (ТДФ). Коферментные функции ТДФ в системе декарбоксилирования ct-кето-кислот долгое время представлялись почти единственными биохимическими механиз­мами реализации биологической активности витамина, однако уже в 1953 г. круг ферментов, зависящих от присутствия ТДФ, был расширен за счет транскетолазы, а совсем недавно и специфической декарбоксилазы γ-окси-α-кетоглютаровой кислоты. Нет оснований думать, что перечисленным исчерпывается перспектива дальнейшего изучения витамина, так как эксперименты на животных, данные, получаемые в кли­нике при лечебном применении витамина, анализ фактов, иллюстрирующих извест­ную нейро- и кардиотропность тиамина, с несомненностью указывает на наличие еще каких-то специфических связей витамина с другими биохимическими и физиологи­ческими механизмами (В. Б. Спиричев, 1966; Ю. М. Островский, 1971).

2. Химические и физические свойства витамина В₁

Тиамин (В. М. Березовский, 1959; В. А. Девятнин, 1964), или 4-метил-5-β-оксиэтил-N- (2-метил-4-амино-5-метилпиримидил) -тиазолий, получа­ется синтетически обычно в виде хлористо-или бромистоводородной соли:

-Рйаминхлорид (М-337,27) кристаллизуется с Ѕ Н₂О в бесцветных моноклинических иглах, плавится при 233—234° (с разложением). В нейтральной среде его спектр поглощения имеет два максимума — 235 и 267 нм, а при рН 6,5 Один — 245—247 нм. Витамин хорошо растворяется в вода и уксусной кислоте, несколько хуже в этиловом и метиловом спиртах и нерастворим в хлороформе, эфире, бензоле, ацетоне. Из водных растворов тиамин может быть осажден фосфорно-вольфра-мовой или пикриновой кислотой. В щелочной среде тиамин подвергает­ся многочисленным превращениям (Metzler, 1960), которые, в зависи­мости от природы добавленного окислителя, могут завершаться образо­ванием тиаминдисульфида (X) или тиохрома (IX).

В кислой среде витамин разлагается только при длительном нагре­вании, образуя 5-гидрокси-метилпиримидин, муравьиную кислоту, 5-аминометилпиримидин, тиазоловый компонент витамина и З-ацетил-3-меркапто-1-пропанол. Среди продуктов распада витамина в щелочной среде идентифицированы тиотиамин, сероводород, пиримидодиазепин и др. Получены также сульфат и мононитрат витамина. Известны соли тиамина с нафталенсульфоновой, арилсульфоновой, цетилсерной и эфиры с уксусной, пропионовой, масляной, бензойной и другими кисло­тами.

Особое значение имеют эфиры тиамина с фосфорной кислотой, в частности ТДФ, являющийся коферментной формой витамина. Полу­чены (Fragner, 1965; Schellenberger, 1967) гомологи тиамина путем различных замещений у второго (этил-, бутил-, оксиметил-, оксиэтил-, фенил-, оксифенил-, бензил-, тиоалкил-), четвертого (окситиамин) и шестого (метил-, этил) атомов углерода пиримидина метилированием аминогруппьь, замещением тиазоловогоинхла на пиридиновой (пиритиамин), имидозоловый или оксазфювый, модификациями заместителей у пятого углерода тиазола (метил-, оксиметил-, этил-, хлорэтил-, оксипропил- и др.). Отдельную большую группу соединений витамина со­ставляют S-алкильные и дисульфидные производные (Matsukawa e. а., 1970). Среди последних наибольшее распространение как витаминный препарат получил тиаминпропилдисульфид (ТПДС).

3. Распространение витамина В₁, в природе.

Тиамин распространен повсеместно и обнаруживается у разных пред­ставителей живой природы (Р. В. Чаговец и др., 1968). Как правило, количество его в растениях и микроорганизмах достигает величин зна­чительно более высоких, чем у животных. Кроме того, в первом случае витамин представлен преимущественно свободной, а во втором — фосфорилированной формой. Содержание тиамина в основных продуктах питания колеблется в довольно широких пределах в зависимости от места и способа получения исходного сырья, характера технологической обработки полупродуктов и т. п. Величины, приводимые по этому пово­ду в литературе (Ф. Е. Будагян, 1961; В. В. Ефремов, 1969; П. И. Ши­лов, Т. Н. Яковлев, 1964), характеризуют, как правило, уровень витами­на до кулинарной обработки, которая сама по себе значительно разру­шает тиамин. В среднем можно читать, что обычное приготовление пищи разрушает около 30% витамина. Некоторые виды обработки (вы­сокая температура, повышенное давление и наличие больших коли­честв глюкозы), разрушают до 704-90% витамина, а консервация про­дуктов путем обработки их сульфитом может полностью инактивировать витамин В злаковых семенах других растений тиамин, подобно большинству водорастворимых витаминов, содержится в оболочке и за­родыше. Переработка растительного сырья (удаление отрубей) всегда сопровождается резким снижением уровня витамина в полученном продукте. Шлифованный рис, например, совсем не содержит витамина.

Содержание тиамина в некоторых продуктах питания (В. В. Ефремов, 1960)

Похожие работы

Биологическая роль витаминов, липидов, процессов брожения

Скачать

61532

0

0

... энергии затруднено. Гетероферментативное молочнокислое брожение — процесс более сложный, чем гомоферментативное: сбраживание углеводов приводит к образованию ряда соединений, накапливающихся в зависимости от условий процесса брожения. Одни бактерии образуют, помимо молочной кислоты, этиловый спирт и углекислоту, другие — уксусную кислоту; некоторые гетероферментативные молочнокислые бактерии могут ...

Характеристика общих свойств микроорганизмов

Скачать

113435

3

40

... два других отдела, отделенных мембраной, пирреллюлозому или рибоплазму, которая содержит рибосомы и связанные белки, и свободный от рибосом парафоплазму (Glockner, 2003). 3. Характеристика общих свойств микроорганизмов Микроорганизмы - это организмы, невидимые невооруженным глазом из-за их незначительных размеров. Этот критерий - единственный, который их объединяет. В остальном мир ...

Белки молока, строение и функции

Скачать

53011

11

0

... – переносят в кишечник новорожденного железо, витамины и другие важные соединения. Сывороточный белок α-лактоглобулин имеет специфическую функцию: он необходим для процесса синтеза лактозы. Казеин. Среднее количество его в молоке составляет 81% от общего содержания белков в молоке. Химически чистый казеин – белое аморфное вещество без запаха и вкуса – практически не растворяется в воде. ...

Строение, химический состав плодов и овощей

Скачать

107867

5

1

... России страдает от недостатка в питании витаминов и других функциональных веществ. Все большее распространение получают различные заболевания, снижается средняя продолжительность жизни. Химический состав плодов и овощей отличается большим разнообразием, он определяет цвет, вкус, запах, пищевую ценность продукта, сохраняемость и функциональные свойства. Энергетическая ценность большинства видов ...