Зрение

скачать (412 kb.)

1   2   3   4   5   6

Из растительных материалов каротины могут быть выделены экстракцией органическими растворителями, не содержащими пероксидов, на рассеянном свету в инертной атмосфере с последующим омылением и хроматографическим разделением.

Каротиноидные углеводороды(каротины) – наиболее широко представлены в высших растениях. Основные - -, -, -, -, каротины и ликопин (формулы 1а-1d соответственно). Все они хорошо растворимы в CHCl3, CS2 и бензоле, хуже – в эфире, гексане, жирах и маслах. Легко присоединяют кислород воздуха, неустойчивы на свету и при нагревании в присутствии кислот и щелочей. С раствором SbCl3 в CHCl3 дают характерное синее окрашивание ( 590нм.).













1a R=R’=A; 1б R=A. R’=Б; 1в R=A. R’=В; 1г R=R’=Б;

1д R=R’=В; 1е R=Г. R’=Д; 1ж R=R’=Е; 1з R=Г. R’=А

- Каротин – темно-рубиновые кристаллы, в природе распространен в виде наиболее стабильного транс-изомера по всем двойным связям. В растворах под воздействием света, при нагревании или добавлении йода частично изомеризуются в цис- изомеры. При воздействии О2 или нагревании в присутствии воздуха - каротин постепенно окисляется и обесцвечивается; Продуктами окисления являются эпоксиды (например, 5,6-эпокси- и 5,8-эпокси- -каротины) и производные -ионона.

Гидрирование в присутствии катализатора приводит к частичному или полному восстановлению двойных связей. –Каротин может быть выделен экстракцией сухой моркови, люцерны, гречихи, пальмового масла и других растительных материалов. В промышленном масштабе его получают микробиологическим путем с помощью гетероталлического, мукорового гриба Blakeslea trispora, используя отходы крахмально – паточного производства или мукомольной промышленности (кукурузная, соевая мука), а также синтетически из производных витамина А по схеме:





















a-Каротин – красные кристаллы; содержится в тех же растениях, что и - -каротин, но в значительно меньшем количестве (до 25% от содержания - каротина). При нагревании с этилатом натрия частично превращается в - каротин; ([а]D +315 ).

Ликопин – кристаллы красно – фиолетового цвета. Красящее вещество томатов. Содержатся также в плодах многих родов растений; могут быть выделены из томатов или получены синтетическим путем.

Каротиноиды в природе встречаются как в свободном состоянии, так и в виде гликозидов, каротинпротеинов или эфиров, образованных с одной или более молекулами жирных кислот. Впервые каротины были выделены из стручков перца, позже – из желтой репы и моркови Daucus carota, откуда и получили свое название. Среди растений каротиноиды в наибольшем количестве содержатся в абрикосах (50-100мкг/г), моркови (80-120 мкг/г), листьях петрушки (100мкг/г).

Качественно и количественно каротиноиды определяют по интенсивности максимума поглощения света в видимой области, а также с помощью хроматографии.

В организме животных каротиноиды не синтезируются, а поступают с пищей. Каротиноиды, имеющие в своем составе хотя бы одно кольцо А (см. ф-лу 1), являются предшественниками витамина А. Превращение в организме этих каротиноидов, содержащих 40 атомов С, в витамин А с 20-ю атомами осуществляется расщеплением молекулы каротина по центральной двойной связи или ступенчатым расщеплением, начиная с конца молекулу. Наибольшей А-витаминной активностью обладает - каротин (условно ее принимают равной 100%), активность а – каротина –53%, -каротина – 48%.

Каротиноиды участвуют в фотосинтезе, транспорте кислорода через клеточные мембраны, защищают зеленые растения от действия света; у животных стимулируют деятельность половых желез, у человека повышают иммунный статус, защищают от фотодерматозов, как предшественники витамина А играют важную роль в механизме зрения; природные антиоксиданты.

Каротиноиды используют в качестве промышленно – пищевых красителей, прокомпонентов витаминного корма животных, в медицинской практике – для лечения пораженных кожных покровов.
1.4.2. Биодоступность каротиноидов.
Здесь дан анализ поэтапного процесса усвоения каротиноидов в животном организме в зависимости от различных факторов внешней и внутренней среды.

Каротиноиды являются природными веществами, биосинтез которых осуществляется растениями и некоторыми микроорганизмами. Человек и животные не способны их синтезировать и должны регулярно получать их с пищей, так как каротиноиды выполняют в организме целый ряд жизненно-важных функций . В настоящее время убедительно показано, что каротиноиды обладают и другими ценными специфическими свойствами, не связанными с А-витаминной активностью. В живых организмах они действуют как фотопротекторы и антиоксиданты, на молекулярном и клеточном уровне предотвращают трансформации, индуцированные окислителями, генотоксическими веществами, рентгеновским и УФ-излучением. Поддерживают стабильность генома и резистентность организма к мутагенезу и канцерогенезу.

Известно около 600 различных каротиноидов, из них только 10% обладают про-А-витаминной активностью. Наиболее распространенным в природе и хорошо изученным является бета-каротин. Он составляет 20-30% от суммы природных каротиноидов. Все исследования по биодоступности и метаболизму каротиноидов проведены в основном с использованием бета - каротина. Симметричная структура молекулы, состоящая из двух остатков А с сопряженной системой пи-связей, делает его уникальным с химической и биологической точек зрения.

В организме взрослого человека в среднем содержится 100-200 мг бета-каротина, из них 80% депонируется в жировой ткани, 10% - в печени, около 1% содержится в плазме и 9% - в других органах и тканях (надпочечники, репродуктивные органы, мозг, легкие, сердце, почки, селезенка). Эпидемиологические и экспериментальные исследования убедительно показали, что снижение потребления и усвоения бета-каротина, низкий уровень его в плазме повышают риск возникновения рака, катаракты, сердечно-сосудистых и некоторых дегенеративных заболеваний.

Биодоступность препаратов и пищевых добавок каротиноидов в основном оценивают классическим методом по концентрации их в плазме крови.

Сложности при экспериментальном исследовании каротиноидов возникают из-за отсутствия надежной животной модели, а также из-за этических ограничений по использованию изотопных методов исследования и модельного гиповитаминоза у людей.

В настоящее время известно, что усвоение каротиноидов происходит в несколько этапов: микронизация и эмульгирование в желудочно-кишечном тракте, всасывание в тонком кишечнике, частичная биоконверсия бета-каротинов в ретинол, транспорт бета-каротина через лимфатическую систему и воротную вену в печень, а затем в кровь и распределение по органам и тканям.

Рассмотрим подробнее этапы усвоения каротиноидов и факторы, влияющие на них.

1.4.3. Микронизация и эмульгирование.

Микронизация и эмульгирование происходят в процессе переваривания пищи в желудочно-кишечном тракте. Убедительно показано, что биодоступность бета-каротиноидов из соков, овощей (особенно сырых) невысокая по сравнению с чистым препаратом. Например, биодоступность бета-каротиноидов из моркови составляет 10-20%, из брюквы - 0,1% от чистого бета-каротина. Это объясняется тем, что каротиноиды в растениях, в том числе в овощах, находятся в комплексе с белками, что затрудняет их высвобождение. Для повышения высвобождения необходима предварительная кулинарная обработка (измельчение, пропаривание, щадящее подогревание, но не слишком сильное во избежание изомеризации с потерей биологической активности). При использовании препаратов или пищевых добавок на основе чистого бета-каротина в виде напитков, масляных растворов или суспензий с размером частиц 2-3 микрона можно достичь высокой степени усвоения, если не использовать комплексообразующие вещества. Каротиноиды, являясь липофильными веществами, плохо всасываются без эмульгирования. Эмульгирование каротиноидов, как и липидов, происходит в тонком кишечнике в присутствии желчных кислот с образованием липидных мицелл.

Жиры, стимулируя желчевыделение и образование липидных мицелл, повышают биодоступность бета-каротина


1.4.4. Всасывание или абсорбция.

Каротиноиды всасываются в тонком кишечнике путем пассивной абсорбции при контакте липидных мицелл с клеточной мембраной кишечного эпителия. Бета-Каротин появляется в лимфе одновременно с вновь абсорбированным жиром. Предполагают, что каротиноиды и липиды вместе транспортируются через мембрану и внутри клеток слизистой оболочки тонкого кишечника.

Всасывание нарушается при дефиците цинка, фолиевой кислоты, белково-энергетическом истощении организма , не всосавшиеся в слизистой тонкого кишечника, выводятся из организма в неизменном виде с фекалиями. По количеству выделившихся каротиноидов также иногда судят о степени их биодоступности. В слизистой тонкого кишечника происходит частичное ферментативно регулируемое превращение Каротиноидов в ретинол.

1.4.5. Транспорт бета-каротина из слизистой кишечника в печень.

У людей транспорт бета-каротина из кишечника осуществляется исключительно липопротеинами, они переносят бета-каротин из кишечника через лимфатическую систему в грудной проток. Липопротеинлипаза гидролизует триглицеридное ядро хиломикрона с образованием хиломикронных остатков, которые захватываются печенью, где и депонируются. Дефицит липопротеинов может лимитировать транспорт бета-каротина.
1.4.6.Транспорт Каротиноидов из печени в кровь.

У людей из печени в кровь Каротиноиды транспортируется липопротеинами низкой плотности и частично липопротеинами высокой плотности.
1.4.7. Биоконверсия Каротиноидов.

Биоконверсия или превращение каротиноидов в витамин А в организме происходит по двум механизмам: путем расщепления молекулы по центральной пи-связи с образованием ретинола или эксцентрическим расщеплением по периферическим пи-связям с образованием ano-каротиналей и ретиноевых кислот. Биоконверсия основной массы каротиноидов происходит по первому механизму, поэтому рассмотрим его подробнее на примере бета-каротина и под термином "биоконверсия" в дальнейшем будем подразумевать превращение бета-каротина в ретинол.

Абсорбированный бета-каротин в слизистой тонкого кишечника подвергается окислительному расщеплению по центральной пи-связи под влиянием молекулы кислорода и фермента бета-каротин-15-15'-диоксигеназы с образованием ретиналя, который восстанавливается в ретинол в присутствии фермента ретинальдегидредуктазы. Образующийся ретинол этерифицируется насыщенными жирными кислотами в ретинилэфир, вероятно, с участием ацил-КоА и фермента ацил-КоА-ретинолтрансферазы. Степень и скорость биоконверсии регулируются активностью бета-каротина-15-15’-диоксигеназы и клеточным ретинол-связывающим белком. Возможно существование внутриклеточных транспортных механизмов, направляющих каротиноиды к расщепляющим ферментам. Бета-каротин-15-15’-диоксигеназа расщепляет многие каротиноиды, включая бета-апо-каротинали, только с образованием ретиналя. Бета-каротин-15-15’-диоксигеназа (ДОГ) выделен из цитозоля кишечника и печени в 1965 г. и охарактеризован двумя независимыми группами. В очищенном виде он нестабилен, имеет оптимум pH 7,5-8,5, Km в интервале 2-10 мМ, ингибируется ионами железа, хелатирующими агентами и сульфгидрил-связывающими веществами. Активность ДОГ зависит от статуса витамина А и от содержания белков в пище. Она снижается при низком потреблении белков. Таким образом, расщепление Кд регулируется гомеостатически, поэтому даже при употреблении высокой дозы каротиноидов не наблюдается гипервитаминоза А. Выдвигается гипотеза, что процесс расщепления бета-каротина может регулировать клеточный белок, связывающий ретиноевую кислоту(КРКСБ) II типа, предотвращая избыточный синтез витамина А. Потребности организма в витамине А в значительной мере удовлетворяются за счет каротиноиды пищи. У человека более 50% витамина А образуется из каротиноидов и, частично, из ретиноидов, содержащихся в мясных продуктах пищи в виде РЭ. РЭ абсорбируются слизистой кишечника и на ворсинках гидролизуются с образованием ретинола. Дальнейшее превращение ретинола в РЭ происходит аналогично выше рассмотренному процессу.
1.4.8. Транспорт РЭ в печень.

Ретинил эфиры, образовавшиеся из Каротиноиды и ретиноид, связываются с хиломикронами (ХМ) и транспортируются через лимфу в общий кровоток, где происходит липолитическое удаление триглицеридов. ХМ остатки, обогащенные холестерином и ретинилэфир(РЭ), практически полностью поступают в печень, по-видимому, путем рецепторного эндоцитоза. В печени происходит лизосомальная деградация остатков, гидролиз РЭ и последующая реэтерификация с образованием гепатических РЭ, главным образом в виде пальмитатов. Печеночные РЭ депонируются в паренхимной и непаренхимной тканях печени, локализуясь в липидных каплях звездчатых клеток. Резервы витамина А в печени составляют около 90% от общего количества (200 мг) в организме.

1.4.9.Мобилизация витамина А из печени в кровь.

Из печени в кровь витамин А поступает после гидролиза РЭ в виде ретинола в комплексе с ретинолсвязывающим белком (РСБ) и преальбумином в эквимолярных соотношениях.

Мобилизация ретинола - регулируемый процесс, который контролируется, главным образом, скоростью синтеза и секреции РСБ. Дефицит ретинола специфически блокирует секрецию РСБ. Синтез и метаболизм РСБ находятся также под эндокринным контролем. РСБ синтезируется, секретируется паренхимными клетками печени и быстро комплексируется с ретинолом и преальбумином. . РСБ человека имеет мол. массу 21000-22000, состоит из одной полипептидной цепи, на которой имеется определенный участок для связывания 1 молекулы ретинола. . Дефицит белка и цинка в рационе задерживает синтез РСБ, а при дефиците РСБ нарушается мобилизация ретинола из печени и выход его в кровь. В норме содержание РСБ в крови взрослых мужчин - 47 мкг/мл, у женщин - 42 мкг/мл. В транспорте ретинола вместе с РСБ участвует преальбумин (мол. масса 53000) концентрация которого в крови взрослого составляет 200-300 мкг/мл. Предполагают, что преальбумин предохраняет РСБ от почечной фильтрации и экскреции с мочой. ПА также участвует в связывании и транспорте тиреоидных гормонов. РСБ обеспечивает солюбилизацию гидрофобных молекул ретинола, защиту их от окисления, транспорт и перенос ретинола в ткани. По-видимому, РСБ предотвращает мембрано-токсическое действие свободного ретинола. ретинола в свободном виде, в крови не обнаружен. Нормальные уровни ретинола в крови - 0,5-0,6 мкг/мл, что составляет 1% от общего количества, в других органах и тканях, не считая печень - около 9%. 90% витамина А в плазме находится в виде ретинола и 10% - в виде РЭ. Транспорт РЭ в крови осуществляется В-липопротеинами.

На уровень ретинола в плазме крови влияют физиологические, диетические (пищевые), клинические и генетические факторы. При избыточном поступлении ретинола в организм наблюдается насыщение тканей, так называемый "потолочный эффект" с явлениями токсичности.
1.4.10.Транспорт каротиноидов и ретинола в органы и ткани.

До настоящего времени нет ясности в механизмах переноса Каротиноиды во все ткани, кроме печени. Происходит ли транспорт их ХМ перед поступлением в печень или каротиноиды поступают в другие ткани из печени через кровь? Неизвестны факторы, влияющие на поступление каротиноидов в ткани и рециклизацию их из тканей в кровь, а также механизмы мобилизации, биоконверсии и взаимопревращения каротиноидов, депонированных в печени и жировой ткани.

Ретинол поступает в органы и ткани с кровью в виде комплекса с РСБ и преальбумином. Предполагают, что рецепторы клеточных мембран воспринимают только комплекс ретинола с РСБ, а не свободный ретинол. В клетках ретинол ферментативно окисляется до ретиналя и ретиноевой кислоты. Ретиналь занимает ключевое положение в обмене А, необратимо окисляясь в ретиноевую кислоту или подвергаясь обратимому восстановлению в ретинол. Из различных тканей животных и печени человека выделены водорастворимые внутриклеточные белки, связывающие ретинол и ретиноевая кислота (КРСБ и КРКСБ) с мол. массой 14600, имеющие участок для связывания 1 молекулы ретинол или ретиноевая кислота. Белки имели гомологичную структуру, но отличались между собой по иммунологическим показателям и обладали ретиноид-лиганд-связывающей специфичностью. В то же время отличия КРСБ от РСБ были значительны. При исследовании распределения КРСБ в тканях крысы более высокие уровни его обнаружены в печени, почках и репродуктивных органах. Ретинол и ретиноевая кислота выводятся из организма с мочой и фекалиями в виде глюкуронидов или продуктов декарбоксилирования.


1.4.11.Взаимопревращение каротиноидов в организме.

Помимо бета-каротина, в плазме крови людей методом высокоэффективной жидкостной хроматографии обнаружены другие каротиноиды: альфа-каротин, ликопин, зеаксантин, криптоксантин, лютеин и ряд не идентифицированных Каротиноиды. Те же Каротиноиды, но в других соотношениях найдены в органах и тканях. Считается, что профиль каротиноидов в плазме зависит от присутствия их в пище.
1.4.12. Факторы, влияющие на биодоступность каротиноидов.

Поэтапный анализ процесса усвоения каротиноидов показывает его зависимость от множества факторов, связанных как с составом, качеством и кулинарной обработкой пищи, так и с состоянием организма, особенно наличием патологических нарушений желудочно-кишечного тракта и других органов. От степени биодоступности каротиноидов зависит обеспеченность ими организма, что определяется по концентрации каротиноидов в крови.

У людей обнаружены значительные индивидуальные различия в уровне бета-каротина в плазме крови, как до, так и после приема каротинсодержащих препаратов.

Выявлены возрастные, половые и региональные различия. Например, у жителей Германии средний уровень бета-каротина в плазме крови составляет (мкг/дл): 60 - у мужчин и 72 - у женщин; в Японии: в регионе Джакумо - 36,4 и 64, в Ширакава - 27,8 и 45,5, соответственно Уровень бета-каротина в плазме крови, как правило, ниже у пожилых людей.

Уровень бета-каротина в плазме крови значительно ниже у курящих, алкоголиков, онкологических и кардиологических больных.

Пока неизвестно, почему 10-20% практически здоровых людей различных регионов уровень бета-каротина в плазме крови не повышается в ответ на его пероральное применение. У таких людей, как правило, ниже концентрация бета-каротина и других каротиноидов в плазме и выше, как полагают, риск возникновения рака, сердечно-сосудистых и ряда других заболеваний.

В процессе эволюции в организме сформировалась система регуляции поступления и усвоения каротиноидов при участии метаболических ферментов и транспортирующих белков. Однако, механизмы весьма сложны и во многом еще неясны.

Неизвестны процессы взаимопревращения различных каротиноидов, а также каротиноидов и Рд в печени и других органах и тканях, причины меж-, внутривидовых и индивидуальных вариаций процессов всасывания и транспорта.

Требуются дополнительные исследования механизмов усвоения каротиноидов для того, чтобы направленно менять их биологическую активность.


1.5. Витамин А.

Витаминами называются низкомолекулярные соединения органической природы, не синтезируемые в организме человека, поступающие извне, в составе пищи, не обладающие энергетическими и пластическими свойствами, проявляющие биологическое действие в малых дозах. Витамины образуются путем биосинтеза в растительных клетках и тканях. Большинство из них связано с белковыми носителями. Обычно в растениях они находятся не в активной, но высокоорганизованной форме и, по данным исследований, в самой подходящей форме для использования организмом, а именно — в виде провитаминов. Их роль сводится к полному, экономичному и правильному использованию основных питательных веществ, при котором органические вещества пищи высвобождают необходимую энергию.
Недостаток витаминов вызывает тяжелые расстройства. Скрытые формы витаминной недостаточности не имеют каких-либо внешних проявлений и симптомов, но оказывают отрицательное влияние на работоспособность, общий тонус организма и его устойчивость к разным неблагоприятным факторам. Удлиняется период выздоровления после перенесенных заболеваний, а также возможны различные осложнения. Витамин А (ретинол), провитамины А (каротины) –жирорастворимые витамины. Витамин А содержится только в продуктах животного происхождения. В чистом виде это — кристаллическое вещество светло-желтого цвета, хорошо растворяемое в жире. Неустойчив к действию кислот, ультрафиолету, кислороду воздуха.
Растительные пигменты каротиноиды играют роль провитамина Превращение каротина в витамин А происходит в стенке тонких кишок и в печени. Физиологическое значение витамина А. Витамин А оказывает влияние на развитие молодых организмов, состояние эпителиальной ткани, на процессы роста и формирования скелета, ночное зрение. Так, адаптация зрения к условиям различной освещенности длится около 8 минут при нормальных запасах витамина А и 30—40 минут — при уменьшении их наполовину. Витамин А участвует в нормализации состояния и функции биологических мембран.
В сочетании с витамином С он вызывает уменьшение липоидных отложений в стенках сосудов и снижение содержания холестерина в сыворотке крови.
Особенно витамин А нужен щитовидной железе, печени и надпочечникам. Он — один из витаминов, сохраняющих молодость. Например, он продлевает жизнь подопытным животным.
Особенно много витамина А в печени морских животных. Вот почему препараты из печени этих животных (например, «катрэкс» — из печени черноморской акулы катрана) очень ценны.
Витамин А нужен ушам. Его нехватка может привести к ушным инфекциям и отразиться на механизме слуха. Его с большим успехом применяют в аллергической терапии. Установлено, что приступ сенной лихорадки можно полностью отразить принятием 150 000 МЕ * витамина А (1МЕ-0.3 мкг).

Зарубежные врачи называют его «первой линией обороны от болезней», так как целостность покровов и эпителия внутри тела, нормальная их работа — первое условие здоровья.

Недостаток витамина А широко распространен. Из-за этого происходит замедление реакции организма (спортсменам на заметку). Так, в ФРГ проводились опыты с 152 шоферами, которые или не прошли водительские испытания, или имели наибольший список дорожных происшествий. Им давали ежедневно по 150 000 МЕ витамина А, что привело как сообщает Институт психологии транспорта, к значительному усилению их водительских способностей.

Вообще проблема дефицита витамина А остро стоит во всем мире. Производится лечение витамином А. Так, в Индии детям в возрасте 1—5 лет раз в полгода дают по 60 миллиграммов витамина А (200 000 МЕ, или 40 взрослых норм сразу!). Среди детей, получивших две дозы, заболеваемость глаз сократилась на 75%.
Запасы витамина А могут в печени составлять резерв 1 500-дневной потребности. Они откладываются там в форме эфира высших жирных кислот: олеиновой, пальмитиновой и стеариновой, и, возможно по этой причине, несмотря на столь высокие запасы, не наблюдается явлений гипервитаминоза. Заметим, что витамин А накапливается в печени из каротина, но не из витаминной диеты. Среди сельского населения острова Ява, питающегося неполированным рисом, зелеными овощами и фруктами, не наблюдается признаков нехватки витамина А. Наоборот, установлено, что снабжение витамином А достаточно полноценно, хотя их пища не содержит молока, масла и почти лишена яиц. Потребность в витамине А составляет 1,5 мг/сутки» причем не менее 1/3 потребности должно быть удовлетворено за счет самого витамина А, а 2/3 — за счет каротина.
Гипервитаминоз витамина А встречается крайне редко, так как нужны необычайно высокие дозы, поступление которых в жизни трудно осуществить. Вот один из таких случаев

Английская газета «Тайме» сообщила о смерти ученого Б. Брауна, 48 лет. В статье под заголовком «Морковная диета убила ученого» говорилось: «Как установило расследование в Кройдоне, сторонник здоровой пищи, выпивавший по восемь пинт (пинта — 0,56 литра) морковного сока в день, был совершенно желтого цвета, когда умер. Врач заявил, что Б. Браун умер от отравления витамином А». Уменьшают запасы витамина А алкоголь, канцерогены, висмут; сильное уменьшение в диете белка (с 18 до 3 процентов) уменьшает отложение этого витамина в печени более чем в 2 раза.
Разрушает его кислород воздуха, кислоты, ультрафиолетовые лучи. Прогоркание жиров ведет к разрушению витамина А.
Важнейшие источники витамина А: печень, сливочное масло, сливки, сыр, яичный желток, рыбий жир. При тепловой обработке витамин А значительно разрушается.

1   2   3   4   5   6



Рефераты Практические задания Лекции
Учебный контент

© ref.rushkolnik.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации