БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ КАРОТИНА И КАРОТИНОИДОВ - Биологическая роль каротина и каротиноидов
Биологическая активность каротина, т. е. степень способности его оказывать на организм такое же действие, как и витамин А, зависит эффективность процесса его усвоения и нормальной функции конвертирующего аппарата. Витамин А, как было указано выше, ресорбируется в кишечнике быстрее каротина и в увеличенных дозах совершеннее. К тому же витамин А, как препарат, поступает в организм исключительно в жировом растворе. Этап конверсии при применении витамина А полностью отпадает. Каротин же может вводиться в организм в самом разнообразном виде, происходя из различных источников. Таким образом, А-витаминная активность каротиновых препаратов -- функция многих переменных факторов.
Первые исследования каротина как провитамина А считали его активность равной активности самого витамина (в равных весовых количествах). Это справедливо в идеальном случае, когда чистый b-каротин, растворенный в масле, содержащем антиоксиданты, вводится небольшими дозами в нормально функционирующий организм. Тогда усвояемость того и другого препарата должна быть примерно одинаковой, и конверсия каротина в печени произойдет количественно. Следовательно, будет ли введен в организм витамин А или b-каротин в том же количестве -- результирующей физиологический эффект должен быть тот же самый. Само собой разумеется, что подобное явление может иметь место только при наличии одного b-изомера каротина, симметричная молекула которого при конверсии распадается на две равноценных молекулы витамина А.
В весовом количестве витамин А получается при этом даже немного больше, если принять в расчет две присоединяющихся при конверсии молекулы воды.
Целый ряд экспериментальных наблюдений действительно свидетельствует о том, что b-каротин и витамин А в разных весовых количествах почти одинаково восстанавливают рост крыс при небольших дозировках. Однако, наряду с этим, имеется значительное количество данных, свидетельствующих о более низкой активности каротина по сравнению с витамином А.
Джилем с сотрудниками считают, что, вообще говоря, активность витамина А в 1,66 раза выше активности каротина. Андерхилл и Кауерд на основании биологической проверки пришли к заключению о вдвое высшей активности витамина А по сравнению с каротином. Каррером была найдена даже в десять раз высшая активность витамина А.
Все эти разноречивые данные с трудом поддаются сравнению, так как разным исследователям почти невозможно создать идентичные условия биологической пробы. К тому же и пределы ошибок при биологическом испытании активности могут превышать 100 % (Кауерд). С другой стороны, возможны ошибки и при химическом определении каротина в продуктах вследствие неучитываемого разложения и изомеризации. Кроме того, А-витаминная активность каротина может колебаться в зависимости от вида животного. Установленные закономерности для крыс нельзя механически переносить на других животных. Играет, по-видимому, некоторую роль и возраст особи. Унгер утверждает, что для здорового взрослого человека нет различия усвояемости между витамином А и каротином. Однако для детей и стариков каротин будто бы не может заменить витамин А.
Наряду с этим Сандлер подчеркивает благотворное влияние каротина на детей, что, между прочим, подтверждается и известной нам практикой отечественных терапевтов.
Большое значение для А-витаминной активности каротина имеет состав изомеров в препарате. Если молекула b-каротина при конверсии нацело распадается на две молекулы витамина А, то при конверсии молекулы a - или g-каротинов должна быть равна только половине активности b - каротина, что и доказано еще Куном и Брокманом в 1933 году. Однако и в этом, казалось бы, вполне ясном вопросе, не обошлось без противоречий. Эйлер, Каррер и Цубрис не установили большой разницы между a - и b-каротинами, как факторами роста крыс. Впрочем, ростовая функция каротина, согласно современным представлениям, уже не считается главнейшим и характерным признаком его физиологического действия.
Биологическая активность каротина, вводимого с естественными продуктами, зависит также от происхождения этих продуктов, от их обработки перед употреблением в пищу, от способа введения их в организм и величины дозировки, от влияния сопутствующих веществ и от степени насыщенности организма каротином. Литературные данные по этому вопросу, однако, достаточно разноречивы.
Согласно Грейвсу каротин зеленых растительных материалов более активен, чем каротин желтых и оранжевых продуктов. Так, например, активность каротина в варенной моркови, по данным автора, достигает лишь 25 % активности витамина А. Активность же каротина спаржи равна активности витамина А.
По данным Эриксена и Хейгаарда, каротин сырой моркови усваивается организмом только на 1 %, каротин вареной моркови -- на 19 %. Для шпината же эти данные соответственно равны 45 и 48 %. Шерман нашел, что каротин в шпинате обладает вдвое большей биологической активностью, чем каротин в моркови. Наряду с этим Смис и Отис утверждают, что активность каротина в шпинате равна активности чистого кристаллического каротина, растворенного в масле; активность же моркови -- в шесть раз меньше. Такие же несовпадения имеют место и для люцерны, если сравнить данные различных авторов. Подобных примеров можно было бы привести еще большее количество. Предпринятые Шерманом, а также Грейвсом, попытки обобщить все эти наблюдения, следует признать несостоятельными. В вопросе о сравнительной биологической активности витамина А и каротина, попадающего в организм с различными продуктами, нет еще окончательно установившейся определенности.
Биологическая активность содержащих каротин или витамин А препаратов или продуктов выражается в настоящее время в интернациональных единицах (I. U). Международная конференция по витаминам, состоявшаяся в 1931 году в Лондоне, приняла в качестве стандарта А-витаминной активности чистый, многократно перекристаллизованный каротин, полученный из моркови.
За интернациональную единицу активности условились считать ту активность, которой обладает 1 g (одна тысячная миллиграмма) этого международного стандарта каротина. Впоследствии, однако, выяснилось, что каротин моркови состоит из смеси изомеров и что a-изомер отличается по активности от b-изомера. Поэтому на следующей конференции, 1934 году, в качестве стандарта А-витаминной активности был принят чистый b-каротин, растворенный в кокосовом масле. На основе сравнения активности старого стандарта с активностью b-каротина было найдено, что интернациональная единица равна 0,6 g - b-каротина. Такое выражение А-витаминной активности существует и до сих пор. Гораздо реже можно встретить в литературе выражение А-витаминной активности в так называемых "крысиных единицах". Крысиная единица -- это то минимальное ежедневное количество b-каротина, которое достаточно, чтобы предохранить крысу от А-авитаминоза (1,8 - 3,0 g b-каротина).
Следует помнить, что количество интернациональных единиц в единице веса какого-либо каротиносодержащего продукта выражает именно биологическую А-витаминную активность данного продукта, но отнюдь не является мерилом количественного содержания каротина, что должно быть ясным на основе всего, сказанного выше. Интернациональной единице соответствует только 0,6 g-чистого b-каротина в кокосовом масле, но не 0,6 g-каротина, воспринимаемого с различными продуктами.
Бутс и сотрудники ошибочно критикуют опубликованные Пайком данные о А-витаминной активности овощей, полученной в результате биологических испытаний. Сделав простой пересчет каротина, определенного химическим путем в моркови, на витамин А, эти авторы не основательно утверждали, что биологическая активность моркови должна быть гораздо большей, чем это было определенно Пайком. Это, к сожалению, не единичный случай. Другие исследователи иногда также склонны характеризовать активность препаратов путем простого деления в них каротина на эквивалент интернациональной единицы. Такие данные соответствуют, конечно, не действительной, а, так сказать, "потенциальной активности", т. е. такой, которая имела бы место, если бы каротин препарата при идеальных условиях максимально усвоился организмом. Действительная же активность любого препарата или продукта может быть установлена в результате биологического его испытания по сравнению с принятым международным стандартом.
Большой интерес представляет вопрос о зависимости между биологической активностью и строением изомеров каротина и родственных им соединений. Вдвое меньшая активность a - и g-каротинов по сравнению с b-каротином свидетельствует о том, что как перемещение двойной связи в цикле, так и раскрытие цикла влечет за собой потерю активности. Последнее подтверждается также полным отсутствием А-витаминной активности у каротина и ликопина. Однако и без раскрытия b-иононового цикла присоединение к нему кислорода с образованием кетогруппы также связанно с потерей активности. Аналогично влияет на активность и введение в цикл гидроксила. Так, например, каротиноиды афанин (моно-кето -- b-каротин) и криптоксантин (моно-гидрокси -- b-каротин) имеют половинную по сравнению с b-каротином А-витаминную активность за счет сохранившихся в одной половине молекулы неизмененных b-иононовых циклов.
Обобщая эти наблюдения, можно было бы вывести общее заключение, что половинной, по сравнению с b-каротином, витаминной активностью обладают только те каротиновые красящие вещества, у которых в одной половине молекулы имеется неизмененный b-иононовый цикл (криптоксантин, афанин, миксоксантин, семи-b-каротинон, дигидро-b-каротин, b-каротин-моно-эпоксид, мутатохром и др.).
Результаты биологических испытаний соответствуют этим заключениям. В 1940 году Шормиллер экспериментально подтвердил на большом количестве объектов, что наличие в молекуле неизмененного b-иононового цикла является как бы непременным условием биологической активности соединений подобного типа. Однако из этого правила есть некоторые исключения. Специальные исследования показали, что живой организм способен переводить некоторые первичные продукты окисления, гидрирования и галоидирования b-иононового цикла обратно в b-ионон. Сказанное относится к b-каротин-моно - и ди-эпоксиду, дигидрокаротину и b-каротин-ди-иодиду, переходящем в организме в той или иной степени снова в b-каротин.
Винтерштейн и Функ утверждают, что таким путем можно получить А-витаминно-активное соединение из заведомо неактивного каратиноида родоксантина. Дигидросоединение последнего имеет b-иононовое строение, в противоположность самому родоксантину, обладающему a-иононовым строением. Эйлер, Каррер и Цубрис получили активные соединения из неактивных каротиноидов зеаксантина и лютеина, имеющих гидроксилированные циклы, путем замещения гидроксилов на бром действием трехбромистого фосфора.
Способность животного организма восстанавливать эпоксиды до образования свободных от кислорода соединений отмечена в последнее время также Каррером и его сотрудниками. А-витаминная активность a-каротин-эпоксида, b-каротин-ди-эпоксида и лютеохрома была установлена экспериментально на крысах. Обнаружено, что a-каротин-эпоксид активен в дозе 10 g, b-каротин-ди-эпоксид в дозе 17 g и лютеохром в дозе 18 g. Следовательно, животный организм способен частично переводить эти соединения соответственно в a-каротин, b-каротин и мутатохром. Становится также понятным отсутствие активности у аурохрома, так как последний обладает кислородными атомами, заключенными в двух фураноидных группировках, не способных к восстановлению.
Второй структурный элемент молекулы -- промежуточная алифатическая цепь -- представляется, с первого взгляда, не имеющей никакого влияния на активность, так как она совершенно одинакова у всех каротиновых красящих веществ -- активных и неактивных. Однако это не так. Один b-ионон, как известно, А-витаминной активностью не обладает. Наличие полиметиновой цепи является непрерывным условием физиологического действия его производных. Каррер в упоминавших выше работах по получению b-апо-каротиналей и соответствующих им каротинолов установил, что b-апо-2- и b-апо-4-каротинали и каротинолы обладают А-витаминной активностью. Обладает ею, естественно, и b-апо-6-каротинол. При дальнейшем же укорочении алифатической цепи активность исчезает. Следовательно, активность при наличии b-иононового цикла обусловливается также и наличием определенной длины цепи конъюгации, включающей в себя не менее пяти двойных связей. Таким образом, витамин А является наиболее экономной природной формой активного соединения, содержащего одни лишь необходимые для биологической активности структурные элементы.
Нарушение конъюгации в алифатической цепи влечет за собой потерю активности. К такому же результату приводит и полное насыщение двойных связей (пергидрокаротин). Активность сохраняется лишь тогда, когда примыкающая к b-иононовому циклу часть алифатической цепи построена минимум из двух изопреновых остатков.
Исследования последних лет показали, что А-витаминную активность b -- каротина, находящегося в полной трансформе, за 100, то получается следующая картина (см. Таблица 3) относительных активностей некоторых стериоизомеров (по результатам биологического испытания на крысах).
Таблица 3
B-каротин |
100 |
Нео-b-каротин U |
38 |
A-каротин |
53 |
Нео-a-каротин U |
13 |
G-каротин |
28 |
Про-g-каротин |
44 |
Из приведенных данных вполне очевидно, что наличие цис-конфигураций в молекуле каротина связано с заметным понижением активности. Таким образом, с целью предохранения от потери активности изомеризации (длительное нагревание, действующих кислот, света и при производстве препаратов каротина необходимо избегать условий, благоприятствующих его т. д.).
Похожие статьи
-
КАРОТИН КАК ПРОВИТАМИН А - Биологическая роль каротина и каротиноидов
Общие сведения Провитаминная сущность каротина заключается в том, что этот пигмент способен расщепляться в организме человека и многих животных с...
-
ПРИРОДНЫЕ ИЗОМЕРЫ КАРОТИНА - Биологическая роль каротина и каротиноидов
Исследования по выяснению структуры каротина проводились первоначально с пигментом, выделенным из моркови и принятым за чистый каротин. Вскоре была...
-
ЗАКЛЮЧЕНИЕ - Биологическая роль каротина и каротиноидов
Витамин А и злокачественный рост Это вопрос служит в последние годы предметом многочисленных исследований, получивших отражение в ряде обстоятельных...
-
ВВЕДЕНИЕ - Биологическая роль каротина и каротиноидов
Исторические данные Впервые каротин был выделен в 1831 году Вакенродером из желтой репы и моркови. По имени этой последней -- Daucus carota -- он и...
-
СВОЙСТВА КАРОТИНА - Биологическая роль каротина и каротиноидов
Кристаллический каротин представляет собой вещество темного медно-красного цвета с блестящим металлическим оттенком. Чистые изомеры каротина отличаются...
-
Введение, Химическая природа, Биологическая роль фолацина - Витамин Вс (фолиевая кислота)
Фолиевая кислота (от лат. "folium" - лист) поскольку впервые она была выделена из листьев шпината. Она широко распространена в биологических системах....
-
Применение, Биологическая роль - Сера и ее роль в жизни
Около половины производимой серы используется на производство серной кислоты, около 25% расходуется для получения сульфитов, 10-15% -- для борьбы с...
-
В человеческом организме количество магния составляет всего несколько десятых или сотых долей процента, однако он играет немаловажную роль в процессах...
-
КАРОТИНОИДНЫЙ СОСТАВ СЫВОРОТКИ КРОВИ - Биологическая роль каротина и каротиноидов
При исследовании в 1992 - 1997 гг. методом ВЭЖХ содержания каротиноидов в сыворотке крови различных групп населения России недостаточная обеспеченность...
-
Биологическая роль и физиологическое действие - Свойства и применение никеля
Биологическая роль: никель относится к числу микроэлементов, необходимых для нормального развития живых организмов. Однако о его роли в живых организмах...
-
Биологическая роль - Кальций и его биологическая роль
Кальций -- распространенный макроэлемент в организме растений, животных и человека. В организме человека и других позвоночных большая его часть...
-
Получение, Физические свойства, Химические свойства - Кальций и его биологическая роль
Свободный металлический кальций получают электролизом расплава, состоящего CaCl2 (75-80 %) и KCl или из CaCl2 и CaF2, а также алюминотермическим...
-
Биологическая роль цинка. - Цинк
Фармацевты и медики жалуют многие соединения цинка. Со времен Парацельса до наших дней в фармакопее значатся глазные цинковые капли (0,25%-ный раствор...
-
История и происхождение названия, Нахождение в природе - Кальций и его биологическая роль
Название элемента происходит от лат. calx (в родительном падеже calcis) -- "известь", "мягкий камень". Оно было предложено английским химиком Хэмфри...
-
Применение, Биологическая роль - Краткие сведения о кобальте
Легирование кобальтом стали повышает ее жаропрочность, улучшает механические свойства. Из сплавов с применением кобальта создают обрабатывающий...
-
Обзор литературы, Роль лизина в питании человека и животных - Этапы получения лизина
Роль лизина в питании человека и животных Лизин (б, е-диаминокапроновая кислота) - незаменимая основная алифатическая аминокислота. Это специфичная...
-
Введение - Кальций и его биологическая роль
Кальций -- элемент главной подгруппы второй группы, четвертого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 20....
-
Высокая каталитическая эффективность. Отличительной особенностью любого фермента является его чрезвычайно высокая каталитическая эффективность. Так,...
-
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ VI ГРУППЫ, Кислород - Химия элементов VI группы
Кислород Биологическая роль кислорода Основной (фактически единственной) функцией кислорода является его участие как окислителя в...
-
Эйнштейн решил теорию относительности при изучении эффектов электрического и магнитного полей, а также при скоростях движения тел, близких к скорости...
-
Слабые (L<<1, L<<100%) нек. мин. к-ты HNO2, H3PO4, HJ NH3, все ост. органич. основания (Me(OH)2), больш-во органич. кислот НСООН, СН3СООН,...
-
Биологические свойства кадмия - История открытия и свойства кадмия
Кадмиевые покрытия, недопустимы, когда они должны контактировать с пищевыми продуктами. Сам металл нетоксичен, зато чрезвычайно Ядовиты растворимые...
-
РОЛЬ КАТАЛИЗА В ЭКОЛОГИИ - Процесс катализа
Огромную роль призван сыграть катализ в решении актуальнейшей проблемы - охраны окружающей среды. По словам Кусто, земной шар напоминает "одиноко...
-
Сера в кормах - Сера и ее роль в жизни
Сера является весьма важным элементом тканей и органов организма животного. Основные ее количества находятся в составе серосодержащих аминокислот...
-
Применение, Биологическое значение железа - Железо в деятельности человека
Железо -- один из самых используемых металлов, на него приходится до 95 % мирового металлургического производства. Железо является основным компонентом...
-
Коррозия - это самопроизвольный процесс разрушения металлов и сплавов в результате окислительно-восстановительного (химического, электрохимического и...
-
Моющее действие эмульгаторов, Биологическое значение эмульсий - Эмульсии и эмульгаторы
Образование эмульсии происходит при отмывании жирных пятен мылом. Пептизированные, а затем стабилизированные солями жирных кислот частички жира легко...
-
Теллур, Полоний - Химия элементов VI группы
Биологическая роль теллура Микроколичества теллура всегда содержатся в живых организмах, его биологическая роль не выяснена Влияние на организм...
-
Медицина - Серебро: основные свойства и роль в мировой культуре
Одной из важных сфер использования серебра являлась алхимия, тесно связанная с медициной. Уже за 3 тыс. лет до н. э. в Китае, Персии и Египте были...
-
ЗВ'ЯЗКИ - Амінокислоти: одержання, властивості, роль у біології
Амінокислоти здатні утворювати ряд хімічних зв'язків з різними реакційноздатними групами. Пептидний зв'язок . Цей зв'язок утворюється в результаті...
-
Химическая связь и строение молекул вещества. - Роль химии в повседневной жизни
Атомистические воззрения возникли первоначально на Древнем Востоке, в античных Греции и Риме. Первоначально атомное учение предполагало существование...
-
Таблица 11. Исходные данные Вид товара Единица измерения Количество реализованного товара, тыс. Цена товара, руб. Базисный период Отчетный период...
-
Значимость соли, ее свойства и состав - Роль соли
Влияние соли на нашу жизнь гораздо больше, чем, кажется на первый взгляд. В соляных шахтах и из морей добывается огромное количество соли. Только в...
-
Электротехника и ювелирное дело Так как обладает наибольшей электропроводностью, теплопроводностью и стойкостью к окислению кислородом при обычных...
-
Физические и химические свойства - Сера и ее роль в жизни
Атомы серы обладают уникальной способностью образовывать устойчивые гомоцепи, т. е. цепи, состоящие только из атомов S (энергия связи S-S составляет...
-
Стратегическими целями социально-экономической политики Приднестровской Молдавской Республики являются обеспечение устойчивого повышения уровня жизни...
-
Введение - Анализ и моделирование инновационной активности малых и средних предприятий
Актуальность темы исследования. Всеобщая информатизация в современном мире каждый день порождает новые тенденции и веяния во всех сферах жизни общества -...
-
Учение о строении вещества - Роль химии в повседневной жизни
На протяжении многих веков в сознании человека господствовали представления об атомах, как мельчайших, неделимых, простейших по составу и неизменных...
-
Есть продукты, которые мы едим часто, очень часто, редко или вообще не едим. И лишь без соли не обходится практически никто. Хлорид натри NaCI - хорошо...
-
Основные морфологические типы личинок жуков - Регуляция активности ферментов
Форма тела организма в значительной степени определяется теми силовыми отношениями со средой, что особенно ярко заметно на личинках, активно...
БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ КАРОТИНА И КАРОТИНОИДОВ - Биологическая роль каротина и каротиноидов