витамин к. Доклад по теме Витамин К, его нахождение в природе. Биологическая роль витамина К.
 Скачать 37.38 Kb.
|
|
ФГАОУ ВО «КРЫМСКИЙ ФЕДИРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.И.ВЕРНАДСКОГО» МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ С.И.ГЕОРГИЕВСКОГО КАФЕДРА МЕДЕЦИНСКОЙ ХИМИИ Доклад ПО ТЕМЕ: «Витамин К, его нахождение в природе. Биологическая роль витамина К.» Подготовила студентка 1-го курса 2-го медицинского факультета Группы Л2 192-В : Зиновьева Екатерина Преподаватель: Шемшединова Эльвиса Шевкетовна Витамин К Витамин К является жирорастворимым витамином, запасаемым в небольших количествах в печени, он разрушается на свету и в щелочных растворах. Под общим названием витамин К объединяется большая группа близких по своему химическому составу и действию на организм веществ (от витамина К1 до К7). Из этой группы наибольший интерес представляют две главные формы витамина К, существующие в природе: витамин К1 и витамин К2. Витамин К1 - вещество, которое синтезируется в растениях и содержится в листьях. Витамин К2 - вещество, которое преимущественно синтезируется в организме микроорганизмами (сапрофитными бактериями) в тонком отделе кишечника, а также клетками печени животных. Витамин К можно обнаружить во всех тканях животных. ИСТОРИЯ 1929 г. датский ученый Хенрик Дам (англ. Carl Peter Henrik Dam) исследовал последствия недостатка холестерола у цыплят, находившихся на лишенной холестерола диете. Через несколько недель у цыплят развилась геморрагия - кровоизлияние в подкожную клетчатку, мышцы и другие ткани. Добавление очищенного холестерола не устраняло патологических явлений. Оказалось, что целебным эффектом обладают зерна злаков и другие растительные продукты. Наряду с холестеролом из продуктов были выделены вещества, которые способствовали повышению свертывания крови. За этой группой витаминов закрепилось название витамины К, поскольку первое сообщение об этих соединениях было сделано в немецком журнале, где они назывались Koagulationsvitamin (витамины коагуляции). За эту работу Хенрику Даму в 1943 г. была присуждена Нобелевская премия. В 1939 г. в лаборатории швейцарского ученого Каррера впервые был выделен из люцерны витамин К, его назвали филлохинон. В том же году американские биохимики Бинклей и Дойзи получили из гниющей рыбной муки вещество с антигеморрагическим действием, но с иными свойствами, чем препарат, выделенный из люцерны. Это вещество получило название витамин К2 в отличие от витамина из люцерны, названного витамином К1. Можно сказать, что витамин К - противогеморрагический витамин, или коагуляционный. Витамин К также играет важную роль в формировании и восстановлении костей, обеспечивает синтез остеокальцина - белка костной такни, на котором кристаллизуется кальций. Он способствует предупреждению остеопороза, участвует в регуляции окислительно-восстановительных процессов в организме. Иногда в пищу человека или животного попадает большое количество испорченного (гнилого) продукта, при этом в организм вводится содержащийся в таком продукте кумарин -- яд, убийственно действующий на печень. Афлотоксины, вызывающие раковые заболевания, имеют химическую структуру, подобную структуре кумарина. Так вот, именно витамин К нейтрализует пагубное действие кумарина, афлотоксинов и других ядов, скапливающихся в организме. Витамин К также играет важную роль в формировании и восстановлении костей, обеспечивает синтез остеокальцина - белка костной такни, на котором кристаллизуется кальций. Он способствует предупреждению остеопороза, участвует в регуляции окислительно-восстановительных процессов в организме. ХИМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА Витамин K ("Koagulation" на немецком языке) - это название группы для множества связанных составов, которые имеют общую метилированную нафтохиноновую кольцевую структуру, и которые изменяются по алифатической боковой цепи, приложенной в 3 положениях. Филлохенон (также известный как витамин K1) обязательно содержит в своей цепи стороны четыре изопреноидных радикала, один из которых является ненасыщенным. Менахиноны составили боковые цепи в различном количестве ненасыщенных изопреноидных радикалов. Вообще они определяются как MK -N, где n определяет число изопреноидов Общепринято, что нафтохинон- это функциональная группа, механизм действия которой подобен всем K-витаминам. Существенные различия могут происходить, однако, относительно кишечного поглощения, передачи, распределения в тканях и бионакопления. Эти различия вызваны различным липофильностями различных боковых цепей и различной пищевой формой, в которой находятся витамины. В природе найдены только два витамина группы К: выделенный из люцерны витамин K1 и выделенный из гниющей рыбной муки K2. Кроме природных витаминов К, в настоящее время известен ряд производных нафтохинона, обладающих антигеморрагическим действием, которые получены синтетическим путем. К их числу относятся следующие соединения: Витамин К3, (2-метил-1,4-нафтохинон), Витамин К4 (2-метил-1,4-нафтогидрохинон), Витамин К5 (2-метил-4-амино-1-нафтогидрохинон), Витамин К6 (2-метил-1,4-диаминонафтохинон), Витамин К7 (3-метил-4-  амино-1-нафтогидрохинон).ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Витамин К1 представляет собой светло-желтое масло, которое кристаллизуется при температуре -20° и кипит при 115-145° в вакууме. Это вещество растворимо в хлороформе, диэтиловом эфире, этиловом спирте и других органических растворителях. Его растворы поглощают УФ лучи. Так, в петролейном эфире максимумы адсорбции находятся при длине волны, равной 243, 249, 261, 270 и 325 нм. В этом ряду наибольшую оптическую плотность (= 420) витамин К проявляет при К = 249 нм. Витамин К2 - желтый кристаллический порошок с температурой плавления 54°, растворяющийся в органических растворителях. Он имеет адсорбционные спектры, сходные с таковыми витамина К1, но менее интенсивно поглощает УФ лучи. Например, в петролейном эфире максимум его поглощения находится при 248 нм и составляет = 295. Витамин К3 представляет собой лимонно-желтое кристаллическое вещество с характерным запахом. Температура плавления 160°. Он слабо растворим в воде, что обусловлено отсутствием в его молекуле длинной углеводородной цепи. Витамины К, содержащие в положении 3 изопреноидную цепь, относятся к светочувствительным соединениям. При освещении ультрафиолетом происходит фотолиз, отщепляется изопреноидная цепь, которую замещает гидроксил, а молекула фитола окисляется в кетон фитон. Витамины К, будучи, как сказано выше, производными нафтохинона, обладают способностью к окислительно-восстановительным реакциям. На этой способности витаминов К основано количественное определение их полярографическим методом. Нафтохиноновая молекула, присоединяя два водорода, переходит в нафтогидрохиноновую. Эта реакция в присутствии кислорода воздуха обратима. Реакция восстановления нафтохинонов (окрашенных веществ) сопровождается их обесцвечиванием. Витамины К способны непосредственно взаимодействовать с кислородом, присоединяя его в положении 2, 3 молекулы нафтохинона. Продуктом окисления является эпоксид. БИОХИМИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ Как отмечено выше, обнаружение К-авитаминоза было связано с клинической картиной, показывающей замедление процессов свертывания крови. Это выражалось в точечном кровоизлии в ткани. Кровь, взятая из организма К-авитаминозных цыплят и других животных, часами оставалась жидкой при ее хранении. В последующие годы было выяснено, что витамин К имеет отношение к синтезу протромбина - одного из факторов сложной ферментативной системы свертывания крови. Роль системы состоит в превращении растворимого в плазме белка фибриногена под ферментативным действием тромбина сначала в мономерную форму белка фибрина, а затем в полимерный, уже нерастворимый белок фибрин. Тромбин образуется из протромбина. Особенно сложным является многоступенчатый процесс превращения протромбина в тромбин. В плазме крови постоянно содержатся плазменные факторы свертывания крови, являющиеся белковыми веществами, и ионы кальция. В форменных элементах крови - тромбоцитах - содержится особый липопротеид, называемый тромбопластином тромбоцитов, или фактором III тромбоцитов. При разрушении тромбоцитов этот неактивный белок превращается под действием белков плазмы акцеллерина и конвертина в активную тромбокиназу, которая в присутствии других названных плазменных факторов и, кроме того, тканевого фактора начинает ферментативный процесс образования тромбина. Специальное изучение биохимической роли витамина К позволяет предположить, что она заключается во влиянии на заключительную стадию формирования молекулы протромбина на посттрансляционном уровне. Наряду с этим имеются сведения об изменении способности протромбина К-авитаминозных организмов взаимодействовать с липидами, углеводами и кальцием. Вследствие этого нарушается активирующее действие факторов ввертывающей системы крови и процесса превращения протромбина в тромбин. Помимо участия витаминов К в процессе биосинтеза белковых факторов свертывания крови у высших животных, установлено, что они участвуют в окислительно-восстановительных превращениях. Это обусловлено способностью нафтохинонового ядра к обратимым окислительно-восстановительным превращениям. На некоторых микроорганизмах, в частности Escherichia Coli, и микобактериях показана роль менахинонов в биосинтезе пиримидиновых оснований при аэробных условиях. Менахинон принимает участие в превращении дигидрооротовой кислоты в оротовую. Возникающая при этом молекула восстановленного витамина К (менахинола) дегидрируется в присутствии фумаровой кислоты. Для растительных организмов показано участие витаминов я в транспорте электронов. ФИЗИОЛОГИЯ Витамин K используется в карбоксилировании определенных глутаматных радикалов в белках, чтобы сформировать гамма-карбоксильные радикалы (сокращенно Gla-радикалы). Gla-радикалы обычно вовлекаются в связанный кальций. Gla-радикалы существенны для биологической активности всех известных Gla-белков. В это время были обнаружены 14 человеческих Gla-белков, и они играют ключевые роли в регулировании трех физиологических процессов: * свертывание крови (протромбин (фактор II), факторы VII, IX, X, белок C, белок S и белок Z). * метаболизм костей (остеокальцин, также названный Gla-белком кости, и матрицей gla белка (MGP)). * сосудистая биология. Много бактерий, типа кишечной палочки, найденные в толстой кишке, могут синтезировать витамин K2 , но не витамин K1. В этих бактериях К2 передаст два электрона между двумя различными маленькими молекулами, в процессе, названном анаэробным дыханием. Например, маленькая молекула с избытком электронов (также называемая донором электронов), типа лактата, формата или NADH, с помощью фермента, передаст два электрона К2. К2 с помощью другого фермента, в свою очередь передаст эти 2 электрона подходящему окислителю, такому фумарату или нитрату (также названному электронным акцептором). Добавление двух электронов к фурмату или нитрату преобразует молекулу в сукцинат или нитрит + вода, соответственно. Некоторые из этих реакций производят клеточный источник энергии, ATP, в манере, подобной эукариатической клетке с аэробным дыханием, за исключением того, что заключительный электронный акцептор не молекулярный кислород, но фумарат или нитрат (при аэробном дыхании, заключительный окислитель - это молекулярный кислород (O2), который принимает четыре электрона от электронного донора, типа NADH, который будет преобразован в воду.) Кишечная палочка может выполнить аэробное дыхание и менахион-установленное анаэробное дыхание. Иногда в пищу человека или животного попадает большое количество испорченного (гнилого) продукта, при этом в организм вводится содержащийся в таком продукте кумарин -- яд, убийственно действующий на печень. Афлотоксины, вызывающие раковые заболевания, имеют химическую структуру, подобную структуре кумарина. Так вот, именно витамин К нейтрализует пагубное действие кумарина, афлотоксинов и других ядов, скапливающихся в организме. ИСТОЧНИКИ Наиболее богаты витамином К1 зеленые листовые овощи, которые дают от 50 до 800 мкг витамина K на 100 г пищи. Также витамин К содержат: -зеленые томаты, -плоды шиповника. -листья шпината, -капуста (брюссельская и цветная), -крапива, -хвоя, -овес, -соя, -рожь, -пшеница. Травы, богатые витамином К: люцерна, зеленый чай, ламинария, крапива, овес и пастушья сумка. Значительно меньше содержится витамина К в корнеплодах и фруктах. Из пищевых продуктов наиболее богатое содержание этого витамина в печени свиньи, яйцах. Витамин К синтезируется также микрофлорой в кишечнике человека. Следует помнить, что несмотря на то, что витамин К находится в широком спектре овощной пищи, тем не менее, поскольку витамин является жирорастворимым, для того, чтобы его усвоение осуществлялось нормально (неважно, является ли он продуктом деятельности бактерий или получен с пищей), в кишечнике должно быть немного жира. СУТОЧНАЯ ПОТРЕБНОСТЬ Потребность в витамине К, то есть то количество, которое необходимо для предотвращения дефицита в нормальных условиях, 1 мкг на килограмм веса тела в день. При весе 60 кг человеку требуется 60 мкг витамина К в день. Типичный рацион содержит от 300 до 500 мкг витамина К в день. Дефицит витамина - явление редкое, за исключением тех случаев, когда питание резко ограничено или когда взаимодействия с лекарствами влияют на усвояемость витамина. Даже без пищевых источников нормально функционирующая популяция бактерий кишечника может привести достаточно витамина К. Новорожденные на естественном вскармливании рискуют приобрести дефицит витамина К, поскольку женское молоко содержит недостаточное количество витамина, а кишечная флора у них еще недостаточно разрослась, чтобы его производить в необходимых количествах. Потребность в витамине К Категория Возраст (лет) Витамин К (мкг) Грудные дети 0-0.5 5 0.5-1 10 Дети 1-3 15 4-6 20 7-10 30 Лица мужского пола 11-14 45 19-24 70 25-50 80 51 и старше 80 Лица женского пола 11-14 45 15-18 55 19-24 60 25-50 65 51 и старше 65 в период беременности 65 в период лактации 65 ОСОБЫЕ УКАЗАНИЯ Антибиотики повышают необходимую норму приема витамина К в добавках. Прием антибиотиков убивающих бактерии влияет на процесс его синтеза кишечными бактериями. Антибиотики влияют и на усвоение витамина К. В последний триместр беременности принимать большие дозы синтетического витамина К не рекомендуется, поскольку это может привести к токсическим реакциям новорожденного. Сверхбольшие дозы витамина К могут накапливаться в организме и вызывать покраснение и потоотделение. СИМПТОМЫ ВИТАМИНОЗА Дефицит витаминов группы К в организме приводит к развитию геморрагического синдрома. У новорожденных недостаточность витамина К проявляется кровотечениями изо рта, носа, пупка, мочевых путей. Появляются желудочно-кишечные кровотечения, кровавая рвота, жидкий, дегтеобразный кал, внутрикожные и подкожные кровоизлияния. У взрослых проявления зависят от тяжести витаминной недостаточности и проявляются внутрикожными и подкожными, кровоточивостью десен, носовыми и желудочно-кишечными кровотечениями. Ранним признаком гиповитаминоза К является пониженное содержание протромбина в крови (гипопротромбинемия). При снижении содержания протромбина до 35% наступает опасность кровоизлияния при травмах; при снижении содержания протромбина до 15-20 % могут развиться тяжелые кровотечения. Дефицит витамина К может развиться при желчекаменной болезни, при пролонгированном внутривенном питании, при нарушениях образования и секреции желчи (инфекционные и токсические гепатиты, цирроз печени, опухоли поджелудочной железы, дискинезия желчных путей), а также при длительном приеме антибиотиков или сульфаниламидных препаратов, способных угнетать микрофлору кишечника, синтезирующую витамин К. Одной из главных причин гиповитаминоза является также прием антикоагулянтов. Лечение сердечнососудистых заболеваний методами традиционной медицины зачастую включает в себя использование варфарина (Кумадина) и аналогичных "кроверазжижающих" лекарственных препаратов, которые разрушают практически весь витамин К, имеющийся в организме. К дефициту витамина К приводит также химиотерапия рака, антибиотикотерапия и применение противосудорожных препаратов. Недостаточность может быть обусловлена желудочно-кишечными расстройствами. Поскольку большая часть витамина К в организме синтезируется кишечной микрофлорой, его дефицит нередко встречается у людей, с дисбактериозом. Причиной гипо- и авитаминоза К могут являться также заболевания, сопровождающиеся нарушением всасывания жиров кишечной стенкой (диарея, язвенный колит, дизентерия, заболевания поджелудочной железы). Важно помнить, что прием кальция, достаточный для достижения соотношения между кальцием и фосфором, превышающим 2 : 1, влияет на синтез витамина К или на его усвояемость и может вызвать внутреннее кровотечение. Большой прием (порядка 2200 ME в день) витамина Е может уменьшить усвоение витамина К из желудочно-кишечного тракта и повлиять на нормальное свертывание крови. ПОКАЗАНИЯ Общими показаниями к применению препаратов витамина К в лечебных и профилактических целях являются патологические состояния, сопровождающиеся геморрагическим синдромом и гипопротромбинемией. Медицинские показания для применения витамина К: -гепатиты, циррозы печени, -легочные кровотечения при туберкулезе легких, -диспротетеинемия, -длительные диареи, -беременным в течение последнего месяца беременности для предупреждения кровотечений у новорожденных, -геморрагическая болезнь новорожденных, -профилактика кровотечений при подготовке к плановой хирургической операции, -кровотечения после ранений или хирургических вмешательств, -послеоперационный период при угрозе кровотечения, -септические заболевания, сопровождающиеся геморрагическими явлениями, -кровоточивость и геморрагические диатезы, -обтурационная желтуха, -маточные ювенильные и проклимактерические кровотечения, -кровотечения, связанные с заболеванием желудочно-кишечного тракта (язвенная болезнь, колиты и др.), -мышечная слабость, -кровотечения при лучевой болезни, -геморрагии, связанные с передозировкой антикоагулянтов непрямого действия и некоторых лекарственных средств (антибиотики, салицилаты, сульфаниламиды, транквилизаторы, противотуберкулезные и противоэпилептические препараты), -атония кишечника, -повышенная ломкость сосудов. Необходимо помнить, что применение витамина К при гемофилии не эффективно. Противопоказаниями к применению витамина К являются: -тромбозы, эмболии, -повышенная свертываемость крови, -повышенная чувствительность к препарату. ДОЗИРОВКИ Для лечения применяется витамин К иногда в составе комбинированного лечения, с определением индивидуальной дозировки. В лечебных целях часто используется препарат Викасол. Викасол является синтетическим аналогом витамина К. Рассматривается как витамин К3. В отличие от природных препаратов витамина К (фитоменадиона и др.) викасол является водорастворимым соединением и может применяться не только внутрь, но и парентерально. Доза препарата: новорожденным - не более 0,004 г (внутрь), детям до года - 0,002-0,005 г, до 2-х лет - 0,006 г, 3-4 лет - 0,008 г, 5-9 лет - 0,01 г, 10-14 лет - 0,015 г. При внутримышечном введении: разовая доза - 0,015 г, суточная - 0,03 г. Выпускается: порошки, таблетки по 0,015 г, ампулы по 1 мл 1% раствора. Витамин К входит в состав некоторых поливитаминов. Случаев гипервитаминоза К не отмечено, так как сам по себе он не является токсичным. Однако применяя препараты витамина К необходимо помнить о его способности повышать свертываемость крови, что недопустимо при некоторых состояниях. СВЯЗЬ С ВИТАМИНАМИ При недостаточности витамина К наблюдали снижение активности аденозинтрифосфатазы и креатинкиназы в крови и скелетной мышце. Это приводит к пониженному использованию макроэргов, что отражается на повышении содержания АТФ в печени и сердце крыс и цыплят. Дополнительное введение витамина Е в рацион, лишенный витамина К, предупреждает снижение активности указанных энзимов в мышцах крыс. Это обнаруживает образование метаболитов, не обладающих антигеморрагическим действием, но, подобно витамину К, обеспечивающих нормальный биосинтез энзиматических белков. Включение в рацион крыс витамина А - кислоты в дозе, не превышающей 50 ИЕ, значительно снижало содержание протромбина и повышало выделение витамина К с калом. Таким образом, витамин А кислота тормозила всасывание витамина К. Как недостаточность витамина А, так и гипервитаминоз А вызывают хрупкость лизосомных оболочек клеток толстой кишки, приводит к выделению из клеток ряда энзимов - глюкуронидазы, кислой фосфатазы и арилсульфатазы - и повышает их активность. Пероральное введение витамина К предупреждало освобождение этих энзимов при гипервитаминозе А. Подобное же освобождение арилсульфатазы происходит и из лизосом печени при гипервитаминозе А. Добавление витамина К1 в инкубируемую среду предохраняет лизосомы печени от освобождения арилсульфатазы. Следовательно, витамин К стабилизирует мембраны клеток и их органелл. |