Спасибо, что вы с нами!

Незаметные, незаменимые

От чего нас (не) спасут витамины

Чем ближе весна, тем громче жалобы на нехватку витаминов. Правда, до сих пор непонятно, стоит ли надеяться на их чудодейственную силу. Простуда, плохое настроение, сухость кожи — как так вышло, что несколько маленьких молекул в ответе за все наши беды?
Добавить в закладки
Комментарии
...

Невидимые герои, кто они?

Если бы витамины могли говорить, в первую очередь они бы спросили, кто и зачем собрал их вместе. Эти вещества не похожи ни по строению, ни по происхождению, ни по химическим свойствам. Их объединяет только одно — нам без них плохо. Заменить их ничем не получается, аналогов у них нет, а сам по себе наш организм их произвести не может (за редкими исключениями). При этом серьезный дефицит каждого из витаминов (авитаминоз) выводит из строя сразу несколько систем органов. Тому есть две причины.

Во-первых, большинство витаминов — это не одно вещество, а целое семейство близких родственников. Например, витаминов D существует пять видов (D1-D5), а под кодовым названием «витамин А» скрываются ретинол, ретиналь, ретиноевая кислота и группа каротиноидов. Витамины-родственники отличаются друг от друга несколькими атомами или химическими группами. Как правило, с едой к нам приходит какой-нибудь один представитель семейства, а уже потом клетки превращают его в другие родственные вещества. При этом даже очень близкие по строению молекулы могут иметь принципиально разные функции. Ретиналь (не путать с ретинолом!) и ретиноевая кислота похожи всем, кроме одного атома водорода. Но первый работает в клетках сетчатки, улавливая фотоны, а вторая заставляет развиваться органы зародыша. Поэтому, когда в организме заканчивается какой-нибудь один витамин, разыгрывается целая семейная трагедия — не хватает ресурсов на производство всех его родственников, и эффект от этого сказывается сразу на многих частях организма.

Во-вторых, у витаминов, как правило, очень много работы, которая распределена по всему организму. Они часто являются промежуточными звеньями в обмене веществ, и когда эти звенья выпадают во многих разных типов клеток одновременно, останавливается сразу множество процессов.

По ролям и обязанностям витамины можно разделить на две группы.

Подмастерья

Большинство витаминов (все, кроме витаминов группы D и ретиноевой кислоты) работают по принципу «подай-принеси», перенося между молекулами небольшие химические группы, электроны, протоны или фотоны. Иногда это нужно для передачи энергии: так, уже упомянутый ретиналь (родственник витамина А) ловит фотон и отдает его энергию белкам родопсинам в клетках сетчатки. Поэтому в его отсутствие возникает куриная слепота — сильно ухудшается ночное, черно-белое зрение.

Иногда витамины защищают клетки от свободных радикалов — агрессивных молекул, у которых на один электрон больше или меньше, чем нужно. Витамин Е героически забирает на себя лишние электроны и передает тому, кому они не навредят. В его отсутствие радикалов накапливается больше и они атакуют белки и жиры в клетках — развивается окислительный стресс, отчего клетки часто гибнут. Ретиналь тоже может забирать лишние электроны, а витамин С действует наоборот — делится своими электронами с теми, кому их не хватает. Все они не дают возникнуть стрессу и являются антиоксидантами.

Наконец, многие витамины служат коферментами — подмастерьями, помогающими ферментам, настоящим мастерам. Ферменты создают условия, в которых химические реакции проходят быстрее, чем в обычном растворе: захватывают и удерживают вещества, которые должны прореагировать, и располагают их друг рядом с другом так, чтобы химическим связям было просто перестроиться. Иногда в этих реакциях высвобождаются отдельные протоны, электроны или группы из нескольких атомов. В этом момент в дело вступают коферменты. Они забирают освободившиеся кусочки молекул и атомов, чтобы те не вступили в какую-нибудь нежелательную реакцию. Дальше они могут перенести их в другое место клетки или передать в другую химическую реакцию. Именно так работают все витамины группы В, К и иногда С.

Работа этих подмастерьев кажется несущественной? Давайте себе представим, что произойдет, если их не будет. Пусть наш организм — это город, в котором есть мальчики на побегушках. Они умеют выполнять только одну простую работу (но кроме них ей никто заняться не может) — подавать гвозди. Если какому-нибудь одному плотнику не найдется гвоздя, город не заметит подвоха. Но если каждый раз, когда кому-либо в городе понадобится забить гвоздь, мальчика с гвоздем рядом не окажется, то постепенно вся работа в городе встанет — никто не сможет эффективно чинить старые постройки и строить новые. Возьмем витамин В1 — он переносит двууглеродные фрагменты молекул. Это нужно, например, для расщепления глюкозы и создания миелиновых оболочек нервных волокон, а также нейромедиаторов, передающих сигналы между нейронами. Допустим, человек перестал получать витамин В1. Глюкозу стало расщеплять сложнее, клеткам не хватает энергии, сигналы между нейронами передаются плохо (не хватает нейромедиаторов), а сигналы от мозга другим частям тела передаются очень медленно (не хватает оболочек). Результат известен нам как болезнь бери-бери: общее истощение, человеку сложно управлять частями тела, мыслительная деятельность заторможена.

Гравюры первой четверти ХХ века: слева человек, страдающий цингой (дефицит витамина С), справа — женщина, страдающая от пеллагры (дефицит витамина В) / Wellcome Collection / CC BY 4.0

Посыльные

Витамин D и ретиноевая кислота работают совсем по-другому. Они переносят не части молекул, а сигналы. Так как оба этих вещества жирорастворимы, они легко проникают сквозь мембрану клетки (которая состоит из жиров), а затем и ядра. Это позволяет им связываться с рецепторами не только на поверхностях клеток, но и внутри. А значит, они могут влиять непосредственно на активность генов в ядре. И, как у любой сигнальной молекулы, у них есть множество мишеней. Под действием витамина D некоторые клетки делятся, другие синтезируют нейротрофические факторы (тем самым стимулируя рост тканей), а третьи — всасывают кальций в кишечнике. Ретиноевая кислота тоже действует на самые разные органы, вызывая дифференцировку стволовых клеток и поддерживая жизнеспособность клеток иммунной системы. Поэтому дефицит сигнальных витаминов тоже приводит к системным сбоям. Например, в отсутствие витамина, А страдает не только зрение, но и другие функции организма — ухудшается слух, снижается работа иммунитета, разрушаются роговица и другие эпителиальные ткани.

Лишь тот, кто пьет, доживет

Если витамины такие полезные и незаменимые, значит ли это, что чем больше их есть, тем лучше станет наша жизнь? К сожалению, совсем не значит. Тот факт, что витамины незаменимы, обнаруживается только тогда, когда их нет совсем. И в большинстве своем это радикальные ситуации, в которых люди лишены возможности получать разнообразную еду — голодающие дети, моряки в дальнем плавании. Когда же человек ест достаточно свежих овощей и фруктов, то ему витаминов должно хватить для спокойной жизни, если только он не страдает каким-нибудь расстройством пищеварения и всасывания. Теперь представим себе, что в организм поступает слишком много витаминов. Станет ли город жить лучше, если мы подселим туда больше подмастерьев, подносящих строителям гвозди? Если их станет больше, чем строителей и плотников, то подручные окажутся только лишними. Станет ли организму легче, если в нем станет больше сигнальных молекул? Тоже нет. Ценность сигнальных молекул в том, что их мало, ведь мы знаем, что бывает, если слишком часто кричать «волки!». Что же касается антиоксидантов и борьбы с окислительным стрессом, в последнее время считается, что лучше этим не злоупотреблять. Если антиоксидантов слишком много, клетки «расслабляются», выключают собственную защиту от стресса и хуже способны с ним справиться в экстремальных условиях. Таким образом, передозировка витаминов обычно сказывается на организме негативно. Но в повседневных условиях достичь этого опять же непросто — нужно либо поглощать витамины пачками, либо ограничить свой рацион печенью полярного медведя (в которой в больших количествах содержится витамин А).

Фрагмент из кукольного спектакля Сергея Образцова «Необыкновенный концерт». Торжественная кантата «Витамин» в исполнении хора аптекоуправления. Реж. телеверсии Г. Сидорова / youtube.com

Тем не менее на витамины все еще возлагаются определенные надежды. До сих пор продолжается спор о том, влияет ли витамин С на иммунитет. Раньше считалось, что в больших дозах он предотвращает зимние простуды, но множество исследований этого так и не подтвердили. Хотя и, судя по всему, он действительно предотвращает размножение бактерий и стимулирует некоторые иммунные клетки. Что касается других витаминов, то и их пытаются использовать для лечения самых разных болезней. В основном сейчас внимание ученых и медиков приковано к витамину D и поиску новых его функций. Также сейчас исследуют витамины-антиоксиданты и их влияние на здоровье людей в критическом состоянии. Такими темпами нас может скоро ждать возрождение веры в витамины и их целебные свойства. Но здоровым людям без симптомов авитаминоза они, кажется, все равно не помогут. Да, они замедляют нейродегенеративные заболевания и развитие СПИДа, но у здоровых людей, по результатам множества исследований, они не улучшают прогноз развития ни сердечно-сосудистых заболеваний, ни рака. Могут разве что поднять настроение, что тоже неплохо, конечно, но того же эффекта можно добиться и другими, более простыми средствами.

Добавить в закладки
Комментарии
...
Вам понравилась публикация?
Расскажите что вы думаете и мы подберем подходящие материалы