Витамин C и его влияние на организм человека. Как принимать аскорбиновую кислоту. Всегда ли аскорбиновая кислота безопасна.
«Что с вами случилось?» — поинтересовался Смок у одного из больных. — «Не оспа, случайно?» Вместо ответа человек с трудом показал на рот, при этом растянув опухшие губы, и Смок невольно отпрянул. «Цинга,» — тихо произнес он Малышу, на что человек, страдающий от болезни, кивнул в знак согласия. «Есть пища?» — спросил Малыш. «Да, — ответил другой пациент с соседней койки, — берите сколько хотите. Еды в достатке».
Д. Лондон. Смок и Малыш. 1912 год
Цинга (или скорбут), как самостоятельное и массовое заболевание, была детально описана еще в Средние века. Это недуг настигал людей, вызывая страдания во время долгих морских путешествий, конфликтов (таких как Крестовые походы и осады), а также в регионах с нехваткой урожая. Позже эта болезнь угрожала жизни участников полярных экспедиций и золотоискателей на северных территориях. В нашей эпохе, в весенние месяцы, она проявляется в северных областях в виде гиповитаминоза. Симптомы цинги включают общее ослабление организма, ущерб сосудистым стенкам и, как следствие, внутренние кровоизлияния, кровотечения, анемию, язвы на коже, потерю зубов, разрушение хрящевых тканей, суставные боли и другие проявления. Также наблюдается снижение иммунных функций и высокая температура. Учитывая, что болезнь имеет выраженные очаговые проявления, многие считали ее заразной. Некоторые связывали цингу с плохим качеством пищи или психической подавленностью. В условиях нехватки еды все симптомы цинги могут развиться за несколько месяцев, тогда как при инфекционных недугах, особенно гриппе, первые признаки авитаминоза могут проявиться уже через неделю.
В 1881 году русский педиатр Н. И. Лунин впервые убедительно доказал, что в натуральной пище есть определенные вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности организменных систем животных. Его работа (диссертация) стала революционной — она опровергла предыдущее мнение великого химика Ю. Либиха, который утверждал, что для жизни достаточно белков, жиров, углеводов и минеральных веществ. Лунин показал, что на самом деле необходимо еще и нечто иное, что стало отправной точкой для новой эры в исследованиях питания и медицины.
Почему витамин?
В 19-ом — начале 20-го века Восточная Азия, включая полинезийские и японские острова, стала центром распространения тяжелого эндемического заболевания, известного как бери-бери (алиментарный полиневрит). Это заболевание затрагивало периферические нервы, сердечно-сосудистую систему и вызывало отечность, в результате чего развивалась атрофия мышц. Например, в 1911 году на Яве и Суматре уровень смертности от бери-бери достигал 70%. В Японии это недуг преимущественно поражал моряков — около 300 на 1000 человек ежегодно. Хотя обитатели кораблей находились в одних условиях, офицеры, имея лучший рацион, болели значительно реже, и врачи стали подозревать связь болезни с особенностями питания.
В июне 1897 года голландский врач Х. Эйкман, который работал в колониальной администрации, заметил любопытный факт: у кур, которых выращивали в питомнике института в Батавии (ныне Джакарта), развилась болезнь, похожая на бери-бери у человека – куры не могли стоять на ногах и постоянно кувыркались. Эйкман обнаружил, что болезнь проявилась после того, как кур кормили полированным рисом. В их организмах он не нашел микробов, но увидел аналогичную дегенерацию нервов, что у людей. Перевод кур на обычный рацион привел к быстрому выздоровлению. Подобные наблюдения за заключенными в различных тюрьмах подтвердили, что переход на обычный рис способствовал выздоровлению. За это открытие Х. Эйкман и его коллега Ф. Х. Хопкинс были награждены Нобелевской премией в 1929 году. Однако нашлись вопросы: как же так, если болезни происходили повсюду, особенно в местах, где рис даже не использовался?
В 1911 году польский биохимик К. Функ, работая в Лондоне, извлек из отрубей риса особое сухое вещество, которое в количестве 20 мг помогло исцелить пациентов от бери-бери. Это вещество содержало 8% азота наряду с углеродом и водородом. Именно поэтому Функ назвал его амином жизни (от латинского vita) — витамином (пока без дальнейших обозначений). Впоследствии он выделил эту субстанцию и из других источников, таких как дрожжи, молоко, мозг коров и лимонный сок. Ученый утверждал: «К известным категориям питательных веществ — белкам, жирам, углеводам, пуринам и минеральным элементам нужно добавить новую группу, а именно «витамины». Недостаток которых вызывал такие заболевания, как цинга и рахит (при этом обозначения С и D еще не существовало), он стал называть авитаминозами. Являясь настоящим пионером в исследовании витаминов, Функ обрел известность, хотя пути Нобелевского комитета порой остаются загадочными.
Откуда «С»?
Чтобы образовался витамин С, необходимо наличие витаминов А и В. В 1909 году немецкий ученый В. Штепп заметил, что если кормить мышей хлебом, приготовленным на молоке, то они развиваются хорошо. Однако, если из этого хлеба извлечь жир, используя органический растворитель, мыши начинают чахнуть и умирать. Вводя обратно экстрагированное вещество в обезжиренный хлеб, они вновь становятся активными и жизнерадостными. Обратите внимание, добавление растительного масла не дало подобного эффекта, что предполагает необходимость специфического жира, но не любого.
Позднее, в 1914 году, британские ученые Е. МакКолль и М. Дейвис выявили, что необходимый жир содержится в сливочном масле и яичном желтке. В 1919 году они предложили обозначить это вещество как «растворимый в жирах фактор А». Позже было установлено, что отсутствие этого фактора в пище приводит к сухости и язвам роговицы, что получило название ксерофтальмии. Год спустя это вещество начали использовать для лечения заболеваний сетчатки, и назвали витамином А — ретинолом, под которым он известен и поныне.
Спустя год те же ученые, Е. МакКолль и М. Дейвис, открыли «витаминоподобное водорастворимое соединение», необходимое для роста крыс, которое оказалось идентичным витамину, назначаемому для лечения бери-бери. По предложению Функа этот антиполиневритный витамин прозвали витамином В. В течение следующих десяти лет количество витаминов группы В увеличилось. Первоначальный витамин В1 стал первым, за ним последовали В2, В3 и другие. Все витамины этой группы имеют водорастворимость и термолабильность (чувствительность к температуре), что отличает их от жирорастворимого витамина А, который более устойчив к термическим воздействиям.
Впервые цинга была воспроизведена у морских свинок в 1910 году благодаря исследованиям А. Хольста и Дж. Фрелиха. Всё началось с того, что экспериментальным животным давали исключительно овсяную кашу, что привело к развитию цинги. Позднее было установлено, что любая однородная зерновая пища может вызвать подобное состояние. Также уточнили, что антицинготный фактор отсутствует в злаках, но появляется в зеленых проростках. В различных овощах, фруктах и растениях этот фактор присутствует, хотя в разных концентрациях. Он находится и в свежем молоке, но при его стерилизации разрушается. Идея пастеризации заключалась в том, чтобы снижать, но не полностью устранять антицинготное действие молока. В 1920 году И. Дрюммонд предложил называть это антискорбутное вещество витамином С. Вскоре оказалось, что цинга встречается только у морских свинок, человекообразных обезьян и, конечно, у человека. В 1922 году Н. А. Бессонов стал первым, кто выделил активный противоцинготный препарат из сока белокочанной капусты. Хотя он получился недостаточно очищенным, но в мизерных дозах все же обладал целебным эффектом при экспериментальном цинге. (К слову, о Бессонове нет упоминания даже в Большой медицинской энциклопедии.) После его публикации последовала серия работ от разных авторов с наращиванием очищенности препарата и уточнением его свойств, и лишь в 1933 году немецкий биохимик Ф. Михеель и венгерский ученый А. Сент-Дьёрдьи определили молекулярную формулу антискорбутного витамина, выделенного из лимонов. Позднее Сент-Дьёрдьи ввел в употребление название «аскорбиновая кислота» (он был удостоен Нобелевской премии в 1937 году).
Главная забота аскорбиновой кислоты
На первый взгляд, главная функция аскорбиновой кислоты заключается в том, чтобы предотвратить и излечить скорбут. Однако, данное соединение необходимо исключительно человеку и подобным существам, так как другие животные (кроме морской свинки) способны синтезировать аскорбиновую кислоту в печени из сахаров. Причин этому множество, но в первую очередь, это нужно для того, чтобы не позволить организму возникнуть нежелательным окислительным реакциям, помогать в необходимых процессах окисления и защищаться от опасного окисления. Мы все время находимся на грани: медленное окисление — это жизнь, быстрое — это смерть!
Все виды нашей активности требуют энергии, которая обеспечивает наше существование и может быть химической, механической, электрической, нервной и даже психической. Эта энергия получает свое начало из тех окислительных процессов, что происходят благодаря кислороду. Задержка дыхания более чем на минуту оказывается непосильной для большинства. пять минут без кислорода приводит к гибели клеток мозга. Сложность заключается не только в потребности организма в кислороде, но и в том, что он необходим только для тех процессов, которые участвует в цепи энергетического обмена. Эти процессы протекают исключительно внутри клеток с задействованием множества ферментов, при этом биологическое окисление происходит не через прямое действие кислорода на горючий материал, а через перенос электронов от окисляемых веществ — углеводов и жиров — к окислителю — кислороду посредством различных ферментов. Так где же место аскорбиновой кислоты в этом процессе?
В животном организме существует длинная и сложная последовательность ферментов и субстратов, в которой происходит перенос электронов и, соответственно, энергии, высвобождающейся в процессе окисления. Но в этой цепи обязательно участвует аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), которая выступает в роли уникального химического аккумулятора, способного передавать накопленную энергию непосредственно при взаимодействии с ферментами через различные превращения. Углеводы и жиры также служат энергоаккумуляторами, обеспечивая 4,1 и 9,3 ккал/г, соответственно. Однако без медленного биологического окисления они могут только сгорать, производя тепло и свет, но не способны оказывать непосредственное воздействие на механическую энергию, не говоря уже о психической.
В биологических системах порой происходят неожиданные процессы. Кислород может принимать не два, а один электрон, что ведет к его нестабильности и повышенной реактивности. Избыточный электрон маркируется точкой в верхней части символа элемента.
Из-за различных факторов, преимущественно внешних (избавление от ультрафиолета, токсические воздействия, радиация, некоторые заболевания), возникают сначала одиночные активированные атомы — радикалы, которые затем образуют цепочки.
После этого цепь разветвляется, создавая новые радикалы, которые активируют отдельные атомы и крупные молекулы. Этот процесс не только расширяется, но и ускоряется. Теорию данного явления, включая детали, такие как воспламенение и взрывы, разработал наш соотечественник Николай Николаевич Семенов, лауреат Нобелевской премии 1959 года.
К счастью, в живых организмах дело до воспламенения не доходит. Однако случаи ожогов встречаются. Например, если белокожая блондинка проведет под жарким южным солнцем несколько часов, у нее могут появиться сильные ожоги, иногда даже с образованием пузырей. В других ситуациях, когда через резкое накопление атомов и молекул активных окислителей — прооксидантов происходит повреждение легко окисляемых жиров и липидов, находящихся во внутренних органах. Прооксиданты, формирующиеся в тканях, прежде всего взаимодействуют с жировыми оболочками клеток эндотелия, выстилающих кровеносные сосуды, и приводят к их окислению и «вспениванию». В дополнение, в крови находятся жироподобные вещества — липопротеины низкой плотности, которые окисляются легче, чем другие. Окисление этих липопротеинов вызывает разрушение мембран эндотелиальных клеток с большей силой, чем другие прооксиданты. В результате происходит разрушение клеток, и накопление неразрушенного холестерина в межклеточных пространствах, что ведет к атеросклерозу. Это не единственная, но основная теория его возникновения на сегодняшний день.
Стоит отметить, что инициаторами формирования активных радикалов могут быть полициклические хлорированные углеводороды, включая простые полихлорвинилы и даже четыреххлористый углерод, а также угарный газ, сероводород и другие вредные компоненты выхлопных газов.
Кожа подвергается ожогам под воздействием ультрафиолетового излучения, легкие повреждаются при вдыхании озона, а перекись водорода может погубить все живое. Спасительным средством в этих случаях служит аскорбиновая кислота, которая синтезируется организмами. Для всех нормальных организмов это является эндогенным витамином, в то время как для человека она известна как витамин С. Именно он выступает в роли главного защитника — антиоксиданта, который оберегает от перекисного окисления весь организм, особенно липиды. Перекисное окисление липидов стало настолько общепринятым понятием, что иногда упоминается в медицинских источниках без расшифровки — ПОЛ.
Аскорбиновая кислота функционирует как антиоксидант благодаря своей способности выступать в роли активного восстановителя, что позволяет ей эффективно нейтрализовать активные формы кислорода. Этот процесс довольно сложен. Обычная аскорбиновая кислота — это ее восстановленная форма. При взаимодействии с активным атомом кислорода и водорода, аскорбиновая кислота сама превращается в радикал, но менее активный. Если обозначить простой радикал как R, то окисленный активный радикал можно записать как RО₂·. Таким образом:
RО₂· + АК-ОН = ROOH + АК-О·.
Радикал АК-О отличается низкой активностью, предотвращающей его дальнейшие реакции и прерывающей цепочку, то есть останавливает реакцию. Но как так происходит? Хотя радикал и является радикалом, его активность весьма низкая. Все кислотные соединения вроде имеют одинаковые водородные ионы. Однако аскорбиновую кислоту можно потреблять в любом количестве, тогда как с азотной кислотой следует обращаться осторожно, желательно в перчатках и под вытяжкой. Окисленная АК-О может вновь стать восстановленной, а может и далее окисляться, превращаясь в дегидроаскорбиновую кислоту, которая затем может трансформироваться в щавелевую кислоту или частично восстанавливаться.
Важно помнить, что аскорбиновая кислота представляет собой сложную молекулу, являющуюся не просто носителем радикала, но и ферментом. Ее эффективность в качестве «пламегасителя» поражает: за одну секунду она может нейтрализовать 10^10 молекул активного гидроксила или 10^7 молекул супероксидного анион-радикала кислорода. К сожалению, в процессе питания мы в основном получаем аскорбиновую кислоту в уже окисленной форме (чем дольше хранятся продукты, тем больше окисляются). Содержание аскорбиновой кислоты в популярных продуктах представлено в таблице 1.
Один из самых полезных источников витамина С — холосас, который не только содержит плоды шиповника, но и является желчегонным средством, не причиняющим вреда. А сколько пользы от него!
Не только антиоксидант
Аскорбиновая кислота является обязательным кофактором для ферментов, участвующих в образовании нейромедиаторов в мозге, таких как дофамин, адреналин и норадреналин. Поэтому при дефиците витамина С наблюдается снижение умственной активности и даже может развиться депрессия, известная как весеннее уныние.
Витамин С также запускает синтез коллагена, который является основным белком соединительной ткани. При его недостатке начинается распад и разрушение: зубы слабеют, суставной хрящ теряет прочность, грудина отклоняется от ребер, сосуды не удерживают кровь, что приводит к кровоизлияниям в суставы, вызывая их болезненность и ограниченную подвижность, а кости становятся ломкими, и переломы сложно заживают.
Совсем недавно было установлено, что аскорбиновая кислота участвует в синтезе карнитина, важного вещества для окисления жиров, иначе говоря — их сгорания. Именно жиры являются энергоисточником. При их недостатке возникает общее ослабление, а затем и истощение. Часто слабость также связана с анемией. Аскорбиновая кислота, связывая электроны, облегчает усвоение железа, что, в свою очередь, ускоряет образование гемоглобина. Отсутствие аскорбиновой кислоты ведет к малому количеству железа в крови — это приводит к железодефицитной анемии, ранее известной как «бледная немочь».
Ранее оксид азота (NO) считался исключительно ядовитым газом, однако в последнее время его признали важным участником множества полезных реакций, включая расширение сосудов. Р. Фурчготт стал лауреатом Нобелевской премии в 1998 году за это открытие (см. «Наука и жизнь» № 2, 1999 г., № 7, 2001 г.). Благодаря ему была разработана известная виагра. Так вот, аскорбиновая кислота не только участвует в синтезе NO, но и защищает его от инактивации, что позволяет сохранять биологическую активность. Она становится, таким образом, неким аналогом мини-виагры или защитой от гипертонии. С учетом того, что аскорбиновая кислота обладает антисклеротическим действием, становится понятным, почему пожилым людям она необходима больше, чем молодым.
Существуют распространенные заболевания, в развитиях которых гипероксидация играет заметную роль; кроме атеросклероза это может быть катаракта, различные формы анемии и даже рак. Если говорить о лечении этих болезней, то в профилактическом воздействии аскорбиновой кислоты можно быть уверенным.
Анализы на тысячах людей показывают, что регулярное употребление поливитаминов, включая аскорбиновую кислоту, с середины зимы до осени крайне важно: это помогает избежать авитаминоза и поддерживает здоровье. Однако принимать витамины следует только в профилактических дозах (см. табл. 2).
Как принимать аскорбиновую кислоту
Когда потребности в аскорбиновой кислоте увеличиваются, хотя бы из-за возраста, она окисляется в больших количествах и, окисляясь, сама становится окислителем, хотя и менее активным, но с лишним электроном на внешней оболочке, следовательно является потенциальной угрозой. Таким образом, появляется необходимость восстановить аскорбиновую кислоту, и здесь вступают в действие другие механизмы, свойственные человеку. В таких случаях необходимо поступать с другим витамином — витамином Е, токоферолом (что в переводе с греческого означает «несущий рождение»). Этот витамин получил такое название, так как при его недостатке в организме женщины происходят выкидыши. Лучше всего приобретать токоферол в масляном растворе и принимать по одной капле в день. Регулярность не является обязательной, поскольку он накапливается в организме и используется постепенно.
Важно отметить, что практически сразу после выделения и синтеза аскорбиновой кислоты эффективность этого вещества начала сравниваться с лимоном. Исследования показали, что лимон значительно более эффективен при цинге у свинок. В результате было решено, что аскорбиновой кислоты, возможно, недостаточно, и в лимоне был обнаружен еще один витамин — Р (от английского permeability — проницаемость). Для достижения наилучшего эффекта витамины С и Р рекомендуется принимать совместно. Комплексные таблетки с ними называются «аскорутин»: «аско» происходит от названия кислоты, а «рутин» связан со словом «рута» — гречиха. Витамин Р известен как «кверцетин», но имеет множество других наименований (то, что извлекается из лимона, называется «цитрин»). Это связано с тем, что Р-витаминные свойства присущи многим растительным веществам — флавоноидам, но их больше всего встречается в цитрусовых. На днях были получены новые производные кверцетина, однако их эффективность в 10 раз ниже, чем у первоначального вещества, а реализация идет под названием «капилар» (именно так), причём по цене в 10 раз выше. В случаях капилляротоксикозов (воспалений стенок капилляров) используют препарат венорутин, который выпускается в ампулах.
Всегда ли аскорбиновая кислота безопасна?
Что касается рекомендуемых (и даже несколько повышенных) дозировок, то они как правило полезны и иногда даже необходимы, поскольку в ситуациях стресса, физического или психического перенапряжения, а также при большинстве болезней потребление аскорбиновой кислоты увеличивается.
Однако существует не только авитаминоз, но и гипервитаминоз (избыток витамина). Для некоторых витаминов, таких как A, D, K, это может стать болезнью, в то время как для большинства, включая витамин С, это представляется неприятностью. Излишки аскорбиновой кислоты могут накапливаться в окисленной форме, превращаясь в оксиданты. Это может вызвать нарушение усвоения глюкозы, что приводит к псевдодиабету. Хотя снижение свертываемости крови может показаться положительным эффектом, оно может привести к кровотечениям, а повышенный уровень аскорбиновой кислоты может исказить результаты некоторых биохимических анализов, включая уровень глюкозы, билирубина, активность трансфераз и другие показатели.
Также возникают и другие возможные проблемы. Примерно большая часть аскорбиновой кислоты восстанавливается после окисления, но меньшая ее доля выводится с мочой в виде щавелевой кислоты. Даже если выводятся несколько граммов в течение 3-4 дней, это один вопрос. Но если избытки выводятся постоянно на протяжении длительного времени, особенно при щавелевокислом диатезе, это может привести к образованию камней в почках и мочевом пузыре.
Есть данные, что длительное (до трех месяцев) употребление аскорбиновой кислоты в дозировке 500 мг в день способствует снижению уровня одного из самых опасных эндогенных мутагенов — 8-гидроксигуанина. Это обнадеживает! Но употребление аскорбиновой кислоты в той же дозировке на протяжении шести месяцев приводит к увеличению содержания активного мутагена 8-гидронсиаденина. Это, безусловно, настораживает. Хоть считается, что положительные эффекты превышают отрицательные, рисковать не стоит.
Занимательная история о аскорбиновой кислоте связана с Л. Полингом, лауреатом Нобелевской премии. В 70-х годах прошлого века появилась информация о том, что высокие дозы аскорбиновой кислоты (1-3 грамма в сутки) могут прервать или значительно облегчить течение ОРЗ, включая грипп, если принимать её на ранних стадиях болезни. Полинг, человек выдающийся и увлеченный, стал активно продвигать эту идею. Он решил продемонстрировать миру, что аскорбиновая кислота способствует долголетию, ежедневно употребляя её в больших количествам. Да, Полинг дожил до 93 лет. Но это не является доказательством. Если бы этого было достаточно, моя бабушка, прожившая 94 года и не имеющая понятия о существовании витамина С, могла бы подтвердить, что он вообще не нужен.
По всей видимости, истина в споре между Полингом и моей бабушкой находится где-то посередине, но ближе к позиции бабушки.
Доктор медицинских наук, профессор В. Прозоровский
Статья предоставлена журналом «Наука и жизнь», № 8 2007 год
ИНФОРМАЦИЯ НА САЙТЕ НОСИТ СПРАВОЧНЫЙ ХАРАКТЕР И НЕ ЯВЛЯЕТСЯ РЕКОМЕНДАЦИЕЙ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ И НАЗНАЧЕНИЯ ЛЕЧЕНИЯ. ПО МЕДИЦИНСКИМ ВОПРОСАМ ОБЯЗАТЕЛЬНО КОНСУЛЬТИРУЙТЕСЬ С ВРАЧОМ.
