Витами́ны (от лат. vita «жизнь» + амин) — группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы. Это сборная по химической природе группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи (в общем случае — из окружающей среды). Автотрофные организмы также нуждаются в витаминах, получая их либо путём синтеза, либо из окружающей среды. Так, витамины входят в состав питательных сред для выращивания организмов фитопланктона[1]. Большинство витаминов являются коферментами или их предшественниками[2].
Витамины содержатся в пище в очень малых количествах и поэтому относятся к микронутриентам наряду с микроэлементами. К витаминам не относят не только микроэлементы, но и незаменимые аминокислоты[2][3] и незаменимые жиры[4].
Из-за отсутствия точного определения к витаминам в разное время причисляли разное количество веществ. На середину 2018 года известно 13 витаминов[3].
Витаминоло́гия — наука на стыке биохимии, гигиены питания, фармакологии и некоторых других медико-биологических наук, изучающая строение и механизмы действия витаминов, а также их применение в лечебных и профилактических целях.[5]
Витамины выполняют каталитическую функцию в составе активных центров разнообразных ферментов, а также могут участвовать в гуморальной регуляции в качестве экзогенных прогормонов и гормонов. Несмотря на исключительную важность витаминов в обмене веществ, они не являются ни источником энергии для организма (не обладают калорийностью), ни структурными компонентами тканей.
Концентрация витаминов в тканях и суточная потребность в них невелики, но при недостаточном поступлении витаминов в организме наступают характерные и опасные патологические изменения (заболевания), например цинга и пеллагра.
С нарушением поступления витаминов в организм связаны 3 принципиальных патологических состояния: отсутствие витамина — авитаминоз, недостаток витамина — гиповитаминоз, избыток витамина — гипервитаминоз.
Большинство витаминов не синтезируются в организме человека и полностью должны поступать с пищей. Меньшинство составляют синтезируемые в организме: витамин D, который образуется в коже человека под действием ультрафиолетового света; витамин A, который может синтезироваться из предшественников, поступающих в организм с пищей; и одна из форм витамина B3 — ниацин, предшественником которого является аминокислота триптофан. Кроме того, витамины K и В7 обычно синтезируются в достаточных количествах симбиотической бактериальной микрофлорой толстой кишки человека[6][7].
В биологической науке нет строгого определения витаминов, есть только необходимые признаки для причисления вещества к витаминам. Вещество, соответствующее следующим четырём признакам, может быть признано витамином[3]:
На 2012 год научным сообществом 13 веществ признано витаминами для человека. Ещё несколько веществ, например карнитин и инозитол, находились на рассмотрении[8], но к 2018 году в списке витаминов их также 13[3]. Однако в школьных учебниках указано существенно большее число витаминов — до 80[3], например, в учебнике 2014 года написано про 20 витаминов[9].
Исходя из растворимости, витамины делят на жирорастворимые — A, D, E, K, и водорастворимые — C и витамины группы B. Жирорастворимые витамины накапливаются в организме, причём местом их накопления являются жировая ткань и печень. Водорастворимые витамины в существенных количествах не запасаются и при избытке выводятся с мочой. Это объясняет бо́льшую распространённость гиповитаминозов водорастворимых витаминов и гипервитаминозов жирорастворимых витаминов.
Широкий набор витаминов группы В можно найти в мясе. Также в нём содержится небольшое количество жирорастворимых витаминов. Водорастворимых витаминов больше содержится в мышечной ткани, нежели в жировой, поэтому относительное содержание данных витаминов будет больше в мясе с меньшим содержанием жира. Так, тиамина больше в свинине, рибофлавина-в телятине.
Суточные нормы витаминов человек получает с пищей при расходе энергии около 3500 ккал в сутки. Поскольку в современном мире люди мало двигаются, им не нужно такое количество пищи, и для получения необходимого количества витаминов становятся нужны витаминные добавки. Однако в случае разнообразного питания количество витаминов в пище достаточно для здорового человека[10].
 | В разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 30 сентября 2018 года. |
Важность некоторых видов еды для предотвращения определённых болезней была известна ещё в древности. Так, древние египтяне знали, что печень помогает от куриной слепоты (ныне известно, что куриная слепота может вызываться недостатком витамина A). В 1330 году в Пекине Ху Сыхуэй опубликовал трёхтомный труд «Важные принципы пищи и напитков», систематизировавший знания о терапевтической роли питания и утверждавший необходимость разнообразить рацион для поддержания здоровья.
В 1747 году шотландский врач Джеймс Линд, пребывая в длительном плавании, провел своего рода эксперимент на больных матросах. Вводя в их рацион различные продукты, он открыл свойство фруктов предотвращать цингу. В 1753 году Линд опубликовал «Трактат о цинге», где предложил использовать фрукты для профилактики цинги. Однако эти взгляды получили признание не сразу. Тем не менее, Джеймс Кук на практике доказал роль растительной пищи в предотвращении цинги, введя в корабельный рацион капусту, солодовое сусло и подобие цитрусового сиропа. В итоге он не потерял от цинги ни одного матроса — неслыханное достижение для того времени. В 1795 году лимоны и другие цитрусовые стали стандартной добавкой к рациону британских моряков. Это послужило причиной появления крайне обидной клички для матросов — лимонник. Известны так называемые лимонные бунты: матросы выбрасывали за борт бочки с лимонным соком.
Истоки учения о витаминах заложены в исследованиях российского ученого Николая Ивановича Лунина. Он скармливал подопытным мышам по отдельности все известные элементы, из которых состоит молоко: сахар, белки, жиры, углеводы. Мыши погибли. В сентябре 1880 года при защите своей докторской диссертации Лунин утверждал, что для сохранения жизни животного, помимо белков, жиров, углеводов и воды, необходимы ещё и другие, дополнительные вещества. Придавая им большое значение, Н. И. Лунин писал: «Обнаружить эти вещества и изучить их значение в питании было бы исследованием, представляющим большой интерес». Вывод Лунина был принят в штыки научным сообществом, так как другие ученые не смогли воспроизвести его результаты. Одна из причин была в том, что Лунин в своих опытах использовал тростниковый сахар, в то время как другие исследователи использовали молочный — плохо очищенный и содержащий некоторое количество витамина B[11][12].
В 1895 году В. В. Пашутин пришел к выводу, что цинга является одной из форм голодания и развивается от недостатка в пище какого-то органического вещества, создаваемого растениями, но не синтезируемого организмом человека. Автор отметил, что это вещество не является источником энергии, но необходимо организму и что при его отсутствии нарушаются ферментативные процессы, что приводит к развитию цинги. Тем самым В. В. Пашутин предсказал некоторые основные свойства витамина C.
В последующие годы накапливались данные, свидетельствующие о существовании витаминов. Так, в 1889 году голландский врач Христиан Эйкман обнаружил, что куры при питании варёным белым рисом заболевают бери-бери, а при добавлении в пищу рисовых отрубей — излечиваются. Роль неочищенного риса в предотвращении бери-бери у людей открыта в 1905 году Уильямом Флетчером. В 1906 году Фредерик Хопкинс предположил, что помимо белков, жиров и углеводов пища содержит ещё какие-то вещества, необходимые для человеческого организма, которые он назвал «accessory food factors». Последний шаг был сделан в 1911 году польским учёным Казимиром Функом, работавшим в Лондоне. Он выделил кристаллический препарат, небольшое количество которого излечивало бери-бери. Препарат был назван «Витамайн» (Vitamine), от лат. vita — «жизнь» и англ. amine — «амин», азотсодержащее соединение. Функ высказал предположение, что и другие болезни — цинга, пеллагра, рахит — тоже могут вызываться недостатком определённых веществ.
В 1920 году Джек Сесиль Драммонд предложил убрать «e» из слова «Vitamine», потому что недавно открытый витамин C не содержал аминового компонента. Так «витамайны» стали «витаминами».[источник не указан 2460 дней]
В 1923 году доктором Гленом Кингом было установлено химическое строение витамина С, а в 1928 году доктор и биохимик Альберт Сент-Дьёрди впервые выделил витамин С, назвав его гексуроновой кислотой. Уже в 1933 швейцарские исследователи синтезировали идентичную витамину С столь хорошо известную аскорбиновую кислоту.
В 1929 году Хопкинс и Эйкман за открытие витаминов получили Нобелевскую премию, а Лунин и Функ — не получили. Лунин стал педиатром, и его роль в открытии витаминов была надолго забыта. В 1934 году в Ленинграде состоялась Первая всесоюзная конференция по витаминам, на которую Лунин (ленинградец) не был приглашён.
В 1910-х, 1920-х и 1930-х годах были открыты и другие витамины. В 1940-х годах было расшифровано химическое строение витаминов.
Последний ныне известный витамин B12 открыт в 1948 году[3].
Изучение витаминов успешно проводилось как зарубежными, так и отечественными исследователями, среди которых — А. В. Палладин, М. Н. Шатерников, Б. А. Лавров, Л. А. Черкес, О. П. Молчанова, В. В. Ефремов, С. М. Рысс, В. Н. Смотров, Н. С. Ярусова, В. Х. Василенко, А. Л. Мясникова и многие другие[12].
В 1970 году Лайнус Полинг, дважды лауреат Нобелевской премии — по химии 1954 г. и премии мира 1962 г., выпустил монографию «Витамин С и простуда» (англ. Vitamin C and the Common Cold), в которой на собственном опыте утверждал об эффективности больших доз витамина С в лечении ОРЗ. (Полинг, будучи болен одним из видов нефрита, был вынужден придерживаться жёсткой диеты и наверняка страдал от недостатка витаминов, ему витаминная терапия действительно помогла[3].)
Оформленная в виде книги статья Полинга стала бестселлером и к 1973 году переиздавалась дважды. В 1971 году он опубликовал новую статью о лечении рака витамином С. Научные журналы как правило отказывались публиковать его статьи о витаминах, как не выдерживающие критики, и, будучи активным и авторитетным общественным деятелем, он распространял свои идеи через СМИ. В результате моды на витамины спрос на них был столь велик, что вызвал дефицит витаминных препаратов. Ныне это рынок объёмом в десятки миллиардов долларов.[3][13]
Научные исследования, проводимые с 1940-х годов (задолго до книг Полинга), продемонстрировали отсутствие лечебного эффекта витаминов как при простуде и раке, так и прочих заболеваниях, кроме вызванных авитаминозами[14][13]. Даже сотрудники основанного им Института Лайнуса Полинга не обнаружили значимых лечебного и профилактического эффектов больших доз витамина С[15].
В исследованиях, проведённых в XXI веке по принципам доказательной медицины, польза применения витамина C для лечения простудных заболеваний также не подтвердилась, выявлены только небольшой профилактический эффект при стрессовых нагрузках и уменьшение симптомов[16][17]. По состоянию на 2017 год при лечении рака результаты применения витамина С не отличались от плацебо, хотя по данным 2015 года в некоторых исследованиях повышалось качество жизни больных за счёт снижения токсикоза[18] [19].
В 2015 году одна исследовательская группа обнаружила фатальное избирательное воздействие большой дозы витамина C на культивированные раковые клетки прямой кишки человека с двумя мутациями (KRAS или BRAF), а также на раковые клетки мышей с такими же мутациями. У этих раковых клеток дегидроаскорбат (окисленная форма витамина C) нарушал усвоение глюкозы и вызвал их гибель. Раковые клетки с мутацией KRAS встречаются у 40%, а с BRAF — у 10% больных раком прямой кишки[20].
Витамины условно обозначаются буквами латинского алфавита: A, B, C, D, E, K. Впоследствии выяснилось, что некоторые из них являются не самостоятельными веществами, а комплексом отдельных витаминов. Так, например, хорошо изучены витамины группы В. Названия витаминов по мере их изучения претерпевали изменения (данные об этом приводятся в таблице). Современные названия витаминов приняты в 1956 году Комиссией по номенклатуре биохимической секции Международного союза по чистой и прикладной химии.
Для некоторых витаминов установлено также определённое сходство физических свойств и физиологического действия на организм.
До настоящего времени классификация витаминов строилась, исходя из растворимости их в воде или жирах. Поэтому первую группу составляли водорастворимые витамины C и вся группа B, а вторую — жирорастворимые витамины (липовитамины) A, D, E, K. Однако ещё в 1942—1943 годах академик А. В. Палладин синтезировал водорастворимый аналог витамина К — менадион. А за последнее время получены водорастворимые препараты аналогов других витаминов этой группы. Таким образом, деление витаминов на водо- и жирорастворимые до некоторой степени теряет своё значение.
| Буквенное обозначение (устаревшие — в скобках) | Химическое название согласно международной номенклатуре (другие названия — в скобках) | Растворимость (Ж — жирорастворимый В — водорастворимый) |
Последствия авитаминоза, физиологическая роль | Верхний допустимый уровень | Суточная потребность |
|---|---|---|---|---|---|
| A, A1
|
Ретинол (аксерофтол, противоксерофтальмический витамин) Дегидроретинол |
Ж[21] | Куриная слепота, ксерофтальмия | 3000 мкг[21] | 900 (взрослые), 400—1000 (дети) мкг рет. экв.[21] |
| B1 | Тиамин (аневрин, антиневритный) | В | Бери-бери, синдром Гайе — Вернике | Не установлен[21] | 1,5 мг[21] |
| B2 | Рибофлавин | В | Арибофлавиноз | Не установлен[21] | 1,8 мг[21] |
| B3 (РР) |
никотинамид (никотиновая кислота, ниацинамид, противопеллагрический витамин) | В | Пеллагра | 60 мг[21] | 20 мг[21] |
| B5 | Пантотеновая кислота и её соли, в частности, кальция пантотенат | В | Боли в суставах, выпадение волос, судороги конечностей, параличи, ослабление зрения и памяти. | Не установлен | 5 мг[21] |
| B6 | Пиридоксин (адермин) | В | Анемия, головные боли, утомляемость, дерматиты и др. кожные заболевания, кожа лимонно-жёлтого оттенка, нарушения аппетита, внимания, памяти, работы сосудов | 25 мг[21] | 2 мг[21] |
| B7 (H) |
Биотин (антисеборрейный фактор, фактор W, кожный фактор, коэнзим R, фактор X) | В | Поражения кожи, исчезновение аппетита, тошнота, отечность языка, мышечные боли, вялость, депрессия | Не установлен | 50 мкг[21] |
| B9 (Bc, M) |
Фолиевая кислота (фолацин) и её соли − фолаты | В | Фолиево-дефицитная анемия, нарушения в развитии спинальной трубки у эмбриона | 1000 мкг | 400 мкг |
| B12 | Цианокобаламин (антианемический) | В | Пернициозная анемия | не установлен[21] | 3 мкг[21] |
| C | Аскорбиновая кислота (противоцинговый (антискорбутный) витамин) | В | Цинга (лат. scorbutus — цинга), кровоточивость десен, носовые кровотечения[21] | 2000 мг[21] | 90 мг[21] |
| D, D1
|
Ламистерол Эргокальциферол (кальциферол) Холекальциферол Дигидротахистерол 7-дигидротахистерол |
Ж[21] | Рахит, остеомаляция | 50 мкг[21] | 10—15 мкг[21][22] |
| E | α-, β-, γ-токоферолы | Ж[21] | Нервно-мышечные нарушения: спинально-мозжечковая атаксия (атаксия Фридрейха), миопатии. Анемия[23]. | 300 мг ток. экв.[21] | 15 мг ток. экв.[21] |
| K, K1 K2 |
Филлохинон Фарнохинон |
Ж[21] | Гипокоагуляция | Не установлен[21] | 120 мкг[21] |
| Следующие вещества ранее считались или были кандидатами в витамины, но в настоящее время не являются ими. | |||||
| (B4) | Холин | В | Предшественник нейромедиатора Ацетилхолина. При недостатке — отложения жира в печени, почечная недостаточность, кровотечения. | 20 г | 425—550 мг |
| (B8) | Инозитол[# 1][# 2]
|
В | Нет данных | Нет данных | Нет данных |
| (B10) | 4-Аминобензойная кислота[# 3] (n-Аминобензойная кислота, Парааминобензойная кислота, ПАБ) | В | Стимулирует выработку витаминов кишечной микрофлорой. | Нет данных | Не установлена |
| (B11, BT) | Левокарнитин[# 1] | В | Нарушения метаболических процессов | Нет данных | 300 мг |
| (B13) | Оротовая кислота[# 1] | В | Различные кожные заболевания (экзема, нейродермит, псориаз, ихтиоз) | Нет данных | 0,5—1,5 мг |
| (B15) | Пангамовая кислота[# 1] | В | Нет данных | Нет данных | 50—150 мг |
| (N) | Липоевая кислота, Тиоктовая кислота[# 1] | Ж | Необходима для нормального функционирования печени | 75 мг | 30 мг[21] |
| (P) | Биофлавоноиды, полифенолы[# 1] | В | Ломкость капилляров | Нет данных | Нет данных |
| (U) | Метионин[# 1][# 4]
|
В | Противоязвенный фактор; витамин U (от лат. ulcus — язва) | Нет данных | Нет данных |
| |||||
Как правило, суточная норма витаминов различается в зависимости от возраста, рода занятий, сезона года, пола, беременности и др. факторов.
Под воздействием факторов внешней среды — температуры, кислорода и других окислителей, света (особенно ультрафиолетового, в том числе в солнечном), кислот, щелочей и оснований — витамины разрушаются и теряют свою биологическую активность. По степени чувствительности различные витамины обладают разными свойствами, некоторые проявляют высокую устойчивость, другие же быстро разрушаются. Это в первую очередь связано с тем, что витамины, в силу своего химического строения, являются высокоактивными соединениями, легко вступающими в химические реакции. С того момента, как молекула витамина появилась на свет естественным путём или с помощью химического синтеза, и до того момента, как она попадет в организм, её судьба во многом зависит от условий хранения и переработки.
Главными факторами нестабильности витаминов являются:
| Витамин | К свету | К окислению | К восстановлению | К нагреванию | К ионам металлов | К влажности | Оптимальная рН |
| A | В | В | С | С | Н | Нейтральная, слабощелочная | |
| K3 | С | Н | С | С | В | С | Нейтральная, слабощелочная |
| B1 | Н | С | В | В | С | С | Слабокислая |
| B2 | В | Н | С | С | Н | Нейтральная | |
| B3 | Н | Н | Нейтральная | ||||
| B5 | С | Н | Нейтральная | ||||
| B6 | Н | Н | С | Н | Кислая | ||
| B9 | С | С | С | Н | Н | Н | Нейтральная |
| B12 | С | С | Н | Н | Нейтральная | ||
| C | Н | В | Н | В | В | С | Нейтральная, кислая |
| D3 | В | В | С | С | С | Нейтральная, слабощелочная | |
| E | Н | Н | С | Н | Н | Нейтральная |
В — высокочувствительный
С — чувствительный
Н — слабочувствительный
Из-за низкой устойчивости растворов витамина C, чтобы сохранить его в готовом блюде (супе), при приготовлении пищи продукты, его содержащие, рекомендуется класть в кипящую воду, а не в холодную[3].
Хотя термическая обработка разрушает некоторые витамины, она повышает доступность других витаминов, в частности, содержащихся в овощах, при этом имеет значение способ приготовления[26].
Антивитамины — группа органических соединений, подавляющих биологическую активность витаминов. Это соединения, близкие к витаминам по химическому строению, но обладающие противоположным биологическим действием. При попадании в организм антивитамины включаются вместо витаминов в реакции обмена веществ и тормозят или нарушают их нормальное течение. Это ведёт к витаминной недостаточности даже в тех случаях, когда соответствующий витамин поступает с пищей в достаточном количестве или образуется в самом организме.
Например, антивитаминами витамина B1 (тиамина) являются пиритиамин и фермент тиаминаза, вызывающие явления полиневрита[27].
Развитие исследований в области химиотерапии, питания микроорганизмов, животных и человека, установление химической структуры витаминов создали реальные возможности для уточнения наших представлений об антагонизме веществ также в области витаминологии. Вместе с тем, открытие антивитаминов способствовало более полному и углублённому изучению физиологического действия самих витаминов, так как применение в эксперименте антивитамина приводит к выключению действия витамина и соответствующим изменениям в организме; это в известной степени расширяет наши познания о функциях, которые тот или другой витамин несет в организме.
Антивитамины известны для почти всех витаминов. Их можно разделить на две основные группы:
Никотинамид, амид никотиновой кислоты, одна из активных форм витамина PP. Входит в состав коферментов НАД+ и НАДФ+, которые участвуют в процессе переноса протонов многих биохимических окислительно-восстановительных реакциях, например, в окислении этанола до ацетальдегида в печени.
Изоникотинамид, амид изоникотиновой кислоты, несмотря на структурную схожесть с никотинамидом (витамин B3 или РР), проявляет ярко выраженное антивитаминное воздействие (подавляет физиологические эффекты витамина B3), и тем самым считается его антивитамином. Вследствие этого, он широко используется в синтезе гидразида изоникотиновой кислоты (ГИНК), который является противотуберкулёзным препаратом.
Поливитаминные препараты — фармакологические препараты, содержащие в своём составе комплекс витаминов и минеральные соединения.
Поливитаминные препараты применяются как для профилактики и лечения гиповитаминозов, так и в комплексной терапии расстройств питания (гипотрофия, паратрофия).
Высокий уровень метаболизма у детей, не только поддерживающий жизнедеятельность, но и обеспечивающий рост и развитие детского организма, требует достаточного и регулярного поступления не только витаминов, но и макро- и микроэлементов. По мнению некоторых ученых, для российских детей и подростков, живущих в Западной Сибири, актуально применение витаминно-минеральных комплексов[28].
Только около половины поливитаминных препаратов соответствуют суточным нормам потребления витаминов, также нередко состав поливитаминных препаратов отличается от написанного на упаковке[29].
При авитаминозе и гиповитаминозе врач назначает витаминные препараты. Общие рекомендации:
По данным 2012 года не более 10 % популяции подвержены гиповитаминозу (по витамину A — около 1 %)[30]. Подавляющему количеству людей витаминные препараты (равно и другие пищевые добавки) принимать не нужно и нежелательно[31][3]. Например, основным источником витамина D в организме человека является его образование в коже в процессе загара, но не поступление с пищей[32]. Однако существуют мутации, из-за которых клетки кожи неспособны вырабатывать витамин D даже при избытке солнечного света, таким людям нужна медикаментозная поддержка уровня этого витамина[33][34].
В то же время, есть сведения[35] об увеличении риска смертности у людей больных раком и сердечными заболеваниями и сокращении продолжительности жизни при дополнительном приёме определённых групп витаминов. В частности, есть данные о том, что витамин Е за счёт антиоксидантных свойств поддерживает раковые клетки у мышей[36].
Восполнять недостаток витаминов предпочтительно из пищевых продуктов (фруктов, овощей), а не аптечными препаратами[37]. В большинстве случаев лучшим способом обеспечить организм витаминами и другими незаменимыми веществами является здоровый стиль питания, основанный на выборе продуктов с наибольшей пищевой ценностью, в их наиболее натуральной форме и из разнообразных источников, хорошим примером являются орехи[31].
О пользе и вреде приёма витаминов см. также Поливитаминные препараты#Исследования.
An isomer of glucose that has traditionally been considered to be a B vitamin although it has an uncertain status as a vitamin and a deficiency syndrome has not been identified in man.
 | |
|---|---|
| Нормативный контроль |
| |
|---|---|
| Жирорастворимые витамины |
|
| Водорастворимые витамины |
|
| Витаминоподобные вещества | |
| Антивитамины | |
.jpg)