История открытия витамина В12

Введение

Витамины (от лат. Vita – жизнь) - группа органических соединений разнообразной химической природы, необходимых для питания человека, животных и других организмов в ничтожных количествах по сравнению с основными питательными веществами (белками, жирами, углеводами и солями), но имеющих огромное значение для нормального обмена веществ и жизнедеятельности.

Первоисточником витаминов служат главным образом растения. Человек и животные получают витамины непосредственно с растительной пищей или косвенно – через продукты животного происхождения. Важная роль в образовании витаминов принадлежит также микроорганизмам. Например, микрофлора, обитающая в пищеварительном тракте жвачных животных, обеспечивает их витаминами группы В. Витамины образуют в организме большое количество разнообразных производных (например, эфирные, амидные, нуклеотидные и др.), которые, как правило, соединяются со специфическими белками, выступая в роли коферментов. Наряду с ассимиляцией, в организме постоянно осуществляется диссимиляция витаминов, причем продукты их распада, а иногда и малоизмененные молекулы витаминов выводятся наружу. Недостаточность снабжения организма витаминами ведет к его ослаблению, резкий недостаток витаминов – к нарушению обмена веществ и заболеваниям – авитаминозам, которые могут закончится гибелью организма. Авитаминозы могут возникать не только от недостаточного поступления витаминов с пищей, но и вследствие нарушения процессов их усвоения и использования организмом.

Основоположник учения о витаминах русский врач Н. И. Лунин установил (1880), что при кормлении белых мышей только искусственным молоком, состоящим из казеина, жира, лактозы и солей, животные погибают. Следовательно, в натуральном молоке содержатся другие вещества, незаменимые для питания. В 1912 году польский врач К. Функ предложил само название «Витамины», обобщил накопленные к тому времени экспериментальные и клинические данные и пришел к выводу, что такие заболевания, как рахит, цинга, пеллагра, бери-бери, - болезни витаминной недостаточности. С этого времени наука о витаминах (витаминология) начала интенсивно развиваться, что объясняется значением витаминов не только для борьбы со многими заболеваниями, но и для познания сущности ряда жизненных явлений. Метод обнаружения витаминов, примененный Луниным (содержание животных на специальной диете – вызывание экспериментальных авитаминозов), был положен в основу исследований.

 

 

 

 

 

 

История открытия витамина В12

На основании ряда работ было установлено, что в печени животных содержится вещество, регулирующее кроветворение и обладающее лечебным действием при злокачественной (пернициозной) анемии у людей и животных. Уже однократная инъекция нескольких миллионных долей грамма этого вещества вызывает улучшение кроветворной функции. Это вещество получило название витамина В12,или антианемического витамина.

История открытия витамина В12 началась в середине XIX века с описания заболевания, главным проявлением которого была особая форма анемии со смертельным исходом. Через 20 лет это заболевание назвали "пернициозная анемия" - то есть "злокачественное малокровие". Изучением этого заболевания занимался учёный Майнота Касл. Думая о том, почему в костном мозге у больных злокачественным малокровием не созревают нормальные эритроциты, и помня о пониженной кислотности желудочного сока у них, Касл предположил, что в печени у здоровых людей вырабатывается какой-то фактор, способствующий кроветворению. Этот фактор образуется, вероятно, из содержащегося в печени вещества, подобного витамину В2, и другого соединения, поступающего в норме из желудочно-кишечного тракта.

 Проверить  эту мысль Касл решил на себе, ибо знал, что печень и желудок у него здоровые. В течение нескольких недель он ежедневно съедал бифштекс и через некоторое время зондом извлекал свой желудочный сок вместе с полупереваренным бифштексом. Назначение этой массы больному со злокачественным малокровием дало положительные результаты. Он стал быстро поправляться. Состав крови его приближался к норме.

 Назначение  больному одного бифштекса или  одного желудочного сока здорового  человека не исцеляло его. Касл предположил, что желудок здорового человека выделяет какое-то вещество (внутренний фактор), которое, соединяясь с неизвестным веществом бифштекса-мяса (внешним фактором), образует то самое соединение, которое способно накапливаться в печени и, поступая затем в костный мозг, оказывать положительное влияние на кроветворение

 Мысль  Касла оказалась правильной. Однако потребовалось еще более 20 лет упорного труда многих ученых для ее доказательства и подтверждения. Веществом, содержащимся в мясе — «внешним фактором», оказался выделенный в 1948 г. витамин B12. Установлена была химическая структура его: он содержит кобальт и циан. Внутренний фактор, выделяемый стенкой желудка, обнаружил польский ученый Гласс лишь в 1952 г. Им оказался сложный белок — гастромукопротеин.

 Позднее  установлено, что гастромукопротеин предохраняет ценнейший для кроветворения витамин B12 от разрушения его микробами кишечника и способствует прохождению через кишечный барьер в печень, откуда он поступает в кровь.

 В дальнейшем  ученым удалось выделить витамин B12 в чистом виде для широкого  использования в клинике, что  дало возможность считать побежденной  эту страшную болезнь и помогло  воздействовать на кроветворение  при ряде других форм малокровия.

 

 

 

Витамин В12

Витаминами B12 называют группу кобальтсодержащих биологически активных веществ, называемых кобаламинами. К ним относят собственно цианокобаламин — продукт, получаемый при химической очистке витамина цианидами, гидроксикобаламин и две коферментные формы витамина B12: метилкобаламин и 5-дезоксиаденозилкобаламин.

В более узком смысле витамином B12 называют цианокобаламин, так как именно в этой форме в организм поступает основное количество витамина.

Витамин B12 довольно хорошо растворим в воде (около 1,2% при комнатной температуре), а также в низших спиртах, в низших алифатических кислотах и в фенолах, но нерастворим во многих других органических жидкостях. Он практически не растворяется в пиридине и других третичных аминах, но растворим в некоторых жидких или расплавленных амидах, например в ацетамиде и диметилформамиде. Витамин является левовращающим веществом, но интенсивная, окраска затрудняет измерение оптического вращения. Витамин B12 обладает диамагнитными свойствами, что указывает на трехвалентное состояние кобальта.

Обычно витамин выделяют из микробной массы или животных тканей, используя растворы, содержащие цианид-ионы, играющие роль шестого лиганда кобальта. Однако сам цианкобаламин метаболически не активен. В состав ферментов входит соединение, в котором цианогруппа замещена остатком 5-дезоксиаденозина или метильным радикалом.

 

 

Образование и всасывание витамина В12 в организме

 В желудке витамин В12, содержащийся в пище, высвобождается и образует стойкое соединение с желудочным  R-белком . Структурно сходные с ним гликопротеиды обнаружены в различных секретах (слюне, грудном молоке, желудочном соке, желчи), фагоцитах и плазме, но функция их неизвестна.

 В двенадцатиперстной  кишке комплекс витамина В12 с  R-белком разрушается, а высвободившийся  витамин В12 связывается с  внутренним фактором Касла. Внутренний фактор Касла (гликомукопротеид) — комплексное соединение, состоящее из пептидов, отщепляющихся от пепсиногена при его превращении в пепсин, и мукоидов — секрета, выделяемого клетками слизистой оболочки желудка (мукоцитами). Мукоидная часть комплекса защищает его от гидролиза пищеварительными ферментами и утилизации бактериями кишечника; белковая часть определяет его физиологическую активность. Основная роль внутреннего фактора Касла заключается в образовании с витамином B12 лабильного комплекса.

 Комплекс  витамина В12 с внутренним фактором  Касла устойчив к действию пищеварительных ферментов и свободно доходит до дистального отдела подвздошной кишки, где связывается с рецепторами на щеточной каемке и поглощается  энтероцитами. Здесь внутренний фактор Касла разрушается, а витамин В12 соединяется с другим транспортным белком -  транскобаламином II .

 Комплекс  витамина В12 с транскобаламином II поступает в кровь и почти сразу же поглощается печенью, костным мозгом и другими тканями. Весь всосавшийся в кишечнике витамин В12 связывается с транскобаламином II. Однако большая часть циркулирующего в крови витамина В12 связана с  транскобаламином I - гликопротеидом, близким по структуре желудочному R-белку. Одним из источников транскобаламина I служат лейкоциты.

 Если  витамин В12, связанный с транскобаламином II, быстро захватывается клетками (его период полуциркуляции составляет около 1 ч), то для перехода из крови в ткани витамина В12, связанного с транскобаламином I, необходимо много дней.  Функция транскобаламина I неизвестна.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Структурная формула

Признанная формула витамина B12 – C63H88O14N14PCo. Молекулу можно подразделить на две основные части, известные как "планарная группа" и "нуклеотид"; вторая часть лежит в плоскости, почти перпендикулярной к плоскости первой части, которая обладает очень большим, хотя и неполным, сходством с порфиринами Центральный атом кобальта соединен с четырьмя восстановленными пиррольными кольцами, образующими макрокольцо. Три из четырех соединений между кольцами образованы мезоуглеродным атомом (углеродным мостиком), характерным для порфиринов. Однако в четвертом месте соединения существует прямая связь между двумя α-углеродными атомами колец D и А. Макрокольцо содержит 6 сопряженных двойных связей, образующих единую сопряженную систему.

У 13 из 19 углеродных атомов, составляющих макрокольцо, водород полностью замещен метильными группами или длинными боковыми цепями – либо ацетамидными, либо пропионамидными радикалами

В отличие от нуклеотидов нуклеиновых кислот так называемый нуклеотид витамина B12 не содержит пурина или пиримидина. Вместо них основанием служит 5,6-диметилбензиминазол. Сахар представлен рибозой, но с α-гликозндпой связью, опять-таки в отличие от β-связи в нуклеиновых кислотах. Рибоза фосфорилирована при 3-м атоме углерода. Фосфат образует эфирную группу с 1-амино-2-пропиловым спиртом, который, кроме того, соединен амидной связью с цепью пропионовой кислоты при кольце D. Наконец, атом кобальта несет CN-группу (в цианкобаламине) и соединен координационной связью с одним из атомов азота в бензиминазоле, образуя, таким образом, второй мостик между двумя частями молекулы. Полагали, что третий гидроксил фосфатной группы тоже этерифицирован, пока не стало ясно, что неустойчивость триэфиров фосфорной кислоты исключает такую структуру. Витамин B12 является по существу внутренней солью; отрицательный заряд на атоме фосфора нейтрализован положительным зарядом на координационном комплексе кобальта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Взаимодействие витамина B12

С другими веществами витамин В12 взаимодействует очень активно: вместе с фолиевой кислотой, витаминами В5 и С он обеспечивает нормальный обмен веществ, защищает от последствий стресса.

Железо и витамин А начинают работать активнее в его присутствии, а вот калий может препятствовать усвоению цианокобаламина.

Надо сказать, что витамин В12 не может работать в организме без фолиевой кислоты, и наоборот. Вместе же они могут предотвращать многие серьёзные проблемы и лечить различные заболевания, так как усиливают действие друг друга.

 Животные  не получают  норму витамина  В12 при приёме корма за один  раз. Таким способом усваивается  только 1/4 необходимой нормы, а остальное  в организме не остаётся –  это ещё одна особенность витамина  В12. Разделяют продукты, в которых  много витамина В12, как минимум  на 3 приёма корма – тогда животный  организм получает всю необходимую  норму.

Увеличивать дозу цианокобаламина нужно возрастным животным, так как их кишечник хуже всасывает его; при приёме слабительных 95% витамина тоже выводится из организма. Чтобы цианокобаламин лучше усваивался в кишечнике, нужно давать хороший, свежий творог – кальций, содержащийся в нём, поможет усвоению витамина.

Хорошим решением является дача кормов с включением пивных дрожжей, хотя бы раз в неделю – эти живые микроорганизмы могут синтезировать витамин В12.

 

 

Роль и значение витамина B12

В организме цианокобаламин выполняет множество важных функций.Прежде всего, он активно защищает от ожирения, препятствуя накоплению лишнего жира в печени; укрепляет иммунитет, стимулируя активность лейкоцитов.

Регулирование процесса кроветворения также требует присутствия витамина В12, а не так давно стало известно, что он важен и для образования костной ткани. Дело в том, что без достаточного количества цианокобаламина кости не будут расти.

Работа мозга и эмоциональное равновесие также зависят от витамина В12. Он предотвращает развитие депрессии, избавляет от бессонницы, помогает адаптироваться к смене режима дня, принимает участие в создании слоёв, защищающих нервные волокна. Пониженное кровяное давление приходит в норму, если дополнительно давать животным витамин В12.

 

Нехватка и переизбыток витамина B12

Нехватка витамина В12 приводит, прежде всего, к развитию нервных заболеваний, в том числе и тяжёлых. Так, дефицит цианокобаламина может стать причиной тяжёлого заболевания – рассеянного склероза, при котором миелиновые слои, защищающие нервные клетки, постепенно разрушаются. Результатом этого процесса являются параличи, а срок жизни резко сокращается. У жвачных животных в рубце активен синтез витамина В12 при наличии микроэлемента кобальта, при авитаминозе В12  у них отмечают выраженную задержку роста, истощение, пониженный аппетит, дегенеративные изменения в печени. Витамин В12 необходим для выводимости, роста цыплят и при предупреждении эрозии желудка. Установлена передача витамина от кур-несушек цыплятам. Смертность может быть высокой среди цыплят с недостатком витамина в период их выведения. Эмбрионы с недостатком витамина В12 имеют множественные кровоизлияния.