Антиметаболіти вітамінів

Антивітаміни складають одну із найчисленніших і найважливіших груп антиметаболітів — сполук ендо- чи екзогенного походження та різної хімічної природи, які порушують прояви біологічних ефектів вітамінів, а отже і перебіг метаболічних процесів у організмі та перетворення різних субстратів, що спричинює метаболічні розлади і може стати причиною розвитку багатьох захворювань. Враховуючи те, що метаболіти є продуктами ферментативних перетворень різних субстратів префікс -"анти" в назві цих сполук вказує на те, що вони виявляють протилежну дію на ці процеси, тобто, по суті, виступають в ролі антиферментів. Разом з тим, слід підкреслити, що механізм дії антиметаболітів не завжди пов'язаний із ферментними системами, а може реалізуватися різними шляхами.

Наукове обгрунтування вчення про антиметаболіти було започатковано дослідженнями Вудса, проведеними в 40-х роках XX ст., при з'ясуванні механізму антибактеріальної дії сульфаніламідних препаратів, зумовленої антагоністичними відносинами їх з п-аміно-бензойною кислотою (фактором росту мікроорганізмів). Оскільки для п-амінобензойної кислоти були відомі її вітамінні властивості, то сульфаніламідні препарати, які виявляли протилежний ефект, було названо антивітамінами. Пізніше виявили, що дія подібна до сульфаніламідів характерна для цілого ряду органічних і неорганічних сполук, для яких не властиві вітамінні ефекти, однак вони різними шляхами можуть впливати на біологічну активність вітамінів. Разом з тим, відкриття антивітамінів започаткувало сучасне вчення про антиметаболіти і дало можливість з'ясувати механізм дії багатьох біологічно активних сполук, лікувальних засобів, антибактеріальних препаратів.

Вчення про антиметаболіти було значно доповнено і розширено дослідженнями вчених-вітамінологів А.В. Труфанова, Ю.М. Островського, В.В. Єфремова, О.О. Покровського. Зокрема, було з'ясовано особливості впливу антивітамінів на організм, виділено та вивчено структуру природних сполук для яких характерна антивітамінна дія, синтезовано структурні аналоги вітамінів та обґрунтовано роль антивітамінів, як конкурентних інгібіторів ферментних систем. Згодом було з'ясовано, що біологічні ефекти антивітамінів та вплив їх на окремі ланки в складному ланцюгу метаболічних перетворень різних сполук не обмежується лише участю в утворенні коферментних форм ферментів. Так, в продуктах харчування рослинного походження було виявлено природні сполуки здатні пригнічувати дію вітамінів або навіть руйнувати їх, зокрема, у насінні бобових і злакових культур було знайдено рахітогенні фактори, які виявляють антагоністичну дію до кальциферолів. Частина цих факторів має пептидну або білкову природу.

Результатом цілого ряду досліджень стало розширення уяви про антивітаміни, як структурні аналоги вітамінів, конкурентну і неконкурентну взаємодію між ними та особливості прояву метаболічних розладів, при надходженні їх в організм. У зв'язку з цим, до антиметаболітів вітамінів почали відносити не лише їх структурні аналоги, але і інші сполуки різної хімічної природи і походження, які пригнічують біологічну дію вітамінів або руйнують їх.

В наш час відома велика кількість сполук, які можуть виступати в ролі антиметаболітів, однак лише частина з них виконує роль істинних антивітамінів і є по суті антиферментними, тобто, поняття.антиметаболіти значно ширше, ніж антивітаміни, які складають лише одну з чисельних груп цих сполук. Важливість цієї групи антиметаболітів зумовлена тим, що вітаміни є аліментарними незамінними екзогенними факторами, які забезпечують перебіг в організмі чисельних метаболічних перетворень різних сполук.

Важливим напрямком вчення про антивітаміни на сучасному етапі є вивчення їх структурно-фармакологічних особливостей. Це стосується, зокрема, можливостей отримання синтетичних антивітамінних препаратів, які можуть бути використані як ефективні лікарські препарати. Крім того, важливими є пошуки природних сполук, для яких характерні антивітамінні властивості та з ясування їх ролі в харчуванні людини і розвитку гіпо- та авітамінозних станів.

Класифікують антиметаболіти вітамінів за цілим рядом критер = в першу чергу, за хімічною природою, механізмом дії, походженням.

За хімічною природою антивітаміни можуть бути прості і складк сполуки, органічні і неорганічні, високомолекулярні та низькомолекулярні Для частини антивітамінів характерною є власна біологічна активність, зокрема, ряд антивітамінів є ферментами (аскорбатоксидаза, тіаміназа). які руйнують відповідні вітаміни і позбавляють їх біологічної активності.

За механізмом дії антивітаміни поділяють на антиферменти та антагоністи вітамінів. Кожна з цих груп антивітамінів має цілий ряд особливостей, які дають змогу до певної міри розмежувати їх на основі ряду критеріїв хоч, зазвичай, цей поділ умовний, оскільки іноді важко з достатньою ймовірністю віднести антиметаболіти вітамінів до тієї чи іншої групи біологічно активних сполук.

За походженням антивітаміни поділяють на природні і синтетичні. Природні антивітаміни можуть надходити з продуктами харчування, а також утворюються в організмі у процесі обміну. Частина антивітамінів циркулює в рідинах і тканинах організму та шлунково-кишковому тракті.

Антивітаміни отримані методом хімічного синтезу (акрихін, метатрексат, сульфаніламіди) використовують як лікарські препарати.

Найдоцільнішою є класифікація антивітамінів у якій враховують механізм їх дії та реалізацію біологічних ефектів, а також ряд інших критеріїв.

Згідно з цією класифікацією, всі антивітаміни поділяють на дві групи: до першої відносять сполуки механізм дії яких базується на структурній подібності та конкурентній взаємодії з вітамінами До другої -сполуки здатні модифікувати або руйнувати вітаміни чи послаблювати їх біологічні ефекти (антагоністи вітамінів). Одночасно з цим, на думку О.О. Покровського під антивітамінами слід розуміти сполуки здатні пригнічувати чи повністю виключати дію вітамінів, незалежно від механізму реалізації цих ефектів.

Найчастіше антиметаболіти вітамінів поділяють на істинні антивітаміни або антиферменти та антагоністи вітамінів.

При надходженні до організму антивітамінів можуть розвиватися авітамінозні стани. Характерною особливістю цих авітамінозних станів є те, що їх негативний вплив виявляється лише у тих організмів, для життєдіяльності яких необхідні певні вітаміни. Зокрема, ріст мікроорганізмів, для нормального розвитку яких необхідний тіамін, пригнічується незначними дозами піритіаміну. На організми, для росту яких необхідні лише піримідинова чи тіазолова частина молекули тіаміну, піритіамін діє у декілька разів слабше, а на бактерії, які не вимагають для свого росту і розвитку цього вітаміну, піритіамін взагалі не впливає.

Між вітамінами і антивітамінами існує також неконкурентна взаємодія, яка спостерігається, коли в середовищі, де знаходяться вітаміни, з'являється сполука, що не має з ними структурної подібності. За цих умов проходить зв'язування вітаміну, переведення його в неактивний стан, послаблення дії чи руйнування структури. Сполуки що виявляють такий вплив на вітаміни відносять до антагоністів вітамінів Антагоністи вітамінів можуть впливати не безпосередньо на вітаміни, а на інші фактори, які забезпечують засвоєння та використання їх організмом. Так, відомо що для засвоєння вітаміну В12 необхідний, так званий, внутрішній "фактор Кастла". Одночасно з цим виявлено, що ряд важких металів зокрема Рв пригнічують дію цього фактору і у тварин може розвиватися гіпохромна анемія навіть при достатньому надходженні вітаміну В12. Додаткове введення вітаміну В12 відновлює у тварин нормальні показники крові якщо одночасно з цим припиняється введення Рв.

Антагоністи вітамінів можуть виявляти свої ефекти також внаслідок зв'язування вітамінів, переведення їх в неактивний або нестійкий стан, чи зумовлюють безпосередньо руйнування їх структури.

Особлива роль серед антагоністів вітамінів належить також ферментам, які можуть руйнувати їх. Це зокрема, аскорбатоксидаза та тіаміназа, які руйнують відповідно вітаміни С і В1. Слід, однак, підкреслити, що аскорбатоксидаза виявляє свою антивітамінну дію у процесі зберігання і переробки продуктів харчування, а тіаміназа присутня у мікроорганізмах, які знаходяться в травному каналі молюск, риб, і може потрапляти до організму людини при вживанні термічно необроблених продуктів харчування.

Наявність у ряду ферментів антивітамінних, по суті антиаліментарних властивостей, вказує на те, що не слід без застережень сприймати твердження про цінність активних ферментів, які містяться в продуктах харчування, оскільки при тривалому зберіганні це може стати причиною втрати ними харчових якостей.

Підтвердженням цього, зокрема, є вплив амілази на крохмалевмісні продукти, тканинних протеаз на вироби з м'яса, оксидаз на якість виробів з тіста та ін. Особливо значні якісні зміни продуктів харчування відбуваються при тривалому зберіганні овочів, фруктів, та їх технологічній переробці. Тобто, ферменти в харчових продуктах можуть бути як корисні, так і шкідливі.

Таким чином вказане вище дає підстави для узагальнення, що антиметаболіти вітамінів — це група сполук різної хімічної природи, які утворюються в організмі чи надходять ззовні і за участю специфічних механізмів обмежують чи виключають прояви біологічних ефектів вітамінів та порушують перебіг метаболічних процесів у організмі.