Цинга. Роль витаминов, железа и меди в синтезе коллагена

Государственное бюджетное учреждение

Высшего профессионального образования

«Новосибирский государственный  медицинский университет

Министерства здравоохранения  Российской Федерации»

(ГБОУ ВПО НГМУ Минздрава России)

 

 

 

 

КАФЕДРА МЕДИЦИНСКОЙ ХИМИИ

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

на тему: « Цинга. Роль витаминов, железа и меди в синтезе коллагена.»

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент 1 курса группы № 20

лечебного факультета

Любимов Виталий

Проверила: Гимаутдинова Ольга Ивановна

                                                                            Оценка:__________

Подпись:__________   

Оглавление:

 

Введение.………………………………………………………………………

Глава 1. Цинга

1.1Понятие о цинге……………………………………………………………….

1.2 Клиническая картина  заболевания…………………………………………………….

1.3 Симптомы цинги………………………………………………………………………..

1.4 Лечение и профилактика  цинги………………………………………………………..

Глава 2.  Витамин С

 

2.1 История открытия витамина С …………………………………………………

 

2.2 Сведения о витамине С…………………………………………………………

 

Глава 3.Коллаген

3.1 Гидроксилирование пролина и лизина. Роль витамина С ……………………………

3.2 Структура фибрилл коллагена и их формирование ……………………………..

 

Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение:

 

Коллаген — фибриллярный белок, составляющий основу соединительной ткани организма (сухожилие, кость, хрящ, дерма и т. п.) и обеспечивающий её прочность и эластичность. Коллаген обнаружен у многоклеточных животных; отсутствует у растений, бактерий, вирусов, простейших и грибов. Это основной компонент соединительной ткани и самый распространённый белок у млекопитающих, составляющий от 25% до 35% белков во всём теле.

 

 

Глава 1.Цинга

 

1.1 Понятие о цинге

 

Цинга (или Скорбут от греческого слова scorbutus) – болезнь, обусловленная острым недостатком  аскорбиновой кислоты (витамина С) в  организме из-за резкого ограничения  поступления его с продуктами питания. 

     В конечном итоге это приводит к нарушению синтеза фибриллярного белка коллагена, который является основным структурным компонентом соединительной ткани. В результате соединительная ткань, присутствующая в любом органе, в том числе и в оболочке кровеносных сосудов, теряет свою прочность, становиться рыхлой и подвергается пропитыванию плазмой и форменными элементами крови. Этим процессом и объясняется характерная клиническая картина цинги: разрыхление и кровоточивость десен, вплоть до полного выпадения зубов, и множественные кровоизлияния на теле.

Цинга является самым широко известным авитаминозом с длинной  и крайне печальной историей, ведь до XVIII века люди даже не подозревали  об истинных причинах болезни, и на протяжении столетий она оставалась загадочным смертельным недугом, полностью  окутанным пеленой тайны. Особенно буйствовала цинга в среде  заключенных, бедняков, жителей севера и моряков, где питание было скудным  и мало того, что недостаточным  по калорийности, так еще и практически  «пустым» в плане минералов и  витаминов. Данный контингент в силу различных жизненных условий  вынужден был довольствоваться хлебом и долго хранящимися продуктами, в которых с течением времени  оставалось все меньше и меньше биологически активных веществ. Основой рациона  моряков вообще были консервы, а  о свежих овощах и фруктах они  могли только мечтать. Вот почему «тихий убийца» прозванный «морским скорбутом» буквально «выкашивал»  ряды отважных путешественников во времена  первых кругосветных мореплаваний. Так, из 160 членов экспедиции Васко да Гамы в 1497 году к берегам Индии, до конечного  пункта назначения доплыло менее 60 человек. Путешествие вокруг Земли  адмирала Джорджа Энсона в XVII веке закончилось  не менее трагически: из английского  порта вышло 6 кораблей с командой около 2 тысяч человек, вернулась  лишь половина из них, причем в боях командир не потерял ни одного солдата  – это цинга унесла почти тысячу жизней. Длительный недостаток витаминов  оказался опаснее и сильнее оружия любого врага.

Прошло буквально несколько  десятилетий и уже более осведомленный  по поводу цинги капитан Джеймс Кук  в конце XVIII века, прямо на своем  корабле заготавливал еловое пиво с  сахаром – в еловой хвое содержится немало витамина С. А располагал он таким способом борьбы с недугом  благодаря исследованиям шотландского врача Д. Линда, который провел следующий  эксперимент: он взял двадцать больных  цингой и предписал им разные диеты, чтобы определить, какой именно продукт  питания помогает победить болезнь. Двое из группы каждый день получали лимоны и апельсины, и только они и  выздоровели в конце испытания. Таким образом, была установлена  предположительная причина возникновения  заболевания – дефицит некоего  витамина, которым особенно богаты цитрусовые. В 1753 году Линд опубликовал  результаты своего клинического испытания  в «Трактате о цинге», но поверили ему в то время немногие. В числе  тех немногих, кто поверил, был  и капитан Кук, помимо елового  пива, загружавший свои трюмы квашеной капустой – еще одним источником аскорбиновой кислоты.

Только по прошествии более 100 лет после экспериментов Линда, торговый флот Англии получил приказ о поставке на корабли липового сока в целях профилактики цинги, и  никто не знает точное число умерших  англичан в результате этих бюрократических  проволочек. Но историки медицины достаточно точно подсчитали, что за период 1600-1800 гг. от этой тяжелой «корабельной»  болезни погибло около миллиона моряков. Это превышает человеческие потери во всех морских сражениях  того времени. На материке цинга была распространена с XVI века и наблюдалась, как правило, в изолированных  скоплениях людей (тюрьмах, удаленных  поселках), а ее массовые вспышки  фиксировались в периоды войн, в осажденных крепостях.

С внедрением в сельскохозяйственную отрасль культуры картофеля эпидемии цинги постепенно сошли на «нет», ведь этот продукт в ежедневном рационе  питания способен активно предотвращать  гиповитаминоз С, так как содержит значительное количество аскорбиновой кислоты. Яркую картину того, как  от цинготного истощения погибает достаточно большая группа людей, можно увидеть  в произведении выдающегося американского  писателя и общественного деятеля  Джека Лондона «Ошибка Господа  Бога». Оно было написано в 1911 году, еще до того, как было неопровержимо  доказано, что цинга вызывается дефицитом  витамина С и ничем другим. В  рассказе нет слова «витамин», но перечитывая описание мук и спасения в виде порции свежего картофельного  сока, удивляешься, насколько точно  Д. Лондон понимал причину цинги  – какое-то вещество, которого не было, и быть не могло в консервированных продуктах. И это совершенно естественно, ведь работа польского ученого К. Функа, где впервые был введен сам термин, вышла немного позже.

Считается, что с ХХ века и по настоящее время эпидемии цинги не встречаются, о чем можно  прочитать в любой книге о  витаминах и связанных с ними заболеваниях. Однако болезнь еще  свирепствовала в дальневосточных, сибирских и северных «трудовых  лагерях» СССР 1933-1953 гг. Об этом свидетельствовали  бывшие заключенные ГУЛАГа, жевавшие еловые ветви и пившие настои и  отвары кедрового стланика, когда  цинга уносила миллионы жизней. Отдельные  случаи цинги можно встретить  и в наши дни. Стоит лишь попристальнее  всмотреться за решетку тюремной камеры или казармы где-нибудь в  далеком северном поселке.

1.2 Клиническая картина заболевания

Вся беда в том, что вещество, известное нам как витамин  С и впервые выделенное и синтезированное  лишь в 1932 году, не образуется в организме  приматов (и высших тоже – то есть человеческом). В этом смысле птицам или, скажем, червям повезло гораздо  больше – они получают аскорбиновую кислоту из углеводов, например, глюкозы, а вот человек может обогатить свой организм данным соединением лишь из потребляемой пищи, причем, при полном прекращении поступления витамина С с продуктами питания через 4-12 недель развивается цинга.

Кратко путь от первых симптомов  до летального исхода этой коварной и  опасной болезни можно описать  так: сначала появляется вялость, упадок сил и истощение, десны становятся рыхлыми, на них появляются язвы, зубы расшатываются и выпадают. Затем  жертв цинги терзает боль в  мышцах из-за постоянных в них кровоизлияний, появляются подкожные гематомы, больной  впадает в состояние апатии и  тяжелой депрессии и, в конце  концов, у истерзанного поносом тела отказывают легкие и почки – тогда  смерть не заставляет себя ждать. Но эта  краткость только кажущаяся: болезнь  длится недели и месяцы, не оставляя человека в покое даже на непродолжительное  время забытья, дремоты.

1.3 Симптомы цинги

Симптомы цинги определяются участием витамина С в целом ряде важнейших биохимических процессов:

• Он обеспечивает проникновение глюкозы – главного питательного субстрата в клетки тканей и органов. Нет глюкозы? Развивается истощение и упадок сил.
• Он участвует в образовании соединительной ткани (коллагена). Нет коллагена? Разрыхляются десны, выпадают зубы, стенки кровеносных сосудов становятся ломкими и кровь через них легко проникает в ткани и органы, возникают гематомы и кровоточивость.
• Без него невозможно образование серотонина – гормона удовольствия. Нет серотонина – нет удовольствия – депрессия и апатия.
• Он необходим для нормального функционирования кишечной микрофлоры, иначе развивается дисбактериоз, нарушение всасывания питательных веществ и синтеза других витаминов. Что ведет к хроническим поносам и еще большему истощению.

Нарушение вышеперечисленных  биохимических процессов влекут за собой выпадение огромного  числа других, снижается иммунитет  и появляется анемия. Причина смерти, чаще всего – кровоизлияние в  жизненно важный орган (легкое, почка) или нарастающая сердечная недостаточность.

1.4 Лечение и профилактика цинги

Встретить запущенный случай цинги сегодня практически невозможно, в крайнем случае – длительно  существующий гиповитаминоз С с начальными признаками заболевания.

Лечение и профилактика цинги  состоит в назначении адекватных доз витамина С внутрь или внутривенно (250 мг 4 раза/сут), а также соблюдении полноценной диеты, богатой свежими  овощами, фруктами, ягодами и натуральными соками. При выраженном воспалении слизистой оболочки полости рта  применяют полоскания перекисью  водорода, масляными растворами витамина Е и А. При анемии в терапию  цинги добавляют витамин В12 инъекционно  и препараты железа.

 

 

Глава 2. Витамин С

 

2.1 История открытия витамина С

 

Витамин С отличается от всех других витаминов. В ХХ веке за открытия, связанные с витамином С, присуждены две Нобелевские премии: в 1937 году Альберту Имре Сент-Дьердьи (Albert Szent Gyorgyi) – за открытие структуры и роли витамина С в антиокислительных процессах и в 1954 году Лайнусу Полингу (L. Pauling) – за работы о природе химической связи и их приложение к определению структуры сложных соединений. В 60–70 годы Л. Полинг осуществил важнейшие исследования о влиянии витамина С на фагоцитоз, чем перевел витаминологию в русло развития иммунофармакологии. 
 
А. Сент-Дьердьи обладал необходимым для исследователя даром – способностью, по его собственному выражению, «видеть то, что видят все и при этом думать то, что другому не придет в голову». Благодаря этому, он обнаружил казавшуюся невероятной связь между появлением темных кругов вокруг глаз, гиперпигментацией кожи пациентов, страдающих болезнью Адисона и надпочечниковой недостаточностью, и потемнением свежего среза картофеля, яблока и груши, в то время как цитрусовые на срезе не темнеют! Из цитрусовых и красного болгарского перца, а также из коры надпочечников А. Сент-Дьердьи выделил сильнейший восстановитель, который назвал сначала гексуроновой кислотой, а затем витамином С. Название «витамин С» в 1920 году предложил Дж. Драммонд (J. Drummond) для обозначения некоего антицинготного фактора (витамин против скорбута, цинги). Очищенный препарат витамина С впервые получил в 1922 году из сока капусты русский биохимик Н. А. Бессонов. 
 
Позже были созданы различные фармакологические формы витамина С, открыты и продолжают уточняться новые детали механизма его воздействия на организм, в связи с чем постоянно меняются подходы к профилактической и лечебной коррекции дефицита этого витамина.

 

2.2 Сведения о витамине С

 

Биологическая роль витамина С (связана с его участием в окислительно-восстановительных реакциях).

1. Витамин С, являясь сильным восстановителем, играет роль кофактора в реакциях окислительного гидроксилирования, что необходимо для окисления аминокислот пролина и лизина в оксипролин и в оксилизин в процессе биосинтеза коллагена. Коллаген может синтезироваться и без участия витамина С, но такой коллаген не является полноценным (не формируется его нормальная структура). Поэтому при недостатке витамина С ткани, содержащие много коллагена, становятся непрочными, ломкими. В первую очередь нарушается структура стенок сосудов, повышается их проницаемость, наблюдаются кровоизлияния под кожу и под слизистые оболочки.
2. Участвует в синтезе стероидных гормонов надпочечников.
3. Необходим для всасывания железа.
4. Участвует в неспецифической иммунной защите организма.

Основные источники  витамина С: свежие зеленые овощи и фрукты.

Следует помнить, что витамин  С легко разрушается при нагревании, особенно в щелочной среде в присутствии  кислорода, ионов железа и меди. Хорошо сохраняется в кислой среде (в  квашеной капусте, в клюкве, в ягодах черной смородины и плодах шиповника). При длительном хранении овощей и  фруктов содержание в них витамина "С" уменьшается.

Источником витамина С  является также хвоя ели и сосны.

Суточная потребность - около 100 мг в сутки.

Лечебная доза - до 1-2 г в сутки.

 

 Глава 3.Коллаген.

 

3.1 Гидроксилирование пролина и лизина. Роль витамина С

Гидроксилирование пролина и лизина начинается в период трансляции коллагеновой мРНК на рибосомах и продолжается на растущей полипептидной цепи вплоть до её отделения от рибосом. После образования тройной спирали дальнейшее гидроксилирование пролиловых и лизиловых остатков прекращается.

Реакции гидроксилирования  катализируют ок-сигеназы, связанные  с мембранами микросом. Пролиловые и лизиловые остатки в Y-положении  пептида (Гли-х-у)_n подвергаются действию, соответственно, пролил-4-гидроксилазы и лизил-5-гидроксилазы. Пролил-3-гидроксилаза действует на некоторые остатки пролина в Х-положениях. Необходимыми компонентами этой реакции являются оскетоглутарат, О₂ и витамин С (аскорбиновая кислота). Донором атома кислорода, который присоединяется к С-4 пролина, является молекула О₂, второй атом О₂ включается в сукцинат, который образуется при декарбоксилировании α-кетоглутарата, а из карбоксильной группы а-кетоглутарата образуется СО₂ (см. схему А ).