Способность животного организма восстанавливать эпоксиды до образования свободных от кислорода соединений отмечена в последнее время также Каррером и его сотрудниками. А-витаминная активность a-каротин-эпоксида, b-каротин-ди-эпоксида и лютеохрома была установлена экспериментально на крысах. Обнаружено, что a-каротин-эпоксид активен в дозе 10 g, b-каротин-ди-эпоксид в дозе 17 g и лютеохром в дозе 18 g. Следовательно, животный организм способен частично переводить эти соединения соответственно в a-каротин, b-каротин и мутатохром. Становится также понятным отсутствие активности у аурохрома, так как последний обладает кислородными атомами, заключенными в двух фураноидных группировках, не способных к восстановлению.
Второй структурный элемент молекулы - промежуточная алифатическая цепь - представляется, с первого взгляда, не имеющей никакого влияния на активность, так как она совершенно одинакова у всех каротиновых красящих веществ - активных и неактивных. Однако это не так. Один b-ионон, как известно, А-витаминной активностью не обладает. Наличие полиметиновой цепи является непрерывным условием физиологического действия его производных. Каррер в упоминавших выше работах по получению b-апо-каротиналей и соответствующих им каротинолов установил, что b-апо-2- и b-апо-4-каротинали и каротинолы обладают А-витаминной активностью. Обладает ею, естественно, и b-апо-6-каротинол. При дальнейшем же укорочении алифатической цепи активность исчезает. Следовательно активность при наличии b-иононового цикла обусловливается также и наличием определенной длины цепи конъюгации, включающей в себя не менее пяти двойных связей. Таким образом витамин А является наиболее экономной природной формой активного соединения, содержащего одни лишь необходимые для биологической активности структурные элементы.
Нарушение конъюгации в алифатической цепи влечет за собой потерю активности. К такому же результату приводит и полное насыщение двойных связей (пергидрокаротин). Активность сохраняется лишь тогда, когда примыкающая к b-иононовому циклу часть алифатической цепи построена минимум из двух изопреновых остатков.
Исследования последних лет показали, что А-витаминную активность b-каротина, находящегося в полной трансформе, за 100, то получается следующая картина относительных активностей некоторых стериоизомеров (по результатам биологического испытания на крысах):
b-каротин..................................................................100
нео-b-каротин U........................................................38
a-каротин...................................................................53
нео-a-каротин U.......................................................13
g-каротин....................................................................28
про-gкаротин..............................................................44
Из приведенных данных вполне очевидно, что наличие цис-конфигураций в молекуле каротина связано с заметным понижением активности. Таким образом с целью предохранения от потери активности изомеризации (длительное нагревание, действующих кислот, света и при производстве препаратов каротина необходимо избегать условий, благоприятствующих его т.д.).
КАРОТИНОИДНЫЙ СОСТАВ СЫВОРОТКИ КРОВИ
При исследовании в 1992-97 гг. методом ВЭЖХ содержания каротиноидов в сыворотке крови различных групп населения России недостаточная обеспеченность этими пищевыми веществами ( суммарный уровень в крови <80 мкг\дл ) была выявлена у 31% взрослого населения г. Москвы, у 53% - г. Норильска, у 59% здоровых детей г. Норильска и у 69-87% детей, страдающих различными заболеваниями, ( г. Москва ). В каротиновом спектре обследованных жителей России преобладают три основных каротиноида: ликопин, b-каротин, лютеин, на долю которых приходится в среднем 32,0%, 24,0% и 23,6% ( лютеин с зеаксантином ) соответственно. За ним следует a-каротин (7,0%), b-криптоксантин (5,4%), a-криптоксантин (0,9%) и неидентифицированные каротиноиды (7,1%).
Женщины обеспечены каротиноидами лучше, чем мужчины, что, в первую очередь, обусловлено более высоким содержанием в их сыворотки крови b-каротина.
Среднее значения суммарного содержания каротиноидов в сыворотке крови частоболеющих детей, детей с хроническими заболеваниями ЖКТ и врожденными нарушениями обмена веществ (фенилкетонурия, гликогеноз, митохондриальная патология ) существенно снижены и составляют 41 - 67 мкг/дл.
Установлены средние арифметические значения и пределы колебаний содержания отдельных каротиноидов ( мкг/дл ) в сыворотке крови характерные для взрослых людей, обеспеченность которых всей суммой каротиноидов соответствует норме ( 80 - 230 мкг/дл ): ликопин - 42,3 ; b-каротин - 32,2; лютеин+зеаксантин - 27,3; a-каротин - 8,5; b-криптоксантин - 7,9; a-криптоксантин - 1,4.
Каротиновый спектр сыворотки крови мужчин, женщин, беременных женщин и детей с низким содержанием суммы каротиноидов ( ниже 80 мкг/дл) отличается от спектра соответствующих групп людей с нормальной обеспеченностью этими пищевыми веществами ( сумма каротиноидов в пределах 80 - 230 мкг/дл ) преимущественным снижением содержания основных каротиноидов: ликопина, лютеина, b-каротина и b-криптоксантина, на долю которых приходится от 62,6 до 96,0% всей суммы каротиноидов, присутствующих в крови.
Включение в рацион взрослых людей и детей, страдающих различными заболеваниями, пищевых продуктов (крекеры, кукурузные палочки, растительное масло), обогащенных b-каротином, в количестве, обеспечивающем дополнительное потребление 5 мг этого каротиноида в сутки в течении трех недель, приводило к увеличению концентрации b-каротина в сыворотке крови обследуемых в среднем в 2-4 раза, не влияя существенным образом на содержание других каротиноидов.
ВИТАМИН А И ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫЙ РОСТ
Это вопрос служит в последние годы предметом многочисленных исследований, получивших отражение в ряде обстоятельных обзоров.
Исследования на экспериментальных животных показали, что ретиноиды обладают способностью тормозить развитие опухолевого процесса. Наиболее убедительный эффект ретиноиды проявляют в отношении химического канцерогенеза, в особенности, в случае рака кожи, грудной железы и мочевого пузыря. Во всех этих случаях развитие рака происходит, как полагают, в соответствии с двухстадийной схемой (стадия инициации и стадия промоции), причем ретиноиды выступают в качестве типичных антипромоторов, то есть соединений, блокирующих не инициацию канцерогенеза, а его прогрессирование. В связи с этим их действие оказывается эффективным и при достаточно значительном временном интервале между воздействием канцерогена и применением ретиноидов.
Алиментарная недостаточность витамина А у животных ведет к повышению их чувствительности к действию канцерогенов, в частности, афлатоксина, диметилгидрозина, 3-метилхолант-рена и др. В то же время имеются данные и о противоположном эффекте: дефицит витамина А подавлял рост опухолей толстой кишки, вызванный интраректальным введением N - метил-нитро - N - нитрозомочевины.
В отличии от данных о преимущественно ингибирующем действии ретиноидов на химический канцерогенез, данные об их эффектах в отношении вирусного канцерогенеза, трансплантируемых опухолей, а также опухолей, вызываемых УФ-облучением, противоречивы и, в основном, указывают на отсутствие способности ретиноидов к торможению роста опухолей этого происхождения.
В серии массовых эпидемиологических исследований была выяснена связь между сниженным потреблением с пищей витамина А и повышенной частотой возникновения рака. При этом была обнаружена особая роль достаточного потребления с пищей b-каротина, который, как было уже отмечено, может оказывать эффекты, не связанные с его превращением в организме в витамин А.
Была показана возможность использования ретиноидов не только для профилактики, но и для лечения злокачественных новообразований, в частности, рака легкого, головы и шеи у людей. Исключительно важным достоинством ретиноидов является их способность повышать, а не понижать, в отличии от других противоопухолевых препаратов и лучевой терапии, иммунный ответ организма, которому принадлежит важнейшая роль в борьбе организма с опухолями. В связи с этим указывают на особую перспективность сочетания лучевой терапии с ретиноидами при лечении больных с новообразованиями.
ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ КАРОТИНА
Как было отмечено выше, каротин в животном организме расщепляется с образованием витамина А. В соответствии с этим и оказываемое каротинолом физиологическое действие, в основном, такое же, как и действие витамина А.
Авитаминозы и гиповитаминозы А чрезвычайно разнообразны. Они выражаются в задержке развития и роста организма, падение в весе, поражении кожных покровов и слизистых оболочек и в связанном с этим понижением сопротивляемости инфекционным заболеваниям. Недостаток витамина А вызывает понижение остроты зрения и болезни глаз - куриную слепоту, кератомаляцию и ксерофтальмию. Авитаминозы и гиповитаминозы А сопровождаются также общим исхуданием, потерей аппетита, растройством нервной системы и деятельности кишечника, нарушением деятельности полового аппарата, поражением дыхательных путей и слизистых оболочек носа и гортани и пр.
Патологические последствия авитаминоза А одинаковы для людей и большого количества животных, для которых при этом особенно характерно заболевание дыхательной и пищеварительной систем, медленное эмбриональное развитие плода, склонность к абортам, потускнение волосяного покрова. У птиц снижаются инкубационные качества и витаминность яиц, повышается смертность цыплят.
В настоящее время известно, что большинство витаминов отличается многосторонним физиологическим действием. Однако для целого ряда из них характерна, наряду с этим, все же определенная специфичность (витамин С - цынга, витамин В1 - бери-бери, витамин D - рахит и т.д.). Для каротина и витамина А такой специфичности установить нельзя.