Накопление микроэлементов в растениях нередко избирательно: в одних и тех же почвенных условиях произрастают разные виды растений, а концентрировать, то есть накапливать в себе, те или иные микроэлементы способны только некоторые из них. В отношении медицинского значения выяснено, что ряд заболеваний связан с недостатком в организме того или иного микроэлемента. Наибольшее значение придается таким микроэлементам, как Сu, Мn, Со, Zп, Ni, Мо, то есть элементам, участвующим в окислительно-восстановительных ферментных процессах, происходящих в человеческом организме. Некоторые элементы имеют лечебное значение. Так, йод издавна применяется при лечении тиреотоксикоза – заболевании щитовидной железы, железо – при анемиях – заболеваниях крови, а кобальт с недавнего времени используется при лечении лейкоцитоза. При этом в отношении Мn и Fе известно, что они имеют противовоспалительные свойства. Препараты из лекарственных растений, применяемые как кровоостанавливающие, наряду с витамином К имеют повышенное содержание Са и Fе. Это вполне естественно, поскольку, входя в состав витаминов, ферментов и других активных металло-органических соединений, эти вещества оказывают каталитическое, то есть ускоряющее действие на регенеративную (восстановительную) функцию организма.
Витамины являются важнейшими широко известными специфически действующими лекарственными средствами, необходимыми для питания человека и животных, проявляющее свое действие в малых дозах. По химическому составу это весьма разнообразные соединения, объединяемые только по биологической роли и физиологическому воздействию на организм.
Существование витаминов было предсказано еще в 1880 году, когда русский ученый Николай Лунин опытным путем доказал, что в молоке помимо питательных компонентов находятся еще какие-то, неизвестные науке, жизненно необходимые вещества. Однако идеи о неведомых в то время соединениях и раньше высказывались врачами, наблюдавшими течение различных авитаминозов. Классический пример – цинга, свирепствовавшая в те времена в северных регионах. Казалось бы, люди там в достатке потребляли жиры, белки и углеводы, но тем не менее уже к середине зимы у них развивались многочисленные болезненные явления. Сначала головокружение, вялость, быстрая утомляемость, затем набухание и кровоточивость десен, дурной запах изо рта, расшатывание и выпадение зубов. И уже в завершение, как наиболее характерные признаки цинги, появлялись точечные кровоизлияния на коже, на голенях, бедрах и ягодицах ярко-красного цвета, переходящего со временем в сине-черный. Наряду с этим отмечались кровоизлияния в органы, суставы и полости тела – чаще всего в плевральную полость. Расстройство деятельности желудочно-кишечного тракта, вызванное понижением содержания соляной кислоты в желудочном соке, выражалось крайне плохим пищеварением, запорами, переходящими в поносы кровянистого характера. Неизбежным следствием этого становилось резкое снижение сопротивляемости человека к инфекционным заболеваниям, замедленное заживление ран и переломов.
Однако стоило северянам при том же питании запастись по осени квашеной капустой или сушеной крапивой, в которых почти нет ни питательных веществ, ни калорий, как цинга, которая по-латыни произносится "скорбут", отступала. А все потому, что в капусте, даже совершенно прокисшей, много противоцинготного, то есть противоскорбутного, антискорбутного, или же, еще проще, аскорбинового, витамина – соединения, по химическому составу относящегося к классу органических кислот. Так и появилось хорошо знакомое нам название – аскорбиновая кислота.
В 1912 году польский исследователь Казимеж Функ выделил витамины в чистом виде. Он же и ввел термин "витамин". С тех пор ученые продолжают находить все новые и новые соединения, относимые к этому классу. Сейчас известно несколько десятков таких веществ, 21 из них синтезируется и применяется в лечебных Целях.
Что же представляют собой витамины? Витамины (от латинского vita – "жизнь") – сложные биоорганические соединения и, как мы знаем, по определению
Н.И. Лунина, совершенно необходимые в малых количествах для нормальной жизнедеятельности живых организмов. От других незаменимых органических веществ витамины отличаются тем, что:
а) не являются источником энергии;
б) не используются организмом в качестве "строительного материала".
Интересно, что бактерии способны сами синтезировать практически все витамины и не зависят от их поступления извне, тогда как венец природы, человек, в этом плане одно из наиболее уязвимых существ. Хотя, надо заметить, ряд витаминов все-таки синтезируется в человеческом организме, но не им самим, а микрофлорой его кишечника, то есть опять-таки бактериями.
Классифицируют витамины обычно по буквенной символике – присваивают витаминам букву латинского алфавита с присоединением (или без) цифры. Одновременно витамину дают название согласно его биологическому действию. Например, витамин В1 (антиневритный витамин, тиамин) излечивает заболевания нервной системы – полиневрит; витамин С (аскорбиновая кислота) предохраняет от цинги.
По химическому составу витамины весьма разнообразны, а следовательно, разнообразны их биологическая роль и физиологическое воздействие на организм человека.
По физико-химическим свойствам витамины делятся на три группы.
1. Жирорастворимые витамины – витамин А (ретинол), витамин В (кальциферолы), витамин Е (токоферолы), витамин К (нафтохиноны).
2. Водорастворимые витамины – витамин В((тиамин), витамин В2 (рибофлавин), витамин В3 (пантотеновая кислота), витамин В6 (пиридоксин), витамин В12 (кобаламин), витамин Вс (фолиевая кислота), витамин РР (никотинамид), витамин Н (биотин), витамин С (аскорбиновая кислота), витамин Р (биофлавоноиды).
3. Витаминоподобные вещества – парааминобензойная кислота, витамин В15 (пангамовая кислота), инозит, коэнзим 0, (убихинон), витамин II, липоевая кислота, холин.
Обычно существует несколько форм одного и того же витамина, например витамины В2, В3 и В4. Установлено, что действие водорастворимых витаминов и некоторых витаминоподобных веществ связано с тем, что они являются коферментами, или, иными словами, предшественниками ферментов.
Фермент (от латинского fermentum- "закваска") – это вещество белковой природы, по своим физико-химическим свойствам являющееся катализатором – ускорителем большинства биохимических реакций. Многие окислительно-восстановительные реакции по энергетическим причинам без участия ферментов-катализаторов либо протекают очень медленно, либо не протекают совсем. Ферменты увеличивают скорость реакций в организме человека в тысячи и даже миллионы раз.
Ферменты значительно понижают энергетический барьер реакций, уменьшая таким образом уровень необходимой для активации энергии.
Как и прочие катализаторы, ферменты, воздействуя на скорость протекания химических реакций, сами не расходуются. Это можно представить в виде формул:
А+Ф›(АФ), (АФ) + Б › АБ + Ф, где Аи Б – исходные вещества, Ф – фермент, (АФ) – временный фермент – субстратный комплекс, АБ – продукт реакции (синтезированное вещество).
Таким образом, ферменты – это органические соединения высокой биологической активности, основное свойство которых – ускорение химических реакций, протекающих в органах, тканях и клетках организма, а витамины – строительный материал для ферментов. Значит, витамины необходимы для обеспечения нормального протекания обмена веществ. Они увеличивают функциональные возможности основных систем организма, стимулируют наши защитные функции, повышая устойчивость к болезням и неблагоприятным факторам внешней среды (ионизирующей радиации, воздействию вредных химических веществ и т. п.).
Сейчас уже хорошо известно, что в большинстве растительных пищевых продуктов содержатся не витамины, а провитамины, то есть вещества, которые при благоприятных условиях превращаются в соответствующие витамины. Это, например, каротин, содержащийся в моркови, тыкве, петрушке и других продуктах и "перевоплощающийся" в витамин А.