Микронутриенты и их взаимодействие[1]

Источник: D.H. Shrimpton[2], Chemist & Druggist, 15 May, 2004

В данном обзоре рассматриваются витамины, минералы и микроэлементы, которые, как правило, входят в пищевые добавки. Основное внимание уделяется их способности взаимодействовать между собой при совместном приеме.

Рассматриваются четыре типа взаимодействия [1]:

Химическое - которое может происходить на стадии производства пищевых добавок до того, как они попадают к потребителю.

Биохимическое - для которого характерны конкуренция микроэлементов за общий сайт связывания при усвоении и/или транспорте, облегчение антиоксидантных циклов или какая-либо еще последовательность биохимических процессов, способствующая повышению их эффективности.

Физиологическое - которое может усиливать или снижать эффективность использования нутриентов.

Клиническое - при котором есть признаки улучшения состояния здоровья или в скрытой форме существует дефицит питательных веществ.

Такие взаимодействия в большинстве случаев имеют значение для рациона тех лиц, у которых потребление витаминов, минералов и микроэлементов находится на уровне или ниже уровня RDA (рекомендованная суточная доза микронутриентов, принятая в Великобритании) и при этом, предпочтительная эффективность пищевых добавок также находится на уровне RDA.

В настоящее время в Великобритании большинство пищевых добавок, находящихся в продаже в виде комплекса витаминов, минералов и микроэлементов, находится на уровне RDA [2]. Более того, существуют такие группы лиц, у которых ежедневный прием витаминов и микроэлементов не достигает уровня RDA [3]. В частности, это касается тех, кто соблюдает диету для похудания или достиг 65-летнего возраста [4].

Химические взаимодействия

Данные о ниже приведенных взаимодействиях получены в результате биологических исследований, но соответствующие условия могут, вероятно, возникать и на стадии производства таблеток и капсул, последующего распространения и хранения в течении указанного срока годности.

Медь в присутствии неорганического сульфата в больших концентрациях (до 4,000 ppm), образует нерастворимый тиомолибдат и, таким образом, может сокращать уровень усвоения молибдена при приеме [5]. Фосфор может образовывать нерастворимый магний-кальций-фосфатный комплекс и, соответственно, понижать эффективность всасывания магния [6].

Цинк может образовывать нерастворимые соединения с фолиевой кислотой, в частности, при низком pH [7]. Если такие соединения образуются в желудке, то они растворятся в двенадцатиперстной кишке при более высоком pH, но если подобная реакция произошла до употребления, то эти соединения не усваиваются и разрушаются.

Витамин B₂ (рибофлавин) образует соединение с цинком, увеличивая, тем самым, его эффективность [8].

Фолиевая кислота (B₉) образует другое соединение с оксидом цинка, которое не растворяется даже при наличии более высокого pH в двенадцатиперстной кишке, уменьшая уровень усвоения B₉ [9].

Витамин C (аскорбиновая кислота) способен разлагать селенит до атомарного селена, который в отсутствие других нутриентов является биологически инертным [10]. Одновременное употребление аскорбиновой кислоты с витамином B₁₂ в качестве лекарственного препарата приводит к разрушению последнего [11].

В мультивитаминно-минеральном комплексе по-видимому не происходит никаких химических реакций в отсутствие железа, тогда как в его присутствии, согласно исследованию, витамин В₁₂ может терять до 30% своей активности [12].

Биохимическое взаимодействие

Витамины группы B являются важными ко-факторами во многих метаболических реакциях и, соответственно, опосредовано влияют друг на друга. Например, витамины B₃ и B₆ являются функциональными компонентами ферментов, участвующих в высвобождении энергии из пищи и, в данном случае, взаимодействуют между собой опосредовано, не повышая и не подавляя эффективность друг друга.

Биохимическое взаимодействие делится на три группы:

§ конкуренция за общий сайт связывания;

§ поддержка протекания биохимических процессов;

§ поддержка протекания антиоксидантных циклов.

Конкуренция за общий сайт связывания

Сложное взаимодействие возникает между близкими друг к другу по химическим свойствам элементами, которые, как предполагается, могут иметь общие механизмы усвоения и конкурировать за лиганды, являющиеся связующим звеном при всасывании и транспорте в кровь [13]. Эта группа элементов включает хром, кобальт, медь, железо, марганец и цинк, а также, токсичные металлы кадмий и свинец. Предполагается, что недостаток одного или нескольких элементов из этой группы может привести к антогонистической конкуренции при усвоении, вызывая дефицит одного или более важных микроэлементов, которое, в свою очередь, приводит к предрасположенности к токсическим эффектам при приеме кадмия и свинца.

Кальций оказывает ингибирующее воздействие на поглощение железа при их совместном употреблении [14]. Кроме того, кальций подавляет усвоение цинка [15]. Хром взаимодействует с железом при связывании с трансферрином и, соответственно, может нарушать метаболизм железа и его накопление [16].

Медь и цинк взаимно антагонистичны, переизбыток одного из них в пище приводит к подавлению усвоения другого; но содержание элементов, необходимое для проявления данного воздействия, должно быть значительно выше, того, которое присутствует в обычном рационе [17].

Как установлено, железо и цинк вмешиваются в процесс усвоения друг друга, хотя механизм их антогонистичности пока не выяснен [18]. Употребление железа совместно с аскорбиновой кислотой (витамин C) и в достаточно большом количестве подавляет усвоение меди [19].

Марганец понижает эффективность усвоения железа на 40%, хотя его эффект может варьироваться в зависимости от наличия других нутриентов и формы железа [20]. Например, можно предположить, что не будет наблюдаться сходного влияния на гемовое железо мясных продуктов.

Рибофлавин (витамин B₂) необходим для усвоения железа; дефицит рибофлавина в рационе питания затрудняет этот процесс [21].

Биотин и пантотеновая кислота имеют общую систему транспорта, но никакого значения этого факта для питания не установлено [22].

Витамин C вступает в прямое взаимодействие с железом, повышая эффективность его усвоения при совместном приеме [23].

Витамин A может косвенно способствовать усвоению железа, предотвращая его ингибирование фитатом [23]. При высоком содержании он может влиять на процесс усвоения витамина К, что, как было показано, сопровождается также кровоизлияниями у подопытных крыс [24].

Витамин D регулирует поглощение кальция, что, возможно, является результатом влияния витамина на транспорт кальция из просвета кишечника [25].

Результаты исследований на животных показали, что витамины A и D могут уменьшать токсичность друг друга, предположительно, за счет взаимного антагонистического взаимодействия [26].

Витамин Е при одновременном употреблении с витамином А в больших количествах (500 мг E и 60 мг A) может повышать усвоение А и понижать его токсичность [27,28].

Определение RDA

При изложении рекомендаций по применению нутриентов термин RDA (рекомендованная суточная доза) употребляется для "RDA маркировки" в соответствии с действующим законодательством Европейского Союза. Этот термин удобен для потребителя в качестве единого термина вместо различных рекомендованных доз нутриентов (RNI), установленных для мужчин, женщин и различных возрастных групп.

Поддержка протекания биохимических процессов

Витамин B₁₂ является необходимым компонентом ферментной системы, участвующей в преобразовании фолатов в их метаболически активные формы. При дефиците витамина B₁₂ подавляется существенный этап последовательности биохимических процессов [29].

Витамин К является важным фактором в последовательности реакций, которые позволяют ионам кальция образовывать комплекс с протромбином, способным, в свою очередь, связываться с фосфолипидами и образовывать тромбин [30]. При этом образование тромбина является пусковым механизмом в процессе свертывания крови.

Поддержка протекания антиоксидантных циклов

Предполагается, что витамин C вовлечен в гипотетическую циклическую регенерацию витамина E, при котором витамин C действует в качестве восстановителя [31]. Хотя концепция сохранения уровня витамина E за счет регенерации его активности довольно привлекательна, нет достаточных данных для подтверждения значимости этой гипотезы для питания.

Физиологические взаимодействия

В рамках данного исследования физиологические взаимодействия ограничены теми из них, которые снижают или усиливают эффективность использования (утилизации).

Взаимодействия, усиливающие эффективность использования

Витамин В₁ (тиамин), согласно проведенного исследования, повышает эффективность использования пантотеновой кислоты в метаболизме [32].

Витамин B₂ (рибовлафин), в рамках того же исследования, также увеличивал эффективность использования пантотеновой кислоты, но в меньшей степени, чем витамин B₁ [32].

Использование железа увеличивается при добавлении рибофлавина в рибофлавин-дефицитную диету, но не выявлено доказательств положительного влияния рибофлавина на усвоение железа при его употреблении в количестве, превышающем RDA [21].

В исследованиях, проведенных на цыплятах, было выявлено повышение эффективности использования пантотеновой кислоты за счет действия витамина B₁₂ [33].

В опытах с крысами было установлено, что пантотеновая кислота улучшает эффективность утилизации витамина С (аскорбиновой кислоты) [34]. Витамин A влияет непосредственно на транспорт железа и образование эритроцитов. Вероятно, при дефиците витамина А мобилизация железа из депо крови также затруднена [23].

Витамин C влияет на накопление железа и его транспорт, вероятно, за счет участия в регуляции синтеза ферритина и, следовательно, увеличения эффективности использования железа [35,36]. Витамин D регулирует метаболизм кальция и фосфата и повышает эффективность их утилизации. Витамин D активен во многих тканях, в первую очередь, в кишечнике, костях и почках, где реабсорбция кальция дает весомый вклад в общую экономию кальция в организме [37].

Витамин K участвует в использовании кальция на ранних стадиях формирования костной ткани [38]. Процесс формирования и восстановления костной ткани является комплексным, вовлекая не только витамины D и K, но и остеокальцин, и вероятно, другие белковые регуляторы. Кроме того, магний принимает самое непосредственное участие в образовании паратгормонов. Следовательно, необходимо рассматривать витамины D, K и минералы, участвующие в формировании костной ткани, в едином комплексе, признавая при этом возможность образования других соединений, способных оказывать влияние на данную систему.

Взаимодействия, понижающие эффективность использования

Было сделано сообщение, что фолиевая кислота понижает уровень витамина B₁₂ и цинка в сыворотке крови, но другие исследования этого не подтверждают [39,40]. В настоящее время не имеется достаточно данных для доказательства взаимодействия между фолатом и витамином B₁₂ или цинком, которое могло бы приводить к снижению эффективности их использования.

Витамин C ошибочно связывают с пониженным усвоением меди из тонкой кишки [41]. Наиболее правдоподобное объяснение уменьшения активности меди, в данном случае, заключается в том, что аскорбиновая кислота способствует диссоциации меди из церулоплазмина и, соответственно, понижает ее оксидазную активность [42].

Витамин E не имеет количественно выраженного воздействия на скорость свертывания крови и, соответственно, поддающегося количественному определению взаимодействия с витамином К, если его содержание в продуктах питания находится на уровне RDA. Напротив, ежедневное добавление витамина E в виде пищевых добавок в объеме более 250 мг оказывает влияние на скорость свертывания крови [43]. Предполагается, что такое явление может быть вызвано воздействием витамина E на реакцию карбоксилирования, необходимую для активации факторов свертывания крови, зависимых от витамина K [44].

Результаты исследования на цыплятах показали, что медь понижает активность пантотеновой кислоты [45]. Также установлено взаимодействие меди с молибденом, предположительно в сердечно-сосудистой системе, но у человека оно не выявлено [46].

Селен участвует в метаболизме йода и, хотя высокое содержание селена не увеличивает его активность, дефицит приводит к понижению его активности [47].

Клиническое взаимодействие

Ниже представлены взаимодействия, которые имеют видимые клинические последствия, и поэтому напрямую связаны с питанием человека.

Фолиевая кислота в сочетании с витаминами B₁₂ и B₆ участвует в метаболических реакциях превращения гомоцистеина в цистеин и метионин. При совместном приеме этих витаминов в нужной концентрации, гомоцистеин преобразуется в цистеин и метионин; при этом его концентрация в крови остается низкой [48].

С низкой концентрацией гомоцистеина связано понижение риска коронарной недостаточности [49]. Несмотря на изученность метаболических процессов, причины, по которым гомоцистеин может служить признаком коронарной недостаточности, неизвестны.

Фолиевая кислота может скрывать симптомы B₁₂ дефицитной анемии при ежедневном употреблении в количестве 5 мг [50]. Этого не происходит, если суточная доза равна 1 мг или менее. Данное явление пока еще не включено в перечень взаимодействий, поскольку ежедневное употребление пищевых добавок в количестве, превышающем 1 мг/день без медицинского контроля, не рекомендуется ни в Северной Америке, ни в Европе.

Заключение

Рассмотренные в статье взаимодействия микронутриентов суммарно представлены в таблице. Количественные данные отсутствуют, так как во многих случаях они недостаточны для того, чтобы делать количественные заключения. Где возможно, такие данные представлены в тексте.

В большинстве приведенных случаев концентрация и ежедневный прием микронутриентов находился на физиологическом уровне, т.е. на уровне или около уровня RDA. В случаях, когда это не так, специально отмечены в тексте.

Зафиксированные взаимодействия имеют значение для производства пищевых добавок с точки зрения их содержания в рационе питания в Великобритании, где более чем в 90% мультивитаминов и минералов, находившихся в продаже в период 1998-1999, содержание компонентов соответствовало или находилось около уровня RDA.

Маловероятно, чтобы потребитель мультивитаминно-минеральных комплексов мог быть подвергнут риску в результате неспособности производителя понять механизм известных взаимодействий между нутриентами, но заявленная польза применения не может быть полностью реализована в том случае, если возможность взаимодействия микронутриентов игнорируется.

Взаимодействие микронутриентов

Примечания:

X Положительное и потенциально полезное взаимодействие.

O Негативное и потенциально вредное взаимодействие.

? Противоречивые данные с неопределенными последствиями при употреблении нутриентов…

Витамин B₃ не включен в основную таблицу, так как он не участвует во взаимодействиях нутриентов, имеющих значение для рациона питания.

Марганец также не включен в таблицу, так как единственное выявленное взаимодействие относится к железу, поглощение которого он может подавлять.

Витамин C вступает в реакцию не с селеном, а с селенитом, окисляя его до образования селена не усваиваемого из ЖКТ.

Примечания:

A Витамин A

B₁ Витамин B₁ - тиамин

B₂ Витамин B₂ - рибофлавин

B₅ Витамин B₅ - пантотеновая кислота

B₆ Витамин B₆ - перидоксино-гидрохлорид

B₉ Витамин B₉ - фолиевая кислота

B₁₂ Витамин B₁₂ - цианокабаломин

C Витамин C - аскорбиновая кислота

D Витамин D

E Витамин E

H Витамин H - биотин

K Витамин K₁ и Витамин K₂

Ca кальций

Cr хром

Cu медь

Fe железо

I йод

Mg магний

Mo молибден

P фосфор

Se селен

Zn цинк

Список литературы:

1. Shrimpton DH, RDAs - what do they really mean? The Pharmaceutical Journal 2002; 268:365-366.
2. Expert Group on vitamins and minerals. Safe upper levels for vitamins and minerals Food Standards Agency 2003: London UK.,
3. Gregory J, Foster K, Tyler H, Wiseman M. The dietary and nutritional survey of British adults. HMSO 1990: London HK.
4. Finch S, Doyle W, Lowe C, Bates CJ, Prentice A, Smithers G, Clarke PC. Nutritional diet and nutrition survey. The Staionary Office 1998: London UK.
5. Mason J. Thiomolybdates: mediators of molybdenum toxicity and enzyme inhibitors. Toxicology 1986; 42: 99-109.
6. Brink EJ, Beynen AC. Nutrition and magnesium absorption: A review. Progress in Food and Nutrition Science 1992: 16: 125-162.
7. Ghishan FK, Said HM, Wilson PC. Intestinal transport of zinc and folic acid: a mutual inhibition effect. American Journal of Clinical Nutrition 1986; 43:258-262.
8. Agte VV, Pokniknar KM, Chiplonkar SA. Efect of riboflavin supplementation on zinc and iron absorption and growth performance in mice. Biological Trace Element Research 1998; 65: 109-115
9. Wolfe SA, Gibson RS, Gadowsky SL, O’Connor DL. Zinc status of a group of pregnant adolescents at 36 weeks gestation living in southern Ontario. Journal of the American College of Nutrition 1994; 13: 154-164
10. Agency for Toxic Substance and Disease Registry (ATSDR). Toxicological profile for selenium (update). US Department of Health and Human Services 1996: Washington DC, USA
11. AHFS Drug Information. American Hospital Formulary Service - Drug Information 94 (editor McEvoy GK). American Society of Hospital Pharmacists Inc 1994: Bethesda MD, USA
12. Herbert V, Drivas G, Foscaldi R, Manusselis C, Colman N, Kanazawa S, Das K, Gelernt M, Herzlich B, Jennings J. Multivitamin/mineral food supplements containing vitamin B₁₂ may also contain analogues of vitamin B₁₂. New England Journal of Medicine 1982: 255-256
13. Lynch SR. Interaction of iron with other nutrients. Nutrition Reviews 1997;
14. 55: 102-110.
15. Holmberg L, Brune M, Evlandsson M. Calcium and iron absorption: mechanism of action and nutritional importance. European Journal of Clinical Nutrition 1991; 46: 317-327.
16. Wood RJ, Zheng JJ. High dietary calcium intakes reduce zinc absorption and balance in humans. American Journal of Clinical Nutrition 1997; 65: 1803-1809.
17. Ani M, Moshtaghie AA. The effect of chromium on parameters related to iron metabolism. Biological Trace Element Research 1992; 32: 57-64.
18. Lönnerdahl B. Bioavailability of copper. American Journal of Clinical Nutrtion 9196; 63:821S-829S.
19. Whittaker P. Iron and zinc interaction in humans. American Journal of Clinical Nutrition 1998; 68: 442S-446S.
20. Johnson MA, Murphy CL. Adverse effects of high dietary iron and ascorbic acid on copper status in copper-deficient and copper-adequate rats. American Journal of Clinical Nutrition 19898; 47: 96-101.
21. Rosander-Hultén L. Competitive absorption by manganese and zinc in humans. American Journal of Clinical Nutrition 1991: 152-156.
22. Powers HJ, Weaver LT, Austin S, Wright AJ, Fairweather-Tait SJ. Riboflavin deficiency in the rat: effects on iron utilisation and loss. British Journal of Nutrition 1991; 65: 487-496.
23. Said HM. Cellular uptake of biotin: mechanisms and regulation. Journal of Nutrition 1990; 129: 490S-493S.
24. Bloem MW. Interdependence of vitamin A and iron: an important association for programmes of anaemia control. Proceedings of the Nutrition Society 1995; 54: 501-508.
25. Matseiner JT. Mechanism of retinoic acid and squalene on vitamin K deficiency in the rat. Journal of Nutrition 1967; 91: 303-306.
26. Sakota O, Hosking D. Update on calcium and vitamin D metabolism. Current Orthopaedics 1999; 13: 53-63.
27. Hathcock JN, Hatton DG, Jemkins MY, McDonald JT, Sudaresan PR,
28. Wilkening VL. Evaluation of vitamin A toxicity. American Journal of Clinical Nutrition 1990; 52: 183-202.
29. Kusin JA, Reddy V, Sivakumar B. Vitamin E supplements and the absorption of a massive dose of vitamin A. American Journal of Clinical Nutrition 1974; 27: 774-776.
30. Bauernfeind JC. The use of vitamin A: A Report of the International Vitamin A Consultative Group (IVACG) 1980.
31. Weir DG, Scott JM. Vitamin B₁. in: Cobalamin in Modern Nutrition in Health and Disease (9^th Edition); Editors Shils ME, Olson JA, Shike M, Ross AC, 1999; Williams and Wilkins: USA.
32. Gallop PM. Carboxylated calcium-binding proteins and vitamin K. New England Journal of |Medicine 1980; 302: 1460-1466.
33. Combs GF. Vitamin E in: The Vitamins. Fundamental aspects in nutrition and
34. health 1992. Academic press Inc: London, UK.
35. Koyanagi T, Hareyama S, Kikuchi R. Effect of administration of thiamine, riboflavin, ascorbic acid and vitamin A to students on their pantothenic acid contents in serum and urine. Tohoku Journal of Experimental Medicine 1969; 98: 357-362.
36. Yacowitz H, Norris LC, Heuser GF. Evidence for an interrelationship between vitamin B₁₂ and pantothenic acid. The Journal of Biological Chemistry 1951; 192:141-146.
37. Pudelkewicz C, Roderuk C. Pantothenic acid deficiency in the young guinea pig. Journal of Nutrition 1960; 70: 348-352.
38. Wapnick AA, Bethwell TH, Settel HC. The relationship between serum iron levels and ascorbic acid stores in siderotic Bantu. British Journal of Haematology 1970; 19:271-276.
39. Toth I, Bridges KR. Ascorbic acid modulates ferritin translation by an aconitase/IRP switch. Blood 1995; 86:127a.
40. DeLuca HF, Zierold C. Mechanisms and functions of vitamin D. Nutrition Reviews 1998; 56: S4-S10.
41. Shearer MJ. Vitamin K. The Lancet 1995; 345: 229-234.
42. Bok J, Faber JG, de Vries JA. The effect of pterylglutamic acid administration on the serum B₁₂ concentration in pernicious anemia in relapse. Journal of laboratory and Clinical Medicine 1958; 51:667-671.
43. Norris JW, Pratt RF. A controlled study of folic acid in epilepsy. Neurology 1971;
44. 21: 659-664.
45. Van den Berg GJ, Beynan AC. Influence of ascorbic acid supplementation on copper metabolism in rats. British Journal of Nutrition 1992; 68: 701-715.
46. Jacob RA, Skala JR, Omaye ST, Turnlund JR. Effect of varying ascorbic acid intakes on copper absorption and ceruloplasmin levels of young men. Journal of Nutrition 1987; 117:2109-2115.
47. Corrigan JJ, Marcus FI. Coagulopathy associated with vitamin E ingestion. Journal of the American Medical Association 1974; 230: 1300-1301.
48. Battger WJ, Olson R. Effect of α-tocopherol and α-tocopherolquinone on vitamin K dependent carboxylation in the rat. Federal Proceedings 1982; 41:344
49. Latymer EA, Coates ME. The effects of high dietary supplements of copper sulphate on pantothenic acid metabolism in the chick. British Journal of Nutrition 1980; 45: 431-439
50. Gray LF, Daniel LJ. Effects of the copper status of the rat on the copper-molybdenum-sulphate interaction. Journal of Nutrition 1964; 84: 31-37.
51. Nordic Project Group. Risk evaluation of essential trace elements - essential versus toxic levels of intake. Report of a Nordic Project Group. Nord 1995; 18.
52. Calvert H. An overview of folate metabolism: features relevant to the action and toxicities of antifolate anticancer agents. Seminars in Oncology 1999; 26: 3-10.
53. Koehler KM, Pareo-Tubbeh SL, Romero LJ. Folate nutrition and older adults:challenges and opportunities. Journal of the American Dietetic Association 1997; 97: 167-173.

[1] Статья опубликована в «Международном журнале медицинской практики», №1, 2005г.

[2] Доктор Шримптон Д., научный консультант Европейской федерации производителей лекарственных препаратов (EHPM)