Витамин А или Бета-каротин - незаменимые микронутриенты.
Практика педиатра май, 2007, стр. 39-42.
С.О. Ключников, Е.С. Гнетнева
кафедра детских болезней № 3, РГМУ, Москва.
Нередко обоснование актуальности проблем, касающихся состояния здоровья детей, самыми разными авторами выражается в виде констатации факта, что в структуре общей заболеваемости одно из ведущих мест занимают, например, острые респираторные заболевания. Далее, в зависимости от специфики статьи и научных интересов авторов, выстраивается, как правило, достаточно аргументированный анализ многочисленных возбудителей, а также не уступающих им по численности и не менее разнообразных предрасполагающих факторов снижения сопротивляемости организма или наоборот - роста вирулентности вирусно-бактериальных ассоциаций.
Но всегда ли сухие статистические цифры заболеваемости или солидный перечень потенциальных возбудителей позволяют объективно оценить реальное состояние здоровье организма конкретного ребенка, если, например, принять во внимание его индивидуальные компенсаторно-приспособительные возможности?
Действительно, трудно найти ребенка, который бы хоть раз в пару лет не перенес бы острое респираторное заболевание. Совершенно иная и нередко драматическая ситуация складываться при анализе тяжести течения этих ОРЗ и их исходов, а также широты наименований и количества одновременно применяемых медикаментозных средств.
Фундаментальные научные исследования свидетельствуют о принципиальной роли в состоянии здоровья организма генетических факторов. Хорошо известны и не менее значимы так называемые «предрасполагающие» факторы, в том числе осложненное течение внутриутробного периода, искусственное вскармливание, социальные, неблагоприятные экологические условия и т.д. Скрупулезному описанию этих обстоятельств посвящены многие десятки, и даже сотни диссертационных исследований (4).
Среди предрасполагающих факторов особое значение сегодня приобретает нерациональное питание. Не вызывает сомнений, что условием, способствующим развитию целого ряда заболеваний, может оказаться дефицит какого-либо жизненно важного микронутриента. Так, многочисленными исследованиями, выполненными в различных странах на протяжении последних десятилетий, убедительно доказана роль витамина А во в целом ряде физиологических процессов организма человека. Среди них острота зрения, клеточный рост и дифференцировка, эмбриогенез, иммунный ответ. Витамин А принимает участие в синтезе стероидных гормонов (включая прогестерон), сперматогенезе, является антагонистом гормона щитовидной железы - тироксина (12, 13).
Витамин А является жирорастворимым витамином и включает ряд близких по структуре соединений:
- ретинол (витамин А-спирт, витамин А1, аксерофтол);
- дегидроретинол (витамин А2);
- ретиналь (ретинен, витамин А-альдегид);
- ретинолевая кислота (витамин А-кислота);
- эфиры этих веществ и их пространственные изомеры.
Из пищи витамина А поступает в организм в виде ретинола (продукты животного происхождения) и каротиноидов (растительные продукты). Каротиноиды содержатся в растениях, некоторых грибах и водорослях и при попадании в организм способны превращаться в витамин А. К ним относятся альфа-, бета-каротин, лютеин, ликопен, зеаксантин и др. Всего известно порядка пятисот каротиноидов. Наиболее известный каротиноид - бета-каротин. Он является провитамином, который в результате окислительного расщепления в печени превращается в витамин А (12).
Источники витамина А можно разделить на две группы: растительные и животные.
Среди источников животного происхождения (75% поступлений) наибольшее значение имеют рыбий жир, печень, икра, молоко, сливочное масло, маргарин, сметана, творог, сыр, яичный желток.
К растительным источникам (25% поступлений в организм) относятся: зеленые и желтые овощи (морковь, тыква сладкий перец, шпинат, брокколи, зеленый лук, зелень петрушки), бобовые (соя, горох), персики, абрикосы, яблоки, виноград, арбуз, дыня, шиповник, облепиха, черешня; травы (люцерна, листья бурачника, корень лопуха, кайенский перец, фенхель, хмель, хвощ, ламинария, лимонник, коровяк, крапива, овес, петрушка, мята перечная, подорожник, листья малины, клевер, плоды шиповника, шалфей, толокнянка, листья фиалки, щавель).
Несмотря на столь внушительный перечень актуальность проблемы дефицита витамина А во многом определяются тем, что его содержание суммарно во всех производимых на Земле продуктах питания недостаточно для обеспечения физиологических потребностей мирового населения (14). Необходимо также отметить, что, даже несмотря на обязательное обогащение массовых продуктов питания ретинолом и регулярное использование значительной частью населения пищевых добавок с этим витамином или его предшественником (бета-каротином) в США при среднедушевом потреблении витамина А 1000 мкг в день, субклинический дефицит этого микронутриента далеко не редкость (19).
По данным B.A. Underwood (20) ежегодно недостаточность витамина А становится причиной потери зрения от 250 000 до 500 000 детей дошкольного возраста, около 100 миллионов детей при отсутствии клинических признаков острого дефицита страдают из-за недостаточности данного витамина, которая имеет существенное значение и в большей подверженности к инфекционным заболеваниям и осложненному их течению.
Наиболее значимыми причинами возникновения гиповитаминоза А являются:
- недостаточное содержание витамина А в пище, особенно в зимне-весенний период;
- несбалансированное питание (дефицит белков нарушает усвоение витамина А);
- ограничение потребления жиров;
- заболевания печени и желчевыводящих путей;
- заболевания поджелудочной железы, кишечника;
- значительные резекции тонкой кишки, синдром мальабсорбции;
- недостаточное потребление витамина Е.
Типичными клиническими проявлениями дефицита витамина А являются:
- гемералопия (ночная, или "куриная", слепота вследствие дистрофических изменений сетчатки и зрительных нервов),
- ксерофтальмия (сухость конъюнктивы, образование на ней белесоватых непрозрачных бляшек),
- кератомаляция (изъязвление роговицы),
- гиперкератоз (дистрофические изменения эпителия кожи, слизистых оболочек и кожных желез - сухость, шелушение и бледность кожи, ороговение волосяных фолликулов; атрофия потовых и сальных желез и др.),
- общее недомоганием и слабостью,
- склонность к гнойничковым заболеваниям кожи, инфекционным поражениям органов дыхания (риниты, бронхиты, пневмонии), мочеотделения (пиелонефриты, циститы), желудочно-кишечного тракта (гастриты, колиты, диспепсии).
Формирование вторичной недостаточности витамина А наблюдается и при многих заболеваниях, в частности доказано её развитие у детей при различных гастроэнтерологических заболеваниях: язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, дискинезии желчевыводящих путей и др. (1, 20).
Дефицит витамина А ухудшает состояние врожденного иммунитета, препятствуя нормальной регенерации мукозальных барьеров, поврежденных инфекцией, и, уменьшая активность нейтрофилов, макрофагов и клеток-киллеров. Витамин А требуется и для адаптивного иммунитета. В частности дефицит витамина А уменьшает антитело-индуцированный ответ. Эти изменения в мукозальной регенерации и иммунной функции, возможно, объясняют высокую смертность, отмеченную у витамин A-дефицитных новорожденных, детей младшего возраста и беременных женщин во многих странах (18).
Наряду с этим необходимо учитывать, что в случаях избытка витамина А могут развиваться тяжелые токсические нарушения. Так, при острой интоксикации ретинолом диагностируется повышение внутричерепного давления, отек диска зрительного нерва, потеря аппетита, сонливость, раздражительность, тошнота, рвота, повреждение печени, боли в животе, головная боль, скотома, светофобия и десквамация. При хронических токсических реакциях, которые могут наблюдаться у детей при дозах выше 100 000 МЕ в сутки, типичны следующих проявлениях: тошнота и рвота, усталость, сонливость, слабость, астения, головная боль, выбухание родничка, потеря аппетита, воспаленные, потрескавшиеся рот и губы, раздражительность, атаксия, головокружение, сухость кожи, увеличение давления цереброспинальной жидкости, алопеция, гепатомегалия, болезненность мышц, зуд, кровоизлияния и некоторые другие (13).
Учитывая риск развития выше перечисленных состояний целесообразно использовать в качестве источника ретинола его предшественника - бета-каротина. Принципиальным преимуществом бета-каротина является его способность накапливаться в депо, превращаясь под воздействием ферментов в печени и кишечнике в витамина А лишь в определенных количествах, необходимых организму на каждом этапе его функционирования. При этом бета-каротин не обладает токсическим действием, характерным при избытке или передозировке витамина А, в тоже время является одним из самых активных антиоксидантов.
Неферментативную антиоксидантную защиту организма обеспечивают витамины С, Е и бета-каротин, которые инактивируют на разных уровнях высоко токсичные формы кислорода, непрерывно образующихся в процессе нормальной жизнедеятельности любой клетки. При подавляющем числе заболеваний количество токсичных форм кислорода резко возрастает. При этом точки действия антиоксидантов различны. Так, витамин Е наиболее активен в отношении перекисей липидов, в прерывании цепных реакций окисления в мембранах. В свою очередь он участвует в превращении бета-каротина в витамин А.
Витамин С обладает особенно высокой активностью по отношению к гидроксил-радикалу и свободным радикалам на поверхности липидных мембран. Он может восстанавливать бета-каротин и витамин Е. Бета-каротин, наряду с инактивацией на разных уровнях активных форм кислорода, способен восстанавливать окисленную форму витамина Е, сам же может быть восстановлен витамином С.
Многочисленные исследования свидетельствуют, что низкий уровень бета-каротина может рассматриваться как фактор риска развития онкологических заболеваний, в частности злокачественных поражений легких, желудка, мочевого пузыря и шейки матки. Предполагается, что условия дефицита данного ингредиента способствуют недифференцированному перерождению в первую очередь эпителиальных клеток (20).
По своей природе каротиноиды выполняют две основные функции: выступают как дополнительные пигменты при фотосинтезе и играют роль фотопротекторов. Обе эти функции возможны вследствие полиеновой структуры каротиноидов, которая позволяет молекулам адсорбировать свет и предотвращать накопление синглетного кислорода и свободных радикалов. Иммуно-компетентные клетки весьма чувствительны к оксидативному стрессу, при этом для их эффективной работы и осуществления межклеточных взаимоотношений, опосредуемых через мембраносвязанные рецепторы, требуется четкое функционирование всех механизмов. Окисляясь богатые полиненасыщенными жирными кислотами клеточные мембраны, теряют способность к интегрированности и не могут эффективно проводить сигнал внутрь клетки и, как следствие, выполнять присущие им функции.
Принимая во внимание рецепторную теорию механизм действия бета-каротина, осуществляемый через его метаболиты - витамин А и ретиноевую кислоту, реализуется через специфические ядерные рецепторы. К числу ретиноидных рецепторов относятся: рецепторы к стероидным гормонам, витамину Д3, тиреоидным гормонам, некоторым простагландинам, фактору пролиферации пероксисом. Этим перечнем, в определенной степени могут быть объяснены некоторые клинические признаки, наблюдаемые при гиповитаминозе А (13).
Влияние витамина А на пролиферацию и дифференцировку клеток связано со способностью увеличивать количество клеточных субпопуляций, начавших репликацию ДНК. Важным свойством также является способность воздействовать на функциональное состояние системы кожной лимфоидной ткани, которая участвует в регуляции иммунной реактивности организма в целом.
Подтверждением данного положения могут служить данные рандомизированного, двойного-слепого, плацебо-контролируемого исследования в Танзании, включавшим 687 детей в возрасте 6 месяцев - 5 лет, госпитализированных с диагнозом пневмония. Прием витамина А в составе комплексной терапии позволил достоверно (на 42%) снизить смертность детей. Проводившие данную работу американские ученые пришли к заключению, что дополнительный прием витамина А - дешевое средство снижения смертности детей, особенно в развивающихся странах, где отмечается высокая распространенность дефицита данного микронутриента (16).
Бета-каротин проявляет себя и как «истинный» иммуностимулятор, повышающий иммунный потенциал организма независимо от вида антигенов при первичных и вторичных экспериментальных иммунодефицитах. Описано дозозависимое антианафилактическое действие при местном применении, противоаллергическое и противоспалительное - при ингаляционном введении. Механизмы фармакологического эффекта могут быть связаны с антипролиферативной и проапоптотической активностью in vitro в отношении лимфоцитов и торможением функциональной активности тромбоцитов (13). Высказывается предположение, что для бета-каротина, наряду с иммунотропной, характерна и антиатеросклеротическая активность (11). Антиоксидантный эффект витамина А и особенно бета-каротина, позволяет использовать их в качестве средств профилактики и лечения онкологических заболеваний, в частности, препятствуя повторному появлению опухоли после операций.
По данным НИИ гриппа РАМН среди часто болеющих детей, принимавших препараты бета-каротина, не только снижается частота ОРВИ, но и сокращается продолжительность заболевания, уменьшается выраженность клинической симптоматики, значительно реже развиваются осложнения. Одним из объяснений можно рассматривать возможность стимуляции бета-каротином выработки интерферона иммунокомпетентными клетками. Механизм действия бета-каротина, осуществляемый через его метаболиты - витамин А и ретиноевую кислоту, реализуется через специфические ядерные факторы, в частности интерферон регулируемый фактор-1. Изначально последний был идентифицирован как транскрипционный фактор, связанный со специфическими ДНК последовательностями, и обнаружен в генах, регулируемых цитокином IFN. Благодаря последующим исследованиям было предположено, что экспрессия интерферон регулируемый фактор-1 является одним из механизмов, с помощью которого IFN и ретиноевая кислота могут перекрестно регулировать антиопухолевый и противовирусный ответ.
В результате изучения влияния бета-каротина на иммунный статус детей было показано, что он значительно увеличивал активность NK-клеток. Авторы предприняли ряд исследований для выяснения возможных механизмов, лежащих в основе этого действия. На культуре мононуклеарных клеток крови были оценены уровни выработки следующих цитокинов ИЛ-2, 12, IFNа, играющих большую роль в защите организма от вирусных и бактериальных инфекций. При этом прямой корреляции между введением бета-каротина и продукцией этих цитокинов выявлено не было. Однако известно, что эффект бета-каротина на усиление активности NK-клеток обусловлен тем, что он снижает выработку простагландина Е2, который в свою очередь является супрессором NK-клеток. Доказано также, что бета-каротин существенно увеличивает липополисахарид-индуцированную продукцию TNFa (фактор некроза опухоли), что может свидетельствовать об усилении активности NK-клеток. Такие цитотоксические лимфокины как TNFa могут проникать в клетки-мишени, не используя рецептор-опосредованные механизмы и участвовать в деградации ДНК. Другим механизмом усиления функции NK-клеток может быть активация клеточного лизиса, которая осуществляется через выброс ионофоров Са2+ или посредством привлечения протеин-киназы С, что приводит к апоптозу (17, 21 ).
Поскольку клеточно-опосредованный иммунный ответ инициируется антиген-презентирующими клетками, было исследовано влияние бета-каротина на функционирование моноцитов, которые являются основными антиген-презентирующих клеток. Необходимым условием для работы этих клеток является экспрессия МНС II (основной комплекс гистосовместимости) молекул, которые присутствуют на большинстве моноцитов. Антигены, попадая в организм человека, взаимодействуют с моноцитами и дендритными клетками. В результате доминирующий эпитоп антигена экспрессируется совместно с молекулами MHC II на поверхности антиген-презентирующих клеток. Поскольку сила иммунного ответа индивидуальна и, как было показано Janeway et al. (15), пропорциональна и проценту МНС II позитивных моноцитов, и плотности этих молекул на клеточной поверхности, логично предположить, что бета-каротин может усиливать иммунный ответ, увеличивая экспрессию этих молекул на поверхности клеток. Также адгезия клеток важна для развития первичного иммунного ответа и, как было показано, взаимодействие пар молекул антиген - ICAM-1 на лейкоцитах является необходимым условием для стимуляции иммунного ответа.
В двойном слепом исследовании на взрослых был изучен эффект бета-каротина, получавших 15 мг в день в течение 26 дней, на экспрессию молекул МНС II и на некоторые адгезионные молекулы. В результате обнаружено значительное увеличение уровня бета-каротина в плазме и процент моноцитов, экспрессирующих молекулы МНС II, HLA-DR и адгезионные молекулы ICAM-1и LFA-3. Эти результаты позволяют предположить, что добавление в пищу бета-каротина усиливает клеточно-опосредованный иммунный ответ за достаточно короткий период времени (5).
Иной механизм иммуномодуляции предположительно состоит в том, что в чувствительных к оксидативному стрессу клетках иммунной системы наблюдается уменьшение экспрессии поверхностных рецепторов. Также продукция реактивных форм кислорода фагоцитами может повреждать собственные клетки, если они не защищены антиоксидантами. Поэтому, проявляя выраженные антиоксидантные свойства, бета-каротин может усиливать интеграцию мембранных компонентов и увеличивать экспрессию поверхностных молекул. Кроме того, изменения в продукции эйкозаноидов также могут влиять на экспрессию поверхностных мембранных молекул. Один из важнейших эйкозаноидов, синтезируемых моноцитами и макрофагами, простагландин Е2 обладает ярко выраженными иммуносупрессивными функциями: ингибирует экспрессию МНС II. Поскольку бета-каротин подавляет генерацию продуктов арахидоновой кислоты, он, таким образом, может усиливать иммунный ответ, ингибируя выработку простагландина Е2.
Бета-каротин не растворяется в воде, а его масляные растворы имеют очень низкую концентрацию (не более 0,1%). Поэтому усвоение бета-каротина из таблетированных препаратов и масляных растворов существенно зависит от содержания жиров в диете и состояния системы пищеварения.
Особого внимания требуют так называемые часто болеющие дети (ЧБД). Для данной категории детей важное значение приобретает повышение неспецифической сопротивляемости организма, так называемая неспецифическая профилактика. Неспецифическая профилактика включает в себя целый комплекс мероприятий, трудоемка, но является более щадящей и безопасной для организма ребенка и, в конечном счете, более эффективна. К основным компонентам неспецифической профилактики у ЧБД детей относятся нормализация режима дня; закаливающие процедуры; полноценное, богатое белками и витаминами питание; назначение витаминно-минеральных средств, адаптогенов, иммуномодуляторов и антиоксидантов. При выборе данных профилактических средств следует отдавать предпочтение безопасным, имеющим низкий риск развития аллергических и других побочных эффектов (4, 10).
Для эффективной неспецифической профилактики ЧБД рекомендуется назначать бета-каротин в дозах в 2-3 раза превышающих суточную потребность в течение 1-2 месяцев, а затем переходить на дозы, близкие к физиологической потребности. Курсы профилактического приема целесообразно периодически повторять. Даже при длительном приеме бета-каротина не наблюдается каких-либо побочных эффектов. Препараты бета-каротина показаны и при комплексном лечении ОРВИ и других острых заболеваний у ЧБД с целью уменьшения синдрома интоксикации, повышения эффективности основного лечения, снижения риска осложнений и побочного действия лекарств (8).
Использование β-каротина у часто болеющих детей наряду с дозозависимым клиническим эффектом приводит к иммуномодулирующему эффекту, который проявляется, по данным Плаксина В.А. (10), в снижении уровня Т-лимфоцитов и сывороточного иммуноглобулина А при стимуляции функциональной активности фагоцитирующих клеток периферической крови.
Сочетанное применение β-каротина и аскорбиновой кислоты позволяет в 2 раза снизить потребность в антигистаминных препаратах у детей, страдающих атопическим дерматитом. При этом предупреждается повышение аллергенспецичифеского и общего иммуноглобулина Е, снижается аллергенспецифическая назальная, кожная реактивность, наблюдается оптимизация процессов перекисного окисления липидов (3).
Литература
1. Абдулкеримова Х.З. Обеспеченность витаминами и бета-каротином детей с заболеваниями желудочно-кишечного тракта и пути её корекции. Автореф. дис. канд. мед. наук, 2000.
2. Данилычева И.В., 1997 Данилычева И.В. Сравнительная клинико-иимунологическая характеристика специфической иимунотерапии поллинозов вводно-солевыми аллергенами из пыльцы тимофеевки в сочетании с бета-каротином и аскорбиновой кислотой. Автореф. дис. канд. мед. наук.1997
3. Демин В.Ф., Ключников С.О., Самсыгина Г.А., Зайцева О.В. Лекции по педиатрии, РГМУ, том 5, Болезни органов дыхания, 2005.
4. Доценко В.А., Литвинова Е.В., Зубцов Ю.Н. Диетическое питание. Справочник.- СПб.: Издательский дом «Нева»; М.: «Олма-Пресс», 2002.- С. 47-48.
5. Коровина Н.А. Иммунореабилитация часто и длительно болеющих детей.- Ковров: БЭСТ-В, 1996.
6. Коровина Н.А.и соавт. Дефицит витаминов и микроэлементов у детей: современные подходы к коррекции. Рук-во для врача-педиатра. М.: Медпрактика-М, 2004.
7. Нелюбин В.В., Халитов Р.И., Лебедева И.П.с соавт. Влияние водорастворимого бета-каротина (веторона) на иммунный статус детей из экологически неблагоприятных регионов Минздравмедпром РФ, Санаторно-курортное объединение ФНПР, НПП “Аква-МДТ”, Москва, АО “ДиЛуч”, Анапа
8. Плаксин В.А. Влияние синтетического β-каротина на клинико-иммунологические параметры часто болеющих детей. Автореф. дис. канд. мед. наук, Архангельск, 1998.
9. Погабало А.В. Иммунотропная активность природного карнитин-токоферолового комплекса. Автореф. дис. канд. мед. наук. М., 2000.
10. Тутельян В.А. и соавт. Микронутриенты в питании здорового и больного человека. - М.: Колос, 2002.
11. Утешев Д.Б. Изучение влияния бета-каротина на некоторые звенья иммунного воспаления в эксперименте Автореф. дис. докт. мед. наук. Купавна, 1999.
12. WHO, 1998
13. Janeway CA., Bottomly K., Babich J., Conrad P., Conzen S., Jones B., Kaye J., Katz M., McVay L., Murphy DB. & Tite J. (1984) Quantitative variation in Ia antigen expression plays a central role in immune regulation. Immunology Today 5, 99-104.
14. Pediatr. Infect. Dis. J, 1999
15. Santos MS, Gaziano JM, Leka LS, Beta-carotene-induced enhancement of natural killer cell activity in elderly men: an investigation of the role of cytokines. Am J Clin Nutr. 1998 Jul;68(1):164-70.
16. Stephensen C.B., Annu. Rev. Nutr., 2001
17. Stewart M.L. et al. 1985.
18. Underwood B.A. Vitamin A in human nutrition: public heals considerations. In Sporn M.B., Roberts A.B., Goodman D.S. (eds). The retinoids: biology, chemistry, and medicine, 2nd ed, Raven Press, New York, 1994, pp 211-227.
19. Vujanovic NL, Nagashima S, Herberman RB, Whiteside TL. Nonsecretory apoptotic killing by human NK cells. J Immunol 1996;157:1117-26.