Витамин BC - Фолиевая кислота



Исторические сведения



Период, прошедший с момента открытия фолиевой кислоты, выделения ее в чистом виде и изучения структуры и синтеза, характеризовался интенсивными исследованиями, направленными на выяснение ее участия в обменных процессах и установление коферментных функций. Работы, проводившиеся в этом направлении,, позволили вскрыть широкий круг биохимических реакций, осуществляемых с участием фолиевой кислоты. В настоящее время основные функции фолиевой кислоты и ее коферментных форм изучены достаточно хорошо, определены пищевые потребности в этом веществе, а также установлен характер нарушений, возникающий при фолиевой недостаточности у человека. Тем не менее интерес к изучению обмена этого витамина нисколько не ослабевает.

Биологическое значение фолиевой кислоты первоначально объясняли непосредственно ее антианемическим действием или свойствами ростового вещества для животных и бактерий. Ранние исследования, приведшие к открытию фолиевой кислоты, были тесно связаны с проблемой лечения мегалобластических анемий. Впервые изменения со стороны форменных элементов крови, характерные для мегалобластической анемии, описаны еще в 1824 г., однако значение фолиевой недостаточности в этиологии этого заболевания установлено значительно позже.

В 1931 г. появилось сообщение о возможности излечивать тропическую макроцитарную анемию дрожжевыми и печеночными экстрактами. В последующие годы было установлено, что заболевание, аналогичное макроцитарной анемии, возникает у обезьян при кормлении их рафинированными продуктами. Это заболевание, названное авитаминозом М, можно было предупредить включением в рацион пивных дрожжей или препаратов из печени. Вскоре были опубликованы данные о том, что и у цыплят, выращиваемых на полусинтетической диете, замедляется рост, развивается анемия, нарушается формирование перьев. Все эти патологические проявления удавалось устранить добавлением в корм дрожжей, печеночных экстрактов или муки из листьев люцерны. Было ясно, что отмеченные нарушения связаны с отсутствием в пище какого-то неизвестного фактора, содержащегося в этих кормовых добавках.

Попытки исследователей выделить активное начало из различных источников увенчались успехом. В период с 1938 по 1941 г. близкие по биологическому действию вещества были выделены из дрожжевого экстракта, из печени и из листьев шпината. Поскольку в то время не было точно установлено, имеют ли выделенные вещества одинаковую природу, они получили различные названия: фактор U, витамин Вс, фолиевая кислота. Оказалось, что выделенные из печеночных и дрожжевых экстрактов вещества при добавлении к синтетическим питательным средам обладают также ясно выраженными ростовыми свойствами для некоторых микроорганизмов. Так как при их отсутствии рост L. casei почти полностью подавлялся, эти вещества были названы факторами роста L. casei. Co временем выяснилось, что вещества, получившие эти разнообразные названия, тождественны или близко родственны друг другу.

В 1943 г. двум группам ученых, работавшим в различных лабораториях, из печеночных экстрактов и из дрожжей удалось выделить кристаллическое вещество и установить его строение. Этим веществом оказалась птероилглутаминовая кислота. Спустя 2 года она была получена синтетическим путем и испытана в опытах на животных, цыплятах и в клинике при лечении макроцитарных анемий. Эти опыты показали, что птероилглутаминовзя кислота необходима для обеспечения нормального роста и развития млекопитающих и птиц. В дальнейшем было установлено, что птероилглутаминовая кислота является эффективным специфическим средством предупреждения и лечения макроцитарной анемии у людей. В настоящее время она успешно используется для устранения нарушений, обусловленных фолиевой недостаточностью, возникающей вследствие снижения всасывания при заболеваниях желудочно-кишечного тракта и повышении потребности в фолатах.



Химические и физические свойства фолиевой кислоты



Молекула фолиевой кислоты построена из трех структурных единиц: производного птеридина, П-аминобензойной и L-глутаминовой кислот.

На основании того, что в состав молекулы входят птероевая и глутаминовая кислоты, данному .соединению было дано название «птероилглутаминовая кислота». Термин «фолиевая кислота» впервые был предложен в 1941 г. Mitchell и соавторами, которые выделили это вещество из листьев шпината. Позднее название «фолиевая кислота» стали употреблять не только как синоним птероилглутаминовой кислоты, но и более широко для обозначения обширной группы соединений, в основе которых лежит птероилглутаминовая кислота. Это вызвало определенные неудобства и привело к необходимости конкретизировать понятия, так как не все соединения этой группы обладают биологической активностью для человека и животных.

Номенклатурный комитет Международного общества по питанию предложил использовать в качестве общего обозначения для всех соединений с биологической активностью тетрагидроптероилглутаминовой кислоты (восстановленная форма птероилглутаминовой кислоты) термин «фолацин», а для группы соединений, содержащих ядро птероевой кислоты, — «фолаты». Поскольку данная терминология мало используется в повседневной практике, в нашем обзоре мы будем употреблять обозначения, наиболее широко используемые в современной литературе: термин «фолиевая кислота» - как синоним птероилглютаминовой кислоты, во всех других случаях — термин «фолаты» или общепринятые химические названия родственных фолиевой кислоте соединений.

Фолиевая кислота впервые была получена химическим путем в 1945 г. и представляет собой желтый мелкокристаллический порошок без запаха и вкуса. На свету разлагается. Она практически нерастворима в воде, 95% спирте, ацетоне, бензоле, эфире и хлороформе, мало растворима в разведенной соляной кислоте, легко растворима в растворах едких щелочей. Раствор фолиевой кислоты (0,001% в 0,1 н. растворе едкого натра) обладает характерным поглощением в ультрафиолетовой области спектра с максимумами при 256, 283 и 365 нм.



Распространение фолиевой кислоты в природе



Фолаты широко распространены в природе. Большинство микроорганизмов, а также низшие и высшие растения способны синтезировать фолаты. В тканях млекопитающих и птиц фолаты не образуются. В растительных и животных тканях обнаружено незначительное количество птероилмоноглютаминовой кислоты. Основная часть фолатов содержится в них в виде ди-, три- и полиглутаматов, так называемых конъюгатов, имеющих дополнительные молекулы глутаминовой кислоты, соединенные по типу пептидной связи. Преобладающей формой фолатов в бактериях является птероилтриглутаминовая кислота, включающая три молекулы глутаминовой кислоты. В дрожжах и в некоторых других природных объектах содержится комплекс с шестью дополнительными молекулами глутаминовой кислоты, носящий название геп-таглутамата.

В пищевых продуктах большая часть фолатов представлена полиглутаматами, а содержание «свободных» фолатов, к которым относят доступные для тест-организма L. casei моно-, ди- и триглутаматы, не превышает 30%. Доказательством того, что в природных объектах фолаты находятся в основном в связанной форме, служит увеличение фолатной активности после обработки их конъюгазами — ферментами, способными отщеплять от триглутаматов и полиглутаматов концевые остатки глутаминовой кислоты. Основными источниками фолатов в питании человека являются свежие овощи и зелень: салат, шпинат, капуста, морковь, помидоры, лук. Из продуктов животного происхождения наиболее богаты фолатами печень и почки, яичный желток, сыр. В таблице приведены данные о содержании фолатов в некоторых пищевых продуктах.



ПродуктСодержание фолатов в мкг
(на 100 г)
ПродуктСодержание фолатов в мкг
(на 100 г)
Картофель8—20Персик2,1—20
Спаржа89—142Апельсин5,1—40
Свекла10—15Лесной орех62,1
Капуста белокочанная15—30Мука пшеничная35,0
Капуста цветная17— 29Хлеб пшеничный25— 27
Зеленый горошек12—35Хлеб ржаной16—23
Томаты3—15Рис5,9
Огурцы6—207Молоко цельное11.0
Петрушка38,4Молоко снятое2,4
Шпинат4й— 115Молоко сгущенное0,7
Морковь7—15Сыр8—19
Земляника6—60Яйцо куриное3,8—8
Черная смородина6—18Говядина жирная5,8
Абрикосы3,6—30Говядина тощая15,3
Черника7,6Баранина4,7
Виноград4,4Свинина3,2
Малина5,1Печень говяжья290— 294
Вишня6—30Печень свиная221
Груша1,8—16Куриное мясо3,0


Необходимо отметить, что фолаты, будучи соединениями весьма неустойчивыми, могут в значительной мере разрушаться при кулинарной обработке пищи. Особенно подвержены разрушению фолаты овощей. Присутствующая в продуктах аскорбиновая кислота способна в какой-то мере предохранять фолаты от разрушения. Но при длительной тепловой обработке потери фолатов могут достигать 95%. В таких продуктах, как печень, молоко, куриное мясо и яичный белок при варке и жарении потерь фолатов почти не происходит, тогда как при кулинарной обработке овощей и круп потери очень велики. По-видимому, в продуктах животного происхождения фолаты находятся в более устойчивой форме.



В таблице приведены данные о влиянии способа приготовления пищи на сохранность фолатов (определение с L. casei)



ПродуктСпособ приготовленияСодержание фолатов в мкг/гПотеря фолатов в %
Печень бараньяСырая3,97
Вареная4,500
Жареная5,000
Куриное мясо (белое)Сырое0,06
Жареное0,070
КартофельСырой0,29
Вареный0,0390
Жареный0,0489
КапустаСырая2,40
Вареная0,0498
Яйцо куриное, белокСырой0,01
Вареный0,010
Жареный0,010
Яйцо куриное, желтокСырой1,42
Вареный0,4270
Жареный1,0129
Молоко коровьеСырое0,08
Кипяченое0,090
Крупа овсянаяСырая0,60
Вареная0,1181


Хотя основным источником фолатов для человека являются фолаты пищи, определенное значение в удовлетворении потребности в этом витамине принадлежит и кишечной микрофлоре. Состав микрофлоры кишечника и интенсивность биосинтеза витаминов в значительной мере зависят от структуры рациона и обеспеченности отдельными факторами питания. Интенсивность биосинтеза фолатов в кишечнике людей находится в зависимости от качественного состава потребляемой пищи, причем растительный рацион больше повышает биосинтез по сравнению с мясной диетой. Особенно благоприятно действует увеличение в рационе количества клетчатки.

Всасывание фолиевой кислоты. В связи с биосинтезом фолатов кишечной микрофлорой балансовые опыты как методы исследования процесса всасывания оказались неприменимыми. При выяснении механизма и места всасывания фолатов наибольший успех был достигнут при использовании техники «вывернутых мешочков» и нагрузочных опытов с меченной тритием фолиевой кислотой. В опытах на животных и наблюдениях за людьми установлено, что фолиевая кислота, введенная per os, всасывается быстро и почти полностью. Так, при введении людям меченой птероилглутаминовой кислоты в дозе 40 мкг на 1 кг веса тела в течение 3—6 часов всасывалось 92,5—98,5% введенной дозы и приблизительно 50% всосавшегося количества выводилось из организма за сутки с мочой.

Всасывание фолиевой кислоты осуществляется главным образом в двенадцатиперстной кишке и проксимальной части тонкого кишечника; в подвздошной и слепой кишке всасывание почти не происходит.

Особый интерес представляет вопрос о всасывании различных пищевых фолатов. Поскольку в продуктах питания фолаты содержатся в основном в восстановленной форме в виде полиглутаматов и их формильных и метильных производных, возможность всасывания последних является предметом специального изучения. Большинство моноглутаматов всасывается легко, а полиглутаматы всасываются только после удаления избытка глутаминовой кислоты кишечными ферментами — гамма-глутамилкарбоксипептидазами или конъюгазами. Поэтому ряд экспертов ФАО/ВОЗ считает целесообразным судить о содержании фолиевой кислоты в пищевых продуктах или рационе только по количеству «свободных» фолатов и не учитывать присутствие полиглутаматов, содержащих более трех остатков глутаминовой кислоты.

В кишечнике фолиевая кислота восстанавливается под действием фермента дигидрофолатредуктазы до тетрагидрофолиевой кислоты (ТГФК), затем метилируется. Нарушение восстановления фолатов в кишечнике при некоторых заболеваниях приводит к нарушению всасывания этого витамина. При изучении всасывания формильных и метильных производных тетрагидрофолиевой кислоты установлено, что N-метил-ТГФК не подвергается изменениям при всасывании и что этот процесс осуществляется путем простой диффузии. При всасывании N-формил-ТГФК (фолиновой) кислоты она также превращается в кишечнике в метилтетрагидрофолат и лишь незначительная часть формилтетрагидрофолиевой кислоты всасывается в неизмененном виде Структурные и функциональные изменения слизистой оболочки кишечника, имеющие место при спру, идиопатической стеаторее, детском неинфекционном поносе и других заболеваниях пищеварительного тракта, приводят к нарушению всасывания и развитию фолиевой недостаточности. В свою очередь недостаточность фолатов также может вызвать функциональные и морфологические нарушения в тонком кишечнике, такие как разрушение эпителия кишечника, снижение сокоотделительной и ферментообразовательной функций.

Всосавшиеся фолаты поступают в печень, где накапливаются и превращаются в активные формы. В теле взрослого человека содержится около 7—12 мг фолатов, из них в печени приблизительно 50— 70% (5—7 мг). Определенную часть фолатов печени составляют полиглутаматы. Из 7 основных производных фолиевой кислоты большая часть (более 50%) представлена N5 метилтетрагидрофолиевой кислотой, которая считается запасной формой фолатов печени.При добавлении к рациону животных птероилглутаминовой кислоты содержание фолатов в печени значительно увеличивается. В отличие от фолатов других тканей фолаты печени очень лабильны. Запас фолатов в печени может в течение 3—5 месяцев препятствовать развитию анемии при отсутствии их поступления с пищей. Кроме печени, определенный резерв фолатов имеется в почках и слизистой оболочке кишечника. Содержание фолатов в почках на 1 г ткани в 3—4 раза меньше, чем в печени.

Способность печени накапливать и использовать фолаты находится в прямой зависимости от обеспеченности организма некоторыми факторами питания: белками, отдельными аминокислотами и витаминами. В частности, при содержании крыс на диете, дефицитной в отношении витамина B12 и метионина, несмотря на высокий уровень фолатов в пище, в печени снижается количество фолатов, особенно полиглутаматов. Недостаточность биотина также вызывает значительное уменьшение содержания фолатов в печени и снижение ее способности превращать фолаты в ТГФК.

Печень играет ведущую роль в обмене фолатов, поэтому ее функциональное состояние влияет на усвоение фолатов, превращение их в активные формы и осуществление многих реакций, протекающих с участием фолатных коферментов. При циррозах, жировой инфильтрации и других заболеваниях печени нарушается ее способность накапливать и использовать фолаты. Нередко осложнением таких поражений печени является мегалобластическая анемия.

Для оценки обеспеченности организма фолатами в клинике наиболее широко используют определение уровня фолатов в цельной крови или в сыворотке. Снижение содержания фолатов в крови свидетельствует об истощении их запасов в тканях и обычно предшествует развитию анемии. По некоторым данным, около 87% фолатов цельной крови находится в эритроцитах и только 10—13% в сыворотке . В эритроцитах фолаты содержатся главным образом в связанной форме, в виде полиглутаматов, и освобождаются при взаимодействии с ферментами плазмы. Даже незначительный гемолиз эритроцитов намного увеличивает фолатную активность крови.

Около 60% сывороточных фолатов связано с белками сыворотки. Фолаты сыворотки в основном не конъюгированы и представлены N-метил-ТГФК. Несмотря на то что основное количество фолатов крови содержится в эритроцитах, более часто для диагностических и других целей пользуются определением уровня фолатов в сыворотке. По данным ряда авторов, содержание фолатов в сыворотке крови здорового человека колеблется от 6 до 20 нг/мл.

Из организма животных и человека фолаты выводятся с мочой и калом. Содержание фолатов в моче колеблется в широких пределах и во многих случаях не соответствует их поступлению с пищей.



Превращение фолатов в организме и участие в обмене веществ



Образование коферментных форм фолатов. Фолиевая кислота метаболически неактивна, но является предшественником коферментов, включающихся в обменные процессы. Важной химической особенностью фолиевой кислоты является способность ее птеридинового кольца к восстановлению путем присоединения 4 водородных атомов в 5, 6, 7 и 8 положениях с образованием тетрагидрофолиевой кислоты (ТГФК).

Наличие в молекуле ТГФК 4 подвижных атомов водорода обусловливает ее участие в некоторых окислительно-восстановительных реакциях в качестве донора электронов. Однако биологическая роль ТГФК определяется в основном наличием в положениях 5 и 10 молекулы активных в химическом отношении атомов азота, способных присоединять одноуглеродные радикалы. Это свойство лежит в основе коферментных функций ТГФК.

Восстановление фолиевой кислоты подробно изучено вначале в химических, а затем в ферментных системах. Превращение фолиевой кислоты в ее тетрагидроформу происходит через промежуточный продукт, дигидрофолиевую кислоту. Источником электронов в этих реакциях могут быть НАДФ-Н или НАД-Н. Восстановление происходит преимущественно в печени согласно следующим уравнениям:

ФК + НАДФ-Н + Н+ ---------- ДГФК + НАДФ

ДГФК + НАДФ-Н + Н+ ------- ТГФК + НАДФ

Тетрагидрофолат — соединение неустойчивое и в присутствии молекулярного кислорода быстро превращается в дигидрофолат. Он окисляется также и ферментативным путем при участии НАДФ. Ферменты, способные восстанавливать фолиевую кислоту (фолатредуктаза) или дигидрофолиевую кислоту (дигидрофолатредуктаза, КФ 1.5.1.4.) в тетрагидроформу, найдены в животных и бактериальных клетках. Дигидрофолатредуктаза выделена из печени цыплят и овец, зобной железы телят и из некоторых микроорганизмов; свойства ее хорошо изучены. Установлено, что она более быстро восстанавливает дигидрофолат, чем фолат.

Значительный интерес с точки зрения химиотерапии некоторых заболеваний представляет тот факт, что дигидрофолатредуктаза избирательно ингибируется антагонистами фолиевой кислоты: аминоптерином, аметоптерином и дихлораметоптерином (см. ниже). Поскольку дигидрофолатредуктаза, кроме образования восстановленных форм фолатов, участвует как компонент реакции в синтезе тимидилата, подавление ее функций антагонистами фолиевой кислоты приводит к блокированию образования ДНК и торможению роста клеток.

Источники одноуглеродных фрагментов и их превращения. Тетра-гидрофолиевая кислота является биологически активной формой фолатов. Точно установлено, что ее коферментные функции непосредственно связаны с переносом одноуглеродных групп. Первичными источниками одноуглеродного фрагмента в организме могут служить бета-углеродный атом серина, альфа-углеродный атом глицина, 2-й углеродный атом имидазольного кольца гистидина, 2-й углеродный атом индольного кольца триптофана, углерод метальных групп холина, метионина, диметилглицина, а также образующиеся в организме в процессе обмена формальдегид, муравьиная кислота и метанол. Из перечисленных соединений наибольшее значение в качестве источника одноуглеродных групп имеет, по-видимому, серин, который в свою очередь может образовываться из глюкозы в количествах, необходимых для организма. Известны пять одноуглеродных фрагментов (формил-, формимино-, метенил-, оксиметил- и метилен-), которые могут включаться в сложные биохимические превращения в организме, протекающие с участием ТГФК. Присоединение одноуглеродных фрагментов к ТГФК происходит путем образования ковалентных связей с 5-м или 10-м атомом азота пиразинового цикла. В некоторых случаях они могут присоединяться к обоим атомам азота, образуя пятичленное кольцо. Одноуглеродный фрагмент, переносимый ТГФК, может существовать в трех различных окисленных состояниях: формиата, формальдегида и метанола. Чрезвычайно важная особенность коферментов ТГФК заключается в их способности к взаимопревращению, в результате чего одноуглеродный остаток может передаваться на акцептор в форме, отличной от той, которая была первоначально присоединена к ТГФК. Взаимопревращения одноуглеродных групп осуществляются посредством пиридиннуклеотид зависимых ферментов, которые осуществляют окислительно-восстановительное превращение одноуглеродных остатков в процессе их переноса на ТГФК.

Участие в синтезе пуринов. В результате изучения биосинтеза пуриновых оснований с использованием изотопных методов и анализа ферментных систем, участвующих в этом процессе, было установлено, что фолиевая кислота имеет прямое отношение к включению в пуриновое кольцо 2-го и 8-го углеродных атомов. В биосинтезе пуринов фолатные коферменты участвуют в двух стадиях. Первая стадия состоит в присоединении формильной группы к глицинамидриботиду (ГАР), приводящем к образованию формил-ГАР.

Формильная группа ГАР впоследствии, конденсируясь с амидным азотом другой молекулы глютамина (реакция идет в присутствии АТФ), образует имидазольное кольцо и, таким образом, становится 8-м углеродным атомом пуринового кольца.

Во второй стадии также участвует ТГФК-кофермент, но не N5,N10-метенил-ГГФК, а N'°-формил-ТГФК, в пуриновое кольцо включается 2-й углеродный атом и завершается синтез кольцевой системы пуринов.

Все эти реакции осуществляются в печени млекопитающих. Они чрезвычайно важны для последующего синтеза адениловой и гуаниловой кислот и соответственно РНК и ДНК. Весьма интересными являются исследования, в которых показано непосредственное влияние фолиевой кислоты на синтез РНК и ДНК. Так, парентеральное введение фолиевой кислоты в количестве 25 мг через 12—18 часов приводило к гипертрофии почек и значительному увеличению в них синтеза РНК и ДНК . Аналогичные изменения при введении фолиевой кислоты отмечены и в регенерирующих клетках печени. Напротив, при дефиците фолатов, вызванном недостатком их в пище, действием антагонистов или других неблагоприятных факторов, синтез РНК, ДНК и их важнейших предшественников снижается. На первых стадиях синтеза нуклеиновых кислот, а именно при образовании пуриновых и пиримидиновых оснований, проявляется сочетанное действие фолиевой кислоты и витамина B12. Так, у больных пернициозной анемией в результате недостатка витамина B12 увеличивается содержание в моче промежуточного продукта синтеза пуринов — 5-_амино-4-имидазолкарбоксамида (АИКА). Поскольку накопление АИКА может происходить и при недостатке фолатов, есть основание предположить, что витамин В12 оказывает косвенное влияние на биосинтез пуринов, которое связано с его участием в трансметилазных реакциях, освобождающих тетрагидрофолат и способствующих нормальному течению реакций одноуглеродного цикла. Хотя вопрос о взаимоотношениях витамина В12 и фолатов в этих процессах не выяснен окончательно, представленные данные свидетельствуют о том, что недостаточность витамина В12 приводит к снижению тетрагидрофолатной активности тканей и к блокированию биосинтеза пуринов. Таким образом, как дефицит фолатов, так и недостаточность витамина В12в итоге может снизить синтез нуклеиновых кислот и явиться причиной развития мегалобластической анемии.

Участие в синтезе пиримидинов. Фолиевые коферменты непосредственно не участвуют в синтезе пиримидинового кольца, но включаются в биогенез метильных групп тимина. Реакция превращения дезоксиуридиловой кислоты в тимидилат имеет чрезвычайно важное значение в клеточном восстановлении запасов тимина, истощение которых обычно ограничивает синтез ДНК. Метильная группа тимидилата происходит не от N-метил-ТГФК, а от N,N-метилен-ТГФК. Эксперименты с N,N-метилен-ТГФК, меченной тритием в позициях 6 и 7, показали, что образование метильной группы тимина идет за счет восстановления пиразинового кольца ТГФК, поскольку тритий обнаружен в метильной группе тимина. В процессе реакции метилирования дезоксиуридиловой кислоты фолатный кофермент одновременно является источником одноуглеродного фрагмента и донором двух водородов, включающихся в дальнейшее восстановление метиленовой группы, а сам окисляется до дигидрофолиевой кислоты.

Для продолжения синтеза тимидилата необходимо, чтобы образовавшаяся в процессе реакции ДГФК была восстановлена НАДФ-Н и дигидрофолатредуктазой до ТГФК. Только после этого она вновь может участвовать в синтезе тимидилата. Антагонисты фолиевой кислоты, блокируя это превращение, тем самым подавляют синтез тимина in vivo. Повторяющийся цикл превращения кофермента через дигидроформу объясняет высокую чувствительность организма к антагонистам фолиевой кислоты.

Участие в обмене аминокислот. Взаимопревращение серина и глицина. Выше было отмечено, что источником одноуглеродных фрагментов может служить бета-углерод серина. В результате взаимодействия серина с ТГФК образуются глицин и фолатное производное, содержащее активный формальдегид. Эту реакцию катализирует серинтрансоксиметилаза (серинальдолаза). Реакция обратима и имеет очень важное биологическое значение, так как при определенных условиях может приводить к образованию того или иного соединения, необходимого организму.

Роль фолиевых коферментов в реакциях взаимопревращения серина и глицина была показана уже в первых опытах по кормлению животных, в которых токсическое действие избытка глицина, проявлявшееся в развитии жировой инфильтрации печени, устранялось введением в рацион дополнительных количеств фолиевой кислоты. Прямые доказательства участия фолатов в обмене этих аминокислот были получены в опытах с меченым С14-глицином, показавших, что фолиевая недостаточность приводит к снижению включения метки в серии, аланин, аспарагиновую и глютаминовую кислоты.

Биосинтез метионина. Ранние доказательства роли фолатных коферментов в биосинтезе метионина были основаны на наблюдениях, что крысы обладают способностью использовать гомоцистеин вместо метионина в том случае, если диета содержит достаточное количество витамина В12 и фолиевой кислоты. Позже биосинтез метионина был подробно изучен при использовании различных штаммов Е. coli, нуждающихся в витамине B12 и способных обходиться без него. Оказалось, что биосинтез метионина является важнейшей реакцией, в которой принимают участие витамин B12 и фолаты.

Образование метионина происходит путем включения одноуглеродного фрагмента в гомоцистеин.Это включение может осуществляться как в результате синтеза метильных групп de novo, так и путем их переноса от N-метил-ТГФК.

Участие в обмене формиминоглутаминовой кислоты (ФИГК). При ферментативном превращении гистидина, которое осуществляется в тканях млекопитающих, в числе других промежуточных продуктов образуется ФИГК.

Для дальнейшего превращения ФИГК в глютаминовую кислоту необходимо присутствие фолиевого кофермента. Об участии фолатов в этом процессе свидетельствуют многочисленные наблюдения, показывающие, что выделение ФИГК с мочой резко увеличивается при фолиевой недостаточности.

Главное физиологическое значение превращения гистидина в глутаминовую кислоту, с точки зрения обмена фолатов, заключается в накоплении одноуглеродных единиц для образования N,N-метенил-ТГФК через стадию N-формимино-ТГФК. Этот путь катаболизма гистидина, по-видимому, является основным для этой аминокислоты, так как наблюдаются значительное накопление в организме и увеличение экскреции ФИГК у людей при нагрузке гистидином на фоне фолиевой недостаточности.

Фолаты и обмен белка. Биохимические функции фолатов теснейшим образом связаны с обменом белка и аминокислот. Как указано выше, путем включения фолиевых коферментов в обмен одноуглеродных соединений осуществляется их участие в биосинтезе таких важнейших предшественников нуклеиновых кислот, как пуриновые и пиримидиновые основания, а также участие в обмене ряда аминокислот: серина, глицина, гистидина, метионина, триптофана и др. В свою очередь превращение фолатов в их активные формы во многом зависит от состояния белкового обеспечения организма. Белковое голодание нарушает как способность печени превращать птероилглютаминовую кислоту в активную форму, так и способность этого органа накапливать ее.

В странах Африки, Латинской Америки, в Индии, где, согласно статистике ФАО, в питании основной массы населения имеется значительный недостаток белка, довольно часто встречается макроцитарная анемия, по своей клинической картине напоминающая анемию, развивающуюся при недостаточности фолиевой кислоты. Постоянным спутником болезни белковой недостаточности — квашиоркора — является анемия, излечивающаяся одновременным включением в диету полноценного белка и фолиевой кислоты. Дополнительное обогащение рациона фолиевой кислотой улучшает усвоение белков пищи. Так, применение фолиевой кислоты при лечении квашиоркора у детей дает возможность получить хорошие результаты при использовании рационов с более низким уровнем белка, чем при лечении этого заболевания только белковой диетой.

В опытах на крысах установлено, что фолиевая кислота не только ускоряет рост животных, но и повышает показатель эффективности использования белка в печени. В противоположность этому фолиевая и цианкобаламиновая недостаточность у растущих крыс сопровождается замедлением роста, резким повышением выделения азота с мочой, увеличением остаточного азота в крови и снижением гликогена в печени. Отсутствие фолатов в пище приводит к снижению количества эритроцитов и лейкоцитов и к уменьшению альбуминов и глобулинов крови . Хотя многие вопросы биологического взаимодействия белков и фолатов остаются до конца не изученными, можно считать, что нарушения в обмене фолатов могут вызвать глубокие изменения в белковом обмене.

Фолиевая кислота и другие витамины. Наиболее тесная функциональная взаимосвязь существует между фолиевой кислотой и витамином B12. Выше были подробно рассмотрены вопросы взаимодействия фолатов и витамина B12 в таких важных реакциях организма, как синтез пуриновых и пиримидиновых оснований, метионина, в обмене гистидина и т. д. Существует предположение, что витамин B12 участвует также в переносе фолатов в клетку и выведении их из нее. Это предположение подтверждается наблюдениями, свидетельствующими о резком падении содержания фолатов в печени у овец при острой недостаточности витамина В12 и кобальта, а также относительно высокой активностью фолатов в сыворотке и низким содержанием их в эритроцитах у больных с недостаточностью витамина B12.

Состояние обмена фолатов зависит также от обеспеченности организма витамином С. Мегалобластическая анемия, часто наблюдаемая при цинге, по-видимому, является результатом нарушения обмена фолатов, обусловленным недостаточностью витамина С. Высказано предположение, что аскорбиновая кислота предохраняет фолатредуктазу от разрушения . На это указывает, в частности, тот факт, что при введении витамина С увеличивается выделение с мочой восстановленных форм фолатов. Косвенным доказательством взаимодействия этих витаминов служат также данные о том, что отмечаемые у животных с цингой нарушения окисления тирозина, фенилаланина и падение активности оксидазы п-оксифенилпировиноградной кислоты устраняются в равной степени аскорбиновой и фолиевой кислотами.

Весьма интересны факты об участии в обмене фолатов биотина. Было установлено, что недостаточность биотина приводит к значительному уменьшению общего содержания фолатов в печени и к изменению в соотношении восстановленных форм фолатов. Эти данные показывают, что недостаток биотина ухудшает использование фолатов, нарушая превращение их в активные формы.



Методы определения фолиевой кислоты



Определение фолатов в пищевых продуктах, как и в тканях и жидкостях организма, представляет значительные трудности, ибо в этих объектах они обычно присутствуют в связанной форме в виде полиглютаматов, содержащих три или семь молекул глютаминовой кислоты, с восстановленным птеридиновым ядром и присоединенными одноуглеродными фрагментами. Большинство активных форм фолатов весьма чувствительно к воздействию кислорода воздуха, света и температуры. При различных способах обработки, применяемых для освобождения связанных фолатов, они подвергаются окислению и расщеплению, в результате чего выделенные формы фолатов могут значительно отличаться от исходных. Из всех производных фолиевой кислоты только N5-формил-ТГФК и, возможно N5- метил-ТГФК достаточно стабильны и не подвергаются изменению в процессе обработки. При экстракции, проводимой в отсутствие антиокислителей, многие из восстановленных фолатов окисляются с разрывом связей и образованием птеридина и п-аминобензоилглутаминовой кислоты. Для предохранения фолатов от окисления рекомендуется проводить гидролиз в присутствии аскорбиновой кислоты. Жесткие условия экстракции (автоклавирование) могут вызвать изомеризацию некоторых восстановленных фолатов. Для npeвpaщения связанных фолатов (полиглутаматов) в более простые соединения их подвергают ферментативному расщеплению конъюгазами. Для этой цели широко используют препараты конъюгаз, получаемые из поджелудочной железы цыплят или из почек свиней. Конъюгазы различаются по оптимуму и специфичности их действия. Одни расщепляют высшие конъюгаты до диглутаматных форм и имеют оптимум действия при рН 7,5, другие гидролизуют связанные формы до моноглутамата при рН 4,5.

В пищевых продуктах фолаты могут быть определены физико-химическими и микробиологическими методами. Один из химических методов— колориметрический — основан на расщеплении птероилглутаминовой кислоты с образованием п-аминобензойной кислоты и других родственных ей веществ и дальнейшем превращении их в окрашенные соединения. Однако ввиду недостаточной специфичности и низкой чувствительности (для образования заметной окраски концентрация фолатов должна быть от 5 до 20 мкг/мл) этот метод не может быть использован для определения фолатов в пищевых продуктах и применяется главным образом для анализа фармацевтических препаратов.

В основе другого химического метода определения лежит окисление птероилглутаминовой кислоты с образованием сильно флуоресцирующего соединения — 2-амино-4-гидроксиптеридин-6-карбоновой кислоты, имеющей максимум флуоресценции при длине волны 365 нм. В случае отсутствия мешающих анализу веществ интенсивность флуоресценции прямо пропорциональна содержанию фолатов. Чувствительность этого метода достаточно высокая (0,01 мкг/мл). Тем не менее определение фолатов в пищевых продуктах этим методом без предварительной очистки экстрактов проводить невозможно вследствие присутствия целого ряда веществ, интенсивность флуоресценции которых изменяется при окислении и мешает определению. Для очистки фолатов от соединений, мешающих флуориметрическому анализу, рекомендован ряд адсорбентов: флоризил, активный уголь, диатомит. Для разделения, очистки и идентификации фолатных соединений разработаны также методы хроматографии на колонках с ДЭАЭ-целлюлозой, на бумаге и в тонком слое адсорбента.

При анализе биологического материала применяются в основном микробиологические методы . Для этих целей обычно используют три тест-организма: L. casei ATCC 7469, Str. faecalis ATCC 8043 и Р. cerevisiae ATCC 8081. В связи с тем, что эти организмы обладают различной чувствительностью к отдельным формам фолиевой кислоты, они могут быть использованы для количественного определения различных фолатных соединений.

Для определения фолатов в крови и сыворотке предложены специальные методы, включающие асептическое взятие крови без последующей стерилизации, что позволяет использовать малые объемы крови — 0,5—1 мл. Преимущество заключается в сохранении всех сывороточных фолатов, так как белки перед определением не удаляются, а по последним данным, около 60% фолатов связано с белками сыворотки. Добавление аскорбиновой кислоты дает возможность сохранять образцы в замороженном виде без заметных потерь фолатов в течение 5— 6 месяцев.

Сочетание микробиологических методов анализа с хроматографической техникой разделения фолатов на бумаге и ДЭАЭ-целлюлозе дало возможность получить наиболее полную информацию о содержании различных форм фолатов в биологических тканях и пищевых продуктах.



Потребность и критерии обеспеченности чело-века фолиевои кислотой



Вопрос о потребности человека в фолатах до настоящего времени окончательно не решен. Это связано с большими трудностями в определении потребности в фолатах и отсутствием надежных критериев для оценки обеспеченности ими организма.

Одним из широко используемых приемов определения потребности в питательных веществах является исследование состава пищи и сопоставление полученных данных с состоянием здоровья населения. Изучение состояния питания с целью установления объема поступления фолатов с пищей проводилось неоднократно, но эти исследования не носили массового характера. Общее содержание фолатов в суточном рационе может колебаться от 100 до 1000 мкг, а содержание «свободных» фолатов — от 37 до 297 мкг (Доклад объединенной группы экспертов ФАО/ВОЗ, 1971). Столь большая разница в уровне фолатов, поступающих с пищей, зависит от состава рациона, способа кулинарной обработки пищи, точности и чувствительности аналитических методов. Однако при определении потребности человека в фолатах данные о содержании их в пище имеют сугубо ориентировочный характер, поскольку остается не совсем ясным вопрос об их всасывании и усвоении.

Следующим этапом в изучении потребности в фолатах была попытка воспроизвести на добровольцах некоторые из симптомов фолиевой недостаточности и определить количество фолиевой кислоты, способное устранить эти нарушения. Экспериментальная недостаточность использована также для изучения возникающих при этом биохимических, клинических и морфологических изменений в организме.

Признаки экспериментальной недостаточности у здорового 35-летнего мужчины были выявлены через 44/2 месяца пребывания на диете, содержащей всего 5 мкг фолатов. Такой продолжительный период потребовался для полного истощения тканевых запасов фолатов. При развитии экспериментальной пищевой фолиевой недостаточности наиболее чувствительным показателем было содержание фолатов в сыворотке крови, которое снизилось до 3 нг/мл уже через 3 недели пребывания на дефицитной диете. Результаты этого исследования показали, что для оценки обеспеченности организма фолатами наибольший интерес представляет определение фолатов в сыворотке крови, так как этот тест дает возможность обнаружить наиболее ранние проявления пищевой фолатной недостаточности. Последующее изучение величины этого показателя у здоровых людей и у больных мегалобластической анемией подтвердило целесообразность его использования для выявления начальных стадий заболевания. Содержание фолатов в сыворотке крови ниже 5 нг/мл может рассматриваться как показатель недостатка фолиевой кислоты.

Когда выяснилось, что нагрузка гистидином при фолиевой недостаточности приводит к увеличению выведения с мочой формиминоглутаминовой и уроканиновой кислот, была сделана попытка использовать этот тест в качестве показателя обеспеченности организма фолатами. Однако вскоре было установлено, что повышенная экскреция ФИГК и уроканиновой кислоты с мочой наблюдается не только при дефиците фолатов, но и при недостаточности витамина B12, при заболеваниях печени, приводящих к уменьшению в ней количества ферментов уроканиназы и формиминотрансферазы, а также при врожденном отсутствии формиминотрансферазы. В связи с этим экскреция ФИГК с мочой после нагрузки гистидином может быть использована в качестве критерия обеспеченности организма фолатами только при условии внутримышечного введения витамина B12, исключающего возможность его недостаточности. В этом случае об обеспеченности организма фолатами можно судить по отсутствию увеличения количества ФИГК в моче после приема внутрь гистидина.

Выведение фолатов с мочой колеблется в очень широких пределах. В большинстве случаев оно не соответствует их поступлению с пищей и не отражает состояния тканевых запасов. В связи с этим многие исследователи относят показатель выведения фолатов с мочой к числу наименее надежных критериев обеспеченности. Более широко применяется способ «определения задерживающейся дозы». Проба заключается во внутривенном введении малых доз фолиевой кислоты и определении скорости ее выведения с мочой за определенное время. При введении фолиевой кислоты в количестве 15 мкг на 1 кг веса тела лицам, не имеющим фолатной недостаточности, содержание ее в сыворотке крови через 15 минут после инъекции составляло от 21 до 80 нг/мл, причем от 50 до 70% введенной дозы задерживалось тканями и 30—50% выводилось с мочой в течение 6 часов после инъекции . В отличие от здоровых людей у больных с мегалобластической анемией уровень фолиевой кислоты в сыворотке крови через 15 минут после инъекции был значительно ниже 21 нг/мл, поглощение ее тканями составляло от 68 до 96%, а выведение с мочой — от 32 до 3,8% за 6-часовой период. Эти исследования показали, что у здоровых людей в теле задерживается около 0,35—0,5 мг введенной фолиевой кислоты. Имеется ряд доказательств того, что максимальное количество фолиевой кислоты, которое может быть удержано тканями здорового человека, колеблется именно в этих пределах. Способность тканей задерживать фолиевую кислоту в значительной мере зависит от состояния тканевых запасов. Их истощение приводит к увеличению задержки фолиевой кислоты тканями, о чем свидетельствует быстрое удаление фолиевой кислоты из крови после ее внутривенного введения. Однако этот тест, так же как обнаружение ФИГК в моче и определение содержания фолатов в сыворотке крови, чаще используется в качестве показателя фолиевой недостаточности, чем критерия потребности.

Показано, что мегалобластическая анемия, развившаяся в результате употребления пищи, практически не содержащей фолатов, может быть излечена в течение 1 — 2 месяцев при добавлении к ней 50 мкг фолиевой кислоты ежедневно. По мнению экспертов ФАО/ВОЗ, доза фолиевой кислоты, вызывающая отчетливую гематологическую реакцию у таких больных, может быть приравнена к минимальной суточной потребности организма в птероил-глутаминовой кислоте, а также, по-видимому, в «свободной» фолиевой кислоте. Дальнейшие исследования показали, что 50 мкг фолиевой кислоты, вводимые ежедневно внутрь или парентерально людям с пищевой фолатной недостаточностью, не связанной с другими заболеваниями, довольно быстро приводят к нормализации гематологических показателей. Однако содержание фолатов в сыворотке крови при дозе 50 мкг птероилглутаминовой кислоты в день не увеличивается. По-видимому, вводимое количество фолиевой кислоты полностью расходуется на осуществление необходимых обменных процессов в организме, но его явно недостаточно для восстановления тканевых запасов.

В докладе Объединенной группы экспертов ФАО/ВОЗ о потребности в фолиевой кислоте приводятся данные, свидетельствующие о том, что рационы, содержащие 80—100 мкг «свободной» фолиевой кислоты, способны поддерживать нормальный уровень витамина в сыворотке у здоровых людей. Тем не менее, учитывая существующие биологические различия между отдельными лицами и возможность повышения потребностей под влиянием стресса в повседневной жизни, группа экспертов рекомендует более высокие количества «свободной» фолиевой кислоты, поступающей в организм здоровых взрослых лиц с пищей. Суточное количество «свободной» фолиевой кислоты должно составлять 200 мкг.

Предполагают, что в обычных условиях при полноценном во всех отношениях и разнообразном питании содержание фолатов в пище полностью удовлетворяет потребности организма. Использование фолатов пищи во многом зависит от обеспеченности рациона полноценным белком и другими витаминами, в особенности витамином В12. Недостаточность витамина B12 приводит к резкому нарушению обмена фолатов и увеличению потребности в них. Недостаточность биотина и витамина С также вызывает нарушение использования фолатов, а именно ухудшает превращение их в активные формы. Имеются сведения, что при недостаточности витамина А могут резко изменяться и обмен витамина С, и содержание фолиевой и фолиновой кислот в крови. В любом случае установленные нормы потребления фолатов могут быть применимы только тогда, когда потребности человека в белках, в особенности животного происхождения, витаминах и других питательных веществах будут обеспечены полностью.

Потребность детей в фолиевой кислоте относительно выше потребности взрослых, что, вероятно, связано с повышенным расходованием фолатов для биосинтетических процессов роста. Учитывая это, группа экспертов ФАО/ВОЗ рекомендует следующие суточные количества «свободной» фолиевой кислоты для детей: от рождения до 6 месяцев — 40 мкг, от 7 до 12 месяцев — 60 мкг, от 1 года до 12 лет—100 мкг, в возрасте 13 лет и старше — 200 мкг.

Потребность при беременности. Недостаточность фолатов с явлениями мемегалобластической анемии часто развивается у беременных женщин. Мегалобластическая анемия у беременных практически всегда обусловлена дефицитом фолатов, который может быть вызван увеличением потребности в этом витамине в связи с развитием плода, недостаточным его поступлением с пищей или нарушением всасывания. Содержание фолиевой кислоты и особенно ее восстановленных форм в крови плода в 7—8 раз выше, чем в крови матери.. Высокий уровень фолатов в крови плода поддерживается даже в том случае, если у матери развивается фолатнодефицитная анемия.

Эти данные свидетельствуют о большом значении фолатов и их коферментных форм в развитии плода и об активной роли плаценты в обеспечении необходимого для плода уровня фолатов. Становится очевидным, что минимальная суточная потребность в фолатах беременных женщин должна быть выше 200 мкг. В первом триместре беременности потребность в фолатах составляет около 200 мкг в день, а в третьем увеличивается до 400 мкг. На основании проведенных наблюдений некоторые исследователи с целью предупреждения мегалобластической анемии рекомендуют всем беременным женщинам профилактически назначать от 200 до 1000 мкг фолиевой кислоты в день, другие для профилактики и лечения анемии беременных считают достаточными меньшие дозы (от 150 до 400 мкг в день). Учитывая повышенную потребность в фолиевой кислоте в период беременности, группа экспертов ФАО/ВОЗ рекомендует для беременных 400 мкг «свободной» фолиевой кислоты в сутки.

Норма потребности для кормящих женщин установлена в количестве 300 мкг «свободной» фолиевой кислоты в сутки. Основанием для такой рекомендации послужили данные о том, что ежедневно с грудным молоком теряется около 50 мкг фолатов. Кроме того, следует учитывать возможные дополнительные потребности, связанные с особенностями физиологического состояния кормящих женщин.

Потребность в фолатах увеличивается при многих патологических состояниях, в частности при инфекционных и внутренних заболеваниях с нарушением гематопоэза, гемолитической анемии, желудочно-кишечных заболеваниях с нарушением всасывания в результате структурного или функционального повреждения кишечника, алкоголизма. Повышение потребности отмечено при нарушении обмена фолатов в результате длительного применения сульфаниламидных препаратов, барбитуратов и некоторых противосудорожных средств (дилантина, мизолина и др.). Суточная потребность в фолатах увеличивается при повышении функции щитовидной железы и при некоторых заболеваниях печени, приводящих к нарушению образования фермента дигидрофолатредуктазы. В связи с тем, что при повышенной потребности в фолатах она не всегда может быть удовлетворена за счет их поступления с пищей, для предупреждения явлений фолиевой недостаточности рекомендуется профилактический прием 50—100 мкг фолиевой кислоты в день.



Недостаточность фолиевой кислоты



Недостаточность фолатов у животных и птиц. При снижении поступления фолатов с пищей (скармливание рафинированных или бедных фолатами кормов) явления недостаточности фолатов развиваются у морских свинок, обезьян и птиц. У крыс и у других животных (мыши, кролики, свиньи, норки, лисицы) при этих условиях недостаточность фолатов обнаружить не удается, так как кишечная микрофлора синтезирует их в достаточном количестве. У последних недостаточность может возникнуть при продолжительном скармливании сульфаниламидных препаратов и антибиотиков, подавляющих бактериальный синтез фолатов в кишечнике.

При алиментарной фолиевой недостаточности у животных и птиц отмечаются снижение аппетита и задержка роста. Со стороны крови наблюдаются характерные изменения: макроцитарная анемия, лейкопения, тромбоцитопения. У норок, лисиц возможны геморрагические гастроэнтериты, жировая инфильтрация печени. У мышей часто возникает облысение различных участков тела. У цыплят и индюшат при недостаточности фолатов нарушаются рост и развитие пера, у взрослых птиц отмечаются взъерошенное оперение, дерматиты и депигментация перьев, возможны спинномозговые параличи (вытянутая прямая шея, отвисание и дрожание крыльев). Снижается яйценоскость, нарушается развитие эмбриона, в результате чего резко падает выводимость.

Более тяжелые проявления фолиевой недостаточности наблюдаются у животных при введении антиметаболитов фолиевой кислоты — аминоптерина и аметоптерина (метотрексата). У крыс аметоптерин в дозе 1 мг на 1 кг веса тела через 5—7 дней вызывает вялость, шаткость походки, частичный парез задних конечностей, отечность головы, сужение глазных щелей и появление корочек на веках. Шерсть становится грязно-коричневого цвета. У некоторых животных наблюдается редкое и поверхностное дыхание. При более тяжелой картине интоксикации возможны беловатые инфильтраты в полости рта и около ануса, отек передних конечностей, появление мелких воспалительных узелков и корочек на фалангах пальцев. Введение антагонистов фолиевой кислоты беременным самкам приводит к гибели эмбрионов.

Недостаточность фолатов у человека. Недостаточность фолатов у человека вызывает характерные нарушения в обмене, которые при достаточной тяжести поражения ведут к развитию мегалобластической анемии. Нарушения касаются не только эритроцитов, но и других форменных элементов крови, некоторых тканей и роста организма в целом.

Мегалобластическая анемия почти всегда обусловлена недостаточностью фолатов или витамина B12, или того и другого вместе. Такой дефицит лежит в основе 95% случаев мегалобластической анемии. Остальные 5% случаев связаны с нарушением обмена этих витаминов, что характерно для лиц с заболеваниями печени. У таких больных наблюдается слабая гематологическая реакция на введение восстановленных форм фолатов и отсутствует реакция на фолиевую кислоту. Весьма небольшое количество случаев анемии связано с другими заболеваниями, в частности с врожденными (оротовая ацидурия) или приобретенными нарушениями синтеза нуклеопротеидов (при недостаточности пиридоксина или как следствие лечения антипуринами или анти-пиримидинами). Недостаточность фолатов может возникнуть также при нарушениях пищеварения и всасывания, либо может быть обусловлена неадекватным поступлением фолатов при увеличении потребности в них.

Недостаточность фолатов развивается более быстро, чем дефицит витамина B12. Тканевые запасы фолатов исчерпываются в течение 3— 6 месяцев, тогда как запасы витамина B12 — только через несколько лет. В связи с этим мегалобластическая анемия как следствие фолатной недостаточности встречается значительно чаще, чем анемия, вызванная дефицитом витамина B12. Ввиду трудности дифференциальной диагностики распознавание причин заболевания может быть облегчено тщательным анализом анамнестических сведений о предшествующем характере питания или заболеваниях органов пищеварения. Сведения о недостаточном питании или имевших место заболеваниях органов пищеварения за период менее года дают основание предположить фолатную недостаточность, исключая те случаи, когда нарушение питания является следствием анорексии, что более характерно для дефицита витамина B12.

Характер нарушений обмена при мегалобластической анемии полностью не выяснен, что отчасти обусловлено ограниченностью методов, используемых для идентификации этого состояния и изучения нарушений обменных процессов у человека. Существенно, что, за исключением нарушений со стороны нервной системы, дефицит витамина B12 по проявлению клинических и морфологических синдромов трудно отличить от недостаточности фолатов. Терапевтически при использовании больших доз оба витамина способны привести к ремиссии анемии, независимо от того, недостатком какого из них она вызвана. Для диагностики мегалобластической анемии используется ряд методов, в том числе морфологические, биохимические и физиологические критерии состояния недостаточности фолатов у человека. Особое место занимает терапевтический способ дифференциальной диагностики недостаточности фолатов и витамина B12.

Общепринятым методом диагностики мегалобластической анемии является количественное и морфологическое изучение клеточных элементов периферической крови и костного мозга. Этим методом широко пользуются в клинической практике. Однако основным недостатком данного показателя является его неспецифичность, поскольку мегалобластическая анемия, обусловленная фолиевой недостаточностью, морфологически не отличима от анемии, вызванной дефицитом витамина B12.

Изменения периферической крови. Наиболее ранним морфологическим признаком развития мегалобластической анемии служит появление в крови гиперсегментированных многоядерных лейкоцитов: нейтрофилов, эозинофилов и базофилов. Так, при воспроизведении пищевой фолатной недостаточности у человека гиперсегментированные нейтрофилы появлялись через 7 недель после перевода на дефицитную диету. Термин «гиперсегментация» в данном случае не совсем удачен, так как указывает на большое увеличение количества сегментов, в то время как для мегалобластической гиперсегментации характерно не столько увеличение числа ядерных сегментов, сколько увеличение количества тяжей (нитей), которые связывают эти сегменты. Обычно в норме чрезвычайно редко один ядерный сегмент связан с другим более чем одной нитью. В мегалобластических же нейтрофилах их может быть две или три.

При мегалобластической анемии количество эритроцитов уменьшается в значительно большей степени, чем гемоглобина, в противоположность железодефицитной анемии, при которой уровень гемоглобина снижается более резко. Макроцитоз проявляется на более поздних стадиях развития анемии. В тех случаях, когда недостаточность фолатов сочетается с недостаточностью железа, макроцитоза в периферической крови может не быть и единственным морфологическим показателем сочетанной фолиевой и железодефицитной анемии являются гиперсегментация и большой метамиелоцитоз в костном мозге. В тяжелых случаях фолиевой недостаточности отмечаются тромбоцитопения и лейкопения.

Изменения в костном мозге. Типичные мегалобластические изменения в костном мозге могут наблюдаться во всех трех ростках: эритроцитарном, миелоидном и мегакариоцитарном. В ядреных формах эритроцитарного ряда основным изменением является более четкое обнаружение хроматина. Изменения чаще всего затрагивают все стадии созревания при наличии значительных отклонений у отдельных больных. Типичным является обнаружение относительно малого количества мегалобластов. Если же фолиевая недостаточность сочетается с нарушением способности к синтезу гемоглобина, которое имеет место при дефиците железа, то предшественники красных кровяных клеток костного мозга могут не иметь характерных для мегалобластов изменений.

Биохимические показатели недостаточности фолатов. Биохимическим показателем фолиевой недостаточности может быть количество ФИГК или уроканиновой кислоты в моче. Выведение этих продуктов обмена с мочой резко увеличивается при фолатной недостаточности после нагрузки гистидином. Однако увеличение выведения этих метаболитов с мочой имеет место и при недостаточности витамина B12, а также при заболеваниях печени, приводящих к снижению количества ферментов уроканиназы и формиминотрансферазы в печени, и при возможном врожденном отсутствии последнего. В связи с этим определение ФИГК в моче после нагрузки гистидином многими исследователями рассматривается как тест, не имеющий ценности для дифференциального распознавания фолатной и В12-витаминной недостаточности. Специфичность метода может быть повышена одновременным введением витамина B12.

В качестве надежного показателя для дифференциального распознавания недостаточности витамина В12 и фолатов может быть использовано определение в моче метилмалоновой кислоты. Ее повышенное выведение отмечается лишь при недостаточности витамина В12.

Для диагностических целей часто определяют содержание фолатов в тканях и жидкостях организма. Практически используют два показателя: определение фолатов в сыворотке и в цельной крови. Самым ранним и наиболее чувствительным показателем фолиевой недостаточности у человека является снижение уровня фолатов в сыворотке крови. Тяжелые, клинически проявляющиеся формы фолиевой недостаточности могут быть подтверждены определением фолатов в эритроцитах или цельной крови, так как снижение содержания фолатов в эритроцитах наблюдается только при далеко зашедших формах мегалобластической анемии.

Выявление фолатной недостаточности на основе биохимических и микробиологических тестов показало, что она распространена значительно шире, чем предполагалось ранее. Высказывается также мнение, что фолиевая недостаточность является одной из наиболее распространенных среди всех болезней витаминной недостаточности у людей.

Кроме мегалобластической анемии, фолатная недостаточность отмечена при талассемии, гемоглобинопатии, серповидноклеточном малокровии, лейкозах, карциноматозах, ревматоидном артрите, токсемиях беременности, алкоголизме. При злокачественных новообразованиях и гемоглобинопатии мегалобластоз часто бывает минимальным и фолатная недостаточность проявляется только увеличением экскреции ФИГК после введения гистидина.

Поскольку проявление тех или иных признаков фолиевой недостаточности в значительной мере зависит от характера возможных сопутствующих заболеваний, а также от индивидуальных свойств организма, специфическая диагностика должна базироваться на всестороннем анализе клинических и лабораторных данных.

Терапевтический метод выявления фолиевой недостаточности. Точный клинический диагноз фолатной недостаточности может быть установлен терапевтическим путем. Для этого больного не менее чем на 10 дней переводят на диету с возможно низким содержанием фолатов и витамина B12. Контрольный период без терапии исключает возможность спонтанной ремиссии. Затем назначают фолиевую кислоту в минимальной дозе, способной вызвать четкую гематологическую ответную реакцию. Обычно назначают внутрь 100—200 мкг фолиевой кислоты в день. В случае нарушения всасывания желательно внутримышечное введение препарата. Большие дозы фолиевой кислоты не следует применять, чтобы не вызвать неспецифической ответной реакции и не ухудшить состояние больного, если анемия обусловлена недостаточностью витамина B12, а не фолатов. Для контроля состояния могут быть использованы гематологические показатели: содержание ретикулоцитов и эритроцитов и уровень гемоглобина в периферической крови.



Профилактика и терапия фолиевой недостаточности



Наилучшим средством профилактики фолиевой недостаточности является полноценное питание с включением в ежедневный рацион свежих овощей и фруктов. В случае невозможности удовлетворить суточную потребность за счет фолатов пищи рекомендуется принимать внутрь 25—50 мкг фолиевой кислоты ежедневно. За исключением тех случаев, когда потребность в фолатах повышена (например, при беременности), этой дозы должно быть вполне достаточно. Для профилактики фолиевой недостаточности в третьем периоде беременности желательно назначать по 100—200 мкг фолиевой кислоты внутрь ежедневно.

Фолиевая кислота оказывает хороший терапевтический эффект во всех случаях, связанных с ее недостаточностью. Для лечения алиментарной недостаточности, не осложненной сопутствующими заболеваниями, достаточны ежедневные дозы 100—200 мкг. В тех случаях, когда недостаточность вызвана нарушением всасывания фолатов в результате заболевания желудочно-кишечного тракта, следует рекомендовать 0,5— 1 мг фолиевой кислоты ежедневно. Эти дозы гарантируют всасывание необходимого количества фолиевой кислоты. Примером такого рода недостаточности являются тропическое и нетропическое спру, при котором имеют место атрофия слизистой оболочки тонкого кишечника и резкое ухудшение всасывания. Лечение спру фолиевой кислотой дает значительное клиническое улучшение. Фолиевая кислота оказывает благоприятный лечебный эффект при колитах, сопровождающихся поражением тонкого кишечника. При атрофии слизистой оболочки желудка или полной гастрэктомии развивающаяся мегалобластическая анемия скорее обусловлена недостаточностью витамина B12, чем фолатов. В этом случае хороший терапевтический эффект могут дать умеренные дозы фолиевой кислоты (0,2—0,5 мг внутрь ежедневно) в сочетании с внутримышечным введением 250—500 мкг цианкобаламина (раз в месяц).

Больным с мегалобластической анемией, у которых фолиевая недостаточность является следствием повышенной потребности (при беременности, инфекции, алкогольной интоксикации и других состояниях), следует назначать фолиевую кислоту в дозе 0,5—1 мг в день.

Нарушение использования фолатов наблюдается при лечении лейкозов антагонистами фолиевой кислоты. Антагонисты блокируют превращение фолиевой кислоты в активную тетрагидроформу, поэтому длительное их использование может вызвать тяжелые осложнения, угрожающие жизни больного. Лечение больных с такими нарушениями должно проводиться этими активными формами фолатов. Ежедневные инъекции фолиновой кислоты (N5-формил-ТГФК) в количестве 3 мг дают хороший результат . У некоторых больных с заболеваниями печени может быть нарушено образование фермента дигидрофолатредуктазы. В этих случаях также следует применять фолиновую кислоту.

Приведенные рекомендации терапевтического использования фолиевой кислоты охватывают почти все возможные случаи лечения нарушений, в основе которых лежит недостаточность фолатов. Представляют несомненный интерес данные об использовании фолиевой кислоты для профилактики и лечения лучевой болезни, однако в этой области ее применения имеется больше экспериментальных, чем клинических, данных.

Во всех рассмотренных случаях лечебного использования необходимый эффект может быть достигнут дозой, не превышающей 1 мг фолиевой кислоты в сутки. В современной литературе нет обоснованных данных о том, что доза более 1 мг дает лучший терапевтический эффект. Однако в практику лечебных учреждений вошло применение фолиевой кислоты в дозе от 5 до 20 мг и более. Некоторые клиницисты рекомендуют использовать фолиевую кислоту в количестве до 150 мг в день. В основе этих рекомендаций, по-видимому, лежат первоначальные представления о применении фолиевой кислоты, когда она без достаточного обоснования использовалась в качестве неспецифического средства при лечении ряда заболеваний. Хотя прямых указаний на токсичность или побочное действие высоких доз фолиевой кислоты нет, можно предполагать, что они небезразличны для организма. Какого характера изменения могут они вызвать, неизвестно, однако даже при условии, что введенный избыток витамина быстро выводится из организма, не принося заметного вреда, применение избыточных дозировок не оправдано.

Имеется много данных о том, что большие дозы фолиевой кислоты могут маскировать недостаточность витамина В12.



Антагонисты фолиевой кислоты



В настоящее время известно большое количество аналогов фолиевой кислоты, обладающих более или менее выраженными свойствами ее антиметаболитов. Интерес к изучению этих соединений вызван способностью некоторых из них подавлять рост злокачественных новообразований как в эксперименте на животных, так и при лечении отдельных форм рака у человека. Наибольшее количество антагонистов фолиевой кислоты получено путем замещений в пиримидиновом кольце птеридина. Производные фолиевой кислоты, содержащие аминогруппу во 2-ми 4-м положениях птеридинового ядра и во 2-м и 6-м положениях пиримидинового цикла относят к группе так называемых «конкурирующих ингибиторов». Занимая место метаболита, конкурирующие ингибиторы блокируют функции, выполняемые им в биохимических реакциях, в результате чего нарушаются обменные процессы и появляются симптомы,, сходные с недостаточностью метаболита.

К другой группе — «неконкурирующих ингибиторов» — относят вещества, резко отличающиеся по структуре от фолиевой кислоты, объединяемые только характером гетероатомов (содержат 2-амино-4-гидроксиптеридиновое кольцо) и особенностями заместителей (наличие метильных групп в боковой цепочке или замена глютаминовой кислоты другой, например аспарагиновой кислотой). Эти соединения обладают антифолиевыми свойствами для некоторых экспериментальных животных и обратимо подавляют рост молочнокислых бактерий и некоторых одноклеточных организмов, но неэффективны против новообразований.

С точки зрения химиотерапии злокачественных опухолей представляют интерес главным образом конкурирующие ингибиторы. Первым антиметаболитом из этой группы соединений, обеспечивавшим значительную задержку развития острого лимфоцитарного лейкоза у детей, был аминоптерин (4-аминоптероилглутаминовая кислота). Дальнейшие исследования в этом направлении показали, что эффективны, но в то же время менее токсичны другие аналоги фолиевой кислоты, являющиеся производными аминоптерина: аметоптерин, дихлораметоптерин и др.

Все соединения этой группы, обладающие наиболее резко выраженными антифолиевыми свойствами, в 4-м положении птеринового ядра содержат вместо гидроксила аминогруппу. Эта замена приводит к усилению водородной связи и электростатического притяжения, в результате чего во много раз повышается прочность связи антиметаболита с апоферментом. Благодаря этому, проникая в клетку, антиметаболит необратимо или почти необратимо связывает фолатредуктазу, что приводит к нарушению образования ТГФК. Когда значительные количества фолатредуктазы блокируются антагонистами фолиевой кислоты, истощаются ее внутриклеточные запасы и клетка начинает испытывать недостаток в ТГФК, необходимой для осуществления важнейших обменных процессов.

Поскольку антифолаты подавляют образование ТГФК, нарушается весь цикл «фолиевой кислоты», т. е. перенос одноуглеродных фрагментов, прекращаются синтез пуринов и метилирование диоксиуридилата с образованием тимидилата, а в результате — синтез ДНК и РНК.

Быстро делящиеся клетки (клетки опухоли, костного мозга, слизистой кишечника) имеют небольшие запасы ТГФК. При введении антиметаболита в этих тканях может произойти быстрое истощение запасов восстановленных фолатных коферментов, и если такое состояние будет длительно продолжаться, может наступить гибель клеток от недостатка предшественников ДНК и в первую очередь тимина.

Именно этот принцип избирательной, более высокой токсичности антиметаболита для клеток опухоли по сравнению с клетками организма в целом положен в основу химиотерапии. Как правило, антифолиевые препараты имеют довольно высокую токсичность для организма, что в значительной мере ограничивает возможность их применения при лечении злокачественных новообразований у человека. В то же время для получения лечебного эффекта необходимо продолжительное время поддерживать достаточно высокий уровень антиметаболита в опухолевых клетках. В целях уменьшения токсичного действия антифолатов на организм больного применяют метод введения растворов антиметаболита в центр опухоли и вокруг нее.

При использовании антиметаболитов фолиевой кислоты для лечения злокачественных новообразований должны быть приняты во внимание различия в чувствительности к ним клеток отдельных видов опухолей. В частности, удовлетворительные результаты получены при лечении антагонистами фолиевой кислоты лимфолейкозов у детей и хорионэпителиомы у женщин.

В клинической практике эти препараты чаще всего используются в сочетании с другими лекарственными средствами: кортикостероидами, 6-меркаптопурином, винбластином, циклофосфамидом и др., так как длительное применение одного агента, помимо токсичности такого способа лечения, ведет к быстрому развитию резистентности. Сочетанное применение средств различной направленности действия дает более высокий эффект, чем их раздельное применение. При комплексировании препаратов учитывают «границы токсичности» каждого из них и подбирают вещества, различные по характеру побочного действия.

Вопрос о дозах антиметаболитов, по-видимому, должен решаться с учетом перечисленных выше условий и применительно к каждому частному случаю заболевания. Уместно только отметить, что как в эксперименте на животных, так и в клинике токсическое действие антагонистов более сильно проявляется при многократном введении малых доз, чем при однократном использовании соответственно большей дозы. В связи с этим большинство исследователей придерживаются мнения, что кратковременное, но сильное действие большой дозы предпочтительнее длительного ежедневного введения умеренных доз антиметаболитов как по получаемому эффекту, так и по интенсивности токсических проявлений.



Автор статьи: доцент кафедры биохимии МБФ РГМУ, к.м.н. Адрианов Николай Владимирович.
Специально для ООО "Электронная Медицина".