第二节 脂溶性维生素
一、维生素A
维生素A的化学本质是一个具有脂环的不饱和一元醇。从碳架结构看来似由4个异戊二烯单位构成,共有5个共轭双键。维生素A有维生素A1、维生素A2两种,二者区别在于维生素A2脂环在3位上多一个双键,维生素A2的活性较维生素A1小。维生素A1又称视黄醇,主要存在于海水鱼肝脏内,维生素A2主要存在于淡水鱼肝脏内。
动物肝脏和乳中含有丰富的维生素A。另外,在高等植物(如菠菜、番茄、胡萝卜)和动物中普遍存在的β-胡萝卜素,其结构与维生素A非常相似,是由两分子维生素A组成的(图6—13)。人和动物吃了含胡萝卜素的蔬菜后,在肠黏膜和肝中通过酶促反应能转变为维生素A。人体对维生素A的需要量每天还不到1mg,主要可由富含胡萝卜素的蔬菜提供,鱼肝油中含量特别丰富。
维生素A的功能主要是维持上皮组织的正常结构和功能;组成视色素;促进黏多糖合成以及骨的形成和生长等。维生素A缺乏症的主要症状之一为皮肤和各器官(如呼吸道、消化道、腺体等)的表皮角质化。皮肤的病变表现为皮肤粗糙、毛囊角质化等,称为蟾皮病;在眼部的病变是角膜和结膜表皮细胞退变,泪液分泌减少,泪腺萎缩,失去抵抗病菌入侵的功能,称为眼干燥症和角膜软化症。夜盲症是维生素A缺乏症的另一症状,表现为暗适应的丧失或延长。所谓暗适应就是指眼从明处到暗处的适应过程,正常人开始适应约为4~5min,完全适应约为20~30min。
图6-13 维生素A的结构
临床上维生素A用于防治夜盲症、眼干燥症和蟾皮病等维生素A缺乏症。近年来试用于防治癌症,也收到一定疗效。由于动物肝脏能贮存足以维持几个月甚至几年之久的维生素A,故成年动物不易产生缺乏症。另外,过多摄食维生素A会中毒,能引起儿童骨髓和易骨折以及胚胎发育不正常。
二、维生素D
维生素D因为具抗佝偻病和软骨病作用,故又称抗佝偻病维生素。当严重不足时在婴儿中引起佝偻病,成人则发生软骨病。维生素D有几种,均为类固醇衍生物(图6-14),其中以维生素D2和维生素D3较为重要。维生素D2和维生素D3结构相似,维生素D2比维生素D3仅多一个甲基和一个双键。维生素D2又称麦角钙化(甾)醇,维生素D3又称胆钙化(甾)醇。人可以从动物性食物(肝、奶、蛋黄)中摄取维生素D3,但不能满足需要。有些物质原来不具有抗佝偻作用,经紫外线照射后才具有抗佝偻作用,如酵母中提取的麦角甾醇,是制备维生素D2的原料,但人肠道不能吸收利用,经紫外线照射后结构可转变为维生素D2。另外,人体皮肤中含有7脱氢胆固醇,为维生素D3的前体,经太阳光紫外线照射后,可转变为维生素D3,是人体维生素D的主要来源。
图6-14 维生素D的结构
一般情况下,人体通过皮肤合成的维生素D3足够维持机体应用。常作日光浴和户外活动可预防佝偻病的发生。
维生素D在体内的活性形式是1,25-二羟基胆钙甾醇,简写为1,25-(OH)2D3。体内的维生素D3必须经肝脏经羟化成25—OHD3,后者再经肾脏羟化成1,25-(OH)2D3才能发挥作用。
维生素D的主要生理功能是调节磷和钙的代谢,维持血液中钙、磷浓度正常,促使骨骼正常发育,并促进成骨作用,对动物骨架的正常钙化有益。当体内的维生素D转化为1,25-(OH)2D3以后,可促进肠道黏膜合成钙结合蛋白,使小肠对钙和磷的吸收增加,从而维持血浆中钙、磷浓度的正常水平,而这正是成骨作用的必要条件。维生素D还具有促进成骨细胞形成和促进钙在骨质中沉积成Ca3(PO4)2、CaCO3等骨盐的作用,有助于骨骼和牙齿的形成。缺少维生素D的婴孩,小肠对钙、磷吸收发生障碍,使血液中钙、磷量下降,骨、牙不能正常发育,临床表现为手足抽搐,严重者导致佝偻病。缺乏维生素D时,由于血钙过低,骨钙化受阻,形成钙化不足的软骨,因此产生骨畸形。缺乏维生素D的早期,成骨细胞的活力大于正常的人,所以血液中碱性磷酸酯酶的活力很高。测定血清中碱性磷酸酯酶的活力,有助于早期诊断佝偻病。
维生素D可防治佝偻病、软骨病和手足抽搐症等,但在使用维生素D时应先补充钙。大剂量久用可引起维生素D过多症,表现为血钙过高、骨破坏、异位钙化和动脉硬化等。鱼肝油、肝、蛋类等动物性食物都是维生素D的主要来源。
三、维生素K
维生素K与凝血作用有关,具有抗出血不凝的作用。缺乏维生素K时,出血时间和凝血时间延长。1929~1935年,一位年轻的丹麦科学家H.Dam在实验鸡群中发现并命名为维生素K,即血凝维生素。维生素K有多种,有维生素K1、维生素K2和维生素K3。维生素K的主要化学结构为2-甲基-1,4-萘醌,也就是维生素K3的化学结构。它们的化学结构如图6-15。
图6-15 维生素K的结构
维生素K的生理功能主要是加速血液凝固,促进肝脏合成凝血酶原所必需的因子。血凝过程中有许多血凝因子的生物合成跟维生素K有关。
维生素K对于防治因维生素K缺乏所致的出血症,如新生儿出血、长期口服抗生素所致的出血症以及有出血倾向的肝昏迷、阻塞性黄疸等肝病有很好疗效。维生素K不仅能促进肝脏合成凝血酶原,还能延缓皮质激素在肝脏中的分解,间接起到增强皮质激素的作用。它在氧化磷酸化过程中也具有重要的偶联作用,从而激发肝细胞,增强其对营养的捕获能力,以便于修复。
人体维生素K的来源,有食物来源和肠道微生物合成来源。食物中,菠菜、青菜等绿叶蔬菜,动物肝和鱼等含有较多的维生素K,牛奶、麦麸、大豆等也含有维生素K。肠道中的大肠杆菌、乳酸菌等能合成维生素K,可被肠壁所吸收,所以一般情况下人体不会缺乏维生素K。但长期服用抗生素或磺胺药,使肠道菌生长抑制或脂肪吸收受阻,或因食物中缺乏绿色蔬菜,才会发生维生素K缺乏症。
四、维生素E
维生素E又称生育酚,主要存在于植物油中。已知具有维生素E作用的物质有8种其中4种(α,β,y,δ)较为重要。α-生育酚最重要,其结构如图6—16。
图6-16 维生素E(α-生育酚)的结构
纯粹的维生素E为油状物,溶于脂溶性溶剂和脂肪中。紫外线及氧化剂可使其失活在无氧条件下耐热,当温度高达200℃也不被破坏。由于它极易氧化而保护其他物质不被氧化,故具有抗氧化的作用,通常可用来保护维生素A使之不被氧化,也可使细胞膜上不饱和脂肪酸免于氧化而被破坏,因而维生素E可以防止红细胞破裂溶血而延长红细胞的寿命。另外,维生素E还可以保护巯基不被氧化,而保持某些酶的活性。目前认为在生物体内维生素E能保护生物膜,增强细胞对废气的抵抗力。缺乏维生素E能影响鼠类的生殖力。但维生素E的生理功能比较广泛,不限于抗不育症。近年来,研究认为维生素E有抗衰老、防治肿瘤等作用。因为食物中维生素E来源充足,还没有发现由于维生素E缺乏而引起的人类不育症。维生素能维持骨骼肌、心肌、周围血管系统、脑细胞和肝细胞等正常结构和功能。临床用于进行性肌营养不良、心脏病、血管病和肝病等的治疗。
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