Какой витамин входит в состав родопсина

В. Витамин D

2. Из перечисленных витаминов выберите водорастворимый:

В. Витамин D

Е. Витамин С

3. Назовите первый витамин, выделенный в 1912 г. К.Функом из экстрактов оболочек риса, предохраняющий от развития полиневрита:

В. Витамин В₁₂

С. Витамин В₁

D. Витамин В₅

Е. Витамин В₆

4. Укажите коферментную форму витамина В₃:

5. Болезни, возникающие на почве полного отсутствия в пище или полного нарушения усвоения какого-либо витамина, называются:

А. Авитаминозы

6. Болезни, обусловленные недостаточным поступлением витаминов с пищей или плохим их усвоением, называются:

А. Гиповитаминозы

D. Витаминрезистентные состояния

Е. Витаминзависимые состояния

7. Выберите свойство, не характерное для антивитаминов:

А. Являются структурными аналогами витаминов

В. Блокируют активные центры ферментов

С. Вызывают конкурентное ингибирование ферментов

D. Способны вызывать картину гиповитаминоза

Е. Являются предшественниками витаминов

8. Выберите экзогенную причину гипо- и авитаминозов у человека и животных:

А. Повышенная потребность в витаминах

В. Усиленный распад витаминов

С. Нарушение процесса всасывания

D. Недостаточное поступление витаминов или полное отсутствие их в пище

Е. Болезни печени, поджелудочной железы

9. Выберите химическое название витамина А:

10. Укажите основной физиологический эффект витамина А:

А. Антиксерофтальмический

11. Среди перечисленных симптомов недостаточности витамина А выберите не характерное для данного состояния:

В. Размягчение костей

D. Сухость роговой оболочки глаза

Е. Нарушение сумеречного зрения

12. Выберите вещество, являющееся провитамином витамина А:

13. Витамин А₂ отличается от витамина А₁:

А. Наличием альдегидной группы

В. Наличием тиазолового кольца

С. Наличием дополнительной двойной связи в кольце b-ионона

D. Наличием пиррольных колец

14. Укажите сложный белок, простетическая группа которого представлена альдегидом витамина А₁:

А. Миоглобин

15. Известно, что витамин А принимает участие в процессе светоощущения. Из предложенных характеристик его участия в этом процессе выберите неверную:

А. Его альдегид входит в состав зрительного пурпура

В. На свету цис-форма ретиналя превращается в транс-форму

С. На свету родопсин распадается на опсин и ретиналь

D. Альдегидная группа ретиналя образует связь с e-NH₂-группой опсина

Е. Под действием УФ-излучения разрывается связь между 9-м и 10-м углеродными атомами в молекуле

16. При распаде b-каротина образуется:

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома — страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 8753 — | 7138 — или читать все.

195.133.146.119 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

источник

И палочки, и колбочки содержат вещества, которые распадаются под действием света, в результате возбуждаются нервные волокна, выходящие из глаза. Светочувствительное вещество в палочках называют родопсином; состав светочувствительных веществ в колбочках, называемых пигментами колбочек, или цветными пигментами, лишь немного отличается от родопсина.
В этом разделе мы обсудим в основном фотохимию родопсина, но те же явления приложимы и к пигментам колбочек.

Наружный сегмент палочки, погруженный в пигментный слой сетчатки, примерно на 40% состоит из светочувствительного пигмента родопсина, или зрительного пурпура. Это вещество представляет собой соединение белка скотопсина и каротиноидного пигмента ретиналя (или ретинена). Важно, что ретиналь представлен в особой форме — 11 -цис-ретиналь, поскольку только эта цис-форма может связываться со скотопсином для синтеза родопсина.
После поглощения световой энергии родопсин в течение незначительной доли секунды начинает распадаться.

Причиной этого является фотоактивация электронов в ретинальной части родопсина, что ведет к немедленному превращению цис-формы ретиналя в полностью-транс-форму, которая имеет ту же химическую структуру, что и цис-форма, но другую физическую структуру — прямую, а не изогнутую молекулу. Поскольку трехмерная ориентация реактивных участков полностью-транс-ретиналя больше не сходится с ориентацией реактивных участков белка скотопсина, эта форма ретиналя начинает отделяться от скотопсина.
Непосредственный продукт реакции — батородопсин (прелюмиродопсин) — представляет собой частично расщепленную комбинацию полностью-транс-ретиналя и скотопсина.

Батородопсин — весьма нестабильное вещество, которое распадается в течение наносекунд до люмиродопсина. Последний, в свою очередь, распадается в течение микросекунд до метародопсина I, затем в течение примерно миллисекунды превращается в метародопсин II и, наконец, гораздо медленнее (в течение нескольких секунд) расщепляется на отдельные продукты — скотопсин и полностью-транс-ретиналь.

Именно метародопсин II, называемый также активированным родопсином, вызывает электрические изменения в палочках, которые затем передают зрительный образ в центральную нервную систему в форме потенциалов действия зрительного нерва, что будет изложено далее.

Восстановление родопсина. Первой стадией восстановления родопсина является обратное превращение полностью- транс-ретиналя в 11-цис-ретиналь. Этот процесс нуждается в метаболической энергии и катализируется ферментом ретиналь-изомеразой. Сразу после образования 11-цис-ретиналя он автоматически соединяется со скотопсином, вновь формируя родопсин, который остается стабильным, пока снова не начнется его распад при поглощении световой энергии.

Роль витамина А в формировании родопсина. На рисунке показан второй химический путь, с помощью которого полностью- транс-ретиналь может превращаться в 11-цис-ретиналь. Это происходит путем конверсии полностью-транс-ретиналя сначала в полностью-транс-ретинол — одну из форм витамина А. Затем под влиянием фермента изомеразы полностью- транс-ретинол превращается в 11-цис-ретинол. Наконец, 11-цис-ретинол конвертируется в 11-цис-ретиналь, который комбинируется со скотопсином, формируя новый родопсин.

Витамин А присутствует и в цитоплазме палочек, и в пигментном слое сетчатки. Следовательно, в норме при необходимости он всегда доступен для формирования нового ретиналя. С другой стороны, при избытке ретиналя в сетчатке он легко превращается снова в витамин А, уменьшая таким образом количество светочувствительного пигмента. Позднее мы увидим, что взаимопревращения ретиналя и витамина А особенно важны при долговременной адаптации сетчатки к различной интенсивности света.

источник

Витамин А (Ретинол) — роль в организме, содержание в продуктах, симптомы дефицита. Инструкция по применению витамина А

Сайт предоставляет справочную информацию исключительно для ознакомления. Диагностику и лечение заболеваний нужно проходить под наблюдением специалиста. У всех препаратов имеются противопоказания. Консультация специалиста обязательна!

Витамины представляют собой биоорганические низкомолекулярные соединения, которые необходимы для нормального обмена веществ во всех органах и тканях организма человека. Витамины поступают в организм человека извне и не синтезируются в клетках его органов. Наиболее часто витамины синтезируются растениями, реже – микроорганизмами. Именно поэтому человек должен регулярно употреблять в пищу свежие растительные продукты, такие как, овощи, фрукты, злаки, зелень и т.д. Источником витаминов, синтезируемых микроорганизмами, являются бактерии нормальной микрофлоры кишечника. Таким образом, важность нормального состава микрофлоры кишечника является очевидной.

В зависимости от структуры и функций каждое биоорганическое соединение представляет собой отдельный витамин, который имеет традиционное название и обозначение в виде буквы кириллического или латинского алфавита. Например, витамин обозначается буквой Д и имеет традиционное название холекальциферол. В медицинской и научно-популярной литературе могут использоваться оба варианта – и обозначение, и традиционное название витамина, которые являются синонимами. Каждый витамин выполняет определенные физиологические функции в организме, и при его дефиците возникают различные нарушения в работе органов и систем. Рассмотрим различные аспекты, касающиеся витамина А.

Витамин А – это общее название сразу трех биоорганических соединений, относящихся к группе ретиноидов. То есть, витамин А представляет собой группу из четырех следующих химических веществ:
1. А₁ – ретинол (ретинола ацетат);
2. А₂ – дегидроретинол;
3. Ретиноевая кислота;
4. Активная форма А₁ – ретиналь.

Все указанные вещества являются различными формами витамина А. Поэтому когда говорят о витамине А, подразумевают либо какое-либо вещество из вышеперечисленных, либо все их вместе. Общим наименованием всех форм витамина А является ретинол, который мы будем использовать в дальнейшем тексте статьи.

Однако в инструкциях к биологически активным добавкам (БАДам) производители подробно описывают, какое именно химическое соединение входит в их состав, не ограничиваясь простым упоминанием «витамин А». Обычно это связано с тем, что производители указывают название соединения, например, ретиноевая кислота, после чего очень подробно описывают все его физиологические эффекты и положительное действие на организм человека.

В принципе, различные формы витамина А выполняют в организме человека разные функции. Так, ретинол и дегидроретинол необходимы для роста и формирования нормальных структур любой ткани и правильного функционирования половых органов. Ретиноевая кислота необходима для формирования нормального эпителия. Ретиналь необходим для нормальной работы сетчатки глаза, поскольку входит в состав зрительного пигмента родопсина. Однако обычно все эти функции не разделяют по формам, а описывают совместно, в качестве присущих витамину А. В дальнейшем тексте во избежание путаницы также будем описывать функции всех форм витамина А, не разделяя их. Указывать, что какая-либо функция присуща определенной форме витамина А будем только при необходимости.

Витамин А является жирорастворимым, то есть, хорошо растворяется в жирах, а потому легко накапливается в организме человека. Именно из-за возможности накопления жирорастворимые витамины, в том числе А, способны при длительном применении в больших количествах (более 180 – 430 мкг в сутки в зависимости от возраста) вызвать передозировку. Передозировка, как и дефицит витамина А приводит к серьезным нарушениям нормального функционирования различных органов и систем, в первую очередь глаз и репродуктивного тракта.

Витамин А существует в двух основных формах:
1. Собственно витамин А (ретинол), содержащийся в продуктах животного происхождения;
2. Провитамин А (каротин), содержащийся в продуктах растительного происхождения.

Ретинол из продуктов животного происхождения сразу усваивается организмом человека в пищеварительном тракте. А каротин (провитамин А), попадая в кишечник, сначала превращается в ретинол, после чего усваивается организмом.

После попадания в кишечник, в кровь всасывается от 50 до 90% от суммарного количества ретинола. В крови ретинол соединяется с белками и в таком виде транспортируется в печень, где откладывается в запас, формируя депо, которого при прекращении поступления витамина А извне может хватить минимум на год. При необходимости ретинол из печени поступает в кровь и вместе с ее током попадает в различные органы, где клетки при помощи специальных рецепторов улавливают витамин, транспортируют его внутрь и используют для своих нужд. Ретинол постоянно высвобождается из печени, поддерживая в крови его нормальную концентрацию, равную 0,7 мкмоль/л. При поступлении витамина А с пищей, сначала он попадает в печень, восполняя истраченные запасы, а оставшееся количество остается циркулировать в крови. Ретиналь и ретиноевая кислота в крови содержатся в следовых количествах (менее 0,35 мкмоль/л), поскольку в этих форма витамин А присутствует в основном в тканях различных органов.

Попадая в клетки различных органов, ретинол превращается в свои активные формы – ретиналь или ретиноевую кислоту, и в таком виде встраивается в различные ферменты и другие биологические структуры, выполняющие жизненно-важные функции. Без активных форм витамина А данные биологические структуры не способны выполнять свои физиологические функции, вследствие чего развиваются различные нарушения и заболевания.

Витамин А усиливает свое действие и лучше всасывается в сочетании с витамином Е и микроэлементом цинком.

В списке перечислены эффекты витамина А на уровне органов и тканей. На клеточном уровне биохимических реакций витамин А обладает следующими эффектами:
1. Активация следующих веществ:

• Хондроитинсерная кислота (компонент соединительной ткани);
• Сульфогликаны (компоненты хрящей, костей и соединительной ткани);
• Гиалуроновая кислота (основное вещество межклеточной жидкости);
• Гепарин (разжижает кровь, уменьшает ее свертываемость и тромбообразование);
• Таурин (стимулятор синтеза соматотропного гормона, а также необходимое звено в передаче нервного импульса от нейрона к тканям органов);
• Ферменты печени, обеспечивающие превращения различных экзогенных и эндогенных веществ;

2. Синтез особых веществ, называемых соматимединами классов А₁, А₂, В и С, которые усиливают и улучшают образование белков мышц и коллагена;
3. Синтез женских и мужских половых гормонов;
4. Синтез веществ, необходимых для функционирования иммунной системы, таких, как лизоцим, иммуноглобулин А и интерферон;
5. Синтез ферментов эпителия, который профилактируют преждевременное ороговевание и слущивание;
6. Активация рецепторов для витамина Д;
7. Обеспечение своевременного торможения роста клеток, что необходимо для профилактики злокачественных опухолей;
8. Обеспечение завершения фагоцитоза (уничтожения патогенного микроба);
9. Формирование зрительного пигмента – родопсина, обеспечивающего нормальное зрение в условиях малой освещенности.

Как видно, витамин А, помимо обеспечения хорошего зрения, оказывает довольно широкий спектр различных эффектов в организме человека. Однако традиционно витамин А связывается только с влиянием на глаза. Это обусловлено тем, что роль витамина А именно для зрения была изучена раньше всех других, и сделано это весьма подробно, в то время как другие эффекты и функции были выявлены позднее. В связи с этим закрепилось представление о том, что витамин А – это вещество, необходимое для нормального зрения, что, в принципе, соответствует действительности, но не отражает ее в полной мере, поскольку на самом деле ретинол выполняет еще и другие, не менее важные функции.

Человек в различные возрастные периоды должен употреблять разное количество витамина А в сутки. Суточные нормы потребления витамина А для детей разного возраста вне зависимости от пола следующие:

• Новорожденные до полугода – 400 – 600 мкг;
• Дети от 7 до 12 месяцев – 500 – 600 мкг;
• Дети от 1 до 3 лет – 300 – 600 мкг;
• Дети от 4 до 8 лет – 400 – 900 мкг;
• Дети 9 – 13 лет – 600 – 1700 мкг.

Начиная с 14 лет нормы потребления витамина А для женщин и мужчин отличаются, что связано с особенностями функционирования организмов. Суточные нормы витамина А для мужчин и женщин разного возраста представлены в таблице.

В таблице и списке приведены две цифры, первая из которых означает оптимальное количество витамина А, необходимое человеку в сутки. Вторая цифра означает максимально допустимое количество витамина А в сутки. Согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения только 25% суточной потребности в витамине А должно обеспечиваться за счет растительных продуктов. Остальные 75% суточной потребности в витамине А должны обеспечиваться за счет продуктов животного происхождения.

Недостаточное поступление витамина А приводит к его дефициту, которое проявляется рядом нарушений со стороны различных органов. Однако избыточное поступление витамина в организм также способно спровоцировать серьезные расстройства здоровья, обусловленные переизбытком или гипервитаминозом А. Гипервитаминоз А возможен из-за того, что ретинол способен накапливаться в тканях и медленно выводиться из организма. Поэтому витамин А нельзя употреблять в больших количествах, полагая, что ничего плохого от такого полезного вещества не будет. Следует придерживаться рекомендованных доз витамина А и не превышать максимально допустимую суточную дозировку.

Хронический гипервитаминоз А встречается чаще острого и связан с длительным употреблением ретинола в дозах, незначительно превышающих максимально допустимые. Клинические проявления хронического гипервитаминоза А следующие:

• Зуд и покраснение кожи;
• Шелушение кожи на ладонях, подошвах и других участках;
• Перхоть;
• Выпадение волос;
• Боль и отек мягких тканей, расположенных вдоль длинных костей тела (кости бедра, голени, плеча. предплечья, пальцев, ребер, ключицы и др.);
• Кальциноз связок;
• Головная боль;
• Раздражительность;
• Возбуждение;
• Спутанность сознания;
• Двоение в глазах;
• Сонливость;
• Бессонница;
• Гидроцефалия у новорожденных;
• Повышенное внутричерепное давление;
• Кровоточивость десен;
• Язвы в полости рта;
• Тошнота и рвота;
• Понос;
• Увеличение печени и селезенки;
• Псевдожелтуха.

Выраженность симптомов хронического гипервитаминоза варьирует в зависимости от концентрации витамина А в крови.

Если беременная женщина употребляет витамин А в дозировке выше 5000 МЕ (1500 мкг) ежедневно в течение длительного времени, то это может спровоцировать замедление роста плода и неправильное формирование у него мочевыводящих путей. Потребление витамина А во время беременности в дозе более 4000 мкг (13400 МЕ) может привести к врожденным порокам развития у плода.

Наиболее широко распространено применение витамина А в косметологии, терапии кожных болезней, а также в лечении сосудистых заболеваний. В последние годы витамин А широко используется гинекологами, андрологами и репродуктологами в комплексных программах по лечению бесплодия и подготовки к беременности. Однако комплексная сфера применения данного витамина гораздо шире.

Так, витамин А улучшает рост и развитие различных органов и тканей, поэтому его рекомендуется давать детям для нормализации процесса формирования костей, мышц и связок. Кроме того, ретинол обеспечивает нормальной функционирование процесса деторождения, поэтому витамин успешно применяется при беременности, в периоды полового созревания и у женщин или мужчин репродуктивного возраста с целью улучшить работу половой системы.

Витамин А при беременности способствует нормальном росту плода, профилактируя задержку его развития. У подростков витамин А нормализует развитие и формирование половых органов, а также помогает настроить детородные функции (поддерживает качество спермы, нормальный менструальный цикл и т.д.), оптимально подготавливая организмы девушек и юношей к будущему деторождению. У взрослых людей витамин А обеспечивает оптимальное функционирование репродуктивных органов, что существенно повышает шансы на зачатие, вынашивание и рождение здорового младенца. Наиболее выраженное положительное воздействие витамина А на репродуктивную функцию отмечается при его применении в сочетании с витамином Е. Поэтому витамины А и Е считаются залогом нормальной способности мужчин и женщин к деторождению.

Широко известна функция витамина А в обеспечении хорошего зрения в условиях недостаточной освещенности. При недостатке витамина А у человека развивается куриная слепота – нарушение зрения, при котором он плохо видит в сумерках или при слабой освещенности. Регулярный прием витамина А является эффективным методом профилактики куриной слепоты и других нарушений зрения.

Также витамин А у людей любого возраста и пола обеспечивает нормальное функционирование кожного покрова и слизистых оболочек различных органов, повышая их устойчивость к инфекционным поражениям. Именно из-за огромной роли в поддержании нормальной структуры и функций кожного покрова его называют «витамином красоты». Из-за своего положительного воздействия на кожу, волосы и ногти витамин А очень часто входит в состав различных косметических препаратов – кремов, масок, гелей для душа, шампуней и т.д. Роль витамина красоты отводится ретинолу еще и из-за его способности снижать скорость старения, поддерживая естественную молодость женщин и мужчин. Кроме того, ретиноевая кислота успешно используется в лечении воспалительных и раневых заболеваний кожного покрова, таких, как псориаз, угри, лейкоплакия, экзема, лишай, почесуха, пиодермия, фурункулез, крапивница, преждевременное поседение волос и др. Витамин А ускоряет заживление ран и солнечных ожогов, а также снижает риск инфицирования раневых поверхностей.

Поскольку витамин А повышает устойчивость слизистых оболочек к инфекциям, то его регулярное применение профилактирует простудные заболевания дыхательных путей и воспалительные процессы в органах пищеварительного тракта и мочеполовой системы. Витамин А используется в комплексном лечении эрозий и язв кишечника, хронического гастрита, язвенной болезни желудка, гепатита, цирроза печени, трахеита, бронхита и катара носоглотки.

Антиоксидантные свойства витамина А предопределяют его способность уничтожать раковые клетки, профилактируя развитие злокачественных новообразований различных органов. Особенно сильное профилактическое антионкогенное действие витамин А оказывает в отношении рака поджелудочной железы и молочной железы. Поэтому витамин А используется в практике врачей-онкологов в составе комплексного лечения и профилактики рецидивов различных опухолей.

В качестве антиоксиданта витамин А повышает содержание липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) в крови, что очень важно для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, таких, как гипертоническая болезнь, ИБС, инфаркты и т.д. Поэтому большие дозы витамина А в настоящее время используются для лечения заболеваний сосудов.

Перечисленные эффекты витамина А благоприятно сказываются на общем самочувствии беременной женщины, а, следовательно, повышают качество ее жизни и вероятность благоприятного исхода. Кроме того, витамин А избавляет женщин от частых проблем, связанных с беременностью, таких, как тусклые и выпадающие волосы, сухая и шелушащаяся кожа, трескающиеся и слоящиеся ногти, стрии, постоянные простуды и молочница влагалища и т.д.

Прием витамина А беременной женщины оказывает следующие положительные эффекты на плод:

• Улучшает рост и развитие костной системы плода;
• Нормализует рост плода;
• Профилактирует задержку развития плода;
• Обеспечивает нормальное формирование органов мочеполового тракта у плода;
• Профилактирует гидроцефалию плода;
• Профилактирует пороки развития плода;
• Профилактирует преждевременные роды или выкидыши;
• Профилактирует заражение различными инфекциями, способными проникать через плаценту.

Таким образом, витамин А оказывает положительное воздействие и на беременную женщину, и на плод, поэтому его применение в терапевтических дозировках является оправданным.

Однако поскольку избыток витамина А может негативно сказаться на течении беременности, спровоцировав выкидыши и задержки развития плода, то принимать его следует только под контролем врача, строго соблюдая прописанные дозировки. Оптимальная суточная дозировка витамина А для беременной женщины составляет не более 5000 МЕ (1500 мкг или 1,5 мг).

В настоящее время в странах бывшего СССР врачи-гинекологи часто назначают беременным и планирующим беременность женщинам комплексный препарат «Аевит», содержащий одновременно витамины А и Е. Аевит назначается именно из-за положительных эффектов витаминов А и Е на репродуктивную функцию. Однако данный препарат нельзя принимать ни беременным, ни планирующим беременность женщинам, поскольку он содержит огромную дозу витамина А (100 000 МЕ), которая превышает оптимальную и рекомендованную ВОЗ в 20 раз! Поэтому Аевит является опасным для беременных женщин, поскольку может спровоцировать выкидыши, пороки развития и другие нарушения у плода.

Беременные женщины без вреда для плода могут принимать комплексные препараты, которые содержат не более 5000 МЕ витамина А, например, Витрум, Элевит и др. Однако поскольку витамин А не является совершенно безвредным препаратом, то рекомендуется перед его применением сделать анализ крови на содержание данного вещества. Затем на основании концентрации витамина А определить индивидуальную дозировку, оптимальную для данной беременной женщины.

Витамин А очень важен для нормального роста и развития опорно-двигательного аппарата у детей. Именно поэтому его рекомендуется давать детям в периоды интенсивного роста, когда поступление витамина с пищей может не обеспечивать возросшие потребности организма. Кроме того, витамин А очень важен для правильного формирования репродуктивных органов в периоды полового созревания, как у мальчиков, так и у девочек. У девочек витамин А способствует скорейшему становлению нормального менструального цикла и формированию устойчивости слизистой влагалища к различным инфекциям. У мальчиков витамин А способствует формированию нормальной эрекции и развитию яичек с образованием спермы хорошего качества, необходимой для будущего зачатия.

Кроме того, увеличивая сопротивляемость слизистых оболочек различным патогенным микроорганизмам, витамин А профилактирует частые инфекционно-воспалительные заболевания дыхательных органов у детей. Также витамин А поддерживает нормальное зрение у ребенка. У подростков витамин А способен уменьшать количество угрей и прыщей, что положительно сказывается на качестве жизни ребенка.

Именно из-за выраженного положительного воздействия на организм рекомендуется давать ребенку витамин А в профилактических дозировках по 3300 МЕ в сутки короткими, периодически повторяющимися курсами. Для этого рекомендуется приобретать либо поливитаминные препараты, либо специальные таблетки витамина с профилактической дозировкой в 3300 МЕ.

В настоящее время в качестве препаратов, содержащих витамин А, используются следующие лекарственные формы:
1. Натуральные экстракты растений (входят в состав БАДов).
2. Синтетические витамины, полностью имитирующие структуру натуральных химических соединений (входят в состав однокомпонентных витаминных препаратов и поливитаминов).
К фармакологическим препаратам, содержащим синтетический витамин А, относят следующие:

• Ретинола ацетат или ретинола пальмитат – таблетки, содержащие 30 мг (30000 мкг или 100 000 МЕ ретинола);
• Ретинола ацетат или ретинола пальмитат – драже, содержащие по 1 мг (1000 мкг или 3300 МЕ ретинола);
• Аксеромальт – концентрат витамина А в рыбьем жире (1 мл жира содержит 100 000 или 170 000 МЕ ретинола) во флаконах;
• Масляный раствор каротина;
• Аевит;
• Алфавит;
• Биовиталь-гель;
• Биоритм;
• Вита Мишки;
• Виташарм;
• Витрум;
• Дуовит;
• Компливит;
• Мульти-Табс бэби и классик;
• Мультифорт;
• Пиковит;
• Поливит бэби и классик;
• Сана-Сол;
• Супрадин;
• Центрум.

Масляный раствор каротина используется наружно в виде повязок и примочек. Раствор накладывается на хронические экземы, длительно и плохо заживающие язвы, ожоги, отморожения и другие раны кожного покрова.

Таблетки, содержащие 30 мг ретинола и Аевит используются только для лечебных целей, например, для устранения авитаминоза А или терапии сосудистых и кожных заболеваний. Данные таблетки и Аевит нельзя применять с профилактической целью у людей любого возраста, поскольку это может спровоцировать гипервитаминоз, так же, как и гиповитаминоз, проявляющийся тяжелыми нарушениями функционирования различных органов и систем. Все остальные препараты являются витаминами, используемыми для профилактики гиповитаминоза. Соответственно их можно давать людям любого возраста, в том числе детям и беременным женщинам.

К биологически активным добавкам, содержащим витамин А в форме натуральных экстрактов и вытяжек, относятся следующие:

• АВС спектрум;
• Антиоксидант капсулы и драже;
• Артромакс;
• Виардо и Виардо форте;
• Масло зародышей пшеницы;
• Метовит;
• Направит;
• Нутрикап;
• Оксилик;
• Черника форте.

Все перечисленные биологически активные добавки содержат профилактическую дозировку витамина А, поэтому могут применяться периодическими короткими курсами у людей различного возраста.

Витамин А в настоящее время входит в состав многих комплексных препаратов. Причем усвояемость витамина А из комплексных препаратов не хуже, чем из монокомпонентных средств. Однако применение поливитаминов очень удобно для человека, поскольку позволяет ему принимать только одну таблетку. Комплексные поливитамины содержат различные соединения витаминов в необходимой профилактической дозировке, что также очень удобно для использования. Однако в данных препаратах имеется различная дозировка витамина А, поэтому при выборе конкретного поливитамина необходимо учитывать возраст и общее состояние человека, который будет его принимать.

Например, для детей различного возраста и взрослых рекомендуются следующие комплексные препараты, содержащие витамины А:

• Дети младше года – Мульти-Табс Бэби, Поливит бэби;
• Дети от 1 до 3 лет – Сана-Сол, Биовиталь-гель, Пиковит, Алфавит «Наш малыш»;
• Дети от 3 до 12 лет – Мульти-Табс классик, Вита мишки, Алфавит «Детский сад»;
• Дети старше 12 лет и взрослые – Витрум, Центрум и любые БАДы (биологически активные добавки).

Лучших витаминов А не существует, поскольку каждый лекарственный фармакологический препарата или биологически активная добавка имеют спектр показаний и собственную дозировку ретинола. Кроме того, каждый препарат оказывает оптимальное действие при конкретных, отдельных нарушениях или для профилактики строго определенных заболеваний и состояний. Поэтому в лечении одного заболевания лучшим будет, например, препарат витамина А под названием «Аевит», в при другой патологии – витамины Центрум и т.д. Таким образом, для каждого случая лучшим будет разный препарат, содержащий витамин А. Именно поэтому в медицине не существует понятия «лучший» препарат, а имеется лишь определение «оптимальный», который в каждом конкретном случае может быть различным.

Однако можно весьма условно выделить «лучшие» витамины А для различных состояний. Так, условно говоря, для профилактики гиповитаминоза А у детей, мужчин, женщин и беременных лучшими будут различные поливитаминные комплексы. Для устранения уже имеющегося дефицита витамина А или общеукрепляющего действия на организм лучшими будут однокомпонентные таблетки или драже, содержащие не менее 5000 МЕ ретинола ацетата или пальмитата. Для лечения заболеваний сосудов, воспалительных процессов на слизистых оболочках дыхательных, пищеварительных и мочеполовых органов, а также инфекционно-воспалительных, раневых и язвенных поражений кожного покрова лучшими будут монокомпонентные препараты, содержащие не менее 100 000 МЕ витамина А (например, Аевит, концентрат рыбьего жира и др.). Для лечения ран на коже и слизистых лучшим будет наружные препарат витамина А – масляный раствор каротина.

Любые препараты витамина А можно принимать внутрь в виде таблеток, драже, порошков и растворов, вводить инъекционно внутримышечно или использовать наружно в форме аппликаций, повязок, примочек и т.д. Внутримышечное введение витамина А используется только в условиях стационаров в лечении сильного авитаминоза, выраженной куриной слепоты, а также тяжелых воспалительных заболеваний пищеварительного тракта, мочеполовых и дыхательных органов. Наружно витамин А применяется в форме масляного раствора для лечения язв, воспалений, ран, экзем, обморожений, ожогов и других поражений кожи. Внутрь витамин А принимается с профилактическими целями и для лечения легкого гиповитаминоза.

Внутрь необходимо принимать по 3 – 5 драже или таблетки в сутки после еды. Масляный раствор витамина А принимают по 10 – 20 капель три раза в день после еды на кусочке черного хлеба. Длительность курса применения колеблется от 2 недель до 4 месяцев и зависит от цели, с которой используется витамин А. Для лечения гиповитаминозов, куриной слепоты, а также профилактики воспалительных заболеваний кожи и слизистых оболочек, общего укрепления иммунитета и поддержания нормальной концентрации витамина в организме рекомендуются продолжительные курсы не менее одного месяца. После месячного приема витамина А необходимо сделать перерыв на 2 – 3 месяца, после чего курс можно повторить.

Внутримышечно раствор витамина А вводят через день взрослым по 10 000 – 100 000 МЕ и детям по 5000 – 10 000 МЕ. Курс лечения составляет 20 – 30 инъекций.

Максимально допустимая разовая дозировка витамина А при приеме внутрь и внутримышечном введении составляет 50 000 МЕ (15 000 мкг или 15 мг), а суточная – 100 000 МЕ (30 000 мкг или 30 мг).

Местно масляный раствор витамина А используют для лечения различных ран и воспалений кожи (язвы, отморожения, ожоги, незаживающие раны, экзема, фурункулы, гнойнички и др.), нанося его на предварительно очищенную пораженную поверхность.Раневую поверхность просто смазывают масляным раствором по 5 – 6 раз в сутки и прикрывают 1 – 2 слоями стерильной марли. Если нельзя оставлять рану открытой, то на нее наносят мазь с витамином А и сверху накладывают стерильную повязку. При местном применении витамина А обязательно назначают и его прием внутрь в профилактических дозировках (5000 – 10 000 МЕ в сутки).

Лучшей усвояемости и усилению терапевтических и биологических эффектов витамина А способствует витамин Е. Поэтому рекомендуется при назначении витамина А дополнять его витамином Е. Нельзя использовать витамин А одновременно с Холестирамином и сорбентами (например, активированным углем, Энтеродезом, Полифепаном и т.д.), поскольку данные препараты нарушают его всасывание.

Автор: Наседкина А.К. Специалист по проведению исследований медико-биологических проблем.

источник

В предыдущих обзорах я уже рассмотрела три комплекса поливитаминов (БАДов) для поддержания здоровья глаз:

Теперь рассмотрим следующий популярный комплекс витаминов.

Эти три варианта одного и того же БАДа отличаются количеством входящих в их состав действующих веществ и их процентным содержанием. Самым «бедным» является Стрикс — в его составе присутствует только экстракт плодов черники (82,4 мг) и 10% -ный концентрат бетакаротина (12 мг).

Чуть богаче по количеству входящих в него компонентов является Стрикс Кидс :

• черники экстракт -25 мг
• витамин С — 50 мг
• витамин Е — 5 мг
• цинк — 3 мг
• бета-каротин — 1,2 мг
• селен -10 мкг .

Детские витамины производятся в виде жевательных таблеток , что облегчает возможность их приема детьми.

И наконец, Стрикс Форте , состав которого является наиболее сбалансированным:

• черники экстракт — 102,61 мг
• лютеин — 3 мг
• витамин А — 400 мкг
• витамин Е — 5 мг
• цинк — 7,5 мг
• селен — 25 мкг .

Большинство компонентов мною уже было разобрано, но я повторю основные аспекты.

полезен находящимися в его составе антоцианами -природными веществами, придающим многим растениям — их плодам, цветам и листьям — фиолетовый, красный и синий цвет.

В человеческом организме накапливаться эти антоцианы не способны, по некоторым данным (ненаучным) они обладают спазмолитическим и антиоксидантным эффектом.

В процессе жизнедеятельности нашего организма, при стрессе, курении, неправильном питании образуются свободные радикалы — это вещества, которые способны нанести вред клеткам и привести к преждевременному старению этих клеток, а значит и всего организма в целом. Но процессы внутри нашего тела настолько сбалансированы природой, что существуют вещества, антиоксиданты, которые препятствуют дальнейшему процессу старения, разрушая и преобразовывая эти свободные радикалы. Если этот баланс нарушен, антиоксиданты не справляются с тем количеством вредных радикалов, находящихся в организме, процессы окисления начинают преобладать, и клетки перестают в полной мере выполнять свои непосредственные функции.

Антиоксиданты способны вырабатываться организмом и могут поступать извне — они содержатся в большинстве фруктов и овощей, в том числе и чернике. Но черника далеко не рекордсмен по количеству полезных веществ и уступает цитрусам, гранату, малине, ежевике, рябине и тем более шпинату.

Рекомендованное количество применяемого экстракта черники для поддержания баланса между свободными радикалами и антиоксидантами — 50 мг в сутки. То количество, которое содержится в одной таблетке Стрикс и Стрикс Форте, соответствует норме. В Стрикс Кидс — количество экстракта уменьшено вдвое, что может быть объяснено тем, что у ребенка количество процессов, связанных со свободными радикалами, намного меньше, и такое количество антиоксидантов ему просто навсего не потребуется.

Подытог : НЕОБХОДИМ ОРГАНИЗМУ, СОДЕРЖАНИЕ СООТВЕТСТВУЕТ НОРМЕ, НО ЛЕГКО ЗАМЕНЯЕМ ДРУГИМИ АНТИОКСИДАНТАМИ .

Существует в виде нескольких форм, основные из которых это бета-каротин и ретинол.

Бета-каротин — красно-оранжевый пигмент растений, а в организме человека синтезироваться он не может, поэтому получать его можно либо с растительной пищей или в качестве пищевой добавки. Его основными источниками являются тыква, грейпфрут, томат, зеленый лук, брокколи, абрикос, персик, дыня. Этот провитамин (предшественник витамина) жирорастворим, поэтому его прием должен осуществляться вместе с липидами.

Бета-каротин в повышенных дозах не обладает токсическими свойствами . При переизбытке — кожа человека приобретает желто-оранжевый цвет — каротинодермия — жизни и здоровью такое состояние не угрожает, доставляя только косметическое беспокойство.

Не рекомендуется прием бета-каротина активным курильщикам — никотин нарушает метаболизм провитамина, и безобидная для простого человека передозировка данным веществом может обернуться ухудшением общего состояния у курильщика.

Суточная потребность в бета-каротине 2-7 мг.

В Стрикс и Стрикс Кидс содержится 12 мг 10% концентрата, значит чистого вещества здесь 1,2 мг. Это меньше суточной нормы, хотя не стоит забывать, что в естественном виде заполучить данный провитамин не очень сложно.

Собственно витамин А, или ретинол — согласно рекомендациям ВОЗ признан дополнительным пищевым компонентом в борьбе с детской диареей, респираторными заболеваниями, инфекциями, хотя долгое время считалось, что его роль ограничивалась предупреждением гемералопии (куриной слепоты).

Для наилучшего всасывания этого витамина в кишечнике и его дальнейшего метаболизма необходимо присутствие цинка , поэтому в идеале, чтобы эти два компонента были одновременно или в принимаемой пищи, или в одном витаминном комплексе. В Стрикс Форте данная комбинация учтена.

Сверхвысокие дозы отрицательно влияют на формирование хрящевой и костной ткани. Одновременное применение витамина А и кортикостероидов недопустимо .

Ретинол участвует в синтезе родопсина — пигмента, который присутствует в колбочках — особых клетках сетчатки, способных воспринимать кванты света и преобразовывать их в нервный импульс. Без родопсина или в случае его «плохого качества» затруднено распознавание некоторых оттенков и цветов, и п оявляется нарушение цветового зрения .

Суточная норма ретинола (витамина А) не должна превышать 1 мг.

Те 400 мкг, которые содержатся в Стрикс Форте, примерно в два раза меньше ожидаемого количества.

Подытог : ПОЛЕЗНЫ ДЛЯ ГЛАЗ, НО СОДЕРЖАНИЕ БЕТА-КАРОТИНА В СТРИКС И СТРИКС КИДС, А ТАК ЖЕ КОЛИЧЕСТВО ВИТАМИНА А В СТРИКС ФОРТЕ МЕНЬШЕ СУТОЧНОЙ НОРМЫ.

— главные союзники и усилители бета-каротина в антиоксидантном действии в процессах старения, профилактике инсультов и онкологических заболеваний. Причем совместное действие намного усиливает эффект, несмотря на то, что каждый из компонентов сам по себе сильный антиоксидант.

Суточная норма витамина Е зависит от возраста, усредненное значение — около 8 мг в день.

Максимально допустимая суточная доза — 100 мг.

Витамин Е трудно потреблять естественным путем с пищей — он содержится в продуктах, которые редко употребляются жителями нашей страны — шпинат, клевер, петрушка, арахисовое, кукурузное, соевое масло, поэтому то количество, которое заложено в одну таблетку Стрикс Кидс — вполне достаточно для детей, а вот в Стрикс Форте — довольно скудно.

Витамин С можно очень легко получить с пищей. Из всех вариантов Стрикса его добавили только в Стрикс Кидс и его количество соответствует суточной норме.

Подытог : ВИТАМИНЫ Е И С НЕОБХОДИМЫ ДЛЯ ЗРЕНИЯ, А ТАК ЖЕ УСИЛИВАЮТ ДЕЙСТВИЕ БЕТА-КАРОТИНА, НО СОДЕРЖАНИЕ ВИТАМИНА Е И С СООТВЕТСТВУЕТ СУТОЧНОЙ НОРМЕ ТОЛЬКО В СТРИКС КИДС.

этот компонент мы еще не встречали ни в одном комплексе витаминов для зрения.

Содержание селена в организме зависит от его концентрации и биодоступности в почве. Основными источниками этого микроэлемента являются продукты. В небольших количествах он может содержаться в воде.

Согласно последним проведенным исследованиям, селен оказывает противовирусное действие на организм, имеет важное значение для мужской и женской репродуктивной системы, снижает риск развития онкологии, аутоиммунных и тириоидных заболеваний. Про его воздействие на глаза и зрение я достоверной информации не нашла .

Подытог : бесполезен для глаз.

содержащиеся в этих комплексах экстракт черники, витамины А, С, Е, бета-каротин, селен — являются мощными антиоксидантами, способными препятствовать окислению свободных радикалов и тем самым останавливая процессы старения в организме. Механизм их действия направлен не только на глаза, а на весь организм в целом.

Концентрация веществ в этих витаминных комплексах, как правило, меньше суточной дозы.

Стрикс среди трех рассматриваемых комплексов содержит минимальный набор полезных компонентов.

Стрикс Кидс содержит «приличный» состав и количество веществ в каждой таблетке может рассматриваться как соответствующее суточной дозировке для ребенка.

Стрикс Форте имеет наиболее полезный набор компонентов, но их количество в каждой таблетке меньше суточной дозы.

Понравилось? ставим палец вверх.

Не забываем, что обзоры витаминов еще будут, чтобы их не пропустить, советую подписаться на мой канал.

источник

Родопсин, фоторецептор клеток-«палочек» сетчатки, обесцвечивается при освещении в зависимости от дозы излучения.

Зрение — одно из наиболее удивительных чувств, которым природа наградила человека. С помощью зрения мы получаем огромное количество информации об окружающем мире, можем наслаждаться красотами природы и великими произведениями искусства. За восприятие электромагнитного излучения «видимого диапазона», лежащее в основе зрения, отвечает рецептор белковой природы, содержащийся в фоторецепторной мембране «дисков» клеток сетчатки глаза, — родопсин.

Родопсин — светочувствительный пигмент (хромопротеин) фоторецепторных клеток сетчатки глаза позвоночных — является в настоящее время одним из наиболее изученных мембранных белков. Сетчатка глаза (рис. 1) преобразует свет в нервные сигналы, определяя чувствительность зрения в различных диапазонах освещенности — от звездной ночи до солнечного полдня. Сетчатка образована двумя главными типами зрительных клеток — палочками (около 120 млн. клеток на сетчатку человека) и колбочками (около 7 млн. клеток). Колбочки, сконцентрированные преимущественно в центральной области сетчатки (называемой центральной ямкой), функционируют только при ярком свете и отвечают за цветовое зрение и чувствительность к мелким деталям, а более многочисленные палочки ответственны за зрение в условиях слабой освещенности и отключаются при ярком освещении. (Это является причиной того, что ночью невозможно уверенно различить цвета предметов. Ночью, как известно, «все кошки серы».)

Рисунок 1. Структурные элементы зрительной системы человека. В увеличенном фрагменте сетчатки показано относительное расположение трёх её слоёв. Задний слой сетчатки состоит из длинных и узких клеток фоторецепторов — палочек и колбочек. Средний слой содержит нейроны трёх типов: биполярные, горизонтальные (соединяющие рецепторы и биполярные клетки сравнительно длинными связями, параллельными сетчаточным слоям) и амакриновые клетки. В переднем слое находятся ганглиозные клетки, аксоны которых проходят по поверхности сетчатки, собираясь в пучок, и покидают глаз, образуя зрительный нерв.

Мембраны колбочек содержат три типа рецепторов-опсинов, отвечающих за восприятие света с различными длинами волн, — синего, зеленого и красного пигментов. Аминокислотная последовательность, структура и механизм работы этих белков очень близки к таковым для родопсина, однако тонкие различия в белковом окружении светочувствительного кофактора (ретиналя) приводят к тому, что их спектральные характеристики различаются (рис. 2). В этой статье речь пойдет главным образом о зрительном родопсине, содержащемся в светочувствительных мембранах клеток-палочек.

Рисунок 2. Спектральные характеристики родопсина и трёх других типов опсинов. Цветное зрение приматов трихроматично, то есть определяется тремя типами клеток-«колбочек», содержащих каждая свой тип светочувствительного пигмента, по аминокислотной последовательности и структуре очень схожего с родопсином. На рисунке приведены нормализованные спектры поглощения «синего» (β), «зелено-голубого» (γ) и «жёлто-зеленого» (ρ) пигментов из S-, M- и L-колбочек, соответственно. Также показан спектр родопсина из клеток-«палочек» (обозначен пунктиром).

Пурпурная окраска клеток-палочек была открыта Генрихом Мюллером (Heinrich Müller) в 1851 году, который приписал её гемоглобину. В 1876 году Франц Болл (Franz Boll) заметил, что сетчатка лягушки чувствительна к свету и после освещения меняет свою окраску на жёлтую с последующим обесцвечиванием. Болл также продемонстрировал, что сетчатка приобретает изначальную окраску после некоторого времени, проведенного животным в темноте. Вилли Кюхне (Willy Kühne), продолживший работы Болла, определил, что пигмент, отвечающий за окраску сетчатки — это белок наружных сегментов палочек (НСП), названный им «зрительным пурпуром» (родопсином).

Кюхне выделил родопсин из клеток пигментного эпителия сетчатки, сравнил спектроскопические свойства этого белка и препарата сетчатки, постулировал, что жёлтый и бесцветный продукты, образующиеся под действием света, химически различны и заключил, что генерация сетчаткой электрических импульсов является следствием реакции на свет. Работы Кюхне легли в основу современного понимания молекулярных механизмов зрения.

Джордж Уолд (George Wald) и его коллеги по Гарвардскому университету впервые открыли, что родопсин состоит из двух компонентов — бесцветного белка, называемого опсином или жёлтым пигментом и 11-цис-ретиналя, ковалентно связанного хромофора каротиноидной природы, акцептирующего свет.

В 1933 году Уолд выделил из препарата сетчатки вещество, первоначально идентифицированное как витамин А, что объяснило феномен «куриной слепоты» у пациентов с авитаминозом по этому каротиноиду (к тому времени еще мало было известно о биохимической роли витаминов). Позже оказалось, что кофактором является ретиналь — соответствующий витамину А (ацетату ретинола) альдегид. Уолд и коллеги продемонстрировали, что ретиналь, добавленный в темноте к обесцвеченному родопсину, способен восстанавливать «свежий» пигмент, причём этим действием обладает только 11-цис-изомер. В 1967 году Уолд получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за исследования в области физиологии и биохимии зрения», а также за открытие биохимической роли витамина А.

Полная аминокислотная последовательность родопсина была определена в 1982 году в Институте биоорганической химии АН СССР Ю. А. Овчинниковым и сотр. [3] и несколько позже подтверждена анализом структурного гена родопсина Д. Хоггнесом и Дж. Натансом в США. Было показано, что в последовательности родопсина длиной 348 аминокислотных остатков присутствует семь протяжённых участков, состоящих из неполярных аминокислотных остатков, образующих трансмембранные (ТМ) α-спирали, соединенные вне- и внутриклеточными участками-«петлями». При этом N-конец находится во внеклеточной области, а C-конец — в цитоплазматической. Такая топология рецептора была подтверждена ограниченным протеолизом белка в составе нативной мембраны, обработкой моноклональными антителами и химической модификацией проникающими и непроникающими агентами. Также было установлено место прикрепления кофактора: ретиналь связывается альдиминной связью с остатком ЛИЗ-296, находящимся в седьмой (последней) ТМ α-спирали.

Пространственная структура родопсина долго не поддавалась изучению «прямыми» методами (такими как рентгеноструктурный анализ (РСА) и спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР)). В то время как атомная структура другого мембранного белка со схожей семиспиральной топологией — бактериородопсина — была определена Гендерсоном и сотр. еще в 1990-м году [4], структура зрительного родопсина высокого разрешения оставалась неизвестной до 2000 года. Подробнее об этой структуре написано в главе «Структура родопсина».

Родопсин принадлежит к обширному семейству G-белоксопряжённых рецепторов (GPCR-рецепторов), названному так за механизм трансмембранной передачи сигнала, основанный на взаимодействии с внутриклеточными примембранными G-белками. Появление его пространственной структуры, полученной с высоким экспериментальным разрешением, является очень важным событием для биологии и медицины, поскольку родопсин как «родоначальник» семейства А GPCR-рецепторов является своего рода «моделью» структуры и функций множества других рецепторов, чрезвычайно интересных с фундаментальной и практической (фармакологической) точек зрения.

Клетки-«палочки» сетчатки (также известные как фоторецепторные клетки) — это высокоспециализированные нейроны, способные реагировать на свет. Особая часть клетки, называемая наружным сегменом палочки (НСП, см. рис. 3а), содержит 1000–2000 мембранных органелл, называемых дисками. Диски уложены в «стопки» (подобно блинам) и располагаются внутри общей с остальными частями клетки плазматической мембраны (рис. 3б). Диски как бы «отпочковываются» от плазматической мембраны, при этом их внутренняя область гомологична внеклеточному пространству (рис. 3в). Наружные сегменты колбочек имеют принципиальное отличие от НСП, заключающееся в том, что диски колбочек представляют собой складки плазматической мембраны (а не самостоятельные органеллы), и их внутреннее пространство сообщается с внеклеточной средой.

Рисунок 3. Строение сетчатки и зрительной клетки-фоторецептора — «палочки». а — Сканирующая электронная микрофотография сетчатки мыши. Палочки составляют

70% из всех (6,4×10 6 ) клеток сетчатки, на долю колбочек приходится

2%. Наружные сегменты палочек (НСП) содержат «диски», мембрана которых обогащена родопсином, а внутренние сегменты (ВС) отвечают за обеспечение клетки энергией и питательными веществами. б — Электронная микрофотография НСП, выделенного из сетчатки мыши. Молярное соотношение между родопсином и фосфолипидами мембраны «дисков» —

1:60; доля других белков в мембране невелика, и их роль в процессе зрения пока остаётся невыясненной. в — Схематичное изображение клетки-палочки. Под действием света проницаемость мембраны НСП для ионов падает, что приводит к гиперполяризации и возникновению нервного импульса. г, д — Квазитопографическое изображение поверхности родопсин-содержащей мембраны диска, полученное с помощью атомно-силовой микроскопии в разном масштабе. Пунктирным овалом обведен димер родопсина, «выбившийся» из рядов, образуемых другими димерами. Считается, что активной формой рецептора, способной к реакции на свет, является именно димер.

а и б — [5], в — [6]

Основной белковый компонент (>90%) фоторецепторных мембран — родопсин, занимающий

50% площади поверхности мембраны дисков (родопсин также присутствует в небольших количествах в плазматической мембране клетки). Мембрана дисков состоит из фосфолипидов (40% фосфатидилхолина, 38% фосфатидилэтаноламина, 13% фосфатидилсерина) и холестерина. Высокая доля ненасыщенных жирных кислот (

80%) делает фоторецепторную мембрану чрезвычайно жидкой, что имеет важное значения для функционирования родопсина.

В фоторецепторной мембране молекулы родопсина образуют димеры (см. главу «Взаимодействие родопсина с G–белком трансдуцином»), располагающиеся рядами (рис. 3г–д). Среднее число молекул родопсина на один диск —

8×10 4 , что в расчете на целую сетчатку даёт около 10 14 –10 15 молекул фоторецептора.

В плазматической мембране НСП позвоночных, не сообщающейся с мембранами дисков, расположены специальные каналы, специфичные для катионов Na + и Ca 2+ и зависящие от циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ). В темноте часть этих каналов открыта и названные катионы могут свободно диффундировать из внеклеточного пространства в цитозоль. Этот «темновой ток» ионов, открытый в 1970 году Вильямом Хейгинсом, вызывает деполяризацию плазматической мембраны НСП — «темновая» трансмембранная разность потенциалов НСП составляет

50 мВ вместо обычных для нервной клетки 70 мВ. Как и «обычные» нейроны, палочки вырабатывают медиатор в ответ на деполяризацию, и таким образом получается, что в темноте фоторецепторы постоянно возбуждены и вырабатывают нервный импульс.

В результате поглощения кванта света молекулой родопсина инициируется цепь биохимических событий, следствием которой является закрытие катионных (Na + /Ca 2+ ) каналов, уменьшение темнового тока и гиперполяризация плазматической мембраны (увеличение положительного заряда на внешней поверхности клетки). Свет, повышая разность потенциалов на мембране рецепторной клетки (гиперполяризуя её), уменьшает выделение медиатора, фактически «выключая» рецепторы. При этом эффективность биохимического каскада настолько высока (коэффициент усиления 10 5 –10 6 ), что один-единственный (!) фотон может привести к гиперполяризации и быть зарегистрирован в зрительной коре мозга.

Поглощение родопсином кванта света приводит к ряду его фотохимических превращений, первым этапом которых является фотоизомеризация 11-цис-ретиналя в полностью транс-форму (подробнее об этом и других фотопревращениях родопсина см. в главе «Фотоцикл родопсина»). Изомеризация ретиналя, протекающая за очень короткое время в 200 фс, — единственный светозависимый процесс в зрительном цикле; остальные процессы сопряжены с конформационными перестройками в молекуле родопсина и являются следствием этого первичного акта поглощения света. Наибольшую важность для биохимических реакций, приводящих к возникновению фоторецепторного ответа, представляет один из интермедиатов фотолиза — метародопсин II (максимум на спектре поглощения λ_max=380 нм), который содержит полностью транс-ретиналь и характеризуется значительными конформационными перестройками по сравнению с «темновой» формой родопсина.

Метародопсин II (R*, «световая» или «активированная» форма родопсина R) способен связывать особый G-белок, называемый трансдуцином, передающий возбуждение, сконцентрированное на молекуле трансмембранного рецептора, в жидкую фазу цитоплазмы. Трансдуцин (Т) относится к семейству гетеротримерных G-белков и состоит из трех субъединиц (Т_α, Т_β и Т_γ с массами 40, 37 и 8 кДа соответственно), в первой из которых (Т_α) находится сайт связывания гуанидиновых нуклеотидов ГДФ и ГТФ. В темноте (рис. 4а) Т_α-субъединица содержит связанную молекулу ГДФ и образует комплекс с субъединицами Т_β и Т_γ (функционирующими как димер Т_βγ). Комплекс (Т_α–ГДФ)–Т_βγ имеет высокое сродство к метародопсину II (R*), и после реакции с ним молекула связанного ГДФ обменивается на ГТФ (рис. 4б). Комплекс R*–(Т_α–ГТФ)–Т_βγ быстро диссоциирует на R*, активный компонент Т_α–ГТФ и димер Т_βγ. Освобождённая молекула R* способна катализировать распад еще сотен или даже тысяч трансдуциновых комплексов (рис. 4в), что является первым этапом усиления сигнала в процессе передачи зрительного сигнала (см. также видео).

Активный комплекс Т_α–ГТФ, в свою очередь, активирует следующий белок зрительного каскада — гетеротетрамерную фосфодиэстеразу (ФДЭ) циклического ГМФ (цГМФ). Активация этого белка, локализованного на поверхности мембран дисков, приводит к расщеплению эффекторной молекулы — до трех тысяч молекул цГМФ на одну молекулу активного фермента (рис. 4г) — и инактивации цГМФ-зависимых катионных каналов, приводящей к гиперполяризации плазматической мембраны.

Рисунок 4. Схема активации зрительного каскада. а — В «темновом» состоянии родопсин неактивен (R). α-субъединица трансдуцина (Т) находится в комплексе с ГДФ (Т_α–ГДФ) и связана с димером β- и γ-субъединиц (Т_βγ). цГМФ-диэстераза (ФДЭ) — гетеротетрамер, состоящий из двух гомологичных каталитических α- и β-субъединиц (ФДЭ_αβ) и двух идентичных γ-субъединиц, являющихся внутримолекулярными ингибиторами фермента, также неактивна. Гуанилатциклаза поддерживает высокий уровень цГМФ в цитоплазме. цГМФ-зависимые катионные каналы в плазматической мембране открыты, и катионы Na + и Ca 2+ могут диффундировать из внеклеточного пространства в цитозоль. Внутриклеточная концентрация Ca 2+ поддерживается на постоянном уровне находящимся в плазматической мембране Na + /Ca 2+ ,K + -катионообменником. б — В результате поглощения кванта света родопсин переходит в активное состояние (R→R*). Активный R* связывается с трансдуцином и индуцирует обмен связанного с Т_α ГДФ на ГТФ (см. видео). в — Комплекс R*–(Т_α–ГТФ)–Т_βγ диссоциирует на R*, Т_βγ и активный комплекс Т_α*–ГТФ, после чего R* способен активировать другую молекулу трансдуцина. г — Т_α*–ГТФ активирует ФДЭ (ФДЭ_αβ*), которая гидролизует множество молекул цГМФ. Снижение внутриклеточной концентрации цГМФ приводит к закрытию цГМФ-зависимых каналов, что влечет за собой гиперполяризацию плазматической мембраны. Слева приведено схематическое изображение палочки сетчатки.

Электрофизиологический эффект фоторецепторной клетки на световой стимул длится в течение сотен миллисекунд, а затем прекращается благодаря специальным механизмам, «выключающим» фосфодиэстеразный каскад и восстанавливающим «темновое» состояние. «Активированная» форма родопсина (R*) трижды фосфорилирована в C-конце (см. главу «Трансмембранная топология»), и имеет сродство к цитоплазматическому белку аррестину, который блокирует взаимодействие с трансдуцином и участвует в десенсибилизации и деградации рецептора. Подробнее об этом механизме см. в статье В.М. Липкина в «Соросовском образовательном журнале» [1].

При поглощении фотона молекула родопсина меняет цвет, что связано с фотоизомеризацией 11-цис-ретиналя в полностью транс-форму и смещением максимума спектра поглощения рецептора с 498 нм до 380 нм (рис. 5). В конце концов, Шиффово основание гидролизуется и полностью транс-ретиналь выделяется в цитоплазматическую среду. Изменение спектральных характеристик родопсина, следующее за поглощением кванта света, объясняется конформационными перестройками, вызванными изомеризацией ретиналя. В большом количестве спектроскопических экспериментов с охлаждением родопсина до очень низких температур был выделен ряд промежуточных его состояний (рис. 5), что позволило охарактеризовать последовательность фотопревращений родопсина следующим образом:

1. Ещё до начала каких-либо структурных перестроек родопсина энергия света аккумулируется молекулой хромофора в сильно искажённой полностью транс-форме, расположенной в том же белковом сайте связывания, где находится 11-цис-ретиналь в темноте. «Напряжённая» конформация изомеризованного хромофора трансформирует свою энергию в дальнейшие конформационные изменения родопсина.
2. Фотоизомеризация хромофора чрезвычайно быстра и занимает всего 200 фс.
3. Состояние мета-I (рис. 5) является переходным и довольно быстро превращается в мета II, являющееся «главным действующим лицом» биохимического каскада зрения.
4. Фотоинтермедиат мета-II — физиологически и биохимически наиболее важное промежуточное состояние родопсина, поскольку именно оно ответственно за взаимодействие с примембранными белками, среди которых можно назвать и трансдуцин.
5. Опсин спонтанно рекомбинирует с 11-цис-ретиналем, возвращаясь в «темновую» форму родопсина. В отличие от опсина, родопсину не свойственна «базальная» активность (т.е., в «темновой» форме он не имеет сродства к G-белку (трансдуцину)). Это обстоятельство определяет очень низкий активационный порог для клеток-«палочек» (или, что то же, высокую чувствительность).

Рисунок 5. Фотоцикл родопсина. Поглощение кванта света с длиной волны, близкой к 500 нм, приводит к чрезвычайно быстрой (200 фс) изомеризации ковалентно связанного хромофора 11-цис-ретиналя в полностью транс-форму. Как следствие, родопсин претерпевает ряд быстрых конформационных перестроек, различимых спектроскопически, и в результате превращается в сравнительно долгоживущий метародопсин-II, или мета-II, существующий в равновесии с мета-I формой. В итоге фотопревращений родопсина, полностью транс-ретиналь выделяется в цитоплазму, восстанавливается до полностью транс-ретинола (при участии ряда ретинол дегидрогеназ) и конвертируется обратно в 11-цис-ретиналь в клетках пигментного эпителия под действием специальных ферментов (так называемый ретиноидный цикл). «Восстановленный» хромофор может спонтанно рекомбинировать с опсином, превращаясь в «темновую» форму родопсина. На рисунке справа от стрелок указаны характерные времена того или иного превращения, а слева — максимальные температуры, при которых фотоинтермедиат удавалось наблюдать in vitro. В скобках указаны максимумы соответствующих спектров поглощения.

В бόльших подробностях с фотопревращениями родопсина можно ознакомиться в [7].

Родопсин — интегральный мембранный белок цилиндрической формы (размеры

75×35×45 Å), трансмембранная (ТМ) часть которого образована «пучком» α-спиралей, уложенных по циклическому принципу в направлении против часовой стрелки (при виде с внеклеточной стороны) и примерно ортогональных плоскости мембраны, причем спираль ТМ3 расположена практически в центре «пучка» (рис. 6). Геометрия многих спиралей отклоняется от «идеальной» (т.е., содержит «изломы»); сильнее всего искажена спираль ТМ6 за счет влияния остатка ПРО-267 (одного из наиболее консервативных во всем семействе GPCR-рецепторов, «родоначальником» подсемейства А которых является родопсин).

Рисунок 6. Трансмембранная топология родопсина. а — «Двумерная» модель родопсина, объясняющая способ его упаковки в мембране. C-I–CIII и E-I–EIII — цитоплазматические и внеклеточные петлевые участки, соответственно. Трансмембранный домен образован α-спиралями (серые цилиндры), геометрия многих из которых отклоняется от «идеальной». Стабильность ТМ-пучка усиливается консервативной во многих GPCR-рецепторах дисульфидной связью между остатками цистеина в ТМ3 и E-II (показаны золотым ). Хромофор — 11-цис-ретиналь — не изображён на рисунке; он присоединяется к остатку ЛИЗ-296 в ТМ7 (показан фиолетовым ) через протонированное Шиффово основание. Положительный заряд этой альдиминной связи нейтрализуется остатком глутаминовой кислоты ГЛЮ-113 (показан голубым ). Остатки аспарагина АСН-2 и АСН-15 (показаны розовым ) гликозилированы ГЛЮ-N-Ац-(β1,4)-ГЛЮ-N-Ац-(β1,4)-МАН (ГЛЮ — глюкоза, МАН — манноза); МЕТ-1 ацетилирован. Два остатка цистеина в примембранной спирали 8 (показаны коричневым ) пальмитоилированы. Три остатка серина в C-конце рецептора, фосфорилирующиеся в процессе фотоактивации родопсина, показаны темно-зеленым . Эти остатки в фосфорилированной форме отвечают за взаимодействие с белком аррестином, отвечающим за инактивацию и десенсибилизацию родопсина. Два консервативных мотива, важных для активации рецептора и взаимодействия с трансдуцином, (D/E)RY в ТМ3 и NPxxY в ТМ7, показаны малиновым . Наиболее консервативные во всем семействе GPCR-рецепторов остатки для каждой ТМ-спирали показаны салатовым . Некоторые другие функционально важные остатки выведены на черном фоне. Схема ТМ топологии родопсина предложена Харгрэйвом [9] и Овчинниковым [3], [10]. б — Расположение родопсина в мембране (изображён в виде молекулярной поверхности, окрашенной в соответствии с зарядом остатка: отрицательный — красный , положительный — синий ). (Положение вне- и внутриклеточного пространства то же, что и в а, масштаб другой.) Положение хромофора показано с помощью удаления некоторых спиралей из структуры. Молекула родопсина показана с двух противоположных сторон.

Длина аминокислотной последовательности родопсина — 348 остатков, масса белка — около 38 кДа, а длина ТМ спиралей варьирует от 20 до 33 остатков. ТМ домен белка составляет

65% его общей массы, а размеры вне- и внутриклеточных областей примерно равны. Хромофор (ретиналь) связывается в ТМ области белка, ковалентно присоединяясь к остатку ЛИЗ-296.

Внеклеточный домен родопсина образован N-концевым участком, а также «петлями» E-I–E-III, и содержит два сайта гликозилирования по остаткам аспарагина. N-конец и внеклеточная петля II (E-II) содержат пары β-структурных «шпилек» β₁–β₂ и β₃–β₄, причём последние связаны консервативной дисульфидной связью со спиралью ТМ3, как бы «накрывая» сайт связывания ретиналя «крышкой». Цитоплазматический домен образован петлями C-I–C-III и C-концевым участком молекулы. В состав С-конца входит примембранная амфифильная спираль 8, «заякоренная» в мембране двумя остатками пальмитоиловой кислоты, присоединёнными к остаткам цистеина в этой спирали. В C-конце также находится три остатка серина, по которым предположительно происходит фосфорилирование рецептора, связанное с его активацией (рис. 6).

Многочисленные мутагенетические эксперименты позволили выяснить роль некоторых консервативных остатков, находящихся в ТМ области родопсина. Так, консервативный мотив (D/E)R(Y/W), находящийся в цитоплазматическом конце ТМ3, регулирует конформационные перестройки, сопровождающие активацию рецептора. Остаток глутаминовой или аспарагиновой кислоты (ГЛЮ-134 в родопсине) образует солевой мостик с консервативным остатком аргинина, способствуя «удержанию» рецептора в неактивной конформации (мутация кислотной функции этого остатка приводит к получению постоянно активных форм родопсина, не зависящих от влияния света). Протонирование ГЛЮ-134, происходящее при образовании первичного фотоинтермедиата родопсина, приводит к дальнейшим конформационным перестройкам и возникновению мета-II состояния (см. главу «Фотоцикл родопсина»). Другой консервативный мотив, находящийся в цитоплазматическом конце ТМ7 — NPxxY (NPVIY в родопсине, тут “x” обозначает любой остаток) — связывают с образованием комплекса с G-белком трансдуцином.

В целом, практически любой заряженный или полярный остаток, находящийся в ТМ домене, играет свою важную для функционирования и/или создания «архитектуры» рецептора роль. Многие полярные остатки образуют «сети» водородных связей, в которых иногда участвуют молекулы воды, связанные в ТМ домене. Эти системы довольно слабых связей также важны для функционирования такой точно настроенной молекулярной структуры, как рецептор. Причём, полярные остатки ТМ домена, как правило, заглублены в белковое окружение, а «боковую» поверхность рецептора, взаимодействующую с неполярной областью бислойной мембраны, образуют незаряженные и неполярные гидрофобные остатки (рис. 6 б).

Пространственная структура родопсина была впервые определена в 2000 году с помощью метода рентгеновской кристаллографии [11], и в последствии несколько раз уточнялась. До сих пор она остаётся единственной трехмерной структурой GPCR-рецептора, экспериментально полученной с высоким разрешением. Структуры других белков этого семейства до сих пор неизвестны, поскольку эти рецепторы очень сложно выделить в необходимом для метода РСА количестве и подобрать условия, в которых белок будет образовывать кристалл, дающий чёткую дифракционную картину. Методу спектроскопии ЯМР такие большие и сложно устроенные мембранные белки пока что недоступны.

В десятилетие, прошедшее с момента получения структуры бактериородопсина (белка со схожим устройством) [4] до появления структуры фоторецептора с высоким разрешением, с помощью метода криоэлектронной микроскопии была получена структура родопсина низкого разрешения [12]. На основе этой структуры с учётом вариабельности аминокислотной последовательности родопсина в различных организмах был предложен «шаблон» расположения C_α-атомов этого рецептора и других рецепторов семейства GPCR [13]. Эти модели показали отличное (по сравнению с бактериородопсином) расположение ТМ спирали 3 (ТМ3) по отношению к другим спиралям, но другие особенности строения родопсина оставались до недавнего времени неизвестными.

Структура родопсина (рис. 7) демонстрирует немного отличающуюся от таковой в бактериородопсине упаковку спиралей: они расположены под бóльшими углами к нормали к мембране, во многих случаях сильнее искажены. Кроме того, ТМ3 почти полностью окружена остальными спиралями, в то время как в бактериородопсине спирали расположены почти точно по эллипсу, в направлении против часовой стрелки при виде с внеклеточной стороны (в родопсине это направление укладки сохраняется).

Рисунок 7. Пространственная структура зрительного родопсина. а — Молекула изображена в виде ленты, обозначающей расположение основной цепи белка. N— и C-концы, а также ТМ спирали подписаны. Показаны боковые цепи двух остатков аспарагина, модифицированные молекулами углеводов, двух остатков цистеина, модифицированных пальмитоиловой кислотой, «заякоривающей» примембранную амфифильную спираль 8 в мембране, а также остатка лизина-296, образующего ковалентную связь с хромофором (структура ретиналя (РЕТ) показана черным цветом внутри полупрозрачной ван-дер-ваальсовой поверхности). Положение мембраны схематично показано жёлтым слоем. Рисунок построен на основе структуры 1U19 из Брукхейвенского банка данных белковых структур (доступны также другие структуры родопсина: 1F88, 1GZM, 1HZX, 1L9H). б — Схематическое изображение остатков, формирующих сайт связывания ретиналя в родопсине (показаны боковые цепи остатков, расположенных не далее, чем на 5 Å от хромофора).

Структурные исследования родопсина помогли установить роль молекул воды, находящихся в ТМ домене рецептора и определить конформации вне- и внутриклеточных петель родопсина. Основываясь на этих исследованиях, были предложены возможные механизмы активации белка и участия функционально важных групп и микродоменов в ТМ передаче сигнала и конформационных перестройках, связанных с поглощением света. Подробнее об этом можно почитать в недавнем обзоре Кристофа Пальцевского (Krzysztof Palczewski) [14], одного из наиболее активных участников упомянутых исследований.

С помощью атомно-силовой микроскопии нативных дисковых мембран показано (и подтверждено биохимическими методами), что родопсин образует димеры и даже олигомеры более высокого порядка, выстраивающиеся в «ряды» димеров с вкраплениями олигомеров (см. главу «Строение фоторецепторных клеток», [5], [6]). В настоящее время появляются свидетельства того, что именно димеры родопсина (и других GPCR-рецепторов) являются функционально активными формами [15], но механизм их димеризации и роль этого процесса в работе рецептора пока еще недостаточно хорошо изучены.

Взаимодействие активированной формы родопсина с G-белком трансдуцином является ключевым биохимическим аспектом в зрительном процессе (см. главу «Биохимический каскад зрения»). Точный механизм этого процесса неизвестен, поскольку отсутствует структурная информация высокого разрешения об активированной форме родопсина, однако показано, что во взаимодействии с G-белком существенную роль может играть димеризация рецепторов.

Предположительно, с G-белком взаимодействует димер рецептора, одна молекула в составе которого «активирована» и взаимодействует с трансдуцином, а другая может быть неактивной (или даже быть другим GPCR-рецептором) и G-белок не активирует. По данным атомно-силовой микроскопии [6], димер образуется с участием спиралей ТМ4 и ТМ5. Конформационные перестройки, сопровождающие активацию родопсина, приводят к тому, что цитоплазматическая часть рецептора, находящаяся вблизи консервативных мотивов, участвующих в активации родопсина ([D/E]RY в ТМ3 и NPxxY в ТМ7), меняет свое строение. Солевой мостик, связывающий остатки ГЛЮ-134 и АРГ-135, разрушается (что связано с протонированием ГЛЮ-134 и депротонированием Шиффова основания ретиналя в ЛИЗ-296), и петлевые цитоплазматические участки родопсина приобретают сродство к трансдуцину. Схематически предполагаемый процесс взаимодействия родопсина с трансдуцином показан ниже в видео, основанном на биохимических данных и кристаллографических структурах родопсина и субъединиц трансдуцина.

Видео. Возможный механизм взаимодействия родопсина («темновая» форма — синий, «активированная» — жёлтый) с трансдуцином (T_α — оранжевый, T_β — красный, T_γ — зелёный). Молекула ГТФ показана фиолетовым, ГДФ — светло-фиолетовым. Анимация основана на данных атомно-силовой микроскопии [5] и молекулярного моделирования с использованием индивидуальных кристаллографических структур родопсина и трансдуцина [15].

Структурные исследования родопсина продолжаются, и среди вопросов, ждущих своего разрешения, можно назвать следующие:

• Какие структурные превращения сопровождают активацию родопсина и придают ему способность взаимодействовать с белками-партнерами (такими как трансдуцин, белки-киназы и аррестин)?
• Каковы пространственные структуры комплексов активированного состояния родопсина и трансдуцина, а также мономера или димера фосфорилированного активированного родопсина и аррестина?
• Какую роль играет димеризация GPCR-рецепторов в трансмембранной передаче импульсов и десенсибилизации рецепторов?
• Каким образом «отработанная» молекула полностью транс-ретиналя высвобождается из сайта связывания в родопсине, и как 11-цис-ретиналь встраивается обратно?
• Каков механизм клеточного «созревания» и деградации родопсина?

Дальнейшее исследование родопсина имеет не только фундаментальное значение и может быть использовано не только для лечения или предотвращения биохимических нарушений зрения. Родопсин — самый разносторонне исследованный белок из семейства GPCR-рецепторов, и закономерности, полученные для него, могут быть использованы для изучения структуры и функциональных особенностей других рецепторов этого семейства. С дисфункцией этих белков связано огромное количество заболеваний [16], и изучение их структуры и, главное, механизма взаимодействия с лигандами, может открыть новые возможности для дизайна новых лекарственных веществ [17] — эффективных и безопасных.

источник