В 1918 году в печати появилась статья Стинбока и сотрудников. Авторы приводили результаты своих наблюдений над физиологической ростовой активностью многих растений и растительных вытяжек, которая была аналогична по своему характеру активности ранее уже известного фактора А рыбьих жиров. В этой работе и в последующих исследованиях Стинбока и его сотрудников, было отмечено, что специфическое физиологическое действие растительных материалов находится в прямой зависимости от содержания в них липохромов, т.е. жирорастворимых красно-оранжевых и желтых пигментов. Дреммонд в 1919 году высказал первоначально предложение о том, что один из этих пигментов должен быть идентичен витамину А. Стинбок обратил внимание на каротин и нашел, что он способен стимулировать рост крыс в отсутствии витамина А. Однако в последующих своих работах Дреммонд и сотрудники выступили с возражением против идентичности каротина с витамином А. Чистый кристаллический каротин в опытах этих авторов не оказывал ожидаемого физиологического эффекта. Дреммонд утверждал, что положительный результат у Стинбока получен за счет каких-либо примесей к недостаточно чистому препарату каротина. Другое возражение, выставленное Дреммондом, заключалось в том, что наиболее эффективный препарат витамина А - жир печени рыб, а также и ряд других жиров, обладающих А-витаминной активностью, не содержат каротина и не окрашены в характерный для него красно-оранжевый цвет.
Дискуссия между американским биохимиком Стинбоком и английским физиологом Дреммондом шла по явно неправильному пути. Вопрос был разрешен лишь после появления экспериментальных работ Эйлера и его сотрудников и Мура. Обнаружилось, что каротин способен быть фактором роста лишь при наличии витамина D, который сопутствует витамину А в рыбьих жирах, но в применяемой Дреммондом диете для крыс, кормящихся каротином, полностью отсутствовал. Вторая ошибка Дреммонда заключалась в том, что он не учитывал незначительной степени ресорбции кристаллического каротина организмом без жировой Среды.
В 1929-1930 гг. была окончательно установлена А-витаминная физиологическая активность каротина, полученного из различных растительных материалов, и впервые обнаружено, что в печени кроликов, питающихся морковью, откладывается не каротин, а какое-то более бледно окрашенное вещество. Вскоре выяснилось, что это вещество и является витамином А. При кормлении крыс жировой диетой, лишенной витамина А, но содержащей определенные дозы простейшего, двенадцать раз перекристаллизованного каротина, Мур обнаруживал появление в печени витамина А с характерной для него полосой поглощения при 328 mm, дающего по Карр-Прайсу интенсивную окраску с треххлористой сурьмой в хлороформе с максимумами поглощения 606 и 572 mm. Каппер, подвергнув спектральному исследованию препараты Мура, пришел к аналогичному заключению.
Наличие доказанной связи между каротином и витамином А уже значительно облегчило расшифровку строения последнего. Анализ витамина А, произведенный Каррером, дал эмпирическую формулу соединения С20Н30О.
В 1933 году был синтезирован пергидровитамин А ( С20Н39ОН ), совершенно идентичный пергидросоединению природного витамина А, а в 1937 году осуществлен синтез и самого витамина А. Таким образом окончательно подтвердилось строение молекулы витамина А и его взаимосвязь с каротином.
усвоения каротина организмом и образование витамина А
Витамин А присутствует в пищевых продуктах в виде эфиров ретинола, в основном, с пальмитиновой кислотой. Наряду с ними, чрезвычайно важным источником витамина А в питании служит каротин.
Каротин, попадая в организм человека, всасывается через стенки кишечника, накапливается, преимущественно, в печени, где и расщепляется с образованием витамина А. Такова общая схема усвоения каротина. Однако эффективность данного процесса на отдельных его этапах подвержена значительным колебаниям в зависимости от большого количества различных факторов.
Эфиры ретинола и каротиноиды, поступившие с пищей в желудочно-кишечный тракт, в виде жировых глобул поступают в тонкую кишку, где в присутствии желчных кислот происходит их эмульгирование и образование мицелл.
Гидролиз эфиров ретинола до ретинола и свободных жирных кислот осуществляется неспецифической панкреатической липазой. Свободный ретинол и b-каротин образуют в просвете кишечника смешанные мицеллы, в состав которых входят желчные кислоты, жирные кислоты, моноглицериды, холестерин и др., и в таком виде достигают поверхности микроворсинок энтероцитов. Образование мицелл существенно повышает эффективность всасывания каротина и ретинола.
Всасывание каротина и каротиноидов происходит, главным образом, в верхней трети кишечника путем пассивной абсорбции с участием переносчиков - при физиологических концентрациях витамина, или пассивной диффузии - при более высоких концентрациях. По другим данным, всасывание ретинола идет по активному механизму или путем пиноцитоза.
Ресорбция каротина в кровь через кишечный эпителий зависит, прежде всего, от характера воспринимаемого организмом каротинового препарата. Само собой разумеется, что каротин сырых неизмельченных овощей и плодов ресорбируется в минимальной степени, ибо он находится внутри неподвижной клетки и окружен водной средой, не являющейся для него растворителем. Значительно лучше протекает для него ресорбция в случае применения мелко измельченного препарата или подвергнуто предварительной обработке, ослабляющей клеточные стенки.
Решающим фактором для ресорбции каротина является наличие жировой среды. Богатая жиром диета облегчает усвоение каротина. При бедной жирами диете даже чистый кристаллический каротин, принятый внутрь без жира, не обладает почти никаким физиологическим действием. Отсюда ясно, что наилучшей формой препарата каротина является его масляный раствор или концентрат. Наибольшее количество каротина, растворенного в масле, способны усваиваться организмом на 70-80 и даже 90%. При этом природа самого масла имеет существенное значение, о чем свидетельствуют многочисленные наблюдения. Тут играет роль, повидимому и растворимость каротина в масле и наличие в масле окисляющих каротин примесей или стабилизаторов, химический состав масла и другие факторы, влияющие на степень ресорбции каротина. Проведенные на крысах опыты Бомсков и Руфа показали, что ресорбция каротина, растворенного в маргарине, практически равна нулю. При добавлении к маргарину одного процента ненасыщенных жирных кислот ресорбция каротина превышает 20%. Приведенные данные, правда, не согласуются с позднейшими исследованиями Абрамсона и Брюниуса, которые нашли, что b-каротин одинаково выявляет свойства фактора роста, будучи растворенным в арахидном масле или маргарине. Очевидно, рецептура маргарина имеет существенное значение.
Усвояемость организмом каротина и витамина А значительно повышается в присутствии a-токоферола (витамин Е), являющегося стабилизатором-антиоксидантом. Лучше всего ресорбируется каротин тех продуктов, которые обладают наиболее высоким содержанием витамина Е. Искусственное добавление a-токоферола к каротину в олифковом масле и к моркови также влечет за собой увеличение усвояемости. Характерно, что при этом увеличивается и содержание каротина в кале животных, что также может быть объяснено предохраняющим действием a-токоферола. Гуггенгейм считает наличие витамина Е важнейшим фактором усвоения каротина и витамина А. Автор изучал влияние природы масла на усвояемость каротина. В специально поставленных опытах животным давался масляный раствор каротина с концентрацией 1,6 мг пигмента в 1 мл. Получены следующие результаты:
Масло Содержание витамина Е Биологическая
в мг% ценность
Оливковое рафинированное............................................................ 0,08 44
Кокосовое нерафинированное..........................................................0,03 45
Сезамовое нерафинированное..........................................................0,05 44
Хлопковое нерафинированное......................................................... 0,92 72
Льняное нерафинированное..............................................................0,23 61
Данные таблицы свидетельствуют о несомненном влиянии содержания витамина Е в маслах на биологическую ценность растворенного в них каротина.
В процессе всасывания каротина кишечником принимают участия желчные кислоты, прямо или косвенно играющие роль в переносе каротина через кишечный эпителий. Опыты, проведенные на крысах, показали, что наибольший эффект ресорбции каротина из кишечника имеет место тогда, когда каротин растворен в триолеине или 40% растворе желчи. При применении кокосового и коровьего масла ресорбция понижалась. Нарушение желчного аппарата отрицательно сказывается на усвояемости каротина, что наблюдается у лиц, страдающих растройством желчного пузыря. В случае хронической диарреи и закупоривание желчных протоков, а также и при других расстройствах, связанных с длительным нарушением жирового обмена, ресорбция каротина может быть полностью исключена, а усвояемость витамина А значительно снижена. Мак Бейн склонен приписывать желчным продуктам по отношению к каротину и витамину А действие, аналогичное таковому инвертных мыл (улучшение растворимости). Существуют указания о том, что скорость ресорбции каротина может снижаться при определенных инфекционных заболеваниях и в течение некоторого времени после них.
Кроме всех отмеченных выше факторов, на усвояемость каротина животным организмом оказывает заметное влияние и степень предварительного насыщения этого организма провитамином А, а также и размеры дозировки. При неумеренном потреблении организмом каротина неусвоившийся его избыток разлагается в кишечнике или, при наличии стабилизаторов, выходит из организма с калом в частично не поврежденном состоянии. Если же, вследствии хорошо работающего ресорбционного аппарата, чрезмерное количество каротина всосалось в кровь из пищеварительного тракта, избыток каротина способен выделяться даже через кожу, которая благодаря этому приобретает желтый цвет.