Физиология питания. В последнее десятилетие Ф. п. обогатилась целым рядом новых фактов, которые дали совершенно иное освещение многим до тех пор загадочным явлениям, в особенности происхождению странных заболеваний, имевших какую-то связь с характером питания (ср. питание): цынги (скорбут), бери-бери, рахита и т. п. Искали причину в климате, недостатке освещения, сырости, предрасположении, недостатке солей в пище и т. п. Знали, впрочем, о благотворном действии на цынгу свежей капусты, овощей, лимонов, на рахит молока, яиц, но это объяснялось или их „возбуждающим действием“, или высоко питательным составом, напр. обилием удобоусвояемых белков. Что именно в этих продуктах действовало „возбуждающим образом“ оставалось непонятным. Открытие в пище т.-наз. витаминов произвело крупный переворот в наших взглядах на регулирование „обмена веществ“ и позволило быстро ликвидировать целый ряд указанных болезней, связанных с нарушением этого регулирования. Развитие учения о „витаминах“ и о продуктах внутренней секреции, „гормонах“, обещает внести в скором будущем как в физиологию нервной системы, так и в непосредственно связанную с ней Ф. п. много неожиданных открытий.
Витамины. Доброкачественность пищи в количественном и качественном отношениях оценивается не только по количеству белков, углеводов, жиров, солей, ее калорийности и усвояемости, но также по биологической ценности белков, входящих в ее состав, и по наличности в ней В. (Функ), или дополнительных пищевых веществ (Хопкинс). Как известно, в состав белковой молекулы входят многочисленные аминокислоты, которые организм животного утилизирует для построения своей протоплазмы. Так как животное лишено способности синтезировать большинство аминокислот, то оно должно получать с пищей все необходимые аминокислоты в достаточном количестве. Для данного вида животных требуются определенные аминокислоты. Поэтому только те белки или те смеси белков, которые содержат все необходимые аминокислоты, будут для него полноценными. В противном случае наступает расстройство питания, несмотря на удовлетворительность пищи во всех других отношениях.
Насколько, таким образом, является выясненным вопрос о биологической ценности белков, настолько еще туманным представляется химическая сущность и способ действия В., или дополнительных факторов пищи. Поэтому многие американские авторы предпочитают удерживать пока за ними название „неизвестные пищевые факторы“. Этим, однако, нисколько не умаляется значение В., без которых, по выражению Функа, нет жизни.
При свободном выборе пищи и при возможности ее достаточно разнообразить, организм обыкновенно получает с пищей достаточное количество В. Однако, бывают условия, когда в принимаемой пище те или иные В. содержатся в недостаточном количестве или отсутствуют совсем. Тогда наступают тяжелые болезненные расстройства, выражающиеся в определенных формах заболевания, которые получили общее название авитаминозов. К таким заболеваниям, несомненно, относятся: бери-бери, скорбут, рахит, остеомаляция, а также пеллагра и голодный отек. Впрочем, относительно этиологической сущности последних двух заболеваний нет еще полного согласия авторов. Для выяснения этиологии перечисленных заболеваний служат опыты на животных, которые позволяют делать наблюдения в чистом виде при исключении всех других факторов недостаточного питания. Понятно, что при так называемых авитаминозах у человека отношения гораздо более сложны, и в их проявлении почти неизбежно принимают участие не один, а многие факторы. Так, напр., при нецелесообразном выборе пищи на ряду с полным отсутствием одного В., почти как правило, бывает недостаточное введение других В. Кроме того, количественные отношения других составных частей пищи могут быть неправильны. Поэтому и картина авитаминозов у людей проявляется весьма различно. Однако, и клиника дает иногда материал почти равноценный эксперименту. Таковы, напр., наблюдения Hess’a относительно влияния В. С (см. ниже) на рост и вес малых детей.
В настоящее время можно считать доказанным существование трех В., отсутствие которых в пище обусловливает определенные заболевания; таковы:
1) Антирахитический В., или фактор А.
2) Антиберибери В., или фактор В.
3) Антискорбутический В., или фактор С.
Кроме того, все больше накопляется данных, говорящих за выделение в особую группу еще одного В. D, необходимого для роста дрожжевых клеток, значение которого для животных еще недостаточно выяснено. Можно быть уверенным, что перечисленными В. далеко не исчерпывается их наличность в природе. Даже весьма возможно, что для каждого вида животных, помимо общих, существуют свои особые В. Несомненно, что В. принадлежит общее биологическое значение не только в пределах царства животных, но и в растительном мире и в мире микроскопических организмов — бактерий, грибков и простейших.
Животные, как правило, лишены способности синтезировать В. Они получают их в готовом виде с пищей. Не все животные одинаково чувствительны к лишению В. Таковы, например, кролики, которые выдерживают авитаминозное питание в течение долгого времени. Но при этом нужно учесть тот факт, что находящиеся в кишечнике таких животных бактерии могут обильно вырабатывать В., поступающие оттуда в организм животного в достаточном количестве. Действительно, вполне установлено, что некоторые микроорганизмы обладают способностью синтезировать В. Так, по Mac Donald’у дрожжи образуют В. на искусственных свободных от белков средах благодаря собственной клеточной деятельности. По Pacini и Russell’ю) брюшнотифозные бактерии вырабатывают В., способствующие росту (быстрый рост выздоравливающих от брюшного тифа).
Растения, в отличие от животных, вырабатывают В. Однако, эта способность присуща, повидимому, не всем растениям. В. локализируются в семенах и зеленых листьях растений. В семенах находится всегда большое количество В. В на ряду с изменчивым количеством В. А. В. С нет ни в семенах, ни в листьях, но он образуется при проростании зерен.
Роль В. в биохимизме животных и растительных организмов совершенно невыяснена. Среди многочисленных гипотез о способе их действия мы отметим следующие. Одна группа авторов высказывает предположение, что В. входят как материал в построение клетки, имея специальное отношение к тем или иным ее составным частям (белкам, фосфатидам и проч). Другие видят в В. раздражителей, дающих стимул к работе пищеварительным железам, или к ассимиляции питательных веществ, или воздействующих на работу эндокринных желез. Наконец, высказывается предположение о связи между В. и ферментами организма. Так, Hess (Deuts. med. Woch., 1924, № 6) доказывает, что функция В. В находится в прямой связи с окисляющими ферментами организма, координируя отдельные фазы процесса диссимиляции в клетке.
Значение В. для микробов далеко еще не изучено. Но имеется уже достаточно фактов, чтобы признать важное значение В. для размножения микробов и длительности их жизни на питательных средах. Энергичное размножение дрожжей возможно только при внесении значительного количества их в питательную среду, так как при этом вносится достаточное количество готовых В., способствующих росту клеток. Начав размножаться, клетки уже вырабатывают свой В., который удается получить химической обработкой культуры дрожжей, хотя не в чистом виде, но значительно освобожденным от посторонних примесей, в кристаллическом состоянии. Рост менингококков на искусственных питательных средах невозможен без В. Последние растворимы в воде и спирте, весьма термостабильны, выдерживая нагревание в течение 45 минут при 120°, и легко адсорбируются даже на фильтровальной бумаге. Допускают существование в культурах еще второго В., трудно растворимого в воде. В., способствующие росту менингококков, находятся в крови, в секрете носа и особенно в церебро-спинальной жидкости человека. Для роста гонококков кроме подходящей питательной среды (обильное количество свободных аминокислот и надлежащая концентрация ионов) нужны два В. Один из них легко адсорбируется и находится в красных кровяных шариках, другой труднее адсорбируется и находится в тканях. В отношении гемофильных бактерий (инфлюэнца) доказано, что кроме гемоглобина важен еще второй фактор, который, повидимому, способствует ассимиляции железа. Он доказан в пшеничных отрубях, ячменной муке и рисе.
Для грибков В. имеют то же значение, что и для бактерий.
Исследования Bottomley и др. установили, что высшие растения при своем обмене веществ нуждаются в В. типа В. Весьма вероятно, что это не единственный В., в котором нуждаются растения. Допускают, что В. А, заключающийся в больших количествах в семенах и листьях, образуется растениями на месте из материалов, которые приносятся им извне.
Значение В. для животных. Мы уже указали, что В. должны являться непременной составною частью пищи. Это одинаково относится как к травоядным, так и к плотоядным животным. Среди домашних животных встречаются в некоторых местностях болезни с неясной этиологией, которые, однако, должны быть отнесены к авитаминозам. Таково заболевание свиней, сходное с бери-бери человека, и „сукуми“ у лошадей, напоминающее остеомаляцию. Экспериментально типичная картина бери-бери легко получается у кур и голубей при исключительном кормлении их так наз. полированным белым рисом, совершенно лишенным своих оболочек, который не содержит В. В. Болезнь обнаруживается около 20-го дня от начала авитаминозного кормления и начинается с паралича мышц ног, который быстро захватывает мышцы шеи и крыльев, переходя затем на все тело. Птица лежит на боку с запрокинутой на спину головою. Смерть наступает через несколько дней, если не предпринято соответствующее лечение. Сущность болезни заключается в полиневрите. Лечение состоит в введении в организм животного препаратов, содержащих В., при чем животное оправляется чрезвычайно быстро.
Собаки являются особенно подходящим объектом для изучения экспериментального рахита (лишение В. А). Особенно чувствительны к авитаминозному кормлению щенки в возрасте 5—8 недель. При диэте, бедной В. А, у них наступают резкие изменения в костях, характерные для рахита. Рахитические явления у щенков наступают уже через 6 недель от начала авитаминозного кормления. Доказано, что пища, богатая В. А, предохраняет от рахита.
Морские свинки легко заболевают скорбутом при исключении из их пищи В. С. Пища экспериментальных животных должна состоять из овса при совершенном отсутствии свежих овощей и корнеплодов.
Попытки выделить В. в чистом виде остаются до сих пор бесплодными. Единственным реактивом на В. служат животные, у которых экспериментально вызван тот или иной авитаминоз. На них испытывают действие пищевых продуктов и искусственно полученных препаратов. Этот путь хотя верен, но очень длителен. Химических же реакций, с помощью которых можно было бы обнаружить присутствие В., не существует. Это обстоятельство, конечно, весьма затрудняет работы по получению В. в более или менее чистом виде путем химической обработки исходных материалов. Лучший метод выделения В. из общей массы инактивного материала состоит в том, что из различных продуктов приготовляются водные и спиртные экстракты, которые затем подвергаются химической обработке, и с помощью реакций осаждения получаются фракции, содержащие В. в более концентрированном состоянии. При дальнейшей химической обработке, с целью освободить В. от посторонних примесей, количество активных В. уменьшается, что выражается в ослаблении лечебного эффекта препарата, и, наконец, В. исчезают совсем. Причина этого явления не выяснена. Funk допускает две возможности: или содержащиеся в смеси инактивные вещества в конце концов прочно адсорбируют В., делая их вследствие этого недеятельными, или В. распадаются на неактивные фрагменты. Funk придает значение тому обстоятельству, что при фракционировании в числе веществ, сопутствующих В. В, всегда находится пиридиновое кольцо, которое, как составная часть клетки, впервые было обнаружено именно при работах с В. Поэтому можно допустить, что дериваты пиридина представляют собою продукты превращения В.
Некоторые авторы пытались установить сходство В. с ферментами. Но между ними есть существенное различие. Так, ферменты сразу теряют свою активность при определенной температурной границе (напр., между 50—70° С): „Как бы в часах лопнула пружина“, по образному выражению Funk’а. В. же с повышением температуры инактивируются постепенно. Полное разрушение их наступает при гораздо более высокой температуре, чем ферментов, при чем устойчивость В. как термическая, так и химическая, гораздо выше, когда они находятся в своей естественной среде, чем во фракциях, искусственно полученных посредством химической обработки.
Итак, химическая природа В. совершенно неизвестна. Биологически все В. имеют между собою то общее, что они необходимы для жизни, входя в качестве составной части в естественные пищевые смеси; прибавление В. делает полноценной пищу, искусственно составленную из определенных химических веществ. В. не могут быть отождествлены ни с одной из главных составных частей пищи, действуют в ничтожных количествах и отличаются не слишком большой стабильностью.
После этих общих сведений перейдем к более детальному ознакомлению с отдельными известными до сих пор В.
Антирахитический В., или фактор А, содержится в большом количестве в рыбьем жире, в коровьем масле и яичном желтке, также в значительном количестве в листьях зеленых растений, в овощах, в органах и тканях животных и в обезжиренном молоке. В последнем он находится в колеблющихся количествах в зависимости от свойств корма. В женском молоке В. А всегда находится в достаточном для ребенка количестве. В маргарине, свином сале и растительных маслах В. А нет. По своей растворимости в жирах В. А называется также жировым фактором. Он растворяется хорошо в спирте и эфире. Однако В. А не принадлежит к группе липоидов, и его связь с жирами лишь случайная. Он довольно легко разрушается под влиянием окислителей, особенно при одновременном действии высокой температуры. Без доступа же кислорода воздуха коровье масло может выдержать 4-часовое нагревание при 120° С. без существенного ослабления своего антирахитического действия. Масло также не теряет своих В. при 2½ часовом пропускании пара в 100°. Таким образом, В. А обладает значительной устойчивостью по отношению к термическим и химическим воздействиям.
Физиологическое действие фактора А. Опыты на животных, в особенности на белых крысах, с несомненностью установили, что фактор А необходим для правильного развития и роста молодого организма. В его отсутствии сначала останавливается нарастание, а затем наступает падение веса тела. При продолжении опыта животное погибает. При введении с пищей В. А животное быстро оправляется. На ряду с этим часто наблюдается размягчение роговой оболочки глаза (кератомаляция) и большая восприимчивость животных к инфекциям. Взрослое животное легче переносит лишение В. А, но все-таки в конце концов погибает при тех же явлениях. В. А имеет большое значение для регенеративных процессов во время беременности. Кроме того, недостаток В. А играет главную роль в развитии рахита.
В. антибери-бери, или фактор В, весьма распространен в природе и обыкновенно находится в достаточном количестве в растительной пище. Он растворим в воде и спирте (но не в абсолютном). Устойчивость В. В к действию высокой температуры находится в зависимости от реакции среды. Именно, в кислой среде он гораздо более устойчив. При температуре 120° С. он ослабевает и через 2 часа совершенно разрушается. Наиболее богаты В. В дрожжи и зерна злаков, который содержится в зародышевой части зерна и в меньшем количестве в его оболочках. Весьма богаты В. В некоторые овощи (морковь, баклажаны, шпинат и капуста), а также апельсины, лимоны и виноград. Из животных продуктов богаты В. В снятое молоко и яйца.
Физиологическое действие фактора В. Как выше было сказано, отсутствие в пище В. В является причиной заболевания людей бери-бери (напр., при преимущественном питании полированным белым рисом). При тех же условиях у птиц развивается аналогичная картина заболевания. В основе болезненных расстройств в обоих случаях лежит множественное поражение периферических нервов (полиневрит). Кроме того, наблюдения над ростом молодых крыс показали, что для правильного их развития необходимо достаточное количество в их пище В. В. О присутствии этого В. можно также судить по его благоприятному действию на размножение дрожжевых клеток. Последний способ (Funk’a и Dubin’а) состоит в том, что по прошествии определенного срока роста дрожжевых культур измеряют количество осадка, состоящего из дрожжевых клеток, в специальных пробирках с капиллярной трубочкой на дне, подразделенной на миллиметры. Он особенно удобен, так как дает результаты уже через 20 часов. Но еще не доказана идентичность В., действующего лечебно при бери-бери, и В., стимулирующих размножение дрожжевых клеток, а может быть и рост организма. Наоборот, все более накопляются факты, говорящие против их тождественности. Так, при нагревании экстрактов из дрожжей при 120° в течение 2-х часов их лечебное действие при бери-бери теряется, но еще сохраняется стимулирующее действие на рост молодых белых крыс. Далее, из аутолизированных дрожжей можно некоторыми способами целиком осадить В. В; вещество же, стимулирующее рост дрожжей, при этом остается в растворе и выпадает лишь при дальнейшем прибавлении адсорбента. Поэтому некоторые авторы различают в дрожжах два В.: фактор В, действующий лечебно на бери-бери, и фактор D, стимулирующий рост дрожжей, а может быть и организма животных. Но несомненно, что фактор В обладает специфическим, характерным действием, которое не может быть заменено ничем другим, почему выделение его в особую группу является вполне обоснованным. Funk выделил из сухих дрожжей вещество весьма богатое В. В, кристаллизующееся в виде тонких игол с постоянной точкой плавления при 223° и имеющее формулу C₂₆H₂₁O₉N₅. Эта фракция содержит никотиновую кислоту, которая, однако, в чистом виде совершенно лишена лечебного действия при экспериментальном бери-бери.
Антискорбутический В., или фактор С, находится в свежих овощах (в особенности в капусте, томатах, свекле и салате), а также в большом количестве в соке лимонов, апельсинов и земляники. Из других продуктов значительное количество В. С содержится в коровьем молоке и яичном желтке. Молоко кормящей женщины, при правильном питании последней, всегда содержит достаточное количество В. С. В. С растворим в воде и 95° спирте, слабо адсорбируется и отличается сравнительно малой устойчивостью. Уже продолжительное хранение, даже в хороших условиях и сушка овощей и фруктов ослабляет и даже разрушает В. С. Тем более вредно действие высоких температур. Так, сок капусты теряет на 70% свое антискорбутическое действие при нагревании в течение часа до 60°, на 90% — при нагревании в течение часа до 90°, и на 70% — при кипячении в течение 20 минут. В листьях капусты В. С более устойчив, равно как в соке лимонов, который выдерживает нагревание в течение часа до 110°. Такую устойчивость приписывают присутствию в соке лимонов лимонной кислоты (до 7%). Вообще В. С в различных продуктах далеко не одинаково чувствителен к действию высокой t°, высушиванию и сохранению впрок. Так, белая капуста, высушенная при 37° и сохраняемая в эксикаторе, удерживает свое антискорбутическое действие в течение 13 месяцев; сок апельсинов и лимонов, выпаренный возможно быстро в вакуумаппарате при t° 75—80°, действителен в течение 6 месяцев и т. п.
Кроме скорбута недостаток В. С вызывает у детей болезнь Барлова.
Содержание В. в различн. продуктах.
Данные взяты из таблицы Funk’a („Die Vitamine“, 2 изд. 1922 г., стр. 227 и след.), составленной по исследованиям многих авторов. Нуль обозначает отсутствие В., — отсутствие исследований; количество плюсов обозначает степень содержания В. (четыре степени).
Литература: С. Funk, „Die Vitamine“, 2 Auflage, 1922 г.; А. Палладин, „Основы питания“, Харьков, 1922 г.; А. Кабанов, „Проблемы питания растущих организмов“, „Гиг. и Эпидем.“, 1924 г., № 1.