Едва сенсация, новинка
В наш быт с большой ноги войдет,
То каждый смело, без запинки
В ней панацею века признаёт.
"Изъять, создать, потом лечить!
Поможет всё, возьми и про запас!
Схоластов мы смогли разоблачить,
А знания не терпят пустых фраз!
Не любим мы, когда нас учат -
Нам естество лишь инструмент.
Вселенная идею лишь озвучит,
А мы отстроим монумент.
Не нужен гению чертеж,
Ответственность не ломит спину,
Чутьё смекалки не пропьёшь,
Пускай гипотезы смутны наполовину".
С такими жаркими речами
Легко забыть природы след,
Легко придать значение устами
Тому, в чем смысла-то и нет.
...
Тот витамин всегда был важен,
На биохимию гляди.
Но нет, давайте ещё больше скажем,
Он победит и рак, поди.
Как ни ищи ему замену,
Дела его не в силах выполнять
Кто избран был тщеславием надменным.
А кто же честен до конца
И довод проверяет страстно,
Обходит тот во всем слепца,
И видит он прекрасное.
Это очередной эксперимент со здешним форматом. Если лень читать, проскролльте сразу вниз, там пикчи и видосы.
Все последние публикации в большинстве своём посвящены настоящим монстрам, охотникам на патогенные организмы. Они достают врага в любом уголке организма, не оставляя никакого шанса микроскопически малым в размерах своего тела и совести вредителям, а меры их работы порой заставляют задуматься о целесообразности их применения. Под неумолимый удар мощных антисептиков и антибиотиков попадает вообще все живое, даже нужные в хозяйстве клетки. Но сегодня речь пойдёт об очень известном витаминном веществе. Если в медицине существует понятие "незаменимых аминокислот". то биохимики могут ввести и понятие "незаменимых оксокислот". Дело в том, что без этого соединения немыслима благотворная роль многих ягод и фруктов, отсутствие его разрушит ваши зубы и десны довольно быстро и сделает жизнь невыносимой. Иммунитет также заметно страдает, когда в организм давно не наведывался этот витамин. В связи с этим в народе закрепилось поверье о том, что сие вещество способно с нуля поднимать иммунитет с колен во времена хворей и недугов. Правда это или нет, виднее вам, но обойтись без данного витамина человечества неспособно. Многим не придется долго напрягать свои нейронные связи мозга, чтобы назвать имя нашего гостя - аскорбиновая кислота приветствует вас в ответ.
Её в лицо узнает каждый — о долге оной скажем дважды!
Аскорбиновая кислота действительно не нуждается в представлении, ибо даже дети, ничего не слышавшие о биохимии, наверняка от старших хоть раз узнавали об этом соединении. Обывателю часто известны и места наибольшего сосредоточения этого витамина, так что просвещать людей в этом нет резона. Несмотря на то, что эта кислота образуется в природе с незапамятных времен, человек близко познакомился с ней лишь в первой половине ХХ века. В 1923—1927 годы Зильва (S. S. Zilva) впервые выделил из лимонного сока вещество с сильным антискорбутным свойством. Он же установил основные свойства этого вещества. 1928 год ознаменовался не только рождением Микки Мауса и открытием пенициллина, но и первым получением аскорбиновой кислоты в чистом виде венгерско-американским химиком Альбертом Сент-Дьёрди. В 1932 году была доказана связь между возникновением цинги и отсутствием этой кислоты в пище человека. И всего лишь спустя 5 лет после первого синтеза витамин попал на конвейер промышленного производства, занялась этим швейцарская компания «Hoffmann-La Roche», дебютировавшей в этом деле.
В те годы чуть ли не любую новинку было модно превращать в панацею, эдакое чудо-средство. Многим известно, как в свое время американские предприниматели наломали дров с открытием радиоактивных веществ. Фонящий радий и его компаунды были запихнуты во многие предметы быта, начиная косметикой и заканчивая часами и посудой. О том, насколько промахнулись эти товарищи со своими идеями, стало понятно только когда ученые познали прелести облучения и лучевой болезни.
С аскорбиновой кислотой история начала завязываться похожим образом. В ряде случаев фармакологи возлагали на витамин С большие надежды, основанные прежде всего не на экспериментальных доказательствах клинической эффективности препарата, а на теоретических предпосылках, в первую очередь — относительно возможного антирадикального действия аскорбиновой кислоты. Краеугольным камнем этих суждений стало именно ошибочное доверие к необоснованным практикой выводам и умозаключениям. В 1970 году Лайнус Полинг опубликовал в Докладах национальной академии США статью «Эволюция и потребность в аскорбиновой кислоте», в которой выдвинул концепцию необходимости высоких доз витамина С, предполагая их оптимальными для здоровья. К этому выводу Полинг пришёл путём теоретических рассуждений на основе доступной ему в то время литературы. Полинг предполагал, что высокие дозы витамина С способны защитить человека от многих заболеваний, в частности, вирусных и онкологических (между прочим, в этих строках читаются современные народные убеждения). Витамин С ученый также считал причастным к формированию коллагеновых волокон для защиты тканей организма от свободных радикалов. Аккордом его труда стал совет повысить дозу витамина в 100-200 раз.
Возможно, Полинг не учёл такого понятия, как гипервитаминоз. Фишка витаминов в том, что они нужны, но в очень малых количествах, которые должны быть нормированы. Стараясь удовлетворить свои потребности в них, мы часто не учитываем стандарты и упиваемся целебной силой этих органических помощников. Гипервитаминоз, наверное, кажется человеку менее серьезной и вероятной угрозой, нежели авитаминоз.
Последующие поколения исследователей не разделили амбиций Полинга, мнение об эффективности низких доз (до 1000 мг) витамина С при лечении простуды по-прежнему не находит подтверждения. Ученые больше склонны к тому, чтобы считать аскорбиновую кислоту средством профилактики простуды, но не ее лечения (профилактический приём витамина C снижает вероятность болезни, но не влияет на её прохождение). Теоретические рекомендации Полинга экспериментально не проводились. С другой стороны, предположения о том, что дозы аскорбиновой кислоты, существенно превышающие потребность, могут приводить к определённым физиологическим расстройствам, также не доказаны. Однако проводить такие опыты индивидуально никто не хочет, поэтому ряд европейских стран от греха подальше принял меры по ограничению единовременных доз препарата. Онкологический аспект применения витамина пока больше смахивают на ничем не подкрепленные утверждения, а единичные исследования с неясными результатами пока ждут более масштабных проверок.
Видишь витамин? И я не вижу. А он везде!
После строгих слов истории пора перейти и к фармакологическому действию. Как уже было упомянуто в работах Полинга, аскорбиновая кислота действительно необходима для образования внутриклеточного коллагена, укрепления структуры зубов, костей и стенок капилляров, что ускоряет заживление ран, формирует устойчивость к стрессу и нормальный иммунный статус. Витамин участвует в окислительно-восстановительных реакциях, метаболизме тирозина, превращении фолиевой кислоты в фолиниевую, метаболизме углеводов, синтезе липидов и белков, метаболизме железа, процессах клеточного дыхания, активации синтеза стероидных гормонов. Аскорбиновая кислота также способна подавлять потребность в других водорастворимых витаминах (B1, B2, A, E, фолиевой и пантотеновой кислотах), улучшает абсорбцию железа, способствуя его депонированию в редуцированной форме (АК наряду со многими органическими кислотами в организме восстанавливает железо, к чему мы вернемся позднее). Витамин нашел себе нишу в сфере пищевых добавок, где ценятся его антиоксидантные свойства. Среди показаний нельзя найти что-либо особенное, приобретают препарат только в случае необходимости организма в повышенном его содержании (неважно при этом, кажется вам или так оно и есть). Как и любая нормальная кислота, аскорбиновая может выпустить лишних протончиков в р-р (пускай и электролитом она сильным не считается), понизив рН. Но поскольку кислота слаба, сильно изменить рН у неё не получится, но этого достаточно при лечении хронического и рецидивирующего вагинита. Ведет это к гибели болезнетворной микрофауны влагалища, которой по вкусу больше другая кислотность.
Если вы думаете, что эта выдержка достаточно полно отражает биохимические свойства АК, то вы серьезно ошибаетесь, ведь роль этого витамина не поддается подробному описанию в пределах этой статьи. Исходя из этого количество показаний должно таким же необъятно огромным, однако когда начинаются нарушения процессов, требующих присутствие АК, то такое просто зовут авитаминозом. Поэтому употребляя в очередной раз дозу витамина С, даже не пытайтесь представить себе картину (схему тем более) всех биохимических приключений кислоты, лучше расслабьтесь и вспомните о том, что вам в этой науке придется столкнуться и не с таким. В конце концов, АК - это вам не какой-то препарат, который должен появиться в организме только во время болезни, нет. Витамины - неотъемлемая часть нашей биохимической природы, и сфера их влияния многогранна и сложна. Вырвать их это почти то же, что и отсоединить от вас некоторый орган или ген. Попробуй-ка, замени его на службе чем-то тождественным. Выполнить все эти функции слаженно может только созданный для этой цели труженик.
Форма выпуска: всем знакомые с детства in dragee et in tabulettis; pulvis solubilis et solutio pro injectionibus также имеют право на существование, когда необходимо доставить препарат в особые места.
Гипервитаминоз, конечно, ситуация неприятная, но в отношении витамина С особых побочек обнаружено не было, поэтому в клинике не очень-то известны случаи передозировки. Причина относительной безопасности аскорбиновой кислоты состоит еще и в том, что её излишки и продукты окисления легко выводятся из организма вместе с мочой. Не забывайте, что витамин С отнесён к водорастворимым витаминам, а это значит, что надолго задерживаться и накапливаться он не может, поскольку "вымывается" водой со временем. Однако повышенное его количество все-таки может подпортить настроение тем же почкам или даже кишечнику. Есть тут, конечно, одна хитрость: относительно безопасными можно считать лишь единичные случаи передозировки, но в постоянстве кроется та самая опасность. Особо рьяным и ярым любителям пичкать себя дозами витаминов следует задуматься над проблемами с усвоением витамина В12, возникновению оксалатных почечных камней (аскорбиновая кислота может легко дать в числе продуктов реакций метаболизма щавелевую кислоту. Она хоть и выводится, но весьма токсичная штука). Замечено также и влияние на концентрацию эстрогена в крови женщин при потреблении соответствующих препаратов. Если уж побаловаться и подсчитать полулетальную дозу, то взрослому человеку не стоит сильно бояться ядовитости АК, ибо его убьет только прием 1-1,5 кг витамина С за раз.
Первый хелат, мой первый шок…
Химическая сторона аскорбиновой кислоты весьма любопытна, поскольку в моей лабе это первое вещество с ярко выраженной лактонной конфигурацией. Лактоны представляют внутренние циклические сложные эфиры гидроксикислот, содержащие в кольце группу -—C(O)O—. Мне же эти соединения больше напоминают обычную органическую кислоту замкнувшуюся в саму себя, поскольку карбоксильная группа сцеплена с углеводородным радикалом самой кислоты, а не с отдельным атомом водорода (т.е. как будто кислота "укусила" себя за хвост). Наш же витамин происходит из L-гулоновой кислоты и его структура номенклатурно характеризуется как 2-3-эндиол-L-гулоно-1,4-лактон (гамма-лактон 2,3-дегидро-L-гулоновой кислоты). Наиболее активной формой является L-аскорбиновая кислота.Синтез начинается с субстрата — D-глюкозы (декстрозы), которую каталитически и под давлением гидрируют до D-сорбитола. Фактически, гидрирование в данной ситуации означает и восстановление альдегидной группы глюкозы. Сорбитол является шестиатомным спиртом, который применяется вместо привычных сахаров у диабетиков в качестве альтернативы, но долго в процессе реакции он не сохранятся не будет, поскольку дальше его необходимо превратить в L-сорбозу, но обычные химические методы тут не работают. Тогда человек прибегает к помощи бактерий Acetobacter xylinum или suboxydans, которые ферментативно (а именно за счет сорбитолдегидрогеназы доводят сорбитол до сорбозы. У второго атома углерода вместо целой гидроксогруппы и атома водорода остается лишь кислород, связанный путем кратной связи (по сути, кетонная группа). Следующим этапом получением витамина С является уже химическое окисление. ЗАканчивается оно 2-кето-L-гулоновой кислотой (2-KLG). Биохимические исследования метаболизма различных микроорганизмов показали, что 2-KLG можно получить другим путем. Так, одни бактерии (Acetobacter, Gluconobacter и Erwinia)могут превращать глюкозу в 2,5-дикето-О-глюконовую кислоту (2,5-DKG), а другие (Corynebacterium, Brevibacterium и Arthrobacter), синтезирующие фермент 2,5-DKG-редуктазу, - преобразовывать 2,5-DKG в 2-KLG.
Как один редуктон провёл самого Л.Полинга, или Сказ о переоцененном витамине, изображение №5
Далее процесс может пойти двумя путями: можно предпринять попытку напичкать соединение ионами натрия, добившись этим енольной формы. Натриевую соль далее разлагают кислотами уже до L-аскорбиновой кислоты. А можно подвергнуть L-сорбозу контакту с ацетоном. Результатом этого знакомства станет 2,3-4,6-диизопропилиден-L-сорбоза. Это довольно интересное соединение, у коего только один исход — «разбиться» о щелочную среду, испустить ацетон и стать искомым продуктом.
1) Первой реакцией, которой удалось описать нашу кислоту, стала в свое время реакция окисления. Витамин С известен своей склонностью к разрушению от воздействия с различными окислителями. Именно это свойство объясняет, почему эту кислоту долго хранить не получится. Та жа особенность не позволяет получить весь витамин из ягодных варений и компотов. Вопреки известному заблуждению, аскорбиновая кислота не разлагается от нагревания (к слову, она плавится с разложением только при температуре свыше 190°C). Поэтому никакой кипяток не способен навредить витамину напрямую. Однако разрушается кислота из-за кислорода воздуха. В н.у. витамин С с этим же самым кислородом почти не реагирует, тому способствовать может и лекарственная форма, защищающая вещество от деградации (такое на примере драже особенно проявляется). Но если раскалить реакционную среду, то любые взаимодействия становятся куда более вероятными и заметными. Нагревание помогает кислороду окислить АК, что приводит к превращению ее в дегидроаскорбиновую кислоту. Ненасыщенная связь в цикле становится предельной, а гидроксогруппы окисляются до кетонных. Этот процесс еще называют окислением по ендиольному фрагменту. Вспоминая об этих свойствах, химики упоминают АК еще и как типичный редуктон - органические соединения, общей структуры RC(OH)=C(OH)C(=O)R содержащие ендиольный фрагмент, стабилизированный сопряжением с соседней карбонильной группой. Согласно правилам, такие вещества хорошо себя зарекомендовали в качестве сильных восстановителей, и теперь вы понимаете, почему. Надо заметить, что подобных по силе восстановителей я в своей лабе не видел с тех пор, как перестал работать с метамизолом натрия.
Какие же реакции могут продемонстрировать нам "буйство красок окисления"? В первую очередь, можно столкнуть АК с р-ром иода, который она с легкостью обесцвечивает. На будущее можете взять на вооружение такой "жизнехак": пятна иода можно частично выводить растворами АК, если под рукой не оказалось тиоцианата калия. Р-ры перманганата калия даже в нейтральной среде хорошо восстанавливаются нашим витамином, колоритные превращения из пурпурного в бурый, а затем и вовсе до потери цвета подтверждают химическую картину реакции. В обоих случаях кислота окисляется до L-дегидроаскорбиновой кислоты.
2) Если первая реакция была в общем-то известна и предсказуема, то вот вторая некогда произвела настоящий переворот, разрушив мои представления о взаимодействиях подобных соединений. Это произошло весной прошлого года, в самый разгар карантина, в те дни я часто баловался с солями АК. Я попытался получить аскорбат железа (II), приливая сульфат железа (II) к р-ру аскорбата натрия. Почему-то я решил, что комплекс соли легко образуется, поэтому в моих планах было увидеть светло-зеленый осадок. Однако реакция пошла диаметрально противоположным образом: с первыми каплями сульфата р-р в пробирке окрасился в темно-фиолетовый, а осадка не выпало. Р-р был в целом прозрачен, лучи света спокойно проходили сквозь его толщу, но не это ошеломило меня в первую очередь. Именно неожиданный цвет р-ра заставил меня впасть на несколько минут в ступор, в течение которого я лихорадочно пытался понять, what in the world сейчас вообще произошло. Впоследствии выяснилось, что неизвестное фиолетовое соединение было хелатным комплексом аскорбата натрия с ионами железа (II). Но это на словах все кажется быстро и просто, но к осознанию этого я пришел практическим путем. Я предположил, что в дело вмещались ионы натрия из аскорбата, для проверки я повторил реакцию, но с чистой АК. Р-р не изменил своего цвета. Как только я прилил к полученной "смеси" немного карбоната натрия, в р-ре образовалась некоторая муть (это попутно образовывался карбонат железа), но цвет у поверхности р-ра стал...фиолетовым! Как выяснилось, без ионов натрия процесс создания окрашенного хелата с сульфатом железа был невозможен, и если бы тогда я взял именно АК, то никакого открытия бы не случилось. Если хотите воочию наблюдать эту легендарную реакцию, то превратите АК в аскорбат натрия с помощью карбоната натрия, уберите избыток последнего, а затем прилейте сульфата железа (II). Фиолетовый комплекс можно обесцветить р-рами сильных окислителей, например, пероксида водорода. С неорганическими к-тами хелат тоже не дружит, мгновенно теряя окрас даже от нескольких их капель (я пробовал с разб. серной).
3) Следующую реакцию я открыл уже в этом году, когда ради забавы решил вскипятить р-р АК с щелочью. Термическая обработка р-ра сделала свое дело: сначала бесцветный р-р быстро пожелтел, а к концу процесса вообще стал багрово-красным. После остывания в пробирке воцарился почти бурый окрас. Чтобы объяснить реакцию, пришлось выдвинуть несколько гипотез. Гипотез было две: первая предполагала, что причиной взаимодействия стала щелочная среда, а согласно второй, тому послужили именно ионы натрия. Проверка гипотезе путем реакции с карбонатом натрия подтвердила: высокий рН жизненно необходим для нормального протекания реакции. А вот кипячение р-ра аскорбата натрия ни к чему интересному не привело, и лишь привнесение порции щелочи в еще не остывший р-р дало понять, что ионы натрия - это явно не главное. По правде надо сказать, что р-р аскорбата хоть и чутка пожелтел после долгого кипячения, но только после подщелачивания окрас появился отчетливо. Что же произошло? Данные наблюдения могли свидетельствовать явно только об одном, а именно о лактонной природе соединения. Я считаю, что нагревание в щелочи разорвало лактонный цикл, что дало в продуктах родную оксикислоту, а точнее ее натриевую соль. По факту, мы столкнулись с обычным гидролизом лактона. Натриевые соли сложных органических соединений нередко имеют окрас в диапазоне от желтого до красного, поэтому реакцию образования гулоната натрия, вероятно, нельзя оспорить. С более сильными к-тами окрас исчезает, что говорит в пользу гипотезы о гидролизе. Кстати говоря, с продуктами первой реакции можно тоже это повторить: прибавление гидроксида натрия к р-ру дегидроАК привело к возникновению оранжевого соединения, что очевидно, тоже является солью. Что вы теперь на это скажете?
4) Еще одним неожиданным взаимодействием можно назвать реакцию с дихроматом аммония, который почему-то решил потемнеть до зеленого р-ра при контакте с АК. Возможно, мы наблюдали просто окисление до уже известных нами продуктов.