Статията е публикувана в „Международен журнал за медицински практики“, №1, 2005г. Доктор Шримптон Д. (химик и аптекар) е научен консултант на Европейската федерация на производителите на лекарствени препарати. В тази статия се разглеждат витамини, минерали и микроелементи, които обикновено са включени в хранителните добавки. Акцентът е поставен върху способността им да си взаимодействат при едновременен прием.

Разглеждаме четири типа взаимодействия:

Химично – което може да възникне при производството на хранителни добавки, преди те да стигнат до потребителя.

Биохимично– което се характеризира с конкуренцията на микроелементите за централно място по време на усвояването и/или транспорта, облекчаване на антиоксидантните цикли, или каквато и да е друга поредица от биохимични процеси, способстваща за повишаване на тяхната ефективност.

Физиологично– което може да увеличи или намали ефективността от използването на хранителните вещества.

Клинично– когато са налице признаци на подобрение на здравословното състояние или в скрита форма е налице недостиг на хранителни вещества. Такива взаимодействия в повечето случаи са важни за диетата на тези хора, при които потреблението на витамини, минерали и микроелементи са на нивото или под нивото на RDA (препоръчителна дневна доза микроелементи, приета във Великобритания) и в същото време предпочитанaта ефективност на хранителните добавки също е на ниво RDA.

В момента във Великобритания, болшинството хранителни добавки, които се продават във вид на комплекс от витамини, минерали и микроелементи, са на нивото RDA[2]. Нещо повече, съществуват такива групи от хора, чийто дневен прием на витамини и микроелементи, не достига нивото RDA [3]. В частност, той се отнася за онези, които спазват диета за отслабване или са достигали възраст от 65 години [4].

Химични взаимодействия

Данните за описаните по-долу взаимодействия са резултат от биологични изследвания, но съответстващите условия вероятно могат да възникнат и в етапа на производство на таблетките и капсулите, последващото разпространение и съхранение по време на срока на годност.

Медта в присъствието на неорганичен сулфат във високи концентрации (до 4000 ppm), образува неразтворимия тиомолибдат и по този начин може да намали абсорбцията на молибдена при приема [5]. Фосфорът може да образува неразтворим магнезий- калций- фосфатен комплекс и по този начин да понижи ефективността на усвояването на магнезий [6].

Цинкът може да образува неразтворими съединения с фолиевата киселина, особено при ниски рН [7]. Ако такива съединения се образуват в стомаха, то те ще се разтворят в дванадесетопръстника при по-високо рН, но ако подобна реакция е станала преди приема на тези съединения, то тези съединения не се усвояват и се разрушават.

Витамин B2 (рибофлавин) образува съединение с цинка, увеличавайки по този начин неговата ефективност [8].

Фолиевата киселина (B9), образува друго съединение с цинковия оксид, което не се разтворя, дори и ако има по-високо рН в дванадесетопръстника, като по този начин се намалява нивото на усвояване на B9 [9].

Витамин С (аскорбинова киселина) може да разлага селенита до атомарен селен, който при липса на други хранителни вещества е биологично инертен [10]. Едновременното използване на аскорбинова киселина с витамин В12, като лекарствен препарат, води до унищожаване на последния [11]. В мултивитаминните-минерални комплекси очевидно не се случват никакви химически реакции при липса на желязо, докато в негово присъствие, според проучването, витамин В12 може да загуби до 30% от своята активност [12].

Биохимични взаимодействия Витамините от група В са важни ко-фактори в много метаболитни реакции и естествено, косвено си влияят един на друг. Например, витамин B3 и B6 са функционални компоненти на ензимите, участващи в освобождаването на енергия от храната и в дадения случай, взаимодействат помежду си косвено, като не увеличават и не потискат ефективността един на друг. Биохимичното взаимодействие се дели на три групи:

  • конкуренция за централно място при свързването;
  • поддръжка за протичането на биохимичните процеси;
  • поддръжка за протичането на антиоксидантните цикли.

Конкуренция за централно място при свързването

Сложно взаимодействие възниква между близки един на друг по химични свойства елементи, които както се предполага, могат да имат общи механизми на усвояване и да се конкурират за лиганди, които са свързващо звено при усвояването и транспорта в кръвта [13]. Тази група елементи включва хром, кобалт, мед, желязо, манган и цинк, както и токсични метали като кадмий и олово. Предполага се, че недостига на един или повече елементи от тази група може да доведе до антагонистична конкуренция при усвояването, което води до дефицит на един или повече важни микроелементи, което от своя страна, води до предразположение към токсични ефекти при прием на кадмий и олово.

Калцият оказва задържащ ефект върху абсорбцията на желязото при тяхната съвместна употреба[14]. В допълнение, калцият потиска усвояването на цинка [15]. Хромът взаимодейства с желязото при свързването с трансферина и естествено, може да наруши метаболизма на желязото и неговото натрупване [16].

Мед и цинк са взаимно антагонистични, излишъкът на един от тях в диетата, води до потискане усвояването на другия, но съдържанието на елементите, необходими за проява на това въздействие трябва да бъде значително по-високо от това, което присъства в нормалната диета [17]. Както е установено, желязото и цинка си пречат в процеса на усвояване един на друг, въпреки че механизмът на тяхната антагонистичност още не е изяснен [18]. Използването на желязо заедно с аскорбинова киселина (витамин С) и в достатъчно голямо количество, потиска усвояването на медта [19].

Манганът намалява ефективността на усвояване на желязото с 40%, въпреки че неговото действие може да варира в зависимост от наличието на други хранителни вещества и други форми на желязото [20]. Например, ние можем да предположим, че няма да се наблюдава подобен ефект върху хемовото желязо от месните продукти.

Рибофлавин (витамин B2) е необходим за усвояването на желязото; дефицитът на рибофлавин в храната затруднява този процес [21].

Биотин и пантотенова киселина имат обща транспортна система, но за сега не е установено значението на този факт за храненето [22].

Витамин C влиза в пряко взаимодействие с желязото, повишавайки ефективността на неговата абсорбция при съвместен прием [23].

Витамин А може косвено да допринесе за усвояването на желязото, предотвратявайки неговото инхибиране на фитат[23]. При високо съдържание, той може да повлияе на усвояването на витамин К, което както е било доказано, е съпроводено от кръвоизливи в експерименталните плъхове [24].

Витамин D регулира усвояването на калций, което най-вероятно е резултат от влиянието на витамина върху транспорта на калция от червата [25]. Резултатите от проучвания върху животни са показали, че витамините А и D могат да намалят токсичността един на друг, вероятно, за сметка на взаимното антагонистично взаимодействие [26]. Витамин Е при едновременен прием с витамин А в големи количества (Е-500 мг и А-60 мг), може да повиши усвояването на А и да намали неговата токсичност [27,28].

Определяне на RDA

В описаните препоръки относно прилагането на нутриентите терминът RDA (препоръчителна дневна доза) се използва за “ RDA маркировка” в съответствие с действащото законодателство на Европейския съюз. Този термин е удобен за потребителя в качеството си на единен термин, вместо различните препоръчителни дози нутриенти (RNI), установени за мъже, жени и различните възрастови групи.

Поддръжка за протичането на биохимичните процеси

Витамин В12 е съществен компонент на ензимната система, участващ при преобразуването на фолатите в тяхната метаболитна активна форма. При дефицит на витамин В12 се потиска съществен етап от последователността на биохимичните процеси [29].

Витамин К е важен фактор в последователността на реакциите, които позволяват на калциевите йони да образуват комплекс с протромбина, който от своя страна се свързва с фосфолипидите и образува тромбин [30]. При това, образуването на тромбин се явява пусков механизъм в процеса на съсирване на кръвта.

Поддръжка за протичането на антиоксидантните цикли

Смята се, че витамин С участва в хипотетичната циклична регенерация на витамин Е, при която витамин С действа като възстановител[31]. Въпреки че концепцията за поддържане нивото на витамин Е за сметка регенерация на неговата активност да е доста привлекателна, няма достатъчно данни, за да се потвърди значимостта на тази хипотеза за храненето.

Физиологично взаимодействие

В рамките на това проучване, физиологичните взаимодействия са ограничени до тези от тях, които намаляват или увеличават ефективността на използване (утилизацияя).

Взаимодействия, усилващи ефективността на използване Витамин В1 (тиамин), според проучването, повишава ефективността от използването на пантотеновата киселина в метаболизма [32].

Витамин B2 (рибовлафин), по силата на същото проучване, също така повишава ефективността на използването на пантотеновата киселина, но в по-малка степен, отколкото на витамин B1 [32]. Използването на желязото се повишава при добавяне на рибофлавин в рибофлавин-дефицитна диета, но няма доказателство за положителното влияние на рибофлавина върху усвояването на желязото при негова употреба в количества над RDA [21]. Изследванията, извършени върху пилетата, показаха повишена ефективност при използване на пантотенова киселина за сметка на действието на витамин В12 [33]. При опити с плъхове беше установено, че пантотеновата киселина подобрява ефективността на усвояването на витамин С (аскорбинова киселина) [34].

Витамин А се отразява директно в транспортирането на желязото и образуването на червени кръвни клетки. Може би, когато е налице дефицит на витамин А, мобилизацията на желязото от кръвните депа също е затруднена [23].

Витамин C влияе върху натрупването на желязо и неговия транспорт, вероятно, чрез участието си в регулацията на синтеза на феритин, като по този начин повишава ефективността от използването на желязо [35,36].

Витамин D регулира метаболизма на калция и фосфора, и повишава ефективността на тяхната утилизация. Витамин D е активен в много тъкани, особено в червата, костите и бъбреците, където реабсорбцията на калций дава значителен принос към общите запаси на калций в организма [37].

Витамин К участва в използването на калция в ранните етапи на формиране на костната тъкан [38]. Процесът на изграждане и реконструкция на костната тъкан е комплексен, включващ не само витамините D и K, но и остеокалцин, а може би и други протеинови регулатори.

Освен това, магнезия има пряко участие в образуването на паратхормоните. Следователно, необходимо е да се разглеждат витамините D, K и минералите, които участват в образуването на костната тъкан, като един комплекс, като същевременно е възможно образуването на други съединения, които биха могли да окажат влияние върху дадената система.

Взаимодействия, намаляващи ефективността на използване

Беше съобщено, че фолиевата киселина понижава нивата на витамин В12 и цинка в кръвта, но други проучвания не го потвърждават [39,40]. Към момента няма достатъчно данни, за да се докаже взаимодействието между фолатите и витамин В12 или цинк, което би могло да намали ефективността от използването им.

Витамин C погрешно се свързва с намалено усвояване на медта от тънкото черво [41]. Най-убедителното обяснение за намалената активност на медта, в този случай е, че аскорбиновата киселина способства за дисоциацията на меда от церулоплазмина и съответно, намалява неговата оксидазна активност [42].

Витамин Е няма количествено изразено влияние върху скоростта на съсирване на кръвта и следователно, определяне на количественото взаимодействие с витамин К, ако неговото съдържание в храната е на нивото на RDA. Точно обратното, ежедневното добавяне на витамин Е под формата на хранителни добавки в обем над 250 мг оказва влияние върху скоростта на кръвното съсирване [43].

Предполага се, че това явление може да се дължи на влиянието на витамин Е върху реакцията на карбоксилиране, необходима за активиране на факторите за съсирване на кръвта, които зависят от витамин К [44]. Резултатите от проучването при пилета показват, че медта намалява активността на пантотеновата киселина [45]. Също така е установено взаимодействието на медта с молибдена, вероятно в сърдечно-съдовата система, но при хората не е доказано [46]. Селенът участва в метаболизма на йода, макар и високото съдържание на селен да не увеличава неговата активност, дефицитът води до понижаване на неговата активност [47].

Клинично взаимодействие

По-долу са представени взаимодействия, които имат видими клинични последствия и следователно са пряко свързани с храненето на човека. Фолиевата киселина в съчетание с витамини В12 и B6 участва в метаболитните реакции на превръщане на хомоцистеина в метионин и цистеин. При съвместен прием на тези витамини в правилната концентрация, хомоцистеина се превръща в цистеин и метионин; при това неговата концентрация в кръвта остава ниска [48]. С ниската концентрация на хомоцистеина е свързано намаляването на риска от коронарна недостатъчност [49].

Независимо от изследването на метаболитните процеси, причините за това хомоцистеина да бъде симптом за коронарна недостатъчност, са неизвестни. Фолиевата киселина може да скрие симптомите за В12 дефицитна анемия при ежедневна употреба в количество 5 мг [50]. Това не се случва, ако дневната доза е 1 мг или по-малко. Това явление все още не е включено в списъка на взаимодействия, тъй като ежедневната употреба на хранителни добавки в количества повече от 1 мг / ден без медицински надзор, не се препоръчва, нито в Америка, нито в Европа.

Заключение Разгледаните в статията взаимодействия на микроелементите общо са представени в таблица. Количествени данни няма, тъй като в много случаи те са недостатъчни, за да се правят количествени заключения. Където е възможно, такива данни са представени в текста. В повечето от приведените случаи, концентрацията и ежедневния прием на микроелементи е на физиологично ниво, т.е. на /или близо до нивото RDA. В случаите, когато това не е така, изрично е посочено в текста.

Наблюдаваните взаимодействия са важни за производството на хранителни добавки, от гледна точка на тяхното съдържание в храненето в Англия, където повече от 90% от мултивитамините и минералите, които се продават в периода 1998-1999 г., съдържат компоненти в съответствие със, или около нивото на RDA.

Малко вероятно е потребителите на мултивитаминно-минерални комплекси да са изложени на риск в резултат на неспособността на производителите да разберат механизма на известни взаимодействия между нутриентите, но заявената полза от използването им няма да бъде напълно реализирана, в случай че възможността от взаимодействие между микроелементите е напълно игнорирана.

Таблица за взаимодействието между микронутриентите

Използвани съкращения:

X- положително и потенциално полезно взаимодействие.

O- негативно и потенциално вредно взаимодействие.

?- противоречиви данни с неопределени последствия при използването на нутриенти…

Витамин B3 не е включен в основната таблица, тъй като той не участва във взаимодействията, имащи значение за диетата. Манганът също не е включен в таблицата, тъй като единственото взаимодействие се отнася до желязото, чието усвояване той може да потиска.

Витамин С влиза в реакция не със селена, а със селенита, окислявайки го до образуване на селен, неусвояем от стомашно-чревния тракт. A, Витамин A; B1, Витамин B1- тиамин ; B2, Витамин B2- рибофлавин; B5, Витамин B5- пантотенова киселина; B6, Витамин B6- перидоксино-хидрохлорид; B9, Витамин B9- фолиева киселина; B12, Витамин B12- цианокабаламин; C, Витамин C- аскорбинова киселина ; D, Витамин D; E, Витамин E; H, Витамин H- биотин; K, Витамин K1 и Витамин K2; Ca- калций; Cr -хром; Cu- мед; Fe -желязо; I- йод; Mg- магнезий; Mo- молибден; P- фосфор; Se- селен; Zn- цинк;

Литература: 1. Shrimpton DH, RDAs what do they really mean? The Pharmaceutical Journal 2002; 268:365-366. 2. Expert Group on vitamins and minerals. Safe upper levels for vitamins and minerals Food Standards Agency 2003: London UK., 3. Gregory J, Foster K, Tyler H, Wiseman M. The dietary and nutritional survey of British adults. HMSO 1990: London HK. 4. Finch S, Doyle W, Lowe C, Bates CJ, Prentice A, Smithers G, Clarke PC. Nutritional diet and nutrition survey.The Staionary Office 1998: London UK. 5. Mason J. Thiomolybdates: mediators of molybdenum toxicity and enzyme inhibitors. Toxicology 1986; 42: 99-109. 6. Brink EJ, Beynen AC. Nutrition and magnesium absorption: A review. Progress in Food and Nutrition Science 1992: 16: 125-162. 7. Ghishan FK, Said HM, Wilson PC. Intestinal transport of zinc and folic acid: a mutual inhibition effect. American Journal of Clinical Nutrition 1986; 43:258-262. 8. Agte VV, Pokniknar KM, Chiplonkar SA. Efect of riboflavin supplementation on zinc and iron absorption and growth performance in mice. Biological Trace Element Research 1998; 65: 109-115 9. Wolfe SA, Gibson RS, Gadowsky SL, O’Connor DL. Zinc status of a group of pregnant adolescents at 36 weeks gestation living in southern Ontario. Journal of the American College of Nutrition 1994; 13: 154-164 10. Agency for Toxic Substance and Disease Registry (ATSDR). Toxicological profile for selenium (update). US Department of Health and Human Services 1996: Washington DC, USA 11. AHFS Drug Information. American Hospital Formulary Service Drug Information 94 (editor McEvoy GK). American Society of Hospital Pharmacists Inc 1994: Bethesda MD, USA 12. Herbert V, Drivas G, Foscaldi R, Manusselis C, Colman N, Kanazawa S, Das K, Gelernt M, Herzlich B, Jennings J. Multivitamin/mineral food supplements containing vitamin B12 may also contain analogues of vitamin B12. New England Journal of Medicine 1982: 255-256 13. Lynch SR. Interaction of iron with other nutrients. Nutrition Reviews 1997; 14. 55: 102-110. 15. Hallberg L, Brune M, Evlandsson M. Calcium and iron absorption: mechanism of action and nutritional importance. European Journal of Clinical Nutrition 1991; 46: 317-327. 16. Wood RJ, Zheng JJ. High dietary calcium intakes reduce zinc absorption and balance in humans. American Journal of Clinical Nutrition 1997; 65: 1803-1809. 17. Ani M, Moshtaghie AA. The effect of chromium on parameters related to iron metabolism. Biological Trace Element Research 1992; 32: 57-64. 18. Lönnerdahl B. Bioavailability of copper. American Journal of Clinical Nutrtion 9196; 63:821S-829S. 19. Whittaker P. Iron and zinc interaction in humans. American Journal of Clinical Nutrition 1998; 68: 442S-446S. 20. Johnson MA, Murphy CL. Adverse effects of high dietary iron and ascorbic acid on copper status in copper-deficient and copper-adequate rats. American Journal of Clinical Nutrition 19898; 47: 96-101. 21. Rosander-Hultén L. Competitive absorption by manganese and zinc in humans. American Journal of Clinical Nutrition 1991: 152-156. 22. Powers HJ, Weaver LT, Austin S, Wright AJ, Fairweather-Tait SJ. Riboflavin deficiency in the rat: effects on iron utilisation and loss. British Journal of Nutrition 1991; 65: 487-496. 23. Said HM. Cellular uptake of biotin: mechanisms and regulation. Journal of Nutrition 1990; 129: 490S-493S. 24. Bloem MW. Interdependence of vitamin A and iron: an important association for programmes of anaemia control. Proceedings of the Nutrition Society 1995; 54: 501-508. 25. Matseiner JT. Mechanism of retinoic acid and squalene on vitamin K deficiency in the rat. Journal of Nutrition 1967; 91: 303-306. 26. Sakota O, Hosking D. Update on calcium and vitamin D metabolism. Current Orthopaedics 1999; 13: 53-63. 27. Hathcock JN, Hatton DG, Jemkins MY, McDonald JT, Sudaresan PR, 28. Wilkening VL. Evaluation of vitamin A toxicity. American Journal of Clinical Nutrition 1990; 52: 183-202. 29. Kusin JA, Reddy V, Sivakumar B. Vitamin E supplements and the absorption of a massive dose of vitamin A. American Journal of Clinical Nutrition 1974; 27: 774-776. 30. Bauernfeind JC. The use of vitamin A: A Report of the International Vitamin A Consultative Group (IVACG) 1980. 31. Weir DG, Scott JM. Vitamin B1. in: Cobalamin in Modern Nutrition in Health and Disease (9th Edition); Editors Shils ME, Olson JA, Shike M, Ross AC, 1999; Williams and Wilkins: USA. 32. Gallop PM. Carboxylated calcium-binding proteins and vitamin K. New England Journal of |Medicine 1980; 302: 1460-1466. 33. Combs GF. Vitamin E in: The Vitamins. Fundamental aspects in nutrition and 34. health 1992. Academic press Inc: London, UK. 35. Koyanagi T, Hareyama S, Kikuchi R. Effect of administration of thiamine, riboflavin, ascorbic acid and vitamin A to students on their pantothenic acid contents in serum and urine. Tohoku Journal of Experimental Medicine 1969; 98: 357-362. 36. Yacowitz H, Norris LC, Heuser GF. Evidence for an interrelationship between vitamin B12 and pantothenic acid. The Journal of Biological Chemistry 1951; 192:141-146. 37. Pudelkewicz C, Roderuk C. Pantothenic acid deficiency in the young guinea pig. Journal of Nutrition 1960; 70: 348-352. 38. Wapnick AA, Bethwell TH, Settel HC. The relationship between serum iron levels and ascorbic acid stores in siderotic Bantu. British Journal of Haematology 1970; 19:271-276. 39. Toth I, Bridges KR. Ascorbic acid modulates ferritin translation by an aconitase/IRP switch. Blood 1995; 86:127a. 40. DeLuca HF, Zierold C. Mechanisms and functions of vitamin D. Nutrition Reviews 1998; 56: S4-S10. 41. Shearer MJ. Vitamin K. The Lancet 1995; 345: 229-234. 42. Bok J, Faber JG, de Vries JA. The effect of pterylglutamic acid administration on the serum B12 concentration in pernicious anemia in relapse. Journal of laboratory and Clinical Medicine 1958; 51:667-671. 43. Norris JW, Pratt RF. A controlled study of folic acid in epilepsy. Neurology 1971; 44. 21: 659-664. 45. Van den Berg GJ, Beynan AC. Influence of ascorbic acid supplementation on copper metabolism in rats. British Journal of Nutrition 1992; 68: 701-715. 46. Jacob RA, Skala JR, Omaye ST, Turnlund JR. Effect of varying ascorbic acid intakes on copper absorption and ceruloplasmin levels of young men. Journal of Nutrition 1987; 117:2109-2115. 47. Corrigan JJ, Marcus FI. Coagulopathy associated with vitamin E ingestion. Journal of the American Medical Association 1974; 230: 1300-1301. 48. Battger WJ, Olson R. Effect of α-tocopherol and α-tocopherolquinone on vitamin K dependent carboxylation in the rat. Federal Proceedings 1982; 41:344 49. Latymer EA, Coates ME. The effects of high dietary supplements of copper sulphate on pantothenic acid metabolism in the chick. British Journal of Nutrition 1980; 45: 431-439 50. Gray LF, Daniel LJ. Effects of the copper status of the rat on the copper-molybdenum-sulphate interaction. Journal of Nutrition 1964; 84: 31-37. 51. Nordic Project Group. Risk evaluation of essential trace elements- essential versus toxic levels of intake. Report of a Nordic Project Group. Nord 1995; 18. 52. Calvert H. An overview of folate metabolism: features relevant to the action and toxicities of antifolate anticancer agents. Seminars in Oncology 1999; 26: 3-10. 53. Koehler KM, Pareo-Tubbeh SL, Romero LJ. Folate nutrition and older adults:challenges and opportunities. Journal of the American Dietetic Association 1997; 97: 167-173. 54. Weir DG, Scott JM. Brain function in the elderly: role of vitamin B12 and folate. British Medical Buletin 1999; 55: 669-682.