Витамин b1 (тиамин)

Химия

Тиамин представляет собой бесцветные сероорганическое соединение с неприятным запахом серой и химической формулой C ₁₂ H ₁₇ N ₄ O S . Его структура состоит из аминопиримидина и тиазолиевого кольца, связанных метиленовым мостиком . Тиазол замещен боковыми цепями метила и гидроксиэтила. Тиамин растворим в воде , метаноле и глицерине и практически не растворим в менее полярных органических растворителях . В качестве основания он может образовывать соли с кислотами, такими как гидрохлорид. Он стабилен при кислом pH, но нестабилен в щелочных растворах. Тиамин, который представляет собой стойкий карбен , используется ферментами для катализирования конденсации бензоина in vivo. Тиамин нестабилен при нагревании, но стабилен при хранении в замороженном виде. Он нестабилен при воздействии ультрафиолета и гамма-излучения . Тиамин сильно реагирует в реакциях типа Майяра .

Признаки и причины нехватки витамина в организме

Суточная норма тиамина для ребенка – 0,5 – 1,7 миллиграмм, для женщин – 1,3 – 2,2, для мужчин – 1,6 – 2,5.

При беременности, для полноценного формирования плода, потребность в витамине В1 возрастает и достигает 2,5 миллиграмма в день. Нехватка полезного соединения в организме несет потенциальную угрозу неправильной закладки органов и появления отклонений в работе центральной нервной системы будущего малыша. Особенно болезненно женщина ощущает дефицит тиамина в третьем триместре, когда возникает сильная боль в бедрах, пояснице, вследствие давления матки на нервные сплетения

Поэтому важно следить за тем, чтобы беременная систематически восполняла недостаток витамина, ежедневно употребляла продукты, богатые им

Определение гиповитаминоза В1

Первичные симптомы:

• онемение рук, ног;
• ухудшение функционирования нервной ткани;
• повышенная раздражительность, плаксивость, чувство беспокойства;
• зябкость при любой температуре окружающего воздуха;
• синдром Вернике-Корсакова (наблюдается у больных, страдающих алкогольной зависимостью);
• снижение памяти;
• кожный зуд;
• повышенная утомляемость;
• дрожание рук;
• бессонница;
• головные боли;
• депрессия;
• мышечная слабость;
• ухудшение координации;
• диарея;
• увеличение размеров печени;
• снижение аппетита;
• потеря веса;
• тошнота;
• желудочно-кишечные расстройства;
• жжение в подложечной области;
• запоры;
• артериальная гипотония;
• учащенное сердцебиение;
• неустойчивый, учащенный пульс;
• одышка при незначительной нагрузке;
• сердечная недостаточность;
• тахикардия.

Ввиду того, что нутриент не способен накапливаться в организме, важно постоянно пополнять его запасы, иначе постепенно наступает авитаминоз

Причины недостатка витамина группы В1

1. Регулярный приём кофе. Ежедневное потребление кофеиносодержащего напитка приводит к выбросу большого количества соляной кислоты, которая разрушает 50% тиамина в организме.
2. Уменьшение объема грубой клетчатки (отрубей) в растительном сырье. Продукты, обедненные тиамином – шлифованный рис, белый хлеб, овсяные хлопья «экстра», отбеленное зерно.
3. Потребление рафинированной углеводной пищи (хлебобулочных и кондитерских изделий, сдобной выпечки, макарон). Регулярный приём таких продуктов увеличивает дефицит тиамина в 3 раза.
4. Длительная термическая обработка еды. Если в течение 45 минут пищу готовить при температуре 200 градусов, потери активного тиамина достигают 50%.
5. Консервирование овощей и фруктов. Стерилизация продуктов на протяжении 20 минут приводит к утрате 25% витамина.
6. Обильное потоотделение.
7. Наличие хронических инфекционных заболеваний.
8. Беременность. В последний триместр потребность женщины в нутриенте возрастает в 2 раза. Поэтому для будущих мам суточная дозировка тиамина должна составлять 3 миллиграмма.
9. Чрезмерное нагревание или переохлаждение организма.

Дефицит тиамина на протяжении длительного времени (более года) приводит к нарушению обменов БЖУ и снижению скорости образования клеточного источника энергии. Это значит, что поступившая с едой глюкоза не способна трансформироваться в молекулу АТФ, как следствие, в крови аккумулируются токсичные продукты неполной переработки углеводов (пируват, молочная кислота). Данные метаболиты, проникая в ткани головного, спинного мозга, нарушают их правильную работу и провоцируют развитие неврологических заболеваний. Предотвратить риск возникновения расстройств поможет своевременное выявление и устранение факторов, способствующих дефициту водорастворимого витамина в организме.

Функция

Его фосфатные производные участвуют во многих клеточных процессах. Наиболее охарактеризованной формой является пирофосфат тиамина (TPP), кофермент , участвующий в катаболизме сахаров и аминокислот. В дрожжах TPP также требуется на первом этапе спиртового брожения . Все организмы используют тиамин, но он производится только в бактериях, грибах и растениях

Животные должны получать его из своего рациона, и поэтому для человека это важное питательное вещество. Недостаточное потребление у птиц вызывает характерный полиневрит .

Тиамин обычно считается транспортной формой витамина. Пять естественно тиамина фосфатные производные известны: тиамина монофосфата (ThMP), тиамина дифосфат (ThDP), также иногда называемый тиамин пирофосфат (ТЭС), тиамин — трифосфат (ThTP), наиболее недавно обнаруженный аденозина тиамин — трифосфат (AThTP) и аденозин тиамина дифосфат (AThDP). Хотя коферментная роль тиаминдифосфата хорошо известна и широко охарактеризована, некоферментное действие тиамина и производных может быть реализовано посредством связывания с рядом недавно идентифицированных белков, которые не используют каталитическое действие тиаминдифосфата.

Дифосфат тиамина

Физиологическая роль тиамина монофосфата (ThMP) неизвестна; однако дифосфат физиологически важен. Синтез тиаминдифосфата (ThDP), также известного как тиаминпирофосфат (TPP) или кокарбоксилаза , катализируется ферментом под названием тиаминдифосфокиназа в соответствии с реакцией тиамин + ATP → ThDP + AMP (EC 2.7.6.2). ThDP представляет собой кофермент для нескольких ферментов, которые катализируют перенос двухуглеродных единиц и, в частности, дегидрирование ( декарбоксилирование и последующее конъюгирование с коферментом А ) 2-оксокислот (альфа-кетокислот). Примеры включают:

• Присутствует у большинства видов
  • пируватдегидрогеназа и 2- оксоглутаратдегидрогеназа (также называемая α-кетоглутаратдегидрогеназой )
  • дегидрогеназа α-кетокислот с разветвленной цепью
  • 2-гидроксифитаноил-CoA лиаза
  • транскетолаза
• Присутствуют у некоторых видов:
  • пируватдекарбоксилаза (в дрожжах )
  • несколько дополнительных бактериальных ферментов

Ферменты транскетолаза , пируватдегидрогеназа (PDH) и 2- оксоглутаратдегидрогеназа (OGDH) важны для метаболизма углеводов . Цитозольный фермент транскетолаза является ключевым участником пентозофосфатного пути , основного пути биосинтеза пентозных сахаров, дезоксирибозы и рибозы . Митохондриальные PDH и OGDH являются частью биохимических путей, которые приводят к образованию аденозинтрифосфата (АТФ), который является основной формой энергии для клетки. PDH связывает гликолиз с циклом лимонной кислоты , в то время как реакция, катализируемая OGDH, является лимитирующей стадией в цикле лимонной кислоты. В нервной системе ПДГ также участвует в производстве ацетилхолина, нейромедиатора, и в синтезе миелина.

Тиаминтрифосфат

Тиамин трифосфата (ThTP) долгое время считался специфическим нейроактивный формой тиамин, играет определенную роль в хлоридных каналов в нейронах млекопитающих и других животных, хотя это и не полностью изучены. Однако недавно было показано, что ThTP существует в бактериях , грибах , растениях и животных, что предполагает гораздо более общую клеточную роль. В частности, у E. coli , по-видимому, он играет роль в ответ на аминокислотное голодание.

Аденозин тиаминтрифосфат

Аденозинтиаминтрифосфат (AThTP) или тиаминилированный аденозинтрифосфат недавно был обнаружен у Escherichia coli , где он накапливается в результате углеродного голодания. В E. coli AThTP может составлять до 20% от общего количества тиамина. Он также присутствует в меньших количествах в дрожжах , корнях высших растений и тканях животных.

Аденозиндифосфат тиамина

Аденозинтиаминдифосфат (AThDP) или тиаминилированный аденозиндифосфат в небольших количествах присутствует в печени позвоночных, но его роль остается неизвестной.

Ценность тиамина для спортсменов

В тренировочном процессе достижение поставленных целей напрямую зависит от выносливости и функциональной готовности спортсмена к тяжелым физическим нагрузкам. Для этого, кроме сбалансированного питания и специальных диет, требуется постоянное насыщение организма витаминами, в том числе и тиамином.

В любом виде спорта условием успеха является хорошее психоэмоциональное состояние атлета. Благоприятное влияние витамина B1 на нервную систему помогает в этом. Также он стимулирует метаболизм, способствует ускоренной выработке энергии и быстрому росту мышечной ткани. Поэтому поддержание необходимой концентрации этого соединения в крови и тканях – это обязательное условие результативности занятий силовыми видами спорта.

Участвуя в процессах кроветворения и транспортировки кислорода к клеткам, нутриент позитивно влияет на выносливость, работоспособность и время восстановления после интенсивных нагрузок. Такие результаты действия витамина улучшают переносимость монотонных и длительных физических упражнений, что повышает эффективность тренировок бегунов на длинные дистанции, пловцов, лыжников и других спортсменов подобных специализаций.

Употребление тиамина поддерживает мышечный тонус и хорошее настроение, способствует увеличению силовых показателей и повышению сопротивляемости организма к воздействию внешних вредных факторов. Это обеспечивает готовность атлета к стрессовым нагрузкам и позволяет интенсифицировать тренировочный процесс без вреда для здоровья.

Последствия дефицита тиамина

Большое количество продуктов, употребляемых человеком, содержат тиамин, но его нехватка является довольно распространенным явлением. Дефицит бывает как временным, так и систематическим. В последнем случае развиваются тяжелые расстройства, а особенно нервные.

Болезнь бери-бери, характерная для многих регионов с неблагоприятными условиями проживания и частым недостатком пищи, на фоне недостатка тиамина характеризуется слабостью и атрофией мышечных тканей, потерей веса и нарушениями на интеллектуальном уровне, развитием патологий пищеварительной системы и сердца, а также паралич.

Еще одной формой этого заболевания является синдром Корсакова, но он развивается чаще у тех, кто страдает от алкоголизма, что способствует снижению тиамина в организме. Прогрессирование заболевания становится причиной необратимого повреждения головного мозга — нарушений умственной деятельности и памяти. Спасти пациента может только своевременное обнаружение проблемы и лечение, когда в организм вводят различные лекарственные формы тиамина, в том числе и гидрохлорида, пока не наступит облечение.

Периодический дефицит у взрослых менее опасен, но тоже имеет негативные последствия, может перейти в систематический. Основными признаками недостатка являются нарушения в сердечно-сосудистой и пищеварительной системах, а также атрофия мышечных тканей. В детском возрасте недостаток тиамина вызывает задержку физического развития.

Люди, живущие в благоприятных условиях, могут питаться разнообразно и сбалансировано. Независимо от этого, нехватка тиамина является нередким явлением. На ранних этапах дефицит диагностируется гораздо редко, но даже тогда, когда периодический недостаток наблюдается несколько лет, ситуацию можно исправить.

Распознать нехватку позволяют следующие симптомы:

• бессонница;
• частая одышка;
• постоянное чувство усталости и угнетенное чувство голода;
• потеря концентрации и частая забывчивость;
• запоры и тошнота;
• ощущение покалывания в конечностях;
• депрессивное состояние, апатия, которые сменяются раздражительностью.

Постоянная нехватка вещества приводит к ухудшению состояния и более опасным последствиям. Специалисты советуют не доводить до подобного, а пересматривать свой рацион, включая в меню продукты, имеющие в своем составе много витамина B1. Если состояние тяжелое, лучше прибегнуть к приему тиамина хлорида и прочих препаратов.

Тиамин не всегда поступает в организм в том количестве, которое имеется в сырых или свежих продуктах. Часть вещества теряется при термической длительной обработке, а также добавлении большого количества соли. В пищеварительной системе витамин разрушается под действием алкоголя, чая, кофе. Поэтому при наличии дефицита лучше полностью отказаться от данных напитков.

История

Тиамин был первым описанным водорастворимым витамином. Его открытие породило ряд других открытий и к возникновению самого понятия «витамины».
В 1884 году Канехиро Такаки (1849-1920), главный хирург японского флота, отклонил господствующую тогда микробную теорию авитаминоза и предположил, что это заболевание может быть связано с недостатками в рационе. Улучшив рацион моряков на военном корабле, он обнаружил, что замена белого риса (который составлял основу их рациона) ячменем, мясом, молоком, хлебом, овощами, вызвала практически полную ликвидацию авитаминоза во время 9-месячного морского путешествия. Тем не менее, так как Такаки добавил в их рацион большое множество разнообразных продуктов питания, был сделан неверный вывод о пользе увеличения потребления азота, так как в то время витамины были неизвестными веществами. Кроме того, представителей ВМФ не удалось убедить в необходимости столь дорогой программы диетического улучшения, тем более многие мужчины продолжали умирать от авитаминоза даже во время русско-японской войны 1904-5. Однако в 1905 году, после того, как в рисовых отрубях был обнаружен антиавитаминозный фактор (удаляемый из белого риса при обработке) и в коричневом ячменном рисе, Такаки был вознагражден титулом барона, после чего он получил прозвище «Ячменный барон».
В 1897 году Христиан Эйкман (1858-1930), военный врач в Голландской Ост-Индии, обнаружил, что у птиц, питающихся вареным шлифованным рисом, начинает развиваться паралич, который можно вылечить, прекратив кормить птиц шлифованным рисом. Он утверждал, что бери-бери развивается из-за нервного «яда» в эндосперме риса, а внешние слои зерна дают организму защиту. Его помощник, Геррит Гриджинс (1865-1944), в 1901 году правильно интерпретировал связь между чрезмерным потреблением шлифованного риса и авитаминозом. Он заключил, что во внешних слоях рисового зерна содержатся необходимые организму питательные вещества, которые удаляются при шлифовке.
В 1929 году Эйкману, в конечном счете, была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине, потому что его наблюдения привели к открытию витаминов. Имя этим соединениям дал Казимир Функ. В 1911 году Казимир Функ выделил из рисовых отрубей антинейритические вещества, которое он назвал «витамины» (полагая, что они содержат аминогруппу). В 1926 году голландские химики, Баренд Конрад Петрус Янсен (1884-1962) и его ближайший сотрудник Фредерик Виллем Донат (1889-1957), смогли изолировать и кристаллизовать активное вещество, структура которого была определена в 1934 году Руннелсом Робертом Уильямсом (1886 -1965), химиком из США. Эта же группа в 1936 году синтезировала тиамин («серосодержащий витамин»).
Тиамин изначально назвали «аневрин» (витамин для борьбы с нейритом). Сэр Рудольф Петерс из Оксфорда представил голубей, диета которых была лишена тиамина, в качестве модели для понимания того, как дефицит тиамина может привести к возникновению патологически-физиологических симптомов бери-бери. Действительно, кормление голубей шлифованным рисом приводит к легко узнаваемому сокращению мышц шеи и головы, называемому опистотонус. В отсутствии лечения животное умирало через несколько дней. Введение тиамина на стадии опистотонуса ведет к полному излечению животных в течение 30 мин. Поскольку в мозге голубей не наблюдалось никаких морфологических изменений до и после лечения тиамином, Питерс ввел понятие «биохимическое поражение».
Когда Лохман и Шустер (1937) показали, что дифосфорилированное производное тиамина (тиамин дифосфат, ТДФ) является кофактором, необходимым для окислительного декарбоксилирования пирувата (реакция, известная сейчас как катализируемая пируватом дегидрогеназа), казалось, был выяснен механизм действия тиамина в клеточном метаболизме. В настоящее время эта точка зрения кажется упрощенной: пируват-дегидрогеназа является лишь одним из нескольких ферментов, требуемых тиамин дифосфату в качестве кофактора, кроме того, с тех пор были обнаружены другие производные тиамин фосфата, которые также могут влиять на симптомы, наблюдаемые при дефиците тиамина.
Наконец, механизм, посредством которого тиамин фрагмент ТДФ проявляет свою функцию кофермента при протонном замещении в положении 2 на тиазольном кольце, был открыт Рональдом Бреслоу в 1958 году.

Взаимодействие витамина B1 с другими веществами

Витамин B1 плохо совмещается со всеми витаминами группы B (кроме пантотеновой кислоты). Тем не менее комбинированное применение тиамина, пиридоксина и витамина B12 взаимно усиливает полезные свойства и существенно повышает общую эффективность действия.

Цианокоболомин, рибофлавин и тиамин эффективно влияют на состояние и рост волос, и все три применяются для их лечения и оздоровления. По вышеназванным причинам и из-за разрушающего действия витамина B2 на витамин B1 они тоже используются поочередно. Для сокращения количества инъекций разработан и выпускается специальный комбинированный продукт – комбилипен, в котором есть цианокоболомин, пиридоксин и тиамин. Но цена его значительно выше, чем у монопрепаратов.

Магний хорошо сочетается с тиамином и помогает его активизировать. Длительное лечение антибиотиками и чрезмерное употребление кофе, чая и других кофеинсодержащих продуктов негативно влияет на усвоение витамина и со временем приводит к его дефициту.

Автор Мария Ладыгина

Научный консультант проекта.
Физиолог (биологический факультет СПБГУ, бакалавриат).
Биохимик (биологический факультет СПБГУ, магистратура).
Инструктор по хатха-йоге (Институт управления развитием человеческих ресурсов, проект GENERATION YOGA).
Научный сотрудник (2013-2015 НИИ акушерства, гинекологии и репродуктологии им. Отта, работа с маркерами женского бесплодия, анализ биологических образцов; 2015-2017 НИИ особо чистых биопрепаратов, разработка лекарственных средств)
Автор и научный консультант сайтов по тематике ЗОЖ и науке (в области продления жизни)

C 2019 года научный консультант проекта Cross.Expert.

Поглощение и транспорт

Поглощение

Тиамин высвобождается под действием фосфатазы и пирофосфатазы в верхней части тонкой кишки. При низких концентрациях процесс опосредован носителем, а при более высоких концентрациях поглощение происходит за счет пассивной диффузии. Активный транспорт является наибольшим в тощей и подвздошной кишках (он тормозится при потреблении алкоголя и дефиците фолиевой кислоты). Снижение поглощения тиамина происходит при потреблении его в дозах более 5 мг/сут. Клетки слизистой оболочки кишечника обладают активностью тиамин пирофосфокиназы, однако не ясно, связан ли фермент с активным поглощением. Большинство тиамина в кишечнике находится в пирофосфориллированной форме тиаминдифосфата, в то время как тиамин, поступающий на серозную сторону кишечника, часто находится в свободной форме. Поглощение тиамина клетками кишечника, вероятно, связано в некотором роде с его фосфорилированием/дефосфорилированием. На серозной стороне кишечника сброс витамина клетками зависит от Na +-зависимой АТФазы.

Связывание с белками сыворотки

Большинство тиамина в сыворотке связано с белками, в основном – с альбумином. Примерно 90% от общего количества тиамина в крови находится в эритроцитах. В сыворотке крыс был найден специфический связывающий белок, тиамин-связывающий белок, который, как полагают, является гормон регулирующим белком-носителем, важным распределения тиамина в тканях.

Клеточное поглощение

Поглощение тиамина клетками крови и других тканей происходит посредством активного транспорта и пассивной диффузии. Мозгу требуется гораздо большее количество тиамина, чем другим клеткам организма. Большая часть попадаемого в организм тиамина никогда не достигает мозга из-за пассивной диффузии и гематоэнцефалического барьера. Около 80% внутриклеточного тиамина фосфорилируется и связывается с белками. В некоторых тканях поглощение и выделение тиамина опосредовано растворимым транспортером тиамина, который зависит от Na + и трансцеллюлярного протонного градиента.

Тканевое распределение

Запасы тиамина в организме человека равны приблизительно 25-30 мг, а наибольшая его концентрация содержится в скелетных мышцах, сердце, мозге, печени и почках. ТМФ и свободный (нефосфорилированный) тиамин присутствуют в плазме крови, молоке, спинномозговой жидкости, и, возможно, во внеклеточной жидкости. В отличие от высоко фосфорилированных форм тиамина, ТМФ и свободный тиамин способны пересекать клеточные мембраны. Содержание тиамина в тканях человека меньше, чем у других видов.

Экскреция

Тиамин и его кислотные метаболиты (2-метил-4-амино-5-пиримидин карбоновая кислота, 4-метил-тиазол-5-уксусная кислота и тиамин уксусная кислота) выделяются из организма преимущественно с мочой.

Физико-химические особенности

Витамин В1 – кристаллический порошок с высокой биологической активностью. Он растворим в воде, но не растворяется в спирте. Есть и жирорастворимое синтетическое производное тиамина – бенфотиамин. При нагревании витамин B1 разлагается и теряет свои целебные свойства. В организме человека присутствует четыре формы этого вещества:

• нефосфорилированный тиамин,
• тиаминмонофосфат,
• тиаминдифосфат (тиаминпирофосфат – ТПФ, ТДФ, кокарбоксилаза) – самая распространенная активная форма,
• тиаминтрифосфат (ТТФ) – недостаточно изученная форма.

Химическая формула — C12H17N4OS.

Биологические свойства витамина В1 обусловлены действием ТПФ (ТДФ), образующегося из тиамина и АТФ в присутствии фермента тиаминкиназы. Эта активная форма витамина В1 является коферментом (составной частью) ферментов, играющих большую роль в обменных процессах. Ферментативные реакции с участием ТПФ (кокарбоксилазы):

1. Является коферментом транскетолазы участвует в обновлении клеток печени, эритроцитов, коры надпочечников и др. Эти ферментативные реакции окисления глюкозы не связан с образованием энергии, они обеспечивают процессы синтеза белков.
2. В качестве кофермента ферментов пируватдегидрогеназы и α-кетоглутаратдегидрогеназы участвует в энергетическом обмене. Полученная дополнительная энергия идет на активизацию всех обменных процессов.
3. Как кофермент дегидрогеназы способствует распаду ряда аминокислот.

Считается, что такая малоизученная форма, как ТТФ, участвует в образовании нейромедиатора ацетилхолина и передаче импульсов по нервной системе.

Вывод

Витамин В1 – незаменимое водорастворимое соединение, которое влияет на жизненно важные процессы в организме и самочувствие человека, определяет качество его жизни в целом.

Выявление симптомов гиповитаминоза на ранних стадиях позволяет предотвратить развитие заболеваний нервной системы, бери-бери. Профилактика дефицита В1 сводится к уменьшению в ежедневном меню количества муки высшего сорта, рафинированных жиров, а также к потреблению продуктов, богатых тиамином. Полное отсутствие витамина в организме лечится восполнением нехватки соединения путем внутримышечных введений, приема пероральных препаратов. Как правило, при легкой, средненетяжелой формах прогноз благоприятный.

Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru

Автор статьи:

Дружикина Виктория Юрьевна

Специальность: терапевт, невролог.

Общий стаж: 5 лет.

Место работы: БУЗ ОО «Корсаковская ЦРБ».

Образование: Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева.

Другие статьи автора

Будем признательны, если воспользуетесь кнопочками: