Първото споменаване на болестта (kakke, бери-бери), известна сега като проява на дефицит на тиамин, се намира в древни медицински трактати, които са достигнали до нас от Китай, Индия и Япония. До края на 19-ти век няколко форми на тази патология вече са клинично разграничени, но само Takaki (1887) свързва заболяването с това, което тогава смята за липса на азотсъдържащи вещества в диетата. По-категорична идея има холандският лекар С. Ейкман (1893-1896), който открива неизвестни тогава фактори в оризовите трици и в някои бобови растения, които предотвратяват развитието или лекуват бери-бери. След това пречистването на тези вещества е извършено от Funk (1924), който пръв предлага самия термин "витамин", и редица други изследователи. Активното вещество, извлечено от естествени източници, е характеризирано едва през 1932 г. с обща емпирична формула, а след това през 1936 г. е успешно синтезирано от Williams et al. Още през 1932 г. се предполага ролята на витамина в един от специфичните метаболитни процеси - декарбоксилирането на пирогроздена киселина, но едва през 1937 г. става известна коензимната форма на витамина - тиамин дифосфат (TDP). Коензимните функции на TDP в системата за декарбоксилиране на алфа-кетокиселина отдавна се считат за почти единствените биохимични механизми за осъществяване на биологичната активност на витамина, но още през 1953 г. наборът от ензими, които зависят от наличието на TDP, е разширява се поради транскетолазата и сравнително наскоро специфичната гама-хидрокси декарбоксилаза -алфа-кетоглутарова киселина. Няма причина да смятаме, че горният списък изчерпва перспективата за по-нататъшно изследване на витамина, тъй като опитите с животни, данните, получени в клиниката по време на терапевтичната употреба на витамина, анализът на факти, илюстриращи известния невро- и кардиотропизъм на тиамина, несъмнено показват наличието на някои други специфични връзки.витамин с други биохимични и физиологични механизми.

Химични и физични свойства на витамин В1

Тиамин или 4-метил-5-бета-хидроксиетил-N-(2-метил-4-амино-5-метилпиримидил)-тиазолий се получава синтетично, обикновено под формата на хидрохлорид или хидробромидна сол.

Тиамин хлоридът (М-337.27) кристализира във вода под формата на безцветни моноклинни игли, топи се при 233-234 ° (с разлагане). В неутрална среда неговият спектър на поглъщане има два максимума - 235 и 267 nm, а при рН 6,5 един - 245-247 nm. Витаминът е силно разтворим във вода и оцетна киселина, малко по-лошо в етилов и метилов алкохол и неразтворим в хлороформ, етер, бензен и ацетон. От водни разтвори тиаминът може да се утаи с фосфорволфрамова или пикринова киселина. В алкална среда тиаминът претърпява множество трансформации, които в зависимост от естеството на добавения окислител могат да доведат до образуването на тиамин дисулфид или тиохром.

В кисела среда витаминът се разлага само при продължително нагряване, образувайки 5-хидрокси-метилпиримидин, мравчена киселина, 5-аминометилпиримидин, тиазоловата съставка на витамина и 3-ацетил-3-меркапто-1-пропанол. Сред продуктите на разпадане на витамина в алкална среда са идентифицирани тиотиамин, сероводород, пиримидодиазепин и др.. Получени са също сулфат и витамин мононитрат. Известни са тиаминови соли с нафталинсулфонова, арилсулфонова, цетилсулфонова и естери с оцетна, пропионова, маслена, бензоена и други киселини.

От особено значение са тиаминовите естери с фосфорна киселина, по-специално TDP, който е коензимната форма на витамина. Хомолози на тиамин също са получени чрез различни замествания на второ (етил-, бутил-, хидроксиметил-, хидроксиетил-, фенил-, хидроксифенил-, бензил-, тиоалкил-), четвърто (окситиамин) и шесто (метил-, етил) въглеродни атоми на пиримидин, метилиране на аминогрупата, заместване на тиазоловия пръстен с пиридин (пиритиамин), имидазол или оксазол, модификации на заместителите при петия въглерод на тиазола (метил-, хидроксиметил-, етил, хлороетил-, хидроксипропил- и др. .). Отделна голяма група витаминни съединения са S-алкил и дисулфидни производни. Сред последните, тиамин пропил дисулфид (TPDS) е получил най-голямо разпространение като витаминен препарат.

Методи за определяне на витамин В1

В чисти водни разтвори количественото определяне на тиамин се извършва най-лесно чрез абсорбция при 273 nm, което съответства на изобестичната точка на спектъра на витамина, въпреки че някои автори предпочитат да работят в областта от 245 nm, в която се наблюдават промени в екстинкцията. най-забележимо. При pH 7,3 във фосфатен буфер тиаминът, дори при концентрация от 1 μg/ml, дава отчетлива водородна полярографска каталитична вълна, а в алкална среда образува анодна вълна поради взаимодействието на тиолтиамин с живак и образуването на меркаптид . И двете полярографски характеристики могат да се използват за количествено определяне на витамина. Ако е необходимо да се изследват различни витаминни производни, тогава трябва да се прибегне до тяхното предварително разделяне чрез електрофореза или хроматография.

Най-успешен общ принципколориметричното определяне на витамина са реакциите на неговото взаимодействие с различни диазосъединения, сред които диазотираният р-аминоацетофенон дава най-добри резултати. Полученото ярко оцветено съединение лесно се екстрахира от водната фаза в органичен разтворител, в който лесно се подлага на количествена фотометрия. Във фосфатен буфер с pH 6,8 тиаминът, когато се нагрява, също взаимодейства с нинхидрин, давайки жълт цвят, пропорционален на концентрацията на витамин в диапазона от 20-200 μg.

Най-разпространени са различни варианти на флуориметрично определяне на витамин, базирани на окисляването на тиамин до тиохром в алкална среда. Предварителното пречистване на тестовия материал от примеси, които пречат на последващата флуорометрия, се постига чрез краткотрайно кипене на проби с разредени минерални киселини, отстраняване на примесите чрез екстракция с бутилови или амилови алкохоли или изолиране на витамина върху подходящи адсорбенти. Както показват изследванията на японски автори, вместо калиев ферицианид е за предпочитане да се използва цианоген бромид като окислител, което дава по-висок добив на тиохром и намалява образуването на други съединения, които пречат на определянето. За задоволително определяне на тиамин са необходими 100-200 mg тъкан или 5-10 ml кръв. Като се има предвид, че основната форма на витамина, присъстваща в тъканите, е TDP или протеинизирани дисулфидни производни на тиамин, винаги е необходима предварителна обработка на тестовите проби (хидролиза със слаба киселина, фосфатаза, редуциращи агенти), за да се освободи свободен тиамин, тъй като другите форми на витамина не го правят. образуват тиохром, екстрахируем след това за флуориметрия в органичен разтворител.

Количественото определяне на коензимната форма на витамина се извършва чрез рекомбинация на TDP, съдържащ се в тестовия разтвор, с приятелска апокарбоксилаза. И в двата случая, в присъствието на магнезиеви и пируватни йони, настъпва специфично декарбоксилиране на кетокиселина и количеството освободен въглероден диоксид (в апарата на Warburg) е пропорционално на количеството TDP, добавено към пробата (0,02-1 μg). Чувствителността (0,005-0,06 µg TDP) на метода, базиран на ензимно определяне на ацеталдехид, образуван при първата реакция, е още по-висока. Добавянето на алкохолна дехидрогеназа заедно с апокарбоксилаза и специфичен субстрат към инкубационната среда дава възможност за много бързо (5-7 минути) записване на реакцията чрез промяна на екстинкцията на разтвора при 340 nm в областта, съответстваща на NADH2.

Други тиаминфосфати се определят количествено след тяхното електрофоретично или хроматографско разделяне, последващо елуиране, дефосфорилиране с фосфатази и флуориметрия на тиохрома, получен чрез окисляване в алкална среда. Микробиологичните методи за определяне на тиамин се основават на подбора на подходящи култури от микроорганизми, чувствителни към витаминен дефицит. Най-точните и възпроизводими резултати се получават при използване на Lactobacillus fermenti-36 за тези цели.

Разпространение на витамин В1 в природата

Продукт	Съдържание на тиамин в µg%	Продукт	Съдържание на тиамин в µg%
пшеница	0,45	домати	0,06
ръж	0,41	говеждо месо	0,10
Грах	0,72	овнешко	0,17
Боб	0,54	Свинско	0,25
овесена каша	0,50	телешко месо	0,23
елда	0,51	шунка	0,96
Грис	0,10	пилета	0,15
Ориз полиран	0	кокоши яйца	0,16
паста	следи	Прясна риба	0,08
Пшенично брашно	0,2-0,45	краве мляко	0,05
ръжено брашно	0,33	Плодовете са различни	0,02-0,08
пшеничен хляб	0,10-0,20	Суха бирена мая	5,0
ръжен хляб	0,17	орехи	0,48
картофи	0,09	фъстъци	0,84
бяло зеле	0,08

Тиаминът е повсеместно разпространен и се среща в различни представители на дивата природа. По правило количеството му в растенията и микроорганизмите достига стойности, много по-високи, отколкото при животните. Освен това в първия случай витаминът е представен предимно в свободна форма, а във втория - във фосфорилирана форма. Съдържанието на тиамин в основните хранителни продукти варира в доста широки граници в зависимост от мястото и метода на получаване на суровините, естеството на технологичната обработка на полуфабрикатите и др., което само по себе си значително разрушава тиамина. Средно може да се счита, че конвенционалното готвене унищожава около 30% от витамина. Някои видове обработка (висока температура, високо налягане и наличие на големи количества глюкоза) разрушават до 70-90% от витамина, а консервирането на продуктите чрез третирането им със сулфит може напълно да инактивира витамина. В зърнените култури и семената на други растения тиаминът, подобно на повечето водоразтворими витамини, се съдържа в черупката и зародиша. Обработката на растителни суровини (отстраняване на триците) винаги е придружена от рязко намаляване на нивото на витамина в получения продукт. Полиран ориз, например, изобщо не съдържа витамина.

Метаболизъм на тиамин в организма

Витаминът се доставя с храната в свободна, естерифицирана и частично свързана форма. Под въздействието на храносмилателните ензими той почти количествено се превръща в свободен тиамин, който се абсорбира от тънките черва. Значителна част от тиамина, който навлиза в кръвта, бързо се фосфорилира в черния дроб, част от него под формата на свободен тиамин навлиза в общото кръвообращение и се разпределя в други тъкани, а част отново се освобождава в стомашно-чревния тракт заедно с жлъчката и екскрети на храносмилателните жлези, осигуряващи постоянно рециклиране на витамина и постепенно, равномерно усвояване от тъканите му. Бъбреците активно отделят витамина в урината. При възрастен човек на ден се отделят от 100 до 600 mcg тиамин. Въвеждането на повишени количества витамин с храната или парентерално увеличава екскрецията на витамина в урината, но с увеличаване на дозата пропорционалността постепенно изчезва. В урината, заедно с тиамина, продуктите на неговия разпад започват да се появяват във все по-големи количества, които при въвеждането на витамин над 10 mg на човек могат да достигнат до 40-50% от първоначалната доза. Експериментите с белязан тиамин показаха, че заедно с непроменения витамин в урината се открива известно количество тиохром, TDS, пиримидин, тиалозни компоненти и различни съдържащи въглерод и сяра фрагменти, включително белязани сулфати.

По този начин разрушаването на тиамин в тъканите на животни и хора се извършва доста интензивно, но опитите за откриване на ензими в животински тъкани, които специфично разрушават тиамина, все още не са дали убедителни резултати.

Общото съдържание на тиамин в цялото човешко тяло, нормално осигурено с витамин, е приблизително 30 mg, а в цялата кръв е 3-16 μg%, а в други тъкани е много по-високо: в сърцето - 360, черния дроб - 220, в мозъка - 160, белите дробове - 150, бъбреците - 280, мускулите - 120, надбъбречната жлеза - 160, стомаха - 56, тънко черво- 55, дебело черво - 100, яйчник - 61, тестиси - 80, кожа - 52 mcg%. В кръвната плазма се открива предимно свободен тиамин (0,1 - 0,6 μg%), а в еритроцитите (2,1 μg на 1011 клетки) и левкоцитите (340 μg на 1011 клетки) - фосфорилиран. Почти половината от витамина е в мускулите, 40% във вътрешните органи и 15-20% в черния дроб. Основното количество тъканен тиамин е представено от TDP, въпреки че кожата и скелетните мускули съдържат доста витаминни дисулфиди.

Обикновено свободният тиамин се определя лесно в червата и бъбреците, което може да се дължи и на недостатъци от чисто методологичен ред, тъй като тези тъкани имат изключително висока фосфатазна активност и до момента на вземане на материала за изследване, частично дефосфорилиране на вече могат да се появят витаминни естери. От друга страна, същите тези механизми могат да играят роля при отстраняването на витамина от кръвта в урината или изпражненията. Количеството витамин в човешките изпражнения е приблизително 0,4-1 μg и практически не зависи от биосинтезата на витамина от чревната микрофлора.

Известна представа за динамиката на обмяната на тъканните резерви на витамина се дава от експерименти, проведени с S35-тиамин. Обновяването на тиамин се извършва в различни тъкани с различна скорост и почти пълното заместване на нерадиоактивен витамин с радиоактивен (въведен ежедневно) се извършва до 8-ия ден от експеримента само в черния дроб, бъбреците, далака и скелетните мускули. В сърцето, панкреаса и мозъчната тъкан този процес не завършва до определеното време. Тези данни показват, че количеството витамин в тъканите е многократно по-високо от нивото, необходимо за осигуряване на специфични TDP ензимни системи. Очевидно значителни количества от витамина присъстват в тъканите, особено в сърцето и черния дроб, под формата на негови производни, които изпълняват някои други некоензимни функции.

Механизми на отлагане на тиамин в организма

Фиксирането на витамина в тъканите е свързано главно с образуването на TDP, който съставлява поне 80-90% от целия тиамин, открит в тялото. Известна несигурност по този въпрос е свързана с откриването заедно с TDP, особено в кратки интервали след прилагането на витамина, други TFs и смесени тиамин дисулфиди. При определени условия от 10 до 30% от витамина може да бъде представен от TMF и TTP. В допълнение, TTP лесно се преобразува в TDP по време на обработката на биологичния материал преди изследването. Подобно на други фосфорилирани коензими, TDP се фиксира върху протеини чрез своята пирофосфатна част. Други части от витаминната молекула обаче играят също толкова активна роля в това.

Образуване на тиамин фосфати (tf)

Реакцията на фосфорилиране на тиамин възниква поради АТФ съгласно общото уравнение: тиамин + АТФ-> TDP + AMP.

Закономерностите на тази реакция се потвърждават върху частично пречистен препарат от тиамин киназа от разтворима фракция на чернодробен хомогенат. Оптималното рН за образуване на TDP от този ензимен препарат е в диапазона 6,8-6,9. Фосфорилирането на тиамин се инхибира от AMP и ADP. В присъствието на AMP се образуват само следи, а в присъствието на ADP се образуват много малки количества TDP. Ако TMF беше въведен в средата вместо тиамин, образуването на TDP беше инхибирано. Препарат от тиамикиназа, пречистен приблизително 600 пъти, беше използван за изследване на механизма на фосфорилиране на витамин с помощта на белязан гама-P32-ATP. Оказа се, че тиаминът получава цялата пирофосфатна група от АТФ.

В поредица от изследвания за изследване на тиамин киназа, изолирана от дрожди и животински тъкани, беше установено, че манганови, магнезиеви и кобалтови йони се активират, докато калций, никел, рубидий и желязо не инхибират ензима в широк диапазон от концентрации. Същите работи показват възможността за фосфорилиране на тиамин за сметка на други нуклеотидни трифосфати (GTP, ITP, UTP и др.) и че основният продукт на реакцията е TDP и малко количество TMP. Използването на P32-ATP, както в проучванията на предишни автори, потвърди механизма на директен трансфер на пирофосфатната група към тиамин.

Въпреки това, резултатите, получени in vitro, не са напълно потвърдени при изследването на фосфорилирането на тиамин в тялото и при експерименти с митохондрии. От една страна, след интравенозно приложение на тиамин, маркирани с фосфор TDP и TTP, но не и TMF, са открити в кръвта на животни след 30-60 минути; механизмът на пирофорилиране беше потвърден. От друга страна, след интравенозно приложение на TMF, кокарбоксилазната и транскетолазната активност на кръвта нарастват по-бързо, отколкото след прилагане на свободен тиамин. Някои микроорганизми образуват TDP по-лесно от TMF, отколкото от свободния витамин, а тиамин киназата, открита преди това в черния дроб, не се намира в митохондриите на бъбреците, в които фосфорилирането на тиамин протича по различен начин. Механизмът на витаминно фосфорилиране, включващ само АТФ, не винаги се вписва в проста схема на прехвърляне на пирофосфатната група като цяло, дори само защото, заедно с TDP, други TF, включително дори Т-полифосфати, се намират в значителни количества в различни биологичен материал.

Редица изследвания се занимават с въпроса за локализацията на системите, отговорни за фосфорилирането на тиамин. Един час след приема на тиамин, черният дроб улавя 33-40% от витамина, натрупвайки неговите различни фосфорни естери. Фосфорилирането на белязания витамин в различни органи се извършва в низходящ ред на активност: черен дроб, бъбреци, сърце, тестиси, мозък. В този случай радиоактивността на фосфорните естери на тиамина намалява в серията: TTP, TDP, TMF. Фосфорилирането на тиамин е активно в митохондриите, микрозомите и хиалоплазмата.

От горните факти е лесно да се заключи, че общата интензивност на процесите на естерификация на витамините в тялото или в отделните тъкани трябва да корелира до голяма степен с активността на процесите, доставящи АТФ. Първите експериментални наблюдения в това отношение, извършени върху чернодробни хомогенати или елементи на кръвни клетки, впоследствие бяха напълно потвърдени. Всички инхибитори на дишането и гликолизата или съединения, които се конкурират с Т за АТФ, са склонни да намаляват нивото на TDP в кръвта и тъканите.

Ролята на отделните групи в молекулата на тиамина за свързването му в тъканите

Към днешна дата са синтезирани и широко въведени в терапевтичната и профилактична практика голям брой нови производни на тиамин (смесени дисулфиди, О-бензоилни производни и др.). Предимствата на новите витаминни препарати като правило се разкриват чисто емпирично поради факта, че досега нямаме достатъчно информация за молекулярните механизми на асимилацията на тиамин, за естеството на взаимодействието му със специфични (ензими) и неспецифични ( транспортиране на витамин) протеини. Необходимостта от точни представи по този въпрос е продиктувана и от широките перспективи за използване на тиаминови антивитамини (ампрол, хлоротиамин, дезокситиамин) за терапевтични цели (виж по-долу).

Работата по синтеза на нови производни на тиамин с предварително определени физикохимични свойства, които определят възможността за целенасочен ефект върху метаболитните процеси в организма, е немислима без конкретни идеи за ролята на отделните групи витаминни атоми и техните производни в тази област. Значението на пирофосфатния радикал за специфичната протеидизация на TDP в състава на съответните ензими вече беше отбелязано по-горе. Появиха се голямо количество данни, доказващи участието на тиамин в други реакции, които нямат нищо общо с коензимните функции на витамина. Може да се предположи, че разнообразието от активни групи в молекулата на тиамина съответства на специални форми на претеидизация, при които едни се блокират и едновременно с това се отварят други, важни за съответната функция участъци от витаминната молекула. В действителност, първият тип протеинизация (чрез пирофосфатния радикал) съответства на коензимната функция и оставя втория въглерод на тиазола и аминогрупата на пиримидиновия компонент свободни, достъпни за субстрата. От друга страна, очевидно е, че участието на витамина в окислително-редукционните реакции или в процесите на рефосфорилиране трябва да се комбинира с изключването на възможността за едновременното му функциониране като коензим, тъй като в първия случай деполяризацията и отварянето на е необходим тиазолов пръстен, а във втория - свободната позиция на фосфорилирания хидроксиетил радикал . Тъй като 80-90% от тиамина, присъстващ в тъканите, се освобождава само по време на киселинна и ензимна хидролиза, може да се предположи, че всички свързани форми на витамина са в протеидизирано, т.е. свързано с протеини състояние.

Лесно е да се добие представа за значението на отделните участъци от молекулата на тиамин в този процес, като се определи степента на свързване от тъканите на белязания със сяра (S35) витамин и някои от неговите производни, лишени от определени активни центрове. , например аминогрупата - окситиамин (окси-Т), аминогрупата и хидроксиетиловият радикал - хлорокситиамин (ХОТ), кватернерен азот в тиазоловия цикъл - тетрахидротиамин (ТТ). Без да се засягат подробностите на повдигнатия въпрос, може да се твърди с достатъчна увереност, че структурните модификации на поне едно място в молекулата на витамина драстично нарушават (вижте таблицата) условията за неговото_свързване от тъканите: след 24 часа всички въведени белязан тиамин производните се свързват по-зле от вит.

Сам по себе си този факт показва, че не една или две, а очевидно няколко групи играят роля във взаимодействието на тиамина с протеините.

Коензимни функции на тиамин дифосфат

Значителен брой различни реакции, катализирани от TDP, са известни. Всички те обаче могат да бъдат сведени до няколко типични варианта: просто и окислително декарбоксилиране на алфа-кето киселини, ацилоинова кондензация, фосфорокластично разцепване на кетозахариди. Ензимните системи, участващи в тези реакции, очевидно са обединени в основните принципи на тяхното действие; различна е само последващата съдба на "активния алдехиден фрагмент", който се появява в първите етапи на процеса. Изследванията на трансформациите на алфа-кето киселините позволяват ясно да се разбере както ролята на декарбоксилиращия фрагмент на дехидрогеназния полиензимен комплекс, съдържащ TDP, така и последователността на всички други реакции, свързани с него.

В системата транскетолаза (TK) фрагментът на „активния алдехид“ очевидно ще бъде представен от гликолов радикал, прехвърлен от съответните източници (ксилулоза-5-фосфат, фруктозо-6-фосфат, хидроксипируват и др.) към различни акцептори (рибоза -5-фосфат, еритроза-4-фосфат, глюкозо-6-фосфат). При фосфокетолазна реакция "активният гликол" радикал се превръща директно в ацетил фосфат.

Значителен напредък в изясняването на механизма на каталитичното действие на TDP е постигнат в резултат на изследвания, проведени в две основни направления: създаване на моделни неензимни системи и въвеждане на различни тиаминови аналози или антагонисти в ензимните системи. Използвайки първия начин, беше възможно да се покаже, че витамин В1 в неговата нефосфорилирана форма също е способен при определени условия в отсъствието на протеин да катализира реакциите на декарбоксилиране, образуването на ацетон и дисмутацията на диацетил. Различни варианти на експерименти, в които коензимната активност на TDP се сравнява с активността на витаминните антиметаболити или се изследва с добавяне на сол на Райнеке, бромоацетат, пара-хлороживачен бензоат и други съединения, показват, че каталитично най-важните групи в молекулата на тиамин са : сяра, кватернерен азот тиазолов пръстен, аминогрупа в позиция 4 на пиримидиновия пръстен, втори въглероден атом на тиазол (2-C-Tz), метиленов мост. Някои активни центрове (сяра, азот, метиленов мост) са необходими само за поддържане на определена структура и създаване на подходяща електронна плътност при втория въглероден атом на тиазола (2-C-Tz), който е основният каталитичен център. Противоречиви и несигурни досега са идеите за значението на аминогрупата на пиримидиновия компонент.

Стойността на втория въглерод на тиазола

Каталитичните свойства на тиазолиеви соли бяха показани за първи път, използвайки бензоинова кондензация като пример. Тогава беше установено, че при нормални, близки до физиологичните условия, протонът лесно се отделя от 2-C-Tz и се образува двоен йон от тиамин, за който беше лесно да се постулират механизмите на взаимодействие с алфа-кето киселини и образуването на междинно съединение хидроксиетилтиамин (OET), съответстващо на понятието "активен ацеталдехид".

Синтетичните препарати на OE, тествани като растежни фактори за микроби, имат 80% активност в сравнение с витамина. Образуването на WE като естествен метаболитен продукт е показано за някои микроорганизми. Идеите за решаващата роля на 2-C-Tz в осъществяването на коензимните функции се оказаха доста плодотворни, тъй като за сравнително кратък период от време бяха изолирани и някои производни на TDP, съответстващи на други известни междинни продукти на ензимни реакции: дихидроксиетил-THD („активен гликол алдехид“ в реакциите на транскетолаза и фосфокетолаза), алфа-хидрокси-гама-карбокси-пропил-TDF („активен янтарен полумиалдехид“) и хидроксиметил-TDF, който играе роля в обмена на глиоксилат и образуването на активни формилови радикали.

Значение на пиримидиновия компонент

Дори незначителни замествания в аминопиримидиновия компонент на тиамина рязко намаляват витаминната активност на новите съединения. Специално вниманиев това отношение отдавна се обръща внимание на аминогрупата, чието заместване с хидрокси групата причинява образуването на добре известния витаминен антиметаболит, окси-Т, който след фосфорилиране до дифосфат може да потисне активността и на двата PD и Т.К. Загубата на коензимна активност се наблюдава и при незначителни промени в структурата на аминогрупата (метилиране) или нейното просто отстраняване от TDP.

Критичен преглед на обширния експериментален материал относно изследването на каталитичната активност на тиамин или неговите производни в моделни и ензимни системи ни принуждава да обърнем ново внимание на някои характеристики на структурата на катализатора и субстратите, обменени с негово участие.

Такава характеристика, обща за коензима и субстратите, е строгата зависимост на разглежданите реакции едновременно от два активни центъра - върху субстрата и, очевидно, върху катализатора. Наистина, цялото разнообразие от субстрати, включени в реакциите, катализирани от TDP, може лесно да бъде намалено до фундаментално единен тип, характеристика на който са съседните карбонилни и хидроксилни групи при съседни въглеродни атоми. Само между такива въглеродни атоми възниква прекъсване на връзката (тиаминолиза) с участието на TDF.В този случай един и същ фрагмент винаги става в бъдеще "активен", способен на различни кондензации, а вторият - "пасивен", крайният метаболит на реакцията. Определено подреждане на карбонилните и хидроксилните групи е абсолютно необходимо за осъществяването на каталитичния механизъм.

Некоензимна активност на тиамин и някои от неговите производни

Наред с изясняването на механизма на основните реакции, в които TDP играе каталитична роля, има многобройни данни за високата биологична активност на други некоензимни тиаминови производни. Ясно се очертават две посоки на изследване: възможното участие на различни фосфорни естери на витамина в активния трансфер на богати на енергия фосфатни групи (анхидридната връзка в TDP е макроергична) и възможността за намеса на тиамин в редокс реакции. Поради факта, че специфичните тиамин-съдържащи ензимни системи, участващи в регулирането на гореспоменатите процеси, са неизвестни, ефектите на витамина, наблюдавани в тази област на метаболизма, могат да се разглеждат като проява на неговите неспецифични функции.

Тиамин фосфати (tf)

След разработването на наличните методи за получаване на TDP, той започна широко да се тества при различни заболявания в клинични условия. Интравенозното приложение на 100-500 mg TDP при диабетна ацидоза повишава количеството на пируват, образуван от глюкоза. Ефект от подобно естество се наблюдава при диабет след прилагане на АТФ или фосфокреатин. В мускулите по време на умора и почивка, разграждането и ресинтезата на TDP се извършват приблизително според същите модели, които са известни за ATP и фосфокреатина. Промените са характерни по време на почивка, когато количеството на TDP надвишава първоначалното ниво преди уморителна работа. Причините за засиленото разграждане на TDP по време на мускулна контракция трудно могат да бъдат обяснени от гледна точка на известните коензимни функции на TDP. Установено е, че прилагането на големи дози TDP на животни след няколко часа значително (понякога 2 пъти) повишава съдържанието на лабилни фосфорни съединения в тъканите.

Свободен тиамин и неговите производни

Прилагането на витаминни антиметаболити, окси-Т и РТ, на животни причинява различен модел на смущения в метаболизма и физиологичните функции, което прави възможно да се предположи, че тиаминът може да има няколко различни или дори независими функции. Разликата между тези антиметаболити от химическа гледна точка се свежда до изключване на трансформации на тиол дисулфид в РТ и трицикличен тиохром (Tx) тип в окси-Т. Възможността за каталитично действие на тиамина на ниво окислително-редукционни реакции в метаболизма отдавна е призната и критикувана от различни автори. Наистина различната наличност на витамина оказва силно влияние върху активността на редица окислителни ензими или съдържанието на редуцирани форми на глутатион в кръвта. Витаминът има антиоксидантни свойства по отношение на аскорбиновата киселина, пиридоксин и лесно взаимодейства с хидрокси групите на полифенолите. Дихидро-Т се окислява частично до тиамин от дрожди и безклетъчни екстракти, кристални препарати на пероксидаза, тирозиназа и неензимно при взаимодействие с кристален убихинон, пластохинон, менадион.

Тиол-дисулфидни трансформации

TDS е открит в животински тъкани, урина, кръв, изтичаща от черния дроб, наситена с витамина, дрожди и др. Лесното взаимодействие на TDS с цистеин и глутатион е причината за предположението, че витаминът под формата на тиол е участва пряко в редокс реакциите в организма. Доказано е също, че в алкална среда и в биологични системи витаминът лесно реагира с различни тиолови съединения, образувайки сдвоени дисулфиди. При взаимодействие с хидрохинон, рутин и катехини тиаминът се превръща в TDS. Тази реакция може да играе специална роля в обратимото превръщане на хинони в дифеноли, например в меланогенезата на един от етапите на превръщането на тирозин в меланин.

Участие на тиамин в метаболизма

Декарбоксилирането на алфа-кето киселини в микроорганизмите протича без конюгирано окисление, а ензимът карбоксилаза, типичен за това действие, разгражда пирувата до въглероден диоксид и ацеталдехид.

CH3-CO-COOH --> CH3-CHO + CO2

Същият ензим участва в обмена на други подобно изградени кетокиселини и може да катализира кондензацията на получените алдехиди до съответните ацилоини. Неокислителни трансформации на алфа-кето киселини при определени условия се извършват и в животински тъкани. Но за животинските тъкани основният типичен начин за превръщане на алфа-кето киселини е тяхното окислително декарбоксилиране. Този процес засяга няколко съединения (пируват, кетоглутарат, глиоксилат, гама-хидрокси-алфа-кетоглутарат) и е свързан с различни специфични ензими.

1. Дехидрогеназата на пирогроздената киселина (PD) извършва декарбоксилирането и окисляването на пируват (PA) чрез междинни етапи, които могат да бъдат обобщени с общото уравнение:

CH3-CO-COOH + CoA + OVER CH3-CO-CoA + CO2 + OVERH2.

По този начин реакцията контролира процеса на аеробно окисление на въглехидратите и заема ключова позиция в превръщането на въглехидратите в липиди и катаболизма на глюкозата чрез цикъла на лимонената киселина. Ензимът е много чувствителен към липсата на тиамин в цялото тяло и следователно бери-бери и хиповитаминоза В1, като правило, са придружени от инхибиране на процеса на разпадане на PA и съответното натрупване на кетокиселина в кръвта и урината. Последното обстоятелство се използва широко като биохимичен индикатор за дефицит на тиамин. Реакцията на PD също е от голямо значение за поддържане на определен баланс в метаболизма на аминокиселините, тъй като PC е участник в много реакции на трансаминиране, в резултат на което се превръща в аминокиселината аланин.

2. Дехидрогеназата на алфа-кетоглутаровата киселина (AGD) в основната последователност на нейното действие и кофакторите, участващи в реакцията, не се различава от PD. Въпреки това, самият ензим е изграден от по-големи протеинови субединици и TDP в него е по-здраво свързан с декарбоксилиращия фрагмент, отколкото с аналогичния протеин в PD. Това обстоятелство само по себе си до голяма степен обяснява голямата устойчивост на ензима към дефицит на тиамин в организма и подчертава значението на катализираната от ИБС реакция за жизнените процеси. Наистина, ензимът, като компонент на циклофоразната система, участва в окислителното превръщане на алфа-кетоглутарова киселина (KGA) в сукцинил-КоА.

HOOS-CH2 CH2 CO-COOH + CoA + OVER --> HOOS-CH2 CH2 CO-CoA + CO2 + OVER-H2.

Нивото на CHC, контролирано от CHD, също е важно за осъществяването на постоянна връзка на цикъла на лимонената киселина с протеиновия метаболизъм, по-специално с реакциите на трансаминиране и аминиране, които водят до образуването на глутаминова киселина.

3. Дехидрогеназата на гама-хидрокси-алфа-кетоглутаровата киселина е открита през 1963 г. Това съединение се образува в тъканите в значителни количества от хидроксипролин или от PA и глиоксилат. След окислително декарбоксилиране, гама-хидрокси-алфа-CHC се превръща в ябълчена киселина, един от междинните субстрати на цикъла на лимонената киселина. При дефицит на тиамин ензимът бързо губи своята активност и бавният метаболизъм на PA, наблюдаван при тези условия, допринася за прекомерното образуване на гама-хидрокси-алфа-CHC. Последното съединение, както се оказа, е мощен конкурентен инхибитор на аконитаза, изоцитрат дехидрогеназа и алфа-CHC дехидрогеназа, т.е. три ензима от цикъла на лимонената киселина наведнъж. Това обстоятелство доста добре обяснява факта, който изглеждаше противоречив по-рано, когато количеството на CGD при авитаминоза B1 остава почти нормално с ясно инхибиране на цикъла на лимонената киселина.

4. Окислително декарбоксилиране на глиоксилова киселина с образуването на активен формилов остатък, който очевидно може да се използва широко в съответните обменни реакции, например при синтеза на азотни основи на нуклеинови киселини.

5. Фосфорокластичното разцепване на кетозахаридите, по-специално на ксилулоза-5-фосфата в някои микроорганизми, се извършва от съдържащия TDP ензим фосфокетолаза.

Ксилулоза-5-фосфат + H3PO4 --> фосфоглицералдехид + ацетил фосфат.

Липсата на известни специфични водородни акцептори в състава на този ензим предполага, че DOETD, образуван по време на реакцията, претърпява вътрешномолекулно окисление с образуването на ацетилов остатък непосредствено върху TDP, след което готовият ацетил се отстранява от коензима с участието на фосфорна киселина. Поради факта, че реакцията протича по подобен начин с фруктозо-6-фосфат, се предполага, че микроорганизмите имат специален "фосфокетолазен" шънт във въглехидратния метаболизъм, който с участието на трансалдолаза, транскетолаза, изомераза и епимераза на пентозофосфати, алдолаза и фруктоза дифосфатаза, осигурява съкратен път на асимилация на фруктоза с възможно образуване на 3 молекули АТФ и ацетат.

Фруктозо-6-фосфат + 2H3PO4 --> 3-ацетил фосфат.

Ензими, подобни на фосфокетолазата, катализиращи образуването на ацетил фосфат от пируват, също са открити в определени видовемикроорганизми.

6. Транскетолазата катализира реакциите на прехвърляне на гликолалдехиден радикал от кетозахариди към алдозахариди. Типично и може би най-много важностпример от този вид е взаимодействието на ксилулоза-5-фосфат с рибоза-5-фосфат или с еритрозо-4-фосфат в пентозния цикъл. С участието на транскетолаза възникват реакции на неокислително образуване на пентозофосфати от хексозофосфати или реакции на асимилация на пентозофосфати, когато става въпрос за функционирането на глюкозо-монофосфатния окислителен шънт. Очевидно по този начин процесите на осигуряване на тялото с пентозофосфати (синтез на нуклеотиди, нуклеинови киселини) и NADPH2, който е най-важният доставчик на водород в повечето редуктивни биосинтези (мастни киселини, холестерол, хормони и др.), са тясно свързани с транскетолазата. Същата транскетолазна реакция служи като един от междинните етапи в процесите на фотосинтеза, в зависимост от постоянната регенерация на рибулоза-1,5-дифосфат. Интересно е да се отбележи, че DOETDP, който се появява по време на транскетолазна реакция, се оказа съединение, което претърпява окисление до гликолил-КоА в алфа-кетокиселинната дехидрогеназна система. По този начин може да възникне остатък от гликолова киселина, който след това се използва в синтеза на N-гликолил-невраминова киселина и други гликолови съединения.

Антитиаминови фактори

• витаминни антиметаболити
• вещества, които инактивират витамина по различни начини, като взаимодействат директно с него.

Първата група обхваща редица изкуствено получени аналози на тиамин с различни химични модификации на структурата на неговата молекула. Интересът към такива съединения се дължи на факта, че някои от тях се оказаха мощни антипротозойни лекарства, докато други причиняват промени в тялото на животните, които представляват интерес за коригиране на отделни метаболитни нарушения при хората.

Втората група включва ензими, които специфично разрушават витамина (тиаминази) и много разнообразни природни съединения (термостабилни антивитаминови фактори), които инактивират тиамина. Антивитамините от втория тип в някои случаи действат като патогенетични агенти в развитието на хипо- и авитаминозни състояния при хора или животни и вероятно играят определена роля като естествени регулатори на действието на тиамин. Разглеждането на въпроса в това отношение изглежда разумно поради факта, че излишъкът от витамин в организма води до отчетливи метаболитни аномалии, а някои заболявания при хората са придружени от натрупване на тиамин не само в кръвта, но и в вътрешни органи.

Тиамин антиметаболити

Значението на пиримидиновите и тиазоловите компоненти в ензимните реакции и ролята на хидроксиетил радикала за фиксиране на TDP в тъканите или за участие в реакции на рефосфорилиране са обсъдени по-горе подробно. И трите изброени групи се оказаха онези части от молекулата на витамина, чиито модификации драматично променят биологичните свойства на цялото съединение. От производните с модифицирана структура на тиазол най-изучен е аналогът, в който тиазолът е заместен с пиридин, PT. Антивитаминните свойства на това съединение по отношение на нервната тъкан могат да бъдат подобрени около 10 пъти, ако 2"-метиловата група в пиримидина бъде едновременно заменена с етил. -бутил-Т. Изследователите стигнаха до производството на антиметаболити с модифициран 5-хидроксиетилов радикал по заобиколен път. Първоначално се получава 1-(4-амино-2-р-пропил-5-пиримидинил)-2-пиколин хлорид или ампрол, който се оказва много ефективно лекарство против кокцидиоза. Тогава се оказа, че неговият терапевтичен ефект се дължи на нарушение на асимилацията (най-вероятно фосфорилиране) на тиамин в протозоите. Получените след това производни на витамина, лишени от хидроксил в 5-етиловия радикал, се превърнаха в нова група антиметаболити, произвеждани в индустриален мащаб за медицински цели.

Естествени антивитаминни фактори

Тиаминаза. Симптоми, наподобяващи паралитичната форма на бери-бери и появяващи се при лисици с преобладаващо хранене със суров шаран, са описани за първи път през 1936 г. Скоро се установява, че причината за заболяването при животните е дефицитът на тиамин, причинен от наличието във вътрешните органи на шаран и други тъкани на някои морски риби, мекотели, растения и микроорганизми на ензим, който специфично разрушава тиамина - тиаминаза. По-късно започват да се разграничават две форми на ензима: тиаминаза I, която разцепва витамина с едновременното заместване на тиазола с някаква азотна основа, и тиаминаза II, която хидролитично разрушава витамина в пиримидинови и тиазолови компоненти. Втората форма на тиаминаза досега е открита само в микроорганизми (Bac. aneurinolyticus), но последните често са причина за тиаминазна болест при хората, която протича по типа на хроничната хиповитаминоза В1.

Термостабилни фактори, които инактивират тиамина, са открити в риби и много растения, особено папрати. Често тези фактори са свързани с тиаминазите. Известно е, че термостабилният фактор от вътрешностите на шарана разрушава витамина, подобно на тиаминазата, и сам по себе си е вещество с хемична природа, а факторът, съдържащ се в папрата, е 3,4-дихидроксиканелената киселина, която образува неактивни комплекси с тиамин.

Както тиаминовите антиметаболити, така и естествените антивитаминови фактори се използват широко за експериментално възпроизвеждане на В1 бери-бери при животни, а някои от тях (ампрол, хлоротиамин) се използват като лекарствени препарати във ветеринарната практика.

Необходимостта от тиамин и методи за определяне на снабдяването на организма с витамин В1

Трудностите при определяне на нуждата от тиамин при хора или животни се дължат главно на невъзможността за провеждане на подходящи експерименти за баланс за тези цели, тъй като значителна част от витамина, влизащ в тялото, претърпява множество трансформации, които все още са слабо разбрани. В тази връзка единственият критерий, който е контролът на витаминната стойност на диетата, са косвени показатели, определени чрез анализ на урина и кръв при хора или дори тъкани при животни. Значителна част от препоръките за необходимостта от тиамин се дават и въз основа на оценка на общото състояние на пациентите: липсата на клинични признаци на хиповитаминоза, елиминирането на някои видове функционален дефицит чрез допълнително приложение на витамин и т.н. За руското население, като се вземат предвид корекциите за индивидуалните колебания, се препоръчва норма от 0,6 mg тиамин на 1000 cal дневна диета. Тази доза трябва да се счита за най-пълно отчитаща човешката нужда от витамин в условията на средни климатични зони и средна физическа активност. В определени граници професионалните характеристики на диетите (увеличаване на калориите) с този подход се осигуряват от набор от различни продукти в храната, консумирана на ден. Трябва обаче да се помни, че преобладаването на мазнини в диетата (4 пъти спрямо обичайното) намалява нуждата от тиамин с около 15-20%, а излишният прием на въглехидрати, напротив, увеличава потреблението на витамина.

Известно е, че нуждата от тиамин по отношение на калоричното съдържание на храната се увеличава при физически и нервно-психически стрес, по време на бременност и кърмене, когато тялото е изложено на определени химични (лекарства, промишлени отрови) или физически (охлаждане, прегряване, вибрации). , и др.) фактори, както и при много инфекциозни и соматични заболявания. По този начин необходимостта от тиамин при условия Краен северпо-високи с 30-50%. С напредването на възрастта на тялото, когато условията за усвояване и интерстициална асимилация на витамина значително се влошават, изчисляването на нуждата трябва да се увеличи с 25-50% по отношение на калоричното съдържание на храната. Драстично (с 1,5-2,5 пъти) се увеличава потреблението на витамин сред работниците от горещите цехове, летателния персонал на съвременната високоскоростна авиация. При физиологичен стрес, причинен от ендогенни фактори (бременност, кърмене), нуждата от тиамин се увеличава с 20-40%. При много интоксикации и заболявания се препоръчва ежедневно приемане на тиамин в дози, многократно по-високи от физиологичната нужда (10-50 mg). Малко вероятно е в последните случаи да говорим за специфичното витаминозно действие на приложеното съединение, тъй като определени свойства на тиамина като химично съединение могат да играят специална роля в този случай.

Дневна нужда от тиамин на различни групи от населението в градове с развити обществени услуги
(В градовете и селата с по-слабо развити обществени услуги нуждата нараства с около 8-15%)
по интензивност на труда

		Необходимост от тиамин в mcg
Групи	Възраст в години	мъже		Жени
		при нормални условия		при нормални условия	с доп физическа дейност
Първо	18 - 40	1,7	1,9	1,4	1,6
	40 - 60	1,6	1,7	1,3	1,4
Второ	18 - 40	1,8	2,0	1,5	1,7
	40 - 60	1,7	1,8	1,4	1,5
трето	18 - 40	1,9	2,1	1,5	1,8
	40 - 60	1,7	1,9	1,6	1,6
Четвърто	18 - 40	2,2	2,4	2,0	2,0
	40 - 60	2,0	2,2	1,7	1,8
Младежи	14 - 17	1,9
момичета	14 - 17			1,7
Възрастен	60 - 70	1,4	1,5	1,2	1,3
стар	70	1,3		1,1
Деца (без разделение по пол)
деца	0,5 - 1,0	0,5
деца	1 - 1,5	0,8
деца	1,5 - 2	0,9
деца	3 - 4	1,1
деца	5 - 6	1,2
деца	7 - 10	1,4
деца	11 - 13	1,7

За най-често използваните лабораторни животни в експеримента можете да се съсредоточите върху следните нужди от тиамин: за гълъб - 0,125 mg на 100 g храна, за куче - 0,027-0,075 mg, за мишка - 5-10 mcg, за плъх - 20-60 mcg, за котка - 50 mcg на 100 g на ден.

По този начин решаващият критерий за снабдяването на тялото с тиамин е надеждността на определяне на наличието или отсъствието на витаминен дефицит при субектите. Важни показатели, заедно с определянето на самия витамин, в този случай са метаболитите (алфа-кето киселини), чийто обмен зависи от ензимите, съдържащи TDP, или самите ензими (дехидрогенази, транскетолаза). Имайки предвид спецификата на клиничните и експериментални изследвания, нека разгледаме накратко стойността на изброените показатели в приложение към някои специфични условия и естеството на анализирания материал.

Анализ на урината

Както вече беше отбелязано, при хората съдържанието на витамина в дневната урина е под 100 μg, което се приема от повечето автори като доказателство за дефицит на тиамин. Въпреки това, при нормален прием на витамин с храната, екскрецията му в урината също зависи от естеството на лечение с лекарства(ако говорим за пациент) и състоянието на отделителната функция на бъбреците. Някои лекарства могат драстично да намалят, докато други да увеличат екскрецията на витамина. Повишената екскреция на тиамин не винаги може да се приеме като доказателство за насищане с витамини, тъй като причината може да е нарушение на механизмите на реабсорбция в тубулния апарат на бъбреците или недостатъчно отлагане на витамина поради нарушение на неговите процеси на фосфорилиране. От друга страна, ниското съдържание на тиамин в урината на болни хора може да не се дължи на неговия дефицит, а в резултат на частично ограничаване на приема на храна, съдържаща съответно по-малко количество витамин. В тази връзка, за да се получи допълнителна информация за състоянието на интерстициалния метаболизъм на тиамин, методът за изследване на урината след парентерални натоварвания е доста широко разпространен. Удобно е да се извърши трикратно натоварване, базирано на доза от 0,5 mg витамин на 1 kg тегло на пациента, като теглото се закръгля до десетки килограми.

Всички методи за определяне на тиамин трябва да бъдат проверени за възпроизводимост на стойностите, получени с тяхна помощ при наличие на лекарства в урината на пациентите. Известно е например, че салицилатите, хининът и други препарати могат да причинят допълнителна флуоресценция, пречейки на правилното тълкуване на флуорометричните данни, докато PASA, взаимодействайки директно с ферицианида, рязко намалява добива на тиохром. При експериментални условия удобен показател за наличието на тиамин е определянето на нивото на пируват (PK) в урината. Трябва да се помни, че само изразените форми на хиповитаминоза В1 са придружени от ясно натрупване на тази кето киселина, която най-често се определя като бисулфит-свързващи вещества (BSV). При патологични състояния, особено когато става въпрос за болни хора, нивото на BSF, както и количеството на самата PA в урината, варира в много широк диапазон в зависимост от интензивността на въглехидратния метаболизъм, като последният се контролира от голям брой различни фактори, които не са пряко свързани с тиамина. Индикаторите за нивото на BSF или PC в урината в такива ситуации трябва да се използват само като допълнителни данни.

Кръвен тест

Основната форма на витамина в кръвта е TDP. Определянията, направени при здрави хора по различни методи, дават средно същите стойности, но с колебания в доста широк диапазон (4-12 µg%). Като сигурен признак за витаминен дефицит, ако се съсредоточим само върху този показател, можем да считаме само стойности под 2-4 μg%. По-малко приемливо е определянето само на общия тиамин. Обикновено това не води до значителна грешка, тъй като има много малко свободен витамин - 0,3-0,9 μg%. Количеството му в кръвния серум може да се увеличи рязко с влошаване на отделителната функция на бъбреците с хипертонияили във връзка с нарушение на процеса на фосфорилиране на витамина. Ако горните ограничения отсъстват, тогава можем да приемем, че нивото на тиамин в кръвта адекватно отразява осигуряването на тялото с него.

При изследването на кръвта, както и на урината, определянето на концентрацията на PC се използва широко. Важно е да се използва по-специфичен метод за тези цели (ензимен, хроматографски), тъй като реакциите с бисулфит или салицилов алдехид дават надценени резултати. Ако се определи PC за характеризиране на метаболизма на витамин при пациенти, е необходимо да се вземат предвид голям брой фактори, които не са свързани с този витамин, но активно влияят върху метаболизма и следователно нивото на PC в тяло. По този начин се наблюдава повишаване на нивото на кръвния PC с въвеждането на адреналин, ACTH, по време на тренировка, електрически и инсулинов шок, дефицит на витамин А и D, много инфекциозни и други заболявания, когато често е трудно да се подозира дефицит на тиамин. Експериментът показа, че в редица случаи нивото на PC в кръвта корелира повече с хиперфункцията на системата хипофиза-надбъбречна кора, отколкото с осигуряването на организма с витамин.

Тъй като има трудности при идентифицирането на истинското състояние на метаболизма на тиамин чрез съдържанието на самия витамин в кръвта или нивото на кето киселини, е възможно да се използва за тези цели определянето на активността на ензимите, съдържащи TDP, по-специално транскетолаза (ТК) на еритроцитите. За този ензим дори незначителни промени в концентрацията на коензима значително влияят на активността на цялата система. Наблюденията в клиниката и по време на профилактичните прегледи на населението, експериментите върху животни потвърждават много висока чувствителностТЗ дори до лек дефицит на вит. Ензимът реагира дори когато промените в нивото на PC или самия витамин в кръвта не са показателни. За по-голяма точност сега се използва методът за допълнително активиране на ТА, добавен in vitro към хемолизата на еритроцитите с TDF. Стимулирането на TC до 15% от първоначалната активност се приема според нормата, от 15 до 25% - хиповитаминоза, повече от 20-25% - бери-бери.

Нарушаване на витаминния баланс и метаболизма на тиамин

Широко разпространено през 19-ти и началото на 20-ти век в страните от Далечния изток, заболяването (бери-бери), което е класическа форма на дефицит на витамин В1, сега е много по-рядко срещано. Има три форми на бери-бери, съответстващи на най-изразените прояви на заболяването:

• суха или паралитична (преобладават неврологичните лезии - пареза, парализа и др.);
• едематозни (смущения се наблюдават главно от страна на кръвоносния апарат);
• остра или сърдечна (бързо завършва със смърт на фона на тежка деснокамерна недостатъчност).

На практика изброените форми в чист вид се срещат рядко, като се наблюдават частичните им взаимни преходи. В съвременните условия най-често се среща хиповитаминоза В1 с различна дълбочина. Симптомите на последното като правило са доста общи (задух, сърцебиене, болка в областта на сърцето, слабост, умора, загуба на апетит, намаляване на общата устойчивост към други заболявания и др.) И не могат да бъдат напълно признат за типичен за недостатъчност само на тиамин, тъй като се среща при много други хиповитаминози. По същество трябва да се каже още веднъж, че изброените симптоми могат окончателно да бъдат приписани на хиповитаминоза В1 само въз основа на специални биохимични изследвания (виж по-горе). Вторичната хиповитаминоза В1, която възниква в резултат на дисбаланс или витаминен метаболизъм, изисква отделно разглеждане. Първата група трябва да включва случаи на повишена консумация на витамин по време на нормалния му прием с храна (тиреотоксикоза и някои други заболявания, излишък на въглехидрати в диетата), нарушена абсорбция от стомашно-чревния тракт или повишена екскреция на витамина в урината след продължителна употреба. продължителна употреба на диуретици. Втората група нарушения се свързва от повечето автори с отслабване на процесите на интерстициално фосфорилиране на тиамин или неговата протеидизация, както при терапевтичното използване на хидразиди на изоникотинова киселина или протеиново гладуване.

Разнообразието от изброени по-горе причини (по същество от ендогенен ред) определя развитието на дефицит на тиамин, който до голяма степен се елиминира при първата група нарушения чрез допълнително приложение на витамина във високи дози. Хиповитаминозите от втори тип често не се поддават на директна витаминна терапия и изискват предварително елиминиране на първоначалните основни нарушения в метаболизма на самия тиамин или въвеждането на коензимни производни в тялото.

Комбинирането на такива етиологично различни форми на дефицит на тиамин в организма в една група от така наречените ендогенни хиповитаминози не изглежда напълно успешно. За нарушения на метаболитния ред е по-подходящ терминът "дисвитаминоза", т.е. просто констатация на факта на нарушение на метаболизма на витамина с неговия нормален, достатъчен прием в тялото. Нещо подобно се наблюдава, когато витамините се конкурират помежду си, когато прекомерният прием на един от витамините инхибира метаболизма и протеинизацията на другия.

Превантивна и лечебна употреба на тиамин и неговите производни

Показания и противопоказания за лечение с тиамин

Когато се обосновават основните принципи на терапевтичното използване на витамин или неговите производни, трябва да се изхожда от няколко предпоставки. В случай на дефицит под формата на бери-бери или хиповитаминоза, лечението се извършва по обичайните правила. заместителна терапия. Ситуацията е по-сложна при дисвитаминози, които възникват на фона на някакъв патологичен процес или в резултат на въздействието върху метаболизма на тиамин на различни екзогенни фактори (лекарства, химически отрови, физични агенти и др.), Когато успехът до голяма степен зависи от етиотропна терапия или използване на подходящи витаминни препарати (кокарбоксилаза, дисулфидни производни). Анализирайки наличните данни, можем да приемем, че предпоставките за терапевтична употреба на тиамин са налице при лезии на стомашно-чревния тракт, черния дроб, невропсихични заболявания, сърдечно-съдова недостатъчност, хипотония и ревматизъм с различна етиология. Практическият опит оправдава употребата на витамина при рахит, хроничен тонзилит, много кожни и инфекциозни заболявания, диабет, хипертиреоидизъм, туберкулоза. Достатъчно оправдано е профилактичното приложение на тиамин на спортисти, пилоти в навечерието на очакваното претоварване, работници, работещи с промишлени отрови (въглероден оксид, амоняк, азотни оксиди и др.), В акушерската практика в навечерието на раждането и в други случаи .

Второто направление в обосноваването на терапията с тиамин може да бъде отчитането на известните биохимични функции на този витамин. В този случай въпросът трябва да бъде решен въз основа на конкретни данни за нарушението в тялото на пациента на онези метаболитни процеси, които можем да коригираме с въвеждането на витамина. По същество трябва да говорим за коензимната и некоензимната активност на тиамина, т.е. за онези негови функции, които са разгледани подробно по-горе. Първоначално основните показания за употребата на тиамин при различни заболявания са симптоми, характерни за бери-бери: неврит, невралгия, парализа, болка с различна етиология, нарушения на нервната и сърдечната дейност. Понастоящем, когато обосновават необходимостта от витаминна терапия, те се основават главно на метаболитни нарушения (ацидоза, диабетна кома, пируватемия, токсемия на бременни жени).

Тиаминът се използва при периферни неврити, общи разстройства, дължащи се на недохранване, анорексия, енцефалопатия на Вернике, витаминен дефицит, хроничен алкохолизъм, алкохолен неврит, сърдечно-съдова недостатъчност, смущения в стомашно-чревния тракт.

При всички тези заболявания (с изключение на енцефалопатията на Wernicke) тиаминът се използва приблизително еднакво ентерално и парентерално в дози от 5 до 100 mg на ден. Понастоящем някои терапевтични витаминни препарати са широко въведени в клиничната практика: тиамин фосфати (TF) и дисулфидни производни. След развитие прост методСинтетичното производство на TF като терапевтично лекарство бързо придоби популярност с така наречената кокарбоксилаза (TDF). Причината за въвеждането на TDF в медицинската практика е добре известният факт за коензимната активност на това конкретно производно на витамина. В допълнение, токсичността на TF е 2,5-4 пъти по-малка от тази на свободния тиамин. Има и още едно съществено предимство на ТФ – по-пълната усвояемост. Така при хора, след еквимоларни интрамускулни инжекции на тиамин, TMF и TDP, количеството на витамина, открито в урината за 24 часа, е съответно 33, 12 и 7% от приложената доза.

Използването на TF е най-ефективно в случаите, когато е необходимо да се проведе витаминна терапия при пациенти с отслабени процеси на фосфорилиране. Така че при белодробна туберкулоза инжекциите с тиамин са неефективни: до 70% от витамина може да се екскретира с урината на ден. Ако пациентите са получавали еквивалентни дози TDP, тогава екскрецията на витамина от тялото е по-малка - 11%. Когато се прилага парентерално, особено интравенозно, TDF дава метаболитни ефекти, които не се наблюдават след инжектиране на свободен витамин. Много често TDP причинява промени, подобни на тези, наблюдавани при употребата на ATP или фосфокреатин.

Най-много са данните за употребата на TDF при захарен диабет и сърдечно-съдова недостатъчност. Назначаването на TDF (50-100 mg интравенозно) драстично намалява смъртността от диабетна кома и се оказва много ефективно средство при лечението на ацидотични състояния. TDF не само засилва действието на инсулина, но и облекчава инсулиновата резистентност при някои пациенти. Наред с нормализирането на традиционните показатели, характеризиращи тежестта на захарния диабет (гликемия, глюкозурия, кетоза), TDF има ясен нормализиращ ефект върху нивото на холестерола и корви фосфолипидите. В случай на сърдечно-съдова недостатъчност, дори еднократно инжектиране на TDP бързо нормализира повишените нива на пируват и млечна киселина в кръвта на пациентите.

TDF значително активира усвояването на хранителни вещества от кръвта от миокарда, като бързо подобрява параметрите на електрокардиограмата. Подобен ефект на TDP се използва широко при лечението на различни функционални аномалии на сърцето (екстрасистолия, някои форми на аритмии). Описани са изразени положителни промени в параметрите на електрокардиограмата при атеросклероза, хипертония, някои ендокринни и бъбречни заболявания, инфаркт на миокарда и дефекти на сърдечната клапа в случаите, когато водещият фактор в патологията е нарушение на сърдечния трофизъм. Доказано е също, че TDP е по-ефективен от тиамина при периферни и централни заболявания нервни системис множествена склероза, бронхиална астма и много други заболявания.

Широко приложение намират и различни дисулфидни производни на витамина, чиято ефективност се обяснява с по-добрата усвояемост на дисулфидните форми в чревния тракт. Едно от предимствата на тези производни е значително по-ниската им токсичност в сравнение с тиамина.

Биологична роля

1. TPP участва в реакциите на декарбоксилиране на α-кето киселини;

2. TPP участва в разграждането и синтеза на α-хидрокси киселини (например кетозахариди), т.е. в реакциите на синтез и разцепване на въглерод-въглеродни връзки в непосредствена близост до карбонилната група.

Тиамин-зависимите ензими са пируват декарбоксилаза и транскетолаза.

Авитаминоза и хиповитаминоза.

Болест бери-бери, нарушения на храносмилателния тракт, промени в психиката, промени в активността на сърдечно-съдовата дейност, развитие на отрицателен азотен баланс и др.

източници: растителни продукти, месо, риба, мляко, бобови култури - боб, грах, соя и др.

Дневна нужда: 1,2-2,2 мг.

Витамин В2 (рибофлавин, витамин на растежа)

В допълнение към самия рибофлавин, естествените източници съдържат неговите коензимни производни: флавин мононуклеотид (FMN) и флавин аденин динуклеотид (FAD). Тези коензимни форми на витамин B2 преобладават количествено в повечето животински и растителни тъкани, както и в клетките на микроорганизмите.

В зависимост от източника на витамин В2 той се нарича по различен начин: лактофлавин (от мляко), хепафлавин (от черния дроб), вердофлавин (от растения), овофлавин (от яйчен белтък).

Химическа структура: Молекулата на рибофлавин се основава на хетероциклично съединение - изоалоксазин (комбинация от бензенови, пиразинови и пиримидинови пръстени), към което в позиция 9 е прикрепен петатомният алкохол рибитол. Химическият синтез на рибофлавин е извършен през 1935 г. от Р. Кун.

Рибофлавин

Разтворите на витамин B2 са оранжево-жълти на цвят и се характеризират с жълто-зелена флуоресценция.

Жълтият цвят е присъщ на окислената форма на лекарството. Рибофлавинът в редуцирана форма е безцветен.

B2 е силно разтворим във вода, стабилен в кисели разтвори, лесно се разрушава в неутрални и алкални разтвори. B2 е чувствителен към видимо и UV лъчение, лесно претърпява обратима редукция, добавяйки H2 на мястото на двойната връзка и се превръща в безцветна левко форма. Това свойство на витамин В2 лесно да се окислява и редуцира е в основата на неговото биологично действие в клетъчния метаболизъм.

Авитаминоза и хиповитаминоза: забавяне на растежа, косопад, възпаление на лигавицата на езика, устните и др. В допълнение, обща мускулна слабост и слабост на сърдечния мускул; помътняване на лещата (катаракта).

Биологична роля:

1. Той е част от флавиновите коензими FAD, FMN, които са простетични групи на флавопротеини;

2. Участва в състава на ензимите при директно окисление на изходния субстрат с участието на О2, т.е. дехидрогениране. Коензимите от тази група включват оксидази на L- и D-аминокиселини;

3. Като част от флавопротеините, електроните се прехвърлят от редуцирани пиридинови коензими.

източници: мая, хляб (едро брашно), зърнени семена, яйца, мляко, месо, пресни зеленчуци, мляко (в свободно състояние), черен дроб и бъбреци (като част от FAD и FMN).

Дневна нужда: 1,7 мг.

Витамин В6 (пиридоксин, антидермичен)

Открит през 1934 г. от P. Györdi. Първо изолиран от дрожди и черен дроб.

Химическа структура . Витамин В6 е производно на 3-хидроксипиридин. Терминът "витамин В6" по препоръка на Международната комисия по номенклатурата на биологичната химия се отнася до трите производни на 3-хидроксипиридина с еднаква витаминна активност: пиридоксин (пиридоксол), пиридоксал и пиридоксамин.

пиридоксин пиридоксал пиридоксамин

B6 е силно разтворим във вода и етанол. Водните разтвори са много устойчиви на киселини и алкали, но са чувствителни към светлина в неутралната рН зона.

Авитаминоза хиповитаминоза. При хората дефицитът на витамин B6 се проявява в инхибиране на производството на червени кръвни клетки, дерматит, възпалителни процесикожа, забавяне на растежа на животните, нарушение на метаболизма на триптофана.

биологична роля. И трите производни на 3-хидроксипиридин са надарени с витаминни свойства, коензимните функции се изпълняват само от фосфорилираните производни на пиридоксал и пиридоксамин:

пиридоксамин фосфат пиридоксал фосфат

Пиридоксамин фосфаткато коензим, той функционира в реакциите на трансформация на карбонилни съединения, например в реакциите на образуване на 3,6-dtdeoxyhexosis, които са включени в антигени, локализирани на повърхността на бактериални клетки.

Биохимични функции пиридоксал фосфат:

1. транспорт - участие в процеса на активен трансфер на определени аминокиселини през клетъчните мембрани;

2. каталитичен - участие като коензим в широк спектър от ензимни реакции (трансаминиране, декарбоксилиране, рацемизация на аминокиселини и др.);

3. Функцията на регулатора на скоростта на оборот на пиридоксаловите ензими е да удължи полуживота в тъканите на някои пиридоксалови апоензими, когато те са наситени с пиридоксалов фосфат, което повишава устойчивостта на апоензимите към термична денатурация и действието на специфични протеинази.

При дефицит на витамин В6 се наблюдават нарушения в метаболизма на аминокиселините.

източници: в продукти от растителен и животински произход (хляб, грах, боб, картофи, месо, черен дроб и др.). Синтезира се и от чревната микрофлора !

Дневна нужда: около 2 мг.

Витамин B12 (кобаламин, антианемичен)

Кобаламините са наименование на група за съединения с активност на витамин B12.

Химическа структура. Централната част на молекулата на витамин В12 е циклична коринова система, наподобяваща порфирините по структура (те се различават от тях по това, че два пиролови пръстена са плътно кондензирани един с друг и не са свързани чрез метиленов мост). Под равнината на кориновия пръстен, в центъра на който е Co, има остатък от 5-дезоксиаденозин, свързан с кобалт.

Авитаминоза и хиповитаминоза. Липсата на витамин В12 води до развитие на пернициозна анемия, нарушаване на дейността на TSNS и рязко намаляване на киселинността на стомашния сок.

За активния процес на усвояване на витамин В13 в тънките черва, предпоставка е наличието в стомашния сок. вътрешен факторКасъл (специален протеин - гастромукопротеин), който специфично свързва витамин В12 в специален сложен комплекс и се абсорбира в червата в тази форма.

биологична роля. Идентифицирани са ензимни системи, които включват кобаломид коензими като простетична група.

Химичните реакции, в които витамин В12 участва като коензим, условно се разделят на две групи. Първата група включва реакции на трансметилиране, при които метилкобаламинът действа като междинен носител на метиловата група (реакции за синтеза на метионин и ацетат).

Втората група реакции с участието на B12-коензими е преносът на водород в реакциите на изомеризация.

източници: месо, телешки черен дроб, бъбреци, риба, мляко, яйца. Основното място на натрупване на витамин В12 в човешкото тяло е черният дроб, който съдържа до няколко mg от витамина.

Витамин B12 е единственият витамин, чийто синтез се осъществява изключително от микроорганизми.

Синтезира се от чревната микрофлора !

дневна нужда 0,003 мг.

Министерство на здравеопазването на Република Беларус

образователна институция

"Гомелски държавен медицински университет"

отдел_________________________________________________

Обсъдено на заседание на отдела (МК или ЦУНМС) ____________________

Протокол № _______

по биологична химия

за студенти от _____2-ри_____ курс на ___медицински ___________________ факултет

Тема:___Витамини 2

Време__90 мин___________________

Образователни и образователни цели:

Да се ​​формира представа за структурата, метаболизма и молекулярните механизми на действие на водоразтворимите витамини. Предотвратяване на хиповитаминоза в състояние на стрес.

1. Разтворим във вода

ЛИТЕРАТУРА

1. Основи на биохимията: А. Уайт, Ф. Хендлер, Е. Смит, Р. Хил, И. Леман.-М. Книга,

1981, т.3, стр.1703-1757.

2. Хранене при профилактика и лечение на рак.- T.S. Морозкина, К. К. Далидович.

Минск, 1998

3 . .Човешка биохимия: Р. Мъри, Д. Гренър, П. Мейес, В. Родуел - М. книга, 2004 г.

4. Визуална биохимия: Kolman., Rem K.-G-M.book 2004

5. Спиричев

МАТЕРИАЛНА ПОДКРЕПА

1.Мултимедийна презентация

ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА УЧЕБНОТО ВРЕМЕ

Общо: 90 минути

Витамин B1 (тиамин. Антиневритичен витамин)

Химическа структура и свойства. Витамин B 1 е първият витамин, изолиран в кристална форма от K. Funk през 1912 г. По-късно е извършен неговият химичен синтез. Твоето име - тиамин- този витамин е получен поради наличието на серен атом и аминогрупа в неговата молекула.

Тиаминът се състои от 2 хетероциклични пръстена - аминопиримидин и тиазол. Последният съдържа каталитично активна функционална група - карб-анион (сравнително кисел въглерод между сяра и азот).

Тиаминът се запазва добре в кисела среда и издържа на нагряване до високи температури. В алкална среда, например, при печене на тесто с добавяне на сода или амониев карбонат, той бързо се срутва.

Метаболизъм. В стомашно-чревния тракт различни форми на витамина се хидролизират до образуване на свободен тиамин. По-голямата част от тиамина се абсорбира в тънките черва чрез специфичен активен транспортен механизъм, останалата част се разгражда от чревната бактериална тиаминаза. С кръвния поток абсорбираният тиамин първо навлиза в черния дроб, където се фосфорилира от тиамин пирофосфокиназа и след това се прехвърля в други органи и тъкани.

TPP киназа

АТФ + тиамин тиамин пирофосфат + АМФ

Има мнение, че хвостохранилище е основната транспортна форма на тиамин.

AT Витамин B1 присъства в различни органи и тъкани както под формата на свободен тиамин, така и под формата на неговите фосфорни естери: тиамин монофосфат (TMF), тиамин дифосфат (TDP, синоними: тиамин пирофосфат, TPP, кокарбоксилазиа) и тиамин трифосфат (TTP).

TTP - се синтезира в митохондриите с помощта на ензима TPP-ATP-фосфотрансфераза:

трансферезис

TPP + ATP TDP + AMP

Основната коензимна форма (60-80% от общото вътреклетъчно съдържание) е ТРР.

TTFиграе важна роля в метаболизма на нервната тъкан. Ако образуването му е нарушено, се развива некротизираща енцефалопатия.

След разграждането на коензимите свободният тиамин се екскретира в урината и се определя като тиохром.

Биохимични функции. Витамин B1 под формата на TPP е неразделна част от ензимите, които катализират реакциите на директно и окислително декарбоксилиране на кето киселини.

Участието на ТРР в реакциите на декарбоксилиране на кето киселини се обяснява с необходимостта да се засили отрицателният заряд на въглеродния атом на карбонила на кето киселината в преходно, нестабилно състояние:

O - C - C \u003d O CO 2 + - C \u003d O

Преходно състояние на кето киселина

Преходното състояние се стабилизира от TPP чрез делокализация на отрицателния заряд на въглеродния анион на тиазоловия пръстен, който играе ролята на вид електронен поглътител. Поради това протониране се образува активен ацеталдехид (хидроксиетил-TPF).

Аминокиселинните остатъци в протеините имат малка способност да правят това, което TPP лесно прави, така че апопротеините се нуждаят от коензим. TPP е твърдо свързан с апоензима на мултиензимни комплекси на α-хидроксикетокиселинни дехидрогенази (виж по-долу).

пирогроздена киселина (PVA).

1. Участие на TPP в реакцията на директно декарбоксилиране на пирогроздена киселина (PVA). Когато PVA се декарбоксилира с пируват декарбоксилаза, се образува ацеталдехид, който под въздействието на алкохол дехидрогеназа се превръща в етанол.ТРР е основен кофактор на пируват декарбоксилазата. Маята е богата на този ензим.

Окислително декарбоксилиране на PVC катализира пируват дехидрогеназа. Съставът на комплекса пируват дехидрогеназа включва няколко структурно свързани ензимни протеини и коензими (виж гл.) TPP катализира първоначалната реакция на PVA декарбоксилиране. Тази реакция е идентична с тази, катализирана от пируват декарбоксилаза. Въпреки това, за разлика от последния, пируват дехидрогеназата не превръща междинното съединение хидроксиетил-TPF в ацеталдехид. Вместо това хидроксиетиловата група се прехвърля към следващия ензим в мултиензимната структура на комплекса пируват дехидрогеназа.

Окислителното декарбоксилиране на PVC е една от ключовите реакции във въглехидратния метаболизъм. В резултат на тази реакция PVC, образуван при окисляването на глюкозата, се включва в основния метаболитен път на клетката - цикъла на Кребс, където се окислява до въглероден диоксид и вода с освобождаване на енергия. По този начин, поради реакцията на окислително декарбоксилиране на PVC, се създават условия за пълното окисление на въглехидратите и оползотворяването на цялата енергия, съдържаща се в тях. В допълнение, активната форма на оцетна киселина, образувана под действието на PDH комплекса, служи като източник за синтеза на много биологични продукти: мастни киселини, холестерол, стероидни хормони, ацетонови тела и др.

Окислителното декарбоксилиране на α-кетоглутарат катализира α – кетоглутарат дехидрогеназа. Този ензим е част от цикъла на Кребс. Структурата и механизмът на действие на α-кетоглутарат дехидрогеназния комплекс са подобни на пируват дехидрогеназата, т.е. TPP също катализира началния етап на преобразуване на кето киселина. Така непрекъснатата работа на този цикъл зависи от степента на обезпеченост на клетката с ТЕЦ.

В допълнение към окислителните трансформации на PVC и α-кетоглутарат, TPP участва в окислително декарбоксилиране на кето киселини с разклонен въглероден скелет(продукти на дезаминиране на валин, изолевцин и левцин). Тези реакции играят важна роля в оползотворяването на аминокиселините и следователно на протеините от клетката.

3. TPP - коензим транскетолаза . Транскетолаза – ензим на пентозофосфатния път на окисление на въглехидратите . Физиологичната роля на този път е, че той е основният доставчик на NADPH. Н+ и рибоза-5-фосфат. Транскетолазата пренася двувъглеродни фрагменти от ксилулоза-5-фосфат към рибозо-5-фосфат, което води до образуването на триозен фосфат (3-фосфоглицералдехид) и 7C захар (седохептулоза-7-фосфат). TPP е необходим за стабилизиране на въглеродния анион, образуван от разцепването на C2-C3 връзката на ксилулоза-5-фосфат.

4 . Витамин B1 участва в синтез на ацетилхолин , катализиращ образуването на ацетил-КоА, субстрат за ацетилиране на холин, в реакцията на пируват дехидрогеназа.

5. В допълнение към участието в ензимни реакции, тиаминът също може да изпълнява некоензимни функции , чийто специфичен механизъм все още предстои да бъде изяснен. Смята се, че тиаминът участва в хемопоезата, както е показано от наличието на вродени тиамин-зависими анемии, които могат да бъдат лекувани с високи дози от този витамин, както и в стероидогенезата. Последното обстоятелство позволява да се обяснят някои от ефектите на препаратите с витамин В1 като медиирани от реакция на стрес.

Хиповитаминоза.Вече ранните прояви на хиповитаминоза са придружени от намаляване на апетита и гадене. Отбелязват се неврологични разстройства, които включват нарушение на периферната чувствителност, чувство на пълзене, невралгия. Забравянето е характерно, особено за последните събития. Слабостта на сърдечния мускул се проявява с тахикардия дори при леко усилие.

Липсата на тиамин в храната води до значително натрупване на пирогроздена и α-кетоглутарова киселина, намаляване на активността на тиамин-зависимите ензими в кръвта и тъканите на тялото.

Експериментът показа, че дефицитът на тиамин е придружен от нарушение на структурата и функцията на митохондриите. Добавянето на TPF към последния нормализира тъканното дишане. Белите плъхове, лишени от таймин, развиват анорексия и намаляват телесното тегло. Вълната загуби блясъка си, стана разрошена. Животните се движеха малко и обикновено лежаха свити в ъгъла на клетката. Анорексията е резултат от рязко инхибиране на секрецията на стомашен сок и отслабване на храносмилателната му способност.

Хранителният дефицит на тиамин при хората води до патологични промени в нервната, сърдечно-съдовата и храносмилателната системи, придружени от общо изчерпване на тялото.

Болестта бери-бери протича със значителен дефицит на тиамин и се характеризира с изключително тежко протичане. През миналия век милиони жертви бяха отнети в страните от Изтока. „Бери-бери“ означава „овца“ на индийски. Походката на пациента наистина е подобна на походката на овца (симптом на симетрично спускане на краката). Тъй като болните пациенти отбелязват тежест в краката и скованост на походката, „вземете-вземете“ също се нарича „болест на окови“. Това заболяване често засягаше затворници, чиято диета се състоеше предимно от белен ориз. Проявата на дефицит на тиамин все още може да се наблюдава при бедните хора в онези страни, където основата на диетата на населението е полиран ориз - в полираното зърно, за разлика от нерафинираното, няма този витамин. Последната епидемия от бери-бери е във Филипините през 1953 г. (100 000 души са починали).

Заболяването има 2 форми: суха (нервна) и едематозна (сърдечна). Освен това и в двата случая се засяга както сърдечно-съдовата, така и нервната система, но в различна степен. Понастоящем класическото "вземете-вземете" очевидно вече не съществува, но често се отбелязват явленията на умерена хиповитаминоза. Основните симптоми на дефицит на тиамин включват: физическа слабост, загуба на апетит (витамин B 1 е необходим за стимулиране на стомашната секреция), постоянен запек; дисфункция на нервната система (изтръпване на пръстите, усещане за "пълзене", загуба на периферни рефлекси, болка по протежение на нервите); психични разстройства (раздразнителност, забравяне, страх, понякога халюцинации, намалена интелигентност). По-късно се развива дълбоко увреждане на нервната система, характеризиращо се със загуба на чувствителност на крайниците, развитие на парализа, мускулна атрофия в резултат на нарушение на тяхната инервация. В едематозната форма, заедно с явленията на полиневрит, тахикардия и задух се отбелязват дори при незначително усилие. Поради слабостта на сърдечния мускул се развива оток. Особено често прояви на дефицит на тиамин се наблюдават при хронични алкохолици поради склонността им да пият повече, отколкото ядат. Синдромът на Wernicke, който се развива при тези индивиди, се характеризира с нарушена координация на движенията, зрителни функции и объркване.

Особената чувствителност на нервната тъкан към липсата на тиамин се обяснява с факта, че коензимната форма на този витамин е абсолютно необходима на нервните клетки да абсорбират глюкоза, която е почти единственият им източник на енергия (повечето други клетки на тялото могат да използват други енергийни вещества, като мастни киселини). Между другото, храненето предимно с въглехидратни храни (бял хляб, сладкиши) води до повишена нужда от тиамин и следователно до развитие на вторичен дефицит на тиамин.

Вродени нарушения на метаболизма на тиамин.

СиндромВернике-ДА СЕorsakoff. Основата на този синдром, придружен от загуба на паметта и частична парализа, е промяна в свойствата на ензима транскетолаза, който има намален афинитет към TPP. Гените на други TPP-зависими ензими не са засегнати. Заболяването се проявява, ако нивото на консумираната ТЕЦ падне под стойностите, необходими за насищане на транскетолазата. Синдромът често се среща при хронични алкохолици с недостатъчен прием на витамини.

Интермитентна атаксия. Заболяването се причинява от вроден дефект на пируват дехидрогеназата.

Тиамин-зависима форма на заболяването "урина с мирис на кленов сироп". При тази патология има дефект в окислителното декарбоксилиране на разклонени кетокиселини. В кръвта и урината рязко се повишава съдържанието на разклонени кетокиселини (оттук и специфичната миризма на урината) и техните субстрати - аминокиселините валин, изолевцин и левцин. Клиничните симптоми са подобни на терминалния стадий на В1-дефицит.

Подостра некротизираща енцефалопатия. При това заболяване се нарушава образуването на ТТР в мозъка. Енцефалопатията се изразява в загуба на апетит, повръщане, затруднено сукане. Кърмачетата губят способността си да държат главата си, имат множество неврологични разстройства. Заболяването завършва без лечение летално през първите години от живота.

Тиамин зависима мегалобластна анемия. Механизмът на участието на тиамин в хемопоезата не е напълно изяснен.

Хипервитаминозане е описано . Излишъкът от приетия витамин бързо се екскретира с урината, но някои индивиди имат повишена чувствителност към парентерално приложение на тиаминови препарати.

Оценка на снабдяването на организма с тиамин. За тази цел обикновено се определя съдържанието на витамина и/или неговите коензими в еритроцитите. Тъй като окислителното декарбоксилиране на кетокиселини е нарушено при липса на витамин B 1, повишаването на съдържанието на пирогроздена и α-кетоглутарова киселина в кръвта и урината ще покаже липса на тиамин в организма. Трябва обаче да се има предвид, че натрупването на пируват се отбелязва не само при хиповитаминоза В1, но и при хипоксия и други патологични състояния.

Най-добрият начин да се прецени степента на снабдяване на организма с витамин B 1 е да се определи активността на тиамин-зависимите ензими. Въпреки това, активността на пируват и α-кетоглутарат дехидрогеназите намалява само при тежка хиповитаминоза, тъй като техният апоензим силно свързва TPP. Транскетолазата свързва TPP по-слабо и нейната активност в еритроцитите започва да намалява още в ранните стадии на хиповитаминоза B 1 . Ако TPP се добави към кръвна проба, тогава степента на повишаване на активността на транскетолазата (т.нар. TPP ефект) ще позволи да се прецени степента на дефицит на тиамин.

дневна нужда. хранителни източници.

Доста много витамин В 1 се намира в пшеничния хляб, приготвен от пълнозърнесто брашно, в обвивката на зърнените семена, в соята, боба и граха. Много от него в маята. По-малко - в картофи, моркови, зеле. От продуктите от животински произход най-богати на тиамин са черният дроб, нетлъстото свинско месо, бъбреците, мозъкът, яйчният жълтък. В момента дефицитът на витамин В1 се превръща в един от хранителните проблеми, тъй като поради високата консумация на захар и сладкарски изделия, както и бял хляб и полиран ориз, потреблението на този витамин в организма се увеличава значително. Използването на дрожди като източник на витамина не се препоръчва поради високото съдържание на пурини, което може да доведе до метаболитен артрит (подагра).

Дневната нужда от тиамин е 1,1-1,5 mg.

Витамин B1, е първият витамин, изолиран в кристална форма от K. Funk през 1912 г. По-късно е извършен неговият химичен синтез. Неговото име - тиамин- получава се поради наличието на серен атом и аминогрупа в молекулата му.

Тиаминсе състои от 2 хетероциклични пръстена - аминопиримидин и тиазол. Последният съдържа каталитично активна функционална група - карбанион (сравнително кисел въглерод между сяра и азот).
Тиаминът се запазва добре в кисела среда и издържа на нагряване до високи температури. В алкална среда, например, при печене на тесто с добавяне на сода или амониев карбонат, той бързо се срутва.

В стомашно-чревния тракт различни формивитамините се хидролизират до образуване на свободен тиамин. Повечето оттиаминът се абсорбира в тънките черва чрез специфичен механизъм на активен транспорт, останалата част от количеството му се разгражда от тиаминазата на чревните бактерии. С кръвния поток абсорбираният тиамин първо навлиза в черния дроб, където се фосфорилира от тиамин пирофосфокиназа и след това се прехвърля в други органи и тъкани.

Има мнение, че хвостохранилище е основната транспортна форма на тиамин.

Витамин B1 присъства в различни органи и тъкани както под формата на свободен тиамин, така и под формата на неговите фосфатни естери: тиамин монофосфат(TMF), тиамин дифосфат(TDF, синоними: тиамин пирофосфат, TPP, кокарбоксилаза) и тиамин трифосфат(TTF).

TTP - се синтезира в митохондриите с помощта на ензима TPP-ATP-фосфотрансфераза:

Основната коензимна форма (60-80% от общото вътреклетъчно) е ТРР. TTP играе важна роля в метаболизма на нервната тъкан. Ако образуването му е нарушено, се развива некротизираща енцефалопатия. След разграждането на коензимите свободният тиамин се екскретира в урината и се определя като тиохром.

Витамин B, под формата на TPP, е неразделна част от ензимите, които катализират реакциите на директно и окислително декарбоксилиране на кето киселини.

Участието на ТРР в реакциите на декарбоксилиране на кето киселини се обяснява с необходимостта да се засили отрицателният заряд на въглеродния атом на карбонила на кето киселината в преходно, нестабилно състояние:

Преходното състояние се стабилизира от TPP чрез делокализация на отрицателния заряд на карбо-аниона на тиазоловия пръстен, който играе ролята на вид електронен поглътител. Поради това протониране се образува активен ацеталдехид (хидроксиетил-TPF).

2. Участие на ТПП в реакции на окислително декарбоксилиране.
Окислителното декарбоксилиране на PVC се катализира от пируват дехидрогеназа. Съставът на пируватдехидрогеназния комплекс включва няколко структурно свързани ензимни протеини и коензими (виж стр. 100). TPP катализира първоначалната реакция на декарбоксилиране на PVC. Тази реакция е идентична с тази, катализирана от пируват декарбоксилаза. Въпреки това, за разлика от последния, пируват дехидрогеназата не превръща междинното съединение хидроксиетил-TPF в ацеталдехид. Вместо това хидроксиетиловата група се прехвърля към следващия ензим в мултиензимната структура на комплекса пируват дехидрогеназа.
Окислителното декарбоксилиране на PVC е една от ключовите реакции във въглехидратния метаболизъм. В резултат на тази реакция PVC, образуван при окисляването на глюкозата, се включва в основния метаболитен път на клетката - цикъла на Кребс, където се окислява до въглероден диоксид и вода с освобождаване на енергия. По този начин, поради реакцията на окислително декарбоксилиране на PVC, се създават условия за пълното окисление на въглехидратите и оползотворяването на цялата енергия, съдържаща се в тях. В допълнение, активната форма на оцетна киселина, образувана под действието на PDH комплекса, служи като източник за синтеза на много биологични продукти: мастни киселини, холестерол, стероидни хормони, ацетонови тела и др.
Окислителното dsкарбоксилиране на α-кетоглутатарат се катализира от α-кетоглутарат дехидрогеназа. Този ензим е част от цикъла на Кребс. Структурата и механизмът на действие на комплекса α-кетоглугарат-дехидрогеназа са подобни на тези на пируват дехидрогеназата, т.е. ТРР също катализира началния етап на превръщане на кето киселина. Така непрекъснатата работа на този цикъл зависи от степента на обезпеченост на клетката с ТЕЦ.
В допълнение към окислителните трансформации на PVC и α-кетоглутарат, TPP участва в окислителното декарбоксилиране на кетокиселини с разклонен въглероден скелет (продукти на дезаминиране на валин, изолевцин и левцин). Тези реакции играят важна роля в оползотворяването на аминокиселините и следователно на протеините от клетката.

3. TPP е транскетолазен коензим.
Транскетолазата е ензим от пентозофосфатния път на окисление на въглехидратите. Физиологичната роля на този път е, че той е основният доставчик на NADFH*H+ и рибоза-5-фосфат. Транскетолазата пренася двувъглеродни фрагменти от ксилулоза-5-фосфат към рибозо-5-фосфат,
което води до образуването на триозофосфат (3-фосфоглицералдехид) и 7С захар (седохептулоза-7-фосфат). TPP е необходим за стабилизиране на въглеродния анион, образуван от разцепването на C2-C3 връзката на ксилулоза-5-фосфат.

4. Витамин B1участва в синтеза на ацетилхолин, като катализира образуването на ацетил-КоА, субстрат за ацетилиране на холин, в реакцията на пируват дехидрогеназа.

5. Освен че участва в ензимни реакции, тиаминът може да изпълнява и некоензимни функции., чийто специфичен механизъм все още предстои да бъде изяснен. Смята се, че тиаминът участва в хемопоезата, както е показано от наличието на вродени тиамин-зависими анемии, които могат да бъдат лекувани с високи дози от този витамин, както и в стероидогенезата. Последното обстоятелство дава възможност да се обяснят някои от ефектите на препаратите с витамин В като медиирани от реакция на стрес.

Преходното състояние се стабилизира от TPP чрез делокализация на отрицателния заряд на въглеродния анион на тиазоловия пръстен, който играе ролята на вид електронен поглътител. Поради това протониране се образува активен ацеталдехид (хидроксиетил-TPF).

Аминокиселинните остатъци в протеините имат малка способност да правят това, което TPP лесно прави, така че апопротеините се нуждаят от коензим. TPP е тясно свързан с апоензима на мултиензимни комплекси на α-хидроксикетоацид дехидрогеназите (виж по-долу).

Източници

Черен хляб, зърнени храни, грах, боб, месо, мая.

дневна нужда

Структура

В състава на тиамин се определя пиримидинов пръстен, свързан с тиазолов пръстен. Коензимната форма на витамина е тиамин дифосфат.

Структурата на витамин В1

Структурата на тиамин дифосфат

Метаболизъм

Абсорбира се в тънките черва като свободен тиамин. Витаминът се фосфорилира директно в таргетната клетка. Приблизително 50% от целия B 1 е в мускулите, около 40% в черния дроб. Тялото съдържа не повече от 30 дневни дози от витамина наведнъж.

Биохимични функции

1. Включени тиамин дифосфат(TDF), който

Пример за реакция, включваща тиамин дифосфат (пентозофосфатен път)

2. Включени тиамин трифосфаткойто все още не е достатъчно проучен. Съществува разпръсната информация за участието на TTP в предаването на нервен импулс, в генерирането на клетъчен сигнал, в реакциите на клетъчната биоелектрогенеза и в регулирането на активността на йонните канали.

Хиповитаминоза B1

причина

Основната причина е недостатъквитамин в храната, излишък алкохолсъдържащи напитки, които намаляват абсорбцията и увеличават екскрецията на витамина, или въглехидратпродукти, които повишават нуждата от тиамин.

Също така причината за хиповитаминоза може да бъде консумацията на сурова риба (треска, пъстърва, херинга), сурови стриди, тъй като те съдържат антивитамин - ензим тиаминазаунищожаване на витамин. Бактерии, присъстващи в червата на човека тиаминаза.

Клинична картина

Болестта бери-бери или "оковите на краката" е метаболитно разстройство на храносмилателната, сърдечно-съдовата и нервната система, дължащо се на недостатъчен енергиен и пластичен метаболизъм.

От страна на нервната тъкан се наблюдават:

• полиневрит: намалена периферна чувствителност, загуба на някои рефлекси, болка по хода на нервите,
• енцефалопатия:
  - Синдром на Вернике - объркване, нарушена координация, халюцинации, нарушена зрителна функция,
  - Синдром на Корсаков - ретроградна амнезия, неспособност за усвояване на нова информация, приказливост.

Отстрани на сърдечно-съдовата системаима нарушение на сърдечния ритъм, болка в сърцето и увеличаване на размера му.

AT стомашно-чревния трактнарушава се секреторната и двигателната функция, възниква атония на червата и запек, апетитът изчезва, киселинността на стомашния сок намалява.