Pierwsze wzmianki o chorobie (kakke, beri-beri), obecnie znanej jako przejaw niedoboru tiaminy, znajdują się w starożytnych traktatach medycznych, które przyszły do ​​nas z Chin, Indii i Japonii. Pod koniec XIX wieku kilka postaci tej patologii zostało już rozróżnionych klinicznie, ale tylko Takaki (1887) wiązał tę chorobę z brakiem, jak wówczas uważał, substancji zawierających azot w diecie. Holenderski lekarz S. Eijkman (1893-1896) miał bardziej sprecyzowany pomysł, który odkrył nieznane wówczas czynniki w otrębach ryżowych i niektórych roślinach strączkowych, które uniemożliwiały rozwój lub utwardzono beri-beri. Oczyszczanie tych substancji zostało następnie przeprowadzone przez Funk (1924), który jako pierwszy zaproponował samo określenie „witamina”, oraz wielu innych badaczy. Substancja czynna wyekstrahowana z naturalnych źródeł została scharakteryzowana dopiero w 1932 roku ogólną formułą empiryczną, a następnie w 1936 roku została z powodzeniem zsyntetyzowana przez Williamsa i in. Już w 1932 roku sugerowano rolę witaminy w jednym ze specyficznych procesów metabolicznych, dekarboksylacji kwasu pirogronowego, jednak dopiero w 1937 roku poznano koenzymową formę witaminy, difosforan tiaminy (TDP). Funkcje koenzymatyczne TDP w układzie dekarboksylacji alfa-ketokwasów od dawna uważano za niemal jedyne biochemiczne mechanizmy realizacji aktywności biologicznej witaminy, jednak już w 1953 r. zakres enzymów zależnych od obecności TDP został rozszerzona z powodu transketolazy, a stosunkowo niedawno, specyficznego kwasu gamma-hydroksydekarboksylazy-alfa-ketoglutarowego. Nie ma powodu sądzić, że powyższa lista wyczerpuje perspektywę dalszych badań nad witaminą, skoro eksperymenty na zwierzętach, dane uzyskane w klinice podczas terapeutycznego stosowania witaminy, analiza faktów ilustrujących znany neuro- i kardiotropizm tiaminy, niewątpliwie wskazują na obecność pewnych innych specyficznych powiązań witamina z innymi mechanizmami biochemicznymi i fizjologicznymi.

Właściwości chemiczne i fizyczne witaminy B1

Tiaminę lub 4-metylo-5-beta-hydroksyetylo-N-(2-metylo-4-amino-5-metylopirymidylo)tiazolium otrzymuje się syntetycznie, zwykle w postaci chlorowodorku lub bromowodorku.

Chlorek tiaminy (M-337,27) krystalizuje w wodzie w postaci bezbarwnych jednoskośnych igieł o temperaturze topnienia 233-234° (z rozkładem). W środowisku obojętnym jego widmo absorpcyjne ma dwa maksima - 235 i 267 nm, a przy pH 6,5 jedno - 245-247 nm. Witamina jest dobrze rozpuszczalna w wodzie i kwasie octowym, nieco gorzej w alkoholach etylowym i metylowym, nierozpuszczalna w chloroformie, eterze, benzenie i acetonie. Z roztworów wodnych tiaminę można wytrącać kwasem fosfowolframowym lub pikrynowym. W środowisku alkalicznym tiamina ulega licznym przemianom, które w zależności od charakteru dodawanego środka utleniającego mogą skutkować powstaniem dwusiarczku tiaminy lub tiochromu.

W środowisku kwaśnym witamina rozkłada się tylko przy długotrwałym ogrzewaniu, tworząc 5-hydroksy-metylopirymidynę, kwas mrówkowy, 5-aminometylopirymidynę, składnik tiazolowy witaminy i 3-acetylo-3-merkapto-1-propanol. Wśród produktów rozkładu witaminy w środowisku alkalicznym zidentyfikowano tiotiaminę, siarkowodór, pirymidodiazepinę itp. Otrzymano również siarczan i monoazotan witaminy. Znane są sole tiaminy z kwasem naftalenosulfonowym, arylosulfonowym, cetylosiarkowym i estry z kwasami octowym, propionowym, masłowym, benzoesowym i innymi.

Szczególne znaczenie mają estry tiaminy z kwasem fosforowym, w szczególności TDP, który jest koenzymem witaminy. Homologowie tiaminy uzyskano również przez różne podstawienia na drugim (etyl-, butyl-, hydroksymetylo-, hydroksyetylo-, fenylo-, hydroksyfenylo-, benzyl-, tioalkil-), czwartym (oksytiamina) i szóstym (metylo-, etyl) atomy węgla pirymidyny metylacja grupy aminowej, podstawienie pierścienia tiazolowego za pirydynę (pirytiaminę), imidazol lub oksazol, modyfikacje podstawników przy piątym węglu tiazolu (metyl-, hydroksymetylo-, etyl, chloroetyl-, hydroksypropyl-, itp. .). Oddzielną dużą grupę związków witaminowych stanowią pochodne S-alkilowe i disiarczkowe. Wśród tych ostatnich największą dystrybucję jako preparat witaminowy uzyskał disiarczek tiaminy propylu (TPDS).

Metody oznaczania witaminy B1

W czystych roztworach wodnych oznaczenie ilościowe tiaminy najłatwiej przeprowadzić przez absorbancję przy 273 nm, co odpowiada punktowi izobestycznemu widma witaminy, chociaż niektórzy autorzy wolą pracować w obszarze 245 nm, w którym zmiany ekstynkcji są najbardziej zauważalne. Przy pH 7,3 w buforze fosforanowym tiamina, nawet w stężeniu 1 μg/ml, daje wyraźną wodoropolarograficzną falę katalityczną, a w środowisku alkalicznym tworzy falę anodową na skutek oddziaływania tioltiaminy z rtęcią i tworzenia merkaptydu . Obie cechy polarograficzne mogą być wykorzystane do ilościowego określenia witaminy. Jeśli konieczne jest zbadanie różnych pochodnych witamin, należy uciec się do ich wstępnego rozdziału metodą elektroforezy lub chromatografii.

najbardziej udany ogólna zasada Oznaczenie kolorymetryczne witaminy to reakcje jej oddziaływania z różnymi związkami diazowymi, wśród których najlepsze wyniki uzyskuje diazowany p-aminoacetofenon. Otrzymany jasno zabarwiony związek łatwo ekstrahuje się z fazy wodnej do rozpuszczalnika organicznego, w którym łatwo poddaje się fotometrii ilościowej. W buforze fosforanowym pH 6,8 tiamina po podgrzaniu oddziałuje również z ninhydryną, dając żółty kolor proporcjonalny do stężenia witaminy w zakresie 20-200 μg.

Najbardziej rozpowszechnione są różne warianty fluorymetrycznego oznaczania witaminy, oparte na utlenianiu tiaminy do tiochromu w środowisku alkalicznym. Wstępne oczyszczenie badanego materiału z zanieczyszczeń zakłócających późniejszą fluorometrię uzyskuje się przez krótkotrwałe gotowanie próbek z rozcieńczonymi kwasami mineralnymi, usuwanie zanieczyszczeń przez ekstrakcję alkoholem butylowym lub amylowym lub izolację witaminy na odpowiednich adsorbentach. Jak wykazały badania autorów japońskich, zamiast żelazicyjanku potasu jako środka utleniającego korzystnie jest stosować bromocyjan, co daje wyższą wydajność tiochromu i zmniejsza powstawanie innych związków zakłócających oznaczenie. Do zadowalającego oznaczenia tiaminy wymagane jest 100-200 mg tkanki lub 5-10 ml krwi. Biorąc pod uwagę, że główną formą witaminy występującą w tkankach jest TDP lub białkowe dwusiarczkowe pochodne tiaminy, wstępne traktowanie próbek testowych (hydroliza słabym kwasem, fosfataza, środki redukujące) jest zawsze konieczne w celu uwolnienia wolnej tiaminy, ponieważ inne formy witaminy nie tworzą tiochrom, który można ekstrahować następnie do fluorymetrii w rozpuszczalniku organicznym.

Ilościowe oznaczenie formy koenzymu witaminy odbywa się poprzez rekombinację TDP zawartego w badanym roztworze z przyjazną apokarboksylazą. W obu przypadkach w obecności jonów magnezu i pirogronianu zachodzi swoista dekarboksylacja kwasu ketonowego, a ilość uwolnionego dwutlenku węgla (w aparacie Warburga) jest proporcjonalna do ilości TDP dodanego do próbki (0,02-1 μg). Czułość (0,005-0,06 µg TDP) metody opartej na oznaczeniu enzymatycznym aldehydu octowego powstałego w pierwszej reakcji jest jeszcze wyższa. Dodatek dehydrogenazy alkoholowej wraz z apokarboksylazą i specyficznym substratem do pożywki inkubacyjnej umożliwia bardzo szybką (5-7 minut) rejestrację reakcji poprzez zmianę ekstynkcji roztworu przy 340 nm w obszarze odpowiadającym NADH2.

Inne fosforany tiaminy oznacza się ilościowo po ich elektroforetycznym lub chromatograficznym rozdzieleniu, następnie elucji, defosforylacji fosfatazami i fluorymetrii tiochromu otrzymanego przez utlenianie w środowisku alkalicznym. Mikrobiologiczne metody oznaczania tiaminy opierają się na doborze odpowiednich kultur drobnoustrojów wrażliwych na niedobór witamin. Najdokładniejsze i powtarzalne wyniki uzyskuje się stosując do tych celów Lactobacillus fermenti-36.

Dystrybucja witaminy B1 w przyrodzie

Produkt	Zawartość tiaminy w µg%	Produkt	Zawartość tiaminy w µg%
Pszenica	0,45	pomidory	0,06
Żyto	0,41	Wołowina	0,10
Groszek	0,72	Baranina	0,17
fasolki	0,54	Wieprzowina	0,25
owsianka	0,50	Cielęcina	0,23
Gryka	0,51	szynka	0,96
Kasza manna	0,10	kurczaki	0,15
Ryż polerowany	0	jajka kurze	0,16
Makaron	ślady	Świeża ryba	0,08
Mąka pszenna	0,2-0,45	krowie mleko	0,05
mąka żytnia	0,33	Owoce są inne	0,02-0,08
chleb pszeniczny	0,10-0,20	Suszone drożdże piwne	5,0
chleb żytni	0,17	orzechy włoskie	0,48
Ziemniak	0,09	orzeszki ziemne	0,84
Biała kapusta	0,08

Tiamina jest wszechobecna i występuje u różnych przedstawicieli dzikiej przyrody. Z reguły jego ilość w roślinach i mikroorganizmach osiąga wartości znacznie wyższe niż u zwierząt. Ponadto w pierwszym przypadku witamina występuje głównie w postaci wolnej, a w drugim - w postaci fosforylowanej. Zawartość tiaminy w podstawowych artykułach spożywczych jest zróżnicowana w dość szerokim zakresie w zależności od miejsca i sposobu pozyskiwania surowców, charakteru obróbki technologicznej półproduktów itp., co samo w sobie powoduje znaczne zniszczenie tiaminy. Średnio można uznać, że konwencjonalne gotowanie niszczy około 30% witaminy. Niektóre rodzaje przetwarzania (wysoka temperatura, wysokie ciśnienie i obecność dużych ilości glukozy) niszczą do 70-90% witaminy, a konserwacja produktów poprzez traktowanie ich siarczynem może całkowicie dezaktywować witaminę. W zbożach i nasionach innych roślin tiamina, podobnie jak większość witamin rozpuszczalnych w wodzie, jest zawarta w łupinie i zarodku. Przetwarzaniu surowców roślinnych (usuwaniu otrębów) zawsze towarzyszy gwałtowny spadek poziomu witaminy w powstałym produkcie. Na przykład polerowany ryż w ogóle nie zawiera tej witaminy.

Metabolizm tiaminy w organizmie

Witamina dostarczana jest z pożywieniem w postaci wolnej, zestryfikowanej i częściowo związanej. Pod wpływem enzymów trawiennych jest prawie ilościowo przekształcany w wolną tiaminę, która jest wchłaniana z jelita cienkiego. Znaczna część tiaminy, która dostaje się do krwiobiegu, jest szybko fosforylowana w wątrobie, część w postaci wolnej tiaminy trafia do ogólnego krążenia i jest rozprowadzana do innych tkanek, a część jest ponownie uwalniana do przewodu pokarmowego wraz z żółcią i wydzieliny gruczołów trawiennych, zapewniające stały recykling witaminy i stopniowe, równomierne przyswajanie przez jej tkanki. Nerki aktywnie wydalają witaminę z moczem. U osoby dorosłej wydziela się od 100 do 600 mcg tiaminy dziennie. Wprowadzenie zwiększonych ilości witaminy z pokarmem lub pozajelitowo zwiększa wydalanie witaminy z moczem, ale wraz ze wzrostem dawki proporcjonalność stopniowo zanika. W moczu wraz z tiaminą zaczynają pojawiać się w coraz większych ilościach produkty jej rozpadu, które przy wprowadzeniu witaminy powyżej 10 mg na osobę mogą stanowić nawet 40-50% dawki pierwotnej. Eksperymenty ze znakowaną tiaminą wykazały, że wraz z niezmienioną witaminą, w moczu znajduje się pewna ilość tiochromu, TDS, pirymidyny, tialozy oraz różnych fragmentów zawierających węgiel i siarkę, w tym znakowanych siarczanów.

Tak więc niszczenie tiaminy w tkankach zwierząt i ludzi zachodzi dość intensywnie, ale próby wykrycia w tkankach zwierzęcych enzymów, które specyficznie niszczą tiaminę, nie przyniosły jeszcze przekonujących wyników.

Całkowita zawartość tiaminy w całym organizmie człowieka, normalnie zaopatrzonego w witaminy, wynosi około 30 mg, a we krwi pełnej 3-16 μg%, a w innych tkankach jest znacznie wyższa: w sercu – 360, w wątrobie – 220, w mózgu – 160, płuca – 150, nerki – 280, mięśnie – 120, nadnercza – 160, żołądek – 56, jelito cienkie- 55, jelito grube - 100, jajnik - 61, jądra - 80, skóra - 52 mcg%. W osoczu krwi znajduje się głównie wolna tiamina (0,1 - 0,6 μg%), aw erytrocytach (2,1 μg na 1011 komórek) i leukocytach (340 μg na 1011 komórek) - fosforylowana. Prawie połowa tej witaminy znajduje się w mięśniach, 40% w narządach wewnętrznych, a 15-20% w wątrobie. Główną ilość tiaminy tkankowej reprezentuje TDP, chociaż skóra i mięśnie szkieletowe zawierają dość dużo dwusiarczków witamin.

Normalnie wolna tiamina jest łatwo oznaczana w jelitach i nerkach, co może również wynikać z niedociągnięć o charakterze czysto metodologicznym, ponieważ tkanki te mają wyjątkowo wysoką aktywność fosfatazy, a do czasu pobrania materiału do badań częściowa defosforylacja estry witamin mogą już wystąpić. Z drugiej strony te same mechanizmy mogą odgrywać rolę w usuwaniu witaminy z krwi do moczu lub kału. Ilość witaminy w kale człowieka wynosi około 0,4-1 μg i praktycznie nie zależy od biosyntezy witaminy przez mikroflorę jelitową.

Pewne pojęcie o dynamice wymiany rezerw tkankowych witaminy dają eksperymenty przeprowadzone z S35-tiaminą. Odnowa tiaminy zachodzi w różnych tkankach w różnym tempie, a prawie całkowite zastąpienie nieradioaktywnej witaminy przez radioaktywną (wprowadzaną codziennie) przeprowadza się do 8 dnia eksperymentu tylko w wątrobie, nerkach, śledzionie i mięśniach szkieletowych. W sercu, trzustce i tkance mózgowej proces ten nie kończy się w określonym czasie. Dane te pokazują, że ilość witaminy znajdująca się w tkankach jest wielokrotnie wyższa niż poziom wymagany do dostarczenia określonych układów enzymatycznych TDP. Podobno w tkankach, zwłaszcza w sercu i wątrobie, obecne są znaczne ilości tej witaminy w postaci jej pochodnych, które pełnią inne, niekoenzymatyczne funkcje.

Mechanizmy odkładania się tiaminy w organizmie

Utrwalanie witaminy w tkankach związane jest głównie z powstawaniem TDP, który stanowi co najmniej 80-90% całej tiaminy znajdującej się w organizmie. Pewna niepewność w tej kwestii wiąże się z wykrywaniem wraz z TDP, zwłaszcza w krótkich odstępach czasu po podaniu witaminy, innych TF i mieszanych dwusiarczków tiaminy. W pewnych warunkach od 10 do 30% witaminy może stanowić TMF i TTP. Ponadto TTP łatwo przekształca się w TDP podczas przetwarzania materiału biologicznego przed badaniem. Podobnie jak inne ufosforylowane koenzymy, TDP jest wiązany na białkach za pomocą ugrupowania pirofosforanowego. Jednak inne części cząsteczki witaminy odgrywają w tym równie aktywną rolę.

Tworzenie fosforanów tiaminy (tf)

Reakcja fosforylacji tiaminy zachodzi dzięki ATP zgodnie z ogólnym równaniem: tiamina + ATP-> TDP + AMP.

Prawidłowości tej reakcji potwierdzono na częściowo oczyszczonym preparacie kinazy tiaminy z rozpuszczalnej frakcji homogenatu wątroby. Optymalne pH dla tworzenia TDP przez ten preparat enzymatyczny mieściło się w zakresie 6,8-6,9. Fosforylacja tiaminy była tłumiona przez AMP i ADP. W obecności AMP powstały tylko ślady, aw obecności ADP powstały bardzo małe ilości TDP. Jeśli zamiast tiaminy wprowadzono TMF do pożywki, zahamowano tworzenie TDP. Preparat tiamykinazy oczyszczony około 600 razy zastosowano do badania mechanizmu fosforylacji witamin przy użyciu znakowanego gamma-P32-ATP. Okazało się, że tiamina otrzymuje całą grupę pirofosforanową z ATP.

W serii prac dotyczących badania kinazy tiaminy wyizolowanej z drożdży i tkanek zwierzęcych stwierdzono, że jony manganu, magnezu i kobaltu aktywują się, natomiast wapń, nikiel, rubid i żelazo nie hamują enzymu w szerokim zakresie stężeń. Te same prace wskazują na możliwość fosforylacji tiaminy kosztem innych trifosforanów nukleotydów (GTP, ITP, UTP itp.) oraz że głównym produktem reakcji jest TDP i niewielka ilość TMP. Zastosowanie P32-ATP, podobnie jak w badaniach poprzednich autorów, potwierdziło mechanizm bezpośredniego przeniesienia grupy pirofosforanowej do tiaminy.

Jednak wyniki uzyskane in vitro nie zostały w pełni potwierdzone w badaniach fosforylacji tiaminy w organizmie oraz w eksperymentach z mitochondriami. Z jednej strony, po dożylnym podaniu tiaminy, po 30-60 minutach we krwi zwierząt stwierdzono TDP i TTP znakowane fosforem, ale nie TMF; potwierdzono mechanizm pirofilacji. Z drugiej strony, po dożylnym podaniu TMF, aktywność kokarboksylazy i transketolazy we krwi wzrastała szybciej niż po podaniu wolnej tiaminy. Niektóre drobnoustroje łatwiej wytwarzają TDP z TMF niż z wolnej witaminy, a kinazy tiaminy, wcześniej występującej w wątrobie, nie występują w mitochondriach nerkowych, w których fosforylacja tiaminy przebiega w inny sposób. Mechanizm fosforylacji witamin z udziałem samego ATP nie zawsze pasuje do prostego schematu przeniesienia grupy pirofosforanowej jako całości, choćby dlatego, że wraz z TDP inne TF, w tym nawet T-polifosforany, występują w znacznych ilościach w różnych materiał biologiczny.

Szereg badań dotyczyło kwestii lokalizacji układów odpowiedzialnych za fosforylację tiaminy. Godzinę po podaniu tiaminy wątroba wychwytuje 33-40% witaminy, gromadząc jej różne estry fosforowe. Fosforylacja znakowanej witaminy w różnych narządach zachodzi w malejącym porządku aktywności: wątroba, nerki, serce, jądra, mózg. W tym przypadku radioaktywność estrów fosforowych tiaminy spada w seriach: TTP, TDP, TMF. Fosforylacja tiaminy jest aktywna w mitochondriach, mikrosomach i hialoplazmie.

Z powyższych faktów nietrudno wnioskować, że ogólna intensywność procesów estryfikacji witamin w organizmie lub w poszczególnych tkankach powinna w dużym stopniu korelować z aktywnością procesów dostarczających ATP. Pierwsze obserwacje eksperymentalne w tym zakresie, przeprowadzone na homogenatach wątroby lub elementach krwinek, zostały następnie w pełni potwierdzone. Wszystkie inhibitory oddychania i glikolizy, czyli związki konkurujące z T o ATP, mają tendencję do obniżania poziomu TDP we krwi i tkankach.

Rola poszczególnych grup w cząsteczce tiaminy w jej wiązaniu w tkankach

Do chwili obecnej zsyntetyzowano dużą liczbę nowych pochodnych tiaminy (mieszane dwusiarczki, pochodne O-benzoilowe itp.) i są one szeroko wprowadzane do praktyki medycznej i profilaktycznej. Zalety nowych preparatów witaminowych zostały z reguły ujawnione czysto empirycznie ze względu na fakt, że do tej pory nie mamy wystarczających informacji o molekularnych mechanizmach asymilacji tiaminy, o naturze jej oddziaływania ze specyficznymi (enzymami) i niespecyficznymi ( transportujące witaminy) białka. Potrzeba dokładnych reprezentacji w tej sprawie jest również podyktowana szerokimi perspektywami zastosowania tiaminy antywitamin (amprol, chlorotiamina, deoksytiamina) w celach terapeutycznych (patrz niżej).

Prace nad syntezą nowych pochodnych tiaminy o z góry określonych właściwościach fizykochemicznych, warunkujących możliwość ukierunkowanego oddziaływania na procesy metaboliczne w organizmie, są nie do pomyślenia bez konkretnych pomysłów na temat roli poszczególnych grup atomów witamin i ich pochodnych w tym obszarze. Znaczenie rodnika pirofosforanowego dla specyficznej proteidyzacji TDP w składzie odpowiednich enzymów zostało już zauważone powyżej. Pojawiła się duża ilość danych świadczących o udziale tiaminy w innych reakcjach, które nie mają nic wspólnego z funkcjami koenzymu witaminy. Można przypuszczać, że różnorodność grup aktywnych w cząsteczce tiaminy odpowiada specjalnym formom preteidyzacji, w których niektóre są blokowane, a inne, ważne dla odpowiedniej funkcji, odcinki cząsteczki witaminy otwierają się jednocześnie. Rzeczywiście, pierwszy typ proteinizacji (poprzez rodnik pirofosforanowy) odpowiada funkcji koenzymu i pozostawia drugi węgiel tiazolu i grupę aminową składnika pirymidynowego wolną, dostępną dla substratu. Z drugiej strony oczywiste jest, że udział witaminy w reakcjach redoks lub w procesach refosforylacji należy łączyć z wykluczeniem możliwości jej jednoczesnego funkcjonowania jako koenzymu, ponieważ w pierwszym przypadku depolaryzacja i otwarcie konieczny jest pierścień tiazolowy, aw drugiej wolnej pozycji fosforylowanego rodnika hydroksyetylowego . Ponieważ 80-90% tiaminy obecnej w tkankach jest uwalniane tylko podczas hydrolizy kwasowej i enzymatycznej, można przypuszczać, że wszystkie związane formy witaminy znajdują się w stanie proteidyzowanym, tj. związanym z białkami.

Łatwo zorientować się w roli poszczególnych odcinków cząsteczki tiaminy w tym procesie, określając stopień wiązania przez tkanki witaminy znakowanej siarką (S35) i niektórych jej pochodnych, pozbawionych pewnych centrów aktywnych np. grupa aminowa - oksytiamina (oksy-T), grupa aminowa i rodnik hydroksyetylowy - chloroksytiamina (XOT), czwartorzędowy azot w cyklu tiazolowym - tetrahydrotiamina (TT). Nie dotykając szczegółów postawionego pytania, można z wystarczającą pewnością stwierdzić, że modyfikacje strukturalne przynajmniej jednego miejsca w cząsteczce witaminy drastycznie naruszają (patrz tabela) warunki jej wiązania przez tkanki: po 24 godzinach cała wprowadzona znakowana tiamina pochodne wiążą się gorzej niż witaminy.

Sam fakt ten wskazuje, że nie jedna lub dwie, ale najwyraźniej kilka grup odgrywa rolę w interakcji tiaminy z białkami.

Funkcje koenzymu difosforanu tiaminy

Znana jest znaczna liczba różnych reakcji katalizowanych przez TDP. Jednak wszystkie z nich można sprowadzić do kilku typowych opcji: prostej i oksydacyjnej dekarboksylacji alfa-ketokwasów, kondensacji acyloinowej, fosforoklastycznego rozszczepiania ketosacharydów. Układy enzymatyczne biorące udział w tych reakcjach najwyraźniej są zjednoczone w podstawowych zasadach ich działania; odmienny jest jedynie dalszy los „aktywnego fragmentu aldehydowego”, który pojawia się na pierwszych etapach procesu. Badania przemian alfa-ketokwasów pozwoliły na dokładne zrozumienie zarówno roli dekarboksylującego fragmentu kompleksu polienzymatycznego dehydrogenazy zawierającego TDP, jak i sekwencji wszystkich innych reakcji z nim związanych.

W układzie transketolazy (TK) fragment „aktywnego aldehydu” będzie oczywiście reprezentowany przez rodnik glikolowy przeniesiony z odpowiednich źródeł (ksylulozo-5-fosforan, fruktozo-6-fosforan, hydroksypirogronian itp.) do różnych akceptorów (rybozy). -5-fosforan, erytrozo-4-fosforan, glukozo-6-fosforan). W reakcji fosfoketolazy rodnik „aktywnego glikolu” jest przekształcany bezpośrednio w fosforan acetylu.

Znaczący postęp w wyjaśnieniu mechanizmu katalitycznego działania TDP osiągnięto dzięki badaniom prowadzonym w dwóch głównych kierunkach: tworzenia modelowych układów nieenzymatycznych oraz wprowadzania do układów enzymatycznych różnych analogów lub antagonistów tiaminy. Korzystając z pierwszego sposobu można było wykazać, że witamina B1 w postaci niefosforylowanej jest również zdolna w określonych warunkach, przy braku białka, do katalizowania reakcji dekarboksylacji, tworzenia acetonu i dysmutacji diacetylu. Różne warianty eksperymentów, w których aktywność koenzymatyczną TDP porównywano z aktywnością antymetabolitów witaminowych lub badano z dodatkiem soli Reineckego, bromooctanu, benzoesanu para-chlorortęci i innych związków wykazały, że najważniejszymi katalitycznie grupami w cząsteczce tiaminy są : siarka, czwartorzędowy azotowy pierścień tiazolowy, grupa aminowa w pozycji 4 pierścienia pirymidynowego, drugi atom węgla tiazolu (2-C-Tz), mostek metylenowy. Niektóre centra aktywne (siarka, azot, mostek metylenowy) są niezbędne jedynie do utrzymania określonej struktury i wytworzenia odpowiedniej gęstości elektronowej przy drugim atomie węgla tiazolu (2-C-Tz), który jest głównym centrum katalitycznym. Kontrowersyjne i niepewne są jak dotąd poglądy na temat znaczenia grupy aminowej składnika pirymidynowego.

Wartość drugiego węgla tiazolu

Po raz pierwszy pokazano właściwości katalityczne soli tiazoliowych na przykładzie kondensacji benzoiny. Stwierdzono wówczas, że w normalnych, zbliżonych do fizjologicznych warunkach proton łatwo odszczepia się od 2-C-Tz, a z tiaminy powstaje podwójny jon, dla którego łatwo było postulować mechanizmy oddziaływania z alfa-keto kwasy i tworzenie związku pośredniego, hydroksyetylotiaminy (OET), odpowiadającego koncepcji „aktywnego aldehydu octowego”.

Syntetyczne preparaty OE, badane jako czynniki wzrostu drobnoustrojów, wykazywały 80% aktywności w porównaniu z witaminą. W przypadku niektórych mikroorganizmów wykazano powstawanie WE jako naturalnego produktu przemiany materii. Pomysły o decydującej roli 2-C-Tz w realizacji funkcji koenzymu okazały się dość owocne, gdyż w stosunkowo krótkim czasie wyizolowano także niektóre pochodne TDP, odpowiadające innym znanym produktom pośrednim reakcji enzymatycznych: dihydroksyetylu -THD („aktywny aldehyd glikolowy” w reakcjach transketolazy i fosfoketolazy), alfa-hydroksy-gamma-karboksy-propylo-TDF („aktywny semialdehyd bursztynowy”) i hydroksymetylo-TDF, który odgrywa rolę w wymianie glioksylanu i tworzenie aktywnych rodników formylowych.

Znaczenie składnika pirymidynowego

Nawet niewielkie substytucje w składniku aminopirymidynowym tiaminy znacznie zmniejszają aktywność witaminową nowych związków. Specjalna uwaga pod tym względem od dawna zwraca się uwagę na grupę aminową, której zastąpienie grupą hydroksylową powoduje powstanie dobrze znanego antymetabolitu witaminy, oksy-T, który po fosforylacji do difosforanu może hamować aktywność obu PD i TK. Utratę aktywności koenzymu obserwuje się również w przypadku niewielkich zmian w strukturze grupy aminowej (metylacja) lub jej prostego usunięcia z TDP.

Krytyczny przegląd obszernego materiału doświadczalnego dotyczącego badania aktywności katalitycznej tiaminy lub jej pochodnych w układach modelowych i enzymatycznych zmusza do zwrócenia nowej uwagi na niektóre cechy struktury katalizatora i wymienianych z jego udziałem substratów.

Taką cechą wspólną dla koenzymu i substratów jest ścisła zależność rozważanych reakcji jednocześnie od dwóch aktywnych centrów - od substratu i najwyraźniej od katalizatora. Rzeczywiście, całą różnorodność substratów biorących udział w reakcjach katalizowanych przez TDP można łatwo zredukować do zasadniczo ujednoliconego typu, którego cechą są sąsiednie grupy karbonylowe i hydroksylowe przy sąsiednich atomach węgla. Dopiero między takimi atomami węgla dochodzi do zerwania wiązania (tiaminolizy) przy udziale TDF.W tym przypadku ten sam fragment zawsze staje się w przyszłości „aktywny”, zdolny do różnych kondensacji, a drugi - „pasywny”, końcowy metabolit reakcji. Pewien układ grup karbonylowych i hydroksylowych jest absolutnie niezbędny do realizacji mechanizmu katalitycznego.

Niekoenzymatyczna aktywność tiaminy i niektórych jej pochodnych

Oprócz wyjaśnienia mechanizmu głównych reakcji, w których TDP odgrywa rolę katalityczną, istnieje wiele danych o wysokiej aktywności biologicznej innych niekoenzymatycznych pochodnych tiaminy. Wyraźnie wyłoniły się dwa kierunki badań: możliwy udział różnych estrów fosforowych witaminy w aktywnym przenoszeniu bogatych w energię grup fosforanowych (wiązanie bezwodnikowe w TDP jest makroergiczne) oraz możliwość ingerencji tiaminy w reakcje redoks. Ze względu na to, że specyficzne układy enzymatyczne zawierające tiaminę biorące udział w regulacji wyżej wymienionych procesów nie są znane, obserwowane działanie witaminy w tym obszarze metabolizmu można uznać za przejaw jej niespecyficznych funkcji.

Fosforany tiaminy (tf)

Po opracowaniu dostępnych metod uzyskiwania TDP zaczęto go szeroko testować w różnych chorobach w warunkach klinicznych. Dożylne podanie 100-500 mg TDP w kwasicy cukrzycowej zwiększało ilość pirogronianu powstałego z glukozy. Podobny efekt zaobserwowano w cukrzycy po podaniu ATP lub fosfokreatyny. W mięśniach podczas zmęczenia i odpoczynku rozpad i resynteza TDP zachodzą w przybliżeniu według tych samych wzorców, które są znane dla ATP i fosfokreatyny. Zmiany były charakterystyczne podczas odpoczynku, kiedy ilość TDP przekroczyła poziom początkowy przed męczącą pracą. Przyczyny zwiększonego rozpadu TDP podczas skurczu mięśni trudno wyjaśnić z punktu widzenia znanych funkcji koenzymu TDP. Ustalono, że podanie zwierzętom dużych dawek TDP już po kilku godzinach znacząco (czasem 2-krotnie) zwiększa zawartość labilnych związków fosforu w tkankach.

Wolna tiamina i jej pochodne

Podawanie zwierzętom antymetabolitów witaminowych, oksy-T i PT, powoduje inny wzorzec zaburzeń metabolizmu i funkcji fizjologicznych, co pozwala sugerować, że tiamina może pełnić kilka różnych, a nawet niezależnych funkcji. Różnica między tymi antymetabolitami z chemicznego punktu widzenia sprowadza się do wykluczenia przekształceń disiarczku tiolu w PT i tricyklicznego tiochromu (Tx) w oksy-T. Możliwość katalitycznego działania tiaminy na poziomie reakcji redoks w metabolizmie jest od dawna uznawana i krytykowana przez różnych autorów. Rzeczywiście, różna dostępność tej witaminy silnie wpływa na aktywność wielu enzymów oksydacyjnych czy zawartość zredukowanych form glutationu we krwi. Witamina posiada właściwości antyoksydacyjne w stosunku do kwasu askorbinowego, pirydoksyny oraz łatwo wchodzi w interakcje z grupami hydroksylowymi polifenoli. Dihydro-T jest częściowo utleniany do tiaminy przez drożdżowe i bezkomórkowe ekstrakty, krystaliczne preparaty peroksydazy, tyrozynazy i nieenzymatycznie w interakcji z krystalicznym ubichinonem, plastochinonem, menadionem.

Przekształcenia tiolowo-dwusiarczkowe

TDS stwierdzono w tkankach zwierzęcych, moczu, krwi płynącej z wątroby perfundowanej witaminą, drożdżach itp. Łatwość interakcji TDS z cysteiną i glutationem była powodem przypuszczenia, że ​​witamina w postaci tiolu jest bezpośrednio zaangażowany w reakcje redoks w organizmie. Wykazano również, że w środowisku zasadowym oraz w układach biologicznych witamina łatwo reaguje z różnymi związkami tiolowymi, tworząc sparowane dwusiarczki. Podczas interakcji z hydrochinonem, rutyną i katechinami tiamina zamienia się w TDS. Reakcja ta może odgrywać szczególną rolę w odwracalnej konwersji chinonów do difenoli, np. w melanogenezie na jednym z etapów konwersji tyrozyny do melaniny.

Udział tiaminy w metabolizmie

Dekarboksylacja alfa-ketokwasów w mikroorganizmach przebiega bez sprzężonego utleniania, a typowy dla tego działania enzym karboksylaza rozkłada pirogronian do dwutlenku węgla i aldehydu octowego.

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

Ten sam enzym bierze udział w wymianie innych podobnie skonstruowanych ketokwasów i może katalizować kondensację powstałych aldehydów do odpowiednich acyloin. Nieoksydacyjne przemiany alfa-ketokwasów w pewnych warunkach zachodzą również w tkankach zwierzęcych. Ale w przypadku tkanek zwierzęcych głównym typowym sposobem przekształcania alfa-ketokwasów jest ich dekarboksylacja oksydacyjna. Proces ten dotyczy kilku związków (pirogronian, ketoglutaran, glioksylan, gamma-hydroksy-alfa-ketoglutaran) i jest związany z różnymi specyficznymi enzymami.

1. Dehydrogenaza kwasu pirogronowego (PD) przeprowadza dekarboksylację i utlenianie pirogronianu (PA) poprzez etapy pośrednie, które można podsumować ogólnym równaniem:

CH3-CO-COOH + CoA + PONAD CH3-CO-CoA + CO2 + NADH2.

W ten sposób reakcja kontroluje proces tlenowego utleniania węglowodanów i zajmuje kluczową pozycję w przemianie węglowodanów w lipidy i katabolizmie glukozy w cyklu kwasu cytrynowego. Enzym jest bardzo wrażliwy na brak tiaminy w całym organizmie, dlatego z reguły beri-beri i hipowitaminozie B1 towarzyszy zahamowanie procesu rozpadu PA i odpowiednie gromadzenie się kwasu ketonowego we krwi i moczu. Ta ostatnia okoliczność jest szeroko stosowana jako biochemiczny wskaźnik niedoboru tiaminy. Reakcja PD ma również duże znaczenie w utrzymaniu pewnej równowagi w metabolizmie aminokwasów, gdyż PC uczestniczy w wielu reakcjach transaminacji, w wyniku których ulega przekształceniu w aminokwas alaninę.

2. Dehydrogenaza kwasu alfa-ketoglutarowego (AGD) w głównej sekwencji jego działania i kofaktorach biorących udział w reakcji nie różni się od PD. Jednak sam enzym zbudowany jest z większych podjednostek białkowych, a zawarty w nim TDP jest silniej związany z fragmentem dekarboksylującym niż z analogicznym białkiem w PD. Ta okoliczność sama w sobie w dużej mierze wyjaśnia dużą odporność enzymu na niedobór tiaminy w organizmie i podkreśla znaczenie reakcji katalizowanej przez CHD dla procesów życiowych. Istotnie, enzym, będący składnikiem układu cykloforazy, bierze udział w oksydacyjnej konwersji kwasu alfa-ketoglutarowego (KGA) do sukcynylo-CoA.

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

Poziom CHC kontrolowany przez CHD ma również znaczenie dla realizacji stałego powiązania cyklu kwasu cytrynowego z metabolizmem białek, w szczególności z reakcjami transaminacji i aminowania, w wyniku których powstaje kwas glutaminowy.

3. Dehydrogenaza kwasu gamma-hydroksy-alfa-ketoglutarowego została odkryta w 1963 roku. Związek ten powstaje w tkankach w zauważalnych ilościach z hydroksyproliny lub z PA i glioksylanu. Po dekarboksylacji oksydacyjnej gamma-hydroksy-alfa-CHC jest przekształcany w kwas jabłkowy, jeden z pośrednich substratów cyklu kwasu cytrynowego. Przy niedoborze tiaminy enzym szybko traci swoją aktywność, a obserwowany w tych warunkach powolny metabolizm PA przyczynia się do nadmiernego tworzenia gamma-hydroksy-alfa-CHC. Ten ostatni związek, jak się okazało, jest silnym konkurencyjnym inhibitorem akonitazy, dehydrogenazy izocytrynianowej i dehydrogenazy alfa-CHC, czyli trzech enzymów cyklu kwasu cytrynowego jednocześnie. Ta okoliczność dość dobrze wyjaśnia fakt, który wcześniej wydawał się sprzeczny, gdy ilość CHD w awitaminozie B1 pozostaje prawie normalna z wyraźnym zahamowaniem cyklu kwasu cytrynowego.

4. Dekarboksylacja oksydacyjna kwasu glioksalowego z utworzeniem aktywnej reszty formylowej, która najwyraźniej może być szeroko stosowana w odpowiednich reakcjach wymiany, na przykład w syntezie zasad azotowych kwasów nukleinowych.

5. Fosforoklastyczne rozszczepienie ketosacharydów, w szczególności ksylulozo-5-fosforanu w niektórych mikroorganizmach, jest przeprowadzane przez enzym fosfoketolazę zawierający TDP.

Ksylulozo-5-fosforan + H3PO4 --> aldehyd fosfoglicerynowy + fosforan acetylu.

Brak znanych swoistych akceptorów wodoru w składzie tego enzymu sugeruje, że DOETD powstający podczas reakcji ulega wewnątrzcząsteczkowemu utlenianiu z wytworzeniem reszty acetylowej bezpośrednio na TDP, po czym gotowy acetyl jest usuwany z koenzymu przy udziale fosforu kwas. Ze względu na to, że reakcja przebiega podobnie z fruktozo-6-fosforanem, przyjmuje się, że drobnoustroje posiadają w metabolizmie węglowodanów specjalny przeciek „fosfoketolazy”, który przy udziale transaldolazy, transketolazy, izomerazy i epimerazy pentozfosforanów, aldolazy i difosfataza fruktozy, zapewnia skróconą ścieżkę asymilacji fruktozy z możliwym tworzeniem 3 cząsteczek ATP i octanu.

Fruktozo-6-fosforan + 2H3PO4 --> 3-acetylofosforan.

Enzymy podobne do fosfoketolazy katalizujące tworzenie fosforanu acetylu z pirogronianu znaleziono również w pewne rodzaje mikroorganizmy.

6. Transketolaza katalizuje reakcje przeniesienia rodników glikoaldehydowych z ketosacharydów do aldosacharydów. Typowy i być może mający najwięcej znaczenie przykładem tego rodzaju jest oddziaływanie ksylulozo-5-fosforanu z rybozo-5-fosforanem lub z erytrozo-4-fosforanem w cyklu pentozowym. Przy udziale transketolazy zachodzą reakcje nieoksydacyjnego tworzenia pentozfosforanów z fosforanów heksoz lub reakcje asymilacji pentozfosforanów, jeśli chodzi o funkcjonowanie glukozo-monofosforanowego przecieku oksydacyjnego. Oczywiście w ten sposób zachodzą procesy dostarczania do organizmu pentoz fosforanów (synteza nukleotydów, kwasów nukleinowych) oraz NADPH2, który jest najważniejszym dostawcą wodoru w większości biosyntezy redukcyjnej (kwasy tłuszczowe, cholesterol, hormony itp.), są blisko spokrewnione z transketolazą. Ta sama reakcja transketolazy służy jako jeden z etapów pośrednich w procesach fotosyntezy, polegający na ciągłej regeneracji rybulozo-1,5-difosforanu. Warto zauważyć, że DOETDP, który pojawia się podczas reakcji transketolazy, okazał się związkiem, który ulega utlenieniu do glikolilo-CoA w układzie dehydrogenazy alfa-ketokwasów. W ten sposób może powstać pozostałość kwasu glikolowego, która jest następnie wykorzystywana w syntezie kwasu N-glikolilo-neuraminowego i innych związków glikolowych.

Czynniki antytiaminowe

• antymetabolity witamin
• substancje, które dezaktywują witaminę na różne sposoby, wchodząc z nią bezpośrednio w interakcję.

Pierwsza grupa obejmuje szereg sztucznie otrzymywanych analogów tiaminy z różnymi chemicznymi modyfikacjami struktury jej cząsteczki. Zainteresowanie takimi związkami tłumaczy się tym, że niektóre z nich okazały się silnymi lekami przeciwpierwotniaczymi, podczas gdy inne powodują zmiany w ciele zwierząt, które są interesujące dla korekcji poszczególnych zaburzeń metabolicznych u ludzi.

Druga grupa obejmuje enzymy, które specyficznie niszczą witaminy (tiaminazy) oraz bardzo różnorodne związki naturalne (termostabilne czynniki antywitaminowe), które inaktywują tiaminę. Antywitaminy drugiego typu w niektórych przypadkach działają jako czynniki patogenetyczne w rozwoju stanów hipo- i awitaminozy u ludzi lub zwierząt i ewentualnie odgrywają pewną rolę jako naturalne regulatory działania tiaminy. Rozpatrzenie tego zagadnienia w tym zakresie wydaje się uzasadnione ze względu na fakt, że nadmiar tej witaminy w organizmie prowadzi do wyraźnych zaburzeń metabolicznych, a niektórym chorobom u człowieka towarzyszy kumulacja tiaminy nie tylko we krwi, ale także w narządy wewnętrzne.

Antymetabolity tiaminy

Powyżej szczegółowo omówiono znaczenie składników pirymidynowych i tiazolowych w reakcjach enzymatycznych oraz rolę rodnika hydroksyetylowego w wiązaniu TDP w tkankach lub w udziale w reakcjach refosforylacji. Wszystkie trzy wymienione grupy okazały się być tymi częściami cząsteczki witaminy, których modyfikacje radykalnie zmieniają biologiczne właściwości całego związku. Spośród pochodnych o zmodyfikowanej strukturze tiazolu najwięcej zbadano analogu, w którym tiazol jest podstawiony pirydyną, PT. Właściwości antywitaminowe tego związku w stosunku do tkanki nerwowej można wzmocnić około 10 razy, jeśli jednocześnie grupę 2”-metylową w pirymidynie zastąpimy etylo-butylo-T. Do produkcji antymetabolitów ze zmodyfikowanym rodnikiem 5-hydroksyetylowym naukowcy doszli w okrężny sposób. Początkowo otrzymano chlorek 1-(4-amino-2-p-propylo-5-pirymidynylo)-2-pikoliny lub amprol, który okazał się bardzo skutecznym lekiem przeciw kokcydiozie. Wtedy okazało się, że jego działanie terapeutyczne wynika z naruszenia asymilacji (najprawdopodobniej fosforylacji) tiaminy w pierwotniakach. Otrzymane po tym pochodne witaminy, pozbawione grupy hydroksylowej w rodniku 5-etylowym, stały się nową grupą antymetabolitów wytwarzanych na skalę przemysłową do celów leczniczych.

Naturalne czynniki antywitaminowe

Tiaminaza. Objawy przypominające porażenną postać beri-beri i występujące u lisów z ich dominującym żerowaniem na surowym karpiu zostały po raz pierwszy opisane w 1936 roku. Szybko ustalono, że przyczyną choroby u zwierząt był niedobór tiaminy, spowodowany obecnością w narządach wewnętrznych karpia. oraz inne tkanki niektórych ryb morskich, mięczaków, roślin i mikroorganizmów enzymu, który specyficznie niszczy tiaminę - tiaminazę. Później zaczęto wyróżniać dwie formy enzymu: tiaminazę I, która rozszczepia witaminę przy jednoczesnym zastąpieniu tiazolu pewną zasadą azotową, oraz tiaminazę II, która hydrolitycznie rozkłada witaminę na składniki pirymidynowe i tiazolowe. Druga forma tiaminazy była dotychczas znajdowana tylko w mikroorganizmach (Bac. aneurinolyticus), ale te ostatnie są często przyczyną choroby tiaminazy u ludzi, która występuje jako przewlekła hipowitaminoza B1.

Czynniki termostabilne, które inaktywują tiaminę, znaleziono w rybach i wielu roślinach, zwłaszcza paprociach. Często te czynniki są związane z tiaminazami. Wiadomo, że termostabilny czynnik z wnętrza karpia niszczy witaminę, podobnie jak tiaminaza, i sam jest substancją o charakterze hemicznym, a czynnikiem zawartym w paproci jest kwas 3,4-dihydroksycynamonowy, który tworzy nieaktywne kompleksy z tiaminą.

Zarówno antymetabolity tiaminy, jak i naturalne czynniki antywitaminowe są szeroko stosowane do eksperymentalnego rozmnażania beri-beri u zwierząt, a niektóre z nich (amprol, chlorotiamina) są stosowane jako preparaty lecznicze w praktyce weterynaryjnej.

Zapotrzebowanie na tiaminę i metody określania zaopatrzenia organizmu w witaminę B1

Trudności w określeniu zapotrzebowania na tiaminę u ludzi lub zwierząt wynikają głównie z niemożności przeprowadzenia w tych celach odpowiednich eksperymentów bilansowych, gdyż znaczna część wchodzącej do organizmu witaminy ulega licznym przemianom, które wciąż są słabo poznane. Pod tym względem jedynym kryterium, jakim jest kontrola wartości witamin w diecie, są wskaźniki pośrednie określone na podstawie analizy moczu i krwi u ludzi, a nawet tkanek u zwierząt. Znaczną część zaleceń dotyczących zapotrzebowania na tiaminę podaje się również na podstawie oceny ogólnego stanu badanych: brak klinicznych objawów hipowitaminozy, eliminacja niektórych rodzajów niedoborów czynnościowych poprzez dodatkowe podawanie witaminy , itp. W przypadku populacji rosyjskiej, biorąc pod uwagę korekty dla indywidualnych wahań, zaleca się normę 0,6 mg tiaminy na 1000 kalorii dziennej diety. Dawkę tę należy uznać za najpełniej uwzględniającą zapotrzebowanie człowieka na witaminę w warunkach przeciętnych stref klimatycznych i przeciętnej aktywności fizycznej. W pewnych granicach profesjonalne cechy diet (wzrost kalorii) przy takim podejściu zapewnia zestaw różnych produktów w żywności spożywanej w ciągu dnia. Należy jednak pamiętać, że przewaga tłuszczów w diecie (4 razy w stosunku do zwykłej) zmniejsza zapotrzebowanie na tiaminę o około 15-20%, a nadmiar węglowodanów, przeciwnie, zwiększa spożycie tej witaminy.

Wiadomo, że zapotrzebowanie na tiaminę w stosunku do kaloryczności pożywienia wzrasta wraz ze stresem fizycznym i neuropsychicznym, w okresie ciąży i laktacji, kiedy organizm jest narażony na działanie pewnych substancji chemicznych (leki, trucizny przemysłowe) lub fizycznych (chłodzenie, przegrzanie, wibracje). itp.), a także w wielu chorobach zakaźnych i somatycznych. Tak więc potrzeba tiaminy w warunkach Daleka północ wyższy o 30-50%. Wraz ze starzeniem się organizmu, gdy warunki wchłaniania i śródmiąższowej asymilacji witaminy wyraźnie się pogarszają, kalkulację zapotrzebowania należy zwiększyć o 25-50% w stosunku do kaloryczności pokarmu. Drastycznie (1,5-2,5 razy) wzrasta spożycie witaminy wśród pracowników gorących sklepów, personelu lotniczego nowoczesnego szybkiego lotnictwa. Przy stresie fizjologicznym wywołanym czynnikami endogennymi (ciąża, laktacja) zapotrzebowanie na tiaminę wzrasta o 20-40%. Przy wielu zatruciach i chorobach zaleca się codzienne podawanie tiaminy w dawkach wielokrotnie przewyższających zapotrzebowanie fizjologiczne (10-50 mg). Jest mało prawdopodobne, że w tych ostatnich przypadkach mówimy o specyficznym witaminowym działaniu podawanego związku, gdyż pewne właściwości tiaminy jako związku chemicznego mogą w tym przypadku odgrywać szczególną rolę.

Dzienne zapotrzebowanie na tiaminę różnych grup ludności w miastach z rozwiniętymi usługami publicznymi
(W miastach i wsiach o słabiej rozwiniętych usługach publicznych zapotrzebowanie wzrasta o ok. 8-15%)
według pracochłonności

		Zapotrzebowanie tiaminy w mcg
Grupy	Wiek w latach	Mężczyźni		Kobiety
		w normalnych warunkach		w normalnych warunkach	z dodatkowym aktywność fizyczna
Pierwszy	18 - 40	1,7	1,9	1,4	1,6
	40 - 60	1,6	1,7	1,3	1,4
Drugi	18 - 40	1,8	2,0	1,5	1,7
	40 - 60	1,7	1,8	1,4	1,5
Trzeci	18 - 40	1,9	2,1	1,5	1,8
	40 - 60	1,7	1,9	1,6	1,6
Czwarty	18 - 40	2,2	2,4	2,0	2,0
	40 - 60	2,0	2,2	1,7	1,8
Młodzież	14 - 17	1,9
Dziewczyny	14 - 17			1,7
Osoby starsze	60 - 70	1,4	1,5	1,2	1,3
stary	70	1,3		1,1
Dzieci (bez podziału na płeć)
Dzieci	0,5 - 1,0	0,5
Dzieci	1 - 1,5	0,8
Dzieci	1,5 - 2	0,9
Dzieci	3 - 4	1,1
Dzieci	5 - 6	1,2
Dzieci	7 - 10	1,4
Dzieci	11 - 13	1,7

W przypadku najczęściej wykorzystywanych zwierząt laboratoryjnych w eksperymencie można skoncentrować się na następujących wymaganiach dotyczących tiaminy: dla gołębia - 0,125 mg na 100 g paszy, dla psa - 0,027-0,075 mg, dla myszy - 5-10 mcg, dla szczura - 20-60 mcg , dla kota - 50 mcg na 100 g dziennie.

Zatem decydującym kryterium zaopatrzenia organizmu w tiaminę jest wiarygodność stwierdzenia obecności lub braku niedoboru witamin u badanych. Ważnymi wskaźnikami, wraz z oznaczeniem samej witaminy, są w tym przypadku metabolity (alfa-ketokwasy), których wymiana zależy od enzymów zawierających TDP, lub samych enzymów (dehydrogenazy, transketolazy). Biorąc pod uwagę specyfikę badań klinicznych i eksperymentalnych, przyjrzyjmy się pokrótce wartości wymienionych wskaźników w zastosowaniu do określonych warunków i charakteru analizowanego materiału.

Analiza moczu

Jak już wspomniano, u ludzi zawartość witaminy w dziennym moczu jest mniejsza niż 100 μg, co większość autorów akceptuje jako dowód niedoboru tiaminy. Jednak przy normalnym przyjmowaniu witaminy z pożywieniem jej wydalanie z moczem zależy również od charakteru farmakoterapia(jeśli mówimy o pacjencie) i stan funkcji wydalniczej nerek. Niektóre leki mogą radykalnie zmniejszyć, podczas gdy inne zwiększają wydalanie witaminy. Zwiększone wydalanie tiaminy nie zawsze może być traktowane jako dowód nasycenia witaminami, ponieważ przyczyną może być naruszenie mechanizmów reabsorpcji w aparacie kanalikowym nerek lub niewystarczające odkładanie się witaminy z powodu naruszenia jej procesów fosforylacji. Z kolei niska zawartość tiaminy w moczu osób chorych może nie wynikać z jej niedoboru, ale z częściowego ograniczenia przyjmowania pokarmów zawierających odpowiednio mniejszą ilość witaminy. W związku z tym, w celu uzyskania dodatkowych informacji o stanie śródmiąższowego metabolizmu tiaminy, dość rozpowszechniona jest metoda badania moczu po obciążeniach pozajelitowych. Wygodnie jest przeprowadzić trzykrotne obciążenie, w oparciu o dawkę 0,5 mg witaminy na 1 kg masy ciała pacjenta, zaokrąglając wagę do kilkudziesięciu kilogramów.

Wszystkie metody oznaczania tiaminy muszą być sprawdzone pod kątem odtwarzalności wartości uzyskanych za ich pomocą w obecności leków w moczu pacjentów. Wiadomo na przykład, że salicylany, chinina i inne preparaty mogą powodować dodatkową fluorescencję, zakłócając poprawną interpretację danych fluorometrycznych, podczas gdy PASA oddziałując bezpośrednio z żelazicyjjankiem, znacznie zmniejsza wydajność tiochromu. W warunkach doświadczalnych dogodnym wskaźnikiem dostępności tiaminy jest oznaczenie poziomu pirogronianu (PK) w moczu. Należy pamiętać, że tylko wyraźnym postaciom hipowitaminozy B1 towarzyszy wyraźna akumulacja tego ketokwasu, który najczęściej określa się jako substancje wiążące wodorosiarczyny (BSV). W stanach patologicznych, zwłaszcza u osób chorych, poziom BSF, jak i sama ilość PA w moczu, zmienia się w bardzo szerokim zakresie w zależności od intensywności metabolizmu węglowodanów, a ten ostatni jest kontrolowany przez duża liczba różnych czynników, które nie są bezpośrednio związane z tiaminą. Wskaźniki poziomu BSF lub PC w moczu w takich sytuacjach powinny być wykorzystywane jedynie jako dane dodatkowe.

Badanie krwi

Główną formą witaminy obecnej we krwi jest TDP. Oznaczenia wykonane różnymi metodami u osób zdrowych dają średnio te same wartości, ale z wahaniami w dość szerokim zakresie (4-12 µg%). Jako wiarygodny znak niedoboru witamin, jeśli skupisz się tylko na tym wskaźniku, możesz wziąć pod uwagę tylko wartości poniżej 2-4 μg%. Mniej akceptowalne jest oznaczanie samej całkowitej tiaminy. Zwykle nie wprowadza to znaczącego błędu, ponieważ wolnej witaminy jest bardzo mało - 0,3-0,9 μg%. Jego ilość w surowicy krwi może gwałtownie wzrosnąć wraz z pogorszeniem funkcji wydalniczej nerek z nadciśnienie lub w związku z naruszeniem procesu fosforylacji witaminy. Jeśli powyższe ograniczenia są nieobecne, możemy założyć, że poziom tiaminy we krwi odpowiednio odzwierciedla zaopatrzenie w nią organizmu.

W badaniu krwi, a także moczu, szeroko stosowane jest oznaczanie stężenia PC. Ważne jest, aby do tych celów zastosować bardziej specyficzną metodę (enzymatyczną, chromatograficzną), ponieważ reakcje z wodorosiarczynem lub aldehydem salicylowym dają zawyżone wyniki. W przypadku określenia PC w celu scharakteryzowania metabolizmu witaminy u pacjentów, należy wziąć pod uwagę dużą liczbę czynników, które nie są związane z tą witaminą, ale aktywnie wpływają na metabolizm, a w konsekwencji na poziom PC w organizmie. ciało. Tak więc wzrost poziomu PC we krwi obserwuje się wraz z wprowadzeniem adrenaliny, ACTH, podczas wysiłku, wstrząsu elektrycznego i insulinowego, niedoboru witamin A i D, wielu chorób zakaźnych i innych, kiedy często trudno jest podejrzewać niedobór tiaminy. Eksperyment wykazał, że w wielu przypadkach poziom PC we krwi bardziej koreluje z nadczynnością układu przysadkowo-nadnerczowego niż z zaopatrzeniem organizmu w witaminy.

Ponieważ istnieją trudności w określeniu prawdziwego stanu metabolizmu tiaminy na podstawie zawartości samej witaminy we krwi lub poziomu ketokwasów, możliwe jest wykorzystanie do tych celów oznaczenia aktywności enzymów zawierających TDP, w szczególności transketolaza (TK) erytrocytów. W przypadku tego enzymu nawet niewielkie zmiany stężenia koenzymu znacząco wpływają na aktywność całego układu. Obserwacje w klinice i podczas badań profilaktycznych populacji, eksperymenty na zwierzętach potwierdzają bardzo wysoka czułość TK nawet do łagodnego niedoboru witamin. Enzym reaguje nawet wtedy, gdy zmiany poziomu PC lub samej witaminy we krwi nie są orientacyjne. Dla większej dokładności obecnie stosuje się metodę dodatkowej aktywacji TA dodanej in vitro do hemolizatu erytrocytów za pomocą TDF. Stymulacja TC do 15% początkowej aktywności jest przyjmowana zgodnie z normą, od 15 do 25% - hipowitaminoza, ponad 20-25% - beri-beri.

Naruszenie równowagi witaminowej i metabolizmu tiaminy

Powszechna choroba (beri-beri) w XIX i na początku XX wieku w krajach Dalekiego Wschodu, która jest klasyczną formą niedoboru witaminy B1, jest obecnie znacznie mniej powszechna. Istnieją trzy formy beri-beri, odpowiadające najbardziej wyraźnym objawom choroby:

• suchość lub paraliż (przeważają zmiany neurologiczne - niedowład, paraliż itp.);
• obrzęk (zaburzenia obserwuje się głównie ze strony aparatu krążenia krwi);
• ostry lub sercowy (szybko kończy się śmiercią na tle ciężkiej niewydolności prawej komory).

W praktyce wymienione formy w czystej postaci są rzadkie i obserwuje się ich częściowe wzajemne przejścia. W nowoczesnych warunkach najczęściej występuje hipowitaminoza B1 o różnej głębokości. Objawy tych ostatnich są z reguły dość ogólne (duszność, kołatanie serca, ból w okolicy serca, osłabienie, zmęczenie, utrata apetytu, spadek ogólnej odporności na inne choroby itp.) i nie mogą być w pełni uznana za typową dla niedoboru jedynie tiaminę, która występuje w wielu innych hipowitaminozach. W istocie należy raz jeszcze stwierdzić, że wymienione objawy można ostatecznie przypisać hipowitaminozie B1 tylko na podstawie specjalnych badań biochemicznych (patrz wyżej). Osobnego rozpatrzenia wymaga wtórna hipowitaminoza B1, która powstaje w wyniku zaburzenia równowagi lub metabolizmu witamin. Do pierwszej grupy należy zaliczyć przypadki zwiększonego spożycia witaminy podczas jej zwykłego przyjmowania z pokarmem (tyreotoksykoza i niektóre inne choroby, nadmiar węglowodanów w diecie), zaburzenia wchłaniania z przewodu pokarmowego lub zwiększone wydalanie witaminy z moczem po długotrwałym terminowe stosowanie leków moczopędnych. Druga grupa zaburzeń jest przez większość autorów kojarzona z osłabieniem procesów śródmiąższowej fosforylacji tiaminy lub jej proteidyzacji, jak w terapeutycznym stosowaniu hydrazydów kwasu izonikotynowego czy głodzie białkowym.

Różnorodność wymienionych powyżej przyczyn (w zasadzie rzędu endogennego) determinuje rozwój niedoboru tiaminy, który w pierwszej grupie schorzeń jest w dużej mierze eliminowany przez dodatkowe podawanie witaminy w dużych dawkach. Hipowitaminozy drugiego typu często nie poddają się bezpośredniej terapii witaminowej i wymagają wstępnej eliminacji początkowych podstawowych zaburzeń w metabolizmie samej tiaminy lub wprowadzenia do organizmu pochodnych koenzymu.

Połączenie tak różnych etiologicznie form niedoboru tiaminy w organizmie w jedną grupę tzw. endogennej hipowitaminozy nie wydaje się do końca udane. W przypadku naruszeń porządku metabolicznego bardziej odpowiedni jest termin „dyswitaminoza”, to znaczy po prostu stwierdzenie faktu naruszenia metabolizmu witamin przy jego normalnym, wystarczającym spożyciu do organizmu. Coś podobnego obserwuje się, gdy witaminy konkurują ze sobą, gdy nadmierne spożycie jednej z witamin hamuje metabolizm i proteinizację drugiej.

Profilaktyczne i lecznicze stosowanie tiaminy i jej pochodnych

Wskazania i przeciwwskazania do terapii tiaminą

Uzasadniając główne zasady terapeutycznego stosowania witaminy lub jej pochodnych, należy wyjść z kilku przesłanek. W przypadku niedoboru typu beri-beri lub hipowitaminozy leczenie prowadzi się według zwykłych zasad. Terapia zastępcza. Sytuacja jest bardziej skomplikowana w przypadku dyswitaminoz, które występują na tle dowolnego procesu patologicznego lub w wyniku wpływu na metabolizm tiaminy różnych czynników egzogennych (leki, trucizny chemiczne, czynniki fizyczne itp.), Kiedy sukces w dużej mierze zależy od terapia etiotropowa lub stosowanie odpowiednich preparatów witaminowych (kokarboksylaza, pochodne dwusiarczkowe). Analizując dostępne dane, można przyjąć, że przesłanki terapeutycznego stosowania tiaminy występują w zmianach przewodu pokarmowego, wątroby, chorobach neuropsychiatrycznych, niewydolności sercowo-naczyniowej, hipotensji i reumatyzmie o różnej etiologii. Praktyczne doświadczenie uzasadnia stosowanie witaminy w krzywicy, przewlekłym zapaleniu migdałków, wielu chorobach skóry i zakaźnych, cukrzycy, nadczynności tarczycy, gruźlicy. Wystarczająco uzasadnione jest profilaktyczne podawanie tiaminy sportowcom, pilotom w przeddzień przewidywanego przeciążenia, pracownikom zajmującym się truciznami przemysłowymi (tlenek węgla, amoniak, tlenki azotu itp.), w praktyce położniczej w przeddzień porodu oraz w innych przypadkach .

Drugim kierunkiem uzasadnienia terapii tiaminą może być uwzględnienie znanych funkcji biochemicznych tej witaminy. W takim przypadku problem należy rozwiązać na podstawie konkretnych danych dotyczących naruszenia w ciele pacjenta tych procesów metabolicznych, które możemy skorygować poprzez wprowadzenie witaminy. W istocie powinniśmy mówić o koenzymatycznej i niekoenzymatycznej aktywności tiaminy, tj. o tych jej funkcjach, które zostały szczegółowo omówione powyżej. Początkowo głównymi wskazaniami do stosowania tiaminy w różnych schorzeniach były objawy typowe dla beri-beri: zapalenie nerwu, nerwobóle, paraliż, ból o różnej etiologii, zaburzenia czynności nerwowej i serca. Obecnie, uzasadniając potrzebę terapii witaminowej, wynikają one głównie z zaburzeń metabolicznych (kwasica, śpiączka cukrzycowa, pirogronemia, toksemia kobiet w ciąży).

Tiaminę stosuje się w zapaleniu nerwów obwodowych, zaburzeniach ogólnych z powodu niedożywienia, anoreksji, encefalopatii Wernickego, niedoborach witamin, przewlekłym alkoholizmie, poalkoholowym zapaleniu nerwów, niewydolności sercowo-naczyniowej, zaburzeniach przewodu pokarmowego.

We wszystkich tych chorobach (z wyjątkiem encefalopatii Wernickego) tiamina jest w przybliżeniu w równym stopniu stosowana dojelitowo i pozajelitowo w dawkach od 5 do 100 mg na dobę. Obecnie do praktyki klinicznej szeroko wprowadzane są niektóre lecznicze preparaty witaminowe: fosforany tiaminy (TF) i pochodne dwusiarczkowe. Po rozwoju prosta metoda Syntetyczna produkcja TF jako leku terapeutycznego szybko zyskała popularność dzięki tak zwanej kokarboksylazie (TDF). Powodem wprowadzenia TDF do praktyki medycznej był dobrze znany fakt aktywności koenzymu tej konkretnej pochodnej witaminy. Ponadto toksyczność TF jest 2,5-4 razy mniejsza niż wolnej tiaminy. Jest jeszcze jedna istotna zaleta TF - pełniejsza strawność. Tak więc u ludzi, po równomolowych domięśniowych iniekcji tiaminy, TMF i TDP, ilość witaminy w moczu w ciągu 24 godzin wynosiła odpowiednio 33, 12 i 7% podanej dawki.

Stosowanie TF jest najskuteczniejsze w przypadkach, gdy konieczne jest prowadzenie terapii witaminowej u pacjentów z osłabionymi procesami fosforylacji. Tak więc w przypadku gruźlicy płuc zastrzyki tiaminy są nieskuteczne: do 70% witaminy może być wydalane z moczem dziennie. Jeśli pacjenci otrzymywali równoważne dawki TDP, to wydalanie witaminy z organizmu było mniejsze - 11%. Przy podawaniu pozajelitowym, zwłaszcza dożylnym, TDF daje efekty metaboliczne, których nie obserwuje się po wstrzyknięciu wolnej witaminy. Bardzo często TDP powoduje przesunięcia podobne do tych obserwowanych przy stosowaniu ATP czy fosfokreatyny.

Najliczniejsze dane dotyczą stosowania TDF w cukrzycy i niewydolności sercowo-naczyniowej. Powołanie TDF (50-100 mg dożylnie) radykalnie zmniejszyło śmiertelność ze śpiączki cukrzycowej i okazało się bardzo skutecznym narzędziem w leczeniu stanów kwasicy. TDF nie tylko wzmacnia działanie insuliny, ale także łagodzi insulinooporność u niektórych pacjentów. Wraz z normalizacją tradycyjnych wskaźników charakteryzujących zaawansowanie cukrzycy (glikemia, cukromocz, ketoza) TDF ma wyraźny wpływ normalizujący na poziom cholesterolu i fosfolipidów corvi. W przypadku niewydolności sercowo-naczyniowej nawet pojedyncze wstrzyknięcia TDP szybko normalizują podwyższone poziomy pirogronianu i kwasu mlekowego we krwi pacjentów.

TDF wyraźnie aktywuje wychwyt składników odżywczych z krwi przez mięsień sercowy, szybko poprawiając parametry elektrokardiogramu. Podobny efekt TDP jest szeroko stosowany w leczeniu różnych anomalii czynnościowych serca (ekstrasystolia, niektóre postacie arytmii). Wyraźne pozytywne zmiany parametrów elektrokardiogramu w miażdżycy, nadciśnieniu tętniczym, niektórych chorobach endokrynologicznych i nerek, zawale mięśnia sercowego i wadach zastawek serca opisano w przypadkach, w których wiodącym czynnikiem patologii było naruszenie trofizmu serca. Wykazano również, że TDP jest skuteczniejsza niż tiamina w chorobach układu obwodowego i centralnego układy nerwowe s, ze stwardnieniem rozsianym, astmą oskrzelową i wieloma innymi chorobami.

Szeroko stosowane są również różne dwusiarczkowe pochodne witaminy, których skuteczność tłumaczy się lepszą przyswajalnością form dwusiarczkowych w przewód pokarmowy. Jedną z zalet tych pochodnych jest ich znacznie niższa toksyczność w porównaniu z tiaminą.

Rola biologiczna

1. TPP bierze udział w reakcjach dekarboksylacji α-ketokwasów;

2. TPP bierze udział w rozkładzie i syntezie α-hydroksykwasów (np. ketosacharydów), tj. w reakcjach syntezy i rozszczepiania wiązań węgiel-węgiel w bliskim sąsiedztwie grupy karbonylowej.

Enzymy zależne od tiaminy to dekarboksylaza pirogronianowa i transketolaza.

Awitaminoza i hipowitaminoza.

Choroba Beri-beri, zaburzenia przewodu pokarmowego, zmiany w psychice, zmiany aktywności sercowo-naczyniowej, rozwój ujemnego bilansu azotowego itp.

Źródła: produkty roślinne, mięso, ryby, mleko, rośliny strączkowe - fasola, groch, soja itp.

Dzienne zapotrzebowanie: 1,2-2,2 mg.

Witamina B2 (ryboflawina, witamina wzrostu)

Oprócz samej ryboflawiny źródła naturalne zawierają jej pochodne koenzymu: mononukleotyd flawiny (FMN) i dinukleotyd flawinoadeninowy (FAD). Te koenzymatyczne formy witaminy B2 dominują ilościowo w większości tkanek zwierzęcych i roślinnych, a także w komórkach drobnoustrojów.

W zależności od źródła witaminy B2 nazywano ją różnie: laktoflawina (z mleka), hepaflawina (z wątroby), werdoflawina (z roślin), owoflawina (z białka jaja).

Struktura chemiczna: Cząsteczka ryboflawiny jest oparta na związku heterocyklicznym - izoalloksazynie (połączenie pierścieni benzenu, pirazyny i pirymidyny), do którego w pozycji 9 jest przyłączony pentaatomowy rybitol alkoholu. Syntezę chemiczną ryboflawiny przeprowadził w 1935 r. R. Kuhn.

Ryboflawina

Roztwory witaminy B2 mają kolor pomarańczowo-żółty i charakteryzują się żółto-zieloną fluorescencją.

Żółty kolor jest nieodłącznym elementem utlenionej postaci leku. Ryboflawina w postaci zredukowanej jest bezbarwna.

B2 jest wysoce rozpuszczalny w wodzie, stabilny w roztworach kwaśnych, łatwo niszczony w roztworach obojętnych i zasadowych. B2 jest wrażliwy na promieniowanie widzialne i UV, łatwo ulega odwracalnej redukcji, dodając H2 w miejscu wiązania podwójnego i zamieniając się w bezbarwną formę leuko. Ta właściwość witaminy B2 do łatwego utleniania i redukcji jest podstawą jej biologicznego działania w metabolizmie komórkowym.

Awitaminoza i hipowitaminoza: zahamowanie wzrostu, wypadanie włosów, zapalenie błony śluzowej języka, warg itp. Ponadto ogólne osłabienie mięśni i osłabienie mięśnia sercowego; zmętnienie soczewki (zaćma).

Rola biologiczna:

1. Jest częścią koenzymów flawiny FAD, FMN, które są prostymi grupami flawoprotein;

2. Uczestniczy w składzie enzymów podczas bezpośredniego utleniania wyjściowego substratu z udziałem O2, tj. odwodornienie. Do koenzymów tej grupy należą oksydazy L- i D-aminokwasów;

3. W ramach flawoprotein elektrony są przenoszone ze zredukowanych koenzymów pirydynowych.

Źródła: drożdże, chleb (gruba mąka), ziarna zbóż, jajka, mleko, mięso, świeże warzywa, mleko (w stanie wolnym), wątroba i nerki (w ramach FAD i FMN).

Dzienne zapotrzebowanie: 1,7 mg.

Witamina B6 (pirydoksyna, przeciwskórna)

Otwarte w 1934 przez P. Györdi. Najpierw wyizolowany z drożdży i wątroby.

Struktura chemiczna . Witamina B6 jest pochodną 3-hydroksypirydyny. Termin „witamina B6” zgodnie z zaleceniem Międzynarodowej Komisji Nomenklatury Chemii Biologicznej odnosi się do wszystkich trzech pochodnych 3-hydroksypirydyny o tej samej aktywności witaminowej: pirydoksyny (pirydoksolu), pirydoksalu i pirydoksaminy.

pirydoksyna pirydoksal pirydoksamina

B6 jest dobrze rozpuszczalny w wodzie i etanolu. Roztwory wodne są bardzo odporne na kwasy i zasady, ale wrażliwe na światło w strefie neutralnego pH.

Awitaminoza hipowitaminoza. U ludzi niedobór witaminy B6 objawia się zahamowaniem produkcji czerwonych krwinek, zapaleniem skóry, procesy zapalne skóra, opóźnienie wzrostu zwierząt, naruszenie metabolizmu tryptofanu.

rola biologiczna. Wszystkie trzy pochodne 3-hydroksypirydyny posiadają właściwości witaminowe, funkcje koenzymu pełnią jedynie fosforylowane pochodne pirydoksalu i pirydoksaminy:

fosforan pirydoksaminy fosforan pirydoksalu

Fosforan pirydoksaminy jako koenzym funkcjonuje w reakcjach przemian związków karbonylowych, np. w reakcjach tworzenia 3,6-dtdeoksyheksoz, które wchodzą w skład antygenów zlokalizowanych na powierzchni komórek bakteryjnych.

Funkcje biochemiczne fosforan pirydoksalu:

1. transport – udział w procesie aktywnego przenoszenia niektórych aminokwasów przez błony komórkowe;

2. katalityczny - udział jako koenzym w szerokim zakresie reakcji enzymatycznych (transaminacja, dekarboksylacja, racemizacja aminokwasów itp.);

3. Funkcją regulatora szybkości obrotu enzymów pirydoksalu jest wydłużenie okresu półtrwania w tkankach niektórych apoenzymów pirydoksalu, gdy są one nasycone fosforanem pirydoksalu, co zwiększa odporność apoenzymów na denaturację termiczną i działanie swoistych proteinazy.

Przy niedoborze witaminy B6 obserwuje się zaburzenia metabolizmu aminokwasów.

Źródła: w produktach pochodzenia roślinnego i zwierzęcego (chleb, groch, fasola, ziemniaki, mięso, wątróbka itp.). Jest również syntetyzowany przez mikroflorę jelitową !

Dzienne zapotrzebowanie: około 2 mg.

Witamina B12 (kobalamina, przeciwanemiczna)

Kobalaminy to nazwa grupowa związków wykazujących aktywność witaminy B12.

Struktura chemiczna. Centralną częścią cząsteczki witaminy B12 jest cykliczny układ corrin, przypominający budową porfiryny (różnią się od nich tym, że dwa pierścienie pirolu są ze sobą ściśle skondensowane, a nie połączone mostkiem metylenowym). Pod płaszczyzną pierścienia Corrin, w centrum którego znajduje się Co, znajduje się pozostałość 5-deoksyadenozyny przyłączona do kobaltu.

Awitaminoza i hipowitaminoza. Brak witaminy B12 prowadzi do rozwoju niedokrwistości złośliwej, zaburzenia centralnego układu nerwowego i gwałtownego spadku kwasowości soku żołądkowego.

Dla aktywnego procesu wchłaniania witaminy B13 w jelicie cienkim warunkiem wstępnym jest obecność w soku żołądkowym czynnik wewnętrzny Zamek (specjalne białko - gastromukoproteina), który specyficznie wiąże witaminę B12 w specjalny kompleks złożony i w tej postaci jest wchłaniany w jelicie.

rola biologiczna. Zidentyfikowano układy enzymatyczne, które obejmują koenzymy kobalomidowe jako grupę protetyczną.

Reakcje chemiczne, w których witamina B12 bierze udział jako koenzym, są konwencjonalnie podzielone na dwie grupy. Pierwsza grupa obejmuje reakcje transmetylacji, w których metylokobalamina działa jako pośredni nośnik grupy metylowej (reakcje syntezy metioniny i octanu).

Druga grupa reakcji z udziałem koenzymów B12 to przenoszenie wodoru w reakcjach izomeryzacji.

Źródła: mięso, wątroba wołowa, nerki, ryby, mleko, jajka. Głównym miejscem gromadzenia witaminy B12 w organizmie człowieka jest wątroba, która zawiera do kilku mg tej witaminy.

Witamina B12 jest jedyną witaminą, której synteza dokonywana jest wyłącznie przez mikroorganizmy.

Zsyntetyzowany przez mikroflorę jelitową !

dzienne zapotrzebowanie 0,003 mg.

Ministerstwo Zdrowia Republiki Białoruś

instytucja edukacyjna

„Państwowy Uniwersytet Medyczny w Homel”

Dział_________________________________________________

Omówiono na spotkaniu wydziału (MK lub TsUNMS) ____________________

Protokół nr _______

w chemii biologicznej

dla studentów _____2nd_____ roku ____medycznego _____________

Temat:___Witaminy 2

Czas__90 min____________________

Cele edukacyjne i edukacyjne:

Sformułować wyobrażenie o budowie, metabolizmie i molekularnych mechanizmach działania witamin rozpuszczalnych w wodzie. Zapobieganie hipowitaminozie w stanie stresu.

1. Rozpuszczalny w wodzie

LITERATURA

1. Podstawy biochemii: A. White, F. Hendler, E. Smith, R. Hill, I. Leman.-M. książka,

1981, t.3, s.1703-1757.

2. Odżywianie w profilaktyce i leczeniu nowotworów.- T.S. Morozkina., KK Dalidovich.

Mińsk., 1998

3 . Biochemia człowieka: R. Murray, D. Grenner, P. Meyes, V. Rodwell. - M. book, 2004.

4. Biochemia wizualna: Kolman., Rem K.-G-M.book 2004

5. Spirichev

WSPARCIE MATERIAŁOWE

1. Prezentacja multimedialna

OBLICZANIE CZASU STUDIÓW

Razem: 90 minut

Witamina B1 (Tiamina. Witamina przeciwnerwowa)

Struktura chemiczna i właściwości. Witamina B 1 była pierwszą witaminą wyizolowaną w postaci krystalicznej przez K. Funka w 1912 roku. Później przeprowadzono jej syntezę chemiczną. Twoje imię - tiamina- ta witamina została otrzymana dzięki obecności atomu siarki i grupy aminowej w jej cząsteczce.

Tiamina składa się z 2 pierścieni heterocyklicznych - aminopirymidyny i tiazolu. Ten ostatni zawiera katalitycznie aktywną grupę funkcyjną - anion węglowy (stosunkowo kwaśny węgiel między siarką a azotem).

Tiamina jest dobrze zachowana w środowisku kwaśnym i wytrzymuje nagrzewanie do wysokich temperatur. W środowisku zasadowym np. podczas pieczenia ciasta z dodatkiem węglanu sody lub amonu szybko się zapada.

Metabolizm. W przewodzie pokarmowym różne formy witaminy ulegają hydrolizie do wolnej tiaminy. Większość tiaminy jest wchłaniana w jelicie cienkim przez specyficzny mechanizm aktywnego transportu, reszta jest rozkładana przez jelitową tiaminazę bakteryjną. Wraz z przepływem krwi wchłonięta tiamina najpierw trafia do wątroby, gdzie jest fosforylowana przez pirofosfokinazę tiaminy, a następnie przenoszona do innych narządów i tkanek.

Kinaza TPP

ATP + pirofosforan tiaminy tiaminy + AMP

Istnieje opinia, że ​​TMF jest główną formą transportu tiaminy.

W witamina B 1 występuje w różnych narządach i tkankach zarówno w postaci wolnej tiaminy, jak i jej estrów fosforowych: monofosforan tiaminy (TMF), difosforan tiaminy (TDP, synonimy: pirofosforan tiaminy, TPP, kokarboksylazy a) i trifosforan tiaminy (TTP).

TTP - jest syntetyzowany w mitochondriach za pomocą enzymu TPP-ATP-fosfotransferaza:

transfereza

TPP + ATP TDP + AMP

Główną formą koenzymu (60-80% całkowitej zawartości wewnątrzkomórkowej) jest TPP.

TTF odgrywa ważną rolę w metabolizmie tkanki nerwowej. Jeśli jego powstawanie zostanie zakłócone, rozwija się martwicza encefalopatia.

Po rozpadzie koenzymów, wolna tiamina jest wydalana z moczem i jest określana jako tiochrom.

Funkcje biochemiczne. Witamina B 1 w postaci TPP jest integralną częścią enzymów katalizujących reakcje bezpośredniej i oksydacyjnej dekarboksylacji ketokwasów.

Udział TPP w reakcjach dekarboksylacji ketokwasów tłumaczy się potrzebą wzmocnienia ładunku ujemnego atomu węgla karbonylku ketokwasu w stanie przejściowym, niestabilnym:

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

Stan przejściowy ketokwasu

Stan przejściowy jest stabilizowany przez TPP poprzez delokalizację ładunku ujemnego anionu węgla pierścienia tiazolowego, który pełni rolę pewnego rodzaju pochłaniacza elektronów. W wyniku tego protonowania powstaje aktywny aldehyd octowy (hydroksyetylo-TPF).

Reszty aminokwasowe w białkach mają niewielką zdolność do tego, co łatwo robi TPP, więc apoproteiny potrzebują koenzymu. TPP jest sztywno związany z apoenzymem kompleksów wieloenzymatycznych dehydrogenaz α-hydroksyketokwasowych (patrz poniżej).

kwas pirogronowy (PVA).

1. Udział TPP w reakcji bezpośredniej dekarboksylacji kwasu pirogronowego (PVA). Podczas dekarboksylacji PVA dekarboksylazą pirogronianową powstaje aldehyd octowy, który pod wpływem dehydrogenazy alkoholowej zamienia się w etanol.TPP jest niezbędnym kofaktorem dekarboksylazy pirogronianowej. Drożdże są bogate w ten enzym.

Dekarboksylacja oksydacyjna katalizatorów PVC dehydrogenaza pirogronianowa. Skład kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej obejmuje kilka strukturalnie pokrewnych białek enzymatycznych i koenzymów (patrz rozdz.). TPP katalizuje początkową reakcję dekarboksylacji PVA. Ta reakcja jest identyczna jak ta katalizowana przez dekarboksylazę pirogronianową. Jednak w przeciwieństwie do tych ostatnich, dehydrogenaza pirogronianowa nie przekształca związku pośredniego hydroksyetylo-TPF w aldehyd octowy. Zamiast tego grupa hydroksyetylowa jest przenoszona na następny enzym w strukturze wieloenzymatycznej kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej.

Dekarboksylacja oksydacyjna PVC jest jedną z kluczowych reakcji w metabolizmie węglowodanów. W wyniku tej reakcji PVC powstający podczas utleniania glukozy zostaje włączony do głównego szlaku metabolicznego komórki – cyklu Krebsa, gdzie zostaje utleniony do dwutlenku węgla i wody z uwolnieniem energii. W ten sposób w wyniku reakcji dekarboksylacji oksydacyjnej PVC powstają warunki do całkowitego utlenienia węglowodanów i wykorzystania całej zawartej w nich energii. Ponadto aktywna forma kwasu octowego powstająca pod wpływem kompleksu PDH służy jako źródło do syntezy wielu produktów biologicznych: kwasów tłuszczowych, cholesterolu, hormonów steroidowych, ciał acetonowych i innych.

Katalizuje oksydacyjna dekarboksylacja α-ketoglutaranu α –dehydrogenaza ketoglutaranowa. Enzym ten jest częścią cyklu Krebsa. Struktura i mechanizm działania kompleksu dehydrogenazy α-ketoglutaranu są podobne do dehydrogenazy pirogronianowej, tj. TPP katalizuje również początkowy etap konwersji ketokwasów. Zatem nieprzerwana praca tego cyklu zależy od stopnia zaopatrzenia komórki w TPP.

Oprócz przemian oksydacyjnych PVC i α-ketoglutaranu, TPP bierze udział w: oksydacyjna dekarboksylacja ketokwasów o rozgałęzionym szkielecie węglowym(produkty deaminacji waliny, izoleucyny i leucyny). Reakcje te odgrywają ważną rolę w wykorzystaniu aminokwasów, a tym samym białek przez komórkę.

3. TPP - koenzym transketolazy . Transketolaza – enzym szlaku pentozofosforanowego utleniania węglowodanów . Fizjologiczna rola tego szlaku polega na tym, że jest on głównym dostawcą NADPH. H+ i rybozo-5-fosforan. Transketolaza przenosi dwuwęglowe fragmenty z ksylulozo-5-fosforanu do rybozo-5-fosforanu, co prowadzi do powstania fosforanu triozy (aldehyd 3-fosfoglicerynowy) i cukru 7C (sedoheptulozo-7-fosforan). TPP jest wymagany do stabilizacji anionu węgla utworzonego przez rozszczepienie wiązania C2-C3 ksylulozo-5-fosforanu.

4 . Witamina B1 bierze udział w synteza acetylocholiny , katalizując tworzenie acetylo-CoA, substratu do acetylacji choliny, w reakcji dehydrogenazy pirogronianowej.

5. Oprócz udziału w reakcjach enzymatycznych tiamina może również działać funkcje niekoenzymatyczne , którego konkretny mechanizm wymaga jeszcze wyjaśnienia. Uważa się, że tiamina bierze udział w hematopoezie, na co wskazuje obecność wrodzonych niedokrwistości tiaminozależnych, które można leczyć dużymi dawkami tej witaminy, a także w steroidogenezie. Ta ostatnia okoliczność pozwala wyjaśnić niektóre efekty preparatów witaminy B1 jako pośredniczone przez reakcję na stres.

Hipowitaminoza. Już wczesnym objawom hipowitaminozy towarzyszy spadek apetytu i nudności. Odnotowuje się zaburzenia neurologiczne, w tym naruszenie wrażliwości obwodowej, uczucie pełzania, nerwobóle. Charakterystyczne jest zapomnienie, zwłaszcza ostatnich wydarzeń. Osłabienie mięśnia sercowego objawia się tachykardią nawet przy niewielkim wysiłku.

Brak tiaminy w pożywieniu prowadzi do znacznego nagromadzenia kwasu pirogronowego i α-ketoglutarowego, zmniejszenia aktywności enzymów zależnych od tiaminy we krwi i tkankach organizmu.

Eksperyment wykazał, że niedoborowi tiaminy towarzyszy naruszenie struktury i funkcji mitochondriów. Dodanie TPF do tego ostatniego normalizuje oddychanie tkanek. U szczurów białych pozbawionych taiminy rozwinęła się anoreksja i zmniejszona masa ciała. Wełna straciła swój blask, stała się rozczochrana. Zwierzęta niewiele się ruszały i zwykle leżały zwinięte w kącie klatki. Anoreksja jest wynikiem gwałtownego zahamowania wydzielania soku żołądkowego i osłabienia jego zdolności trawiennych.

Niedobór pokarmowy tiaminy u ludzi prowadzi do zmian patologicznych w układzie nerwowym, sercowo-naczyniowym i pokarmowym, którym towarzyszy ogólne ubytek organizmu.

Choroba Beri-beri występuje ze znacznym niedoborem tiaminy i charakteryzuje się niezwykle ciężkim przebiegiem. W ostatnim stuleciu w krajach Wschodu pochłonęły miliony istnień ludzkich. „Beri-beri” oznacza „owca” w języku indyjskim. Chód pacjenta jest rzeczywiście podobny do chodu owcy (objaw symetrycznego opadania łap). Ponieważ chory miał ciężkość w nogach i sztywność chodu, „wzięcie” było również nazywane „chorobą kajdan”. Choroba ta często dotykała więźniów, których dieta składała się głównie z obranego ryżu. Manifestację niedoboru tiaminy nadal można zaobserwować u ludzi ubogich w tych krajach, w których podstawą diety populacji jest ryż polerowany – w ziarnach polerowanych, w przeciwieństwie do nierafinowanych, tej witaminy nie ma. Ostatnia epidemia beri-beri miała miejsce na Filipinach w 1953 roku (100.000 osób zmarło).

Choroba ma 2 formy: suchą (nerwową) i obrzękową (sercową). Co więcej, w obu przypadkach dotyczy to zarówno układu sercowo-naczyniowego, jak i nerwowego, ale w różnym stopniu. Obecnie najwyraźniej nie ma już klasycznego „take-take”, jednak często odnotowuje się zjawiska umiarkowanej hipowitaminozy. Główne objawy niedoboru tiaminy to: osłabienie fizyczne, utrata apetytu (witamina B 1 jest niezbędna do stymulacji wydzielania żołądkowego), uporczywe zaparcia; dysfunkcja układu nerwowego (drętwienie palców, uczucie "pełzania", utrata odruchów obwodowych, ból wzdłuż nerwów); zaburzenia psychiczne (drażliwość, zapominanie, strach, czasami halucynacje, obniżona inteligencja). Później rozwija się głęboka zmiana układu nerwowego, charakteryzująca się utratą czucia w kończynach, rozwojem paraliżu, zanikiem mięśni w wyniku naruszenia ich unerwienia. W postaci obrzękowej, wraz ze zjawiskami zapalenia wielonerwowego, obserwuje się tachykardię i duszność nawet przy niewielkim wysiłku. Z powodu osłabienia mięśnia sercowego rozwija się obrzęk. Szczególnie często objawy niedoboru tiaminy obserwuje się u przewlekłych alkoholików ze względu na ich tendencję do picia więcej niż jedzą. Zespół Wernickego, który rozwija się u tych osób, charakteryzuje się upośledzoną koordynacją ruchów, funkcją widzenia i dezorientacją.

Szczególną wrażliwość tkanki nerwowej na brak tiaminy tłumaczy się tym, że koenzymowa forma tej witaminy jest absolutnie niezbędna komórkom nerwowym do wchłaniania glukozy, która jest prawie ich jedynym źródłem energii (większość innych komórek ciała może inne substancje energetyczne, takie jak kwasy tłuszczowe). Nawiasem mówiąc, spożywanie głównie pokarmów węglowodanowych (białe pieczywo, słodycze) prowadzi do zwiększonego zapotrzebowania na tiaminę, a w konsekwencji do rozwoju wtórnego niedoboru tiaminy.

Wrodzone zaburzenia metabolizmu tiaminy.

ZespółWernicke-DOorsakoff. Podstawą tego zespołu, któremu towarzyszy utrata pamięci i częściowy paraliż, jest zmiana właściwości enzymu transketolazy, który ma zmniejszone powinowactwo do TPP. Nie ma to wpływu na geny innych enzymów zależnych od TPP. Choroba objawia się, gdy poziom spożywanego TPP spadnie poniżej wartości wymaganych do wysycenia transketolazy. Zespół często występuje u przewlekłych alkoholików z niewystarczającym spożyciem witamin.

Ataksja przerywana. Choroba jest spowodowana wrodzoną wadą dehydrogenazy pirogronianowej.

Zależna od tiaminy postać choroby „mocz o zapachu syropu klonowego”. W tej patologii występuje defekt dekarboksylacji oksydacyjnej rozgałęzionych ketokwasów. We krwi i moczu gwałtownie wzrasta zawartość rozgałęzionych ketokwasów (stąd specyficzny zapach moczu) oraz ich substratów - aminokwasów waliny, izoleucyny i leucyny. Objawy kliniczne są podobne do końcowego stadium niedoboru witaminy B1.

Podostra martwicza encefalopatia. W tej chorobie zaburzone jest tworzenie TTP w mózgu. Encefalopatia objawia się utratą apetytu, wymiotami, trudnościami w ssaniu. Niemowlęta tracą zdolność trzymania głowy, mają liczne zaburzenia neurologiczne. Choroba kończy się bez leczenia śmiertelnie w pierwszych latach życia.

Niedokrwistość megaloblastyczna zależna od tiaminy. Mechanizm udziału tiaminy w hematopoezie nie został w pełni wyjaśniony.

Hiperwitaminoza nie opisane . Nadmiar przyjmowanej witaminy jest szybko wydalany z moczem, jednak niektóre osoby mają zwiększoną wrażliwość na pozajelitowe podawanie preparatów tiaminy.

Ocena zaopatrzenia organizmu w tiaminę. W tym celu zwykle określa się zawartość witaminy i/lub jej koenzymów w erytrocytach. Ponieważ dekarboksylacja oksydacyjna ketokwasów jest zaburzona brakiem witaminy B1, wzrost zawartości kwasu pirogronowego i α-ketoglutarowego we krwi i moczu będzie wskazywał na brak tiaminy w organizmie. Należy jednak pamiętać, że akumulację pirogronianu obserwuje się nie tylko w hipowitaminozie B 1 , ale także w niedotlenieniu i innych stanach patologicznych.

Najlepszym sposobem oceny stopnia zaopatrzenia organizmu w witaminę B 1 jest określenie aktywności enzymów zależnych od tiaminy. Jednak aktywność dehydrogenaz pirogronianu i α-ketoglutaranu zmniejsza się tylko w przypadku ciężkiej hipowitaminozy, ponieważ ich apoenzym silnie wiąże TPP. Transketolaza słabiej wiąże TPP, a jej aktywność w erytrocytach zaczyna spadać już we wczesnych stadiach hipowitaminozy B 1 . Jeśli do próbki krwi zostanie dodany TPP, to wielkość wzrostu aktywności transketolazy (tzw. efekt TPP) pozwoli ocenić stopień niedoboru tiaminy.

dzienne zapotrzebowanie. Źródła jedzenia.

Dość dużo witaminy B 1 znajduje się w chlebie pszennym zrobionym z mąki pełnoziarnistej, w łupinach nasion zbóż, w soi, fasoli i grochu. Dużo w drożdżach. Mniej - w ziemniakach, marchwi, kapuście. Z produktów pochodzenia zwierzęcego najwięcej tiaminy zawiera wątroba, chuda wieprzowina, nerki, mózg, żółtko jaja. Obecnie niedobór witaminy B1 staje się jednym z problemów żywieniowych, ponieważ ze względu na duże spożycie cukru i wyrobów cukierniczych, a także białego pieczywa i polerowanego ryżu, spożycie tej witaminy w organizmie znacznie wzrasta. Stosowanie drożdży jako źródła witaminy nie jest zalecane ze względu na wysoką zawartość puryn, które mogą prowadzić do metabolicznego zapalenia stawów (dny moczanowej).

Dzienne zapotrzebowanie na tiaminę wynosi 1,1-1,5 mg.

Tiamina, była pierwszą witaminą wyizolowaną w formie krystalicznej przez K. Funka w 1912 roku. Później przeprowadzono jej syntezę chemiczną. Jego nazwa - tiamina- otrzymany ze względu na obecność atomu siarki i grupy aminowej w jego cząsteczce.

Tiamina składa się z 2 pierścieni heterocyklicznych - aminopirymidyny i tiazolu. Ten ostatni zawiera katalitycznie aktywną grupę funkcyjną - karboanion (stosunkowo kwaśny węgiel między siarką a azotem).
Tiamina jest dobrze zachowana w środowisku kwaśnym i wytrzymuje nagrzewanie do wysokich temperatur. W środowisku zasadowym np. podczas pieczenia ciasta z dodatkiem węglanu sody lub amonu szybko się zapada.

W przewodzie pokarmowym różne formy witaminy są hydrolizowane, tworząc wolną tiaminę. Większość tiamina jest wchłaniana w jelicie cienkim za pomocą specyficznego mechanizmu transportu aktywnego, pozostała jej ilość rozkładana jest przez tiaminazę bakterii jelitowych. Wraz z przepływem krwi wchłonięta tiamina najpierw trafia do wątroby, gdzie jest fosforylowana przez pirofosfokinazę tiaminy, a następnie przenoszona do innych narządów i tkanek.

Istnieje opinia, że ​​TMF jest główną formą transportu tiaminy.

Witamina B1 występuje w różnych narządach i tkankach zarówno w postaci wolnej tiaminy, jak i jej estrów fosforanowych: monofosforan tiaminy(TMF), difosforan tiaminy(TDF, synonimy: pirofosforan tiaminy, TPP, kokarboksylaza) oraz trifosforan tiaminy(TTF).

TTP - jest syntetyzowany w mitochondriach za pomocą enzymu TPP-ATP-fosfotransferaza:

Główną formą koenzymu (60-80% całkowitej zawartości wewnątrzkomórkowej) jest TPP. TTP odgrywa ważną rolę w metabolizmie tkanki nerwowej. Jeśli jego powstawanie zostanie zakłócone, rozwija się martwicza encefalopatia. Po rozpadzie koenzymów, wolna tiamina jest wydalana z moczem i jest określana jako tiochrom.

Witamina B w postaci TPP jest integralną częścią enzymów katalizujących reakcje bezpośredniej i oksydacyjnej dekarboksylacji ketokwasów.

Udział TPP w reakcjach dekarboksylacji ketokwasów tłumaczy się potrzebą wzmocnienia ładunku ujemnego atomu węgla karbonylku ketokwasu w stanie przejściowym, niestabilnym:

Stan przejściowy jest stabilizowany przez TPP poprzez delokalizację ładunku ujemnego karbo-anionu pierścienia tiazolowego, który pełni rolę pewnego rodzaju pochłaniacza elektronów. W wyniku tego protonowania powstaje aktywny aldehyd octowy (hydroksyetylo-TPF).

2. Udział TPP w reakcjach dekarboksylacji oksydacyjnej.
Dekarboksylacja oksydacyjna PVC jest katalizowana przez dehydrogenazę pirogronianową. W skład kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej wchodzi kilka strukturalnie spokrewnionych białek enzymatycznych i koenzymów (patrz str. 100). TPP katalizuje początkową reakcję dekarboksylacji PVC. Ta reakcja jest identyczna jak ta katalizowana przez dekarboksylazę pirogronianową. Jednak w przeciwieństwie do tych ostatnich, dehydrogenaza pirogronianowa nie przekształca związku pośredniego hydroksyetylo-TPF w aldehyd octowy. Zamiast tego grupa hydroksyetylowa jest przenoszona na następny enzym w strukturze wieloenzymatycznej kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej.
Dekarboksylacja oksydacyjna PVC jest jedną z kluczowych reakcji w metabolizmie węglowodanów. W wyniku tej reakcji PVC powstający podczas utleniania glukozy zostaje włączony do głównego szlaku metabolicznego komórki – cyklu Krebsa, gdzie zostaje utleniony do dwutlenku węgla i wody z uwolnieniem energii. W ten sposób w wyniku reakcji dekarboksylacji oksydacyjnej PVC powstają warunki do całkowitego utlenienia węglowodanów i wykorzystania całej zawartej w nich energii. Ponadto aktywna forma kwasu octowego powstająca pod wpływem kompleksu PDH służy jako źródło do syntezy wielu produktów biologicznych: kwasów tłuszczowych, cholesterolu, hormonów steroidowych, ciał acetonowych i innych.
Oksydacyjna dskarboksylacja α-ketoglutaranu jest katalizowana przez dehydrogenazę α-ketoglutaranu. Enzym ten jest częścią cyklu Krebsa. Struktura i mechanizm działania kompleksu α-ketoglugaran-dehydrogenaza są podobne do dehydrogenazy pirogronianowej, tzn. TPP katalizuje również początkowy etap konwersji ketokwasów. Zatem nieprzerwana praca tego cyklu zależy od stopnia zaopatrzenia komórki w TPP.
Oprócz przemian oksydacyjnych PVC i α-ketoglutaranu, TPP bierze udział w dekarboksylacji oksydacyjnej ketokwasów o rozgałęzionym szkielecie węglowym (produkty deaminacji waliny, izoleucyny i leucyny). Reakcje te odgrywają ważną rolę w wykorzystaniu aminokwasów, a tym samym białek przez komórkę.

3. TPP jest koenzymem transketolazy.
Transketolaza jest enzymem szlaku pentozofosforanowego utleniania węglowodanów. Fizjologiczna rola tego szlaku polega na tym, że jest on głównym dostawcą NADFH*H+ i rybozo-5-fosforanu. Transketolaza przenosi dwuwęglowe fragmenty z ksylulozo-5-fosforanu do rybozo-5-fosforanu,
co prowadzi do powstania fosforanu triozy (aldehyd 3-fosfoglicerynowy) i cukru 7C (sedoheptulozo-7-fosforan). TPP jest wymagany do stabilizacji anionu węgla utworzonego przez rozszczepienie wiązania C2-C3 ksylulozo-5-fosforanu.

4. Tiamina bierze udział w syntezie acetylocholiny, katalizując powstawanie acetylo-CoA, substratu do acetylacji choliny, w reakcji dehydrogenazy pirogronianowej.

5. Oprócz udziału w reakcjach enzymatycznych tiamina może również pełnić funkcje niekoenzymatyczne., którego konkretny mechanizm wymaga jeszcze wyjaśnienia. Uważa się, że tiamina bierze udział w hematopoezie, na co wskazuje obecność wrodzonych niedokrwistości tiaminozależnych, które można leczyć dużymi dawkami tej witaminy, a także w steroidogenezie. Ta ostatnia okoliczność pozwala wyjaśnić niektóre efekty preparatów witaminy B jako pośredniczone przez reakcję na stres.

Stan przejściowy jest stabilizowany przez TPP poprzez delokalizację ładunku ujemnego anionu węgla pierścienia tiazolowego, który pełni rolę pewnego rodzaju pochłaniacza elektronów. W wyniku tego protonowania powstaje aktywny aldehyd octowy (hydroksyetylo-TPF).

Reszty aminokwasowe w białkach mają niewielką zdolność do tego, co łatwo robi TPP, więc apoproteiny potrzebują koenzymu. TPP jest ściśle związany z apoenzymem kompleksów wieloenzymatycznych dehydrogenaz α-hydroksyketokwasowych (patrz poniżej).

Źródła

Czarny chleb, płatki zbożowe, groch, fasola, mięso, drożdże.

dzienne zapotrzebowanie

Struktura

W składzie tiaminy określa się pierścień pirymidynowy, połączony z pierścieniem tiazolowym. Forma koenzymu witaminy jest difosforan tiaminy.

Struktura witaminy B 1

Struktura difosforanu tiaminy

Metabolizm

Wchłaniany w jelicie cienkim jako wolna tiamina. Witamina jest fosforylowana bezpośrednio w komórce docelowej. Około 50% całej witaminy B1 znajduje się w mięśniach, około 40% w wątrobie. Organizm zawiera nie więcej niż 30 dziennych dawek witaminy na raz.

Funkcje biochemiczne

1. W zestawie difosforan tiaminy(TDF), który

Przykład reakcji z udziałem difosforanu tiaminy (szlak pentozofosforanowy)

2. W zestawie trifosforan tiaminy który nie został jeszcze wystarczająco zbadany. Istnieją rozproszone informacje o udziale TTP w przekazywaniu impulsu nerwowego, wytwarzaniu sygnału komórkowego, reakcjach bioelektrogenezy komórkowej oraz regulacji aktywności kanałów jonowych.

Hipowitaminoza B1

Przyczyna

Głównym powodem jest wada witamina w pożywieniu, nadmiar alkohol zawierające napoje zmniejszające wchłanianie i zwiększające wydalanie witaminy lub węglowodan produkty zwiększające zapotrzebowanie na tiaminę.

Przyczyną hipowitaminozy może być również spożywanie surowych ryb (dorsz, pstrąg, śledź), surowych ostryg, ponieważ zawierają one antywitaminę - enzym tiaminaza niszcząca witamina. Bakterie obecne w jelicie człowieka tiaminaza.

Obraz kliniczny

Choroba beri-beri lub „kajdany nóg” to zaburzenie metaboliczne układu pokarmowego, sercowo-naczyniowego i nerwowego spowodowane niewystarczającym metabolizmem energii i tworzyw sztucznych.

Od strony tkanki nerwowej obserwuje się:

• zapalenie wielonerwowe: zmniejszona wrażliwość obwodowa, utrata niektórych odruchów, ból wzdłuż nerwów,
• encefalopatia:
  - zespół Wernickego - splątanie, zaburzenia koordynacji, omamy, zaburzenia funkcji widzenia,
  - zespół Korsakowa - amnezja wsteczna, niezdolność do przyswajania nowych informacji, gadatliwość.

Z boku układu sercowo-naczyniowego dochodzi do naruszenia rytmu serca, bólu w sercu i wzrostu jego wielkości.

W przewód pokarmowy funkcja wydzielnicza i motoryczna jest zaburzona, pojawia się atonia jelit i zaparcia, zanika apetyt, zmniejsza się kwasowość soku żołądkowego.