Vitamín B1 (tiamín. Antineuritický vitamín). Chemická štruktúra a vlastnosti vitamínu B1 Reakcie zahŕňajúce vitamín B1

Čierny chlieb, obilniny, hrach, fazuľa, mäso, kvasnice.

Denná požiadavka

Štruktúra

Štruktúra vitamínu B1.

Vitamín B1- Ide o látku, v ktorej je určený pyrimidínový kruh spojený s tiazolovým kruhom. Koenzýmová forma vitamínu je tiamíndifosfát.

Metabolizmus

Absorbuje sa v tenkom čreve ako voľný tiamín. Vitamín je fosforylovaný priamo v cieľovej bunke. Asi 50 % z celkového množstva B 1 je vo svaloch, asi 40 % v pečeni. Telo neobsahuje viac ako 30 denných dávok vitamínu naraz.

Biochemické funkcie

1. Je súčasťou tiamíndifosfátu (TDF), čo je koenzým:
   • enzým transketoláza pentózofosfátovej dráhy, v ktorej vzniká ribóza, ktorá je potrebná na syntézu nukleových kyselín DNA a RNA a NADPH, ktorý sa využíva pri reakciách syntézy látok;
   • enzýmy pyruvátdehydrogenáza a α-ketoglutarátdehydrogenáza, ktoré sa podieľajú na energetickom metabolizme.
2. Je súčasťou nervového tkaniva v zložení tiamíntrifosfátu, ktorý sa podieľa na prenose nervových impulzov.
3. Ďalšími derivátmi vitamínu sú inhibítory monoaminooxidázy, ktoré prispievajú k predĺženému pôsobeniu katecholamínov v centrálnom nervovom systéme.

Hypovitaminóza

Príčina

Nedostatok jedla, ako aj nadbytok nápojov obsahujúcich alkohol alebo sacharidové potraviny, ktoré zvyšujú potrebu vitamínu.

Klinický obraz

Choroba "beriberi" alebo "spútanie nôh" je porušením metabolizmu tráviaceho, kardiovaskulárneho a nervového systému v dôsledku nedostatočného energetického a plastového metabolizmu.

Zo strany nervového tkaniva sa pozorujú:

• polyneuritída: znížená periférna citlivosť, strata niektorých reflexov, bolesť pozdĺž nervov;
• encefalopatia: Wernickeho syndróm – zmätenosť, poruchy koordinácie, halucinácie, poruchy zrakových funkcií, Korsakovov syndróm – retrográdna amnézia, neschopnosť absorbovať nové informácie, zhovorčivosť.

Na strane kardiovaskulárneho systému dochádza k porušeniu srdcového rytmu, bolesti v srdci a zvýšeniu jeho veľkosti.

V gastrointestinálnom trakte je narušená sekrečná a motorická funkcia, dochádza k črevnej atónii a zápche, mizne chuť do jedla, znižuje sa kyslosť žalúdočnej šťavy.

Tiamín adenozín trifosfát

Tiamínadenozíntrifosfát (ATPT) alebo tiaminylovaný adenozíntrifosfát bol nedávno objavený v E. coli, kde sa hromadí v dôsledku hladovania uhlíkom. V E. coli môže ATPT tvoriť až 20 % celkového tiamínu. Okrem toho je v menšom množstve prítomný v kvasinkách, koreňoch vyšších rastlín a živočíšnych tkanivách.

Adenozín tiamín difosfát

Adenozíntiamíndifosfát (ATP) alebo tiaminylovaný ADP existuje v malých množstvách v pečeni stavovcov, ale jeho úloha je stále neznáma.

Nedostatok tiamínu

Deriváty tiamínu a enzýmy závislé od tiamínu sú prítomné vo všetkých bunkách tela, a preto nedostatok ovplyvňuje všetky orgánové systémy. Nervový systém je obzvlášť náchylný na nedostatok tiamínu v dôsledku jeho závislosti od oxidačného metabolizmu. Nedostatok tiamínu je zvyčajne subakútny a môže viesť k metabolickej kóme a smrti. Nedostatok tiamínu môže byť spôsobený podvýživou, stravou s vysokým obsahom tiaminázových potravín (surové sladkovodné ryby, surové mäkkýše, paprade) a/alebo potravinami s vysokým obsahom antitiamínových faktorov (čaj, káva, katechu orechy), závažnými poruchami výživy spojenými s s chronickými ochoreniami, ako je alkoholizmus, gastrointestinálne poruchy, HIV, AIDS a časté vracanie. Predpokladá sa, že veľa ľudí s cukrovkou trpí nedostatkom tiamínu, čo môže byť spojené s niektorými možnými komplikáciami. Syndrómy nedostatku tiamínu zahŕňajú beri-beri, Wernicke-Korsakoffov syndróm a optickú neuropatiu. Tiamín sa môže použiť aj na liečbu straty pamäti pri Alzheimerovej chorobe a alkoholickom ochorení mozgu.

Alzheimerova choroba

Nedostatok tiamínu môže mať škodlivé účinky na cholinergný systém. Pri Alzheimerovej chorobe môžu byť tiamín-dependentné enzýmy zmenené; preto farmakologické dávky tiamínu (3 až 8 g/deň perorálne) môžu mať mierny priaznivý účinok pri demencii Alzheimerovho typu. Fursultiamín (TTFD), derivát tiamínu, má stredne priaznivý účinok u pacientov s Alzheimerovou chorobou ako alternatívna liečba vysokých dávok tiamín hydrochloridu. Mechanizmus a etiológia účinkov tiamínu na Alzheimerovu chorobu stále nie sú jasné a dôkazy o jeho účinnosti ešte nie sú úplne potvrdené.

Vezmi to

Beriberi je neurologické a kardiovaskulárne ochorenie. Tri hlavné formy ochorenia sú suché beriberi, vlhké beriberi a dojčenské beriberi.
Suché beriberi je charakterizované hlavne periférnou neuropatiou, to znamená symetrickým poškodením senzorických, motorických a reflexných funkcií, ktoré postihuje skôr distálne než proximálne segmenty končatín a spôsobuje bolestivosť lýtkových svalov.
Nedávno sa však zistilo, že periférna neuropatia (brnenie alebo necitlivosť končatín) spojená s nedostatkom tiamínu sa môže prejavovať aj axonálnou neuropatiou (čiastočná paralýza alebo strata citlivosti). Periférna neuropatia sa môže prejaviť subakútnou axonálnou motorickou neuropatiou napodobňujúcou Guillainov-Barrého syndróm; alebo ako subakútna senzorická ataxia.
Mokré beri-beri sa okrem periférnej neuropatie spája so zmätenosťou, svalovou atrofiou, edémom, tachykardiou, kardiomegáliou a kongestívnym srdcovým zlyhaním.
Dojčenské beri-beri sa vyskytuje u dojčiat, ak má matka nedostatok tiamínu (ktorý sa nemusí prejaviť navonok). Porucha u dojčiat sa môže prejaviť srdcovou, afónickou alebo pseudominingitídou. Bábätká so srdcovým beriberi často hlasno a prenikavo plačú a pozoruje sa aj zvracanie a tachykardia. Kŕče nie sú nezvyčajné a ak sa tiamín rýchlo nezavedie do tela dieťaťa, môže nastať smrť. Po zavedení tiamínu sa zlepšenie pozoruje spravidla do 24 hodín. Zlepšenie periférnej neuropatie môže vyžadovať niekoľko mesiacov liečby tiamínom.

Alkoholické ochorenie mozgu

Nervové a iné podporné bunky (ako sú gliové bunky) v nervovom systéme vyžadujú tiamín. Príklady neurologických porúch spojených so zneužívaním alkoholu zahŕňajú Wernickeho encefalopatiu (EV, Wernicke-Korsakoffov syndróm) a Korsakoffovu psychózu (alkoholický amnestický syndróm), ako aj rôzne stupne kognitívneho poškodenia. Wernicke encefalopatia je najčastejším prejavom nedostatku tiamínu v západnej spoločnosti, hoci ju možno pozorovať aj u pacientov s podvýživou a inými príčinami, ako sú gastrointestinálne ochorenia, infekcie HIV-AIDS, nadmerné užívanie parenterálnej glukózy alebo prejedanie sa bez adekvátneho množstva B - vitamínové doplnky. Táto nápadná neuropsychiatrická porucha je charakterizovaná paralýzou pohybov očí, zhoršeným státím a chôdzou a výrazným zhoršením mentálnych funkcií.

Optická neuropatia

Pri nedostatku tiamínu možno pozorovať aj optickú neuropatiu, ktorá sa vyznačuje obojstrannou stratou zraku, centrocekálnym skotómom a poruchami farby. Oftalmologická analýza zvyčajne ukazuje bilaterálny edém papily v akútnej fáze a bilaterálnu atrofiu zrakového nervu.

Alkoholici majú nedostatok tiamínu z nasledujúcich dôvodov:
Nedostatočný príjem živín: Alkoholici majú tendenciu konzumovať menej tiamínu, ako sa odporúča.
Znížená absorpcia tiamínu z gastrointestinálneho traktu: Aktívny transport tiamínu do enterocytov je narušený akútnym vystavením alkoholu.
Zásoby tiamínu v pečeni sú znížené v dôsledku steatózy pečene alebo fibrózy.
Porucha užívania tiamínu: V dôsledku chronickej konzumácie alkoholu je tiež nedostatočná hladina potrebná na to, aby sa tiamín naviazal na enzýmy, ktoré využívajú tiamín v bunke. Neefektívne používanie tiamínu, ktorý sa dostáva do bunky, nedostatok ešte prehlbuje.
Samotný etanol inhibuje transport tiamínu v gastrointestinálnom trakte a blokuje fosforyláciu tiamínu ako jeho kofaktora (TDF).
Predpokladá sa, že Korsakoffov syndróm (zhoršenie funkcie mozgu) sa vyskytuje u pacientov s počiatočnou diagnózou EV. Ide o amnesticko-konfabulačný syndróm charakterizovaný retrográdnou a anterográdnou amnéziou, poruchou koncepčných funkcií a zníženou spontánnosťou a iniciatívou. Zlepšením výživy a ukončením konzumácie alkoholu sa odstránia niektoré poruchy spojené s nedostatkom tiamínu, najmä zlé fungovanie mozgu, avšak v závažnejších prípadoch zanecháva Wernicke-Korsakoffov syndróm nezvratné poškodenie.

Nedostatok tiamínu u hydiny

Keďže väčšina potravín používaných v krmive pre hydinu obsahuje dostatok vitamínov na uspokojenie ich potrieb, táto „komerčná“ strava nespôsobuje u hydiny nedostatok vitamínov. Teda aspoň sa to v 60. rokoch minulého storočia myslelo. Staršie kurčatá vykazujú príznaky nedostatku vitamínov 3 týždne po začatí diéty s nedostatkom. U mladých kurčiat sa tieto príznaky môžu začať objavovať už vo veku 2 týždňov. U mladých kurčiat sa choroba začína náhle. Pozoruje sa anorexia a neistá chôdza. Neskôr sa objavia poruchy pohybového aparátu, počnúc viditeľným ochrnutím ohýbačov prstov. Charakteristická poloha sa nazýva "pozeranie na hviezdy", keď telo kurčaťa "sa opiera o päty a hlavu v opistotóne". Reakcia tela na zavedenie vitamínu je pomerne rýchla, zlepšenie nastáva v priebehu niekoľkých hodín. Diferenciálna diagnostika zahŕňa nedostatok riboflavínu a vtáčiu encefalomyelitídu. Pri nedostatku riboflavínu sú charakteristickým príznakom zastrčené prsty. Svalový tremor je typický pre infekčnú encefalomyelitídu. Terapeutická diagnóza môže byť stanovená až po ošetrení postihnutých vtákov tiamínom. Ak sa do niekoľkých hodín nepozoruje žiadna odpoveď, nedostatok tiamínu možno vylúčiť.

Nedostatok tiamínu u prežúvavcov

Polyencefalomalácia (PEM) je najčastejšou poruchou nedostatku tiamínu u mladých prežúvavcov a neprežúvavcov. Symptómy PEM zahŕňajú hojnú, ale prechodnú hnačku, letargiu, kruhové pohyby, pozorovanie hviezd alebo opistotonus (konvulzívne naťahovanie hlavy pri krku) a svalové chvenie. Najčastejšou príčinou je kŕmenie zvierat stravou s vysokým obsahom sacharidov, čo vedie k premnoženiu baktérií produkujúcich tiaminázu, možný je aj príjem tiaminázy v potrave (napr. z papradí) alebo inhibícia vstrebávania tiamínu vysokým príjmom síry. Ďalšou príčinou TEM je infekcia Clostridium Sporogenes alebo Bacillus aneurinolyticus. Tieto baktérie produkujú tiaminázy, ktoré u postihnutých zvierat spôsobujú závažný nedostatok tiamínu.

Idiopatické paralytické ochorenie u voľne žijúcich vtákov, rýb a cicavcov

Nedávno bol nedostatok tiamínu identifikovaný ako príčina paralytického ochorenia postihujúceho voľne žijúce vtáky v oblasti Baltského mora od roku 1982. Pri tejto chorobe majú vtáky ťažkosti s udržaním krídel v zloženej polohe pozdĺž tela počas odpočinku, strácajú schopnosť lietať a hlasu, je možná aj paralýza krídel a nôh a smrť. Ochorenie postihuje predovšetkým vtáky s hmotnosťou 0,5-1 kg, ako je čajka sleďová (Larus argentatus), škorec obyčajný (Sturnus vulgaris) a kajka obyčajná (Somateria mollissima). Vedci poznamenávajú: "Vzhľadom na skutočnosť, že študované druhy zaberajú širokú škálu ekologických výklenkov a pozícií v potravinovej sieti, nepopierame možnosť, že aj iné triedy zvierat môžu trpieť nedostatkom tiamínu." V okresoch Bleking a Skåne (južné Švédsko) sa masový úhyn vtákov, najmä čajok sleďov, začal začiatkom 21. storočia. Nedávno boli ovplyvnené aj druhy iných tried. V známej rieke Mörrumsån sa v posledných rokoch zvýšila úmrtnosť lososa (Salmo salar). Cicavec Eurázijský los (Alces аlces) tiež trpí v nezvyčajne veľkom počte. Analýza odhalila, že častou príčinou týchto katastrof je nedostatok tiamínu. V apríli 2012 okresný správny orgán Bleking považoval situáciu za tak alarmujúcu, že požiadal švédsku vládu o dôkladnejšie vyšetrenie.

Analýza a diagnostické testovanie

Pozitívnu diagnózu deficitu tiamínu možno stanoviť meraním aktivity enzýmu transketolázy v erytrocytoch (kvantitatívna analýza aktivácie erytrocytárnej transketolázy). Tiamín a jeho fosfátové deriváty môžu byť tiež detegované priamo v krvnom obehu, tkanivách, potravinách, krmivách pre zvieratá a liečivách po konverzii tiamínu na jeho fluorescenčný derivát tiochróm (tiochromická analýza) a separácii pomocou vysokoúčinnej kvapalinovej chromatografie (HPLC). V posledných rokoch sa objavil rastúci počet metód kapilárnej elektroforézy a kapilárnych enzymatických reakcií ako potenciálne alternatívne metódy na stanovenie a monitorovanie tiamínu vo vzorkách. Normálna koncentrácia tiamínu v krvi EDTA (krv s kyselinou etyléndiamíntetraoctovou) je asi 20-100 μg/l.

Genetické choroby

Genetické ochorenia spojené so zhoršeným transportom tiamínu sú zriedkavé, ale závažné. Tiamín-dependentná megaloblastická anémia (TZMA) s diabetes mellitus a senzorineurálnou stratou sluchu je autozomálne recesívne ochorenie spôsobené mutáciami v géne SLC19A2, vysokoafinitnom tiamínovom transportéri. Pacienti s TZMA nevykazujú známky systémového deficitu tiamínu, pretože sa predpokladá nadbytočnosť v systéme transportu tiamínu. To viedlo k objavu druhého vysokoafinitného tiamínového transportéra, SLC19A3. Leeova choroba (subakútna nekrotizujúca encefalomyelopatia) je dedičná porucha, ktorá postihuje najmä deti v prvých rokoch života a je vždy smrteľná. Patologická podobnosť medzi Leeovou chorobou a EV vedie k predpokladu, že sú spôsobené nejakým defektom v metabolizme tiamínu. Najkonzistentnejšie boli informácie o anomáliách v aktivácii pyruvátdehydrogenázového komplexu. Ďalšie poruchy, ktoré zahŕňajú predpokladanú úlohu tiamínu, sú subakútna nekrotizujúca encefalomyelopatia, paraneoplastický syndróm a nigérijská sezónna ataxia. Okrem toho bolo hlásených niekoľko dedičných porúch TDP-dependentných enzýmov, ktoré môžu reagovať na liečbu tiamínom.

História

Tiamín bol prvým vitamínom rozpustným vo vode, ktorý bol opísaný. Jeho objav dal podnet k množstvu ďalších objavov a k vzniku samotného pojmu „vitamíny“. V roku 1884 Kanehiro Takaki (1849-1920), hlavný chirurg japonského námorníctva, odmietol vtedy prevládajúcu mikrobiálnu teóriu nedostatku vitamínov a navrhol, že choroba môže súvisieť s nedostatkom v strave. Zlepšením stravy námorníkov na vojnovej lodi zistil, že nahradenie bielej ryže (ktorá tvorila základ ich stravy) jačmeňom, mäsom, mliekom, chlebom, zeleninou spôsobilo takmer úplné odstránenie nedostatku vitamínov počas 9-mesačnej plavby po mori. Keďže však Takaki pridal do svojho jedálnička širokú škálu potravín, došlo k nesprávnemu záveru, že zvýšený príjem dusíka je prospešný, keďže vitamíny boli v tom čase neznáme. Okrem toho zástupcovia námorníctva nemohli byť presvedčení o potrebe takého drahého programu na zlepšenie stravovania, najmä preto, že mnohí muži naďalej zomierali na nedostatok vitamínov aj počas rusko-japonskej vojny v rokoch 1904-5. Avšak v roku 1905, po objavení antivitamínového faktora (odstráneného z bielej ryže spracovaním) a hnedej jačmennej ryže v ryžových otrubách, získal Takaki titul barón, po ktorom dostal prezývku „Jačmenný barón“. V roku 1897 Christian Eikmann (1858-1930), vojenský lekár z Holandskej východnej Indie, zistil, že u vtákov, ktoré jedli varenú leštenú ryžu, sa začala vyvíjať paralýza, ktorá sa dala vyliečiť prerušením kŕmenia vtákov leštenou ryžou. Tvrdil, že beri-beri sa vyvíja v dôsledku nervového „jedu“ v endosperme ryže a vonkajšie vrstvy zrna poskytujú telu ochranu. Jeho asistent Gerrit Gridgins (1865-1944) v roku 1901 správne interpretoval súvislosť medzi nadmernou konzumáciou leštenej ryže a nedostatkom vitamínov. Dospel k záveru, že vonkajšie vrstvy zrnka ryže obsahujú živiny, ktoré telo potrebuje a ktoré sú odstránené mletím. V roku 1929 Eikmannovi bola nakoniec udelená Nobelova cena za fyziológiu a medicínu, pretože jeho pozorovania viedli k objavu vitamínov. Názov týchto zlúčenín dal Kazimir Funk. V roku 1911 Casimir Funk izoloval z ryžových otrúb antineuritickú látku, ktorú nazval „vitamíny“ (za predpokladu, že obsahujú aminoskupinu). V roku 1926 holandskí chemici Barend Konrad Petrus Jansen (1884-1962) a jeho najbližší spolupracovník Frederic Willem Donath (1889-1957) dokázali izolovať a kryštalizovať účinnú látku, ktorej štruktúru určil v roku 1934 Runnels Robert Williams. (1886-1965), chemik z USA. Tá istá skupina v roku 1936 syntetizovala tiamín („vitamín obsahujúci síru“). Tiamín sa pôvodne nazýval „aneurín“ (vitamín na boj proti zápalu nervov). Sir Rudolph Peters z Oxfordu predstavil holuby, ktorých strava bola bez tiamínu, ako model na pochopenie toho, ako môže nedostatok tiamínu viesť k fyziologickým symptómom beri-beri. Kŕmenie holubov leštenou ryžou má skutočne za následok ľahko rozpoznateľnú kontrakciu svalov krku a hlavy nazývanú opistotonus. Pri absencii liečby zviera po niekoľkých dňoch uhynulo. Zavedenie tiamínu v štádiu opistotonu vedie k úplnému vyliečeniu zvierat do 30 minút. Keďže pred a po liečbe tiamínom neboli v mozgoch holubov pozorované žiadne morfologické zmeny, Peters zaviedol pojem „biochemické poškodenie“. Keď Lochman a Schuster (1937) ukázali, že difosforylovaný tiamínový derivát (tiamíndifosfát, TDP) je kofaktor nevyhnutný na oxidačnú dekarboxyláciu pyruvátu (reakcia teraz známa ako pyruvátom katalyzovaná dehydrogenáza), zdalo sa, že mechanizmus účinku tiamínu v bunkovom metabolizme bol objasnený. Tento pohľad sa teraz zdá príliš zjednodušený: pyruvátdehydrogenáza je len jedným z niekoľkých enzýmov, ktoré vyžaduje tiamíndifosfát ako kofaktor, a odvtedy boli objavené ďalšie deriváty tiamínfosfátu, ktoré môžu tiež ovplyvniť symptómy pozorované pri nedostatku tiamínu. Napokon mechanizmus, ktorým tiamínový fragment TDP prejavuje svoju funkciu koenzýmu, keď je protón nahradený v polohe 2 na tiazolovom kruhu, objavil Ronald Breslow v roku 1958.

Výskum

Výskum v tejto oblasti sa zaoberá najmä mechanizmami, ktorými nedostatok tiamínu vedie k smrti neurónov v súvislosti s Wernicke-Korsakoffovou psychózou. Ďalšia dôležitá téma sa zameriava na pochopenie molekulárnych mechanizmov zapojených do katalýzy TDF. Štúdia sa zamerala na pochopenie možných nekofaktorových úloh iných derivátov, ako sú TTF a ATP.

Nedostatok tiamínu a selektívna smrť neurónov

Experimentálna polyneuropatia vyvolaná beriberi u kurčiat môže byť dobrým príkladom na štúdium tejto formy neuropatie s ohľadom na diagnostiku a liečbu. Štúdie na potkanoch zistili súvislosť medzi nedostatkom tiamínu a karcinogenézou hrubého čreva. Potkany boli tiež použité pri štúdiu Wernickeho encefalopatie. Potkany zbavené tiamínu sú klasickým modelom systémového oxidačného stresu používaného pri výskume Alzheimerovej choroby.

Katalytické mechanizmy enzýmov závislých od tiamíndifosfátu

Mnohé práce sú venované pochopeniu vzťahu medzi TDP a TDP-dependentnými enzýmami v katalýze.

Nekofaktoriálne úlohy tiamínových derivátov

Väčšina buniek mnohých organizmov, vrátane baktérií, húb, rastlín a zvierat, obsahuje tiamínové zlúčeniny iné ako TDF. Medzi týmito zlúčeninami sú tiamíntrifosfát (TTP) a adenozíntiamíntrifosfát (ATP), ktoré majú nekofaktorové úlohy, hoci v súčasnosti nie je presne známe, do akej miery ovplyvňujú symptómy ochorenia.

Nové deriváty tiamínu

Stále sa objavujú nové deriváty tiamínfosfátu, ktoré zdôrazňujú zložitosť metabolizmu tiamínu. Deriváty tiamínu so zlepšenou farmakokinetikou môžu byť účinné pri zmierňovaní symptómov nedostatku tiamínu a iných ochorení súvisiacich s tiamínom, ako je zhoršený metabolizmus glukózy pri cukrovke. Tieto zlúčeniny zahŕňajú alitiamín, prosultiamín, fursultiamín, benfotiamín a ďalšie.

Perzistentné karbény

Produkcia furoínu z furfuralu je katalyzovaná tiamínom cez relatívne stabilný karbén (organická molekula obsahujúca neviazané elektrónové valenčné páry v uhlíkovom strede). Táto reakcia, ktorú v roku 1957 študoval R. Breslow, bola prvým dôkazom existencie perzistentných karbénov.

Ministerstvo zdravotníctva Bieloruskej republiky

Vzdelávacia inštitúcia

"Štátna lekárska univerzita v Gomeli"

Oddelenie ___________________________________________________

Prerokované na zasadnutí odboru (MK alebo TsUNMS) _____________________

Protokol č. _______

Biologická chémia

pre _____ študentov 2. _____ ročníka ___ lekársku ___________________ fakultu

Téma: ___ Vitamíny 2

Čas__90 minút ____________________

Výchovné a vzdelávacie ciele:

Vytvoriť si predstavu o štruktúre, metabolizme a molekulárnych mechanizmoch pôsobenia vitamínov rozpustných vo vode. Prevencia hypovitaminózy pri strese.

1.Rozpustný vo vode

LITERATÚRA

1..Základy biochémie: A. White, F. Hendler, E. Smith, R. Hill, I. Lehman.-M. kniha,

1981, zväzok 3, strany 1703-1757.

2 .. Výživa v prevencii a liečbe rakoviny - T.S. Morozkina, K. K. Dalidovič.

Minsk, 1998

3 . Human Biochemistry:, R. Marry, D. Grenner, P. Meyes, W. Rodwell. - M. Book, 2004.

4. Vizuálna biochémia: Kohlman., Rem K.-G-M. book 2004

5. Spirichev

MATERIÁLNA PODPORA

1.Multimediálna prezentácia

VÝPOČET DOBY UČENIA

Celkom: 90 minút

Vitamín B1 (tiamín, antineuritický vitamín)

Chemická štruktúra a vlastnosti... Vitamín B 1 bol prvým vitamínom izolovaným v kryštalickej forme K. Funkom v roku 1912. Neskôr sa uskutočnila jeho chemická syntéza. Jeho meno - tiamín- tento vitamín bol získaný vďaka prítomnosti atómu síry a aminoskupiny v jeho molekule.

Tiamín pozostáva z 2 heterocyklických kruhov - aminopyrimidínu a tiazolu. Ten obsahuje katalyticky aktívnu funkčnú skupinu - karboanión (pomerne kyslý uhlík medzi sírou a dusíkom).

Tiamín sa dobre drží v kyslom prostredí a odoláva zahrievaniu na vysoké teploty. V alkalickom prostredí, napríklad pri pečení cesta s prídavkom sódy alebo uhličitanu amónneho, rýchlo degraduje.

Metabolizmus... V gastrointestinálnom trakte sa rôzne formy vitamínu hydrolyzujú za vzniku voľného tiamínu. Väčšina tiamínu sa absorbuje v tenkom čreve pomocou špecifického mechanizmu aktívneho transportu, zvyšok jeho množstva je odbúraný tiaminázou črevných baktérií. S prietokom krvi sa absorbovaný tiamín dostáva najskôr do pečene, kde je fosforylovaný tiamínpyrofosfokinázou a potom sa prenáša do iných orgánov a tkanív.

TPP kináza

ATP + tiamín tiamín pyrofosfát + AMP

Existuje názor, že hlavnou transportnou formou tiamínu je TMP.

V Itamín B 1 je prítomný v rôznych orgánoch a tkanivách ako vo forme voľného tiamínu, tak aj vo forme jeho fosforečných esterov: tiamín monofosfát (TMP), tiamín difosfát (TDF, synonymá: tiamín pyrofosfát, TPP, kokarboxyláza a) a tiamíntrifosfát (TTF).

TTF - je syntetizovaný v mitochondriách enzýmom TPP-ATP-fosfotransferáza:

transferéza

TPP + ATP TDF + AMP

Hlavnou formou koenzýmu (60-80% celkového intracelulárneho obsahu) je TPP.

TTF hrá dôležitú úlohu v metabolizme nervového tkaniva. Ak je jeho tvorba narušená, vzniká nekrotizujúca encefalopatia.

Po rozpade koenzýmov sa voľný tiamín vylúči močom a stanoví sa ako tiochróm.

Biochemické funkcie... Vitamín B 1 vo forme TPP je integrálnou súčasťou enzýmov, ktoré katalyzujú reakcie priamej a oxidačnej dekarboxylácie ketokyselín.

Účasť TPP na reakciách dekarboxylácie ketokyselín sa vysvetľuje potrebou zvýšiť negatívny náboj uhlíkového atómu karbonylu ketokyseliny v prechodnom, nestabilnom stave:

О - С - C = O CO2 + - C = O

Stav prechodu ketokyseliny

Prechodný stav je stabilizovaný TPP delokalizáciou negatívneho náboja karb-aniónu tiazolového kruhu, ktorý hrá úlohu akéhosi elektrónového drenáže. V dôsledku tejto protonácie vzniká aktívny acetaldehyd (hydroxyetyl-TPP).

Aminokyselinové zvyšky proteínov majú slabú schopnosť vykonávať to, čo TPP ľahko robí, takže apoproteíny potrebujú koenzým. TPP je pevne spojený s apoenzýmom multienzýmových komplexov α-hydroxyketokyselinových dehydrogenáz (pozri nižšie).

kyselina pyrohroznová (PVC).

1... Zapojenie TPP do reakcie priamej dekarboxylácie kyseliny pyrohroznovej (PVA). Dekarboxyláciou PVA pyruvátdekarboxylázou vzniká acetaldehyd, ktorý sa vplyvom alkoholdehydrogenázy mení na etanol.TPP je nenahraditeľným kofaktorom pyruvátdekarboxylázy. Kvasinky sú bohaté na tento enzým.

Oxidačná dekarboxylácia PVCA katalyzuje pyruvátdehydrogenáza... Komplex pyruvátdehydrogenázy obsahuje niekoľko štruktúrne príbuzných enzymatických proteínov a koenzýmov (pozri kapitolu) TPP katalyzuje počiatočnú dekarboxylačnú reakciu PVC. Táto reakcia je identická s reakciou katalyzovanou pyruvátdekarboxylázou. Avšak na rozdiel od pyruvátdehydrogenázy nepremieňa medziprodukt hydroxyetyl ​​TPP na acetaldehyd. Namiesto toho sa hydroxyetylová skupina prenesie na ďalší enzým v multienzýmovej štruktúre komplexu pyruvátdehydrogenázy.

Oxidačná dekarboxylácia PVC je jednou z kľúčových reakcií v metabolizme sacharidov. V dôsledku tejto reakcie sa PVC, ktoré vzniká pri oxidácii glukózy, zaradí do hlavnej metabolickej dráhy bunky – Krebsovho cyklu, kde sa za uvoľnenia energie oxiduje na oxid uhličitý a vodu. Reakciou oxidačnej dekarboxylácie PVC sa tak vytvárajú podmienky pre úplnú oxidáciu sacharidov a využitie všetkej energie v nich obsiahnutej. Okrem toho aktívna forma kyseliny octovej vytvorená pôsobením komplexu PDH slúži ako zdroj pre syntézu mnohých biologických produktov: mastných kyselín, cholesterolu, steroidných hormónov, acetónových teliesok a ďalších.

Oxidačná dekarboxylácia katalyzuje α-ketoglutarát α – ketogluta-ratdehydrogenáza... Tento enzým je súčasťou Krebsovho cyklu. Štruktúra a mechanizmus účinku komplexu α-ketoglutarátdehydrogenázy sú podobné pyruvátdehydrogenáze, t.j. TPP tiež katalyzuje počiatočný krok konverzie ketokyseliny. Hladký chod tohto cyklu teda závisí od stupňa zabezpečenia bunky TPF.

Okrem oxidačných premien PVCL a α-ketoglutarátu sa TPF podieľa na oxidatívna dekarboxylácia ketokyselín s rozvetveným uhlíkovým skeletom(produkty deaminácie valínu, izoleucínu a leucínu). Tieto reakcie zohrávajú dôležitú úlohu v procese využitia aminokyselín a tým aj bielkovín bunkou.

3. TPF - koenzým transketolázy ... Transketolaza – enzým pentózofosfátovej dráhy oxidácie uhľohydrátov . Fyziologická úloha tejto dráhy spočíva v tom, že je hlavným dodávateľom NADPH. H+ a ribóza-5-fosfát. Transketoláza prenáša uhľovodíkové fragmenty z xylulóza-5-fosfátu na ribóza-5-fosfát, čo vedie k tvorbe triózafosfátu (3-fosfoglycerolaldehyd) a 7C cukru (sedoheptulóza-7-fosfát). TPP je potrebný na stabilizáciu karb-aniónu vznikajúceho počas štiepenia väzby C2-C3 xylulóza-5-fosfátu.

4 ... Zúčastňuje sa vitamín B1 syntéza acetylcholínu katalyzuje tvorbu acetyl-CoA, substrátu pre acetyláciu cholínu, v reakcii pyruvátdehydrogenázy.

5. Okrem účasti na enzymatických reakciách môže tiamín vykonávať a nekoenzýmové funkcie , ktorého konkrétny mechanizmus je potrebné ešte objasniť. Predpokladá sa, že tiamín sa podieľa na hematopoéze, čo naznačuje prítomnosť vrodených anémií závislých od tiamínu, ktoré možno liečiť vysokými dávkami tohto vitamínu, ako aj steroidogenézy. Posledná okolnosť umožňuje vysvetliť niektoré účinky prípravkov vitamínu B 1 sprostredkované stresovou reakciou.

Hypovitaminóza. Už skoré prejavy hypovitaminózy sú sprevádzané znížením chuti do jedla a nevoľnosťou. Zaznamenávajú sa neurologické poruchy, ktoré zahŕňajú zhoršenú periférnu citlivosť, pocit plazenia "husích hrbolov", neuralgiu. Zábudlivosť je charakteristická najmä pre nedávne udalosti. Slabosť srdcového svalu sa prejavuje tachykardiou aj pri menšom zaťažení.

Nedostatok tiamínu v potrave vedie k výraznej akumulácii kyseliny pyrohroznovej a kyseliny α-ketoglutarovej, zníženiu aktivity enzýmov závislých od tiamínu v krvi a telesných tkanivách.

Experiment ukázal, že nedostatok tiamínu je sprevádzaný porušením štruktúry a funkcie mitochondrií. Pridanie TPF k poslednému normalizuje dýchanie tkaniva. U bielych potkanov, ktorým chýbal taimín, sa vyvinula anorexia a znížená telesná hmotnosť. Kabát stratil lesk, stal sa rozstrapateným. Zvieratá sa veľmi nehýbali a zvyčajne ležali schúlené v rohu klietky. Anorexia je výsledkom prudkého potlačenia sekrécie žalúdočnej kyseliny a oslabenia jej tráviacej schopnosti.

Potravinový nedostatok tiamínu u ľudí vedie k patologickým zmenám v nervovom, kardiovaskulárnom a tráviacom systéme, ktoré sú sprevádzané celkovým vyčerpaním organizmu.

Ochorenie „beriberi“ sa vyskytuje pri výraznom deficite tiamínu a vyznačuje sa mimoriadne ťažkým priebehom. V minulom storočí si v krajinách východu vyžiadala milióny obetí. "Beri-beri" v preklade z indického znamená "ovca". Chôdza pacienta je skutočne podobná chôdzi ovce (príznak symetrického spúšťania chodidiel). Keďže pacienti mali ťažké nohy a stuhnutú chôdzu, „beriberi“ sa nazývalo aj „choroba okov“. Touto chorobou často trpeli väzni, ktorých strava pozostávala najmä z rafinovanej ryže. Prejav nedostatku tiamínu možno ešte stále pozorovať u chudobných ľudí v tých krajinách, kde základom stravy obyvateľstva je leštená ryža – leštené obilie na rozdiel od nerafinovaného tento vitamín nemá. Posledná epidémia beriberi bola na Filipínach v roku 1953 (100 000 úmrtí).

Ochorenie má 2 formy: suchú (nervovo-paralytickú) a edematóznu (srdcovú). Navyše v oboch prípadoch je ovplyvnený kardiovaskulárny a nervový systém, ale v inom rozsahu. V súčasnosti už klasický "beriberi" zjavne neexistuje, často sa však zaznamenávajú javy miernej hypovitaminózy. Medzi hlavné príznaky nedostatku tiamínu patrí: fyzická slabosť, znížená chuť do jedla (vitamín B 1 je potrebný na stimuláciu sekrécie žalúdka), pretrvávajúca zápcha; dysfunkcia nervového systému (necitlivosť prstov, pocit "plazenia", strata periférnych reflexov, bolesť pozdĺž nervov); duševné poruchy (podráždenosť, zábudlivosť, strach, niekedy halucinácie, znížená inteligencia). Neskôr sa vyvinie hlboká lézia nervového systému, charakterizovaná stratou citlivosti končatín, rozvojom paralýzy, svalovou atrofiou v dôsledku porušenia ich inervácie. V edematóznej forme, spolu s fenoménom polyneuritídy, sa aj pri menšej námahe zaznamenáva tachykardia a dýchavičnosť. V dôsledku slabosti srdcového svalu sa vyvíja edém. Obzvlášť často sa prejavy nedostatku tiamínu pozorujú u chronických alkoholikov kvôli ich tendencii piť viac ako jesť. Wernickeho syndróm, ktorý sa u týchto jedincov vyvinie, je charakterizovaný poruchou koordinácie pohybov, zrakových funkcií, zmätenosťou.

Zvláštna citlivosť nervového tkaniva na nedostatok tiamínu sa vysvetľuje tým, že koenzýmová forma tohto vitamínu je absolútne nevyhnutná na to, aby nervové bunky asimilovali glukózu, ktorá je pre ne takmer jediným zdrojom energie (väčšina ostatných buniek v tele môže využívať iné energetické látky, ako sú mastné kyseliny). Mimochodom, konzumácia prevažne sacharidových potravín (biele pečivo, sladkosti) vedie k zvýšenej potrebe tiamínu a následne k rozvoju sekundárneho deficitu tiamínu.

Vrodené poruchy metabolizmu tiamínu.

syndrómWernicke-TOorsakoff... V srdci tohto syndrómu, sprevádzaného stratou pamäti a čiastočnou paralýzou, je zmena vlastností enzýmu transketolázy, ktorý má zníženú afinitu k TPP. Gény iných enzýmov závislých od TPP nie sú ovplyvnené. Ochorenie sa prejavuje, ak hladina spotrebovaného TPF klesne pod hodnoty potrebné na saturáciu transketolázy. Syndróm sa často vyskytuje u chronických alkoholikov s nedostatočným príjmom vitamínov.

Intermitentná ataxia... Ochorenie je spôsobené vrodeným defektom pyruvátdehydrogenázy.

Tiamín-dependentná forma ochorenia „moč s vôňou javorového sirupu". S touto patológiou je zaznamenaný defekt v oxidačnej dekarboxylácii rozvetvených ketokyselín. V krvi a moči prudko stúpa obsah rozvetvených ketokyselín (preto špecifický zápach moču) a ich substrátov – aminokyselín valín, izoleucín a leucín. Klinické symptómy sú podobné terminálnemu štádiu B 1 - insuficiencie.

Subakútna nekrotizujúca encefalopatia... Pri tomto ochorení je narušená tvorba TTF v mozgu. Encefalopatia sa prejavuje stratou chuti do jedla, zvracaním a ťažkosťami pri saní. Bábätká strácajú schopnosť držať hlavu a majú početné neurologické poruchy. Ochorenie končí bez liečby smrteľne počas prvých rokov života.

Megaloblastická anémia závislá od tiamínu... Mechanizmus účasti tiamínu na hematopoéze nie je úplne objasnený.

Hypervitaminóza nepopísané . Nadbytok prijatého vitamínu sa rýchlo vylučuje močom, no u niektorých jedincov je zvýšená citlivosť na parenterálne podanie tiamínových preparátov.

Posúdenie zásobovania tela tiamínom... Na tento účel sa zvyčajne stanovuje obsah vitamínu a/alebo jeho koenzýmov v červených krvinkách. Keďže nedostatok vitamínu B 1 narúša oxidačnú dekarboxyláciu ketokyselín, zvýšenie obsahu kyseliny pyrohroznovej a kyseliny α-ketoglutarovej v krvi a moči bude indikovať nedostatok tiamínu v tele. Treba však mať na pamäti, že akumulácia pyruvátu sa zaznamenáva nielen pri hypovitaminóze B 1, ale aj pri hypoxii a iných patologických stavoch.

Stupeň zásobenia tela vitamínom B 1 sa dá najlepšie posúdiť pomocou stanovenia aktivity enzýmov závislých na tiamíne. Aktivita pyruvátových a α-ketoglutarátdehydrogenáz však klesá až pri hlbokej hypovitaminóze, keďže ich apoenzým pevne viaže TPP. Transketoláza slabšie viaže TPP a jej aktivita v erytrocytoch začína klesať už v skorých štádiách hypovitaminózy vitamínu B 1 . Ak sa do vzorky krvi pridá TPP, potom veľkosť zvýšenia aktivity transketolázy (tzv. TPP efekt) umožní posúdiť stupeň deficitu tiamínu.

Denná požiadavka. Potravinové zdroje.

Pomerne veľa vitamínu B 1 sa nachádza v celozrnnom pšeničnom chlebe, v šupke obilných semien, v sójových bôboch, fazuli, hrachu. V kvásku je ho veľa. Menej - v zemiakoch, mrkve, kapuste. Zo živočíšnych produktov sú na tiamín najbohatšie pečeň, chudé bravčové mäso, obličky, mozog a vaječný žĺtok. V súčasnosti sa nedostatok vitamínu B 1 stáva jedným z nutričných problémov, keďže v dôsledku vysokej spotreby cukru a cukroviniek, ako aj bieleho pečiva a leštenej ryže spotreba tohto vitamínu v organizme výrazne stúpa. Neodporúča sa používať droždie ako zdroj vitamínu pre vysoký obsah purínov, ktorý môže viesť k metabolickej artritíde (dna).

Denná potreba tiamínu je 1,1-1,5 mg.

Prvé zmienky o chorobe (kakke, beriberi), dnes známej ako prejav nedostatku tiamínu, sa nachádzajú v starovekých lekárskych pojednaniach, ktoré sa k nám dostali z Číny, Indie a Japonska. Koncom 19. storočia už bolo klinicky rozlíšených niekoľko foriem tejto patológie, ale iba Takaki (1887) spájal túto chorobu s istým druhom, ako sa vtedy domnieval, nedostatkom látok obsahujúcich dusík v strave. Presnejšie predstavy mal holandský lekár S. Eijkman (1893-1896), ktorý objavil v ryžových otrubách a niektorých strukovinách vtedy neznáme faktory, ktoré bránili rozvoju alebo liečili beriberi. Čistenie týchto látok potom vykonal Funk (1924), ktorý ako prvý navrhol samotný termín „vitamín“, a množstvo ďalších výskumníkov. Účinná látka extrahovaná z prírodných zdrojov až v roku 1932 bola charakterizovaná všeobecným empirickým vzorcom a potom v roku 1936 bola úspešne syntetizovaná Williamsom a kol. Už v roku 1932 vznikla domnienka o úlohe vitamínu v jednom zo špecifických metabolických procesov - dekarboxylácii kyseliny pyrohroznovej, no až v roku 1937 sa stala známou koenzýmová forma vitamínu, tiamíndifosfát (TDP). Koenzýmové funkcie TDP v dekarboxylačnom systéme alfa-ketokyselín sa dlho zdali byť takmer jedinými biochemickými mechanizmami na realizáciu biologickej aktivity vitamínu, avšak už v roku 1953 sa rozsah enzýmov v závislosti od prítomnosť TDF sa rozšírila vďaka transketoláze a relatívne nedávno špecifickej dekarboxyláze kyseliny gama-hydroxy a-ketoglutarovej. Nie je dôvod si myslieť, že vyššie uvedené vyčerpávajú vyhliadky na ďalšie štúdium vitamínu, pretože pokusy na zvieratách, údaje získané na klinike pri terapeutickom použití vitamínu, analýza faktov ilustrujúcich známu neuro- a kardiotropicitu tiamínu , nepochybne naznačuje prítomnosť niektorých ďalších špecifických spojení vitamínu s inými biochemickými a fyziologickými mechanizmami.

Chemické a fyzikálne vlastnosti vitamínu B1

Tiamín alebo 4-metyl-5-beta-hydroxyetyl-N-(2-metyl-4-amino-5-metylpyrimidyl)tiazolium sa získava synteticky, zvyčajne vo forme chlorovodíkových alebo bromovodíkových solí.

Tiamínchlorid (M-337,27) kryštalizuje vo vode vo forme bezfarebných jednoklonných ihličiek, topí sa pri 233-234 ° (s rozkladom). V neutrálnom médiu má jeho absorpčné spektrum dve maximá - 235 a 267 nm a pri pH 6,5 jedno - 245-247 nm. Vitamín je dobre rozpustný vo vode a kyseline octovej, o niečo horšie v etylalkoholoch a metylalkoholoch a nerozpustný v chloroforme, éteri, benzéne, acetóne. Z vodných roztokov možno tiamín vyzrážať kyselinou fosforečnou-wolfrámovou alebo pikrovou. V alkalickom prostredí podlieha tiamín početným premenám, ktoré v závislosti od povahy pridaného oxidačného činidla môžu viesť k tvorbe tiamíndisulfidu alebo tiochrómu.

V kyslom prostredí sa vitamín rozkladá len pri dlhšom zahrievaní, pričom vzniká 5-hydroxy-metylpyrimidín, kyselina mravčia, 5-aminometylpyrimidín, tiazolová zložka vitamínu, a 3-acetyl-3-merkapto-1-propanol. Medzi produktmi rozkladu vitamínu v alkalickom prostredí bol identifikovaný tiotiamín, sírovodík, pyrimidodiazepín atď.. Získali sa aj síran a mononitrát vitamínu. Známe soli tiamínu s naftalénsulfónovou, arylsulfónovou, cetylsírovou a estery s octovou, propiónovou, maslovou, benzoovou a inými kyselinami.

Zvlášť dôležité sú estery tiamínu s kyselinou fosforečnou, najmä TDF, čo je koenzýmová forma vitamínu. Homológy tiamínu sa získali aj rôznymi substitúciami na druhom (etyl-, butyl-, oxymetyl-, oxyetyl-, fenyl-, oxyfenyl-, benzyl-, tioalkyl-), štvrtom (oxytiamín) a šiestom (metyl-, etyl) atómov uhlíka pyrimidínovej metylácie aminoskupiny, substitúcie tiazolového kruhu za pyridín (pyritiamín), imidazol alebo oxazol, modifikácie substituentov na piatom uhlíku tiazolu (metyl, oxymetyl, etyl, chlóretyl, hydroxypropyl atď.). Samostatnou veľkou skupinou vitamínových zlúčenín sú S-alkylové a disulfidové deriváty. Medzi poslednými sa ako vitamínový prípravok najčastejšie používa tiaminopropyldisulfid (TPDS).

Metódy stanovenia vitamínu B1

V čistých vodných roztokoch je najľahšie kvantitatívne stanovenie tiamínu uskutočniť absorpciou pri 273 nm, čo zodpovedá izobestickému bodu vitamínového spektra, aj keď niektorí autori uprednostňujú prácu v oblasti 245 nm, v ktorej sa mení extinkcia sú najvýraznejšie. Pri pH 7,3 vo fosfátovom tlmivom roztoku poskytuje tiamín ešte v koncentrácii 1 μg/ml zreteľnú vodíkovú polarografickú katalytickú vlnu a v alkalickom prostredí vytvára anodickú vlnu v dôsledku interakcie tioltiamínu s ortuťou a tvorby merkaptidu. Obidve polarografické charakteristiky možno použiť na kvantifikáciu vitamínu. Ak je potrebné skúmať rôzne deriváty vitamínu, potom je potrebné uchýliť sa k ich predbežnej separácii elektroforézou alebo chromatografiou.

Najúspešnejším všeobecným princípom kolorimetrického stanovenia vitamínu je reakcia jeho interakcie s rôznymi diazozlúčeninami, spomedzi ktorých najlepšie výsledky dosahuje diazotovaný p-aminoacetofenón. Výsledná jasne sfarbená zlúčenina sa ľahko extrahuje z vodnej fázy do organického rozpúšťadla, v ktorom sa ľahko podrobí kvantitatívnej fotometrii. Vo fosfátovom tlmivom roztoku pH 6,8 reaguje tiamín pri zahrievaní aj s ninhydrínom, čím vzniká žltá farba úmerná koncentrácii vitamínu v rozsahu 20-200 μg.

Najrozšírenejšie sú rôzne verzie fluorimetrického stanovenia vitamínu, založené na oxidácii tiamínu na tiochróm v alkalickom prostredí. Predčistenie testovaného materiálu od nečistôt rušiacich následnú fluorimetriu sa dosiahne krátkodobým varom vzoriek so zriedenými minerálnymi kyselinami, odstránením nečistôt extrakciou butyl alebo amylalkoholmi, prípadne extrakciou vitamínu na vhodných adsorbentoch. Ako ukázali štúdie japonských autorov, namiesto ferrikyanidu draselného je ako oxidačné činidlo výhodnejšie použiť brómkyán, ktorý poskytuje vyšší výťažok tiochrómu a znižuje tvorbu ďalších zlúčenín rušiacich stanovenie. Na uspokojivé stanovenie tiamínu je potrebných 100-200 mg tkaniva alebo 5-10 ml krvi. Vzhľadom na to, že hlavnou formou vitamínu prítomného v tkanivách je TDF alebo proteidizované disulfidové deriváty tiamínu, je vždy potrebné vopred upraviť testované vzorky (hydrolýza slabou kyselinou, fosfatáza, redukčné činidlá), aby sa uvoľnil voľný tiamín, pretože iné formy vitamínu áno. netvorí extrahovateľný tiochróm.potom na fluorimetriu do organického rozpúšťadla.

Kvantitatívne stanovenie koenzýmovej formy vitamínu sa uskutočňuje rekombináciou TDF obsiahnutého v testovacom roztoku s priateľskou apokarboxylázou. V oboch prípadoch v prítomnosti horčíkových a pyruvátových iónov nastáva špecifická dekarboxylácia ketokyseliny a množstvo uvoľneného oxidu uhličitého (vo Warburgovom prístroji) je úmerné množstvu TDF zavedenému do vzorky (0,02-1 μg). Citlivosť (0,005-0,06 μg TDF) metódy založenej na enzymatickom stanovení acetaldehydu vzniknutého v prvej reakcii je ešte vyššia. Spolu s apokarboxylázou a špecifickým substrátom umožňuje pridanie alkoholdehydrogenázy do inkubačného média veľmi rýchlo (5-7 minút) sledovať priebeh reakcie zmenou extinkcie roztoku pri 340 nm v oblasti zodpovedajúcej NADH2.

Ostatné tiamínfosfáty sa kvantitatívne stanovujú po elektroforetickej alebo chromatografickej separácii, následnej elúcii, defosforylácii fosfatázami a fluorimetrii tiochrómu získaného oxidáciou v alkalickom prostredí. Mikrobiologické metódy na stanovenie tiamínu sú založené na výbere vhodných kultúr mikroorganizmov citlivých na nedostatok vitamínov. Najpresnejšie a reprodukovateľné výsledky sa získajú použitím Lactobacillus fermenti-36 na tieto účely.

Distribúcia vitamínu B1 v prírode

Produkt	Obsah tiamínu v μg%	Produkt	Obsah tiamínu v μg%
Pšenica	0,45	Paradajky	0,06
raž	0,41	Hovädzie mäso	0,10
Hrach	0,72	Baranie mäso	0,17
Fazuľa	0,54	Bravčové mäso	0,25
Ovsené krúpy	0,50	Teľacie mäso	0,23
Pohánka	0,51	Šunka	0,96
Krupicová kaša	0,10	Kurčatá	0,15
Leštená ryža	0	Kuracie vajcia	0,16
Cestoviny	stopy	Čerstvá ryba	0,08
Pšeničná múka	0,2-0,45	Kravské mlieko	0,05
ražná múka	0,33	Rôzne ovocie	0,02-0,08
Pšeničný chlieb	0,10-0,20	Suché pivné kvasnice	5,0
ražný chlieb	0,17	Vlašské orechy	0,48
Zemiak	0,09	Mleté orechy	0,84
Biela kapusta	0,08

Tiamín je všadeprítomný a nachádza sa v rôznych predstaviteľoch voľne žijúcich živočíchov. Jeho množstvo v rastlinách a mikroorganizmoch spravidla dosahuje hodnoty výrazne vyššie ako u zvierat. Okrem toho je v prvom prípade vitamín prítomný hlavne vo voľnej forme av druhom - vo fosforylovanej forme. Obsah tiamínu v základných potravinách kolíše v pomerne širokých medziach v závislosti od miesta a spôsobu získavania suroviny, charakteru technologického spracovania medziproduktov a pod., čo samo o sebe výrazne ničí tiamín. Pri bežnej príprave jedla možno v priemere uvažovať o zničení asi 30 % vitamínu. Niektoré druhy spracovania (vysoká teplota, vysoký krvný tlak a prítomnosť veľkého množstva glukózy) zničia až 70-90% vitamínu a konzervácia potravín úpravou siričitanom môže vitamín úplne inaktivovať. V obilninách a semenách iných rastlín je tiamín, podobne ako väčšina vitamínov rozpustných vo vode, obsiahnutý v škrupine a embryu. Spracovanie rastlinných materiálov (odstraňovanie otrúb) je vždy sprevádzané prudkým poklesom hladiny vitamínu vo výslednom produkte. Napríklad leštená ryža neobsahuje žiadny vitamín.

Metabolizmus tiamínu v tele

Vitamín prichádza s jedlom vo voľnej, esterifikovanej a čiastočne viazanej forme. Vplyvom tráviacich enzýmov sa takmer kvantitatívne mení na voľný tiamín, ktorý sa vstrebáva z tenkého čreva. Významná časť tiamínu vstupujúceho do krvi sa rýchlo fosforyluje v pečeni, časť vo forme voľného tiamínu vstupuje do celkového krvného obehu a je distribuovaná do iných tkanív a časť sa opäť uvoľňuje do gastrointestinálneho traktu spolu so žlčou a exkréciami. tráviacich žliaz, čím sa zabezpečuje neustála recirkulácia vitamínu a jeho postupná rovnomerná asimilácia tkanivami. Obličky aktívne vylučujú vitamín do moču. Dospelý človek vylúči 100 až 600 μg tiamínu denne. Zavedenie zvýšeného množstva vitamínu s jedlom alebo parenterálne zvyšuje vylučovanie vitamínu močom, ale so zvyšujúcimi sa dávkami úmernosť postupne mizne. V moči sa spolu s tiamínom začínajú vo zvýšenom množstve objavovať aj jeho produkty rozpadu, ktoré pri podaní vitamínu nad 10 mg na osobu môžu predstavovať až 40 – 50 % počiatočnej dávky. Experimenty so značeným tiamínom ukázali, že spolu s nezmeneným vitamínom sa v moči nachádza určité množstvo tiochrómu, TDS, pyrimidínu, tialózových zložiek a rôznych fragmentov obsahujúcich uhlík a síru, vrátane značených sulfátov.

Deštrukcia tiamínu v tkanivách zvierat a ľudí je teda pomerne intenzívna, ale pokusy o detekciu enzýmov v tkanivách zvierat, ktoré špecificky ničia tiamín, zatiaľ nepriniesli presvedčivé výsledky.

Celkový obsah tiamínu v celom ľudskom tele, ktorý sa bežne dodáva vitamínom, je asi 30 mg a v plnej krvi je to 3-16 μg% a v iných tkanivách je to oveľa viac: v srdci - 360, pečeni - 220, v mozgu - 160, pľúca - 150, obličky - 280, svaly - 120, nadobličky - 160, žalúdok - 56, tenké črevo - 55, hrubé črevo - 100, vaječník - 61, semenníky - 80, koža - 52 μg %. V krvnej plazme sa nachádza prevažne voľný tiamín (0,1 - 0,6 μg%) a v erytrocytoch (2,1 μg na 1011 buniek) a leukocytoch (340 μg na 1011 buniek) - fosforylovaný. Takmer polovica vitamínu je vo svaloch, 40% vo vnútorných orgánoch a 15-20% v pečeni. Hlavné množstvo tkanivového tiamínu predstavuje TDF, hoci koža a kostrové svalstvo obsahuje pomerne veľa disulfidov vitamínov.

Voľný tiamín sa zvyčajne ľahko stanoví v čreve a obličkách, čo môže súvisieť aj s nedostatkami čisto metodologického poriadku, pretože tieto tkanivá majú extrémne vysokú aktivitu fosfatázy a v čase, keď sa materiál odoberie na výskum, môže dôjsť k čiastočnej defosforylácii esterov vitamínov. sa už vyskytujú. Na druhej strane, tieto isté mechanizmy môžu hrať úlohu pri odstraňovaní vitamínu z krvi do moču alebo stolice. Množstvo vitamínu vo výkaloch u ľudí je približne 0,4-1 μg a prakticky nezávisí od biosyntézy vitamínu črevnou mikroflórou.

Experimenty uskutočnené s S35-tiamínom poskytujú určitú predstavu o dynamike výmeny tkanivových zásob vitamínu. Obnova tiamínu prebieha v rôznych tkanivách rôznou rýchlosťou a takmer úplná náhrada nerádioaktívneho vitamínu za rádioaktívny (podávaný denne) sa uskutoční do 8. dňa experimentu iba v pečeni, obličkách, slezine a kostrových svaloch. . V srdci, pankrease a mozgovom tkanive tento proces nie je ukončený do určeného dátumu. Tieto údaje ukazujú, že množstvo vitamínu prítomného v tkanivách je mnohonásobne vyššie ako hladina potrebná na zabezpečenie špecifických enzýmových systémov TDF. Významné množstvo vitamínu je zrejme prítomné v tkanivách, najmä v srdci a pečeni, vo forme jeho derivátov, ktoré vykonávajú niektoré ďalšie nekoenzýmové funkcie.

Mechanizmy ukladania tiamínu v tele

Fixácia vitamínu v tkanivách je spojená najmä s tvorbou TDF, ktorá tvorí minimálne 80-90% všetkého tiamínu nachádzajúceho sa v tele. Určitá neistota v tejto otázke je spojená s detekciou spolu s TDF, najmä v krátkych intervaloch po zavedení vitamínu, inej TF a zmiešaných tiamíndisulfidov. Za určitých podmienok môže byť 10 až 30 % vitamínu prezentované TMP a TTF. Okrem toho sa TTF ľahko premieňa na TDF počas spracovania biologického materiálu pred testovaním. Rovnako ako ostatné fosforylované koenzýmy, TDP je fixovaný na proteíny svojou pyrofosfátovou skupinou. Rovnako aktívnu úlohu však zohrávajú aj ostatné časti molekuly vitamínu.

Tvorba tiamínfosfátov (tf)

K fosforylačnej reakcii tiamínu dochádza v dôsledku ATP podľa všeobecnej rovnice: tiamín + ATP-> TDP + AMP.

Zákonitosti tejto reakcie boli potvrdené na čiastočne purifikovanom prípravku tiamínkinázy z rozpustnej frakcie pečeňového homogenátu. Optimálne pH na tvorbu TDF týmto enzýmovým prípravkom bolo v rozmedzí 6,8-6,9. Fosforylácia tiamínu bola inhibovaná AMP a ADP. V prítomnosti AMP sa vytvorili len stopy a v prítomnosti ADP veľmi malé množstvá TDP. Ak sa do média pridal TMP namiesto tiamínu, potom sa inhibovala tvorba TDP. Tiamikinázový prípravok, purifikovaný približne 600-krát, bol použitý na štúdium mechanizmu fosforylácie vitamínov pomocou značeného gama-P32-ATP. Ukázalo sa, že tiamín prijíma celú pyrofosfátovú skupinu z ATP.

V sérii štúdií o tiamínkináze izolovanej z kvasiniek a živočíšnych tkanív sa zistilo, že ióny mangánu, horčíka a kobaltu sa aktivovali, zatiaľ čo vápnik, nikel, rubídium a železo v širokom rozsahu koncentrácií enzým neinhibovali. Rovnaké práce ukázali možnosť fosforylácie tiamínu na úkor iných nukleotidových trifosfátov (GTP, ITP, UTP atď.) a skutočnosť, že hlavným reakčným produktom je TDP a malé množstvo TMP. Použitie Р32-ATP, podobne ako v štúdiách predchádzajúcich autorov, potvrdilo mechanizmus prenosu pyrofosfátovej skupiny priamo na tiamín.

Výsledky získané in vitro však nenašli úplné potvrdenie pri štúdiu fosforylácie tiamínu v tele a pri pokusoch s mitochondriami. Na jednej strane po intravenóznom podaní tiamínu sa už po 30-60 minútach v krvi zvierat našli fosforom značené TDF a TTP, nie však TMP, t.j. mechanizmus pyrofoforylácie bol potvrdený. Na druhej strane po intravenóznom podaní TMP sa krvná aktivita kokarboxylázy a transketolázy zvýšila rýchlejšie ako po podaní voľného tiamínu. Niektoré mikroorganizmy ľahšie tvoria TDP z TMP ako z voľného vitamínu a tiamikináza, ktorá sa nachádza skôr v pečeni, sa nenachádza v mitochondriách obličiek, v ktorých fosforylácia tiamínu prebieha iným spôsobom. Mechanizmus fosforylácie vitamínov za účasti iba ATP nie vždy zapadá do jednoduchej schémy prenosu pyrofosfátovej skupiny ako celku, už len preto, že spolu s TDP sa v rôznych biologických materiáloch nachádzajú aj iné TF vo významných množstvách, napr. dokonca aj T-polyfosfáty.

Množstvo štúdií sa týka otázky lokalizácie systémov zodpovedných za fosforyláciu tiamínu. Pečeň do hodiny po zavedení tiamínu zachytí 33 – 40 % vitamínu a hromadí rôzne jeho estery fosforu. Fosforylácia označeného vitamínu v rôznych orgánoch prebieha v poradí klesajúcej aktivity: pečeň, obličky, srdce, semenníky a mozog. V tomto prípade rádioaktivita fosforových esterov tiamínu klesá v poradí: TTF, TDF, TMP. Fosforylácia tiamínu je aktívna v mitochondriách, mikrozómoch a hyaloplazme.

Z vyššie uvedených skutočností je ľahké usúdiť, že celková intenzita procesov esterifikácie vitamínov v organizme alebo v jednotlivých tkanivách by mala do značnej miery korelovať s aktivitou procesov dodávajúcich ATP. Prvé experimentálne pozorovania v tomto smere, uskutočnené na homogenátoch pečene alebo bunkových elementov krvi, boli následne plne potvrdené. Všetky inhibítory dýchania a glykolýzy alebo zlúčeniny, ktoré súťažia s T o ATP, spravidla znižujú hladinu TDP v krvi a tkanivách.

Úloha jednotlivých skupín v molekule tiamínu pre jej väzbu v tkanivách

Dodnes sa syntetizovalo veľké množstvo nových tiamínových derivátov (zmiešané disulfidy, O-benzoylderiváty atď.), ktoré sa široko zavádzajú do lekárskej a preventívnej praxe. Výhody nových vitamínových prípravkov boli spravidla odhalené čisto empiricky v dôsledku skutočnosti, že doteraz nemáme dostatočné informácie o molekulárnych mechanizmoch asimilácie tiamínu, o povahe jeho interakcie so špecifickými (enzýmy) a nešpecifickými ( transport vitamínu) bielkoviny. Potreba presného pochopenia tejto problematiky je diktovaná širokými vyhliadkami na použitie antivitamínov tiamínu (amprol, chlórtiamín, deoxytiamín) na terapeutické účely (pozri nižšie).

Práce na syntéze nových tiamínových derivátov s vopred určenými fyzikálno-chemickými vlastnosťami, ktoré umožňujú cielene ovplyvňovať metabolické procesy v organizme, sú nemysliteľné bez konkrétnych predstáv o úlohe jednotlivých skupín atómov vitamínu a jeho derivátov v tejto oblasti. Význam pyrofosfátového radikálu pre špecifickú proteidizáciu TDF v zložení zodpovedajúcich enzýmov už bol uvedený vyššie. Objavilo sa veľké množstvo údajov dokazujúcich účasť tiamínu na iných reakciách, ktoré nemajú nič spoločné s koenzýmovými funkciami vitamínu. Dá sa predpokladať, že rôznorodosť aktívnych skupín v molekule tiamínu zodpovedá špeciálnym formám preheidizácie, pri ktorých sa niektoré blokujú a súčasne sa otvárajú iné, pre zodpovedajúcu funkciu dôležité, úseky molekuly vitamínu. Prvý typ proteidizácie (prostredníctvom pyrofosfátového radikálu) skutočne zodpovedá funkcii koenzýmu a ponecháva 2. uhlík tiazolu a aminoskupinu pyrimidínovej zložky voľné pre substrát. Na druhej strane je zrejmé, že účasť vitamínu na redoxných reakciách alebo procesoch refosforylácie by sa mala kombinovať s vylúčením možnosti jeho súčasného fungovania ako koenzýmu, keďže v prvom prípade dochádza k depolarizácii resp. je nevyhnutné otvorenie tiazolového kruhu a v druhom prípade voľná poloha fosforylovaného oxyetylového radikálu ... Keďže 80-90% tiamínu prítomného v tkanivách sa uvoľňuje len pri kyslej a enzymatickej hydrolýze, možno predpokladať, že všetky viazané formy vitamínu sú v proteidizovanom stave, teda viazané na bielkoviny.

Predstavu o význame jednotlivých úsekov molekuly tiamínu v tomto procese si možno ľahko urobiť stanovením stupňa tkanivovej väzby sírou značeného (S35) vitamínu a niektorých jeho derivátov bez určitých aktívnych centier, napr. napríklad aminoskupina - oxytiamín (oxy-T), aminoskupina a oxyetylový radikál - chloroxytiamín (XOT), kvartérny dusík v tiazolovom cykle - tetrahydrotiamín (TT). Bez toho, aby sme sa dotkli podrobností nastoleného problému, možno s dostatočnou istotou tvrdiť, že zmeny v štruktúre aspoň jedného miesta v molekule vitamínu výrazne porušujú (pozri tabuľku) podmienky jeho väzby na tkanivá: po 24 hodinách sa všetky zavedené značené tiamínové deriváty sa viažu horšie ako vitamín.

Táto skutočnosť sama o sebe naznačuje, že pri interakcii tiamínu s proteínmi nehrá rolu jedna alebo dve, ale zrejme niekoľko skupín.

Koenzýmové funkcie tiamíndifosfátu

Je známy značný počet rôznych reakcií katalyzovaných TDF. Všetky sa však dajú zredukovať na niekoľko typických variantov: jednoduchá a oxidačná dekarboxylácia alfa-ketokyselín, acyloínová kondenzácia, fosforoklastické štiepenie ketocukru. Enzýmové systémy, ktoré sa zúčastňujú týchto reakcií, sú zjavne jednotné v základných princípoch ich pôsobenia; odlišný je len následný osud „aktívneho aldehydového fragmentu“, ktorý vzniká v prvých fázach procesu. Štúdie transformácií alfa-ketokyselín umožnili jasne pochopiť úlohu dekarboxylujúceho fragmentu polyenzýmového komplexu dehydrogenázy obsahujúceho TDF, ako aj sekvenciu všetkých ostatných reakcií s tým spojených.

V systéme transketolázy (TC) bude fragment „aktívneho aldehydu“ zjavne reprezentovaný glykolovým radikálom preneseným zo zodpovedajúcich zdrojov (xylulóza-5-fosfát, fruktóza-6-fosfát, oxypyruvát atď.) na rôzne akceptory (ribóza -5-fosfát, erytrozo-4-fosfát, glukóza-6-fosfát). Pri fosfoketolázovej reakcii sa "aktívny glykolový" radikál premení priamo na acetylfosfát.

Významný pokrok v objasňovaní mechanizmu katalytického pôsobenia TDF sa dosiahol ako výsledok štúdií uskutočnených v dvoch hlavných smeroch: vytvorenie modelových neenzymatických systémov a zavedenie rôznych analógov alebo antagonistov tiamínu do enzýmových systémov. Použitím prvej metódy bolo možné ukázať, že vitamín B1 v nefosforylovanej forme je schopný za určitých podmienok v neprítomnosti proteínu katalyzovať reakcie dekarboxylácie, tvorbu acetónu a dismutáciu diacetylu. Rôznymi variantmi experimentov, v ktorých bola koenzýmová aktivita TDF porovnávaná s aktivitou vitamínových antimetabolitov alebo bola študovaná s prídavkom Reineckeho soli, brómacetátu, para-chlórortuťnatého benzoátu a iných zlúčenín, sa ukázalo, že katalyticky najdôležitejšie skupiny v molekule tiamínu sú: síra, kvartérny dusík tiazolový kruh, aminoskupina v polohe 4 pyrimidínového kruhu, druhý atóm uhlíka tiazolu (2-C-T3), metylénový mostík. Niektoré aktívne centrá (síra, dusík, metylénový mostík) sú potrebné len na udržanie určitej štruktúry a vytvorenie zodpovedajúcej elektrónovej hustoty na druhom atóme uhlíka tiazolu (2-C-T3), ktorý je hlavným katalytickým centrom. Koncept významu aminoskupiny pyrimidínovej zložky je stále kontroverzný a neistý.

Hodnota druhého uhlíka tiazolu

Prvýkrát boli na príklade kondenzácie benzoínu ukázané katalytické vlastnosti tiazoliových solí. Potom sa zistilo, že za normálnych, fyziologických podmienok blízkych fyziologickým podmienkam sa z 2-C-T3 ľahko odštiepi protón a z tiamínu sa vytvorí dvojitý ión, pre ktorý sa dali ľahko predpokladať mechanizmy interakcie s alfa-ketokyselinami a vznik medziproduktu oxyetyltiamínu (OET), zodpovedajúceho predstavám o „aktívnom acetaldehyde“.

Syntetické prípravky MAE, testované ako rastové faktory pre mikróby, mali 80% aktivitu v porovnaní s vitamínom. U niektorých mikroorganizmov bola preukázaná tvorba MAE ako prirodzeného metabolického produktu. Úvahy o rozhodujúcej úlohe 2-C-Tz pri realizácii koenzýmových funkcií sa ukázali ako celkom plodné, keďže v relatívne krátkom čase sa podarilo izolovať niektoré deriváty TDF, zodpovedajúce iným známym medziproduktom enzymatických reakcií. : dihydroxyetyl-TDF („aktívny glykolový aldehyd“ v transketolázových a fosfoketolázových reakciách), alfa-hydroxy-gama-karboxy-propyl-TDF („aktívny jantárový semialdehyd“) a oxymetyl-TDF, ktorý hrá úlohu pri výmene glyoxylátu a tvorba aktívnych formylových radikálov.

Hodnota pyrimidínovej zložky

Dokonca aj malé substitúcie v aminopyrimidínovej zložke tiamínu prudko znižujú vitamínovú aktivitu nových zlúčenín. Osobitná pozornosť sa v tomto smere dlhodobo venuje aminoskupine, ktorej nahradenie hydroxyskupinou spôsobuje tvorbu známeho antimetabolitu vitamínu - oxy-T, ktorý je po fosforylácii na difosfát schopný potlačiť činnosť PD aj TC. Strata aktivity koenzýmu sa pozoruje aj v prípade malých zmien v štruktúre aminoskupiny (metylácia) alebo jej jednoduchého odstránenia z TDF.

Kritické preskúmanie rozsiahleho experimentálneho materiálu týkajúceho sa štúdia katalytickej aktivity tiamínu alebo jeho derivátov v modelových a enzýmových systémoch nás núti venovať novú pozornosť niektorým štrukturálnym vlastnostiam katalyzátora a substrátov vymieňaných za jeho účasti.

Takouto črtou, spoločnou pre koenzým a substráty, je prísna závislosť uvažovaných reakcií súčasne od dvoch aktívnych centier - od substrátu a zjavne od katalyzátora. Vskutku, celý rad substrátov zúčastňujúcich sa reakcií katalyzovaných TDF možno ľahko zredukovať na v podstate jediný typ, ktorého črtou je susediace usporiadanie karbonylových a hydroxylových skupín na susedných atómoch uhlíka. Iba medzi takýmito atómami uhlíka dochádza k pretrhnutiu (tiaminolýze) väzby za účasti TDF.V tomto prípade sa vždy ten istý fragment v budúcnosti stane "aktívnym", schopným rôznych kondenzácií a druhý - "pasívny", konečný metabolit reakcie. Pre fungovanie katalytického mechanizmu je absolútne nevyhnutné určité usporiadanie karbonylových a hydroxylových skupín.

Neenzymatická aktivita tiamínu a niektorých jeho derivátov

Spolu s objasnením mechanizmu hlavných reakcií, v ktorých TDF hrá katalytickú úlohu, existuje množstvo údajov o vysokej biologickej aktivite iných nekoenzýmových derivátov tiamínu. Jasne sa objavili dve oblasti výskumu: možná účasť rôznych fosforových esterov vitamínu na aktívnom prenose energeticky bohatých fosfátových skupín (anhydridová väzba v TDF je vysokoenergetická) a pravdepodobnosť zásahu tiamínu do redoxných reakcií. Vzhľadom na to, že špecifické enzýmové systémy obsahujúce tiamín, ktoré sa podieľajú na regulácii vyššie uvedených procesov, nie sú známe, možno účinky vitamínu pozorované v tejto oblasti metabolizmu považovať za prejav jeho nešpecifických funkcií.

Tiaminofosfáty (tf)

Po vyvinutí dostupných metód na získanie TDF sa začal vo veľkom testovať pri rôznych ochoreniach v klinickom prostredí. Intravenózne podanie 100-500 mg TDF pri diabetickej acidóze zvýšilo množstvo pyruvátu vytvoreného z glukózy. Účinok podobného charakteru bol pozorovaný pri cukrovke po podaní ATP alebo fosfokreatínu. Vo svaloch počas únavy a odpočinku prebieha rozklad a resyntéza TDP približne podľa rovnakých zákonov, aké sú známe pre ATP a fosfokreatín. Charakteristické boli zmeny počas odpočinku, keď množstvo TDF prekročilo počiatočnú úroveň pred únavnou prácou. Dôvody zvýšeného odbúravania TDP počas svalovej kontraktilnej aktivity možno len ťažko vysvetliť z hľadiska známych koenzýmových funkcií TDP. Zistilo sa, že podávanie veľkých dávok TDF zvieratám po niekoľkých hodinách výrazne (niekedy 2-krát) zvyšuje obsah labilných zlúčenín fosforu v tkanivách.

Voľný tiamín a jeho deriváty

Zavedenie vitamínových antimetabolitov do zvierat - oxy-T a PT - spôsobuje odlišný obraz porúch metabolických a fyziologických funkcií, čo umožnilo predpokladať pravdepodobnosť existencie niekoľkých rôznych alebo dokonca nezávislých funkcií v tiamíne. Rozdiel medzi týmito antimetabolitmi z chemického hľadiska spočíva vo vylúčení premien tioldisulfidov v PT a tricyklických premien tiochrómového (Tx) typu v oxy-T. Možnosť katalytického pôsobenia tiamínu na úrovni redoxných reakcií v metabolizme je už dlho uznávaná a kritizovaná rôznymi autormi. Rozdielny prísun vitamínu totiž silne ovplyvňuje aktivitu množstva oxidačných enzýmov či obsah redukovaných foriem glutatiónu v krvi. Vitamín má antioxidačné vlastnosti proti kyseline askorbovej, pyridoxínu a ľahko interaguje s hydroxyskupinami polyfenolov. Dihydro-T sa čiastočne oxiduje na tiamín kvasinkami a bezbunkovými extraktmi, kryštalickými prípravkami peroxidázy, tyrozinázy a neenzymaticky pri interakcii s kryštalickým ubichinónom, plastochinónom, menadiónom.

Tiol-disulfidové transformácie

TDS bol nájdený v tkanivách zvierat, moči, krvi vytekajúcej z pečene perfundovanej vitamínom, kvasinkách atď. Ľahkosť interakcie TDS s cysteínom a glutatiónom viedla k predpokladu o pravdepodobnosti priamej účasti vitamínu na forma tiolu pri redoxných reakciách v tele. Ukázalo sa tiež, že v alkalickom prostredí a v biologických systémoch vitamín ľahko reaguje s rôznymi tiolovými zlúčeninami za vzniku párových disulfidov. Pri interakcii s hydrochinónom, rutínom a katechínmi sa tiamín premieňa na TDS. Táto reakcia môže mať špeciálnu úlohu pri reverzibilných premenách chinónov na difenoly, napríklad pri melanogenéze v jednom zo štádií premeny tyrozínu na melanín.

Účasť tiamínu na metabolizme

Dekarboxylácia alfa-ketokyselín v mikroorganizmoch prebieha bez oxidácie konjugátu a enzým karboxyláza, typický pre túto činnosť, rozkladá pyruvát na oxid uhličitý a acetaldehyd.

CH3-CO-COOH -> CH3-CHO + C02

Ten istý enzým sa zúčastňuje výmeny iných podobne konštruovaných ketokyselín a môže katalyzovať kondenzáciu vytvorených aldehydov na zodpovedajúce acyloíny. Neoxidačné premeny alfa-ketokyselín za určitých podmienok prebiehajú aj v živočíšnych tkanivách. Ale pre živočíšne tkanivá je hlavným typickým spôsobom konverzie alfa-ketokyselín ich oxidačná dekarboxylácia. Tento proces sa týka niekoľkých zlúčenín (pyruvát, ketoglutarát, glyoxylát, gama-hydroxy-alfa-ketoglutarát) a je spojený s rôznymi špecifickými enzýmami.

1. Dehydrogenáza kyseliny pyrohroznovej (PD) uskutočňuje dekarboxyláciu a oxidáciu pyruvátu (PC) cez medzistupne, ktoré možno zhrnúť do všeobecnej rovnice:

CH3-CO-COOH + CoA + NAD CH3-CO-CoA + C02 + NAD.H2.

Reakcia teda riadi proces aeróbnej oxidácie uhľohydrátov a zaujíma kľúčové postavenie v dráhach premeny uhľohydrátov na lipidy a katabolizmu glukózy prostredníctvom cyklu kyseliny citrónovej. Enzým je veľmi citlivý na nedostatok tiamínu v celom tele, a preto nedostatok vitamínu a hypovitaminóza B1 sú spravidla sprevádzané inhibíciou rozkladu PC a zodpovedajúcou akumuláciou ketokyseliny v krvi a moči. Posledná okolnosť sa široko používa ako biochemický indikátor nedostatku tiamínu. Reakcia PD má veľký význam aj pri udržiavaní určitej rovnováhy vo výmene aminokyselín, keďže PC je účastníkom mnohých transaminačných reakcií, v dôsledku ktorých sa mení na aminokyselinu alanín.

2. Dehydrogenáza kyseliny alfa-ketoglutarovej (KGD) sa v hlavnej sekvencii jej účinku a kofaktoroch podieľajúcich sa na reakcii nelíši od PD. Samotný enzým je však vytvorený z väčších proteínových podjednotiek a TDF v ňom je pevnejšie viazaný na dekarboxylačný fragment ako na analogický proteín v AP. Táto okolnosť sama o sebe do značnej miery vysvetľuje väčšiu odolnosť enzýmu voči nedostatku tiamínu v tele a zdôrazňuje význam reakcie katalyzovanej ICHS pre životne dôležité procesy. Enzým, ktorý je súčasťou cykloforázového systému, sa skutočne podieľa na oxidatívnej premene kyseliny alfa-ketoglutarovej (CHA) na sukcinyl-CoA.

HOOC-CH2 CH2 CO- COOH + CoA + NAD -> HOOC-CH2 CH2 CO- CoA + CO2 + NAD-H2.

Úroveň CHC riadená CHD je okrem toho dôležitá pre realizáciu neustáleho prepojenia cyklu kyseliny citrónovej s metabolizmom bielkovín, najmä s reakciami transaminácie a aminácie, v dôsledku ktorých sa tvorí kyselina glutámová.

3. Dehydrogenáza kyseliny gama-hydroxy-alfa-ketoglutarovej bola objavená v roku 1963. Táto zlúčenina sa tvorí v tkanivách v značných množstvách z hydroxyprolínu alebo z PK a glyoxylátu. Po oxidatívnej dekarboxylácii sa gama-hydroxy-alfa-CHC premení na kyselinu jablčnú, jeden zo stredných substrátov cyklu kyseliny citrónovej. Pri nedostatku tiamínu enzým rýchlo stráca svoju aktivitu a spomalený metabolizmus PA pozorovaný za týchto podmienok prispieva k nadmernej tvorbe gama-hydroxy-alfa CHC. Posledná uvedená zlúčenina, ako sa ukázalo, je silným kompetitívnym inhibítorom akonitázy, izocitrátdehydrogenázy a alfa-CHC dehydrogenázy, t.j. troch enzýmov cyklu kyseliny citrónovej naraz. Táto okolnosť celkom dobre vysvetľuje predtým zdanlivo protichodnú skutočnosť, keď množstvo ICHS pri nedostatku vitamínu B1 zostáva takmer normálne, keď je cyklus kyseliny citrónovej jasne inhibovaný.

4. Oxidačná dekarboxylácia kyseliny glyoxylovej za vzniku aktívneho formylového zvyšku, ktorý je zjavne široko používaný vo vhodných výmenných reakciách, napríklad pri syntéze dusíkatých báz nukleových kyselín.

5. Fosforoklastické štiepenie ketocukrov, najmä xylulóza-5-fosfátu v niektorých mikroorganizmoch, sa uskutočňuje pomocou enzýmu fosfoketolázy obsahujúceho TDF.

Xylulóza-5-fosfát + H3P04 -> fosfoglycerolaldehyd + acetylfosfát.

Neprítomnosť známych špecifických akceptorov vodíka v zložení tohto enzýmu naznačuje, že DOETDP vytvorený počas reakcie podlieha intramolekulárnej oxidácii s tvorbou acetylového zvyšku bezprostredne na TDF, po ktorej sa hotový acetyl odstráni z koenzýmu za účasti fosforečnej kyselina. Vzhľadom na to, že reakcia prebieha podobne ako u fruktóza-6-fosfátu, predpokladá sa, že mikroorganizmy majú v metabolizme sacharidov zvláštny „fosfoketolázový“ skrat, ktorý za účasti transaldolázy, transketolázy, izomerázy a epimerázy pentózofosfátov, aldolázy a fruktózadifosfatázy, poskytuje skrátenie fruktózy s možnou tvorbou 3 molekúl ATP a acetátu.

Fruktóza-6-fosfát + 2H3PO4 -> 3-acetylfosfát.

V určitých typoch mikroorganizmov sa našli aj enzýmy podobné fosfoketoláze, ktoré katalyzujú tvorbu acetylfosfátu z pyruvátu.

6. Transketoláza katalyzuje prenosovú reakciu glykolaldehydového radikálu z ketocukrov na aldocukry. Typickým a možno najdôležitejším príkladom tohto druhu je interakcia xylulóza-5-fosfátu s ribóza-5-fosfátom alebo s erytrozo-4-fosfátom v pentózovom cykle. Za účasti transketolázy dochádza pri fungovaní glukózo-monofosfátového oxidačného skratu k reakciám neoxidačnej tvorby pentózových fosfátov z hexózových fosfátov alebo k reakciám asimilácie pentózových fosfátov. Je zrejmé, že týmto spôsobom sa procesy zásobovania organizmu pentózofosfátmi (syntéza nukleotidov, nukleových kyselín) a NADPH2, ktorý je najdôležitejším dodávateľom vodíka vo väčšine reduktívnych biosyntéz (mastné kyseliny, cholesterol, hormóny atď.), úzko súvisia s transketolázou. Rovnaká transketolázová reakcia slúži ako jeden z medzistupňov v procesoch fotosyntézy v závislosti od neustálej regenerácie ribulóza-1,5-difosfátu. Je zaujímavé poznamenať, že DOETDP, ktorý vzniká počas transketolázovej reakcie, sa ukázal ako zlúčenina, ktorá podlieha oxidácii na glykolyl-CoA v systéme alfa-ketokyseliny dehydrogenázy. Týmto spôsobom môže vzniknúť zvyšok kyseliny glykolovej, ktorý sa potom používa pri syntéze kyseliny N-glykolyl-neuramínovej a iných glykolových zlúčenín.

Antitiamínové faktory

• vitamínové antimetabolity
• látky, ktoré inaktivujú vitamín rôznymi spôsobmi priamou interakciou s ním.

Do prvej skupiny patrí množstvo umelo získaných analógov tiamínu s rôznymi chemickými modifikáciami štruktúry jeho molekuly. Záujem o takéto zlúčeniny sa vysvetľuje skutočnosťou, že niektoré z nich sa ukázali ako silné antiprotozoálne lieky, zatiaľ čo iné spôsobujú zmeny v tele zvierat, ktoré sú zaujímavé pre korekciu určitých metabolických porúch u ľudí.

Do druhej skupiny patria enzýmy, ktoré špecificky ničia vitamíny (tiaminázy) a široká škála prírodných zlúčenín (termostabilné antivitamínové faktory), ktoré inaktivujú tiamín. Antivitamíny druhého typu v mnohých prípadoch pôsobia ako patogénne činidlá pri vývoji hypo- a avitaminóznych stavov u ľudí alebo zvierat a prípadne zohrávajú určitú úlohu ako prirodzené regulátory účinku tiamínu. Úvaha o tejto problematike sa v tomto zmysle javí ako opodstatnená vzhľadom na skutočnosť, že nadbytok vitamínu v tele vedie k výrazným metabolickým abnormalitám a niektoré ochorenia u ľudí sú sprevádzané hromadením tiamínu nielen v krvi, ale aj vo vnútornom prostredí. orgánov.

Tiamínové antimetabolity

Vyššie je podrobne zvážený význam pyrimidínových a tiazolových zložiek v enzymatických reakciách a úloha oxyetylového radikálu pri fixácii TDP v tkanivách alebo pri účasti na refosforylačných reakciách. Ukázalo sa, že všetky tri uvedené skupiny sú časti molekuly vitamínu, ktorých modifikácie dramaticky menia biologické vlastnosti celej zlúčeniny. Z derivátov s modifikovanou tiazolovou štruktúrou bol podrobnejšie študovaný analóg, v ktorom je tiazol substituovaný pyridínom - PT. Antivitamínové vlastnosti tejto zlúčeniny vo vzťahu k nervovému tkanivu sa môžu zvýšiť asi 10-krát, ak sa súčasne 2"-metylová skupina v pyrimidíne nahradí etylovou. Najsilnejší antivitamín B1 spomedzi pyrimidín- modifikovaný tiamínový derivát je oxy-T a je asi 8-krát slabší ako 2"-butyl-T. Na získanie antimetabolitov s modifikovaným 5-hydroxyetylovým radikálom prišli výskumníci okružným spôsobom. Najprv sa získal 1-(4-amino-2-p-propyl-5-pyrimidinyl)-2-pikolínchlorid alebo amprol, ktorý sa ukázal ako veľmi účinný antikokcidiálny liek. Potom sa ukázalo, že jeho terapeutický účinok je spôsobený zhoršenou asimiláciou (s najväčšou pravdepodobnosťou fosforyláciou) tiamínu v prvokoch. Výsledné deriváty vitamínu, zbavené hydroxylu v 5-etyl radikále, sa stali novou skupinou antimetabolitov vyrábaných v priemyselnom meradle na medicínske účely.

Prírodné antivitamínové faktory

tiamináza. Symptómy pripomínajúce paralytickú formu beriberi a objavujúce sa u líšok, keď sa živili prevažne surovým kaprom, boli prvýkrát opísané v roku 1936. Čoskoro sa zistilo, že príčinou choroby u zvierat je nedostatok tiamínu spôsobený prítomnosťou určitých morských rýb vo vnútorných orgánoch z kaprov a iných tkanív, mäkkýšov, rastlín a mikroorganizmov enzýmu, ktorý špecificky ničí tiamín - tiaminázu. Neskôr sa začali rozlišovať dve formy enzýmu: tiamináza I, ktorá štiepi vitamín a súčasne nahrádza tiazol nejakou dusíkatou bázou, a tiamináza II, ktorá vitamín hydrolyticky štiepi na pyrimidínovú a tiazolovú zložku. Druhá forma tiaminázy bola doteraz zistená len u mikroorganizmov (Bac. Aneurinolyticus), no práve tie sú často príčinou tiaminázového ochorenia u ľudí, pričom sa postupuje podľa typu chronickej hypovitaminózy B1.

Termostabilné faktory, ktoré inaktivujú tiamín, boli nájdené v rybách a mnohých rastlinách, najmä v paprade. Tieto faktory sú často spojené s tiaminázami. Je známe, že termostabilný faktor z čriev kapra ničí vitamín ako tiaminázu a sám o sebe je látkou heminickej povahy a faktorom obsiahnutým v paprade je kyselina 3,4-dihydroxyškoricová, ktorá tvorí neaktívne komplexy s tiamínom.

Tiamínové antimetabolity aj prírodné antivitamínové faktory našli široké uplatnenie pri experimentálnej reprodukcii deficitu vitamínu B1 u zvierat a niektoré z nich (amprol, chlórtiamín) sa používajú ako liečivé prípravky vo veterinárnej praxi.

Potreba tiamínu a metódy stanovenia zásobenia tela vitamínom B1

Ťažkosti pri určovaní potreby tiamínu u ľudí alebo zvierat sú spojené najmä s nemožnosťou uskutočniť vhodné experimenty s rovnováhou na tieto účely, pretože značná časť vitamínu vstupujúceho do tela podlieha početným premenám, ktoré sú stále nedostatočne pochopené. V tomto smere sú jediným kritériom, ktorým je kontrola vitamínovej hodnoty stravy, nepriame ukazovatele stanovené rozborom moču a krvi u ľudí alebo aj tkanív u zvierat. Značná časť odporúčaní o potrebe tiamínu je daná aj na základe zhodnotenia celkového stavu jedincov: absencia klinických príznakov hypovitaminózy, odstránenie niektorých typov funkčnej nedostatočnosti dodatočným podávaním vitamínu atď. tiamín na 1000 kalórií dennej stravy. Táto dávka by sa mala považovať za maximálne zohľadňujúcu ľudskú potrebu vitamínu v podmienkach priemerných klimatických pásiem a priemernej fyzickej námahy. V určitých medziach sú profesionálne charakteristiky diét (zvýšenie obsahu kalórií) s týmto prístupom poskytované súborom rôznych produktov v potravinách spotrebovaných za deň. Treba si však uvedomiť, že prevaha tukov v strave (4-násobok oproti bežnej) znižuje potrebu tiamínu asi o 15-20% a nadmerná konzumácia sacharidov, naopak, zvyšuje spotrebu vitamínu.

Je známe, že potreba tiamínu vo vzťahu ku kalorickému obsahu potravy sa zvyšuje s fyzickým a neuropsychickým stresom, počas tehotenstva a dojčenia, keď je telo vystavené určitým chemickým (lieky, priemyselné jedy) alebo fyzikálnym (chladenie, prehrievanie, vibrácie). , atď.) faktorov, ako aj pri mnohých infekčných a somatických ochoreniach. Takže potreba tiamínu na Ďalekom severe je o 30-50% vyššia. So starnutím tela, keď sa podmienky na vstrebávanie a intersticiálnu asimiláciu vitamínu citeľne zhoršujú, by sa mal výpočet potreby zvýšiť o 25 – 50 % vo vzťahu ku kalorickému obsahu potravy. Spotreba vitamínu u robotníkov a letového personálu moderného super-vysokorýchlostného letectva prudko stúpa (o l, 5-2,5 krát). Pri fyziologickom strese spôsobenom endogénnymi faktormi (tehotenstvo, laktácia) sa potreba tiamínu zvyšuje o 20-40%. Pri mnohých intoxikáciách a ochoreniach sa odporúča denné podávanie tiamínu v dávkach mnohonásobne vyšších ako je fyziologická potreba (10-50 mg). Je nepravdepodobné, že v posledných prípadoch hovoríme o špecifickom vitamínovom účinku zavedenej zlúčeniny, pretože niektoré vlastnosti tiamínu ako chemickej zlúčeniny môžu v tomto zohrávať osobitnú úlohu.

Denná potreba tiamínu u rôznych skupín obyvateľstva v mestách s rozvinutými verejnými službami
(V mestách a obciach s menej rozvinutými verejnými službami sa potreba zvyšuje o cca 8-15%)
podľa náročnosti práce

		Potreba tiamínu v mcg
skupiny	Vek v rokoch	Muži		ženy
		za normálnych podmienok		za normálnych podmienok	s dodatočnou fyzickou aktivitou
Prvý	18 - 40	1,7	1,9	1,4	1,6
	40 - 60	1,6	1,7	1,3	1,4
Druhy	18 - 40	1,8	2,0	1,5	1,7
	40 - 60	1,7	1,8	1,4	1,5
Tretia	18 - 40	1,9	2,1	1,5	1,8
	40 - 60	1,7	1,9	1,6	1,6
Po štvrté	18 - 40	2,2	2,4	2,0	2,0
	40 - 60	2,0	2,2	1,7	1,8
Mladí muži	14 - 17	1,9
Dievčatá	14 - 17			1,7
Starší	60 - 70	1,4	1,5	1,2	1,3
Starý	70	1,3		1,1
Deti (bez rodového rozdelenia)
deti	0,5 - 1,0	0,5
deti	1 - 1,5	0,8
deti	1,5 - 2	0,9
deti	3 - 4	1,1
deti	5 - 6	1,2
deti	7 - 10	1,4
deti	11 - 13	1,7

Pre laboratórne zvieratá najčastejšie používané v experimente sa možno zamerať na nasledujúce hodnoty potreby tiamínu: pre holuba - 0,125 mg na 100 g krmiva, pre psa - 0,027 - 0,075 mg, pre myš - 5-10 μg, pre potkana - 20-60 μg, pre mačku - 50 mcg na 100 g denne.

Rozhodujúcim kritériom pre zásobovanie tela tiamínom je teda spoľahlivosť určenia prítomnosti alebo neprítomnosti nedostatku vitamínu u subjektov. Spolu s definíciou samotného vitamínu sú v tomto prípade dôležitými indikátormi metabolity (alfa-ketokyseliny), ktorých výmena závisí od enzýmov obsahujúcich TDF alebo od samotných enzýmov (dehydrogenáza, transketoláza). Berúc do úvahy špecifiká klinických a experimentálnych štúdií, stručne zvážime hodnotu uvedených ukazovateľov pri aplikácii na niektoré špecifické podmienky a povahu analyzovaného materiálu.

Vyšetrenie moču

Ako už bolo uvedené, väčšina autorov považuje obsah vitamínov v dennom moči menej ako 100 μg u ľudí za dôkaz nedostatku tiamínu. Pri bežnom príjme vitamínu s jedlom však jeho vylučovanie močom závisí aj od charakteru medikamentóznej liečby (ak hovoríme o pacientovi) a od stavu vylučovacej funkcie obličiek. Niektoré lieky môžu výrazne znížiť, zatiaľ čo iné zvyšujú vylučovanie vitamínu. Zvýšené vylučovanie tiamínu nemožno vždy vnímať ako dôkaz nasýtenia vitamínom, pretože príčinou môže byť porušenie mechanizmov reabsorpcie v tubulárnom aparáte obličiek alebo nedostatočné ukladanie vitamínu v dôsledku narušenia procesov jeho fosforylácie. . Na druhej strane, nízky obsah tiamínu v moči chorých môže byť spôsobený nie jeho nedostatkom, ale dôsledkom čiastočného obmedzenia príjmu potravy obsahujúcej zodpovedajúco nižšie množstvo vitamínu. V tejto súvislosti, aby sa získali ďalšie informácie o stave intersticiálneho metabolizmu tiamínu, je pomerne rozšírená metóda na vyšetrenie moču po parenterálnych záťažiach. Vhodné je vykonať trojnásobnú záťaž, vychádzajúc z dávky 0,5 mg vitamínu na 1 kg hmotnosti pacienta, so zaokrúhlením hmotnosti na desiatky kilogramov.

Všetky metódy na stanovenie tiamínu sa musia skontrolovať na reprodukovateľnosť hodnôt získaných s ich pomocou v prípade prítomnosti liečiv v moči pacientov. Je napríklad známe, že salicyláty, chinín a iné liečivá môžu spôsobiť dodatočnú fluorescenciu, ktorá narúša správnu interpretáciu fluorimetrických údajov, a PASK, ktorá priamo interaguje s ferricinidom, prudko znižuje výťažok tiochrómu. V experimentálnych podmienkach je vhodným indikátorom prísunu tiamínu stanovenie hladiny pyruvátu (PC) v moči. Treba mať na pamäti, že len výrazné formy B1 hypovitaminózy sú sprevádzané výraznou akumuláciou tejto ketokyseliny, ktorá je najčastejšie definovaná ako bisulfit-viažuce látky (BSB). V patologických stavoch, najmä pokiaľ ide o chorých ľudí, sa hladina BSV, podobne ako množstvo samotného PC v moči, pohybuje vo veľmi širokom rozmedzí v závislosti od intenzity metabolizmu uhľohydrátov a ten je kontrolovaný veľkým počtom rôznych faktorov, ktoré priamo nesúvisia s tiamínom. Ukazovatele hladiny BSV alebo PC v moči by sa v takýchto situáciách mali používať len ako dodatočné údaje.

Krvný test

Hlavnou formou vitamínu prítomného v krvi je TDF. Stanovenia vykonané u zdravých ľudí rôznymi metódami poskytujú v priemere rovnaké hodnoty, ale s kolísaním v pomerne širokom rozmedzí (4-12 μg%). Za spoľahlivý znak nedostatku vitamínov, ak sa zameriame iba na tento ukazovateľ, možno považovať iba hodnoty pod 2-4 μg%. Samotná definícia celkového tiamínu je menej prijateľná. Za normálnych okolností to nepredstavuje významnú chybu, pretože je veľmi málo voľného vitamínu - 0,3 - 0,9 μg%. Jeho množstvo v krvnom sére sa môže prudko zvýšiť so zhoršením vylučovacej funkcie obličiek pri hypertenzii alebo v súvislosti s porušením procesu fosforylácie vitamínov. Ak tieto obmedzenia chýbajú, potom môžeme predpokladať, že hladina tiamínu v krvi adekvátne odráža zásobu organizmu.

Pri štúdiu krvi, ako aj moču, sa široko používa stanovenie koncentrácie PC. Na tieto účely je dôležité použiť špecifickejšiu metódu (enzymatickú, chromatografickú), pretože reakcie s bisulfitom alebo salicylaldehydom poskytujú nadhodnotené výsledky. Ak je PC určené na charakterizáciu metabolizmu vitamínu u pacientov, je potrebné rátať s veľkým množstvom faktorov, ktoré s týmto vitamínom nesúvisia, ale aktívne ovplyvňujú metabolizmus a tým aj hladinu PC v organizme. Zvýšenie hladiny PC v krvi sa teda pozoruje pri zavedení adrenalínu, ACTH, počas cvičenia, elektrického a inzulínového šoku, nedostatku vitamínov A a D, mnohých infekčných a iných ochorení, kedy je často ťažké podozrenie na nedostatok tiamínu. Experiment ukázal, že v niektorých prípadoch hladina PC v krvi viac koreluje s hyperfunkciou systému hypofýza – kôra nadobličiek ako so zásobovaním organizmu vitamínom.

Keďže je ťažké identifikovať skutočný stav metabolizmu tiamínu podľa obsahu samotného vitamínu alebo hladiny ketokyselín v krvi, je možné na tieto účely použiť stanovenie aktivity enzýmov obsahujúcich TDP, najmä transketoláza erytrocytov (TC). U tohto enzýmu aj malé posuny v koncentrácii koenzýmu citeľne ovplyvňujú činnosť celého systému. Pozorovania v ambulancii a pri preventívnych prehliadkach populácie, pokusy na zvieratách potvrdzujú veľmi vysokú citlivosť MK aj na mierny deficit vitamínov. Enzým reaguje aj vtedy, keď zmeny hladiny PC alebo samotného vitamínu v krvi nie sú orientačné. Pre väčšiu presnosť sa teraz používa metóda dodatočnej aktivácie MC pridanej in vitro k hemolyzátu erytrocytov TDF. Stimulácia TC až do 15% počiatočnej aktivity sa odoberá primeranou rýchlosťou, od 15 do 25% - hypovitaminóza, viac ako 20-25% - nedostatok vitamínov.

Porušenie rovnováhy vitamínov a metabolizmu tiamínu

Choroba (beriberi), ktorá je klasickou formou nedostatku vitamínu B1, je v súčasnosti rozšírená v 19. a na začiatku 20. storočia v krajinách Ďalekého východu oveľa menej. Existujú tri formy beriberi, ktoré zodpovedajú najvýraznejším prejavom ochorenia:

• suché alebo paralytické (prevažujú neurologické lézie - paréza, paralýza atď.);
• edematózne (porušenia sa pozorujú hlavne na strane obehového aparátu krvi);
• akútne alebo srdcové (rýchlo končí smrťou na pozadí závažného zlyhania pravej komory).

V praxi sú uvedené formy v čistej forme zriedkavé a pozorujú sa ich čiastočné prechody. V moderných podmienkach sa najčastejšie stretávame s hypovitaminózou B1 rôznej hĺbky. Symptomatológia tohto ochorenia je spravidla skôr všeobecná (dýchavičnosť, búšenie srdca, bolesť v oblasti srdca, slabosť, rýchla únava, strata chuti do jedla, zníženie celkovej odolnosti voči iným chorobám atď.) a nemôže byť plne uznaná ako typická pre nedostatočnosť iba tiamínu, pretože sa nachádza v mnohých iných hypovitaminózach. V podstate treba ešte raz konštatovať, že uvedené symptómy možno pripísať hypovitaminóze B1 napokon len na základe špeciálnych biochemických štúdií (pozri vyššie). Samostatné posúdenie si vyžaduje sekundárna hypovitaminóza B1, ktorá vzniká v dôsledku nerovnováhy alebo metabolizmu vitamínov. Do prvej skupiny treba zaradiť prípady zvýšenej konzumácie vitamínu pri jeho obvyklom príjme s jedlom (tyreotoxikóza a niektoré iné ochorenia, nadbytok sacharidov v strave), poruchy vstrebávania z tráviaceho traktu, prípadne zvýšené vylučovanie vitamínu močom po dlhodobom užívanie diuretík. Druhú skupinu porúch väčšina autorov spája s oslabením procesov intersticiálnej fosforylácie tiamínu alebo jeho proteidizácie, ako pri terapeutickom použití hydrazidov kyseliny izonikotínovej alebo pri hladovaní bielkovín.

Rozmanitosť príčin uvedených vyššie (v podstate endogénneho radu) podmieňuje rozvoj deficitu tiamínu, ktorý je v prvej skupine porúch do značnej miery eliminovaný dodatočným podávaním vitamínu vo zvýšených dávkach. Hypovitaminóza druhého typu sa často nehodí na priamu vitamínovú terapiu a vyžaduje predbežné odstránenie počiatočných základných porúch v metabolizme samotného tiamínu alebo zavedenie derivátov koenzýmov do tela.

Zdá sa, že spojenie takýchto rôznych etiologicky odlišných foriem poruchy zásobovania tiamínom v organizme do jednej skupiny tzv. endogénnej hypovitaminózy nie je celkom úspešné. Pre metabolické poruchy je vhodnejší termín "dysvitaminoza", to znamená jednoducho konštatovanie skutočnosti o porušení metabolizmu vitamínu pri jeho normálnom, dostatočnom príjme v tele. Niečo podobné sa pozoruje, keď si vitamíny navzájom konkurujú, keď nadmerný príjem jedného z vitamínov brzdí výmenu a proteidizáciu druhého.

Preventívne a terapeutické použitie tiamínu a jeho derivátov

Indikácie a kontraindikácie pre tiaminoterapiu

Pri zdôvodňovaní hlavných zásad terapeutického využitia vitamínu alebo jeho derivátov treba vychádzať z viacerých predpokladov. V prípade, že ide o nedostatok typu nedostatku vitamínu alebo hypovitaminózy, liečba sa vykonáva podľa obvyklých pravidiel substitučnej terapie. Zložitejšia je situácia pri dysvitaminóze, ktorá sa vyskytuje na pozadí akéhokoľvek patologického procesu alebo v dôsledku vystavenia metabolizmu tiamínu rôznymi exogénnymi faktormi (lieky, chemické jedy, fyzikálne činidlá atď.), kedy úspech do značnej miery závisí od etiotropnej terapie resp. použitie vhodných vitamínových prípravkov (kokarboxyláza, disulfidové deriváty). Analýzou dostupných údajov možno predpokladať, že predpoklady pre terapeutické využitie tiamínu sú dostupné pre rôzne etiologické lézie gastrointestinálneho traktu, pečene, neuropsychiatrické ochorenia, kardiovaskulárne zlyhanie, hypotenziu, reumatizmus. Praktické skúsenosti odôvodňujú použitie vitamínu pri krivici, chronickej tonzilitíde, mnohých kožných a infekčných ochoreniach, diabetes mellitus, hypertyreóze, tuberkulóze. Dostatočne odôvodnené je profylaktické podávanie tiamínu športovcom, pilotom v predvečer očakávaného preťaženia, pracovníkom zaoberajúcim sa priemyselnými jedmi (oxid uhoľnatý, amoniak, oxidy dusíka atď.), v pôrodníckej praxi v predvečer pôrodu a v iných prípadoch.

Druhým smerom zdôvodnenia liečby tiamínom môže byť zohľadnenie známych biochemických funkcií tohto vitamínu. V tomto prípade musí byť otázka vyriešená na základe konkrétnych údajov o porušení tých metabolických procesov v tele pacienta, ktoré môžeme napraviť zavedením vitamínu. V podstate by sme mali hovoriť o koenzýmovej a nekoenzýmovej aktivite tiamínu, teda o tých jeho funkciách, ktoré sú podrobne diskutované vyššie. Spočiatku boli hlavnými indikáciami na použitie tiamínu pri rôznych ochoreniach symptómy typické pre beri-beri: neuritída, neuralgia, paralýza, bolesti rôznej etiológie, poruchy nervovej a srdcovej činnosti. V súčasnosti pri zdôvodňovaní potreby vitamínovej terapie vychádzajú najmä z metabolických porúch (acidóza, diabetická kóma, pyruvatémia, toxémia tehotných žien).

Tiamín sa používa pri periférnej neuritíde, všeobecných poruchách v dôsledku podvýživy, anorexii, Wernickeovej encefalopatii, nedostatku vitamínov, chronickom alkoholizme, alkoholovej neuritíde, kardiovaskulárnej nedostatočnosti a gastrointestinálnych poruchách.

Pri všetkých týchto ochoreniach (okrem Wernickeho encefalopatie) sa tiamín používa približne rovnako enterálne a parenterálne v dávkach od 5 do 100 mg denne. V súčasnosti sú do klinickej praxe široko zavedené niektoré liečivé prípravky vitamínu: tiamínfosfáty (TF) a disulfidové deriváty. Po vyvinutí jednoduchej metódy syntézy TF ako terapeutického činidla si takzvaná kokarboxyláza (TDF) rýchlo získala popularitu. Dôvodom zavedenia TDF do lekárskej praxe bol známy fakt o koenzýmovej aktivite tohto konkrétneho derivátu vitamínu. Okrem toho toxicita TF je 2,5-4 krát nižšia ako toxicita voľného tiamínu. Existuje ďalšia významná výhoda TF - úplnejšia stráviteľnosť. Takže u ľudí po ekvimolárnych intramuskulárnych injekciách tiamínu, TMP a TDF bolo množstvo vitamínu, ktoré sa objavilo v moči za 24 hodín, 33, 12 a 7 % podanej dávky.

Použitie TF je najúčinnejšie, keď je potrebné vykonať vitamínovú terapiu u pacientov s oslabenými fosforylačnými procesmi. Takže pri pľúcnej tuberkulóze sú injekcie tiamínu neúčinné: až 70% vitamínu sa môže denne vylúčiť močom. Ak pacienti dostávali ekvivalentné dávky TDF, potom bolo vylučovanie vitamínu z tela menšie - 11%. Keď sa podáva parenterálne, najmä intravenózne, TDF vyvoláva metabolické účinky, ktoré nie sú pozorované po injekciách voľného vitamínu. Veľmi často TDF spôsobuje posuny podobné tým, ktoré sa pozorujú pri použití ATP alebo fosfokreatínu.

Najpočetnejšie údaje sa týkajú použitia TDF pri diabetes mellitus a kardiovaskulárnej insuficiencii. Podávanie TDF (50-100 mg intravenózne) dramaticky znížilo úmrtnosť na diabetickú kómu a ukázalo sa ako veľmi účinné pri liečbe acidotických stavov. TDF nielen zvyšuje účinok inzulínu, ale u niektorých pacientov tiež odstraňuje inzulínovú rezistenciu. Spolu s normalizáciou tradičných ukazovateľov charakterizujúcich závažnosť diabetes mellitus (glykémia, glukozúria, ketóza) má TDF výrazný normalizačný účinok na hladinu cholesterolu a fosfolipidov v Corvi. V prípade kardiovaskulárnej nedostatočnosti dokonca aj jednorazové injekcie TDF rýchlo normalizujú zvýšené hladiny pyruvátu a kyseliny mliečnej v krvi pacientov.

TDF výrazne aktivuje myokardiálny príjem živín z krvi, čím sa rýchlo zlepšujú parametre elektrokardiogramu. Podobný účinok TDF je široko používaný pri liečbe rôznych funkčných abnormalít srdca (extrasystol, niektoré formy arytmií). Vyjadrené pozitívne zmeny v indexoch elektrokardiogramu sú opísané pri artérioskleróze, hypertenzii, niektorých endokrinných a obličkových ochoreniach, infarkte myokardu, chybách srdcových chlopní v prípadoch, keď hlavným faktorom patológie bolo porušenie trofizmu srdca. Ukázalo sa tiež, že TDF je účinnejší ako tiamín pri ochoreniach periférneho a centrálneho nervového systému, pri roztrúsenej skleróze, bronchiálnej astme a mnohých ďalších ochoreniach.

Rozšírené sú aj rôzne disulfidové deriváty vitamínu, ktorých účinnosť sa vysvetľuje lepšou asimiláciou disulfidových foriem v črevnom trakte. Za jednu z výhod týchto derivátov sa považuje ich výrazne nižšia toxicita v porovnaní s tiamínom.

Zdroje

Čierny chlieb, obilniny, hrach, fazuľa, mäso, kvasnice.

Denná požiadavka

Štruktúra

V zložení tiamínu je určený pyrimidínový kruh spojený s tiazolovým kruhom. Koenzýmová forma vitamínu je tiamíndifosfát.

Štruktúra vitamínu B1

Štruktúra tiamíndifosfátu

Metabolizmus

Absorbuje sa v tenkom čreve ako voľný tiamín. Vitamín je fosforylovaný priamo v cieľovej bunke. Asi 50 % z celkového množstva B 1 je vo svaloch, asi 40 % v pečeni. Telo neobsahuje viac ako 30 denných dávok vitamínu naraz.

Biochemické funkcie

1. Časť tiamíndifosfát(TDF), ktorá

Príklad reakcie zahŕňajúcej tiamíndifosfát (pentózafosfátová dráha)

2. Časť tiamíntrifosfát, ktorá zatiaľ nie je dostatočne prebádaná. Sú rozptýlené informácie o účasti TTF na prenose nervových impulzov, na tvorbe bunkového signálu, na reakciách bunkovej bioelektrogenézy, na regulácii aktivity iónových kanálov.

Hypovitaminóza B1

Príčina

Hlavným dôvodom je chyba vitamín v potravinách, nadbytok alkohol-obsahujúce nápoje, ktoré znižujú vstrebávanie a zvyšujú vylučovanie vitamínu, príp sacharidov potraviny, ktoré zvyšujú potrebu tiamínu.

Príčinou hypovitaminózy môže byť aj konzumácia surových rýb (treska, pstruh, sleď), surových ustríc, keďže obsahujú antivitamín – enzým tiamináza ničí vitamín. Ľudské črevo obsahuje baktérie tiamináza.

Klinický obraz

Choroba "beriberi" alebo "spútanie nôh" je porušením metabolizmu tráviaceho, kardiovaskulárneho a nervového systému v dôsledku nedostatočného energetického a plastového metabolizmu.

Zo strany nervového tkaniva sa pozorujú:

• polyneuritída: znížená periférna citlivosť, strata niektorých reflexov, bolesť pozdĺž nervov,
• encefalopatia:
  - Wernickeho syndróm - zmätenosť, porucha koordinácie, halucinácie, poruchy zraku,
  - Korsakovov syndróm - retrográdna amnézia, neschopnosť asimilovať nové informácie, zhovorčivosť.

Zo strany kardiovaskulárneho systému dochádza k porušeniu srdcového rytmu, bolesti v srdci a zvýšeniu jeho veľkosti.

V gastrointestinálny trakt je narušená sekrečná a motorická funkcia, dochádza k črevnej atónii a zápche, mizne chuť do jedla a znižuje sa kyslosť žalúdočnej šťavy.