Thiamin (vitamin B1) je ve vodě rozpustný vitamin a patří do skupiny vitamínů B. Na základě pozorování nizozemského lékaře Christiaana Eijkmana na konci 19. století, že u kuřat se vyskytly příznaky podobné beriberi poté, co jim byla podávána loupaná a leštěná rýže, ale ne poté, co jim byla podána neloupaná a neleštěná rýže nebo rýžové otruby, je thiamin také známý jako „antiberiberi vitamin“. Po izolaci beriberi ochranné látky z rýžových slupek a pojmenování vitaminu jako aneurin v roce 1926 Jansenem a Donathem, bylo strukturální objasnění a syntéza vitaminu B1 spojením obou kruhových struktur provedena v roce 1936 Williamsem a Windausem a B vitamin byl pojmenován thiamin. Molekula thiaminu sestává z pyrimidinového a thiazolového kruhu spojeného methylenovou skupinou. Samotný thiamin nenachází terapeutické použití, ale pouze jejich hydrofilní (ve vodě rozpustné) soli, jako je hydrochlorid thiaminchloridu, thiaminmononitrát a thiamin disulfid, nebo jejich lipofilní (v tucích rozpustné) deriváty (allithiaminy), jako je benfotiamin (S -benzoylthiamin-o-monofosfát; BTMP), bentiamin (dibenzoylthiamin) a fursultiamin (thiamintetrahydrofurfuryldisulfid). Suchý vitamin B1 je stabilní při 100 ° C. Vodné roztoky vitaminu B1 jsou nejstabilnější při pH <5.5, ale ne v neutrálním nebo alkalickém prostředí. Thiamin je jak termolabilní (citlivý na teplo), tak citlivý na světlo a oxidaci a vykazuje vysokou strukturní nebo ústavní specifičnost. Drobné změny v molekulární struktuře jsou spojeny se snížením účinnosti vitaminů, neúčinností nebo v určitých případech s antagonistickým (opačným) způsobem působení. Antagonisté thiaminu, jako je oxythiamin, pyrithiamin a amprolium, mohou inhibovat (inhibovat) thiaminázu I a II (thiamin štěpící a inaktivující enzymy) a inhibovat vazbu biologicky aktivního thiaminpyrofosfátu (TPP; synonyma: thiamindifosfát (TDP), kokarboxyláza) na svůj apoenzym a kompetitivně inhibuje dekarboxylaci (štěpení molekuly oxidu uhličitého (CO2)) 2-oxokyselin. Infuzní roztoky obsahující siřičitany (SO2) vedou k úplné degradaci vitaminu B1.
Vstřebávání
Thiamin se nachází v rostlinných i živočišných potravinách, ale pouze v nízkých koncentracích. Zatímco thiamin je přítomen ve volné, nefosforylované formě v rostlinách, 80-85% vitaminu B se vyskytuje ve zvířecích tkáních jako biologicky aktivní TPP a TDP a 15-20% jako thiaminmonofosfát (TMP) a thiamintrifosfát (TTP) . Fosforylovaný vitamin B1 přijímaný potravou je defosforylován nespecifickými fosfatázami střevní stěny (enzymatické odstranění fosfát skupiny) a tak převedeny do vstřebatelného stavu. Vstřebávání volného thiaminu je nejvyšší v jejunu (prázdné střevo), následuje duodenum (duodenum) a ileum (ileum). Pouze malá množství jsou absorbována v žaludek a dvojtečka (tlusté střevo). Střevní vstřebávání (příjem přes střevo) thiaminu podléhá a dávka-závislý duální mechanismus. Fyziologické množství vitaminu B pod a koncentrace 2 µmol / l jsou absorbovány v závislosti na energii sodík- zprostředkovaný nosný mechanismus. Transport vitaminu B1 do buněk střevní sliznice je tedy aktivní a saturovatelný. Strukturní analogy, jako je pyrithiamin, mohou inhibovat aktivní vitamin B1 vstřebávání vytlačením thiaminu z jeho transportu Proteinů umístěný v apikální (směřující dovnitř střeva) buněčná membrána. Vliv alkohol or ethanolna druhé straně spočívá v inhibici sodík-draslík adenosin trifosfatáza (Na + / K + -ATPáza; enzym, který katalyzuje transport iontů Na + z buňky a ionty K + do buňky štěpením ATP) v bazolaterální buněčná membrána (odvrácený od vnitřku střeva), což vede k downregulaci transportu specifického pro thiamin Proteinů. Nad a koncentrace 2 µmol / l dochází k absorpci vitaminu B1 pasivní difúzí, což není ani jedno sodík-závislé, ani nemohou být inhibovány antagonisty thiaminu nebo ethanolJako aplikovaný (administrovaný) dávka zvyšuje, procento absorbovaného thiaminu klesá. To je na jedné straně způsobeno sníženou regulací transmembránového transportu Proteinů pro thiamin ve střevě sliznice buňky (buňky sliznice) z vitaminu B1 dávka > 2 µmol / l a na druhé straně k neúčinnosti pasivní absorpční dráhy ve srovnání s aktivním transportním mechanismem zprostředkovaným nosičem. Podle studií s orálně podávaným radioaktivně značeným thiaminem je rychlost absorpce při příjmu 1 mg ~ 50%, 5 mg ~ 33%, 20 mg ~ 25% a 50 mg ~ 5.3%. Celkově lze vstřebat pouze maximálně 8–15 mg vitaminu B1 denně. Srovnání biopsií (vzorků tkání) střeva sliznice pacientů s nedostatkem thiaminu a bez něj vykázalo významně vyšší absorpci vitaminu B1 ve střevě u pacientů se špatným stavem thiaminu. Zvýšená absorpce vitaminu B1 v nedostatečném stavu je důsledkem upregulace (upregulace) apikálních transportérů thiaminu ve střevě sliznice buňky (buňky sliznice). Absorbovaný thiamin je částečně fosforylován ve střevních slizničních buňkách (buňkách sliznice) cytosolickou pyrofosfokinázou se štěpením adenosin trifosfát (ATP) na koenzymaticky aktivní TPP (enzymatické navázání fosfát skupiny). Kromě mechanismu nosiče zprostředkovaného sodíkem se také předpokládá, že intracelulární pyrofosfokináza je krokem omezujícím rychlost v aktivním transportu thiaminu do a přes buňku sliznice. Volný a fosforylovaný thiamin vstupuje do játra přes portál žíla, odkud je transportován krví do cílových orgánů a tkání podle jejich požadavků.
Transport a distribuce v těle
Transport vitaminu B1 jako celek krev vyskytuje se hlavně v krevních buňkách - 75% v erytrocyty (červené krvinky) a 15% v leukocyty (bílý krev buňky). Pouze 10% vitaminu B1 v krev je transportován plazmaticky, primárně vázán na albumin. Příjem vysokých dávek vitaminu B1 vede k překročení vazebné kapacity, takže se vylučuje přebytek thiaminu. Celková hladina v krvi se pohybuje mezi 5-12 µg / dl. V cílových orgánech a tkáních je thiamin přijímán do cílových buněk a mitochondrie („Energetické elektrárny“ buněk) prostřednictvím thiaminového transportéru s vysokou afinitou (vazba pevnost). Vzhledem k fyziologickému významu vitaminu B1 v uhlohydrátech a energetický metabolismus, srdeční sval (3-8 µg / g), ledvina (2-6 µg / g), játra (2-8 µg / g), mozek (1-4 µg / g) a zejména v kosterním svalu mají vysoké koncentrace thiaminu. Při nedostatku thiaminu je v důsledku upregulace (upregulace) transmembránových transportních proteinů zvýšena absorpce vitaminu B1 do cílových buněk. Volný thiamin lze fosforylovat na biologicky aktivní TPP ve všech orgánech a tkáních intracelulární pyrofosfokinázou se spotřebou ATP a akumulací dvou fosfát zbytky. Alkohol or ethanol zabraňuje aktivaci volného thiaminu na koenzym TPP kompetitivní inhibicí pyrofosfokinázy. Přenos další fosfátové skupiny na TPP pomocí kinázy s odštěpením ATP vede k TTP, který lze působením fosfatáz přeměnit zpět na TPP, TMP nebo volný, nefosforylovaný thiamin. Zatímco vitamin B1 se nachází v krevní plazmě, mateřské mlékoa mozkomíšní mok (ovlivňující mozek a mícha) hlavně ve volné formě nebo jako TMP, krvinky (leukocyty; erytrocyty) a tkáně obsahují hlavně TPP. Pro intracelulární koenzymaticky aktivní TPP je buněčná membrána je nepropustný (nepropustný). TPP může opustit buňku pouze po hydrolýze (štěpení reakcí s voda) prostřednictvím TMP k uvolnění thiaminu. Intracelulární fosforylace (enzymatické připojení fosfátových skupin) a snížení permeability membrány (permeabilita membrány) pro fosforylovaný thiamin nakonec slouží jako ochranný mechanismus, aby se zabránilo ztrátám vitaminu B1 z fyziologických dávek (1 až 2 mg / den). Celková zásoba vitaminu B1 v těle zdravých jedinců je 25–30 mg, z čehož přibližně 40% se nachází ve svalech. Sklad thiaminu v užším smyslu neexistuje. Díky své funkci koenzymu je vitamin B1 vždy spojen (spojen) s odpovídajícím enzymem a je zadržen (zadržen ledvina) v rozsahu, který je v současné době požadován. Biologický poločas thiaminu je relativně krátký a uvádí se u lidí 9.5-18.5 dne. Omezená skladovací kapacita a vysoká rychlost obratu vitaminu B vyžadují denní příjem dostatečného množství thiaminu, aby byly splněny požadavky, zejména v případech zvýšené spotřeby vitaminu B1 v důsledku zvýšeného metabolismu, například při sportu, těžké fyzické práci, uvnitř těhotenství a laktace, chronické alkohol zneužívání a horečka.
Vylučování
Vylučování vitaminu B1 závisí na dávce. Ve fyziologickém rozmezí (normální pro metabolismus) je přibližně 25% thiaminu vylučováno ledvinami (prostřednictvím ledvina). Při vysokých aplikovaných dávkách dochází k vylučování vitaminu B1 téměř úplně ledvinami po nasycení tkání, se současným zvýšením podílu thiaminu vylučovaného žluč a neabsorbovaného thiaminu ve stolici. Tento efekt přetečení ledvin je výrazem sebe samadeprese procesů nerenální clearance (procesy vylučování) a také saturace tubulární reabsorpce (reabsorpce v renálních tubulech). Asi 50% thiaminu se vylučuje ve volné formě nebo se esterifikuje síranovou skupinou. Zbývajících 50% jsou dosud neidentifikované metabolity, stejně jako kyselina thiainkarboxylová, kyselina methylthiazoleoctová a pyramin. Čím vyšší je příjem vitaminu B1, tím nižší je metabolizace a tím větší je vylučování volného nezměněného thiaminu.
Allithiamin
Allithiamines, jako je benfotiamin„Bentiamin a fursultiamin jsou lipofilní (v tucích rozpustné) thiaminové deriváty, které podle objevu japonské výzkumné skupiny Fujiwara počátkem 1950. let XNUMX. století vznikají spontánně za fyziologických podmínek kombinací thiamin s alicinem, účinnou látkou v česnek a cibule. U derivátů allithiaminů je thiazolový kruh, který je nezbytný pro působení vitamínů, otevřený a síra atom je substituován lipofilní skupinou. Teprve po uzavření thiazolového kruhu sloučeninami obsahujícími SH skupiny, jako je např cystein a glutathion, v buňkách střevní sliznice (buňky sliznice) a po fosforylaci (enzymatické přidání fosfátových skupin) na biologicky aktivní thiaminpyrofosfát v cílových buňkách mohou alithiaminy uplatnit svůj vitaminový účinek v organismu. Vzhledem ke své nepolární struktuře podléhají allithiaminy jiným absorpčním podmínkám než voda- rozpustné thiaminové deriváty, které jsou absorbovány podle kinetiky nasycení způsobem závislým na energii a sodíku pomocí mechanismu nosiče. K absorpci alithiaminů do buněk sliznice (slizničních buněk) střeva dochází po předchozí defosforylaci (odstranění fosfátových skupin) nespecifickými fosfatázami na střevní sliznici (střevní sliznice) úměrně dávce pasivní difúzí, přičemž alithiaminy procházejí střevní absorpcí bariéra rychlejší a snadnější ve srovnání s voda-rozpustné thiaminové deriváty díky své lepší permeabilitě membrány (permeabilita membrány). The biologická dostupnost lipofilní benfotiamin je asi 5- až 10krát vyšší než u thiandisulfidu a thiaminmononitrátu. Allithiaminy navíc po perorálním podání dosahují vyšších hladin thiaminu a TPP v plné krvi, cílových orgánech a tkáních správa při poměrně nízkých dávkách a jsou v těle zadržovány (zadržovány) déle. Hilbig a Rahmann (1998), kteří studovali tkáň distribuce a osud radioaktivně značeného zboží benfotiamin a thiamin hydrochlorid v krvi a různých orgánech, měřily významně vyšší radioaktivity ve všech orgánech po benfotiamin správa, speciálně v játra a ledviny. 5- až 25krát vyšší koncentrace benfotiamin byl nalezen v mozek a svaly. Ve všech ostatních orgánech byl obsah benfotiaminů o 10–40% vyšší než u thiamin-hydrochloridu.
