Тиамин

Тиами́н (витамин B₁; старое название — аневрин) — органическое гетероциклическое соединение, водорастворимый витамин, отвечающий формуле C₁₂H₁₇N₄OS. Бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, нерастворимое в спирте (есть и жирорастворимый аналог витамина B₁ (тиамина) — (бенфотиамин)). Водные растворы тиамина в кислой среде выдерживают нагревание до высоких температур без снижения биологической активности. В нейтральной и особенно в щелочной среде витамин B₁, наоборот, быстро разрушается при нагревании. На сегодняшний день известно четыре формы тиамина в организме человека: нефосфорилированный тиамин, тиаминмонофосфат, тиаминдифосфат (он же (тиаминпирофосфат)) и тиаминтрифосфат. Тиаминдифосфат является самой распространенной формой тиамина.

Тиамин
Общие
Систематическое наименование	3-​[​(4-​амино-​2-​метил-​5-​пиримидил)​ метил]-​5-​​(2-​гидроксиэтил)​-​4-​метил-​тиазол
Хим. формула	C12H17N4OS⁺
Рац. формула	C12H17N4OS
Физические свойства
Молярная масса	265,4 г/моль
Термические свойства
Температура
• плавления	248—250 °C
Классификация
Рег. номер CAS	59-43-8
PubChem	1130
SMILES	CC1=C(SC=[N+]1CC2=CN=C(N=C2N)C)CCO
InChI	InChI=1S/C12H17N4OS/c1-8-11(3-4-17)18-7-16(8)6-10-5-14-9(2)15-12(10)13/h5,7,17H,3-4,6H2,1-2H3,(H2,13,14,15)/q+1 JZRWCGZRTZMZEH-UHFFFAOYSA-N
ChEBI	18385
ChemSpider	1098
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Тиамин
Химическое соединение
Брутто-формула	C12H17N4OS⁺
CAS	70-16-6
PubChem	1130
DrugBank	DB00152
Состав
Классификация
АТХ	A11DA, A11DA01
Другие названия
Аневрин, Витамин B1, тиамина бромид, тиамина гидрохлорид, тиамина хлорид, нефосфорилированный тиамин
Медиафайлы на Викискладе

Более известный как витамин B₁, тиамин играет важную роль в процессах метаболизма углеводов, жиров и белков. Тело человека может хранить до 30 мг тиамина в тканях. Тиамин в основном сосредоточен в скелетных мышцах. Другие органы, в которых он найден, — это мозг, сердце, печень и почки. Вещество необходимо для нормального роста и развития и помогает поддерживать надлежащую работу сердца, нервной и пищеварительной систем. Тиамин, являясь водорастворимым соединением, не запасается в организме и не обладает отравляющими свойствами. Недостаток тиамина, возникающий при плохом питании и чрезмерном употреблении алкоголя, приводит к (синдрому Вернике — Корсакова) и авитаминозу. Эти расстройства характеризуются неисправностями в нервной системе, которые могут быть восстановлены при высоком уровне потребления тиамина и соответствующей диете.

История

(Христиан Эйкман) предположил существование паралитического яда в эндосперме риса и наличие полезных для организма веществ в рисовых отрубях, излечивающих болезнь (бери-бери). За исследования, которые привели к открытию витаминов, Эйкман получил в 1929 году Нобелевскую премию в области медицины. В 1911 году Казимир Функ получил биологически активное вещество из рисовых отрубей, которое назвал витамином, так как его молекула содержала азот.

В чистом виде впервые выделен (Б. Янсеном) в 1926 году.

Физико-химические свойства

Тиамин хорошо растворим в воде. В кислых водных растворах весьма устойчив к нагреванию, в щелочных — быстро разрушается.^[]

Молекула содержит два соединённых метиленовой связью кольца: пиримидиновое и тиазоловое.

Метаболическая роль и обмен

Основная статья: (Тиаминпирофосфат)

(Тиаминпирофосфат)

В природе тиамин синтезируется растениями и многими микроорганизмами. Большинство животных и человек не могут синтезировать тиамин и получают его вместе с пищей. В тиамине нуждаются все животные за исключением жвачных, так как бактерии в их кишечнике синтезируют достаточное количество витамина.

Всасываясь из кишечника, тиамин фосфорилируется и превращается в тиаминпирофосфат.

Тиаминпирофосфат (ТПФ, англ. TPP) — активная форма тиамина — является коферментом (пируватдекарбоксилазного) и комплексов, а также (транскетолазы). Первые два фермента участвуют в метаболизме углеводов, транскетолаза функционирует в (пентозофосфатном пути), участвуя в переносе гликоальдегидного радикала между кето- и альдосахарами. ТПФ синтезируется ферментом , главным образом в печени и в ткани мозга. Реакция требует присутствия свободного тиамина, ионов Mg²⁺ и АТФ. Также ТПФ выступает коферментом дегидрогеназы γ-оксиглутаровой кислоты и пируватдекарбоксилазы клеток дрожжей.

Другими производными тиамина являются:

• Тиаминтрифосфат, обнаружен у бактерий, грибов, растений и животных, у (E. coli) играет роль сигнальной молекулы при ответе на аминокислотное голодание.
• Аденозинтиаминдифосфат — накапливается у (E. coli) в результате углеродного голодания.
• Аденозинтиаминтрифосфат — присутствует в небольших количествах в печени позвоночных, функция его неизвестна.

Гиповитаминоз

Системный недостаток тиамина является причиной развития ряда тяжёлых расстройств, ведущее место в которых занимают поражения нервной системы. Комплекс последствий недостаточности тиамина известен под названием болезни (бери-бери) и синдрома Корсакова-Вернике.

Как правило, развитие дефицита тиамина бывает связано с нарушениями в питании. Это может быть следствием недостаточного поступления тиамина с пищей либо происходить в результате избыточного употребления продуктов, содержащих значительные количества антитиаминовых факторов. Так, свежие рыба и морепродукты содержат значительные количества (тиаминазы), разрушающей витамин; чай и кофе ингибируют всасывание тиамина.

При бери-бери наблюдаются слабость, потеря веса, атрофия мышц, невриты, нарушения умственной деятельности, расстройства со стороны пищеварительной и сердечно-сосудистой системы, развитие парезов и параличей.

Одной из форм бери-бери, встречающейся преимущественно в развитых странах, является (Синдром Гайе — Вернике) (иначе — синдром Вернике — Корсакова), развивающийся при алкоголизме.

Синдром Вернике — Корсакова является потенциально фатальным неврологическим расстройством, что наиболее часто встречается у алкоголиков. Алкоголь напрямую влияет на механизмы фосфорилирования/дефосфорилирования тиамина, что приводит к сильному уменьшению концентрации активной формы тиамина.

Энцефалопатия Вернике и Корсаковский психоз — два отдельных диагноза. Этот синдром вызывает повреждения головного мозга в третьем и четвёртом желудочке, таламусе и мамиллярных органах. Развитие болезни приводит к психозу и необратимому повреждению в областях мозга, связанных с памятью. Симптомы энцефалопатии Корсакова-Вернике включают:

• путаницу и потерю умственной деятельности, что может прогрессировать до комы;
• потерю мышечной координации (атаксию);
• аномальные движения глаз, двоение в глазах;
• неспособность сформировать новые воспоминания;
• потерю памяти.

Лечение энцефалопатии Вернике включает внутривенное введение тиамина в течение 3—5 дней с последующим приемом высокой потенции B-витаминного комплекса, пока улучшение продолжается.

При нарушении обмена тиамина в первую очередь возникает расстройство окислительного декарбоксилирования α-кетокислот и частично блокируется метаболизм углеводов. У больных бери-бери происходит накопление недоокисленных продуктов обмена пирувата, которые оказывают токсическое действие на ЦНС и обусловливают развитие метаболического ацидоза. Вследствие развития энергодефицита снижается эффективность работы ионных градиентных насосов, в том числе клеток нервной и мышечной ткани. Нарушается синтез жирных кислот и трансформация углеводов в жиры. Усиление катаболизма белков ведёт к развитию мышечной атрофии, у детей — к задержке физического развития. Вследствие затруднения образования из пировиноградной кислоты (ацетил КоА) страдает процесс ацетилирования холина.

Экспериментальные исследования по депривации тиамина у мышей приводили к энергодефициту в печени, увеличению уровня лактата, уменьшению транскрипции генов, связанных с метаболизмом липидов и глюкозы.

Гипервитаминоз

(Гипервитаминоз) для тиамина встречается крайне редко. (Парентеральное введение) витамина B₁ в большой дозе может вызвать (анафилактический шок) вследствие способности тиамина вызывать неспецифическую дегрануляцию (тучных клеток). Тиамин в фармакологических дозах (от 30 мг) в таблетках угнетает холинэстеразу и гистаминазу^[], вызывая соответствующие синдромы. Также вызывает дефицит меди, витаминов B₂ и B₃ в крови^[]. Леводопа постепенно вызывает гипервитаминоз B₁^[] (возможно, именно поэтому сначала идёт улучшение от леводопы, а потом — ранее необъяснимое ухудшение). При фотодерматозах и СКВ регистрируется всегда повышенный фон B₁ и дефицит B₆, особенно после загара.

Распространение в пищевых продуктах

Основные количества тиамина человек получает с растительной пищей. Богаты тиамином такая растительная еда, как (пшеничный хлеб) из муки грубого помола, соя, фасоль, горох, (шпинат). Меньше содержание тиамина в картофеле, моркови, капусте. Из животной пищи содержанием тиамина выделяются печень, почки, мозг, свинина, говядина, также он содержится в дрожжах. В молоке его содержится около 0,5 мг/кг. Витамин B₁ синтезируется некоторыми видами бактерий, составляющих микрофлору толстого кишечника.

Нормы потребления тиамина (витамина B1)

Пол	Возраст	Суточная норма тиамина (витамин B1), мг/день
Младенцы	до 6 месяцев	0,2
Младенцы	7 — 12 месяцев	0,3
Дети	1 — 3 года	0,5
Дети	4 — 8 лет	0,6
Дети	9 — 13 лет	0,9
Мужчины	14 лет и старше	1,2
Женщины	14-18 лет	1,0
Женщины	19 лет и старше	1,1

Примечания

1. Б.Ф.Коровкин. Биологическая химия. — 1998.
2. Makarchikov A. F., Lakaye B., Gulyai I. E., Czerniecki J., Coumans B., Wins P., Grisar T and Bettendorff L. Thiamine triphosphate and thiamine triphosphatase activities: from bacteria to mammals (англ.) // Cell. Mol. Life Sci : journal. — 2003. — Vol. 60. — P. 1477—1488. — doi:10.1007/s00018-003-3098-4.
3. Lakaye B., Wirtzfeld B., Wins P., Grisar T and Bettendorff L. Thiamine triphosphate, a new signal required for optimal growth of Escherichia coli during amino acid starvation (англ.) // (J. Biol. Chem.) : journal. — 2004. — Vol. 279. — P. 17142—17147. — doi:10.1074/jbc.M313569200. — PMID 14769791.
4. Bettendorff L., Wirtzfeld B., Makarchikov A. F., Mazzucchelli G., Frédérich M., Gigliobianco T., Gangolf M., De Pauw E., Angenot L and Wins P. Discovery of a natural thiamine adenine nucleotide (неопр.) // Nature Chem. Biol.. — 2007. — Т. 3. — С. 211—212. — doi:10.1038/nchembio867.
5. Frédérich M., Delvaux D., Gigliobianco T., Gangolf M., Dive G., Mazzucchelli G., Elias B., De Pauw E., Angenot L., Wins P. and Bettendorff L. Thiaminylated adenine nucleotides — chemical synthesis, structural characterization and natural occurrence FEBS J. (англ.) : journal. — 2009. — Vol. 276. — P. 3256—3268. — doi:10.1111/j.1742-4658.2009.07040.x.
6. Alain de J. Hernandez-Vazquez, Josue Andres Garcia-Sanchez, Elizabeth Moreno-Arriola, Ana Salvador-Adriano, Daniel Ortega-Cuellar. Thiamine Deprivation Produces a Liver ATP Deficit and Metabolic and Genomic Effects in Mice: Findings Are Parallel to Those of Biotin Deficiency and Have Implications for Energy Disorders // Journal of Nutrigenetics and Nutrigenomics. — 2017-02-18. — Т. 9, вып. 5—6. — С. 287—299. — ISSN 1661-6758. — doi:10.1159/000456663. 24 марта 2017 года.
7.   (неопр.). Дата обращения: 12 декабря 2010. Архивировано из оригинала 24 ноября 2010 года.
8. Thiamin.  (неопр.) Дата обращения: 3 марта 2013. 26 марта 2013 года.

Литература

• Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации : методические рекомендации : МР 2.3.1.2432-08 : [ 19 февраля 2016] / Утв. рук. Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Гл. гос. сан. врачом РФ (Г. Г. Онищенко). — 2008. — 18 декабря. — 39 с. — (3.2.1. Рациональное питание).