Tiamín (vitamín B1): Definícia, syntéza, absorpcia, transport a distribúcia

Tiamín (vitamín B1) je vitamín rozpustný vo vode a patrí do skupiny vitamínov B. Na základe pozorovania holandského lekára Christiaana Eijkmana na konci 19. storočia, že u kurčiat sa vyskytli príznaky podobné beriberi po ich kŕmení lúpanou a leštenou ryžou, ale nie po podaní nelúpanej a neleštenej ryže alebo ryžových otrúb, je tiamín tiež známy ako „vitamín antiberiberi“. Po izolácii ochrannej látky beriberi z ryžových šupiek a pomenovaní vitamínu ako aneurín v roku 1926 Jansenom a Donathom, uskutočnili štrukturálne objasnenie a syntézu vitamínu B1 spojením obidvoch kruhových štruktúr v roku 1936 Williams a Windaus a B vitamín dostal názov tiamín. Tiamínová molekula pozostáva z pyrimidínového a tiazolového kruhu spojeného metylénovou skupinou. Samotný tiamín nenájde terapeutické použitie, ale iba ich hydrofilné (vo vode rozpustné) soli, ako je hydrochlorid tiamínchloridu, tiamínmononitrát a tiamíndisulfid, alebo ich lipofilné (v tukoch rozpustné) deriváty (alitiamíny), ako je benfotiamín (S -benzoyltiamín-o-monofosfát; BTMP), bentiamín (dibenzoyltiamín) a fursultiamín (tiamín-tetrahydrofurfuryldisulfid). Suchý vitamín B1 je stabilný pri 100 ° C. Vodné roztoky vitamínu B1 sú najstabilnejšie pri pH <5.5, ale nie v neutrálnom alebo zásaditom prostredí. Tiamín je termolabilný (citlivý na teplo), citlivý na svetlo a oxidáciu a vykazuje vysokú štrukturálnu alebo ústavnú špecifickosť. Drobné zmeny v molekulárnej štruktúre súvisia so znížením účinnosti vitamínov, neúčinnosťou alebo v určitých prípadoch s antagonistickým (opačným) spôsobom účinku. Antagonisty tiamínu, ako sú oxytiamín, pyritiamín a amprólium, môžu inhibovať (inhibovať) tiaminázu I a II (enzýmy štiepiace a inaktivujúce tiamín) a inhibovať väzbu biologicky aktívneho tiamíndifrofosfátu (TPP; synonymá: tiamíndifosfát (TDP), kokarboxyláza) na jej apoenzým a kompetitívne inhibuje dekarboxyláciu (štiepenie molekuly oxidu uhličitého (CO2)) 2-oxokyselín. Infúzne roztoky obsahujúce siričitan (SO2) vedú k úplnej degradácii vitamínu B1.

Vstrebávanie

Tiamín sa nachádza v rastlinných aj živočíšnych potravinách, ale iba v nízkych koncentráciách. Zatiaľ čo tiamín je v rastlinách prítomný vo voľnej nefosforylovanej forme, 80-85% vitamínu B sa vyskytuje v živočíšnych tkanivách ako biologicky aktívny TPP a TDP a 15-20% ako tiamínmonofosfát (TMP) a tiamíntrifosfát (TTP). . Fosforylovaný vitamín B1 požitý s jedlom je defosforylovaný nešpecifickými fosfatázami črevnej steny (enzymatické odstránenie fosfát skupiny) a tak sa prevedú do vstrebateľného stavu. Vstrebávanie voľného tiamínu je najvyššia v jejune (prázdnom čreve), po ktorom nasleduje dvanástnik (dvanástnik) a ileum (ileum). Iba malé množstvo sa absorbuje v žalúdok a dvojbodka (hrubé črevo). Črevné vstrebávanie (príjem cez črevo) tiamínu podlieha a dávka-závislý duálny mechanizmus. Fyziologické množstvá vitamínu B nižšie a koncentrácie 2 µmol / l sú absorbované energeticky závislou sodík-sprostredkovaný nosný mechanizmus. Transport vitamínu B1 do črevných slizničných buniek je teda aktívny a nasýtený. Štrukturálne analógy, ako je pyritiamín, môžu inhibovať aktívny vitamín B1 vstrebávanie vytesnením tiamínu z jeho transportu proteíny nachádza sa v apikáli (smerom k vnútornej časti čreva) bunková membrána, Vplyv alkohol or etanolna druhej strane spočíva v inhibícii sodík-draslík adenozín trifosfatáza (Na + / K + -ATPáza; enzým, ktorý katalyzuje transport iónov Na + z bunky a iónov K + do bunky štiepením ATP) v bazolaterálnej bunková membrána (odvrátená od vnútra čreva), čo vedie k zníženiu regulácie transportu špecifického pre tiamín proteíny. Nad a koncentrácie 2 µmol / l, vstrebávanie vitamínu B1 nastáva pasívnou difúziou, čo nie je ani jedno sodík-závislé, ani nemôžu byť inhibované tiamínovými antagonistami alebo etanol. Ako aplikovaný (administrovaný) dávka zvyšuje, percento absorbovaného tiamínu klesá. Je to jednak spôsobené zníženou reguláciou transmembránovej prepravy proteíny pre tiamín v čreve sliznice bunky (bunky sliznice) z vitamínu B1 dávka > 2 µmol / l a na druhej strane k neúčinnosti pasívnej absorpčnej dráhy v porovnaní s aktívnym transportným mechanizmom sprostredkovaným nosičom. Podľa štúdií s orálne podávaným rádioaktívne značeným tiamínom je absorpčná rýchlosť pri príjme 1 mg ~ 50%, 5 mg ~ 33%, 20 mg ~ 25% a 50 mg ~ 5.3%. Celkovo sa dá vstrebať iba maximálne 8 - 15 mg vitamínu B1 denne. Porovnanie biopsií (vzoriek tkaniva) z čreva sliznice pacientov s nedostatkom tiamínu a bez neho vykázali významne vyššiu absorpciu vitamínu B1 v čreve u osôb so zlým stavom tiamínu. Zvýšená absorpcia vitamínu B1 v nedostatočnom stave je výsledkom upregulácie (upregulácie) apikálnych transportérov tiamínu v čreve. sliznice bunky (bunky sliznice). Absorbovaný tiamín je čiastočne fosforylovaný v bunkách črevnej sliznice (bunkách sliznice) cytozolickou pyrofosfokinázou so štiepením adenozín trifosfát (ATP) na koenzymaticky aktívny TPP (enzymatické pripojenie k fosfát skupiny). Okrem sodíkom sprostredkovaného nosičového mechanizmu sa intracelulárna pyrofosfokináza tiež považuje za krok obmedzujúci rýchlosť aktívneho transportu tiamínu do a cez bunku sliznice. Voľný a fosforylovaný tiamín vstupuje do pečeň cez portál žila, odkiaľ je krvnou cestou transportovaná do cieľových orgánov a tkanív podľa ich požiadaviek.

Transport a distribúcia v tele

Transport vitamínu B1 ako celok krv sa vyskytuje hlavne v krvných bunkách - 75% v erytrocyty (červené krvinky) a 15% v leukocyty (biely krv bunky). Iba 10% vitamínu B1 v krv sa transportuje plazmaticky, primárne sa viaže na bielkovina. Príjem vysokých dávok vitamínu B1 vedie k prekročeniu väzobnej kapacity, takže sa vylučuje nadbytok tiamínu. Celkové hladiny v krvi sa pohybujú medzi 5 - 12 µg / dl. V cieľových orgánoch a tkanivách sa tiamín prijíma do cieľových buniek a mitochondrie („Energetické elektrárne“ buniek) prostredníctvom transportéra tiamínu s vysokou afinitou (väzba pevnosť). Vzhľadom na fyziologický význam vitamínu B1 v uhľohydrátoch a energetický metabolizmus, srdcový sval (3 - 8 µg / g), oblička (2-6 µg / g), pečeň (2-8 µg / g), mozog (1-4 ug / g) a predovšetkým kostrové svalstvo majú vysoké koncentrácie tiamínu. Pri deficite tiamínu je v dôsledku upregulácie (upregulácie) transmembránových transportných proteínov zvýšená absorpcia vitamínu B1 do cieľových buniek. Voľný tiamín je možné fosforylovať na biologicky aktívny TPP vo všetkých orgánoch a tkanivách intracelulárnou pyrofosfokinázou so spotrebou ATP a akumuláciou dvoch fosfát zvyškov. Alkohol or etanol zabraňuje aktivácii voľného tiamínu na koenzým TPP kompetitívnou inhibíciou pyrofosfokinázy. Prenos ďalšej fosfátovej skupiny na TPP pomocou kinázy so štiepením ATP vedie k TTP, ktorý sa môže pôsobením fosfatáz konvertovať späť na TPP, TMP alebo voľný nefosforylovaný tiamín. Zatiaľ čo sa vitamín B1 nachádza v krvnej plazme, materské mliekoa mozgovomiechový mok (ovplyvňujúci mozog a miecha) hlavne vo voľnej forme alebo ako TMP, krvinky (leukocyty; erytrocyty) a tkanivá obsahujú hlavne TPP. Pre intracelulárny koenzymaticky aktívny TPP sa použil: bunková membrána je nepriepustný (nepriepustný). TPP môže opustiť bunku iba po hydrolýze (štiepenie reakciou s voda) prostredníctvom TMP na uvoľnenie tiamínu. Intracelulárna fosforylácia (enzymatické pripojenie fosfátových skupín) a zníženie permeability membrány (permeabilita membrány) pre fosforylovaný tiamín nakoniec slúžia ako ochranný mechanizmus na zabránenie stratám vitamínu B1 z fyziologických dávok (1 - 2 mg / d). Celkový obsah vitamínu B1 v tele u zdravých jedincov je 25 - 30 mg, z čoho približne 40% sa nachádza vo svaloch. Tiamínový obchod v užšom slova zmysle neexistuje. Vďaka svojej funkcii ako koenzým je vitamín B1 vždy spojený (spojený) so zodpovedajúcim enzýmom a je zadržaný iba (zadržaný oblička) v rozsahu, ktorý je v súčasnosti potrebný. Biologický polčas tiamínu je relatívne krátky a uvádza sa u ľudí 9.5-18.5 dňa. Obmedzená skladovacia kapacita a vysoká miera premeny vitamínu B si vyžaduje denný príjem dostatočného množstva tiamínu na splnenie požiadaviek, najmä v prípadoch zvýšenej spotreby vitamínu B1 v dôsledku zvýšeného metabolizmu, napríklad pri športe, veľkej fyzickej práci, v tehotenstva a laktácia, chronická alkohol zneužívanie a horúčka.

vylučovanie

Vylučovanie vitamínu B1 je závislé od dávky. Vo fyziologickom rozmedzí (normálne pre metabolizmus) sa približne 25% tiamínu vylučuje obličkami (prostredníctvom oblička). Pri vysokých aplikovaných dávkach dochádza k vylučovaniu vitamínu B1 takmer úplne obličkami po nasýtení tkanív, pri súčasnom zvýšení podielu tiamínu vylučovaného žlč a neabsorbovaného tiamínu vo výkaloch. Tento efekt pretečenia obličiek je vyjadrením vlastnejdepresia procesov renálneho klírensu (procesy vylučovania), ako aj nasýtenia tubulárnej reabsorpcie (reabsorpcie v renálnych tubuloch). Asi 50% tiamínu sa vylúči vo voľnej forme alebo sa esterifikuje síranovou skupinou. Zvyšných 50% sú zatiaľ neidentifikované metabolity, ako aj kyselina tiaminkarboxylová, kyselina metyltiazoleoctová a pyramín. Čím vyšší je príjem vitamínu B1, tým nižšia je metabolizácia a väčšie vylučovanie voľného, ​​nezmeneného tiamínu.

Allithiamin

Allitiamíny, ako napr benfotiamín, bentiamín a fursultiamín, sú lipofilné (v tukoch rozpustné) tiamínové deriváty, ktoré podľa objavu japonskej výskumnej skupiny Fujiwara začiatkom 1950. rokov XNUMX. storočia vznikajú spontánne za fyziologických podmienok kombináciou tiamínu s alicínom, účinnou látkou v cesnak a cibuľa. V derivátoch alitiamínu je tiazolový kruh, ktorý je nevyhnutný pre pôsobenie vitamínov, otvorený a síra atóm je substituovaný lipofilnou skupinou. Až po uzavretí tiazolového kruhu zlúčeninami obsahujúcimi SH skupiny, ako napr cysteín a glutatión, v bunkách črevnej sliznice (bunky sliznice) a po fosforylácii (enzymatické pridanie fosfátových skupín) na biologicky aktívny tiamínpyrofosfát v cieľových bunkách môžu alitiamíny v tele uplatniť svoj vitamínový účinok. Vďaka svojej nepolárnej štruktúre podliehajú alitiamíny iným absorpčným podmienkam ako voda- rozpustné tiamínové deriváty, ktoré sú absorbované podľa kinetiky nasýtenia spôsobom závislým na energii a sodíku pomocou nosičového mechanizmu. K absorpcii alitiamínov do buniek sliznice (slizničných buniek) čreva dochádza po predchádzajúcej defosforylácii (odstránení fosfátových skupín) nešpecifickými fosfatázami na sliznici čreva (sliznica čreva) úmerne dávke pasívnou difúziou, pričom alitiamíny prechádzajú intestinálnou absorpciou bariéra rýchlejšie a ľahšie v porovnaní s voda-rozpustné deriváty tiamínu kvôli ich lepšej permeabilite membrány (membránová permeabilita). The biologická dostupnosť lipofilných benfotiamín je asi 5- až 10-krát vyššia ako u tiamíndisulfidu a tiamínmononitrátu. Okrem toho alitiamíny po perorálnom podaní dosahujú vyššiu hladinu tiamínu a TPP v celej krvi, cieľových orgánoch a tkanivách správa pri porovnateľne nízkych dávkach a sú zadržiavané (zadržiavané) v tele dlhšie. Hilbig a Rahmann (1998), ktorí študovali tkanivo distribúcia a osud rádioaktívne značeného benfotiamín a tiamín hydrochlorid v krvi a rôznych orgánoch, namerali významne vyššie rádioaktivity vo všetkých orgánoch po benfotiamíne správa, najmä v pečeň a obličky. O 5- až 25-násobok vyššie koncentrácie benfotiamínu sa našiel v mozog a svaly. Vo všetkých ostatných orgánoch bol obsah benfotiamínu o 10 - 40% vyšší ako v obsahu tiamín hydrochloridu.