Минггу, 17 юни 2018 г.

Тиамин

Тиамин, също известен като тиамин или витамин В 1 , е витамин, който се съдържа в храните и се произвежда като добавка към храната и лекарството. Хранителните източници включват пълнозърнести храни, грах и малко месо и риба. Обработката на зърно елиминира много съдържание на тиамин, така че в много страни зърнените култури и брашното са обогатени с тиамин. Предлагат се добавки и лекарства за лечение и профилактика на дефицит на тиамин и нарушения, произтичащи от него, включително бери-бери и енцефалопатия на Вернике. Други приложения включват лечение на кленов сироп урина и синдром на Leigh. Те обикновено се приемат, но могат да се прилагат и чрез интравенозно или интрамускулно инжектиране.

може бъде

Добавките с тиамин обикновено се понасят добре. Алергични реакции, включително анафилаксия, могат да възникнат, когато се прилагат многократни дози чрез инжектиране. Тиаминът е от семейство В комплекс. Тиаминът е важен микроелемент, който не може да бъде произведен в организма. Това е необходимо за метаболизма, включително глюкоза, аминокиселини и липиди.

Тиаминът е открит през 1897 г., е първият витамин, изолиран през 1926 г., и е произведен за първи път през 1936 г. Той е в списъка на основните лекарства на Световната здравна организация, най-ефективното и безопасно лекарство, необходимо в здравната система. Тиаминът се предлага като генерично лекарство и като лекарство без рецепта. Цената на хранителните стоки в развиващите се страни (на 2016 г.) е около 2,17 USD за една бутилка gm. В Съединените щати месечното предлагане е по-малко от 25 USD.

Видео Тиамин

Медицинска употреба

Липса на тиамина

Тиаминът се използва за лечение на дефицит на тиамин, който в тежки случаи може да бъде фатален. В по-леки случаи неспецифичните признаци включват неразположение, загуба на тегло, раздразнителност и объркване. Известни разстройства, причинени от дефицит на тиамин, включват бери-бери, синдром на Wernicke-Korsakoff и оптична невропатия. В западните страни дефицитът на тиамин се наблюдава предимно при хроничен алкохолизъм. Също така са изложени на риск възрастни хора, хора с ХИВ/СПИН или диабет и хора, подложени на бариатрична хирургия. Различни нива на дефицит на тиамин са свързани с продължителната употреба на високи дози диуретици, особено фуроземид при лечение на сърдечна недостатъчност.

Други приложения

Тиаминът е лечение на някои видове урина от кленов сироп и болест на Leigh.

Карти Тиамин

Неблагоприятни ефекти

Страничните ефекти обикновено са леки. Могат да се появят алергични реакции, включително анафилаксия.

Химия

Тиаминът е безцветно сярноорганично съединение с химическа формула C 12 H 17 N 4 OS. Структурата се състои от аминопиримидинов и тиазолов пръстен, които са свързани с метиленов мост. Тиазолите се заменят с метилова и хидроксиетилова странични вериги. Тиаминът е разтворим във вода, метанол и глицерол и е практически неразтворим в по-малко полярни органични разтворители. Той е стабилен при киселинно рН, но нестабилен в алкален разтвор. Тиаминът, който е устойчив карбен, може да се използва вместо цианид като катализатор за кондензация на бензоин. Тиаминът е нестабилен за нагряване, но стабилен по време на съхранение в замръзване. Той е нестабилен, когато е изложен на ултравиолетова светлина и гама облъчване. Тиаминът реагира силно с реакции от типа на Maillard.

Биосинтеза

Сложният биосинтез на тиамин се среща при бактерии, някои протозои, растения и гъби. Тиазол и пиримидин тиезия в биосинтеза поотделно и след това се комбинират, за да образуват тиамин монофосфат (ThMP) чрез действие на тиамин-фосфат синтаза (EC2.5.1.3). Биосинтетичните пътища могат да се различават между организмите. В Е. coli и други ентеробактерии, ThMP може да бъде фосфорилиран с тиамин дифосфатни кофактори (ThDP) от тиамин-фосфат киназа (ThMP ATP -> ThDP ADP, EC 2.7.4.16). При повечето бактерии и в еукариотите ThMP се хидролизира в тиамин, който след това може да бъде тиофосфорилиран в ThDP от тиамин дифосфиназа (тиамин ATP -> ThDP AMP, EC 2.7.6.2).

Биосинтетичният път се управлява от рибопревключвателя. Ако в клетката има достатъчно тиамин, тогава тиаминът свързва иРНК с необходимите ензими по пътя и предотвратява нейното транслация. Ако няма тиамин, тогава няма инхибиране и се произвеждат ензимите, необходими за биосинтезата. Специален рибопревключвател, TPP riboswitch (или ThDP), е единственият рибопревключвател, идентифициран както в еукариотните, така и в прокариотните организми.

Хранене

Появи в храната

Солите на тиамин мононитрат, вместо тиамин хидрохлорид, се използват за обогатяване на храните, тъй като мононитратът е по-стабилен и не абсорбира вода от естествена (нехигроскопична) влага, докато тиамин хидрохлоридът е хигроскопичен. Когато тиамина мононитратът се разтвори във вода, той отделя нитрат (около 19 тегловни%) и след това се абсорбира като тиаминов катион.

Диетични препоръки

В САЩ средните оценки на нуждите (EAR) и препоръчителните диетични добавки (RDA) за тиамин са актуализирани през 1998 г. от Медицинския институт, известен сега като Национална медицинска академия (NAM). Настоящият EAR за тиамин за жени и мъже на възраст над 14 години е съответно 0,9 mg/ден и 1,0 mg/ден; RDA са съответно 1,1 и 1,2 mg/ден. RDA е по-висока от EAR, така че може да идентифицира сумата, която ще включва хора с изисквания по-високи от средното. RDA за бременност е 1,4 mg/ден. RDA за лактация също е 1,4 mg/ден. За кърмачета до 12 месеца адекватният прием (AI) е 0,2 до 0,3 mg/ден. За деца на възраст 1-13 години AKG се увеличава с възрастта от 0,5 до 0,9 mg/ден. Що се отнася до безопасността, IOM установява допустимо горно ниво на прием (ULs) за витамини и минерали, когато доказателствата са достатъчни. В случая на тиамин няма UL, тъй като няма данни за хора за странични ефекти на високи дози. Заедно EARs, RDAs, AIs и ULs са посочени като диетични референтни приемници (DRI).

Европейският орган за безопасност на храните (EFSA) посочва колекция от колективна информация като диетична референтна стойност, с референтен прием на население (PRI), а не RDA и средна нужда, а не EAR. AI и UL се дефинират точно както в Съединените щати. За жените (включително тези, които са бременни или кърмят), мъжете и децата PRI е 0,1 mg тиамин на мегаджаул (MJ) консумирана енергия. Тъй като конверсията е 1 MJ = 238,8 kcal, възрастен, консумиращ 2388 калории, трябва да консумира 1,0 mg тиамин. Това е малко по-ниско от американската RDA. EFSA разглежда същия въпрос за сигурност и също така стига до заключението, че няма достатъчно доказателства за установяване на UL за тиамин.

За етикетирането на храните и хранителните добавки в САЩ количеството в презентацията се изразява като процент от дневната стойност (% DV). За целите на етикетирането на 100% тиамин от дневната стойност е 1,5 mg, но на 27 май 2016 г. той е преработен на 1,2 mg, за да се съгласи с RDA. Старата и новата дневна таблица за стойност за възрастни са дадени в справките за дневен прием. Първоначалният срок за спазване е 28 юли 2018 г., но на 29 септември 2017 г. FDA публикува предложеното правило, което удължава крайния срок до 1 януари 2020 г. за големи компании и 1 януари 2021 г. за малки компании.

Антагонист

Тиаминът в храните може да се разгражда по различни начини. Сулфитите, които се добавят към храната обикновено като консерванти, ще атакуват тиамина в метиленовия мост в структурата, разделяйки пиримидиновия пръстен от тиазоловия пръстен. Скоростта на тази реакция се увеличава в киселинни условия. Тиаминът се разгражда от термолабилна тиаминаза (присъства в сурова риба и черупчести). Някои тиаминази се произвеждат от бактерии. Бактериалните тиаминази са ензими на клетъчната повърхност, които трябва да се отделят от мембраната преди активиране; може да възникне дисоциация при преживните животни при кисели условия. Бактериите на червея също редуцират сулфата до сулфит, поради което висок прием на сулфат с храна може да има тиамин-антагонистична активност.

Растението антагонист на тиамина е топлоустойчиво и се среща както като орто-, така и като пара-хидроксифенол. Някои примери за този антагонист са кофеинова киселина, хлорогенова киселина и танинова киселина. Това съединение взаимодейства с тиамина, за да окисли тиазоловия пръстен, като по този начин го абсорбира. Две флавоноиди, кверцетин и рутина, също са замесени като тиаминови антагонисти.

Укрепване на храната

Пречистването на зърната елиминира триците и микробите и по този начин намалява естествените витамини и минерали. В САЩ дефицитът на витамин В става често срещан през първата половина на 20-ти век поради консумацията на бяло брашно. Американската медицинска асоциация успешно лобира за възстановяване на този витамин чрез обогатяване на зърното, което започна в САЩ през 1939 г. Великобритания го последва през 1940 г. и Дания през 1953 г. До 2016 г. около 85 държави приеха законодателство, изискващо обогатяване на пшенично брашно с поне малко хранителни вещества и 28% от индустриално брашно, обогатено, често с тиамин и други витамини от група В.

Поглъщане и транспорт

Абсорбция

Тиаминът се освобождава от действието на фосфатаза и пирофосфатаза в горната част на тънките черва. При ниски концентрации този процес се медиира от оператора. При по-високи концентрации абсорбцията се получава и чрез пасивна дифузия. Активният транспорт е най-голям при йеюнума и илеума, но може да бъде възпрепятстван от консумация на алкохол или от недостиг на фолиева киселина. Намаляването на абсорбцията на тиамин се случва при прием над 5 mg/ден. От серозната страна на червата освобождаването на витамини от клетките зависи от Na -ATPase независимо.

Свързан със серумен протеин

По-голямата част от тиамина в серума се свързва с протеини, особено с албумин. Около 90% от общия тиамин в кръвта е в еритроцитите. Специфичен свързващ протеин, наречен тиамин свързващ протеин (TBP) е идентифициран в серума на плъхове и се смята, че е важен хормон-регулиран протеин-носител за разпределението на тиаминовата тъкан.

Мобилно поглъщане

Абсорбцията на тиамин от кръвни клетки и други тъкани се осъществява чрез активен транспорт и пасивна дифузия. Около 80% от вътреклетъчния тиамин е фосфорилиран и до голяма степен се свързва с протеините. В някои тъкани изглежда, че тиаминът и абсорбцията на секреция са медиирани от разтворим тиаминов транспортер, който зависи от Na и трансклетъчен протонен градиент.

Мрежово разпределение

Съхранението на човешка тиамина е около 25 до 30 mg, с най-голяма концентрация в скелетните мускули, сърцето, мозъка, черния дроб и бъбреците. Мащерка и свободен (нефосфорилиран) Тиамин присъства в плазмата, млякото, цереброспиналната течност и, вероятно, във всички извънклетъчни течности. За разлика от силно фосфорилираната форма на тиамина, ThMP и тиаминът свободно преминават през клетъчната мембрана. Съдържанието на тиамин в човешката тъкан е по-малко от това на другите видове.

Експресия

Тиаминът и неговите киселинни метаболити (2-метил-4-амино-5-пиримидин карбоксилни киселини, 4-метил-тиазол-5-оцетна киселина и тиамин оцетна киселина) се екскретират главно с урината.

Функция

Производните на фосфат участват в много клетъчни процеси. Най-отличителните форми са тиамин пирофосфат (TPP), коензими в катаболизма на захарите и аминокиселините. При дрождите TPP се изисква и в първата стъпка на алкохолната ферментация. Всички организми използват тиамин, но са направени само върху бактерии, гъбички и растения. Животните трябва да го получават от храната си и по този начин, за хората, това е основно хранително вещество. Недостатъчният прием при птици води до типичен полиневрит.

Тиаминът обикновено се разглежда като вид транспорт на витамини. Има пет известни природни фосфатни производни на тиамина: тиамин монофосфат (ThMP), тиамин дифосфат (ThDP), наричан още понякога тиамин пирофосфат (TPP), тиамин трифосфат (THTP) и нови тиамин аденозин трифосфат (ATHTP) и аденозин диам AThDP). Докато коензимната роля на тиамин дифосфат е добре известна и широко характеризирана, некоензимното действие на тиамина и неговите производни може да бъде реализирано чрез свързване с редица новоидентифицирани протеини, които не използват каталитичното действие на тиамин дифосфат.

Тиамин дифосфат

Няма известна физиологична роля на тиамин монофосфата (ThMP); обаче фосфологично значими фосфати. Синтезът на тиамин дифосфат (ThDP), известен също като тиамин пирофосфат (ТЕЦ) или кокарбоксилаза, се катализира от ензим, наречен тиамин дифосфокиназа, в съответствие с тиаминовата реакция ATP -> ThDP AMP (EC 2.7.6.2). ThDP е коензим за няколко ензима, които катализират трансфера на две въглеродни единици и по-специално дехидрогениране (декарбоксилиране и последващо конюгиране с коензим А) на 2-оксоациди (алфа-кето киселина). Примерите включват:

  • Присъства в повечето видове
    • пируват дехидрогеназа и 2oxoglutarate dehydrogenase (наричана още? -кетоглутарат дехидрогеназа)
    • разклонена верига? киселина-дехидрогеназна киселина
    • 2-хидроксифитаноил-КоА лиаза
    • транскетолаза
  • Предлага се в няколко вида:
    • декарбоксилаза пируват (в дрожди)
    • някои допълнителни бактериални ензими

Трансцетолазните ензими, пируват дехидрогеназата (PDH) и 2-оксоглутарат дехидрогеназата (OGDH) са важни за метаболизма на въглехидратите. Ензимът цитозол транскетолаза е ключов участник в пътя на фосфатната пентоза, основният път за биосинтеза на дезоксирибоза и рибоза пентози. Митохондриалните PDH и OGDH са част от биохимичен път, който произвежда генерирането на аденозин трифосфат (АТФ), който е основната форма на енергия за клетките. PDH свързва гликолизата с цикъла на лимонената киселина, докато реакцията, катализирана от OGDH, е стъпка, която ограничава скоростта в цикъла на лимонената киселина. В нервната система PDH също участва в производството на ацетилхолин, невротрансмитери и синтез на миелин.

Тиамин трифосфат

Тиамин трифосфатът (ThTP) отдавна се разглежда като специфична невроактивна форма на тиамина. Наскоро обаче беше показано, че ThTP съществува в бактерии, гъби, растения и животни, които проявяват много по-често ролята на клетъчните. Особено в Е. coli, изглежда, че играе роля в отговора на аминокиселинния глад.

Аденозин тиамин трифосфат

Аденозин тиамин трифосфат (AThTP) или тиаминилиран аденозин трифосфат е открит наскоро в Ешерихия коли, където се натрупва в резултат на въглероден глад. В Е. coli, AThTP може да достигне до 20% от общия тиамин. Съществува и в по-малко количество в дрождите, корените на висшите растения и животинските тъкани.

Аденозин тиамин дифосфат

Аденозин тиамин дифосфат (AThDP) атау тиаминилиран аденозин дифосфат ада далам джумлах кецил ди вертебрата хати, тетапи перансия масих белум дикетахуи.

Истори

Тиаминът е първият от водоразтворимите витамини, който се обяснява, което води до откриването на по-важни хранителни вещества и идеята за „витамини“.

През 1884 г. Такаки Канехиро (1849-1920), общ хирург в японския флот, отхвърля по-ранната теория за зародиши за бери-бери и хипотезира, че болестта е причинена от недостатъчност в диетата. Превръщайки диетата на военноморски кораб, той установява, че замяната на диета с бял ориз само с една също съдържа ечемик, месо, мляко, хляб и зеленчуци, почти елиминира бери-бери при деветмесечно морско пътуване. Такаки обаче е добавил много храна към успешната диета и погрешно приписва ползите на увеличения прием на азот, защото витамините са непознати вещества по това време. Военноморските сили не бяха убедени в необходимостта от скъпи програми за отглеждане на храна и много хора продължиха да умират от бери-бери, дори по време на руско-японската война 1904-5. Едва през 1905 г., след като в оризовите трици (изхвърлени с лакове в бял ориз) и в триците ечемик е открит анти-бери-бери фактор, експериментът на Такаки беше възнаграден, като го направи барон в японската благородна система, след което той беше призован от пълна любов. "Ечемичен барон".

Специална връзка със зърното е създадена през 1897 г. от Christiaan Eijkman (1858-1930), военен лекар в Холандските Източни Индии, който установява, че домашните птици, хранени с варен ориз, полиран ориз, развиват парализа, която може да бъде обърната чрез спиране на оризов лак. Той свързва бери-бери с високи нива на нишесте в ориза, за да бъде отровен. Той вярва, че токсичността се компенсира в присъствието на съединения в оризовите полирания. Колега, Gerrit Grijns (1865-1944) правилно интерпретира връзката между прекомерната консумация на ориз и горски плодове през 1901 г .: Той заключава, че оризът съдържа основни хранителни вещества във външния слой на зърното, отстранен чрез полиране. Eijkman е окончателно награден с Нобелова награда за физиология и медицина през 1929 г., тъй като наблюденията му водят до откриването на витамини.

Тиаминът първо се нарича „аневрин“ (за антиневритни витамини). Сър Рудолф Питърс от Оксфорд представи гълъбовата тиамина като модел, за да разбере как дефицитът на тиамин може да причини физиологично-физиологични симптоми на авитаминоза. Всъщност храненето на гълъби с полиран ориз води до разпознаваемо поведение на прибиране на главата, състояние, наречено опистотонос. Ако не бъдат лекувани, животните умират след няколко дни. Прилагането на тиамин на стадия опистотонос води до пълно излекуване в рамките на 30 минути. Тъй като не се наблюдава морфологична модификация в мозъка на гълъбите преди и след лечение с тиамин, Питърс въвежда концепцията за биохимични лезии.

Когато Lohman и Schuster (1937) демонстрират, че дифосфорилираното производно на тиамина (тиамин дифосфат, ThDP) е кофакторът, необходим за окислителното декарбоксилиране на пируват, реакция, за която сега е известно, че се катализира от пируват дехидрогеназа, механизмът на действие на тиамина в метаболитните клетки изглежда да бъде обяснено. Понастоящем този възглед изглежда прекалено опростен: Пируват дехидрогеназата е само един от няколкото ензима, които изискват тиозин дифосфат като кофактор; Освен това оттогава са открити и други производни на тиамин фосфат, които също могат да допринесат за симптомите, наблюдавани по време на дефицит на тиамин. И накрая, механизмът, чрез който тиаминовият остатък на ThDP осигурява своята коензимна функция с протонно заместване в позиция 2 на тиазоловия пръстен, е описан от Роналд Бреслоу през 1958 г.