תיאמין (ויטמין B1): הגדרה, סינתזה, קליטה, הובלה והפצה

תיאמין (ויטמין B1) הוא ויטמין מסיס במים ושייך לקבוצת ויטמיני B. בהתבסס על תצפיתו של הרופא ההולנדי כריסטיאן אייקמן בסוף המאה ה -19, כי תסמינים דמויי בריברי התרחשו בתרנגולות לאחר שהאכילו אותם באורז קלוף ומלוטש, אך לא לאחר שקיבלו אורז לא מוגדל ולא מלוטש או סובין אורז, תיאמין הוא ידוע גם בשם "ויטמין אנטי-סיבי". לאחר בידודו של חומר המגן הבריברי מקליפות האורז ושמות הוויטמין כפרצת בשנת 1926 על ידי יאנסן ודונאת, הבירור והסינתזה המבניים של ויטמין B1 על ידי קישור שני מבני הטבעת בוצעו בשנת 1936 על ידי וויליאמס ווינדאוס, ו- B ויטמין נקרא תיאמין. מולקולת התיאמין מורכבת מטבעת פירימידין ותיאזול המקושרת על ידי קבוצת מתילן. תיאמין עצמו אינו מוצא יישום טיפולי, אלא רק מלחים הידרופיליים (מסיסים במים) שלהם, כגון תימין כלוריד הידרוכלוריד, תיאמין מונוניטרט ותיאמין דיסולפיד, או נגזרות ליפופיליות (מסיסות בשומן) שלהם (אליתיאמינים), כגון בנפוטיאמין (S -בנזואילתיאמין-או-מונופוספט; BTMP), בנטיאמין (דיבנזואילתיאמין), ופורסולטימין (תיאמין טטרהידרופורפוריל דיסולפיד). ויטמין B1 יבש יציב בטמפרטורה של 100 מעלות צלזיוס. תמיסות מימיות של ויטמין B1 יציבות ביותר ב- pH <5.5, אך לא בסביבות ניטרליות או אלקליות. תיאמין הוא גם תרמובי (רגיש לחום) וגם רגיש לאור וחמצון, ומציג ספציפיות מבנית או חוקתית גבוהה. שינויים קלים במבנה המולקולרי קשורים לירידה ביעילות הוויטמינים, חוסר היעילות, או, במקרים מסוימים, דרך פעולה אנטגוניסטית (הפוכה). אנטגוניסטים של תיאמין, כמו אוקסיתיאמין, פיריתיאמין ואמפרוליום, יכולים לעכב (לעכב) תיאמין אינאז 'I ו- II (אנזימים המבקרים תיאמין ומפעילים) ולעכב את קשירת פירופוספט תיאמין פעילה ביולוגית (TPP; מילים נרדפות: תיאמין דיפוספט (TDP), cocarboxylase) לאפואנזים שלו ומעכבים באופן תחרותי את ה decarboxylation (מחשוף של מולקולת פחמן דו חמצני (CO2)) של 2-oxoacids, בהתאמה. תמיסות אינפוזיה המכילות סולפיט (SO2) מובילות לפירוק מוחלט של ויטמין B1.

קליטה

תיאמין נמצא גם במזון מהצומח וגם מהחי, אך רק בריכוזים נמוכים. בעוד שתיאמין קיים בצורה חופשית ללא זרחן בצמחים, 80-85% מוויטמין B מופיע ברקמות של בעלי חיים כ- TPP ו TDP פעיל ביולוגית, בהתאמה, ו- 15-20% כ- thiamine monophosphate (TMP) ו- thiamine triphosphate (TTP) . ויטמין B1 זרחני שנבלע עם אוכל מזרז את הזרחן על ידי פוספטאזים לא ספציפיים של דופן המעי (הסרה אנזימטית של פוספט קבוצות) וכך הפכו למצב נספג. קליטה של תיאמין חופשי הוא הגבוה ביותר בג'ג'ונום (המעי הריק), ואחריו תריסריון (תריסריון) ואיילום (אילום). רק כמויות קטנות נספגות ב בטן ו מעי גס (המעי הגס). פְּנִימִי קליטה (ספיגה באמצעות מעי) של תיאמין כפוף לא מנה-מנגנון כפול תלוי. כמויות פיזיולוגיות של ויטמין B מתחת ל- a ריכוז של 2 µmol / l נספגים על ידי תלוי אנרגיה נתרן-מנגנון מוביל מתווך. לפיכך, הובלת ויטמין B1 לתאי רירית המעי (רירית) פעילה ורוויה. אנלוגים מבניים, כמו פיריתיאמין, יכולים לעכב ויטמין B1 פעיל קליטה על ידי עקירת תיאמין מהובלתו חלבונים ממוקם בפסגה (מול פנים המעי) קרום תא. ההשפעה של כּוֹהֶל or אתנול, לעומת זאת, מורכב מעיכוב של נתרן-אשלגן אדנוזין טריפוספטאז (Na + / K + -ATPase; אנזים המזרז את הובלת יוני Na + אל מחוץ לתא ו- K + יונים לתא על ידי מחשוף ATP) בבזולטרלי קרום תא (פונה הרחק מחלקו הפנימי של המעי), וכתוצאה מכך הסדרת המורד של התחבורה הספציפית לתיאמין חלבונים. מעל ריכוז של 2 מיקרומול / ליטר, ספיגת ויטמין B1 מתרחשת על ידי דיפוזיה פסיבית, שאינה נתרןתלוי ולא יכול להיות מעוכב על ידי אנטגוניסטים תיאמין או אתנול.כאשר מיושם (מנוהל) מנה עולה, אחוז התיאמין הנספג יורד. זה נובע מחד, מווסתת התחבורה הטרנסממברנית חלבונים לתיאמין במעי רירית תאים (תאי רירית) מוויטמין B1 מנה לעומת זאת, µmol / l ומצד שני לחוסר היעילות של מסלול הספיגה הפסיבי בהשוואה למנגנון התחבורה הפעיל בתיווך המוביל. על פי מחקרים עם תיאמין מסומן בעל פה, שיעור הספיגה בצריכה של 2 מ"ג הוא ~ 1%, של 50 מ"ג ~ 5%, של 33 מ"ג ~ 20% ושל 25 מ"ג ~ 50%. בסך הכל ניתן לספוג מקסימום 5.3-8 מ"ג ויטמין B15 ליום. השוואת ביופסיות (דגימות רקמה) של המעי רירית של חולים עם וללא מחסור בתיאמין הראו ספיגת ויטמין B1 במעי גבוהה יותר באופן משמעותי אצל הנבדקים עם מצב תיאמין גרוע. הספיגה המוגברת של ויטמין B1 במצב חסר נובעת מ upregulation (upregulation) של מובילי תיאמין אפיאליים במעי. רירית תאים (תאים ריריים). תיאמין נספג זרחן חלקית בתאי רירית המעי (תאים ריריים) על ידי פירופוספוקינאז ציטוזולי עם מחשוף של אדנוזין טריפוספט (ATP) ל- TPP פעיל באופן קואנזימטי (הצמדה אנזימטית של פוספט קבוצות). בנוסף למנגנון המוביל בתיווך נתרן, סבור כי פירופוספוקינאז תאיים הוא השלב המגביל את הקצב בהובלה פעילה של תיאמין לתא הרירית ולאורכו. תיאמין חופשי ומוזרז נכנס ל כבד דרך הפורטל וָרִיד, משם הוא מועבר דרך זרם הדם לאיברים ורקמות המטרה בהתאם לדרישותיהם.

הובלה והפצה בגוף

הובלת ויטמין B1 בשלמותה דם מופיע בעיקר בתאי דם - 75% ב אריתרוציטים (כדוריות דם אדומות) ו- 15% ב לויקוציטים (לבן דם תאים). רק 10% מוויטמין B1 ב דם מועבר בצורה פלסמטית, בעיקר קשור ל אלבומין. צריכת מינונים גבוהים של ויטמין B1 מובילה לחריגה מכושר הקישור, כך שעודף תיאמין מופרש. סה"כ רמות הדם נעות בין 5-12 מיקרוגרם / ד"ל. באיברי היעד וברקמות היעד, נלקח תיאמין לתאי היעד ו המיטוכונדריה ("תחנות כוח אנרגיה" של התאים) באמצעות טרנספורטר תיאמין בעל זיקה גבוהה (קשירה כוח). בשל החשיבות הפיזיולוגית של ויטמין B1 בפחמימות ו מטבוליזם אנרגיה, שריר לב (3-8 מיקרוגרם / גרם), כליה (2-6 מיקרוגרם / גרם), כבד (2-8 מיקרוגרם / גרם), מוֹחַ (1-4 µg / g) ושריר השלד בפרט הם בעלי ריכוזי תיאמין גבוהים. במחסור בתיאמין, עקב ויסות (upregulation) של חלבוני הובלה טרנס-ממברניים, מוגברת צריכת ויטמין B1 לתאי המטרה. ניתן להזליף תיאמין חופשי ל- TPP הפעיל ביולוגית בכל האיברים והרקמות על ידי פירופוספוקינאז תאיים עם צריכת ATP והצטברות של שניים פוספט שאריות. כּוֹהֶל or אתנול מונע הפעלת תיאמין חופשי לקואנזים TPP על ידי עיכוב תחרותי של פירופוספוקינאז. העברת קבוצה נוספת של פוספט ל- TPP באמצעות קינאז עם מחשוף של ATP מובילה ל- TTP, שניתן להמיר חזרה ל- TPP, TMP או תיאמין חופשי ללא זרחן תחת פעולת פוספטאזות. בעוד שוויטמין B1 נמצא בפלסמה בדם, חלב אם, ונוזל מוחי השדרה (המשפיע על מוֹחַ ו חוט השדרה) בעיקר בצורה חופשית או כ- TMP, תאי דם (לויקוציטים; אריתרוציטים) ורקמות מכילות בעיקר TPP. עבור ה- TPP התוך-תאית הפעיל באופן קואנזימטי, ה- קרום תא הוא בלתי חדיר (אטום). TPP יכול לעזוב את התא רק לאחר הידרוליזה (מחשוף על ידי תגובה עם מַיִם) באמצעות TMP לתיאמין חינם. זרחון תוך-תאי (הצמדה אנזימטית של קבוצות פוספטים) והורדת חדירות הממברנה (חדירות קרום) לתיאמין זרחני משמש בסופו של דבר כמנגנון מגן למניעת הפסדי ויטמין B1 ממינונים פיזיולוגיים (1-2 מ"ג / ד '). מלאי הגוף הכולל של ויטמין B1 אצל אנשים בריאים הוא 25-30 מ"ג, מתוכם כ 40% נמצא בשרירים. חנות תיאמין במובן הצר יותר אינה קיימת. בשל תפקודו כקואנזים, ויטמין B1 תמיד קשור (מקושר) לאנזים המקביל ונשמר רק (נשמר על ידי כליה) במידה הנדרשת כיום. מחצית החיים הביולוגית של תיאמין קצרה יחסית והיא מדווחת על 9.5-18.5 ימים בבני אדם. יכולת האחסון המוגבלת ושיעור התחלופה הגבוה של ויטמין B מחייבים צריכה יומית של כמות מספקת של תיאמין בכדי לעמוד בדרישות, במיוחד במקרים של צריכת ויטמין B1 מוגברת כתוצאה מחילוף חומרים מוגבר, כגון במהלך ספורט, עבודה פיזית כבדה, בתוך הֵרָיוֹן והנקה, כרונית כּוֹהֶל התעללות, ו חום.

הַפרָשָׁה

הפרשת ויטמין B1 תלויה במינון. בתחום הפיזיולוגי (נורמלי למטבוליזם), כ 25% מהתיאמין מסולק כלייתי (דרך כליה). במינונים גבוהים מיושמים, הפרשת ויטמין B1 מתרחשת כמעט לחלוטין דרך הכליה לאחר רוויה ברקמות, עם עלייה בו זמנית בשיעור התיאמין המופרש דרך מָרָה ושל תיאמין לא נספג בצואה. אפקט הצפת הכליה הזה הוא ביטוי של עצמידכאון של תהליכי פינוי שאינם כלייתיים (תהליכי הפרשה) וכן רוויה של ספיגה חוזרת בצינוריות (ספיגה חוזרת בצינוריות הכליה). כ -50% מהתיאמין מסולק בצורה חופשית או מיושר בקבוצת גופרתי. 50% הנותרים הם מטבוליטים שעדיין לא היו מזוהים, כמו גם חומצה תיאמינית קרבוקסילית, חומצה מתילתיאזולאצטית ופיראמין. ככל שצריכת ויטמין B1 גבוהה יותר, מטבוליזם נמוך יותר והפרשת תיאמין חופשי ללא שינוי גדולה יותר.

אליתיאמין

Allithiamines, כגון בנפוטיאמין, בנטיאמין ופורסולטיאמין, הם נגזרות תיאמין ליפופיליות (מסיסות בשומן) שעל פי התגלית של קבוצת המחקר היפנית של פוג'יווארה בראשית שנות החמישים, נוצרות באופן ספונטני בתנאים פיזיולוגיים על ידי שילוב של תיאמין עם אליצין, החומר הפעיל ב שום ובצל. בנגזרות האליתיאמין טבעת התיאזול, החיונית לפעולת ויטמין, פתוחה ו גופרית אטום מוחלף בקבוצה ליפופילית. רק לאחר סגירת טבעת התיאזול על ידי תרכובות המכילות קבוצות SH, כגון ציסטאין וגלוטתיון, בתאי רירית המעי (תאי הרירית) ולאחר פרוספורילציה (תוספת אנזימטית של קבוצות פוספטים) לפירופוספט תיאמין הפעיל ביולוגית בתאי המטרה יכולים האליתיאמינים להפעיל את השפעת הוויטמין שלהם באורגניזם. בשל המבנה האפולרי שלהם, אליתיאמינים כפופים לתנאי ספיגה שונים מאלה מַיִםנגזרות תיאמין מסיסות, הנספגות על פי קינטיקת הרוויה באופן תלוי אנרגיה ונתרן בעזרת מנגנון נשא. צריכת האליתיאמינים לתאי הרירית (תאי הרירית) של המעי מתרחשת לאחר דפורזפורילציה מוקדמת (הסרת קבוצות פוספט) על ידי פוספטאזים לא ספציפיים ברירית המעי (רירית המעי) במינון פרופורציונלי על ידי דיפוזיה פסיבית, לפיה האליתיאמינים עוברים את ספיגת המעי. מחסום מהיר וקל יותר בהשוואה ל- מַיִםנגזרות תיאמין מסיסות עקב חדירותן הטובה יותר של הממברנה (חדירות קרום). ה זמינות ביולוגית של ליפופילי בנפוטיאמין הוא גבוה פי 5- עד פי 10 מזה של תיאמין דיסולפיד ותיאמין מונונייטראט, בהתאמה. בנוסף, אליתיאמינים משיגים רמות גבוהות יותר של תיאמין ו- TPP בדם מלא, באיברי יעד וברקמות לאחר הפה מנהל במינונים נמוכים יחסית ונשמרים (נשמרים) בגוף זמן רב יותר. הילביג ורחמן (1998), שחקרו את הרקמה הפצה וגורל התוויות הרדיו בנפוטיאמין ותיאמין הידרוכלוריד בדם ובאיברים שונים, נמדד רדיואקטיביות גבוהה יותר באופן משמעותי בכל האיברים לאחר benfotiamine מנהל, במיוחד ב כבד וכליה. פי 5 עד 25 פעמים ריכוז של benfotiamine נמצא ב מוֹחַ ושרירים. בכל שאר האיברים, תכולת הבנפוטיאמין הייתה גבוהה ב 10-40% מזו של תיאמין הידרוכלוריד.