Витамин «B1»

Тиамин (В₁) – витамин, необходимый для правильного функционирования клеток. Он существует в свободной форме в виде тиамина или в виде моно-, ди- или трифосфата. Тиамин играет особую роль в организме в качестве кофермента, необходимого для метаболизма углеводов, жиров и белков. Кроме того, он участвует в клеточном дыхании и окислении жирных кислот: у людей, страдающих от недоедания, высокие дозы глюкозы приводят к острому дефициту тиамина. Он также участвует в производстве энергии в митохондриях (клеточных энергостанциях) и синтезе белка. Кроме того, он также необходим для обеспечения надлежащего функционирования центральной и периферической нервной системы, где он участвует в синтезе нейромедиаторов.

Его дефицит приводит к митохондриальной дисфункции, накоплению лактата и пирувата и, следовательно, к очаговой таламической дегенерации, проявляющейся как энцефалопатия Вернике или синдром Вернике-Корсакова. Он также может привести к тяжелым или даже смертельным неврологическим и сердечно-сосудистым осложнениям, включая сердечную недостаточность, невропатию, приводящую к атаксии и параличу, спутанности сознания или бреду.

Витамин В₁, тиамин, является витамином с разнонаправленным действием на организм человека и уже давно вызывает большой интерес у врачей, диетологов и ученых. Благодаря своей высокой биологической активности и роли кофактора фермента тиамин оказывает как прямое, так и косвенное воздействие на клеточный метаболизм.

Его дефицит в рационе человека приводит к нарушениям многих важных биохимических и метаболических процессов, таких как:

• нарушение метаболизма глюкозы;
• нарушенные биоэнергетические процессы;
• митохондриальная дисфункция;
• лактоацидоз (следствие дисфункции пируватдегидрогеназы [PDH] в митохондриях);
• недостаточный синтез ДНК;
• нарушение синтеза нейротрансмиттеров.

Клинически дефицит приводит к различным патологиям, в первую очередь к авитаминозу, кардиомиопатии с отеками и лактоацидозом, а также синдрому Вернике–Корсакова или энцефалопатии Вернике. Дефицит тиамина также связан с несколькими нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона.

Доступность тиамина

Только растения, микроорганизмы и некоторые грибы способны биосинтезировать тиамин.

Кишечные бактерии также могут быть источником тиамина. Хотя некоторые бактериальные таксоны, такие как Bacteroidetes и Actinobacteria, могут синтезировать витамин В1, этих количеств недостаточно для человека и, следовательно, их следует получать с разнообразной диетой.

Группа В витаминов

Тиамин, также известный как тиамин и аневрин (раннее название), был первым идентифицированным витамином группы В, отсюда и его обозначение B₁. За ним последовали рибофлавин (В₂), ниацин (РР/В₃), холин (В₄), пантотеновая кислота (В₅), пиридоксин (В₆), биотин (В₇), инозитол (В₈), фолиевая кислота (В₉), п-аминобензойная кислота (ПАБК/В₁₀), кобаламин (B₁₂), оротовая кислота (B₁₃), пангамовая кислота (B₁₅) и лаэтрил (B₁₇). Как и все водорастворимые витамины, он быстро выводится через мочевыделительную систему, не накапливается в организме и не оказывает токсического действия.

Гомеостаз тиамина

Тиамин всасывается в наибольшей степени кишечной стенки, где он переносится в кровь.

Впоследствии тиамин поглощается клетками различных тканей, включая печень и сердце, из крови, однако в случае нейронной ткани тиамин транспортируется из крови в спинномозговую жидкость через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). Оказавшись внутри клетки, дальнейший транспорт происходит через митохондриальные и ядерные мембраны. Белки, обладающие сродством к органическим ионам, участвуют в транспорте тиамина, включая пирофосфокиназу, белки-переносчики растворенных веществ (SLC), транспортную систему щелочной фосфатазы (ALP) и белки-переносчики органических катионов (OCTs).

Тиамин: биодоступность и потребность в нем

Потребность в тиамине с пищей меняется с возрастом, полом и физиологическим состоянием (малоподвижный или активный образ жизни). Суточная потребность взрослого человека находится в диапазоне 1,1-1,5 мг / сут. Тиамин содержится в продуктах растительного происхождения (главным образом в форме тиаминомонофосфата), включая обогащенный хлеб и цельнозерновые злаки, горох, фасоль, орехи и коричневый рис, а также в продуктах животного происхождения (главным образом в форме тиаминпирофосфата), таких как мясо, особенно свиная корейка, свиная лопатка и говядина.

 Сохранение витамина зависит от рН среды, в которой происходит переработка. Тиамин, фолаты и витамин С чувствительны к нейтральной среде, в то время как ретинол, β-каротин и фолаты чувствительны к кислой среде, а витамин D, тиамин, рибофлавин и витамин С – к щелочной.

Поступивший в организм с пищей и пищевыми добавками тиамин всасывается тонким кишечником путем активного транспорта в пищевых дозах и пассивной диффузии в высоких концентрациях. Всасывание тиамина в тощей кишке включает как пассивную диффузию, так и активный транспорт, при этом тиамин превращается в тиаминпирофосфат (TPP). При высоких концентрациях тиамин может проходить через кишечные мембраны путем самопроизвольной диффузии. После всасывания тиамин транспортируется в различные ткани, включая эритроциты, посредством механизмов пассивной диффузии и активного транспорта.

Энтероциты (вид клеток кишечника) человека обладают способностью поглощать тиамин и его фосфатную соль. Кишечный фермент фосфатаза гидролизует тиамин в свободную форму, которая затем всасывается тонким кишечником. Общее количество витамина В₁ в организме составляет 30 мг, 40% из которых находится в мышцах. Фосфорилированная форма тиамина накапливается в мозге, сердце, печени и почках.

Ускоренный метаболизм тиамина наблюдается при гиперметаболических состояниях, например, при отказе от алкоголя, судорогах, инфекциях, диабете или быстро развивающемся опухолевом заболевании, особенно желудочно-кишечного тракта и кроветворной системы.

Влияние тиамина на нервную систему

Тиамин играет ферментативную и неферментативную роль в нервной системе. Симптомы дефицита тиамина в основном связаны со снижением активности ферментов, кофактором которых является тиаминдифосфат. Эти симптомы впервые наблюдаются в нервной системе. Это объясняется токсическим эффектом накопления лактата из-за снижения активности комплекса пируватдегидрогеназы, перепроизводства свободных радикалов и окислительного стресса, а также изменениями в микроглии в начале нейродегенерации. Дефицит тиамина снижает уровень синтеза нуклеиновых кислот, жирных кислот и стероидов, что, в свою очередь, вызывает демиелинизацию нервных волокон.

Тиамин также играет неферментативную роль в качестве активного компонента аксоплазматических, митохондриальных и синаптосомальных мембран. Тиамин участвует в процессах клеточной дифференцировки, формирования синапсов, роста аксонов и миелиногенеза.

Тиамин и нейротрансмиттеры

Тиамин участвует в метаболизме глюкозы, поддерживает функции нервной мембраны и синтез миелина и нескольких нейротрансмиттеров, например, ацетилхолина, серотонина и аминокислот (аспартата и глутамата). Тиамин ингибирует активность ацетилхолинэстеразы (AChE): фермента, который расщепляет один из важнейших нейромедиаторов, ацетилхолин, на холин и уксусную кислоту. Добавки с тиамином повышают активность AChE. Следовательно, тиамин играет важную роль в ферментативных процессах, участвующих в развитии мозга, его функционировании, поддержании и межнейронной коммуникации. Форма катионного тиамина (Т+) влияет на потенциал действия нервов, проводимость мембран и передачу нейронных сигналов, а также стимулирует активность спинного мозга и мозжечка. Тиамин участвует в усвоении серотонина и косвенно в активности мозжечка, гиппокампа и гипоталамуса. Витамин В₁ облегчает усвоение нейромедиатора ГАМК (γ-масляной кислоты), а его дефицит приводит к повреждению клеток, влияя на активность мозжечка.

Тиамин и настроение

Витамин В₁ предотвращает депрессию и оказывает положительное влияние на самочувствие. Впервые была отмечена прямая корреляция между дефицитом тиамина и симптомами депрессии в исследовании пациентов с недоеданием в анамнезе. У лиц с более низкими концентрациями тиамина проявляются более серьезные симптомы депрессии, которые значительно улучшаются у пациентов с основным депрессивным расстройством после шести недель приема тиамина.

Дефицит тиамина

Общая концентрация тиамина и его производных в крови составляет 1 мкм у животных, но только 0,1 мкм у людей.

Следовательно, люди очень восприимчивы к дефициту тиамина. Это может быть результатом:

• недостаточного питания, хронического алкоголизма, неправильного питания, операции по шунтированию желудка;
• плохого всасывания, рвоты, неопластической гиперплазии, недоедания, синдрома мальабсорбции;
• диареи и рвоты, гемодиализа, приема мочегонных препаратов, системных заболеваний, инфекции / сепсиса;
• беременности, лактации, снижения активности ферментов и гипертиреоза.

Метаболические нарушения при дефиците тиамина приводят к метаболическому ацидозу, и лабораторное обследование часто выявляет повышенную концентрацию лактата. Эти симптомы в основном включают:

• мышечные спазмы и боль;
• проблемы с памятью и концентрацией внимания;
• периодическую усталость;
• депрессию;
• отеки конечностей;
• снижение либидо;
• нарушения в работе пищеварительной системы;
• чрезмерную потерю веса;
• учащенное сердцебиение;
• нистагм.

Диагностика авитаминоза затруднена, поскольку основана исключительно на наблюдении клинических симптомов. Дефицит витамина В₁ также может привести к синдрому Корсакова и апатии.

Существует два клинических типа авитаминоза: влажный и сухой.

Первый сопровождается обширными отеками, приводящими к нарушению работы сердечно-сосудистой системы, недостаточности кровообращения и сердечному приступу, в то время как второй связан с ненормальным функционированием нервной системы и развитием полиневропатии и энцефалопатии Верницкого. Наиболее характерными симптомами являются нарушения движения глаз, нарушение сознания и атаксия.

При острой форме авитаминоза, называемой синдромом Шошина, могут возникать сердечно-сосудистая недостаточность, метаболический ацидоз и отек легких. 

Прием высоких доз тиамина снижает интенсивность симптомов болезни Альцгеймера и Паркинсона. У пациентов с болезнью Альцгеймера (БА) уровень тиамина и активность тиаминзависимых ферментов снижены как в головном мозге, так и в периферических тканях. Однако имеются данные, связывающие нарушения в доступности тиамина и метаболизме с патофизиологией БА. Однако, рядом исследований установлено, что тиамин оказывает благоприятное действие при лечении БА, но необходимы дальнейшие исследования для определения его эффективности.

Тиамин также поддерживает действие нестероидных противовоспалительных препаратов при синдромах боли в спине или при болях после перелома конечности. Он может облегчать боль, подавляя активность таламических и спинномозговых нейронов, влияя на эффективность нейромедиаторов норадреналина и 5-гидрокситриптамина.

Вторичный дефицит тиамина вызван повышенной потребностью в нем, как при беременности, лактации, лихорадке и гипертиреозе. Однако он также связан с нарушением всасывания, как при длительной диарее, и нарушением утилизации, как при тяжелом заболевании печени. Кроме того, дисфункция желудочно-кишечного тракта и повышенная потеря мочи, септический шок, вирусные инфекции, гемодиализ и злоупотребление алкоголем могут еще больше снизить концентрацию тиамина.

Более того, основными причинами дефицита тиамина у маленьких детей являются неправильное питание, нарушение всасывания и сопутствующие заболевания, такие как анорексия, морбидное ожирение и бариатрическая хирургия.

В тяжелых случаях дефицит тиамина может даже привести к коме и смерти.

Классическое проявление дефицита тиамина известно как авитаминоз, который характеризуется поражением нервов и может привести к таким симптомам, как атаксия, глазодвигательные нарушения и афония. Ранняя диагностика и лечение дефицита тиамина могут помочь предотвратить серьезные последствия для здоровья и улучшить исходы у маленьких детей.

Также важно понимать, что влияние тиаминаз на дефицит тиамина в пище имеет решающее значение для предотвращения дефицита тиамина и поддержания адекватного уровня этого важнейшего питательного вещества в рационе человека.

Для справки: Тиаминазы – это ферменты, которые расщепляют тиамин в пищевых продуктах, таких как чай, кофе, сырая рыба и моллюски, и могут вызывать истощение запасов тиамина в этих продуктах. Тиаминазы расщепляют молекулу тиамина на неактивные компоненты.

Механизм истощения запасов тиамина в пище включает активность двух типов тиаминаз, тиаминазы I и тиаминазы II. Тиаминаза I содержится в некоторых бактериях и растениях и может разлагать тиамин в пищевых продуктах, в то время как тиаминаза II содержится в некоторых рыбах и может расщеплять молекулу тиамина на неактивные компоненты. Понимание этих факторов может помочь предотвратить истощение запасов тиамина в пище и обеспечить адекватный уровень этого важного питательного вещества в рационе.

Физиологические функции тиамина

Поскольку тиамин является элементом путей, обеспечивающих снижение энергии в клетках, его дефицит равнозначен воздействию на клетки окислительного стресса. Это может привести ко всем видам окислительного повреждения клеток и их гибели, а следовательно, к патологическим симптомам и сопутствующим заболеваниям. Следовательно, представляется, что гомеостаз тиамина может отражать окислительное состояние клеток.

Достаточное потребление тиамина с пищей обеспечивает правильное функционирование тканей и органов. Хотя соответствующие дозы важны для всех возрастных групп, пожилое население, особенно страдающее нейродегенеративными заболеваниями, особенно уязвимо к дефициту, который необходимо подтвердить соответствующими диагностическими тестами.

В любых случаях дефицит может привести к серьезным последствиям для здоровья, особенно в области нервной и сердечно-сосудистой систем. Во многих клинических случаях добавки предотвращают их дефицит и приносят определенную пользу для здоровья.