Tiamin (vitamin B1) er et vannløselig vitamin og tilhører gruppen B-vitaminer. Basert på observasjonen fra den nederlandske legen Christiaan Eijkman på slutten av 19-tallet at beriberi-lignende symptomer oppstod hos kyllinger etter at de ble matet avskallet og polert ris, men ikke etter at de ble gitt uhullet og upolert ris eller risklid, er tiamin også kjent som "antiberiberi-vitaminet." Etter isolering av beriberi-beskyttende stoff fra risskaller og navngivning av vitaminet som aneurin i 1926 av Jansen og Donath, ble den strukturelle belysningen og syntesen av vitamin B1 ved å koble begge ringstrukturer utført i 1936 av Williams og Windaus og B vitamin ble kalt tiamin. Tiaminmolekylet består av en pyrimidin- og tiazolring bundet av en metylengruppe. Tiamin i seg selv finner ikke terapeutisk anvendelse, men bare deres hydrofile (vannløselige) salter, som tiaminkloridhydroklorid, tiaminmonitrat og tiamindisulfid, eller deres lipofile (fettløselige) derivater (allitiaminer), slik som benfotiamin (S -benzoyltiamin-o-monofosfat; BTMP), bentiamin (dibenzoyltiamin) og fursultiamin (tiamintetrahydrofurfuryldisulfid). Tørr vitamin B1 er stabil ved 100 ° C. Vandige vitamin B1-oppløsninger er mest stabile ved pH <5.5, men ikke i nøytrale eller alkaliske miljøer. Tiamin er både termolabilt (varmefølsomt) og følsomt for lys og oksidasjon, og har høy strukturell eller konstitusjonell spesifisitet. Mindre endringer i molekylær struktur er assosiert med en reduksjon i vitamineffektivitet, ineffektivitet, eller i visse tilfeller en antagonistisk (motsatt) virkningsmåte. Tiaminantagonister, som oksythiamin, pyritiamin og amprolium, kan hemme (hemme) tiaminase I og II (tiamin-spaltende og inaktiverende enzymer) og hemme bindingen av biologisk aktivt tiaminpyrofosfat (TPP; synonymer: tiamindifosfat (TDP), kokarboksylase) til apoenzymet og hemmer konkurransedyktig dekarboksyleringen (spaltning av et karbondioksid (CO2) molekyl) av henholdsvis 2-oksosyrer. Infusjonsløsninger som inneholder sulfitt (SO2) fører til fullstendig nedbrytning av vitamin B1.
Absorpsjon
Tiamin finnes i både plante- og animalsk mat, men bare i lave konsentrasjoner. Mens tiamin er tilstede i fri, ikke-fosforylert form i planter, forekommer 80-85% av B-vitamin i dyrevev som henholdsvis biologisk aktivt TPP og TDP og 15-20% som tiaminmonofosfat (TMP) og tiamintrifosfat (TTP) . Fosforylerte vitamin B1 inntatt med mat defosforyleres av ikke-spesifikke fosfataser i tarmveggen (enzymatisk fjerning av fosfat grupper) og dermed omdannet til en absorberbar tilstand. Absorpsjon av gratis tiamin er høyest i jejunum (tom tarm), etterfulgt av tolvfingertarmen (tolvfingertarm) og ileum (ileum). Bare små mengder absorberes i mage og kolon (tykktarmen). Tarm absorpsjon (opptak via gut) av tiamin er underlagt en dose-avhengig dobbel mekanisme. Fysiologiske mengder av B-vitamin under a konsentrasjon på 2 µmol / l absorberes av en energiavhengig natrium-formidlet bæremekanisme. Dermed er transport av vitamin B1 til slimhinneceller (slimhinne) aktiv og mettbar. Strukturelle analoger, slik som pyritiamin, kan hemme aktivt vitamin B1 absorpsjon ved å forskyve tiamin fra transporten proteiner ligger i apikal (vendt mot det indre av tarmen) cellemembran. Innflytelsen av alkohol or etanolderimot består i en hemming av natrium-kalium adenosin trifosfatase (Na + / K + -ATPase; enzym som katalyserer transporten av Na + -ioner ut av cellen og K + -ioner inn i cellen ved ATP-spaltning) i den basolaterale cellemembran (vendt bort fra det indre av tarmen), noe som resulterer i nedregulering av den tiaminspesifikke transporten proteiner. Over en konsentrasjon på 2 µmol / l, oppstår absorpsjon av vitamin B1 ved passiv diffusjon, noe som ikke er noe av det natrium-avhengig eller kan hemmes av tiaminantagonister eller etanolSom den anvendte (administrerte) dose øker, reduseres andelen absorbert tiamin. Dette skyldes på den ene siden nedreguleringen av transmembrantransporten proteiner for tiamin i tarmen slimhinne celler (slimhinneceller) fra et vitamin B1 dose > 2 µmol / l og på den annen side til ineffektiviteten til den passive absorpsjonsveien sammenlignet med den aktive bærermedierte transportmekanismen. Ifølge studier med oralt administrert radiomerket tiamin er absorpsjonshastigheten ved et inntak på 1 mg ~ 50%, på 5 mg ~ 33%, på 20 mg ~ 25% og på 50 mg ~ 5.3%. Totalt kan bare maksimalt 8-15 mg vitamin B1 per dag tas opp. Sammenligning av biopsier (vevsprøver) i tarmen slimhinne av pasienter med og uten tiaminmangel viste signifikant høyere intestinal vitamin B1-absorpsjon hos pasienter med dårlig tiaminstatus. Den økte absorpsjonen av vitamin B1 i mangelfull tilstand skyldes oppregulering (oppregulering) av apikale tiamintransportører i tarmen slimhinne celler (slimhinneceller). Absorbert tiamin fosforyleres delvis i tarmens slimhinneceller (slimhinneceller) av cytosolisk pyrofosfokinase med spaltning av adenosin trifosfat (ATP) til koenzymatisk aktiv TPP (enzymatisk feste av fosfat grupper). I tillegg til den natriummedierte bærermekanismen, antas intracellulær pyrofosfokinase også å være det hastighetsbegrensende trinn i aktiv transport av tiamin inn i og over slimhinnecellen. Gratis og fosforylert tiamin kommer inn i leveren via portalen blodåre, hvorfra den transporteres via blodbanen til målorganer og vev i henhold til deres krav.
Transport og distribusjon i kroppen
Transport av vitamin B1 i sin helhet blod forekommer hovedsakelig i blodceller - 75% i erytrocytter (røde blodlegemer) og 15% i leukocytter (hvit blod celler). Bare 10% av vitamin B1 i blod transporteres plasmatisk, primært bundet til albumin. Inntak av høye doser vitamin B1 fører til at bindingskapasiteten overskrides, slik at overskudd av tiamin skilles ut. Totale blodnivåer varierer mellom 5-12 µg / dl. Ved målorganene og vevet tas tiamin opp i målcellene og mitokondrier (“Energikraftverk” av cellene) via en tiamintransportør med høy affinitet (binding styrke). På grunn av den fysiologiske betydningen av vitamin B1 i karbohydrat og energimetabolisme, hjertemuskulatur (3-8 µg / g), nyre (2-6 ug / g), leveren (2-8 ug / g), hjerne (1-4 µg / g) og spesielt skjelettmuskulatur har høye tiaminkonsentrasjoner. Ved tiaminmangel øker opptaket av vitamin B1 i målceller på grunn av oppregulering (oppregulering) av transmembrantransportproteiner. Fritt tiamin kan fosforyleres til den biologisk aktive TPP i alle organer og vev av intracellulær pyrofosfokinase med ATP-forbruk og akkumulering av to fosfat rester. Alkohol or etanol forhindrer aktivering av fritt tiamin til koenzymet TPP ved kompetitiv inhibering av pyrofosfokinase. Overføringen av en ytterligere fosfatgruppe til TPP ved hjelp av en kinase med spaltning av ATP fører til TTP, som kan omdannes til TPP, TMP eller fritt, ikke-fosforyleret tiamin under påvirkning av fosfataser. Mens vitamin B1 finnes i blodplasma, morsmelkog cerebrospinalvæske (påvirker hjerne og ryggmarg) hovedsakelig i fri form eller som TMP, blodceller (leukocytter; erytrocytter) og vev inneholder hovedsakelig TPP. For den intracellulære koenzymatisk aktive TPP, er cellemembran er ugjennomtrengelig (ugjennomtrengelig). TPP kan bare forlate cellen etter hydrolyse (spaltning ved reaksjon med Vann) via TMP for å frigjøre tiamin. Intracellulær fosforylering (enzymatisk feste av fosfatgrupper) og senking av membranpermeabilitet (membranpermeabilitet) for fosforylerte tiamin tjener til slutt som en beskyttende mekanisme for å forhindre vitamin B1-tap fra fysiologiske doser (1-2 mg / d). Den totale kroppsbeholdningen av vitamin B1 hos friske individer er 25-30 mg, hvorav omtrent 40% finnes i musklene. En tiaminbutikk i smalere forstand eksisterer ikke. På grunn av sin funksjon som koenzym, er vitamin B1 alltid assosiert (knyttet) til det tilsvarende enzymet og blir bare beholdt (beholdt av nyreDen biologiske halveringstiden til tiamin er relativt kort og rapporteres å være 9.5-18.5 dager hos mennesker. Den begrensede lagringskapasiteten og den høye omsetningshastigheten til B-vitaminet krever et daglig inntak av tilstrekkelige mengder tiamin for å oppfylle kravene, spesielt i tilfeller av økt vitamin B1-forbruk som et resultat av økt metabolisme, for eksempel under sport, tungt fysisk arbeid, innen graviditet og amming, kronisk alkohol misbruk, og feber.
utskillelse
Utskillelse av vitamin B1 er doseavhengig. I det fysiologiske området (normalt for metabolisme) elimineres omtrent 25% av tiamin nyrene (via nyre). Ved høye påførte doser forekommer utskillelsen av vitamin B1 nesten fullstendig via nyrene etter vevsmetning, med en samtidig økning i andelen tiamin som skilles ut via galle og av uabsorbert tiamin i avføringen. Denne renaloverløpseffekten er et uttrykk for selv-depresjon av ikke-renal clearance prosesser (utskillelsesprosesser) samt metning av tubulær reabsorpsjon (reabsorpsjon i nyretubuli). Cirka 50% av tiamin elimineres i fri form eller forestres med en sulfatgruppe. De resterende 50% er hittil uidentifiserte metabolitter så vel som tiaminkarboksylsyre, metyltiazoleddiksyre og pyramin. Jo høyere vitamin B1-inntak, desto lavere metabolisering og jo større utskillelse av fritt, uendret tiamin.
Allitiamin
Allithiamines, som benfotiamin, bentiamin og fursultiamin, er lipofile (fettløselige) tiaminderivater som, ifølge oppdagelsen av Fujiwaras japanske forskningsgruppe tidlig på 1950-tallet, dannes spontant under fysiologiske forhold ved kombinasjon av tiamin med allicin, den aktive ingrediensen i hvitløk og løk. I allitiaminderivatene er tiazolringen, som er viktig for vitaminhandling, åpen og svovel atom er substituert med en lipofil gruppe. Bare etter lukking av tiazolringen av forbindelser som inneholder SH-grupper, som f.eks cystein og glutation, i tarmslimhinnecellene (slimhinneceller) og etter fosforylering (enzymatisk tilsetning av fosfatgrupper) til det biologisk aktive tiaminpyrofosfatet i målcellene kan allitiaminene utøve sin vitamineffekt i organismen. På grunn av sin apolare struktur er allithiaminer underlagt andre absorpsjonsbetingelser enn Vann-oppløselige tiaminderivater, som absorberes i henhold til metningskinetikk på en energi- og natriumavhengig måte ved hjelp av en bærermekanisme. Opptaket av allitiaminer i slimhinnecellene (slimhinnecellene) i tarmen skjer etter tidligere defosforylering (fjerning av fosfatgrupper) av uspesifikke fosfataser i tarmslimhinnen (tarmslimhinnen) dose proporsjonalt ved passiv diffusjon, hvorved allithiaminene passerer tarmabsorpsjonen barriere raskere og lettere sammenlignet med Vann-oppløselige tiaminderivater på grunn av deres bedre membranpermeabilitet (membranpermeabilitet). De biotilgjengelighet av lipofile benfotiamin er ca. 5- til 10 ganger høyere enn henholdsvis tiamindisulfid og tiaminmononitrat. I tillegg oppnår allitiaminer høyere nivåer av tiamin og TPP i fullblod, målorganer og vev etter oral administrasjon ved relativt lave doser og holdes (beholdes) i kroppen lenger. Hilbig og Rahmann (1998), som studerte vevet distribusjon og skjebnen til radiomerket benfotiamin og tiaminhydroklorid i blod og forskjellige organer, målt signifikant høyere radioaktiviteter i alle organer etter benfotiamin administrasjon, spesielt i leveren og nyre. En 5- til 25 ganger høyere konsentrasjon av benfotiamine ble funnet i hjerne og muskler. I alle andre organer var innholdet av benfotiamin 10-40% høyere enn det for tiaminhydroklorid.
