Tiamina, de asemenea cunoscut ca si tiamina sau vitamina B1, este o vitamină găsită în alimente și utilizată ca supliment alimentar. [2] Ca supliment este utilizat pentru tratarea și prevenirea deficitului de tiamină și a tulburărilor care rezultă din aceasta, inclusiv beriberi, sindromul Korsakoff și psihozele lui Korsakoff. Alte utilizări includ boala urinei cu sirop de arțar și boala Leigh. Se administrează pe cale orală sau prin injecție. [1]

vitamina

Efectele secundare sunt în general puține. Pot apărea reacții alergice, inclusiv anafilaxie. Tiamina se află în familia complexului B. Este necesar pentru metabolismul glucidelor. [1] Deoarece oamenii nu sunt capabili să o producă, tiamina este un nutrient esențial. Sursele alimentare includ cereale integrale, carne și pește. [2]

Tiamina a fost descoperită în 1897, izolată în 1926 și fabricată pentru prima dată în 1936. [3] Se află pe lista medicamentelor esențiale a Organizației Mondiale a Sănătății, cele mai eficiente și sigure medicamente necesare într-un sistem de sănătate. [4] Tiamina este disponibilă ca medicament generic și fără prescripție medicală. [1] Costul cu ridicata în lumea în curs de dezvoltare este de aproximativ 2,17 USD per flacon gm. [5] În Statele Unite, o lună de înlocuire este mai mică de 25 USD. [6] Unele țări necesită adăugarea acestuia la anumite alimente, cum ar fi cerealele. [2]

Cuprins

  • 1Utilizări medicale
    • 1.1 Deficitul de tiamină
    • 1.2 Alte utilizări
  • 2 Efecte secundare
  • 3Chimie
  • 4Biosinteza
  • 5 Nutriția
    • 5.1 Apariția în alimente
    • 5.2 Consumuri de referință dietetice
    • 5.3 Antagoniști
  • 6Absorbție și transport
    • 6.1 Absorbție
    • 6.2 Legat de proteinele serice
    • 6.3 Asimilarea celulară
    • 6.4 Distribuția țesuturilor
    • 6.5 Excreția
  • 7Funcție
    • 7.1 Difosfat de tiamină
    • 7.2Trifosfat de tiamină
    • 7.3 Adenozin tiamin trifosfat
    • 7.4 Adenozină tiamin difosfat
  • 8Istorie
  • 9 Vezi și
  • 10 Referințe
  • 11 Legături externe

Utilizări medicale

Deficitul de tiamină

Vezi și: Deficitul de tiamină

Tiamina este utilizată pentru tratarea deficitului de tiamină care se poate dovedi fatală. [7] În cazurile mai puțin severe, semnele nespecifice includ stare de rău, scădere în greutate, iritabilitate și confuzie. [8]

Sindroamele binecunoscute cauzate de deficitul de tiamină includ beriberi, sindromul Wernicke-Korsakoff și neuropatia optică.

Alte utilizări

Alte utilizări includ boala urinei cu sirop de arțar și boala Leigh. [1]

Efecte secundare

Efectele secundare sunt în general puține. [1] Pot apărea reacții alergice, inclusiv anafilaxie. [1]

Chimie

Tiamina este un compus organosulfuric incolor cu formula chimică C12H17N4OS. Structura sa constă dintr-o aminopirimidină și un inel tiazol legat printr-o punte de metilen. Tiazolul este substituit cu lanțuri laterale metil și hidroxietil. Tiamina este solubilă în apă, metanol și glicerol și practic insolubilă în solvenți organici mai puțin polari. Este stabil la pH acid, dar este instabil în soluții alcaline. [7] [9] Tiamina, care este o carbenă N-heterociclică, poate fi utilizată în locul cianurii ca catalizator pentru condensarea benzoinelor. [10] Tiamina este instabilă la căldură, dar stabilă în timpul depozitării congelate. [este necesară citarea] Este instabil atunci când este expus la lumina ultravioletă [9] și la iradiere gamma. [11] [12] Tiamina reacționează puternic în reacțiile de tip Maillard. [7]

Biosinteza

O reprezentare 3D a riboswitch-ului TPP cu tiamină legată

Biosinteza complexă de tiamină apare la bacterii, unii protozoari, plante și ciuperci. [13] [14] Porțiunile tiazol și pirimidină sunt bioisintetizate separat și apoi combinate pentru a forma ThMP prin acțiunea tiamină-fosfat sintază (EC 2.5.1.3). Căile biosintetice pot diferi între organisme. În E. coli și alte enterobacteriacee, ThMP poate fi fosforilat la cofactorul ThDP de o tiamină-fosfat kinază (ThMP + ATP → ThDP + ADP, EC 2.7.4.16). În majoritatea bacteriilor și în eucariote, ThMP este hidrolizat în tiamină, care poate fi apoi pirofosforilată în ThDP de tiamin difosfokinază (tiamină + ATP → ThDP + AMP, CE 2.7.6.2).

Căile biosintetice sunt reglementate de riboswitch-uri. Dacă există suficientă tiamină în celulă, tiamina se leagă de ARNm pentru enzimele care sunt necesare în cale și împiedică translația lor. Dacă nu există tiamină, atunci nu există inhibiție și se produc enzimele necesare pentru biosinteză. Riboswitch-ul specific, riboswitch-ul TPP, este singurul riboswitch identificat atât în ​​organismele eucariote, cât și în cele procariote. [15]

Nutriție

Apariția în alimente

Tiamina se găsește într-o mare varietate de alimente prelucrate și întregi, cu semințe comestibile, leguminoase, orez și alimente procesate, cum ar fi cerealele pentru micul dejun, având printre cele mai mari conținuturi. [16] [17]

Mononitratul de tiamină sărată, mai degrabă decât clorhidratul de tiamină, este utilizat pentru fortificarea alimentelor, deoarece mononitratul este mai stabil și nu absoarbe apa din umiditatea naturală (este nehigroscopică), în timp ce clorhidratul de tiamină este higroscopic. [este necesară citarea] Când mononitratul de tiamină se dizolvă în apă, eliberează azotat (aproximativ 19% din greutatea sa) și este ulterior absorbit ca cationul de tiamină.

Unele alte alimente bogate în mod natural în tiamină sunt făina de porumb, porc, nuci și spanac. [16] [17]

Consumuri dietetice de referință

Consiliul pentru alimentație și nutriție din S.U.A. Institutul de Medicină a actualizat cerințele medii estimate (EAR) și indemnizațiile dietetice recomandate (ADR) pentru tiamină în 1998. EAR-urile actuale pentru tiamină pentru femei și bărbați cu vârsta peste 14 ani sunt de 0,9 mg/zi, respectiv 1,0 mg/zi; ADR-urile sunt de 1,1 și 1,2 mg/zi. ADR-urile sunt mai mari decât EAR-urile, astfel încât să identifice sumele care vor acoperi persoanele cu cerințe mai mari decât media. ADR pentru sarcină este egal cu 1,4 mg/zi. DZR pentru lactație este egal cu 1,4 mg/zi. Pentru sugarii cu vârsta de până la 12 luni, aportul adecvat (AI) este de 0,2-0,3 mg/zi. iar pentru copiii cu vârste cuprinse între 1 și 13 ani, ADR crește cu vârsta de la 0,5 la 0,9 mg/zi. În ceea ce privește siguranța, Consiliul pentru alimentație și nutriție din S.U.A. Institutul de Medicină stabilește niveluri de admisie superioare tolerabile (cunoscute sub numele de UL) pentru vitamine și minerale atunci când dovezile sunt suficiente. În cazul tiaminei nu există UL, deoarece nu există date la om pentru efectele adverse cauzate de dozele mari. Autoritatea Europeană pentru Siguranța Alimentară a analizat aceeași întrebare de siguranță și a ajuns, de asemenea, la concluzia că nu există suficiente dovezi pentru a stabili un UL pentru tiamină. [18] Colectiv, EAR, ADR și UL sunt denumiți consumuri dietetice de referință. [19]

Pentru noi. în scopul etichetării suplimentelor alimentare și alimentare, cantitatea dintr-o porție este exprimată ca procent din valoarea zilnică (% DV). În scopul etichetării tiaminei, 100% din valoarea zilnică a fost de 1,5 mg, dar din mai 2016 a fost revizuită la 1,2 mg. Un tabel al valorilor zilnice pentru adulți înaintea schimbării este furnizat la admisia zilnică de referință. Companiile alimentare și de suplimente au până la 28 iulie 2018 pentru a se conforma schimbării.

Antagoniști

Tiamina din alimente poate fi degradată într-o varietate de moduri. Sulfiții, care sunt adăugați la alimente de obicei ca conservant, [20] vor ataca tiamina la puntea de metilen din structură, scindând inelul pirimidinic din inelul tiazol. [8] Viteza acestei reacții este crescută în condiții acide. Tiamina este degradată de tiaminaze termolabile (prezente în peștele și crustaceele crude [7]). Unele tiaminaze sunt produse de bacterii. Tiamazele bacteriene sunt enzime de suprafață celulară care trebuie disociate de membrană înainte de a fi activate; disocierea poate apărea la rumegătoare în condiții acidotice. De asemenea, bacteriile din rum reduc sulfatul în sulfit, de aceea aportul alimentar ridicat de sulfat poate avea activități antagoniste ale tiaminei.

Antagoniștii de tiamină din plante sunt stabili la căldură și apar atât ca orto, cât și ca para-hidroxifenoli. Câteva exemple ale acestor antagoniști sunt acidul cafeic, acidul clorogenic și acidul tanic. Acești compuși interacționează cu tiamina pentru a oxida inelul tiazolic, făcându-l astfel incapabil să fie absorbit. Două flavonoide, quercetina și rutina, au fost de asemenea implicate ca antagoniști ai tiaminei. [8]

Absorbție și transport

Absorbţie

Tiamina este eliberată prin acțiunea fosfatazei și pirofosfatazei din intestinul subțire superior. La concentrații scăzute, procesul este mediat de purtător și, la concentrații mai mari, absorbția are loc prin difuzie pasivă. Transportul activ este cel mai mare în jejun și ileon; însă, transportul activ poate fi inhibat de consumul de alcool și de deficit folic. [7] Scăderea absorbției tiaminei are loc la aporturi peste 5 mg/zi. [21] Celulele mucoasei intestinale au activitate tiamin pirofosfokinază, dar nu este clar dacă enzima este legată de absorbția activă. Majoritatea tiaminei prezente în intestin este sub forma pirofosforilată de ThDP, dar atunci când tiamina ajunge pe partea seroasă a intestinului, aceasta este adesea sub formă liberă. Absorbția tiaminei de către celula mucoasă este probabil cuplată într-un fel cu fosforilarea/defosforilarea acesteia. Pe partea seroasă a intestinului, dovezile au arătat că descărcarea vitaminei de către acele celule depinde de ATPaza dependentă de Na +. [8]

Legat de proteinele serice

Majoritatea tiaminei din ser este legată de proteine, în principal de albumină. Aproximativ 90% din tiamina totală din sânge este în eritrocite. O proteină de legare specifică numită proteină de legare a tiaminei (TBP) a fost identificată în serul de șobolan și se crede că este o proteină purtătoare hormonală, importantă pentru distribuția tisulară a tiaminei. [8]

Absorbție celulară

Captarea tiaminei de către celulele sângelui și a altor țesuturi are loc prin transport activ și difuzie pasivă. [7] Creierul necesită mult mai multă tiamină decât alte țesuturi ale corpului. O mare parte din tiamina ingerată nu ajunge niciodată la creier din cauza difuziei pasive și a barierei hematoencefalice. Aproximativ 80% din tiamina intracelulară este fosforilată și cea mai mare parte este legată de proteine. În unele țesuturi, absorbția și secreția de tiamină par a fi mediate de un transportor solubil de tiamină care este dependent de Na + și de un gradient de protoni transcelular. [8]

Distribuția țesuturilor

Depozitarea tiaminei la om este de aproximativ 25 până la 30 mg, cu cele mai mari concentrații în mușchiul scheletic, inima, creierul, ficatul și rinichii. ThMP și tiamina liberă (nefosforilată) sunt prezente în plasmă, lapte, lichidul cefalorahidian și, se presupune, în toate fluidele extracelulare. Spre deosebire de formele puternic fosforilate de tiamină, ThMP și tiamina liberă sunt capabile să traverseze membranele celulare. Conținutul de tiamină din țesuturile umane este mai mic decât cel al altor specii. [8] [22]

Excreţie

Tiamina și metaboliții săi acizi (acid 2-metil-4-amino-5-pirimidin carboxilic, acid 4-metil-tiazol-5-acetic și acid tiamin acetic) sunt excretați în principal în urină. [9]

Funcţie

Derivații săi de fosfat sunt implicați în multe procese celulare. Cea mai bine caracterizată formă este tiamina pirofosfat (TPP), o coenzimă în catabolismul zaharurilor și aminoacizilor. În drojdie, TPP este, de asemenea, necesar în prima etapă a fermentației alcoolice. Toate organismele folosesc tiamina, dar este produsă numai în bacterii, ciuperci și plante. Animalele trebuie să-l obțină din dieta lor și, astfel, pentru om, este un nutrient esențial. Aportul insuficient la păsări produce o polinevrită caracteristică.

Tiamina este de obicei considerată ca forma de transport a vitaminei. Există cinci derivați naturali de tiamină fosfat naturali: tiamina monofosfat (ThMP), tiamina difosfat (ThDP), numită uneori și tiamină pirofosfat (TPP), tiamina trifosfat (ThTP) și recent descoperită adenozină tiamina trifosfat (AThTPina) și aden difosfat (AThDP). În timp ce rolul coenzimic al difosfatului tiaminic este bine cunoscut și caracterizat pe larg, acțiunea non-coenzimatică a tiaminei și a derivaților poate fi realizată prin legarea la un număr de proteine ​​identificate recent, care nu utilizează acțiunea catalitică a difosfatului tiaminic [23].

Difosfat de tiamină

Nu este cunoscut niciun rol fiziologic pentru ThMP; cu toate acestea, difosfatul este relevant fiziologic. Sinteza difosfatului de tiamină (ThDP), cunoscut și sub numele de pirofosfat de tiamină (TPP) sau cocarboxilaza, este catalizat de o enzimă numită tiamină difosfokinază conform reacției tiamină + ATP → ThDP + AMP (EC 2.7.6.2). ThDP este o coenzimă pentru mai multe enzime care catalizează transferul unităților cu doi carbon și în special deshidrogenarea (decarboxilarea și conjugarea ulterioară cu coenzima A) a 2-oxoacidelor (alfa-cetoacizi). Exemplele includ:

  • Prezent la majoritatea speciilor
    • piruvat dehidrogenază și 2oxoglutarat dehidrogenază (numită și α-cetoglutarat dehidrogenază)
    • α-cetoacid dehidrogenază cu lanț ramificat
    • 2-hidroxifentanil-CoA liasă
    • transketolază
  • Prezent la unele specii:
    • piruvat decarboxilază (în drojdie)
    • mai multe enzime bacteriene suplimentare

Enzimele transketolază, piruvat dehidrogenază (PDH) și 2-oxoglutarat dehidrogenază (OGDH) sunt toate importante în metabolismul glucidic. Enzima citosolică transketolază este un jucător cheie în calea pentozei fosfat, o cale majoră pentru biosinteza zaharurilor pentozice dezoxiriboză și riboză. PDH mitocondrial și OGDH fac parte din căile biochimice care duc la generarea de adenozin trifosfat (ATP), care este o formă majoră de energie pentru celulă. PDH leagă glicoliza de ciclul acidului citric, în timp ce reacția catalizată de OGDH este o etapă de limitare a vitezei în ciclul acidului citric. În sistemul nervos, PDH este, de asemenea, implicat în producția de acetilcolină, un neurotransmițător și pentru sinteza mielinei. [24]

Tiamina trifosfat

Tiamina trifosfat (ThTP) a fost mult timp considerată o formă neuroactivă specifică a tiaminei. Cu toate acestea, recent s-a demonstrat că ThTP există la bacterii, ciuperci, plante și animale, sugerând un rol celular mult mai general. [25] În special în E coli, se pare că joacă un rol ca răspuns la înfometarea aminoacizilor. [26]

Adenozin tiamina trifosfat

Adenozin tiamin trifosfat (AThTP) sau adenozin trifosfat tiaminilat a fost descoperit recent în Escherichia coli, unde se acumulează ca urmare a foametei de carbon. [27] În E coli, AThTP poate reprezenta până la 20% din tiamina totală. De asemenea, există în cantități mai mici în drojdie, în rădăcinile plantelor superioare și în țesutul animal. [28]

Adenozin tiamin difosfat

Adenozin tiamin difosfatul (AThDP) sau adenozin difosfat tiaminilat există în cantități mici în ficatul vertebrat, dar rolul său rămâne necunoscut. [28]

Istorie

Tiamina a fost prima dintre vitaminele solubile în apă descrise, [7] ducând la descoperirea mai multor astfel de compuși de urme esențiali pentru supraviețuire și la noțiunea de vitamină.

În 1884, Kanehiro Takaki (1849–1920), chirurg general în marina japoneză, a respins teoria germenilor anteriori pentru beriberi și a emis ipoteza că boala se datora insuficienței în dietă. [29] Schimbând dieta pe o navă marină, el a descoperit că înlocuirea unei diete numai cu orez alb, cu una care conține și orz, carne, lapte, pâine și legume aproape a eliminat beriberi într-o călătorie maritimă de 9 luni. Cu toate acestea, Takaki a adăugat multe alimente la dieta de succes și a atribuit incorect beneficiul aportului crescut de azot, deoarece vitaminele erau substanțe necunoscute la acea vreme. Nici Marina nu era convinsă de necesitatea unui program atât de scump de îmbunătățire a dietei, iar mulți bărbați au continuat să moară de beriberi, chiar și în timpul războiului ruso-japonez din 1904–55. Abia în 1905, după ce factorul anti-beriberi a fost descoperit în tărâțele de orez (îndepărtate prin lustruire în orez alb) și în orezul de orz brun, a fost răsplătit experimentul lui Takaki făcându-l baron în sistemul japonez de peerage, după care a fost afectuos numit "Baron Barley".

Legătura specifică cu cerealele a fost făcută în 1897 de Christiaan Eijkman (1858–1930), medic militar din Indiile Olandeze, a descoperit că păsările hrănite cu o dietă de orez gătit și lustruit au dezvoltat paralizie, care ar putea fi inversată prin întreruperea lustruirii orezului. [30] El a atribuit beriberi unui nerv otravă în endospermul orezului, din care straturile exterioare ale boabelor confereau protecție corpului. Un asociat, Gerrit Grijns (1865–1944), a interpretat corect legătura dintre consumul excesiv de orez șlefuit și beriberi în 1901: El a concluzionat că orezul conține un nutrient esențial în straturile exterioare ale bobului care este îndepărtat prin lustruire. [31]

Eijkman a primit în cele din urmă Premiul Nobel pentru fiziologie și medicină în 1929, deoarece observațiile sale au dus la descoperirea vitaminelor. Acești compuși au fost numiți de biochimistul polonez Casimir Funk. În 1911, Casimir Funk a izolat substanța antineuritică din tărâțele de orez pe care le-a numit „vitamină” (datorită faptului că conține o grupare amino). Chimiștii olandezi, Barend Coenraad Petrus Jansen (1884–1962) și cel mai apropiat colaborator al său Willem Frederik Donath (1889–1957), au izolat și cristalizat agentul activ în 1926, [32] a cărui structură a fost determinată de Robert Runnels Williams (1886). ). –1965), chimist american, în 1934. Tiamina („vitamina care conține sulf”) a fost sintetizată în 1936 de același grup. [33]

Tiamina a fost numită mai întâi „aneurină” (pentru vitamina antinevritică). [34] Sir Rudolph Peters, la Oxford, a introdus porumbeii lipsiți de tiamină ca model pentru înțelegerea modului în care deficitul de tiamină poate duce la simptomele patologic-fiziologice ale beriberilor. Într-adevăr, hrănirea porumbeilor cu orez lustruit duce la un comportament ușor de recunoscut al retragerii capului, o afecțiune numită opisthotonos. Dacă nu este tratat, animalul va muri după câteva zile. Administrarea tiaminei în stadiul de opitotonos va duce la o vindecare completă a animalului în 30 de minute. Deoarece nu s-au observat modificări morfologice în creierul porumbeilor înainte și după tratamentul cu tiamină, Peeters a introdus conceptul de leziune biochimică. [35]

Când Lohman și Schuster (1937) au arătat că derivatul tiamin difosforilat (tiamina difosfat, ThDP) era un cofactor necesar pentru decarboxilarea oxidativă a piruvatului, [36] (o reacție cunoscută acum ca fiind catalizată de piruvat dehidrogenază), mecanismul de acțiune de tiamină în metabolismul celular părea a fi elucidată. În prezent, această perspectivă pare simplificată în exces: piruvatul dehidrogenază este doar una dintre mai multe enzime care necesită tiamin difosfat ca cofactor; în plus, au fost descoperiți de atunci alți derivați de fosfat de tiamină și pot contribui și la simptomele observate în timpul deficitului de tiamină.

În cele din urmă, mecanismul prin care porțiunea tiamină a ThDP își exercită funcția de coenzimă prin substituirea protonului pe poziția 2 a tiazoliumringului a fost elucidată de Ronald Breslow în 1958. [37]