Витамин В1

Министерство Сельского Хозяйства РФ ФГОУ ВПО «Орловский Государственный Аграрный Университет»

Факультет биотехнологии и ветеринарной медицины Реферат по дисциплине: «Биохимия»

на тему: «Витамин В1»

Выполнила:

студентка 2 курса Быкова А.

Орел-2010

• Введение
• 1. Химическое строение и свойства
• 2. Обмен в организме
• 3. Клиническая фармакология
• 4. Взаимодействие. Отрицательное взаимодействие
• 5. Положительное взаимодействие
• 6. Симптомы гиповитаминоза
• 7. Лабораторная диагностика
• 8. Показания к применению
• 9. Природные источники и потребность животных
• 10. Передозировка и побочные явления
• Заключение
• Список литературы

Витамин В₁ по химической структуре относится к витаминам гетероциклического ряда и имеет много имен — тиамин, антиневритический витамин, аневрин, анейрин, бери-бери витамин, анти-бери-бери витамин. Термин витамин впервые был применен именно по отношению к витамину В₁. В 1911 г. основоположник витаминологии К. Функ в биохимическом отделении Листеровского института в Лондоне, выделил из отрубей риса кристаллическое вещество, обладающее высокой биологической активностью. Поскольку в молекуле содержался азот, К. Функ присоединил к корню «amin» (азот) слово «vita» (жизнь) и назвал это вещество «витамином». Им же впервые был введен термин «авитаминоз» .

1. Химическое строение и свойства

Витамин В₁ является производным двух соединений — тиазола (4-метил-5-оксиэтилтиазола) и пиримидина (2-метил-5-оксиметил-6-аминопиримидина).

В животных тканях и дрожжах витамин В₁ находится не в свободном состоянии, а в виде тиаминпирофосфата, т. е. в виде пирофосфорного эфира:

Витамин В₁ — белый кристаллический порошок горького вкуса, с характерным запахом, хорошо растворяется в воде, относительно устойчив в слабокислой среде, выдерживает сильное нагревание и воздействие кислорода. В щелочной среде, особенно при температуре выше 100° С, он быстро превращается в тиохром. В природных кормах потери витамина В₁ практически не имеют значения, но активность тиамина может снижаться при сушке (например, рыбной муки, сухого снятого молока).

2. Обмен в организме

Организм получает витамин с кормом и за счет синтеза микробами пищевого канала. Тиамин корма поступает в свободном, этерифицированном и частично в связанном виде. Две последние формы расщепляются в кишках под влиянием гидролаз с образованием свободного тиамина. С током крови после всасывания он поступает во все органы и ткани. Часть тиамина в печени фосфорилируется. Наибольшие концентрации витамина выявляются в миокарде, печени, мозгу, легких, почках и надпочечниках. Избыток тиамина и продукты его распада выделяются с мочой и частично с калом.

Значение для обмена веществ. Биологическое значение тиамина, прежде всего, обусловлено его коферментными функциями. Тиамин, который поступает в ткани с током крови, фосфорилируется под влиянием фермента тиаминпирофосфокиназы:

Тиаминпирофосфат составляет 70−90% всех фосфорных эфиров тиамина тканей, остальное количество составляют тиаминмонофосфат и тиаминтрифосфат. Тиаминпирофосфат — кофермент пируватдекарбоксила-зы, катализирующей окислительное декарбоксилирование пировиноград-ной и других а-кетокислот.

Одна из основных химических реакций, в которых участвует тиаминпирофосфат, — декарбоксилирование пировиноградной кислоты с образованием ацетил-коэнзим А. Если в кормах и организме нет тиамина, то фермент не синтезируется, в тканях накапливается пировино-градная кислота, возникает явление ацидоза, при котором разрушаются клетки, прежде всего нервной системы. Это приводит к ряду патологичес-ких нарушений, характерных для гипо — и авитаминозов В₁. Кроме того, тиаминпирофосфат входит в состав свыше 30 ферментов, принадлежа-щих к различным классам. В частности, он входит в состав молекулы 2-оксоглутаратдегидрогеназы, катализирующей декарбоксилирование а-кетоглутаровой кислоты до янтарной. Является составной частью транскетолазы, осуществляющей перенос двууглеродного остатка (активного гликолевого альдегида) от ксилулозо-5-фосфата на рибозо-5-фосфат. Тиамин ускоряет реакцию дегидрирования янтарной кислоты, предохраняет витамин С от окисления, обеспечивает стабильность концентрации витамина В₆ в тканях, способствует биосинтезу нуклеиновых кислот, белков, глюкозы, гликогена и жиров в тканях животного.

3. Клиническая фармакология

Витамин В₁ синтезируется в природе растительными клетками в зеленых частях высших растений, особенно в проростках, молодых побегах. Животные и человек витамин В₁ не синтезируют. Однако позитивная флора кишечника, в частности колифлора вырабатывают для своей жизнедеятельности витамин В₁ в незначительных количествах с точки зрения полной обеспеченности организма человека в витамине. Другие виды флоры (в том числе и патогенная) потребляют эндогенный колипродуцированный витамин В₁ для своих нужд. Витамин В₁ в растительных продуктах находится в свободном состоянии, а в продуктах животного происхождения — в фосфорилированном. Иногда он может быть связан с белком (апоферменты).

Прежде чем абсорбироваться из кишечника, комплексные соединения витамина гидролизуются и дефосфорилируются. Водорастворимые формы витамина В₁ (тиамин хлорид и тиамин бромид) и активная форма витамина (кокарбоксилаза) всасываются полностью в 12-перстной кишке путем активного транспорта (при помощи белка-переносчика), а при приеме больших доз витамин начинает всасываться путем диффузии, в связи с чем возможно отравление. Жирорастворимые формы тиамина (бенфотиамин) имеют более высокую, по сравнению с водорастворимыми формами, биодоступность и способность проникать в богатую жирами мозговую ткань.

Витамин В₁ быстро проникает в ткани, накапливаясь в мозге, сердце, почках, надпочечниках, печени, скелетных мышцах. Около 50% всего витамина в организме содержится в мышечной ткани.

В печени витамин В₁ превращается в активные метаболиты — тиаминтрифосфат и тиаминдифосфат (кокарбоксилаза), для этого превращения необходимы специфический АТФ-зависимый фермент тиаминпирофосфокиназа и определенное количество ионов магния. На фоне дефицита магния метаболизм витамина В₁ затруднен.

Элиминация витамина осуществляется как в виде метаболитов, так и в неизменном виде почками и кишечником со средней скоростью до 1 мг в сутки. Период полувыведения витамина В₁ около 9,5−18,5 суток.

У беременных тиаминовый транспорт через плаценту к плоду является одним из самых активных (наряду с транспортом витамина С и пиридоксина). В нормально развивающейся плаценте в изобилии имеются специальные энзимы, способные поставлять энергию для активного транспорта витамина В₁ к плоду: Na⁺, Mg₂⁺-АТФ-аза, К⁺-АТФ-аза, Са₂⁺-АТФ-аза. Дополнительно витамин попадает к плоду из аминиотической жидкости через плодные оболочки. Поступление витамина В₁ к плоду резко снижено при недостаточном питании беременной, при эклампсии и гестозе.

Витамин В₁ — важнейший витамин в энергетическом обмене ребенка, он нормализует деятельность центральной, периферической нервных систем, сердечно-сосудистой и эндокринной систем. Витамин В₁, являясь коферментом декарбоксилаз, участвует в окислительном декарбоксилировании кетокислот (пировиноградной, б-кетоглютаровой), является ингибитором фермента — холинэстеразы, расщепляющей медиатор ЦНС ацетилхолин, участвует в контроле транспорта Na⁺ через мембрану нейрона. Доказано, что витамин В₁ в виде тиаминпирофосфата является составной частью минимум четырех ферментов, участвующих в промежуточном обмене веществ. Это две сложные ферментные системы: пирувати б-кетоглутаратдегидрогеназный комплексы, (ферменты: пируватдегидрогеназа, б-кетоглутаратдегидрогеназа). В составе транскетолазы тиаминпирофосфат участвует в переносе гликоальдегидного радикала от кетосахаров на альдосахара. Фосфорные эфиры тиамина в тканях обслуживают превращение АТФ в АМФ (тиаминкиназа). При дефиците витамина В₁ возникает недостаточность этих ферментов, вследствие чего происходит накопление молочной и пировиноградной кислот в тканях и крови, что приводит к ацидозу. Кроме того, молочная и пировиноградная кислоты, действуя раздражающе на рецепторы окончаний, снижают болевой порог. Из-за недостаточности ферментов замедляется превращение углеводов в липиды, снижается синтез стероидов и ацетилхолина, страдает энергетический обмен. Торможение синтеза липидов является причиной дефицита жизненно необходимых простагландинов и лейкотриенов. Задержка синтеза стероидов может послужить причиной расстройства эндокринной системы. Нарушение образования ацетилхолина может привести к снижению потока и блокаде нервных импульсов по нервным путям к органам и как следствие этого: снижению секреции желудочного сока, замедлению перистальтики кишечника, аритмии сердца, одышке. В результате дефицита витамина В₁ усиливаются потери аминокислот с мочой, в повышенных количествах начинает выделяться креатинин.

4. Взаимодействие. Отрицательное взаимодействие

? Пиридоксин (витамин В₆) затрудняет переход витамина В₁ в активные формы.

? Витамин В₁₂ усиливает аллергизующее действие витамина В₁.

? Витамин В₁ в растворах для парентерального введения проявляет фармацевтическое взаимодействие со многими витаминами (никотиновая кислота) и лекарствами. В его растворе нейтрализуются и полностью или частично разрушаются все вещества с щелочной рН, поэтому в одном шприце с витамином В₁ ничего не вводят.

? С натриевыми солями антибиотиков (бензилпенициллин, метициллин, оксациллин, нистатин, леворин), а также с левомицетином и тетрациклином витамин В₁образует сложные комплексы (отсутствует эффект от обоих препаратов).

? При регулярном применении фуросемида может увеличиваться потеря с мочой витамина В₁ и возникнуть гиповитаминоз.

? Недостаточность поступления витамина В₁ ускоряет проявление недостаточности фолиевой кислоты.

? Пиримидин бромида (пиритиамин) разрушает витамин В₁ .

? Листья чая и блюда из сырой рыбы содержат тиаминазы I и II типа, которые инактивируют витамин В₁, содержащийся в организме.

? Алкоголь затрудняет всасывания витамина В₁ .

5. Положительное взаимодействие

? Прием органических магниевых препаратов (магния цитрат, магния пидолат, магния оротат, магния лактат) потенцирует активность витамина В₁

? Витамин В₁ смягчает клинические проявления дефицита пантотеновой кислоты (ниацин, витамин В₅).

? Взаимодействие витамина В₁ с другими витаминами учитывается при создании поливитаминных композиций для приема внутрь. При проведении витаминного лечения целесообразно витамин В₁ применять одновременно с витаминами В₂, В₆, С и РР.

? Витамин В₁ в суточной дозировке ослабляет токсическое действие винбластина и циклофосфана.

? Препарат леводопа, используемый при лечении паркинсонизма существенно повышает уровень тиаминдифосфата и общего витамина В₁ в крови.

6. Симптомы гиповитаминоза

Авитаминоз витамина В₁ возникает, как минимум, спустя 3 недели полного диетического отсутствия витамина. У детей дефицит витамина В₁ проявляется как и у взрослых тремя «Д» — дистрофией, дегенерацией, деменцией (у детей — снижение памяти). Этиологически дефицит витамина В₁ у детей чаще всего экзогенный (низкое поступление с пищей). Эндогенный дефицит вторичен и развивается вследствие заболевания ЖКТ, печени, тиреотоксикоза, при отравлениях, болезнях зависимости (детском и подростковом алкоголизме, курении, токсикомании, наркомании).

При значительном дефиците в организме витамина В₁ развивается тяжелое заболевание бери-бери, до сих пор эпизодически регистрируемое в Восточной Азии, на Филлиппинах, в Индокитае, Японии, в России (у бомжей, алкоголиков, беспризорных детей и подростков). В Европейских странах случаи болезни выявляются редко, т.к. в пищу употребляется много продуктов, содержащих витамин. Здесь она известна как симптом Вернике, проявляющийся в виде энцефалопатии, или синдром Вейса с преимущественными нарушениями деятельности сердечно-сосудистой и нервной систем, патологией со стороны органов пищеварительного тракта. В настоящее время предполагается, что бери-бери — это комбинированный авитаминоз: арибофлавиноз, авитаминоз РР, С, недостаток в организме пиридоксина, тиамина и др. Известны три формы бери-бери:

? сухая или полиневритическая (паралитическая) с преобладанием симптомов поражения периферической нервной системы; параличи, атрофия мышц нижних конечностей; понижение чувствительности пальцев ног и стоп к холоду и теплу; болезненность икроножных мышц; изменение походки;

? сердечная, влажная (отечная) с превалированием сердечно-сосудистой недостаточности (одышка, сердцебиение, тахикардия, кардиомегалия, плеврит, асцит);

? пернициозная — остро протекающая сердечная недостаточность, когда смерть может наступить уже спустя несколько часов после появления первых признаков болезни; эта форма болезни может быть у грудных детей, когда рацион питания матерей беден витамином В₁ .

Очень редко у детей встречаются врожденные, генетически обусловленные дефекты обмена витамина В₁ и тиаминзависимых ферментов. Эти заболевания, обнаруживают сходство с отдельными клиническими проявлениями В₁ авитаминоза, но развиваются при достаточном уровне витамина в рационе питания. Наследственная подострая некротизирующая энцефаломиелопатия, или болезнь Лея — редкое заболевание; при нем в мозговой ткани нарушается образование тиаминтрифосфата. Болезнь проявляется перемежающейся атаксией, тиамин-зависимой мегалобластической анемией, «мочой с запахом кленового сиропа», что связано с дефектом окислительного декарбоксилирования разветвленных б-кетокислот.

Для животных:

При недостатке или отсутствии в рационе витамина B₁ развиваются гипо — и авитаминозы. Иногда их причиной может быть наличие в кормах папоротника орляка, содержащего фермент тиаминазу, которая гидролитически расщепляет витамин. К недостатку в рационе витамина B₁ наиболее чувствительны птица, телята, ягнята, лошади, свиньи, собаки и пушные звери. Наступают нарушения деятельности нервной (парез и паралич), сердечнососудистой систем (стенокардия), пищевого канала (уменьшается секреция пищеварительных желез, атония, отсутствие аппетита), резко падает уровень продуктивности. У птицы на ранних стадиях авитаминоза возникают судороги мышц шеи, у свиней нарушается ритм работы сердечной мышцы. Развиваются Судороги, гипергликемия, ацидоз, в крови накапливается много пировиноградной кислоты, в поджелудочной железе дегенерируют островки Лангерганса, в надпочечниках — хромаффинная ткань, в различных участках нервной системы — нейроны. Развиваются кровоизлияния, парез, паралич, резкое истощение, и наступает смерть. В крови и тканях при этом накапливаются кетокислоты, что вызывает тяжелое нарушение, особенно в тканях с высокой интенсивностью обмена веществ (мозг, сердце). При недостатке витамина В₁ тормозятся как процессы превращения пировиноградной кислоты в активированную уксусную кислоту, так и реакции цикла лимонной кислоты в целом.

Внешними признаками недостаточности являются параличи и полупараличи (полиневриты), судороги и другие нарушения. Особенно чувствительны к недостатку витамина В₁ птицы (цыплята, индюшата и голуби). У больных птиц отмечается взъерошенность оперения, общая слабость, дегенерация скелетных мышц и мускульного желудка, запрокидывание головы и расстройства желудочно-кишечного тракта.

Свиньи реагируют на недостаток витамина потерей аппетита, общей слабостью, поносами, судорогами и нервными расстройствами. Затем появляются кровоизлияния в стенках желудка и кишечника, нарушается воспроизводительная способность и атрофия сердечной мышцы.

Витамин В₁ широко распространен в различных кормах (зерна злаков, мука грубого помола и дерть, отруби, горох, рыбная мука, сухой обрат, молоко и молочная сыворотка). Очень высоким содержанием витамина В₁ отличаются дрожжи, в которых тиамин находится в виде пирофосфорного эфира. Наибольшее количество витамина B₁ в печени, почках, сердечной мышце и в мозгу.

7. Лабораторная диагностика

витамин фармакология тиамин передозировка

Существуют критерии обеспеченности организма витамином В₁, основанные на определении плазменного (сывороточного) уровня, клинических данных (признаки дефицита) и функциональных тестах (нервно-мышечная проводимость, ЭЭГ и т. д.).

Наиболее оптимальным методом оценки обеспеченности организма ребенка витамином В₁ является определение сывороточного уровня тиамина методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Для анализа утром, натощак берется плазма (с гепарином) 5 мл. В замороженном виде (-20°С) проба стабильна до 11 мес. Накануне исследования в течение 24−48 часов обследуемые дети не должны употреблять барбитураты (уровень витамина В₁ в пробе снижается), препарат L-допа или леводопа (уровень тиаминдифосфата и общего тиамина в крови существенно повышается). Также за 24 часа до обследования из диеты ребенка следует исключить крепкий чай, кофе и кофеин-содержащие продукты и лекарства, а также блюда из сырой рыбы. Запрещается курение (в том числе и пассивное), алкоголь.

Тест для оценки дефицита витамина В₁

Каждый признак оценивается по баллам: 0 баллов — отсутствие причины или признака, 1 — встречается редко, 2 — постоянно.

Сумма баллов: 0−2 — низкий риск дефицита, 3−10 — средний риск, маргинальный или пограничный дефицит витамина B₁, более 10 — дефицит витамина B₁, более 20 — выраженный дефицит витамина B₁.

Референтные пределы витамина В₁ у детей и подростков в плазме: 0,32±0,11 мкг/100мл или 9,5±3,3 нмоль/л (6,2−12,8 нмоль/л или 6−12 мкг/100 мл), в цельной крови 3−16 мкг%. Ниже 6 мкг/100 мл — маргинальный уровень витамина В₁. Ниже 2 мкг/100 мл — состояние близкое к авитаминозу.

Содержание витамина В₁ можно определить в разовой порции мочи натощак. В этом случае его экскрецию относят к экскреции креатинина. При достаточном поступлении витамина В₁ с пищей, этот показатель не должен быть ниже 65 мкг на 1 г креатинина.

Учитывая, что витамин В₁ больше концентрируется внутриклеточно, то исследование клеточных элементов (например, эритроцитов) является очень перспективным. На ранних стадиях дефицита чувствительным маркером дефицита является снижение уровня транскетолазы в крови (норма 498,58±45,05 нкат/мл 50% суспензированных эритроцитов). Снижение транскетолазы при нормальном и субнормальном уровне витамина В₁ — ранний маркер риска и развития катаракты, ревматоидного артрита, онкологии.

8. Показания к применению

? Гипои авитаминоз В₁ (бери-бери)^А.

? Хронический гастрит с ахлоргидрией; хронический энтерит с синдромом мальабсорбции (глютеновая энтеропатия, болезнь Уиппла, болезнь Крона, радиационный энтерит); хронический панкреатит с секреторной недостаточностью.

? Болезни оперированного желудка; цирроз печени.

? Полиневриты различной этиологии; периферические параличи.

? Нарушения обмена веществ, истощение.

? Дерматозы неврогенного происхождения; зуд кожи различной этиологии; пиодермии; экзема, псориаз^{В, С, D}.

? Кроме этого витамин В₁ усиливает секрецию молока и в связи с этим используется в комплексе мер по лечению ранней гипогалактии (чаще в составе комплексных препаратов в сочетании с витаминами С, В₂, В₆)^А.

? Витамин В₁ используется в комплексной терапии лечения зубной боли (снижает болевое восприятие), помогает в лечении опоясывающего лишая, используется при лечении отравлений свинцом, ртутью, талием, сероуглеродом, метиловым спиртом^D. В коррекции витамином В₁ нуждаются дети, питающиеся преимущественно мучной пищей (белый хлеб и изделия из муки высшего и 1 сорта).

9. Природные источники и потребность животных

Витамин В₁ синтезируется тканями растений и микробами. В 1 кг корма содержится витамина В₁ (мг):

Пивные дрожжи 68,6

Пекарские дрожжи 30,0

Трава (разнотравье, клевер, люцерна) 10,0

Зерно ячменя 3,1

Картофель 1,0

Потребность в витамине организм удовлетворяет за счет тиамина кормов и бактериального синтеза в пищевом канале. Тиамин в преджелудках жвачных (в основном в рубце) синтезируется бактериями вида Flavobaclerium vitarumen. Содержание витамина уменьшается по мере перехода от рубца к сычугу. Суточная потребность для свиней составляет 1−1,8 мг на 1 кг сухого вещества корма, для телят-8−15 мг на голову, для ягнят — 2—4 мг на голову.

10. Передозировка и побочные явления

Витамин В₁ — малотоксичное вещество. Передозировка витамина В₁ возникает крайне редко. Порог токсичности тиамина 100 мг и выше, при условии парентерального введения. В этой дозе он угнетает холинэстеразу (кураре-подобный эффект) и гистаминазу (аллергические реакции и анафилактический шок). Отмечается тремор (дрожание конечностей, головы), жар, беспокойство, потливость, спазм глотки, одышка, крапивница, гипотензия^B.

Инъекционные формы витамина В₁ очень летучие, имеют специфический запах. Одна из причин формирования высокого уровня аллергии на витамин В₁ заключается в аэрогенном пути поступления витамина к детям, находящимся на лечении в стационаре (чаще в неврологическом отделении). Аэрогенная нагрузка витамином В₁ — важный путь аллергизации детей, поступающих на лечение в стационары, в том числе и тех детей, которые инъекции тиамина не получают. Твердые лекарственные формы В₁ (табл., драже) нелетучие. Риск аэрогенной сенсибилизации при их включении в протокол лечения неврологического больного полностью исключается.

У людей, постоянно контактирующих с витамином В₁ (медицинские сестры, работники фармацевтических производств) часто развивается контактный дерматит кистей рук и предплечий С.

В целом побочные эффекты на витамин В₁ могут достигать 2,69% (А.С.Лопатин-Бремзер, 2001); 6% (Л.Д. Тищенко, 2002); более 1% (ВОЗ, 2003, Библиотека Кокрейна, 2004). Внутривенное введение витамина В₁ у детей запрещено.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С 1966 года проведено 171 клинических исследований по витамину В₁, входящих в разряд доказательной медицины и огромное количество экспериментальных, биохимических исследований. Потенциал заложенный в этих исследованиях безусловно помогает оценить истинное значение витамина В₁. Несмотря на то, что кроме доказательных клинических испытаний категории А, В и С в литературе представлено многократно превосходящее по количеству число клинических оригинальных исследований категории D и исследований, несоответствующих доказательной медицине (уровень достоверности не присуждается), постепенно все данные исследований учитываются, анализируются и сводятся в обзоры доказательных баз. «Доказательная медицина» достоверно отражает текущий итог препаратов.

Кроме того, все эти годы витамин В₁ не только открывался с новых сторон в эксперименте и в клинике. Активное внедрение новых технологий привело к синтезу новых форм витамина В₁ (кокарбоксилаза, бенфотиамин, фосфотиамин). Досконально изучено взаимодействие витамина В₁ с другими препаратами, макрои микроэлементами. Определены особенности действия и приема витамина В₁ у детей и подростков, беременных женщин.

1. ПРАКТИКА ПЕДИАТРА, ШКОЛА ПО ВИТАМИНАМ И МИКРОЭЛЕМЕНТАМ, Март, 2005

2. Марри Р., Греннер Д., Майес П., Родуэлл В. Биохимия человека, т. 2. М., 2000

3. А. И. Кононский, Биохимия животных. -М.: Колос, 1992.

4. А. В. Чечеткин, Биохимия животных. -М.: Высшая школа, 1982.

5. А. М. Прохоров, Большой энциклопедический словарь. -М.: Советская энциклопедия, 1991