Biochemie thiaminu. Biochemie enzymů

Vitamin B1 byl prvním vitaminem izolovaným v krystalické formě K. Funkem v roce 1912. Později byla provedena jeho chemická syntéza. Jeho jméno - thiamin– tento vitamín byl získán díky přítomnosti atomu síry a aminoskupiny v jeho molekule.

Thiamin se skládá ze dvou heterocyklických kruhů - aminopyrimidinu a thiazolu. Ten obsahuje katalyticky aktivní funkční skupinu - karbanion (poměrně kyselý uhlík mezi sírou a dusíkem).

Thiamin je dobře konzervován v kyselém prostředí a snese zahřívání na vysoké teploty. V alkalickém prostředí, například při pečení těsta s přídavkem sody nebo uhličitanu amonného, ​​se rychle rozpadá.

Metabolismus. V gastrointestinálním traktu jsou různé formy vitaminu hydrolyzovány za vzniku volného thiaminu. Většina se vstřebává v tenkém střevě pomocí specifického mechanismu aktivního transportu, zbytek je odbouráván thiaminázou střevních bakterií. S krevním řečištěm se absorbovaný thiamin dostává nejprve do jater, kde je fosforylován thiaminpyrofosfokinázou a poté přenesen do dalších orgánů a tkání.

TPP kináza

ATP + Thiamin Thiamin pyrofosfát + AMP

Existuje názor, že hlavní transportní formou thiaminu je TMP.

Vitamin B1 je přítomen v různých orgánech a tkáních jak ve formě volného thiaminu, tak ve formě jeho esterů fosforu: thiaminmonofosfát (TMP), thiamindifosfát (TDP, synonyma: thiaminpyrofosfát, TPP, kokarboxyláza a) a thiamintrifosfát (TTP).

TTP je syntetizován v mitochondriích pomocí enzymu TTP-ATP fosfotransferázy:

Transferesis

TPF + ATP TDP + AMP

Hlavní formou koenzymu (60–80 % celkového intracelulárního obsahu) je TPP.

TTP hraje důležitou roli v metabolismu nervové tkáně. Pokud je její tvorba narušena, vzniká nekrotizující encefalopatie. Po odbourání koenzymů je volný thiamin vylučován močí a je stanoven ve formě thiochromu.

Biochemické funkce. Vitamin B1 ve formě TPP je nedílnou součástí enzymů, které katalyzují reakce přímé a oxidační dekarboxylace ketokyselin.

Účast TPP na dekarboxylačních reakcích ketokyselin se vysvětluje potřebou zvýšit negativní náboj karbonylového atomu uhlíku ketokyseliny v přechodném, nestabilním stavu. Přechodový stav je stabilizován TPP delokalizací negativního náboje karbaniontu thiazolového kruhu, který hraje roli jakési elektronové jímky. V důsledku této protonace vzniká aktivní acetaldehyd (hydroxyethyl-TPF).

Aminokyselinové zbytky proteinů mají slabou schopnost dělat to, co TPP snadno dělá, takže apoproteiny potřebují koenzym. TPP je pevně vázán na apoenzym multienzymových komplexů α-hydroxyketokyselin dehydrogenáz (viz níže).

1 . Účast TPP na reakci přímé dekarboxylace kyseliny pyrohroznové (PVA) . Při dekarboxylaci PVA pomocí pyruvátdekarboxylázy vzniká acetaldehyd, který se vlivem alkoholdehydrogenázy přeměňuje na ethanol.TPP je nezbytným kofaktorem pyruvátdekarboxylázy. Kvasinky jsou bohaté na tento enzym.

2 . Účast TPP na oxidačních dekarboxylačních reakcích . Oxidační dekarboxylace PVK je katalyzována o pyruvátdehydrogenáza. Komplex pyruvátdehydrogenázy zahrnuje několik strukturně příbuzných enzymových proteinů a koenzymů. TPP katalyzuje počáteční dekarboxylační reakci PVK. Tato reakce je totožná s reakcí katalyzovanou pyruvátdekarboxylázou. Na rozdíl od posledně jmenovaného však pyruvátdehydrogenáza nepřevádí meziprodukt hydroxyethyl-TPP na acetaldehyd. Místo toho je hydroxyethylová skupina přenesena na další enzym v multienzymové struktuře komplexu pyruvátdehydrogenázy.

Oxidační dekarboxylace PVK je jednou z klíčových reakcí v metabolismu sacharidů. V důsledku této reakce se PVA, vznikající při oxidaci glukózy, zařadí do hlavní metabolické dráhy buňky - Krebsova cyklu, kde se za uvolnění energie oxiduje na oxid uhličitý a vodu. Tak se díky reakci oxidační dekarboxylace PVK vytvářejí podmínky pro úplnou oxidaci sacharidů a využití veškeré energie v nich obsažené. Aktivní forma kyseliny octové vznikající působením PDH komplexu navíc slouží jako zdroj pro syntézu mnoha biologických produktů: mastných kyselin, cholesterolu, steroidních hormonů, acetonových tělísek atd.

Oxidační dekarboxylace α-ketoglutarátu je katalyzována α-ketoglutarátdehydrogenázou. Tento enzym je součástí Krebsova cyklu. Struktura a mechanismus účinku komplexu α-ketoglutarátdehydrogenázy jsou podobné jako u pyruvátdehydrogenázy, tzn. TPP také katalyzuje počáteční krok konverze ketokyseliny. Nepřerušovaný chod tohoto cyklu tedy závisí na stupni zásobení TPF články.

Kromě oxidačních přeměn PVA a α-ketoglutarátu se TPP účastní oxidační dekarboxylace ketokyselin s rozvětveným uhlíkovým skeletem (produkty deaminace valinu, isoleucinu a leucinu). Tyto reakce hrají důležitou roli v procesu využití aminokyselin a následně i bílkovin buňkou.

3. TPP – koenzym transketolázy. transketolase – enzym pentosafosfátové dráhy pro oxidaci sacharidů . Fyziologická role této dráhy spočívá v tom, že je hlavním dodavatelem NADPH + H + a ribosa 5-fosfátu. Transketoláza přenáší dvouuhlíkové skupiny z xylulosa-5-fosfátu na ribosa-5-fosfát, což vede k tvorbě triosafosfátu (3-fosfoglyceraldehyd) a heptózy (sedoheptulosa-7-fosfát). TPP je nezbytný pro stabilizaci karbaniontu vzniklého při štěpení vazby C2-C3 xylulóza-5-fosfátu.

4 . Vitamin B1 se účastní syntézy acetylcholinu, katalyzuje tvorbu acetyl-CoA, substrátu pro acetylaci cholinu, v reakci pyruvátdehydrogenázy.

5. Kromě účasti na enzymatických reakcích může thiamin plnit i nekoenzymové funkce, jejichž specifický mechanismus je třeba ještě objasnit. Předpokládá se, že thiamin se podílí na krvetvorbě, o čemž svědčí přítomnost vrozených anémií závislých na thiaminu, které lze léčit vysokými dávkami tohoto vitaminu, a také steroidogeneze. Posledně jmenovaná okolnost nám umožňuje vysvětlit některé účinky přípravků vitamínu B1 zprostředkované stresovou reakcí.

Hypovitaminóza. Již časné projevy hypovitaminózy jsou doprovázeny sníženou chutí k jídlu a nevolností. Jsou zaznamenány neurologické poruchy, které zahrnují zhoršenou periferní citlivost, pocit plazení a neuralgii. Charakteristická je zapomnětlivost, zejména pokud jde o nedávné události. Slabost srdečního svalu se projevuje tachykardií i při menší zátěži.

Nedostatek thiaminu v potravě vede k výrazné akumulaci kyseliny pyrohroznové a α-ketoglutarové a snížení aktivity enzymů závislých na thiaminu v krvi a tkáních těla.

Experiment ukázal, že nedostatek thiaminu je doprovázen narušením struktury a funkce mitochondrií. Přidání TPF k posledně jmenovanému normalizuje tkáňové dýchání. U bílých potkanů ​​zbavených thaiminu se vyvinula anorexie a poklesla tělesná hmotnost. Srst ztratila lesk a byla rozcuchaná. Zvířata se pohybovala málo a většinou ležela schoulená v rohu klece. Anorexie je důsledkem prudké inhibice sekrece žaludeční šťávy a oslabení její trávicí schopnosti.

Nutriční nedostatek thiaminu u člověka vede k patologickým změnám v nervovém, kardiovaskulárním a trávicím systému, doprovázeným celkovým vyčerpáním organismu.

Beriberiho nemoc nastává při výrazném nedostatku thiaminu a vyznačuje se extrémně těžkým průběhem. V minulém století si ve východních zemích vyžádala miliony životů. Beriberi znamená indicky „ovce“. Chůze pacienta je skutečně podobná chůzi ovce (příznak symetrického poklesu nohou). Protože postižení měli těžké nohy a ztuhlou chůzi, beri-beri se také nazývalo „nemoc okovů“. Tato nemoc často postihovala vězně, jejichž strava sestávala převážně z rafinované rýže. Projev nedostatku thiaminu lze stále pozorovat u chudých lidí v těch zemích, kde je základem stravy obyvatel leštěná rýže – leštěné obilí na rozdíl od nerafinovaného obilí tento vitamín neobsahuje. Poslední epidemie beri-beri se vyskytla na Filipínách v roce 1953 (zemřelo 100 000 lidí).

Onemocnění má dvě formy: suchou (nervovou) a edematózní (kardiální). Navíc v obou případech je postižen kardiovaskulární i nervový systém, ale v různé míře. V současnosti již klasické beri-beri zřejmě neexistuje, ale často jsou pozorovány příznaky středně těžké hypovitaminózy. Mezi hlavní příznaky nedostatku thiaminu patří: fyzická slabost, ztráta chuti k jídlu (vitamín B1 je nezbytný pro stimulaci žaludeční sekrece), přetrvávající zácpa; dysfunkce nervového systému (necitlivost prstů, pocit „lezoucí husí kůže“, ztráta periferních reflexů, bolest podél nervů); duševní poruchy (podrážděnost, zapomnětlivost, strach, někdy halucinace, snížená inteligence). Později se rozvíjí hluboké poškození nervového systému, charakterizované ztrátou citlivosti končetin, rozvojem obrny a svalovou atrofií v důsledku narušení jejich inervace. U edematózní formy se spolu s příznaky polyneuritidy pozoruje tachykardie a dušnost i při menší námaze. Kvůli slabosti srdečního svalu se vyvíjí edém. Zvláště často jsou projevy nedostatku thiaminu pozorovány u chronických alkoholiků kvůli jejich tendenci pít více než jíst. Wernickeův syndrom, který se u těchto jedinců rozvíjí, je charakterizován poruchou koordinace pohybů, zrakových funkcí a zmateností.

Zvláštní citlivost nervové tkáně na nedostatek thiaminu se vysvětluje tím, že koenzymová forma tohoto vitaminu je naprosto nezbytná pro to, aby nervové buňky absorbovaly glukózu, která je pro ně téměř jediným zdrojem energie (většina ostatních buněk v těle dokáže využít jiné energetické látky, jako jsou mastné kyseliny). Mimochodem, konzumace převážně sacharidových potravin (bílé pečivo, sladkosti) vede ke zvýšené potřebě thiaminu a následně k rozvoji sekundárního deficitu thiaminu.

Existovat vrozené poruchy metabolismu thiaminu, z nichž nejčastější je Wernicke-Korsakoffův syndrom. Základem tohoto syndromu, provázeného ztrátou paměti a částečnou paralýzou, je změna vlastností enzymu transketolázy, která snižuje jeho afinitu k TPP. Geny pro další enzymy závislé na TPP nejsou ovlivněny. Onemocnění se projevuje, pokud hladina spotřebovaného TPP klesne pod hodnoty potřebné k nasycení transketolázy. Syndrom se často vyskytuje u chronických alkoholiků s nedostatečným příjmem vitamínů.

Hypervitaminóza není popsáno . Nadměrný příjem vitaminu se rychle vylučuje močí, ale někteří jedinci mají zvýšenou citlivost na parenterální podávání thiaminových přípravků.

Posouzení zásobování těla thiaminem. Za tímto účelem se obvykle zjišťuje obsah vitaminu a/nebo jeho koenzymů v červených krvinkách. Protože nedostatek vitaminu B1 narušuje oxidativní dekarboxylaci ketokyselin, zvýšení obsahu kyseliny pyrohroznové a α-ketoglutarové v krvi a moči bude indikovat nedostatek thiaminu v těle. Je však třeba mít na paměti, že akumulace pyruvátu je pozorována nejen při hypovitaminóze B1, ale také při hypoxii a dalších patologických stavech.

Nejlepší způsob, jak posoudit stupeň zásobení organismu vitaminem B1, je určit aktivitu enzymů závislých na thiaminu. Aktivita pyruvátových a α-ketoglutarátdehydogenáz se však snižuje pouze při těžké hypovitaminóze, protože jejich apoenzym silně váže TPP. Transketoláza váže TPP slabší a její aktivita v erytrocytech začíná klesat již v časných stadiích hypovitaminózy B1. Pokud se ke vzorku krve přidá TPP, velikost zvýšení aktivity transketolázy (tzv. TPP efekt) nám umožní posoudit stupeň deficitu thiaminu.

Poměrně hodně vitamínu B1 se nachází v celozrnném pšeničném chlebu, ve skořápce obilných semen, v sójových bobech, fazolích a hrachu. V kvásku je toho hodně. Méně – v bramborách, mrkvi, zelí. Ze živočišných produktů jsou na thiamin nejbohatší játra, libové vepřové maso, ledviny, mozek a vaječný žloutek. V současné době se nedostatek vitaminu B1 stává jedním z nutričních problémů, protože v důsledku vysoké spotřeby cukru a cukrářských výrobků, stejně jako bílého pečiva a leštěné rýže, spotřeba tohoto vitaminu v těle výrazně stoupá. Nedoporučuje se používat jako zdroj vitaminu droždí kvůli vysokému obsahu purinů, který může vést k metabolické artritidě (dně).

Denní potřeba thiaminu je 1,1–1,5 mg.

Vitamín B2(riboflavin)

Chemická struktura a vlastnosti. Vitamín B 2 se od ostatních vitamínů liší svou žlutou barvou ( flavus- žlutá). Na rozdíl od oxidované žluté formy je však redukovaná forma vitaminu bezbarvá.

Riboflavin byl poprvé izolován z fermentované mléčné syrovátky. Syntetizoval R. Kuhn v roce 1935. Molekula riboflavinu se skládá z heterocyklického isoaloxazinového kruhu, ke kterému je na 9. pozici připojen alkohol ribitol (derivát). D-ribóza). Termín „flaviny“ se týká mnoha isoaloxazinových derivátů, které mají B2-vitamínovou aktivitu.

Biosyntéza flavinů je prováděna rostlinnými a mnoha bakteriálními buňkami, stejně jako plísněmi a kvasinkami. Vzhledem k mikrobiální biosyntéze riboflavinu v gastrointestinálním traktu přežvýkavci tento vitamín nepotřebují. U jiných zvířat a lidí flaviny syntetizované ve střevech nestačí k prevenci hypovitaminózy.

Vitamin B2 je vysoce rozpustný ve vodě, stabilní v kyselém prostředí, ale snadno se rozkládá v neutrálním a alkalickém prostředí a také pod vlivem viditelného a UV záření.

Metabolismus. V potravě se vitamin B2 nachází především ve svých koenzymových formách spojených s bílkovinami – flavoproteiny. Pod vlivem trávicích enzymů se vitamín uvolňuje a vstřebává prostou difúzí v tenkém střevě. V enterocytech je riboflavin fosforylován na FMN (flavinmononukleotid) a FAD (flavinadenindinukleotid). Reakce probíhají následovně:

ATP flavokinázaADF

Riboflavin Riboflavin-5-fosfát (FMN)

FMN se váže na adenosinmonofosfát za účasti enzymu pyrofosforylázy.

Pyrofosforyláza

Podobné reakce se vyskytují v krvinkách, játrech a dalších tkáních.

Biochemické funkce. Hlavní význam vitaminu B2 spočívá v tom, že je součástí flavinových koenzymů – FMN a FAD. Role těchto koenzymů je následující:

FMN a FAD jsou koenzymy oxidáz, které přenášejí elektrony a H+ z oxidovaného substrátu na kyslík. Jedná se o enzymy, které se podílejí na rozkladu aminokyselin (oxidázy). D- A L-aminokyseliny), nukleotidy (xantinoxidáza), biogenní aminy (mono- a diaminoxidázy) atd.

FMN a FAD jsou středními nosiči elektronů a protonů v dýchacím řetězci: FMN je součástí prvního komplexu tkáňového dýchacího řetězce, FAD je součástí druhého komplexu.

FAD je koenzym pyruvát- a α-ketoglutarátdehydrogenázových komplexů (společně s TPP a dalšími koenzymy FAD provádí oxidativní dekarboxylaci odpovídajících ketokyselin), stejně jako jediný koenzym sukcinátdehydrogenázy (enzym Krebsova cyklu) .

FAD je účastníkem oxidace mastných kyselin v mitochondriích (jedná se o koenzym acyl-CoA dehydrogenázy).

Hypovitaminóza. Nedostatek vitaminu B2 se stejně jako ostatní vitaminy projevuje slabostí, zvýšenou únavou a sklonem k nachlazení. Mezi specifické projevy nedostatku riboflavinu patří zánětlivé procesy na sliznicích. Sliznice rtů a ústní dutiny vysychají, jazyk je jasně červený a v koutku úst se objevují praskliny. Dochází ke zvýšenému olupování kožního epitelu, zejména na obličeji. Spojivka oka ztrácí svůj lesk v důsledku suchosti způsobené ucpáním slzného kanálu odlupováním epitelu. Rohovka srůstá s cévami (kompenzační reakce na nedostatečnou dýchací funkci rohovky) a následně se zakalí. Zaznamenává se katarakta (zákal čočky).

Hypervitaminóza není popsáno. Při podávání velkých dávek vitaminu B2 nedochází k nadměrné akumulaci flavinů v tkáních, protože riboflavin se rychle vylučuje močí.

Posouzení tělesné zásoby riboflavinu. Obsah vitaminu B2 v krvi zůstává v normálních mezích i při těžké hypovitaminóze. Smrt nastává i při dostatečné hladině vitaminu ve tkáních (30 % z celkového množství). Závažnost hypovitaminózy by měla být posuzována podle hladiny jejích koenzymových forem v tkáních, což jsou metody stanovení, které jsou značně pracné.

Denní požadavek. Zdroje potravy. Denní potřeba vitaminu je 1-3 mg.

Hlavními zdroji riboflavinu jsou játra, ledviny, kuřecí vaječný žloutek a tvaroh. Kyselé mléko obsahuje více vitamínů než čerstvé mléko. Rostlinná strava obsahuje málo vitamínu B2 (s výjimkou mandlí). Nedostatek riboflavinu je částečně kompenzován střevní mikroflórou.

Chronický nedostatek riboflavinu ve stravě výrazně zvyšuje riziko vzniku rakoviny jícnu a dalších orgánů.

Vitamin B1, byl prvním vitaminem izolovaným v krystalické formě K. Funkem v roce 1912. Později byla provedena jeho chemická syntéza. Jeho jméno - thiamin- přijaté díky přítomnosti atomu síry a aminoskupiny v jeho molekule.

Thiamin sestává ze 2 heterocyklických kruhů - aminopyrimidinu a thiazolu. Ten obsahuje katalyticky aktivní funkční skupinu - karbanion (poměrně kyselý uhlík mezi sírou a dusíkem).
Thiamin je dobře konzervován v kyselém prostředí a snese zahřívání na vysoké teploty. V alkalickém prostředí, například při pečení těsta s přídavkem sody nebo uhličitanu amonného, ​​se rychle rozpadá.

V gastrointestinálním traktu jsou různé formy vitaminu hydrolyzovány za vzniku volného thiaminu. Většina thiaminu je absorbována v tenkém střevě pomocí specifického mechanismu aktivního transportu, zbytek je odbouráván thiaminázou střevních bakterií. S krevním řečištěm se absorbovaný thiamin dostává nejprve do jater, kde je fosforylován thiaminpyrofosfokinázou a poté přenesen do dalších orgánů a tkání.

Existuje názor, že hlavní transportní formou thiaminu je TMP.

Vitamin B1 je přítomen v různých orgánech a tkáních jak ve formě volného thiaminu, tak ve formě jeho fosforových enzymů: thiaminmonofosfát(TMF), thiamindifosfát(TDP, synonyma: thiaminpyrofosfát, TPP, kokarboxyláza) a thiamintrifosfát(TTF).

TTP je syntetizován v mitochondriích pomocí enzymu TTP-ATP fosfotransferázy:

Hlavní formou koenzymu (60-80 % celkového intracelulárního obsahu) je TPP. TTP hraje důležitou roli v metabolismu nervové tkáně. Pokud je její tvorba narušena, vzniká nekrotizující encefalopatie. Po odbourání koenzymů je volný thiamin vylučován močí a je stanoven ve formě thiochromu.

Vitamin B ve formě TPP je nedílnou součástí enzymů, které katalyzují reakce přímé a oxidační dekarboxylace ketokyselin.

Účast TPP na dekarboxylačních reakcích ketokyselin je vysvětlena potřebou zvýšit negativní náboj karbonylového atomu uhlíku ketokyseliny v přechodném, nestabilním stavu:

Přechodný stav je stabilizován TPP delokalizací negativního náboje uhlíkového aniontu thiazolového kruhu, který hraje roli jakési elektronové jímky. V důsledku této protonace vzniká aktivní acetaldehyd (hydroxyethyl-TPF).

2. Účast TPP na oxidačních dekarboxylačních reakcích.
Oxidační dekarboxylace PVK je katalyzována pyruvátdehydrogenázou. Komplex pyruvátdehydrogenázy zahrnuje několik strukturně příbuzných enzymových proteinů a koenzymů (viz str. 100). TPP katalyzuje počáteční dekarboxylační reakci PVK. Tato reakce je totožná s reakcí katalyzovanou pyruvátdekarboxylázou. Na rozdíl od posledně jmenovaného však pyruvátdehydrogenáza nepřevádí meziprodukt hydroxyethyl-TPP na acetaldehyd. Místo toho je hydroxyethylová skupina přenesena na další enzym v multienzymové struktuře komplexu pyruvátdehydrogenázy.
Oxidační dekarboxylace PVK je jednou z klíčových reakcí v metabolismu sacharidů. V důsledku této reakce se PVK, vznikající při oxidaci glukózy, zařadí do hlavní metabolické dráhy buňky - Krebsova cyklu, kde se za uvolnění energie oxiduje na oxid uhličitý a vodu. Tak se díky reakci oxidační dekarboxylace PVK vytvářejí podmínky pro úplnou oxidaci sacharidů a využití veškeré energie v nich obsažené. Aktivní forma kyseliny octové vznikající působením PDH komplexu navíc slouží jako zdroj pro syntézu mnoha biologických produktů: mastných kyselin, cholesterolu, steroidních hormonů, acetonových tělísek a dalších.
Oxidační dskarboxylace α-ketoglutarátu je katalyzována α-ketoglutarátdehydrogenázou. Tento enzym je součástí Krebsova cyklu. Struktura a mechanismus účinku komplexu α-ketoglugarátdehydrogenázy jsou podobné jako u pyruvátdehydrogenázy, tj. TPP také katalyzuje počáteční fázi přeměny ketokyseliny. Nepřerušovaný chod tohoto cyklu tedy závisí na stupni zásobení TPF články.
Kromě oxidačních přeměn PVK a α-ketoglutarátu se TPP podílí na oxidativní dekarboxylaci ketokyselin s rozvětveným uhlíkovým skeletem (produkty deaminace valinu, isoleucinu a leucinu). Tyto reakce hrají důležitou roli v procesu využití aminokyselin a následně i bílkovin buňkou.

3. TPP je koenzym transketolázy.
Transketoláza je enzym pentózofosfátové dráhy oxidace sacharidů. Fyziologická role této dráhy spočívá v tom, že je hlavním dodavatelem NADFH*H+ a ribosa-5-fosfátu. Transketoláza přenáší dvouuhlíkové skupiny z xylulosa-5-fosfátu na ribosa-5-fosfát,
což vede k tvorbě triosafosfátu (3-fosfoglyceraldehyd) a 7C cukru (sedoheptulosa-7-fosfát). TPP je nezbytný pro stabilizaci karbohydrátového aniontu vzniklého štěpením vazby C2-C3 xylulosa-5-fosfátu.

4. Vitamin B1 podílí se na syntéze acetylcholinu, katalyzuje tvorbu acetyl-CoA, substrátu pro acetylaci cholinu, v reakci pyruvátdehydrogenázy.

5. Kromě účasti na enzymatických reakcích může thiamin vykonávat také nekoenzymové funkce, jehož konkrétní mechanismus je třeba ještě objasnit. Předpokládá se, že thiamin se podílí na krvetvorbě, o čemž svědčí přítomnost vrozených anémií závislých na thiaminu, které lze léčit vysokými dávkami tohoto vitaminu, a také steroidogeneze. Posledně uvedená okolnost nám umožňuje vysvětlit některé účinky přípravků s vitaminem B, které jsou zprostředkované stresovou reakcí.

Přechodový stav je stabilizován TPP lokalizací záporného náboje karbohydrátového aniontu thiazolového kruhu, který hraje roli jakéhosi elektronového pohlcovače. V důsledku této protonace vzniká aktivní acetaldehyd (hydroxyethyl-TPF).

Aminokyselinové zbytky proteinů mají slabou schopnost dělat to, co TPP snadno dělá, takže apoproteiny potřebují koenzym. TPP je pevně vázán na apoenzym multienzymových komplexů a-hydroxyketokyselin dehydrogenáz (viz níže).

Ministerstvo zdravotnictví Běloruské republiky

Vzdělávací instituce

"Gomel State Medical University"

Oddělení_________________________________________________

Projednáno na schůzi odboru (MK nebo TsUNMS)_____________________

Protokol č. _______

V biologické chemii

pro studenty_____2._____ ročníku ___lékařské_____fak.

Téma:___Vitamíny 2

Čas__90 min_____________________________

Vzdělávací a vzdělávací cíle:

Porozumět struktuře, metabolismu a molekulárním mechanismům účinku vitamínů rozpustných ve vodě. Prevence hypovitaminózy ve stavu stresu.

1.Rozpustný ve vodě

LITERATURA

1..Základy biochemie: A. White, F. Hendler, E. Smith, R. Hill, I. Lehman.-M. rezervovat,

1981, díl 3, s. 1703-1757.

2..Výživa v prevenci a léčbě rakoviny.- T.S. Morozkina, K. K. Dalidovič.

Minsk, 1998

3 . Lidská biochemie: R. Murray, D. Grenner, P. Mayes, W. Rodwell. - M. book, 2004.

4. Vizuální biochemie: Kolman., Rem K.-G-M.book 2004

5. Spirichev

MATERIÁLNÍ PODPORA

1. Multimediální prezentace

VÝPOČET DOBY STUDIA

Celkem: 90 minut

Vitamin B1 (thiamin, vitamin antineuritis)

Chemická struktura a vlastnosti. Vitamin B1 byl prvním vitaminem izolovaným v krystalické formě K. Funkem v roce 1912. Později byla provedena jeho chemická syntéza. Jeho jméno - thiamin– tento vitamín byl získán díky přítomnosti atomu síry a aminoskupiny v jeho molekule.

Thiamin se skládá ze 2 heterocyklických kruhů - aminopyrimidinu a thiazolu. Ten obsahuje katalyticky aktivní funkční skupinu – karbohydrátový anion (poměrně kyselý uhlík mezi sírou a dusíkem).

Thiamin je dobře konzervován v kyselém prostředí a snese zahřívání na vysoké teploty. V alkalickém prostředí, například při pečení těsta s přídavkem sody nebo uhličitanu amonného, ​​se rychle rozpadá.

Metabolismus. V gastrointestinálním traktu jsou různé formy vitaminu hydrolyzovány za vzniku volného thiaminu. Většina thiaminu je absorbována v tenkém střevě pomocí specifického mechanismu aktivního transportu, zbytek je odbouráván thiaminázou střevních bakterií. S krevním řečištěm se absorbovaný thiamin dostává nejprve do jater, kde je fosforylován thiaminpyrofosfokinázou a poté přenesen do dalších orgánů a tkání.

TPP kináza

ATP + thiamin thiamin pyrofosfát + AMP

Existuje názor, že hlavní transportní formou thiaminu je TMP.

V Itamin B 1 je přítomen v různých orgánech a tkáních jak ve formě volného thiaminu, tak jeho esterů fosforu: thiaminmonofosfát (TMP), thiamindifosfát (TDP, synonyma: thiaminpyrofosfát, TPP, kokarboxyláza a) a thiamintrifosfát (TTP).

TTP je syntetizován v mitochondriích pomocí enzymu TTP-ATP fosfotransferázy:

transferéza

TPF + ATP TDP + AMP

Hlavní formou koenzymu (60-80 % celkového intracelulárního obsahu) je TPP.

TTF hraje důležitou roli v metabolismu nervové tkáně. Pokud je její tvorba narušena, vzniká nekrotizující encefalopatie.

Po odbourání koenzymů je volný thiamin vylučován močí a je stanoven ve formě thiochromu.

Biochemické funkce. Vitamin B1 ve formě TPP je nedílnou součástí enzymů, které katalyzují reakce přímé a oxidační dekarboxylace ketokyselin.

Účast TPP na dekarboxylačních reakcích ketokyselin je vysvětlena potřebou zvýšit negativní náboj karbonylového atomu uhlíku ketokyseliny v přechodném, nestabilním stavu:

O – C – C = O CO 2 + - C = O

Stav přechodu ketokyseliny

Přechodný stav je stabilizován pomocí TPP delokalizací záporného náboje karbohydrátového aniontu thiazolového kruhu, který hraje roli jakéhosi elektronového pohlcovače. V důsledku této protonace vzniká aktivní acetaldehyd (hydroxyethyl-TPF).

Aminokyselinové zbytky proteinů mají slabou schopnost dělat to, co TPP snadno dělá, takže apoproteiny potřebují koenzym. TPP je pevně vázán na apoenzym multienzymových komplexů α-hydroxyketokyselin dehydrogenáz (viz níže).

kyselina pyrohroznová (PVA).

1. Účast TPP na reakci přímé dekarboxylace kyseliny pyrohroznové (PVA). Při dekarboxylaci PVA pomocí pyruvátdekarboxylázy vzniká acetaldehyd, který se vlivem alkoholdehydrogenázy přeměňuje na ethanol.TPP je nezbytným kofaktorem pyruvátdekarboxylázy. Kvasinky jsou bohaté na tento enzym.

Oxidační dekarboxylace PVK je katalyzována o pyruvátdehydrogenáza. Komplex pyruvátdehydrogenázy zahrnuje několik strukturně příbuzných enzymových proteinů a koenzymů (viz kapitola) TPP katalyzuje počáteční dekarboxylační reakci PVA. Tato reakce je totožná s reakcí katalyzovanou pyruvátdekarboxylázou. Na rozdíl od posledně jmenovaného však pyruvátdehydrogenáza nepřevádí meziprodukt hydroxyethyl-TPP na acetaldehyd. Místo toho je hydroxyethylová skupina přenesena na další enzym v multienzymové struktuře komplexu pyruvátdehydrogenázy.

Oxidační dekarboxylace PVK je jednou z klíčových reakcí v metabolismu sacharidů. V důsledku této reakce se PVA, vznikající při oxidaci glukózy, zařadí do hlavní metabolické dráhy buňky - Krebsova cyklu, kde se za uvolnění energie oxiduje na oxid uhličitý a vodu. Tak se díky reakci oxidační dekarboxylace PVK vytvářejí podmínky pro úplnou oxidaci sacharidů a využití veškeré energie v nich obsažené. Aktivní forma kyseliny octové vznikající působením PDH komplexu navíc slouží jako zdroj pro syntézu mnoha biologických produktů: mastných kyselin, cholesterolu, steroidních hormonů, acetonových tělísek a dalších.

Oxidační dekarboxylace α-ketoglutarátu je katalyzována α – ketoglutádehydrogenáza. Tento enzym je součástí Krebsova cyklu. Struktura a mechanismus účinku komplexu α-ketoglutarátdehydrogenázy jsou podobné jako u pyruvátdehydrogenázy, tzn. TPP také katalyzuje počáteční krok konverze ketokyseliny. Nepřerušovaný chod tohoto cyklu tedy závisí na stupni zásobení TPF články.

Kromě oxidačních přeměn PVA a α-ketoglutarátu se TPP účastní oxidativní dekarboxylace ketokyselin s rozvětveným uhlíkovým skeletem(produkty deaminace valinu, isoleucinu a leucinu). Tyto reakce hrají důležitou roli v procesu využití aminokyselin a následně i bílkovin buňkou.

3. TPP – koenzym transketolázy . transketolase – enzym pentosafosfátové dráhy pro oxidaci sacharidů . Fyziologická role této dráhy spočívá v tom, že je hlavním dodavatelem NADPH. H+ a ribosa 5-fosfát. Transketoláza přenáší dvouuhlíkové skupiny z xylulosa-5-fosfátu na ribosa-5-fosfát, což vede k tvorbě triosafosfátu (3-fosfoglyceraldehyd) a 7C cukru (sedoheptulosa-7-fosfát). TPP je nezbytný pro stabilizaci karbohydrátového aniontu vzniklého během štěpení vazby C2-C3 xylulosa-5-fosfátu.

4 . Podílí se na něm vitamín B1 syntéza acetylcholinu katalyzující tvorbu acetyl-CoA, substrátu pro acetylaci cholinu, v reakci pyruvátdehydrogenázy.

5. Kromě účasti na enzymatických reakcích může thiamin také fungovat nekoenzymové funkce , jehož konkrétní mechanismus je třeba ještě objasnit. Předpokládá se, že thiamin se podílí na krvetvorbě, o čemž svědčí přítomnost vrozených anémií závislých na thiaminu, které lze léčit vysokými dávkami tohoto vitaminu, a také steroidogeneze. Posledně jmenovaná okolnost nám umožňuje vysvětlit některé účinky přípravků vitamínu B1 zprostředkované stresovou reakcí.

Hypovitaminóza. Již časné projevy hypovitaminózy jsou doprovázeny sníženou chutí k jídlu a nevolností. Jsou zaznamenány neurologické poruchy, které zahrnují zhoršenou periferní citlivost, pocit plazení a neuralgii. Charakteristická je zapomnětlivost, zejména pokud jde o nedávné události. Slabost srdečního svalu se projevuje tachykardií i při menší zátěži.

Nedostatek thiaminu v potravě vede k výrazné akumulaci kyseliny pyrohroznové a α-ketoglutarové a snížení aktivity enzymů závislých na thiaminu v krvi a tkáních těla.

Experiment ukázal, že nedostatek thiaminu je doprovázen narušením struktury a funkce mitochondrií. Přidání TPF k posledně jmenovanému normalizuje tkáňové dýchání. U bílých potkanů ​​zbavených thaiminu se vyvinula anorexie a poklesla tělesná hmotnost. Srst ztratila lesk a byla rozcuchaná. Zvířata se pohybovala málo a většinou ležela schoulená v rohu klece. Anorexie je důsledkem prudké inhibice sekrece žaludeční šťávy a oslabení její trávicí schopnosti.

Nutriční nedostatek thiaminu u člověka vede k patologickým změnám v nervovém, kardiovaskulárním a trávicím systému, doprovázeným celkovým vyčerpáním organismu.

Beriberiho choroba se vyskytuje při výrazném nedostatku thiaminu a vyznačuje se extrémně těžkým průběhem. V minulém století si ve východních zemích vyžádala miliony životů. „Beri-beri“ znamená v indickém jazyce „ovce“. Chůze pacienta je skutečně podobná chůzi ovce (příznak symetrického poklesu nohou). Vzhledem k tomu, že postižení měli těžké nohy a ztuhlou chůzi, bylo „beriberi“ také nazýváno „onemocněním okovů“. Tato nemoc často postihovala vězně, jejichž strava sestávala převážně z rafinované rýže. Projev nedostatku thiaminu lze stále pozorovat u chudých lidí v těch zemích, kde je základem stravy obyvatel leštěná rýže – leštěné obilí na rozdíl od nerafinovaného obilí tento vitamín neobsahuje. Poslední epidemie beri-beri se vyskytla na Filipínách v roce 1953 (zemřelo 100 000 lidí).

Onemocnění má 2 formy: suchou (nervovou) a edematózní (kardiální). Navíc v obou případech je postižen kardiovaskulární i nervový systém, ale v různé míře. V současné době již klasické „beriberi“ zřejmě neexistuje, často jsou však pozorovány jevy střední hypovitaminózy. Mezi hlavní příznaky nedostatku thiaminu patří: fyzická slabost, ztráta chuti k jídlu (vitamín B1 je nezbytný pro stimulaci žaludeční sekrece), přetrvávající zácpa; dysfunkce nervového systému (necitlivost prstů, pocit „lezoucí husí kůže“, ztráta periferních reflexů, bolest podél nervů); duševní poruchy (podrážděnost, zapomnětlivost, strach, někdy halucinace, snížená inteligence). Později se rozvíjí hluboké poškození nervového systému, charakterizované ztrátou citlivosti končetin, rozvojem obrny a svalovou atrofií v důsledku narušení jejich inervace. U edematózní formy se spolu s příznaky polyneuritidy pozoruje tachykardie a dušnost i při malé námaze. Kvůli slabosti srdečního svalu se vyvíjí edém. Zvláště často jsou projevy nedostatku thiaminu pozorovány u chronických alkoholiků kvůli jejich tendenci pít více než jíst. Wernickeův syndrom, který se u těchto jedinců rozvíjí, je charakterizován poruchou koordinace pohybů, zrakových funkcí a zmateností.

Zvláštní citlivost nervové tkáně na nedostatek thiaminu se vysvětluje tím, že koenzymová forma tohoto vitaminu je naprosto nezbytná pro to, aby nervové buňky absorbovaly glukózu, která je pro ně téměř jediným zdrojem energie (většina ostatních buněk v těle dokáže využít jiné energetické látky, jako jsou mastné kyseliny). Mimochodem, konzumace převážně sacharidových potravin (bílé pečivo, sladkosti) vede ke zvýšené potřebě thiaminu a následně k rozvoji sekundárního deficitu thiaminu.

Vrozené poruchy metabolismu thiaminu.

SyndromWernicke-NAorsakoff. Základem tohoto syndromu, provázeného ztrátou paměti a částečnou paralýzou, je změna vlastností enzymu transketolázy, která snižuje jeho afinitu k TPP. Geny pro další enzymy závislé na TPP nejsou ovlivněny. Onemocnění se projevuje, pokud hladina spotřebovaného TPP klesne pod hodnoty potřebné k nasycení transketolázy. Syndrom se často vyskytuje u chronických alkoholiků s nedostatečným příjmem vitamínů.

Intermitentní ataxie. Onemocnění je způsobeno vrozenou vadou pyruvátdehydrogenázy.

Forma onemocnění závislá na thiaminu „moč páchnoucí jako javorový sirup“" S touto patologií dochází k defektu oxidativní dekarboxylace rozvětvených ketokyselin. V krvi a moči prudce narůstá obsah rozvětvených ketokyselin (odtud specifický zápach moči) a jejich substrátů - aminokyseliny valinu, isoleucinu a leucinu. Klinické příznaky jsou podobné konečnému stadiu deficitu B1.

Subakutní nekrotizující encefalopatie. U tohoto onemocnění je narušena tvorba TTP v mozku. Encefalopatie se projevuje nechutenstvím, zvracením a potížemi při sání. Kojenci ztrácejí schopnost držet hlavu nahoře a trpí četnými neurologickými poruchami. Bez léčby se onemocnění stává smrtelným během prvních let života.

Megaloblastická anémie závislá na thiaminu. Mechanismus účasti thiaminu na hematopoéze není zcela objasněn.

Hypervitaminóza není popsáno . Nadměrný příjem vitaminu se rychle vylučuje močí, ale někteří jedinci mají zvýšenou citlivost na parenterální podávání thiaminových přípravků.

Posouzení zásobování těla thiaminem. Za tímto účelem se obvykle zjišťuje obsah vitaminu a/nebo jeho koenzymů v červených krvinkách. Protože nedostatek vitaminu B1 narušuje oxidativní dekarboxylaci ketokyselin, zvýšení obsahu kyseliny pyrohroznové a α-ketoglutarové v krvi a moči bude indikovat nedostatek thiaminu v těle. Je však třeba mít na paměti, že akumulace pyruvátu je pozorována nejen při hypovitaminóze B1, ale také při hypoxii a dalších patologických stavech.

Nejlepší způsob, jak posoudit stupeň zásobení organismu vitaminem B1, je určit aktivitu enzymů závislých na thiaminu. Aktivita pyruvátových a α-ketoglutarátdehydogenáz se však snižuje pouze při těžké hypovitaminóze, protože jejich apoenzym silně váže TPP. Transketoláza váže TPP slabší a její aktivita v erytrocytech začíná klesat již v časných stadiích hypovitaminózy B1. Pokud se ke vzorku krve přidá TPP, velikost zvýšení aktivity transketolázy (tzv. TPP efekt) nám umožní posoudit stupeň deficitu thiaminu.

Denní požadavek. Zdroje potravy.

Poměrně hodně vitamínu B1 se nachází v celozrnném pšeničném chlebu, ve skořápce obilných semen, v sójových bobech, fazolích a hrachu. V kvásku je toho hodně. Méně – v bramborách, mrkvi, zelí. Ze živočišných produktů jsou na thiamin nejbohatší játra, libové vepřové maso, ledviny, mozek a vaječný žloutek. V současné době se nedostatek vitaminu B1 stává jedním z nutričních problémů, protože v důsledku vysoké spotřeby cukru a cukrářských výrobků, stejně jako bílého pečiva a leštěné rýže, spotřeba tohoto vitaminu v těle výrazně stoupá. Nedoporučuje se používat jako zdroj vitaminu droždí kvůli vysokému obsahu purinů, který může vést k metabolické artritidě (dně).

Denní potřeba thiaminu je 1,1-1,5 mg.

Vitamíny. Historie písmen s čísly aneb Co je provitamin B5

A.E. Ljubarev

Ukazuje se, že terminologie vitamínů je značně matoucí. Mnozí se pravděpodobně divili: proč existují vitamíny B6 a B12, ale o vitamínech B4, B7, B8, B10 a B11 nebylo nic slyšet? Proč existují vitamíny K a P, ale neznámé, řekněme, vitamín L nebo N? Nejjednodušší odpověď je, že se to stalo historicky. Ale můžete se pokusit přijít na to, proč se to stalo tímto způsobem.

Objev vitamínů

Poprvé závěr o existenci neznámých látek nezbytně nutných pro život učinil Nikolaj Lunin v roce 1880. Ve své disertační (podle moderních měřítek - diplomové) práci prováděné na univerzitě Dorpat (nyní Tartu) zjistil, že myši nemůže přežít konzumací umělé směsi bílkovin, tuku, cukru a minerálních solí.

Luninův závěr nebyl uznán, dokonce i jeho vůdce G. Bunge byl k této myšlence skeptický. A dá se mu rozumět. Zpátky ve 14. století. Anglický filozof William z Ockhamu prohlásil: „Entity by se neměly zbytečně množit. A vědci přijali tento princip, známý jako Occamova břitva.

Takže v případě Luninova objevu vědecký svět nijak nespěchal, aby uznal existenci některých neznámých látek. Vědci se nejprve chtěli ujistit, že smrt myší nebyla způsobena nedostatkem již známých látek. Předpokladů bylo mnoho: porušení „normální kombinace organických a anorganických částí“, nerovnost mléka a třtinového cukru, nedostatek organických sloučenin fosforu atd.

A přesto se ukázalo, že Lunin měl pravdu! Jeho práce nebyla zapomenuta, naopak podnítila další výzkum v tomto směru. Ale Luninova úroveň experimentálních dovedností nebyla dlouho překonána. Jeho následovníci často dostávali chybné výsledky buď kvůli nedostatečnému čištění látek, nebo koprofágii (požírání vlastních výkalů), nebo nedostatečné délce experimentů.

Na každé maličkosti záleželo. Například Lunin bral raději třtinový cukr než mléko. Kritici na to upozornili: Luninova umělá výživa není pro mléko zcela vhodná. Kdo ale mléčný cukr používal, nebral v úvahu, že není dostatečně vyčištěný: později se ukázalo, že obsahuje vitamíny skupiny B jako nečistotu.

Trvalo třicet let, než se ujistili, že neúspěchy při krmení zvířat umělými přípravky nebyly spojeny s nedostatkem nukleových kyselin, fosfolipidů, cholesterolu, esenciálních aminokyselin nebo organických komplexů železa v potravě. A závěr, že jídlo obsahuje velmi malé množství látek nezbytně nutných k životu, byl stále jasnější.

V té době se lékaři snažili pochopit příčiny tak běžných nemocí, jako jsou kurděje, beriberi a pelagra. Opakovaně bylo naznačeno, že tato onemocnění jsou spojena se špatnou výživou, ale nebylo možné tento názor prokázat bez experimentálního testování na zvířatech.

V roce 1889 objevil holandský lékař H. Eijkman u kuřat nemoc podobnou beri-beri. Nemoc byla způsobena konzumací leštěné rýže. O pár let později se norským vědcům podařilo vyvolat u morčat experimentální kurděje a prokázat, že souvisela i s nedostatkem výživy.

Do roku 1910 bylo nashromážděno dostatečné množství materiálu pro objev vitamínů. A v letech 1911-1913. došlo v tomto směru k průlomu. Ve velmi krátké době se objevilo velké množství prací, které položily základy studia vitamínů.

V roce 1910 ředitel Listerova institutu v Londýně C.J. Martin pověřil mladého Poláka K. Funka, aby pracoval na izolaci látky, která brání beri-beri. Martin věřil, že to byla nějaká esenciální aminokyselina. Funk však po analýze literatury a provedení řady předběžných experimentů dospěl k závěru, že účinnou látkou je jednoduchá organická báze obsahující dusík (amin), a použil pro takové sloučeniny metody výzkumu vyvinuté.

V roce 1911 podal Funk první zprávu o izolaci krystalické účinné látky z rýžových otrub. Podobný přípravek pak získal také z kvasnic a některých dalších zdrojů. O rok později podobný lék dostali i japonští vědci. Jak se později ukázalo, tyto léky nebyly jednotlivými chemickými látkami, ale působily na holuby v dávkách 4-5 mg.

Funk nazval látku, kterou objevil, „vitamín“ ( vitamín): z latiny vita- život a "Amen" ( amin) - třída chemických sloučenin, do kterých tato látka patří. Funkova velká zásluha spočívá také v tom, že shrnul údaje o nemocech jako beri-beri, kurděje, pelagra či křivice a uvedl, že každá z těchto nemocí je způsobena nedostatkem konkrétní látky. Věřil, že tyto látky tvoří zvláštní chemickou skupinu dusíkatých sloučenin, a tak jim dal všechny obecné jméno „vitamíny“. Funkův článek s názvem „Etiologie nemocí z nedostatku“ ( Etiologie deficitních onemocnění) byla vydána v červnu 1912. O dva roky později vydal Funk monografii s názvem „Vitamíny“.

Téměř současně s výše zmíněným Funkovým článkem vzniklo v červenci 1912 velké dílo slavného anglického biochemika F.G. Hopkins. V pečlivě provedeném pokusu na potkanech dokázal, že pro růst zvířat jsou nezbytné látky přítomné v mléce v malém množství a jejich účinek není spojen se zlepšením stravitelnosti hlavních složek potravy, tzn. mají nezávislý význam. Funk věděl o Hopkinsově práci ještě před vydáním tohoto článku, ve svém článku naznačil, že Hopkinsem objevené růstové faktory jsou také vitamíny.

Další pokroky ve vývoji vědy o vitamínech jsou spojeny především s prací dvou skupin amerických vědců: T.B. Osborne-L.V. Mendel a E.V. McCollum-M.Davis. V roce 1913 obě skupiny dospěly k závěru, že některé tuky (mléko, ryby, tuk z vaječného žloutku) obsahují faktor nezbytný pro růst. O dva roky později, pod vlivem práce Funka a Hopkinse, a když se zbavili experimentálních chyb, byli přesvědčeni o existenci dalšího faktoru - rozpustného ve vodě. Faktor rozpustný v tucích neobsahoval dusík, takže McCollum nepoužil termín „vitamín“. Navrhl nazývat účinné látky „faktor A rozpustný v tucích“ a „faktor B rozpustný ve vodě“.

Brzy se ukázalo, že „faktor B“ a lék získaný Funkem jsou zaměnitelné a „faktor A“ zabraňuje xeroftalmii a křivici. Vztah mezi vitamíny a růstovými faktory se stal zřejmým. Byl získán další faktor - antiscorbutic. Bylo potřeba zefektivnit nomenklaturu.

V roce 1920 spojil J. Dremmond Funkovy a McCollumovy pojmy. Aby nedošlo k vázání vitamínů na konkrétní chemickou skupinu, navrhl vynechat koncové „e“ a od té doby se tento termín píše v jazycích pomocí latinské abecedy. vitamín. Dremmond se také rozhodl zachovat McCollumovo označení písmenem, což vedlo ke jménům „vitamín A“ a „vitamín B“. Antiskorbutický faktor se nazývá „vitamín C“.

Spor o prioritu

Spory o přednost vznikly již dávno a snad dodnes neutichly. Kdo je považován za objevitele vitamínů? Pravděpodobně to není správný způsob, jak položit otázku. K tomuto objevu přispělo mnoho vědců. A přesto lze zřejmě za nejvýznamnější přínos považovat příspěvek N.I. Lunin, H. Eickman, K. Funk a F.G. Hopkins.

V roce 1921 byl Hopkins oceněn Chandlerovou medailí. Ve své medailové řeči se uznal jako průkopník v objevování vitamínů. A přestože se Funk snažil zpochybnit Hopkinsovu prioritu, Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu získali v roce 1929 pouze Hopkins a Aickman za objev vitamínů. Hopkins však ve svém Nobelově projevu připustil, že první experimentální důkaz o existenci vitamínů získal Lunin.

A co Lunin? Ve své výzkumné práci nemusel pokračovat. Stal se pediatrem a v této funkci získal slávu a autoritu. Časopis „Pediatrie“ v roce 1929 věnoval 50. výročí lékařské, sociální, vědecké a pedagogické činnosti N.I. Lunin, samostatné číslo, složené výhradně z článků jeho studentů. Je pozoruhodné, že mezi pediatry bylo dobře známo, jaký vynikající objev jejich kolega na začátku své kariéry učinil. Sovětské vitaminology ale Luninova osobnost nezajímala: organizátoři 1. všesvazové konference o vitamínech, která se konala v Leningradu v roce 1934, nevěděli, že Lunin v té době žil a pracoval ve stejném městě, a nepozvali ho zúčastnit se konference.

Co se děje? Při nezájmu o vše, co se dělo před revolucí? Nebo je to tím, že Lunin nebyl považován za krajana? Mezi vitaminology převládalo přesvědčení, že Lunin vykonával svou práci v Basileji, kde následně učil jeho vedoucí G. Bunge. Nicméně Tartu ve 20.-30. byl také „v zahraničí“.

Ale ve 40. letech. všechno se obrátilo vzhůru nohama. Stanovení priority ruských vědců ve všech oblastech vědy se stalo státní politikou. A pak se okamžitě ukázalo, že Lunin svůj objev neobjevil v cizím městě Basileji, ale v „domácím“ Tartu, a že jeho objev byl obecně umlčen. Na obranu priority ruské vitaminologie se objevilo tucet článků. Někteří autoři zašli tak daleko, že tvrdili, že Funk a Hopkins nepřispěli ve srovnání s Luninem vůbec ničím novým. To vše jsou samozřejmě náklady té doby. Aniž bychom snižovali roli ostatních výzkumníků, je důležité poznamenat, že Lunin skutečně významně přispěl k objevu vitamínů.

Bylo tam hodně vitamínů

Ale vraťme se do historie výzkumu vitamínů. Ve 20. letech S rozvojem metod pro získávání experimentálních nedostatků vitamínů a zdokonalováním metod pro čištění vitamínů se postupně ukázalo, že neexistují dva nebo tři vitamíny, ale mnohem více.

Zpočátku zjistili, že „vitamín A“ je vlastně směs dvou sloučenin, z nichž jedna zabraňuje xeroftalmii a druhá zabraňuje křivici. První si ponechal písmeno A a druhý se jmenoval „vitamín D“. Poté byl objeven vitamín E, který zabránil neplodnosti u potkanů ​​chovaných na umělé stravě. Pak se ukázalo, že „vitamín B“ se také skládá z nejméně dvou vitamínů. Zde začíná první zmatek: někteří vědci označili nový vitamín, který bránil pelagře u krys a stimuloval růst zvířat, písmenem G, jiní raději nazývali tento faktor „vitamín B2“ a faktor, který bránil beri-beri, "vitamín B1."

termíny "B" 1" a "B2" zakořenily. Růstový faktor si ponechal název "B2" a faktor, který zabraňuje pelagře u potkanů, se stal "B6". Proč používali index 6? Samozřejmě, protože během této doby "B3" , objevilo se "B4" a "B5". Kam potom zmizeli?

titul "B" 3" získala v roce 1928 nová látka nalezená v kvasinkách, která zabraňovala dermatitidě u kuřat. Dlouho se o této látce nevědělo téměř nic a o deset let později se ukázalo, že je totožná s kyselinou pantotenovou, která byla zkoumána jako V důsledku toho zůstal pro tento vitamín název „kyselina pantotenová“.

V roce 1929 byl v kvasinkách objeven faktor, který si pospíšili nazvat „vitamín B4“. Brzy se ukázalo, že tento faktor není vitamínem, ale směsí tří aminokyselin (argininu, glycinu a cystinu).

V roce 1930 se objevil termín „vitamín B5“: tento název byl navržen pro faktor, který se později ukázal jako směs dvou vitamínů. Jedním z nich je kyselina nikotinová, které se někdy stále říká „vitamín B5“, druhým je vitamín B6.

A v následujících letech stejný proces pokračoval: čas od času se objevily zprávy o objevu nových faktorů a k písmenu „B“ byl přidán nový index. Štěstí měl ale pouze index 12. Sloučeniny s jinými indexy se buď ukázaly jako nevitamínové nebo již známé vitamíny, nebo se jejich účinek nepotvrdil, nebo se tento název příliš nepoužíval.

A brzy písmenková klasifikace vitamínů ztratila svůj význam. Ve 30. letech Chemici opravdu zabrali vitamíny. A pokud se v roce 1930 o chemické povaze vitamínů nevědělo prakticky nic, pak v roce 1940 byla tato otázka v podstatě vyřešena.

Chemici dali všem vitamínům triviální chemické názvy. A tato jména postupně začala nahrazovat „písmena čísly“: kyselina askorbová, tokoferol, riboflavin, kyselina nikotinová atd. - tyto pojmy se staly běžně používanými. Mnoho lékařských biologů však zůstalo věrno „písmenům“.

V roce 1976 vznikla Mezinárodní unie odborníků na výživu (z angl. výživa- výživa) doporučil ponechat písmenná označení ve skupině B pouze u vitamínů B6 a B12 (pravděpodobně kvůli tomu, že tyto vitamíny mají více forem). Pro zbytek se doporučují triviální názvy látek: thiamin, riboflavin, kyselina pantotenová, biotin- nebo obecné podmínky: niacin, folacin.

Co je panthenol

Panthenol je derivát kyseliny pantotenové. V jeho molekule je kyselá skupina nahrazena alkoholovou skupinou. V těle zvířat i lidí se panthenol snadno přeměňuje na kyselinu pantotenovou, takže jejich vitamínová aktivita je srovnatelná. Mikroorganismy však nejsou schopny oxidovat panthenol, takže pro mikroby je tato látka jedem.

Panthenol má důležitou výhodu: při aplikaci na pokožku se velmi dobře vstřebává. To je důvod, proč je tento lék tak široce používán v dermatologii a kosmetice.

Ale přesto, proč se panthenol nazývá provitamin B5? Provitamíny se běžně nazývají přírodní látky, které se v těle zvířat a lidí přeměňují na vitamíny. B-karoten je tedy provitamín A, ergosterol a 7-dehydrocholesterol jsou provitamíny D. Panthenol lze také přeměnit na vitamín kyselinu pantotenovou. Pravda, na rozdíl od karotenu a ergosterolu panthenol není přírodní látka, ale syntetický produkt.

Proč "B5"? Ukazuje se, že mezi mnoha jmény, která obdržela ve 30. kyselina pantothenová, taková věc byla. A toto jméno má stále své přívržence - v 70. letech. bylo nalezeno v článcích francouzských lékařů. Francie, jak víte, udává trendy, a to i v oblasti kosmetiky.

SLOVNÍK POJMŮ

Vitamín A- retinol a jeho deriváty (retinal, kyselina retinová aj.), nezbytné pro růst a diferenciaci tkání, fotorecepční a reprodukční procesy, jeho nedostatek způsobuje xeroftalmie.

Vitamín C- kyselina askorbová, účastní se redoxních reakcí, její nedostatek vede k kurděje.

Vitamín D- skupina příbuzných látek nezbytných pro růst kostí (podporují vstřebávání vápníku a fosforu), jeho nedostatek způsobuje křivice.

vitamín E- α-tokoferol a příbuzné sloučeniny, jeden z hlavních antioxidantů v živých organismech, jeho nedostatek způsobuje neplodnost.

Vitamín K- skupina příbuzných látek podílejících se na procesu srážení krve.

Thiamin (vitamín B1)-jeho derivát thiaminpyrofosfát (kokarboxyláza) je součástí velkého množství enzymů zapojených do metabolismu sacharidů; nedostatek tohoto vitaminu vede k onemocnění vzít to.

Riboflavin (vitamín B2)- jeho deriváty jsou součástí enzymů dýchacího řetězce.

Kyselina pantotenová (vitamín B3)- jeho deriváty (koenzym A aj.) se podílejí na nejdůležitějších procesech syntézy a rozkladu látek.

vitamín B 6 - skupina příbuzných látek (pyridoxin, pyridoxal, pyridoxamin), jejichž deriváty (pyridoxalfosfát a pyridoxaminfosfát) se podílejí na metabolismu aminokyselin.

vitamín B 12 - skupina příbuzných látek (kobalaminy), jsou součástí enzymů podílejících se na mnoha důležitých procesech syntézy a rozkladu látek, včetně procesu krvetvorby.

Folacin (vitamin Sun)- kyselina listová a příbuzné sloučeniny, její derivát, kyselina tetrahydrolistová, jsou součástí enzymů, které se podílejí na nejdůležitějších syntetických procesech, včetně procesu hematopoézy.

Niacin (vitamín PP)- kyselina nikotinová a nikotinamid, jejich deriváty, NAD a NADP, se účastní obrovského množství redoxních procesů.

Biotin (vitamín H)- je součástí enzymů, které provádějí karboxylaci (adici molekuly oxidu uhličitého) organických kyselin.

VITAMINÓZA

Vzít to- onemocnění spojené s nedostatkem vitaminu B1. Charakterizováno rozsáhlým poškozením periferních nervů končetin. V zemích východní a jihovýchodní Asie se nemoc rozšířila v 19. století, kdy se hlavní potravinový produkt těchto zemí, rýže, začala loupat ("leštěná" rýže).

Xeroftalmie- poškození oka projevující se suchostí spojivky a rohovky. Jednou z hlavních příčin onemocnění je nedostatek vitamínu A.

Pellagra- onemocnění spojené s nedostatkem niacinu. Projevuje se poškozením kůže, trávicího traktu a nervového systému. Distribuováno v zemích, kde je hlavním potravinářským produktem kukuřice.

Křivice- onemocnění dětí spojené s nedostatkem vitaminu D. Charakterizované měknutím kostí.

Kurděje- Onemocnění spojené s nedostatkem vitaminu C. Obvykle se vyskytuje, když ve stravě není čerstvá zelenina a ovoce. Často pozorován mezi účastníky severních a mořských expedic. Charakterizováno krvácením dásní, ztrátou zubů atd.

Adenosin trifosfát thiamin

Thiaminadenosintrifosfát (ATTP) nebo thiaminylovaný adenosintrifosfát byl nedávno objeven v E. coli, kde se hromadí v důsledku uhlíkového hladovění. U E. coli může ATTP tvořit až 20 % celkového thiaminu. Kromě toho je v menším množství přítomen v kvasinkách, kořenech vyšších rostlin a živočišných tkáních.

Adenosin thiamin difosfát

Adenosin thiamin difosfát (ATDP), nebo thiaminylovaný ADP, existuje v malých množstvích v játrech obratlovců, ale jeho role je stále neznámá.

Nedostatek thiaminu

Deriváty thiaminu a enzymy závislé na thiaminu jsou přítomny ve všech buňkách těla, a tak nedostatek postihuje všechny orgánové systémy. Zdá se, že nervový systém je zvláště citlivý na nedostatek thiaminu kvůli jeho závislosti na oxidativním metabolismu. Nedostatek thiaminu se obvykle projevuje subakutně a může vést k metabolickému komatu a smrti. Nedostatek thiaminu může být způsoben podvýživou, stravou s vysokým obsahem potravin bohatých na thiaminázu (syrové sladkovodní ryby, syrové měkkýše, kapradiny) a/nebo potravinami s vysokým obsahem antithiaminových faktorů (čaj, káva, betelové ořechy), závažnými poruchami výživy spojenými s chronická onemocnění, jako je alkoholismus, gastrointestinální poruchy, HIV, AIDS a časté zvracení. Předpokládá se, že mnoho lidí s diabetem trpí nedostatkem thiaminu, který může být spojen s několika možnými komplikacemi. Syndromy způsobené nedostatkem thiaminu zahrnují beri-beri, Wernicke-Korsakoffův syndrom a optickou neuropatii. Thiamin lze také použít k léčbě ztráty paměti v důsledku Alzheimerovy choroby a alkoholického onemocnění mozku.

Alzheimerova choroba

Nedostatek thiaminu může mít škodlivé účinky na cholinergní systém. U Alzheimerovy choroby mohou být enzymy závislé na thiaminu změněny; Proto může mít thiamin ve farmakologických dávkách (3 až 8 g/den perorálně) mírné příznivé účinky u Alzheimerovy demence. Fursultiamin (TTFD), derivát thiaminu, má mírný příznivý účinek u pacientů s Alzheimerovou chorobou jako alternativní léčba k vysokým dávkám thiamin hydrochloridu. Mechanismus a etiologie účinku thiaminu na Alzheimerovu chorobu je stále nejasná a důkazy o jeho účinnosti nejsou dosud plně potvrzeny.

Vzít to

Beriberi je neurologické a kardiovaskulární onemocnění. Tři hlavní formy onemocnění jsou suché beri-beri, vlhké beri-beri a kojenecké beri-beri.
Suché beriberi je charakterizováno především periferní neuropatií, tj. symetrickým zhoršováním senzorických, motorických a reflexních funkcí, které postihuje více distální než proximální segmenty končetin a způsobuje bolest v lýtkových svalech.
Nedávno se však zjistilo, že periferní neuropatie (brnění nebo necitlivost v končetinách) spojená s nedostatkem thiaminu se může také projevovat jako axonální neuropatie (částečná paralýza nebo ztráta citlivosti). Periferní neuropatie se může projevit jako subakutní motorická axonální neuropatie napodobující Guillain-Barrého syndrom; nebo jako subakutní senzorická ataxie.
Mokré beri-beri je kromě periferní neuropatie spojováno se zmateností, chřadnutím svalů, edémem, tachykardií, kardiomegalií a městnavým srdečním selháním.
Infantilní beri-beri se vyskytuje u kojících dětí, pokud má matka nedostatek thiaminu (který nemusí být navenek patrný). Porucha u kojenců může být vyjádřena ve formě srdeční, afonické nebo pseudomyingitidy. Kojenci se srdečním beri-beri často hlasitě a pronikavě pláčou a také trpí zvracením a tachykardií. Křeče nejsou neobvyklé, a pokud thiamin není rychle zaveden do těla dítěte, může nastat smrt. Po podání thiaminu je zlepšení obvykle pozorováno do 24 hodin. Zlepšení periferní neuropatie může vyžadovat několik měsíců léčby thiaminem.

Alkoholické onemocnění mozku

Nervové a další podpůrné buňky (jako jsou gliové buňky) nervového systému vyžadují thiamin. Příklady neurologických poruch spojených se zneužíváním alkoholu zahrnují Wernickeho encefalopatii (WE, Wernicke-Korsakoffův syndrom) a Korsakoffovu psychózu (alkoholový amnestický syndrom), stejně jako různé stupně kognitivního poškození. Wernicke encefalopatie je nejčastějším projevem nedostatku thiaminu v západní společnosti, i když se může vyskytnout i u pacientů s podvýživou a jinými příčinami, jako jsou gastrointestinální onemocnění, infekce HIV-AIDS, nadměrné užívání parenterální glukózy nebo přejídání bez dostatečného množství B - vitamínové doplňky. Tato nápadná neuropsychiatrická porucha je charakterizována paralýzou očních pohybů, poruchou stání a chůze a výrazným zhoršením mentálních funkcí.

Optická neuropatie

Optická neuropatie, charakterizovaná oboustrannou ztrátou zraku, centrocekálním skotomem a poruchami barevného vidění, se může také objevit při nedostatku thiaminu. Oftalmologické vyšetření obvykle prokáže oboustranný edém papily v akutní fázi a oboustrannou atrofii optiku.

Alkoholici trpí nedostatkem thiaminu z následujících důvodů:
Nedostatečný příjem živin: Alkoholici mají tendenci konzumovat méně než doporučené množství thiaminu.
Snížená absorpce thiaminu z gastrointestinálního traktu: Aktivní transport thiaminu do enterocytů je narušen akutní expozicí alkoholu.
Zásoby thiaminu v játrech jsou sníženy v důsledku jaterní steatózy nebo fibrózy.
Zhoršená utilizace thiaminu: V důsledku chronické konzumace alkoholu je také nedostatečná hladina potřebná k navázání thiaminu na enzymy využívající thiamin v buňce. Neefektivní použití thiaminu, který se dostane do buňky, nedostatek dále prohlubuje.
Ethanol samotný inhibuje transport thiaminu v gastrointestinálním traktu a blokuje fosforylaci thiaminu jako jeho kofaktoru (TDP).
Předpokládá se, že Korsakoffův syndrom (zhoršení mozkových funkcí) se vyskytuje u pacientů s iniciálně diagnostikovanou EV. Jedná se o amnesticko-konfabulační syndrom charakterizovaný retrográdní a anterográdní amnézií, narušenými koncepčními funkcemi a sníženou spontaneitou a iniciativou. Zlepšením jídelníčku a ukončením konzumace alkoholu jsou odstraněny některé problémy spojené s nedostatkem thiaminu, jako je špatná funkce mozku, ale v závažnějších případech zanechává Wernicke-Korsakoffův syndrom nevratné poškození.

Nedostatek thiaminu u drůbeže

Vzhledem k tomu, že většina krmiv používaných v krmivu pro ptáky obsahuje dostatek vitamínů k uspokojení jejich potřeb, nedochází u ptáků na této „komerční“ stravě k nedostatku vitamínů. Tedy alespoň se tomu v 60. letech 20. století věřilo. Starší kuřata vykazují známky nedostatku vitamínů 3 týdny po zahájení deficitní diety. U mladých kuřat se tyto příznaky mohou začít objevovat již ve věku 2 týdnů. U mladých kuřat začíná onemocnění náhle. Objevuje se anorexie a nejistá chůze. Později se objevují poruchy pohybového aparátu, počínaje viditelnou obrnou flexorů prstů. Charakteristická poloha se nazývá "stargazing", kdy je tělo kuřátka "podepřeno hlezenním kloubem a hlavou v opistotonu". Reakce organismu na podání vitaminu je poměrně rychlá, zlepšení nastává během pár hodin. Diferenciální diagnóza zahrnuje deficit riboflavinu a ptačí encefalomyelitidu. Při nedostatku riboflavinu jsou charakteristickým příznakem „zkroucené prsty“. Svalový třes je typický pro infekční encefalomyelitidu. Terapeutická diagnóza může být stanovena pouze po léčbě postižených ptáků thiaminem. Pokud nedojde k žádné reakci během několika hodin, lze nedostatek thiaminu vyloučit.

Nedostatek thiaminu u přežvýkavců

Polioencefalomalacie (PEM) je nejčastější poruchou nedostatku thiaminu u mladých přežvýkavců a nepřežvýkavců. Příznaky PEM zahrnují profuzní, ale přechodný průjem, letargii, kroužení, pozorování hvězd nebo opistotonus (křečovité tahání hlavy za krkem) a svalové třesy. Nejčastější příčinou je krmení zvířat dietou s vysokým obsahem sacharidů, což má za následek přemnožení bakterií produkujících thiaminázu, ale může se objevit i dietní příjem thiaminázy (např. z kapradin) nebo inhibice vstřebávání thiaminu vysokým příjmem síry. Další příčinou PEM je infekce Clostridium Sporogenes nebo Bacillus aneurinolyticus. Tyto bakterie produkují thiaminázy, které u postižených zvířat způsobují závažný nedostatek thiaminu.

Idiopatické paralytické onemocnění u volně žijících ptáků, ryb a savců

Nedávno byl nedostatek thiaminu identifikován jako příčina paralytického onemocnění postihujícího volně žijící ptáky v oblasti Baltského moře od roku 1982. Při této nemoci mají ptáci potíže udržet svá křídla složená podél těla, když odpočívají, ztrácejí schopnost létat a ztrácejí hlas, je také možné ochrnutí křídel a nohou a smrt. Onemocnění postihuje především ptáky o hmotnosti 0,5–1 kg, jako je racek stříbřitý (Larus argentatus), špaček obecný (Sturnus vulgaris) a kajka obecná (Somateria mollissima). Vědci poznamenávají, že „vzhledem k široké škále ekologických výklenků a pozic v potravní síti, kterou studované druhy zabírají, nezpochybňujeme možnost, že nedostatkem thiaminu mohou trpět i jiné třídy zvířat.“ V hrabstvích Bleking a Skåne (jižní Švédsko) začaly masové úhyny ptáků, zejména racků stříbřitých, na počátku 21. století. V poslední době byly postiženy druhy jiných tříd. Ve slavné řece Mörrumsån se v posledních letech zvýšila úmrtnost lososů (Salmo salar). V nezvykle velkém počtu trpí také savec losa říčního (Alces alces). Analýza odhalila, že společnou příčinou těchto katastrof je nedostatek thiaminu. V dubnu 2012 okresní rada Bleking shledala situaci tak alarmující, že požádala švédskou vládu, aby provedla důkladnější vyšetřování.

Analýza a diagnostické testování

Pozitivní diagnózu nedostatku thiaminu lze stanovit měřením aktivity enzymu transketolázy v červených krvinkách (kvantitativní test aktivace transketolázy erytrocytů). Thiamin a jeho fosfátové deriváty lze také detekovat přímo v krevním řečišti, tkáních, potravinách, krmivech pro zvířata a léčivech po přeměně thiaminu na jeho fluorescenční derivát thiochromu (test thiochromu) a separaci pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC). V posledních letech se objevil rostoucí počet metod kapilární elektroforézy a kapilárních enzymatických reakcí jako potenciálních alternativních metod pro stanovení a monitorování thiaminu ve vzorcích. Normální koncentrace thiaminu v krvi EDTA (krev kyseliny ethylendiamintetraoctové) je asi 20-100 µg/l.

Genetická onemocnění

Genetická onemocnění spojená s narušeným transportem thiaminu jsou vzácná, ale dosti závažná. Thiamine-dependentní megaloblastická anémie (TDMA) s diabetes mellitus a senzorineurální ztrátou sluchu je autozomálně recesivní porucha způsobená mutacemi genu SLC19A2, vysokoafinitního thiaminového transportéru. Pacienti trpící TIMA nevykazují známky systémového deficitu thiaminu, protože se předpokládá, že transportní systém thiaminu je nadbytečný. To vedlo k objevu druhého vysokoafinitního transportéru thiaminu, SLC19A3. Leighova choroba (subakutní nekrotizující encefalomyelopatie) je dědičné onemocnění, které postihuje především děti v prvních letech života a je vždy smrtelné. Patologické podobnosti mezi Leighovou chorobou a EV vedou ke spekulacím, že jsou způsobeny nějakou poruchou metabolismu thiaminu. Nejkonzistentnější informace byly o anomálii v aktivaci komplexu pyruvátdehydrogenázy. Další poruchy, u kterých se předpokládá, že hraje roli thiamin, jsou subakutní nekrotizující encefalomyelopatie, paraneoplastický syndrom a nigerijská sezónní ataxie. Kromě toho bylo hlášeno několik dědičných poruch enzymů závislých na TDP, které mohou reagovat na léčbu thiaminem.

Příběh

Thiamin byl prvním popsaným vitamínem rozpustným ve vodě. Jeho objev dal podnět k řadě dalších objevů a ke vzniku samotného pojmu „vitamíny“. V roce 1884 Kanehiro Takaki (1849-1920), hlavní chirurg japonského námořnictva, odmítl tehdy převládající mikrobiální teorii nedostatku vitamínů a navrhl, že nemoc může souviset s nedostatkem stravy. Když zlepšil stravu námořníků na válečné lodi, zjistil, že nahrazení bílé rýže (která tvořila základ jejich stravy) ječmenem, masem, mlékem, chlebem a zeleninou způsobilo téměř úplné odstranění nedostatku vitamínů během 9měsíčního moře. cesta. Protože však Takaki přidal do své stravy širokou škálu potravin, došlo k nesprávnému závěru o výhodách zvýšení příjmu dusíku, protože vitamíny byly v té době neznámé látky. Kromě toho zástupci námořnictva nemohli být přesvědčeni o potřebě tak nákladného programu na zlepšení stravy, zvláště když mnoho mužů nadále umíralo na nedostatek vitamínů i během rusko-japonské války v letech 1904-5. Nicméně v roce 1905, poté, co byl v rýžových otrubách a hnědé ječmenné rýži objeven antivitaminový faktor (odstraněný z bílé rýže při zpracování), byl Takaki odměněn titulem barona, po kterém získal přezdívku „Barley Baron“. V roce 1897 Christian Eijkman (1858-1930), vojenský lékař v Nizozemské východní Indii, zjistil, že u ptáků krmených vařenou mletou rýží se začala vyvíjet paralýza, kterou lze vyléčit tím, že ptáky přestanou krmit mletou rýží. Tvrdil, že beri-beri se vyvíjí z nervového „jedu“ v endospermu rýže a že vnější vrstvy zrna poskytují tělu ochranu. Jeho asistent Gerrit Grigins (1865-1944) správně interpretoval souvislost mezi nadměrnou konzumací mleté ​​rýže a nedostatkem vitamínů v roce 1901. Došel k závěru, že vnější vrstvy rýžového zrna obsahují živiny nezbytné pro tělo, které byly odstraněny při mletí. V roce 1929 byl Eijkman nakonec oceněn Nobelovou cenou za fyziologii a medicínu, protože jeho pozorování vedla k objevu vitamínů. Tyto sloučeniny pojmenoval Casimir Funk. V roce 1911 Casimir Funk izoloval antineuritické látky z rýžových otrub, které nazval „vitamíny“ (věřil, že obsahují aminoskupinu). Holandští chemici Barend Conrad Petrus Jansen (1884-1962) a jeho nejbližší spolupracovník Frederik Willem Donath (1889-1957) dokázali v roce 1926 izolovat a krystalizovat účinnou látku, jejíž strukturu v roce 1934 určil Runnels Robert Williams. (1886 -1965), chemik z USA. Stejná skupina v roce 1936 syntetizovala thiamin („vitamín obsahující síru“). Thiamin se původně nazýval „aneurin“ (vitamín proti zánětu nervů). Sir Rudolf Peters z Oxfordu představil holuby, jejichž strava byla bez thiaminu, jako model pro pochopení toho, jak může nedostatek thiaminu vést k patologicko-fyziologickým symptomům beri-beri. Krmení holubů leštěnou rýží má za následek snadno rozpoznatelnou kontrakci svalů krku a hlavy nazývanou opistotonus. Bez léčby zvíře během několika dnů zemřelo. Podání thiaminu ve stádiu opistotonu vede k úplnému zotavení zvířat během 30 minut. Protože nebyly pozorovány žádné morfologické změny v mozcích holubů před a po léčbě thiaminem, zavedl Peters koncept "biochemického poškození". Když Lochman a Schuster (1937) ukázali, že difosforylovaný derivát thiaminu (thiamindifosfát, TDP) je kofaktorem nezbytným pro oxidativní dekarboxylaci pyruvátu (reakce nyní známá jako pyruvátem katalyzovaná dehydrogenáza), mechanismus účinku thiaminu v buněčném metabolismu zdálo se být objasněno. Tento pohled se nyní zdá být zjednodušující: pyruvátdehydrogenáza je pouze jedním z několika enzymů požadovaných thiamindifosfátem jako kofaktorem a od té doby byly objeveny další deriváty thiaminfosfátu, které mohou také přispívat k příznakům pozorovaným při nedostatku thiaminu. Konečně mechanismus, kterým thiaminová část TDP vykonává svou koenzymovou funkci protonovou substitucí v poloze 2 na thiazolovém kruhu, objevil Ronald Breslow v roce 1958.

Výzkum

Výzkum v této oblasti se týká především mechanismů, kterými nedostatek thiaminu vede k neuronální smrti v souvislosti s Wernicke-Korsakoffovou psychózou. Další důležité téma se zaměřuje na pochopení molekulárních mechanismů zapojených do TDP katalýzy. Studie byla věnována pochopení možných nekofaktorových rolí jiných derivátů, jako jsou TTP a ATTP.

Nedostatek thiaminu a selektivní neuronální smrt

Experimentálně vyvolaná polyneuropatie beri-beri u kuřat může být dobrým příkladem pro studium této formy neuropatie s ohledem na diagnostiku a léčbu. Studie na potkanech zjistily souvislost mezi nedostatkem thiaminu a karcinogenezí tlustého střeva. Krysy byly také použity při výzkumu Wernickeovy encefalopatie. Krysy zbavené thiaminu jsou klasickým modelem systémového oxidačního stresu používaným při výzkumu Alzheimerovy choroby.

Katalytické mechanismy enzymů závislých na thiamindifosfátu

Mnoho práce bylo věnováno pochopení vztahu mezi TDP a TDP-dependentními enzymy v katalýze.

Nekofaktorové role derivátů thiaminu

Thiaminové sloučeniny jiné než TDP existují ve většině buněk mnoha organismů, včetně bakterií, hub, rostlin a zvířat. Mezi tyto sloučeniny patří thiamintrifosfát (TTP) a adenosinthiamintrifosfát (ATTP), které mají nekofaktorové role, ačkoli přesný rozsah, v jakém ovlivňují symptomy onemocnění, není v současnosti znám.

Nové deriváty thiaminu

Stále jsou objevovány nové deriváty thiaminfosfátu, což zdůrazňuje složitost metabolismu thiaminu. Thiaminové deriváty se zlepšenou farmakokinetikou mohou být účinné při zmírňování příznaků nedostatku thiaminu a dalších onemocnění souvisejících s thiaminem, jako je porucha metabolismu glukózy u diabetu. Mezi tyto sloučeniny patří mimo jiné allithiamin, prosultiamin, fursultiamin, benfotiamin a.

Perzistentní karbeny

Produkce furoinu z furfuralu je katalyzována thiaminem přes relativně stabilní karben (organická molekula obsahující nevázané valenční páry elektronů v centru uhlíku). Tato reakce, kterou v roce 1957 studoval R. Breslow, byla prvním důkazem existence perzistentních karbenů.