Тиамин (витамин B1)¶

Тиамин (также известен как витамин B1, историческое название — аневрин) — водорастворимое органическое соединение группы витаминов B, необходимое для нормального функционирования нервной системы, мышц и обмена углеводов. По химической структуре представляет собой производное пиримидина и тиазола, соединённых метиленовым мостиком; молекулярная формула — C₁₂H₁₇N₄OS. В организме человека и животных тиамин не синтезируется в достаточных количествах и должен поступать с пищей. Открытие вещества связано с изучением болезни бери-бери, а его выделение в кристаллическом виде в 1926 году стало одним из первых достижений в истории витаминологии.

¶История открытия

Причину заболевания бери-бери, распространённого в странах Азии среди населения, питавшегося преимущественно полированным рисом, долгое время связывали с инфекцией. В 1884 году японский врач Такаки Канехиро установил, что добавление в рацион мяса и овощей предотвращает болезнь, а в 1897 году голландский врач Христиан Эйкман показал, что у кур, питавшихся очищенным рисом, развивается полиневрит, сходный с бери-бери. За эти исследования Эйкман был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1929 году.

В 1911—1912 годах польский биохимик Казимеж Функ выделил из рисовых отрубей вещество, содержащее азот, и предложил для него термин «витамин» (от лат. vita — жизнь). Позднее выяснилось, что это не единое соединение, а комплекс веществ. В 1926 году голландские исследователи Баренд Янсен и Виллем Донат получили тиамин в кристаллической форме, а в 1936 году американский химик Роберт Уильямс установил его структуру и осуществил синтез. Название «тиамин» отражает наличие в молекуле атома серы (греч. theion) и аминогруппы.

¶Химические свойства и формы

Тиамин существует в нескольких формах:

• Свободный тиамин — водорастворимое основание, легко окисляется.
• Тиаминпирофосфат (ТПФ, кокарбоксилаза) — основная коферментная форма, участвующая в ферментативных реакциях.
• Тиаминтрифосфат — форма, участвующая в передаче нервных импульсов.

Вещество устойчиво в слабокислой среде и разрушается при нагревании в щелочной среде, а также под действием ультрафиолета. Окисление тиамина приводит к образованию тиохрома — соединения, обладающего синей флуоресценцией, что используется в аналитических методах определения витамина. Хорошо растворяется в воде, плохо — в органических растворителях.

¶Биологическая роль

Тиамин в форме тиаминпирофосфата выполняет функцию кофермента в ряде ключевых ферментативных реакций:

• Декарбоксилирование α-кетокислот — окислительное декарбоксилирование пирувата и α-кетоглутарата в цикле Кребса.
• Пентозофосфатный путь — перенос альдегидных групп в реакциях транскетолазы, обеспечивающих синтез нуклеотидов и восстановительных эквивалентов.
• Метаболизм аминокислот — участие в реакциях с разветвлёнными аминокислотами.

В нервной системе тиамин участвует в синтезе ацетилхолина и поддержании ионных градиентов, необходимых для проведения импульса. Недостаток кофермента нарушает энергетический обмен в нейронах, что проявляется в первую очередь неврологической симптоматикой.

¶Источники и потребность

Основные пищевые источники тиамина:

Значительная часть витамина теряется при шлифовании зерна, длительной термической обработке и добавлении соды. Суточная потребность взрослого человека составляет примерно 1,1—1,5 мг и возрастает при повышенных физических нагрузках, беременности, а также при употреблении большого количества углеводов. Тиамин не накапливается в организме в существенных количествах, поэтому его запасы быстро истощаются.

¶Дефицит и заболевания

Недостаточность тиамина приводит к нескольким клиническим состояниям:

• Бери-бери — классическая форма авитаминоза, проявляющаяся поражением периферических нервов (сухая форма) или сердечной недостаточностью с отёками (влажная форма).
• Синдром Вернике — Корсакова — тяжёлое поражение центральной нервной системы, чаще всего связанное с хроническим алкоголизмом, при котором нарушается всасывание витамина.
• Периферическая нейропатия — при длительном дефиците, в том числе у пациентов с сахарным диабетом.

Факторами риска являются алкоголизм, расстройства пищевого поведения, хронические заболевания желудочно-кишечного тракта, длительное парентеральное питание, а также повышенный расход витамина при лихорадке и гипертиреозе.

¶Применение

В медицине тиамин применяется в виде лекарственных препаратов (тиамина хлорид, тиамина бромид, бенфотиамин) для лечения и профилактики гиповитаминоза, неврологических расстройств, некоторых форм анемии. Кокарбоксилаза используется как метаболическое средство при сердечной недостаточности и диабетической нейропатии. В пищевой промышленности тиамин применяется для обогащения муки, круп и продуктов детского питания.

Передозировка при пероральном приёме маловероятна из-за ограниченного всасывания; при парентеральном введении возможны аллергические реакции. Тиамин совместим с большинством витаминов группы B, но разрушается при взаимодействии с сульфитами и некоторыми окислителями.

¶Значение в науке и практике

Изучение тиамина стало одним из первых примеров связи между химическим составом пищи и физиологическими функциями организма, заложив основы современной витаминологии. Методы определения тиамина (флуорометрический, микробиологический, высокоэффективная жидкостная хроматография) применяются в клинической диагностике и контроле качества продуктов. Обогащение пищевых продуктов тиамином рассматривается Всемирной организацией здравоохранения как одна из мер профилактики дефицитных состояний в регионах с ограниченным рационом.