Строение, свойства и биологическая роль биотина и тиамина

СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА И БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ БИОТИНА И ТИАМИНА

Ва

План:

Ва

Биотин

Исторические сведения

Химические и физические свойства биотина

Аналоги и ингибиторы

Распространение биотина в природе

Биосинтез биотина

Обмен биотина в организме

Участие биотина в обмене веществ и механизм действия

Взаимодействие с другими витаминами

Потребность организма в биотине

Проявление недостаточности биотина

Профилактическое и лечебное применение биотина

ВаВаВаВаВа 2. Ва Тиамин

Исторические сведения

Химические и физические свойства витамина

Распространение витамина В 1 , в природе

Обмен тиамина в организме

Образование тиаминфосфатов (ТФ)

Роль отдельных группировок в молекуле тиамина для его связывания Ва в тканях

Коферментные функции тиаминдифосфата

Некоферментная активность тиамина и некоторых его производных

Тиаминофосфаты (ТФ)

Свободный тиамин и его производные

Физиологическое значение

Ва

Биотин

Ва

Исторические сведения

Для обеспечения жизнедеятельности дрожжевых клеток в искусственную питательную среду необходимо внести какое-то органическое вещество (фактор роста). Этот фактор роста он предложил назвать ВлбиосомВ» (от греч. ВлbiosВ»тАФжизнь). Изучение природы ВлбиосаВ» привело к заклюВнчению, что ВлбиосВ» представляет собой комплекс факторов роста, отличающихся друг от друга по физико-химическим свойствам. Экстракты, содержащие ВлбиосВ», при обраВнботке уксуснокислым свинцом разделялись на две биологически активные фракции. Фракция, выпадавшая в осадок, была названа Влбиос IВ», а фракция, остававшаяся в растворе, получила название Влбиос IIВ». В 1928 г . Влбиос IВ» выделен из чая и иденВнтифицирован как инозит. В 30-х годах Влбиос IIВ» подвергался тщательному изучеВннию и был разделен на две фракциитАФВлбиос IIаВ» и Влбиос IIвВ»тАФпутем адсорбции последней на животном угле.

В 1935тАФ1936 гг. Kogi и Tonnies впервые выделили кристаллический биотин из желтка яиц. Для этой цели они использовали 250 кг желтков яиц и получили 100 мг биотина с температурой плавления 148В°. Позже было найдено, что некоторые виды Rhizobium требуют для своего роста какое-то органическое вещество, присутствующее в культурах Azotobacter в гидролизованных дрожжах и других естественных источниках. Это вещество получило название Влкоэнзим РВ». Сравнительное изучение действия на рост Rhizobium Влкоэнзима РВ» и криВнсталлического препарата биотина показало, что оба вещества обладают одинаковыВнми биологическими свойствами.

Проводя опыты на крысах Ва Gyorgy обнаружил, что ряд естеВнственных источников содержит вещество, предохраняющее животных от заболевания, вызываемого избытком белка яиц, и предложил назвать его витамином H.

В 1939 г . Gyorgy получил препарат витамина Н из печени. В процессе изучения физико-химических свойств препаратов витамина Н и распространения его в естественных источниках возникла мысль об идентичности витамина Н и биотина. Экспериментальная проверка показала, что наиболее очищенные препараты витамиВнна Н полностью заменяют коэнзим Р при испытании на культурах Rhizobium tritolii и биотин при испытании на дрожжах. С другой стороны, коэнзим Р или биотин полностью заменял витамин Н при испытании на Ва животных.

Таким образом, витамин Н и биотин полностью идентичны. Дальнейшие исследования дали возможность установить химическое строение биотина и осуществить его синтез.

Ва

Химические и физические свойства биотина

СтрукВнтура витамина соответствует 2 / -кeтo-3,4-имидaзoлидo-2-тeтpaгидpoтиофен-н-валериановой кислоте.

Ва В молекуле биотина имеется три асимметрических атома углерода, что обусловливает суВнществование 8 стереоизомеров. Молекула биотина состоит из имидазолового Ва и тиофенового Ва колец. Гетероцикл можно рассматривать как тиофеновое кольцо, связанное с уреидной группировкой. Приведенная структура биотина была подтверждена полным его химическим синтезом.

Биотин образует игольчатые кристаллы. Температура плавления 232В°. В поперечном сечении кристалл представляет собой ромб, острые углы которого равны 55В°. Длина осей: атАФ5,25Зє, bтАФ10,35Зє, стАФ 21,00Зє. Плотность кристаллов 1,41. Молекулярный вес биотина на осВннове химической формулы равен 214. Нa на основе рентгеноскопическоВнго анализа 245В±6. При исследовании кристаллической структуры биоВнтина установлено, что алифатическая цепь находится в цис-положении по отношению к уреидной циклической группировке.

Traub Ва считает возможным образование внутримолекулярной водородной связи, которая возникает между кислородом карбонильной группы и одним из кислородных атомов карбоксильной группы в результате близкого расстояния между N- 3тАЩ и С-6 равного 2,4Зє; все остальные расстояния в молекуле составляют более 3,4Зє. ОбразоваВнние такой связи должно изменять распределение зарядов в уреидном кольце со смещением, кэтоэнольного. равновесия .к энолу, что: приводит к изменению химической реактивности N-1. Наличие водородной связи в известной мере определяет биологическую активность биотина и его производных. В 1965 г . установлена структура и относительная конфигурация каждого асимметрического центра биотина, а в 1966 г . абсолютная стереохимия витамина.

Биотин устойчив к действию ультрафиолетовых и рентгеновых лучей. Он разрушается под влиянием перекиси водорода, соляВнной кислоты, едких щелочей, формальдегида и сернистого газа. Он не изменяется под действием молекулярного кислорода, серной кислоВнты, гидроксиламина. В ультрафиолетовых лучах для биотина не обВннаружено специфического поглощения.

Биотин хорошо растворим в воде и спирте, трудно растворим в эфире, углеводородах парафинового ряда и несколько лучше в циклогексане, бензоле, галогенизированных углеводородах, спиртах и кетонах (ацетон).

Ва

Аналоги и ингибиторы .

Биотин обладает биологической активностью. Удаление или замена каких либо атомов или групп атомов приводит к полной потере активности (дегидробиотин, гемоглобин, норбиотин). Только одна группа производных, полученных окислением атома серы (сульфобиотин и биотинсульфоксид) или заменой серы кислородом (оксибиотин) или двумя атомами водорода (дестиобиотин), проявляет биологичеВнскую активность. Сульфобиотин заменяет потребность в биотине у некоторых дрожжей Ва но оказывается

Ва

антагонистом витамина для L. casei, E. coli и Neurospora.

Производные биотина, среди которых наиболее изучен биоцитин, обладающий высокой Ва активностью для многих микроорганизмов, выделен в кристаллическом виде из дрожжей. В 1951 г . расшифрована его структура. Оп представляет собой пептид биотина и лизина. В 1952 г . осуществлен синтез биоцитина. Степень использования биоцитина разными микроорганизмами резко различается. Возможной причиной этого может быть наличие или отсутствие биоцитиназы, коВнторая расщепляет биоцитин с освобождением свободного биотина .

Биологическая активность биотина и его аналогов обусловлена внутримолекулярной связью, что позволяет объяснить причины наличия или отсутствия биологической активности для большинства изомеров и производных биотина. Так, образование водоВнродной связи исключено у всех других оптических изомеров, кроме D-биотина, а также у производных с более длинной или укороченной боВнковой цепью, что приводит к полной потере биологической активности (гомобиотин, норбиотин). Неактивность гуанидиновых аналогов биотина, биотинола, оксибиотинола также объясняется отсутствием у них водородной связи.

Некоторые производные биотина, которые образуВнются без нарушения водородной связи, сохраняют биологическую акВнтивность (дестиобиотин, оксибиотин, биоцитин и ряд аминокислотных производных биотина).

Сейчас выяснена причина патологических изменений, возникающих при кормлении животных сырым яичным белком. В нем содержится авидинтАФбелок, который специфически соединяется с биотином (введенным внутрь с пищевыми продуктами или синтезированВнным кишечными микроорганизмами) Ва в неактивный комплекс и тем самым препятствует его всасыванию. Авидин содержится в яичном белке курицы, гуся, утки, индейки и лягушки. В 1942 г . он получен в кристаллическом виде и оказался глюкопротеидом с молекулярным весом 70000. Авидин стехиометричёски связывает эквимолярные колиВнчества биотина, образуя прочный комплекс, который не расщепляется ферментами пищеварительного тракта. Комплекс авидина с биотином термически устойчив и полностью диссоциирует только в автоклаве при 120В° за 15 минут. С авидином соединяется DL-оксибиотин и некоВнторые другие аналоги биотина, но сродство авидина к биотину намноВнго больше, чем к его производным. Изучение взаимодействия биотина и его производных с авидином показало необходимость уреидной группы в молекуле витамина, тогда; как карбоксильная группа и атом серы не являются необходимыми для образования комплекса. Авидин является универсальным ингибитором биотина. Его способность связыВнвать биотин широко используется при изучении механизма участия этого витамина в процессах обмена веществ: торможение той или иной биохимической реакции Ва авидином Ва является существенным доводом в пользу возможности участия в ней биотина. Авидин применяется для получения экспериментальной биотиновой недостаточности у животных.

Ва

Распространение биотина в природе

Ва

Биотин обнаружен у микрооргаВннизмов Ва растений и животных. Содержание его определено в различВнных систематических группах животных: простейших, насекомых, рыб, земноводных, птиц, млекопитающих. Наиболее высокий уровень биотина обнаружен в личинках насекомых и наименьший тАФ у пресмыкаюВнщихся. Рекордное количество (6,81 мкг/г) найдено в печени акулы. СоВндержание биотина в организме животных не зависит от принадлежности животного к определенной систематической группе. Анализ тканей поВнказал большое различие в содержании биотина в органах одного и тоВнго же животного. Наиболее богаты витамином печень, почки, надпоВнчечники; сердце и желудок содержат среднее, а мозговая ткань, легкие и скелетные мышцы тАФ минимальное количество биотина.

Ниже приведено содержание биотина в различных продуктах жиВнвотного и растительного происхождения.

Ва

Содержание биотина в пищевых продуктах (В. В. Филиппов, 1962)

Продукты животного происхождения	Биотин в мкг на продукта	Продукты животного 100 г происхождения	Биотин в мкг на 100 г продукта
Печень свиная	250	Рисовые отруби	46
В» говяжья	200	Рожь, цельное зерно	46
Почки свиные	180	Земляные орехи	40
Сердце быка	8тАФ50	Пшеничная мука	9тАФ25
Яйцо (желток)	30	Цветная капуста	17
Сардины (консервы)	24	Шампиньоны	16
Ветчина	10	Горошек зеленый	6
Камбала	8	Бананы	4,4
Мясо курицы	6	Дыня	3,6
В» говядины	5	Лук свежий	3,5
Молоко коровье	5	Капуста белокочанная	2.5
Сыр	4	Морковь	2,5
Сельдь	4	Апельсины	1,9
Телятина	1,5тАФ2	Яблоки	0,9
Соя, бобы	60	Картофель	0,5тАФ1,0

Ва

Наиболее богаты витаминами свиная и говяжья печень, почки, сердце быка, яичный желток, а из продуктов растительного происхожВндениятАФбобы, рисовые отруби, пшеничная мука и цветная капуста. В животных тканях и дрожжах биотин находится преимущественно в связанном с белками виде, в овощах и фруктахтАФв свободном соВнстоянии.

Ва

Биосинтез биотина.

Биосинтез биотина осуществляют все зеленые растения, некоторые бактерии и грибы. Изучение путей биосинтеза биотина началось после выяснения строения его молекулы. Химическое расщепление биотина проходит через образование дестиобиотина, диаминопеларгоновой кисВнлоты и, наконец, пимелиновой кислоты. Вполне естественно было предВнположить, что биосинтез биотина может проходить путем постепенноВнго усложнения молекулы пимелиновой кислоты. В пользу этого говоВнрил тот факт, что пимелиновая кислота способна заменять биотин у некоторых микроорганизмов как фактор роста. Она стимулирует синтез биотина: меченая пимелиновая кислота обнаруживается в угВнлеродном скелете биотина.

Изучение структурной формулы биотина привело к предположеВннию, что атомы I,1', 4 и 5 происходят из декарбоксилированной молеВнкулы цистеина (см. формулу), атомы 2 и 3 происходят из карбамилфосфата и связаны, таким образом, с имеющимся в клетках ВлпуломВ» СО 2 в то время как остальные семь атомов (2, 3, 6, 7, 8, 9 и 10) происхоВндят из углеродного скелета пимелиновой кислоты. Высказанное предВнположение подтверждено экспериментально при изучении биосинтеза

Ва

Биотина в культурах Achromobacter, выращенных на синтетических средах, к которым добавляли либо 3-С 14 -цистеин, либо МаНС 14 О з . Синтезированный бактериями радиоактивный биотин Ва расщепляли и таким образом изучали распределение в нем радиоактивного углероВнда. Основываясь на полученных результатах, Lezius и соавторы в 1963 г . предложили схему синтеза биотина.

Согласно этой схеме, началом синтеза является конденсация пимелил-КоА и цистеина. Затем происходит декарбоксилирование, что приВнводит к образованию 9-меркапто-8-амино-7-оксопеларгоновой кислоты. Взаимодействие аминогруппы этой кислоты с карбамилфосфатом вызыВнвает образование уреидного производного, которое после отщепления воды может циклизоваться, давая биотин с характерным для него двойВнным циклом.

Ва

По способности синтезировать биотин и дестиобиотин все исследованные организмы делятся на 4-е группы:

Способные синтезировать большое количество биотина и дестиобиотина из глюкозы в отсутствие пимелиновой Ва кислоты.

Стимулирующие при помощи пимелиновой кислоты и дестибиотина биосинтез биотина.

Активно осуществляющие превращение дестибиотина в биотин.

Образующие дестиобиотин из пимелиновой кислоты, но не способные превращать его в биотин.

Изучено более 600 штаммов бактерий, использующих углеводороВнды для синтеза биотина, из которых 35, синтезируют витамин в больВнших количествах (>100 мкг/мг). Наибольшее количество биотина обраВнзует Pseudomonas sp. штамм 5-2 при выращивании на керосине. СпеВнцифическим активатором накопления биотина Ва является Ва аденин. Экзогенные пимелиновая и азелаиновая кислоты увеличивают обраВнзование блотина. из керосина. Лучшими источниками углерода оказались н-алканы с углеродной цепью из 15тАФ20 атомов, в частности н-ундекан. Промежуточными продуктами в синтезе биотина из ундекана явВнляются пимелиновая и азелаиновая кислоты (Toshimichi e. a., 1966).

Ва

Исследование Ва биосинтеза биотина в растениях Ва (В. Филиппов, 1962 г .) показало, то каждый орган растения и каждая его клетка синтезирует витамин в эмбриональной фазе своего развития. В дальнейшем синтез замедляется и, по-видимому, прекращается, но содержание его различных тканях долгое время остается постоянном.

Ва

Обмен биотина в организме

Об обмене биотина известно немного. Биотин, поступивший с пищей в связанном состоянии, отщепляется от белка под действием протеолитических ферментов, переходит в водорастворимую форму и всасывается в кровь в тонком кишечнике. В кишечнике происходит также всасывание биотина, синтезированного бактериями желудочно-кишечного тракта. Всосавшийся в кровь биотин связывается с альбумином сыворотки разносится по всему организму. Наибольшее количество биотина наВнкапливается в печени, почках и надпочечниках, причем у мужчин оно несколько больше, чем у женщин.

Ва

Содержание биотина в тканях человека (Р. Д. Вильяме, 1950)

Органы и ткани	Биотин в мкг/г
у женщин	у мужчин
Кожа	тАФ	0 01
Мозг	0,03	0,08
Легкие	0,02	0,01
Сердце	0,17	0,19
Мышцы	0,02	0,04
Желудок	0,19	0,11
Ободочная кишка	0,08	0,09
Печень	0,62	0,77
Молочная железа	0,04	тАФ
Селезенка	0,04	0.06
Почки	0 58	0,67
Надпочечники	0,35	0,23
Семенники	тАФ	0,05
Яичники	0,03	тАФтАФ

Ва

Что касается содержания биотина в крови человека, то по этому вопВнросу имеется ограниченная и порой противоречивая информация. Bhagavan и Coursin в 1967 г . определили содержание биотина микробиолоВнгическим методом в крови 30 здоровых лошадей и 25 взрослых людей и показали, что в среднем в крови взрослых людей содержится 25,7 ммкг% биотина (12тАФ42,6 ммкг%), а в крови детей несколько большетАФ32,3 ммкг% (14,7тАФ55,5 ммкг%). По данным Baugh (1968), средний уровень биотина в цельной крови составляет 147 ммкг% (82тАФ 270 ммкг%). Какой-либо разницы, в содержании биотина в .крови в заВнвисимости от пола и возраста не отмечено. Содержание биотина в моВнлоке женщины резко изменяется в период кормления. В первый день после родов содержание биотина b молоке невелико и только на 10-й день повышается до 0,33 мкг на 100 мл.

Биотин почти не подвергается Обмену в организме человека и вывоВндится в неизмененном виде в основном с мочой. У здоровых людей выВнведение биотина с мочой составляет 11тАФ183 мкг в сутки, у новорожденВнных детей достигает максимума (4 мкг на 100 мл)_ на 2-й день жизни и снижается до нуля к 7-му дню. Содержание биотина в кале колеблется Ва от 322 до 393 mкг Ва в сутки. В норме выделение биотина с мочой и калом повышает поступление его с пище 3-6 раз. что свидетельствует о удовлетворении потребностей человека в биотине на счет бактериального синтеза в кишечнике. Через 6 часов Ва после введения человеку массированной дозы биотина большая часть его выводится с мочой. Содержание биотина в кале при этих же условиях изменяется в меньшей степени.

Небольшая часть карбоксильной группы боковой цепи биотина окисВнляется до СО 2 специфической оксидазой, которая обнаружена в печени и почках морской свинки и крысы.

Исследование распределения меченого биотина в тканях цыплят и крыс показало, что уже через 4 часа после выведения физиологической дозы меченного С 1 ' по карбоксильной группе биотина около 16% метки включалось в печень, а 30% выводилось с калом и мочой в неизмененном виде (Dakshinamurty, Mistry, 1963). В сердце, селезенке и легких радиоактивности не обнаружено. Менее 4% введенной дозы выводилось в виде выдыхаемого C 14 O 2 , что указывало на незначительное прямое окисление карбоксильной группы биотина. О распределении меченого биотина в различных клеточных фракциям можно судить по табл.

Ва

Содержание биотина в клеточных фракциях печени нормальных крыс (Dakshinamurti, Misfry, 1963)

Ва Фракция печени	Нормальные животные	Авитаминозные животные
Ва Ва	Общий биотин в %	Связанный биотин в % к общему	Общий биотин (в %)
Гомогенат	100	92	100
Ядра	37	99	75
Митохондрии	9	89	13
Микросомы	2	23	о
Надосадочная жидкость	47	91	о

Ва

Из таблицы видно, что 40тАФ50% радиоактивности обнаружено в надосадочной фракции, полученной после центрифугирования гомогената печени крыс. В микросомах содержится незначительное количество виВнтамина. Большая часть биотина в различных клеточных фракциях, за исключением микросом, присутствует в связанной с белком форме. ИмеВнются и противоречивые данные о том, что большая часть биотина (боВнлее 60%) содержится в митохондриях печени животных и около 11%тАФ в микросомах.

В настоящее время недостаточно исследована динамика содержания биотина в тканях в онтогенезе животных. По-видимому, яйцо и зародыш в начальной стадии развития наиболее богаты биотином. Развитие заВнродыша сопровождается снижением содержания биотина в тканях. Исключение составляют печень и почки, в которых содержание биотина значительно повышается в первые дни постэмбрионального развития.

Ва

Участие биотина в обмене веществ и механизм действия

К 1958тАФ1959 гг . накопились данные, которые указывали на участие биотина в реакциях карбоксилирования. Установлено, что при биотиновой недостаточности нарушаются следующие функции печени животных:

синтез цитруллина из орнитина, МН 3 и С0 2 , включение CО 2 в пурины, карбоксилирование пропионовой кислоты, приводящее к образованию янтарной кислоты, включение С0 2 в ацетоуксусную кислоту. Однако меВнханизм действия биотина в этих реакциях оставался невыясненным. Данные опытов с 2-C 14 -биoтинoм исключали возможность того, что С-атом уреидной группировки биотина переносится в качестве остатка угольной кислоты. Одним из обстоятельств, из-за которых подвергалась сомнению функция этого витамина как кофермента карбоксилирования, было (описанное в разное время) участие биотина в реакциях, в которых не происходило ни включения, ни отщепления С0 2 . Так, было обнаруВнжено влияние биотина на дезаминирование аспарагиновой кислоты, серина и треонина и участие его в синтезе жирных кислот. Первые четкие доказательства коферментной функции биотина в реакции карбоксилиВнрования появились в работах, посвященных именно синтезу жирных кислот. В этих работах отмечалось, что биотин является коферментом ацетил-КоА-карбоксилазы, фермента, осуществляющего карбоксилироВнвание ацетил-КоА с образованием малонил-КоАтАФпервую стадию синВнтеза жирных кислот (Wakil, 1958). К этому времени были получены доВнказательства существования еще одного биотинфермента, а именно (З-метил-кротонил-КоА-карбоксилазы (Lynen, Knappe, 1959). Все известВнные в настоящее время биотиновые ферменты катализируют два типа реакций:

Реакции карбоксилирования или фиксации С0 2 , сопряженные с расщеплением АТФ и протекающие согласно уравнению:

Ва

АТФ + НСОз + RH RтАФСОО - + АДФ + Фнеорг.

Ва

Реакции

Источник фермента

Ацетил-КоА + С0 2 + АТФ Малонил-КоА + АДФ + Ф

Я-Метилкротонил-КоА + С0 2 + АТФ

Я -Метилглютаконил-КоА+ АДФ + Ф

Пропионил-КоА + С0 2 + АТФ

Метилмалонил-КоА + АДФ + Ф

Ва

Бутирил-КоА+С0 2 + АТФ Этилмалонил-КоА+АДФ+ Ф

Ва

Пируват + С0 2 + АТФ Щавелевоуксусная кислота

Печень голубя

Ва

Микробактерии

Ва

Сердце и печень свиньи

Мышцы и печень ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа голубя

Печень голубя

Ва

II. Реакции транскарбоксилирования, протекающие без распада АТФ, при которых карбоксилирование одного субстрата осуществляется при одновременно протекающем декарбоксилировании другого соединеВнния:

R 1 тАФCOO - + R 2 H R 1 H + R 2 тАФ COO -

Поскольку все приведенные реакции являются обратимыми, возмоВнжен обратимый биосинтез АТФ. Во всех этих случаях имеет место включение С02 в реактивное О±-подожение ацил-КоА или винилгомологичное ему положение (при карбо^силировании ОІ-метилкротонил-КоА).

К началу 60-х год5В были выделены и изучены карбоксилазы, осуВнществляющие указанные превращения тАФВ 1960 г . установлено участие биотина в реакции транскарбоксилирования при исследовании синтеза пропионовои кислоты

Ва СНзтАФСНтАФСО~ S тАФКоА + СНзтАФСОтАФСООН

Ва

СООН

Ва

Ва СНз-СНатАФСО~ S -КоА + НООС-СН 2 тАФСОтАФСООН

Биотиновые ферменты представляют собой олигомеры с большим моВнлекулярным весом (порядка 700000) и, как правило, содержат 4 моля связанного биотина на 1 моль фермента, поэтому кажется вероятным, что они состоят из 4 субъединиц с молекулярным весом 175000, каждая из которых содержит одну молекулу биотина.

В работах Lynen (1964) расшифрован механизм участия биотина в реакциях карбексилирования. Установлено, что реакции карбоксилирования являются двухстадийными. Первая стадия сводится к образоВнванию Влактивной С0 2 В» в форме С0 2 ~биотинфермента:

АТФ + Н С0 - 2 + биотинфермент АДФ + Фнеорг. + С0 2 ~биотинфермент.

Вторая стадия заключается в переносе Влактивной С0 2 В» на акцептор:

С0 2 ~биотинфермент + R 2 H биотинфермент + R 2 тАФ С00 -

Аналогичный двух стадийный механизм предложен и для реакций транскарбоксилирования:

R 1 тАФС00 - + биотинфермент С0 2 ~биотинфермент R 2 H;

С0 2 ~биотинфермент + R 2 H R 2 тАФ С00 - + биотинфермент.

После установления существования Влактивной С0 2 В» в виде С0 2 ~биотинфермента установлен характер связи между С0 2 и биотином. Этому способствовало открытие того факта, что ОІ-метилкротонил-КоА-карбоксилаза способна карбоксилировать свободный биотин, переВнводя его в карбоксибиотин. В дальнейшем меченый карбоксибиотип был выделен в опытах с С 14 -бикарбонатом и идентифицирован как Г-М-карбоксибиотин. Его структура была подтверждена химическим синтезом. К атому времени уже было известно, что в биотиновых ферВнментах карбоксильная группа биотина соединена с Оµ- NH 2 -группой лизиВнна ферментного белка ковалентной связью. На основании этих данных предложена структура С0 2 ~биотинфермента.

Ва

Эта структура получила ряд экспериментальных подтверждений и в настоящее время является общепринятой для всех биотиновых ферВнментов. Реакционная способность углекислоты, связанной с биотином, находит выражение в энергетических взаимоотношениях. Величина своВнбодной энергии распада С0 2 ~биотинфермента равна 4,74 ккал/моль, что дает основание причислить С0 2 ~биотинфермента к Влбогатым энергиейВ» соединениям.

Исключительно большой интерес представляет совершенно неизученВнная проблема регуляции активности биотинсодержащих ферментов и организме. В этой связи особенно важны исследования по биосинтезу молекулы биотина и образованию холоферментов из биотина и соответВнствующего ферментного белка. Данные по первому вопросу изложены в разделе ВлБиосинтезВ». Что касается образования холофермента, то можно считать установленным, что во всех биотиновых ферментах био-тнн связан с Оµ-аминогруппой лизина. Этот способ связи экспериментальВнно доказан почти для всех карбоксилаз и метилмалонил-КоА-оксалоаце-таттранскарбоксилазы. Недостаточные по биотину клетки Propionibacterium s h c e manii содержат апофермент и специфическую синтетазу, которая катализирует при использовании АТФ соединение биотина с апоферментом, приводящее к образованию активного холофермента траискарбокснлазы. Необходимыми кофакторами этой реакции являютВнся АТФ и Mg 2+ . При использовании очищенных ферментов удалось доВнказать, что образование холотранскарбоксилазы происходит в два этапа, причем промежуточным соединением является биотиниладенилат (R-CO-5'-AMФ):

Mg2+

I. АТФ + RтАФ С0 2 Н + синтетаза R -СО-5тАЩ- АМФ - синтетаза + пирофосфат

(биотин

II. R -СО-5тАЩ- АМФ - синтетаза + Н 2 М-фермент ВаВаВаВаВаВаВаВа R-CO-NH-фермент +

+5тАЩ-AMФ+cинтeтaзa.

Синтетический биотиниладенилат обладает способностью заменить смесь АТФ, MgCl и биотина при синтезе холофермента (Lynen, 1964). Позже было установлено, что образование других холоферментов проВнтекает аналогичным образом. Все известные ферментативные реакции, для которых установлено участие биотина в качестве кофермента, являВнются процессами переноса углекислоты. По-видимому, в обратимом приВнсоединении и отдаче СО; и состоит исключительная функция этого витаВнмина в обмене веществ. Однако при биотиновой недостаточности наруВншаются очень многие реакции обмена в интактном организме. Так, - биотин вовлечен в биосинтез белков, дезаминирование аспартата, серина и треонина у бактерий, обмен триптофана, жиров и углеводов, синтез пуринов, образование мочевины у животных и др. Природа участия биоВнтина во многих из этих реакций остается неясной. Все перечисленные процессы имеют одну общую черту: при изучении in vitro они не тормоВнзятся авидином. На основании этих данных считается, что биотин окаВнзывает непрямое действие на указанные превращения, которые каталиВнзируются ферментами, не содержащими этого витамина.

Ввиду чрезвычайной важности нeкоторых из этих реакций для жизне-деятельности организма необходимо рассмотреть их . Рядом авторов отмечено, что при недостаточности биотина в рационе крыс снижается Ва включение в белок меченых аминокислот. Так, включение (С 14 -метионина, С 14 -лейцина и С 14 -лизина в тканевые белки снижается на 20тАФ40% причем недостаточность биотина влияет на стадию образования амино-ацил-транспортной РНК. Препараты тРНК из печени нормальных крыс включают значительно больше меченых аминокислот, чем препараты печени авитаминозных животных (Dakshinainurti, Misty, 1964). Еще раВннее было установлено, что у авитаминозных животных нарушается синВнтез амилазы в поджелудочной железе и сывороточного альбумина в пеВнчени, причем однократное введение 100 мкг биотина восстанавливает способность тканей к синтезу указанных белков. Добавление in vitro О±-кетоглутарата и фумарата также восстанавливает образование амиВнлазы и сывороточного альбумина (А. А. Познанская, 1957).

Эти данные показали, что биотин не принимает прямого участия в синтезе белка de novo, а его влияние на этот процесс, по-видимому, опВнределяется вовлечением биотина в синтез субстратов трикарбонового цикла. Такое предположение нашло подтверждение в опытах на цыпляВнтах: скармливание сукцината авитаминозным птицам восстанавливало до нормы включение аминокислот в тканевые белки и РНК. Так как обВнразование С4-дикарбоновых кислот в организме животных протекает чеВнрез фиксацию СО 2 , осуществляемую биотиновыми ферментами, то стаВнновятся ясными причины нарушения синтеза белка при биотиновой недоВнстаточности. В организме авитаминозных цыплят значительно снижены скорость окисления глюкозы до СО 2 Ва и включение ее в гликоген печени. Имеются указания на снижение глюкокиназной активности при недоВнстаточности биотина, хотя витамин не был обнаружен в препаратах кристаллического фермента. Возможно, что участие биотина в обмене углеводов является непрямым. В результате нарушения утилизации глюВнкозы в организме животных при исключении биотина из корма нарушаВнется превращение D-глюкозы в L-аскорбиновую кислоту.

При недостаточности биотина содержание липидов в печени животВнных снижается на 30В°/о, что обусловлено снижением синтеза жирных кислот. Отсутствие биотина в корме цыплят приводит к повышению соВндержания триглицеридов, пальмитиновой и пальмитолеиновой кислот в печени, а также соотношения жирных кислот СО 16 , СО 18 соотношение между насыщенными жирными кислотами при этом снижается. ВключеВнние введенных СО 14 -стеариновой и СО 14 -пальмитиновой кислот в фосфолипиды значительно повышается при недостаточности биотина, а включеВнние их в триглицериды тАФ снижается. При этом общее количество жирВнных кислот по сравнению с контролем понижено. В печени авитаминозВнных крыс снижено включение СО 14 -ацетата в липиды и наблюдается большее содержание ненасыщенных жирных кислот СО 16:1 и СО 18:2 , тогда как уровень стеариновой кислоты снижен. Исключение биотина из корВнма крыс в течение 60 дней приводит к значительному снижению уровня цитидиловых, адениловых и гуаниловых нуклеотидов в печени. СодержаВнние уридиловых нуклеотидов при этом почти не изменяется, а инозиловых тАФ немного повышается. В то же время отсутствие биотина в раВнционе не влияет на содержание РНК и ДНК, а также на включение в них Р 32 , введенного Ва внутрибрюшинно в виде Na 2 HP 32 O 4 .

Наконец, в гомогенатах печени авитаминозных крыс резко снижено образование цитруллина, которое полностью восстанавливается через 24 часа после введения животным биотина. Однако биотин не обнаруВнжен в препаратах ферментов, участвующих в синтезе мочевины (карбамилфосфатсинтетаза, орнитинтранскарбамилаза и др.) и, по-видимому, в данном случае оказывает непрямое действие на эту реакцию.

Ва

Взаимодействие с другими витаминами .

Установлена связь биотина с другими витаминами, в частности с фолиевой кислотой, витамином B 12 - аскорбиновой кислотой, тиамином и пантотеновой кислотой. 0собенно тесные взаимоотношения существуют между биотином и фолиевой кислотой. Сначала было показано, что при недостатке биотина в печени крыс значительно снижено общее содержание веществ, обладающих активностью фолиевой кислоты. и что биотин стимулирует биосинтез этого витамина с флорой. Позднее было установлено, что у биотинавитаминозных Ва крыс значительно снижено содержание коферментны.х форм фолиевой кислоты, а именно N 5 и N 10 -формилтетрагидро-фолатов, тетрагидрофолата, N 5_ Ва и N 10_ формилтетрагидроптероилглутаминовых кислот. Биотин стимулирует синтез метионина из серина и гомоцистеина и процессы метилирования вообще, способствуя накоплеВннию коферментных форм фолиевой кислоты. Таким образом, при недоВнстаточности биотина нарушена утилизация организмом фолиевой кислоВнты и превращение ее в активные коферментные формы. По-видимому, биотин принимает непосредственное участие в ферментативных процесВнсах превращения фолиевой кислоты в ее коферментные производные (Marchetti e. а., 1966). Биотин благоприятно влияет на общее состояние организма и сохранение аскорбиновой кислоты в тканях цинготных морских свинок. В свою очередь аскорбиновая кислота замедляет, хотя и не предотвращает развитие авитаминоза биотина у крыс. При недостаВнточности биотина снижается содержание тиамина в печени, селезенке,. почках и мозге животных. У крыс, содержавшихся на рационе, лишенВнном биотина, содержание витамина B 12 было выше, чем у контрольных животных, получавших биотин. Эти два витамина тесно связаны между собой в обмене пропионовой кислоты у микроорганизмов и животных. Существует тесная связь между биосинтезом биотина и пантотеновой кислоты у микроорганизмов и зеленых растений (В. В. Филиппов, 1962). Биотин облегчает симптомы пантотеновой недостаточности и, наоборот, пантотеновая кислота смягчает проявление авитаминоза биотина.

Ва

Потребность организма в биотине.

Биотин необходим для человека, животных, растений и большого числа микроорганизмов. Он является фактором роста для многих штаммов, а также многих грибов и бактерий. Ва Однако некоторые дрожжи, грибы и бактерии способны его синтезировать. Потребность в биотине у птиц и животных покрывается за счет синтеза его бактерияВнми желудочно-кишечного тракта. У коров, овец и лошадей, содержащихВнся на обычном рационе, практически исключена недостаточность биотиВнна. У свиней и птиц недостаточность биотина может создаваться при использовании кормов, бедных витаминами.

Потребность в биотине у человека покрывается за счет синтеза его микрофлорой кишечника, поэтому ее трудно оценить. С известной доВнлей приближения можно считать, что (минимальной ежедневной дозой биотина для животных и человека являются следующие величины (Gyorgy, 1954): для человекатАФ 150тАФ200 мкг, обезьянтАФ20 мкг, крыстАФ 0,5тАФ3 мкг, цыплят тАФ 0,65тАФ1 мкг, свинец тАФ 100 мкг.

В период беременности и лактации Потребность в биотине у женщин повышается до 250тАФ 300 мкг в день. По другим данным, потребность в биотине значительно ниже и составляет для взрослого человека 30тАФ 40 мкг в сутки. ВаВа

Ва

Проявление недостаточности биотина

Наиболее подробно недостаточность биотина изучена в опытах на крыВнсах и цыплятах при скармливании рационов с большим содержанием сырого яичного белка. Биотиновый авитаминоз у животных характеризуВнется прекращением роста и падением веса тела (до 40%), покраснением и шелушением кожи, выпадением шерсти или перьев, образованием красного отечного ободка вокруг глаз в виде ВлочковВ», атактической поВнходкой, отеком лапок и типичной позой животного с согбенной (кенгу-руподобной) спиной. Дерматит, который развивается у жиВнвотных при недостаточности биотина, может быть охарактеризован как себорея десквамационного типа, сходная с той, которая наблюдается у детей. У крыс авитаминоз биотина развивается через 4тАФ5 недель скармливания опытного рациона, а у цыплят первые признаки авитамиВнноза появляются через 3 недели.

Помимо внешних признаков, биотиновый авитаминоз вызывает глуВнбокие морфологические изменения в тканях и органах, а также наруВншения в обмене веществ. Известны изменения в зобной железе, коже и мышцах крыс. Характерны обильный гиперкератоз, акантез и отеки. Разрушенные волосяные стволы перемешаны с гиперкератозными плаВнстинками. Установлено расширение волосяных сумок, отверстия которых закупорены гиперкератозным материалом. В последней фазе развиВнтия авитаминоза наблюдается атрофия жира в гиперкератозных плаВнстинках. Недостаток биотина в рационе крыс приводит к уменьшению его содержания в тканях. В печени и мышцах количество витамина сниВнжается в 5 раз, а в мозговой ткани тАФ на 15%. В крови авитаминозных крыс накапливается пировиноградная кислота, развивается ацидоз и снижается концентрация сахара. При этом глюкозурия не наблюдаетВнся, но уменьшается содержание редуцирующих Сахаров в печени при нормальном содержании их в мышцах; у животных развивается креа-тинурия.

Человек полностью удовлетворяет свою потребность в биотине за счет синтеза его микрофлорой кишечника, поэтому гиповитаминоз можВнно получить только в эксперименте. Экспериментальную недостаточВнность биотина у человека наблюдали Sydenstricker и соавторы (1942) путем включения в диету ежедневно 200 г сырого яичного белка. Через 3 недели появилось шелушение кожи без зуда. На 7тАФ8-й день развилась пепельная бледность кожи и началась атрофия вкусовых сосочков языка. Позднее появились мышечные боли, повышенная чувствительВнность, болезненные ощущения, вялость, сонливость, тошнота и потеря аппетита. В крови уменьшилось содержание эритроцитов и холестерина. Выделение биотина с мочой снизилось в 7тАФ8 раз против нормы (с 29тАФ 52 до 3,5тАФ7,3 мкг в сутки). Введение 150 мкг биотина уже на 3тАФ4-й день устраняло депрессию, мышечные боли и восстанавливало аппетит.

Таким образом, недостаточность биотина у человека в первую очеВнредь вызывает поражения кожи. Более тяжелые проявления требуют, по-видимому, большей длительности авитаминоза.

Ва

Профилактическое и лечебное применение биотина.

В настоящее время применение биотина в клинике с лечебной и профилактической целью изучено недостаточно. Большое значение биотина для нормального состояния кожных покровов привело к попыткам лечения биотином ряда кожных заболеваний. Биотин показан при себорейном дерматите у грудных детей, связанном, возможно, с явлениями недостаточности этого витамина. Заболевание излечивается при ежедневВнном введении 5тАФ10 мкг биотина в течение 4 недель. Отмечен успех при длительном применении биотином в тех случаях дескваматозной эритродермии, когда недостаточность биотина была в числе причин заболевания. Лечебная доза биотина составляет 150тАФ300 мкг в сутки; вводится он-парентерально.

Г. И. Бежанов в 1966 г . сообщил о применении биотина в комплексной терапии псориаза. Наблюдения, проведенные за большой группой больных, показали, что биотин проявлял противозудный эффект, а сочеВнтание биотина с фумаратом, витаминами группы В и бальнеотерапией потенцированный и более быстрый клинический эффект. В процессе лечения у значительного большинства больных рассасывался инфильтрат, уменьшалось или полностью прекращалось шелушение. Автор рекомендует применять биотин в комплексном лечении псориаза.

В последние годы появился ряд сообщений о целесообразности приВнменения фармакологических доз биотина п комплексной терапии атероВнсклероза и гипертонической болезни. Эти данные представляют особый интерес в связи с участием биотина в синтезе холестерина.

Ва

О. К. Докусова и А. Н. Климов в 1967 г . сообщили о предотвращении биотином экспериментального атеросклероза у кроликов при скармливаВннии больших доз холестерина. Введение биотина в количестве 400 мкг в день предупреждало развитие атеросклероза. Содержание холестериВнна, ОІ -липопротеидов и фосфолипидов в стенке аорты животных, полуВнчавших холестерин и биотин, не отличалось от содержания этих компоВннентов в аорте здоровых кроликов, тогда как в аорте животных, полуВнчавших холестерин без биотина, содержание холестерина и ОІ-липопро-теидов было резко повышено. Авторы считают, что снижение содержания холестерина вызвано окислением его в печени. В настоящее время извеВнстно, что пропионат является основным трехуглеродным фрагментом, отВнщепляющимся от боковой цепи холестерина на первых этапах окислеВнния холестерина в желчные кислоты. Можно предположить, что стимуВнляция окисления холестерина биотином связана с активацией окисления пропионовой кислоты (через образование янтарной кислоты путем кар-боксилирования пропионовой кислоты), поскольку пропионил-КоА-кар-боксилаза является биотинсодержащим ферментом.

В. Д. Устиловский и др. (1967) сообщил, что после 7-дневного ввеВндения внутрь фармакологических доз биотина у больных атеросклероВнзом, отмечалось статистически достоверное снижение содержания общеВнго, холестерина и ОІ -липопротеидов в крови, тогда как у здоровых людей биотин не влиял на изучаемые показатели. У больных атеросклерозом и гипертонической болезнью применение фармакологических доз биотиВнна приводит к значительному снижению выведения с мочой тиамина и аскорбиновой кислоты (М. А. Лис, 1967; Д. П. Калкун, 1967).

Таким образом, биотин способствует усвоению этих витаминов в оргаВннизме больных. Учитывая благоприятное влияние биотина на ряд покаВнзателей липидного обмена у больных атеросклерозом и гипертонической болезнью, а также повышение усвоения тиамина и аскорбиновой кислоВнты, авторы рекомендуют применять биотин при этих заболеваниях в доВнзе 1 мг в день внутрь в комплексной терапии,

С возрастом в крови людей снижается содержание пантотеновой кислоты, витамина В 6 и биотина (В. И. Титов, 1966). У больных гипертоВннией и атеросклерозом в возрасте 80тАФ88 лет содержание биотина было в 2,4 раза меньше, чем у здоровых молодых людей. Установлено сниВнжение содержания биотина в крови больных, жаловавшихся на слабость, недомогание и легкую утомляемость. Автор рекомендует применять пантотеновую кислоту, витамин В 6 и биотин при преждевременной староВнсти для устранения явлений гиповитаминоза и связанного с ним нарушеВннием обмена веществ. Некоторыми исследователями обнаружено высокое содержание биотина в тканях ряда раковых опухолей, что привеВнло к попыткам воздействовать на развитие рака путем вызывания биотиновой недостаточности. Однако эти попытки не дали положительных результатов. ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа

Таким образом, сейчас накапливаются данные, позволяющие рекоВнмендовать применение биотина при некоторых болезнях кожи, нарушеВнниях жирового обмена и сердечно-сосудистых заболеваниях. Однако для более широкого использования биотина в клинике необходимо дальВннейшее изучение как его физиологического действия, так и показаний к лечебному применению.

Тиамин

Исторические сведения

Первые упоминания о заболевании (какке, бери-бери), известном сейчас как проВнявление недостаточности тиамина, встречаются в древних медицинских трактатах, доВншедших до нас из Китая, Индии, Японии (Bicknell, Prescott, 1953; Inouye, Katsura, 1965). К концу прошлого столетия клинически уже различали несколько форм этой патологии, но только Takaki (1887) связал заболевание с какой-то, как он тогда полагал, недостаточностью азотсодержащих веществ в пищевом рационе. Более определенные представления были у голландского врача С. Eijkman (1893тАФ1896), обнаружившего в рисовых отрубях и в некоторых бобовых растениях неизвестные тогда факторы, предупреждавшие развитие или излечивавшие бери-бери. Очисткой этих веществ занимались затем Funk (1924), впервые предложивший сам термин ВлвитаминВ», и ряд других исследователей (Wuest, 1962). Извлеченное из естественных источников активВнное вещество только в 1932 г . было охарактеризовано общей эмпирической формулой, а затем (1936) успешно синтезировано. Еще в 1932 г . высказывалось предположение о роли витамина в одном из конкретных процессов обмена веществтАФдекарбоксилировании пировиноградной кислоты, но лишь в 1937 г . (Lohman, Schuster) стала известна коферментная форма витаминатАФтиаминдифос-фат (ТДФ). Коферментные функции ТДФ в системе декарбоксилирования ct-кето-кислот долгое время представлялись почти единственными биохимическими механизВнмами реализации биологической активности витамина, однако уже в 1953 г . круг ферментов, зависящих от присутствия ТДФ, был расширен за счет транскетолазы, а совсем недавно и специфической декарбоксилазы Оі-окси-О±-кетоглютаровой кислоты. Нет оснований думать, что перечисленным исчерпывается перспектива дальнейшего изучения витамина, так как эксперименты на животных, данные, получаемые в клиВннике при лечебном применении витамина, анализ фактов, иллюстрирующих известВнную нейро- и кардиотропность тиамина, с несомненностью указывает на наличие еще каких-то специфических связей витамина с другими биохимическими и физиологиВнческими механизмами (В. Б. Спиричев, 1966; Ю. М. Островский, 1971).

Ва

Химические и физические свойства витамина В 1

Тиамин (В. М. Березовский, 1959; В. А. Девятнин, 1964), или 4-метил-5-ОІ-оксиэтил- N - (2-метил-4-амино-5-метилпиримидил) -тиазолий, получаВнется синтетически обычно в виде хлористо-или бромистоводородной соли:

Ва

-Рйаминхлорид (М-337,27) кристаллизуется с РЕ Н 2 О в бесцветных моноклинических иглах, плавится Ва при 233тАФ234В° (с разложением). В нейтральной среде его спектр поглощения имеет два максимума тАФ 235 и 267 нм, а при рН 6,5 Один тАФ 245тАФ247 нм. Витамин хорошо растворяется в вода и уксусной кислоте, несколько хуже в этиловом и метиловом спиртах и нерастворим в хлороформе, эфире, бензоле, ацетоне. Из водных растворов тиамин может быть осажден фосфорно-вольфра-мовой или пикриновой кислотой. В щелочной среде тиамин подвергаетВнся многочисленным превращениям (Metzler, 1960), которые, в зависиВнмости от природы добавленного окислителя, могут завершаться образоВнванием тиаминдисульфида (X) или тиохрома (IX).

Ва

В кислой среде витамин разлагается только при длительном нагреВнвании, образуя 5-гидрокси-метилпиримидин, муравьиную кислоту, 5-аминометилпиримидин, тиазоловый компонент витамина и З-ацетил-3-меркапто-1-пропанол. Среди продуктов распада витамина в щелочной среде идентифицированы тиотиамин, сероводород, пиримидодиазепин и др. Получены также сульфат и мононитрат витамина. Известны соли тиамина с нафталенсульфоновой, арилсульфоновой, цетилсерной и эфиры с уксусной, пропионовой, масляной, бензойной и другими кислоВнтами.

Особое значение имеют эфиры Ва тиамина с фосфорной кислотой, в частности ТДФ, являющийся коферментной формой витамина. ПолуВнчены (Fragner, 1965; Schellenberger, 1967) Ва гомологи тиамина путем различных замещений у второго (этил-, бутил-, оксиметил-, оксиэтил-, фенил-, оксифенил-, бензил-, тиоалкил-), четвертого (окситиамин) и шестого (метил-, этил) атомов углерода пиримидина метилированием аминогруппьь, замещением Ва тиазоловогоинхла на пиридиновой (пиритиамин), имидозоловый или оксазфювый, модификациями заместителей у пятого углерода тиазола (метил-, оксиметил-, этил-, хлорэтил-, оксипропил- и др.). Отдельную большую группу соединений витамина соВнставляют S-алкильные и дисульфидные производные (Matsukawa e. а., 1970). Среди последних наибольшее распространение как витаминный препарат получил тиаминпропилдисульфид (ТПДС).

Ва

Распространение витамина В 1 , в природе.

Тиамин распространен повсеместно и обнаруживается у разных предВнставителей живой природы (Р. В. Чаговец и др., 1968). Как правило, количество его в растениях и микроорганизмах достигает величин знаВнчительно более высоких, чем у животных. Кроме того, в первом случае витамин представлен преимущественно свободной, а во втором тАФ фосфорилированной формой. Содержание тиамина в основных продуктах питания колеблется в довольно широких пределах в зависимости от места и способа получения исходного сырья, характера технологической обработки полупродуктов и т. п. Величины, приводимые по этому повоВнду в литературе (Ф. Е. Будагян, 1961; В. В. Ефремов, 1969; П. И. ШиВнлов, Т. Н. Яковлев, 1964), характеризуют, как правило, уровень витамиВнна до кулинарной обработки, которая сама по себе значительно разруВншает тиамин. В среднем можно читать, что обычное приготовление пищи разрушает около 30% витамина. Некоторые виды обработки (выВнсокая температура, повышенное давление и наличие больших колиВнчеств глюкозы), разрушают до 704-90% витамина, а консервация проВндуктов путем обработки их сульфитом может полностью инактивировать витамин В злаковых семенах других растений тиамин, подобно большинству водорастворимых витаминов, содержится в оболочке и заВнродыше. Переработка растительного сырья (удаление отрубей) всегда сопровождается резким снижением уровня витамина в полученном продукте. Шлифованный рис, например, совсем не содержит витамина.

Ва

Содержание тиамина в некоторых продуктах питания (В. В. Ефремов, 1960)

Продукт	Содержание тиамина в мкг %	Продукт	Содержание тиамина в мкг %
Пшеница	0,45	Томаты	0,06
Рожь	0,41	Говядина	0,10
Горох	0,72	Баранина	0,17
Фасоль	0,54	Свинина	0,25
Kpупa овсяная	0,50	Телятина	0,23
>>гречневая	0,51	Ветчина	0,96
>> манная	0,10	Куры	0,15
Рис шлифованный	0,00	Яйца куриные	0,16
Макароны	следы	Рыба свежая	0,08
Мука пшеничная	0,2тАФ0,45	Молоко коровье	0,05
>> ржаная	0,33	Фрукты разные	0,02тАФ0,08
Хлеб пшеничный	0,10тАФ0,20	Дрожжи пивные сухие	5,0
>>ржаной	0,17	Орехи грецкие	0,48
Картофель	0,09	В» земляные	0,84
Капуста белокочанная	0,08	Ва	Ва Ва

Ва

Обмен тиамина в организме

Витамин поступает с пищей в свободном, эстерифицированном и чаВнстично связанном виде. Под влиянием пищеварительных ферментов происходит почти количественное его превращение в свободный тиамин, который всасывается из тонкого кишечника. Значительная часть постуВнпившего в кровь тиамина быстро фосфорилируется в печени, часть его в виде свободного тиамина поступает в общий кровоток и распредеВнляется по другим тканям, а часть снова выделяется в желудочнокишечный тракт вместе с желчью и экскретами пищеварительных желез, обеспечивая постоянную рециркуляцию витамина и постепенное равноВнмерное усвоение его тканями. Почки активно экскретируют витамин в мочу. У взрослого человека за сутки выделяется от 100 до 600 мкг тиамина. Введение повышенных количеств витамина с пищей или паренВнтерально увеличивает выделение витамина с мочой, но по мере повыВншения доз пропорциональность постепенно исчезает и в моче наряду с тиамином начинают в возрастающих количествах появляться продукВнты его распада, которых при введении витамина свыше 10 мг на человеВнка может быть до 40тАФ50% исходной дозы (А. В. Труфанов, 1959). Опыты с меченым тиамином (А. Я. Розанов, 1960) показали, что наряВнду с неизмененным витамином в моче обнаруживается некоторое коВнличество тиохрома, ТДС, пиримидиновый, тиалозовый компоненты и различные углерод- и серусодержащие осколки, в том числе меченые сульфаты.

Таким образом, разрушение тиамина в тканях животных и челоВнвека происходит достаточно интенсивно, но до настоящего времени не установлены реакции, через которые этот процесс осуществляется. Попытки обнаружить в животных тканях ферменты, специфически разВнрушающие тиамин, пока не дали убедительных результатов (см. ниже), хотя имеются отдельные сообщения по этому вопросу (Somogyi, 1966). Суммарное содержание тиамина во всем организме человека, нормально обеспеченного витамином, составляет примерно 30 мг, причем в цельной крови его находится 3тАФ16 мкг%, а в других тканях (Williams е. а., 1950) значительно больше: в сердце тАФ 360, печени тАФ 220, в мозге тАФ 160, легких тАФ 150, почках тАФ 280, мышцах тАФ 120, надпоВнчечнике тАФ 160, желудке тАФ 56, тонком кишечнике тАФ 55, толстом кишечВннике тАФ 100, яичнике тАФ 61, яичках тАФ 80, коже тАФ 52 мкг%. В плазме крови обнаруживается преимущественно свободный тиамин (0,1тАФ 0,6 мкг%; Ю. М. Островский, 1957), а в эритроцитах (2,1 мкг на 10 11 клеток) и лейкоцитах (340 мкг на 10 11 клеток) тАФ фосфорилированный.

Свободный тиамин в норме легко определяется в кишечнике и почВнках, что может быть связано и с недостатками чисто методического поВнрядка, так как эти ткани обладают исключительно высокой фосфатазной активностью и к моменту взятия материала на исследование уже может происходить частичное дефосфорилирование эфиров витамина. С другой стороны, эти же механизмы могут играть определенную роль в удалении витамина из крови в мочу или кал. Количество витамина в последнем у человека составляет примерно 0,4тАФ1 мкг и вряд ли связаВнно в какой-то заметной степени с биосинтезом витамина кишечной микВнрофлорой.

Некоторое представление о динамике обмена тканевых запасов виВнтамина дают опыты, проведенные S 35 -тиамином (Ю. М. Островский, 1971). Обновление тиамина происходит в разных тканях с различной скоростью и практически полная замена нерадиоактивного витамина на радиоактивный (вводимый ежедневно) осуществляется к 8-му дню опыВнта лишь в печени, почках, селезенке и скелетных мышцах. Ва В сердце, поджелудочной железе ткани мозга к указанному Ва сроку процесс этот не завершается. Вторая фаза опыта (авитаминозный реВнжим) позволяет выявить ряд интересных закономерностей в отношении расходования эндогенных запасов витамина различными тканями. Немедленно и с наибольшей скоростью теряется метка тканью печени и поджелудочной железы. Равномерно с первого дня лишения животВнных меченого тиамина падает радиоактивность в селезенке, скелетных мышцах, почке. Практически на одном и том же уровне остается радиоВнактивность через сутки после лишения животных тиамина в ткани сердВнца и очень медленно теряется метка из мозга. По-видимому, в 1-й день авитаминозного режима миокард еще ассимилирует из крови необходиВнмое количество тиамина, поступившего в нее туда из других органов. Уровень метки в крови (рис. 6) остается вначале нормальным и заметВнно падает лишь к 15-му дню опыта (7-й день авитаминоза).

Если в конце авитаминозного режима мышам снова начать вводить S 35 -тиамин, то никакого усиленного потребления метки ткаВннями не наблюдается, т.е. предварительная девитаминизация не создаВнвала условий, благоприятствующих (последующей ассимиляции витамиВнна. Можно считать, что связывании витамина определяется, по-виВндимому, не дефицитом соответствующих депо, а какими-то лимиВнтированными промежуточными реакциями специфической или неВнспецифической протеидизации витамина. Интерес представляет и некоторое замедление Ва ассимиляции повторно вводимого витамиВнна в ткани мозга, сердца и печени. Возможно, это обусловлено дефициВнтом соответствующих апоферментов или межтканевой конструкцией в захвате меченого тиамина из крови. Одновременно исследованная у тех же животных активность транскетолазы тканей только для крови Ва коррелировала в какой-то мере со степенью девитаминизации всего организма. В других тканях между содержанием витамина и активностью фермента в длительные промежутки времени прямая связь не выявляется. Только в условиях, когда количество витамина уменьшается в несколько раз, такая связь начинает проявляться. Нечто аналогичное для соотношений между уровнем тиамина и активностью ДФ-содержащих ферментов недавно отмечено и другими авторами (Dreyfus, Hauser, 1965). Наиболее существенный вывод из представленВнных результатов состоит в утверждении, что количество витамина, наВнходящегося в тканях, во много раз выше того уровня, который необхоВндим для обеспечения специфических ферментных систем ТДФ. По-видиВнмому, значительные количества витамина присутствуют в тканях, осоВнбенно в сердце и печени, в виде его производных, осуществляющих какие-то другие некоферментные функции.

Ва

Образование тиаминфосфатов (ТФ ).

За период с 1937 по 1943 г . показано, что фосфорилирование тиамина активно происходит в дрожжах и различных животных тканях. Уже тогда выяснилось, что реакция идет за счет АТФ по общему уравнению: тиамин + АТФтАФ> ТДФ + АМФ.

В 1952 г . эти закономерности были подтверждены на частично очиВнщенном препарате тиаминкиназы из растворимой фракции гомогената печени. Оптимум рН для образования. ТДФ этим ферментным препараВнтом лежал, в пределах 6,8тАФ6,9. Фосфорилирование тиамина подавлялось АМФ и АДФ. В присутствии АМФ образовывались лишь следы, а в присутствии АДФ тАФ весьма незначительные количества ТДФ. Если в среду вместо тиамина вносился ТМФ, то образование ТДФ тормозиВнлось. Очищенный примерно в 600 раз препарат тиамикиназы был примеВннен (Forsander, 1956) для изучения Механизма фосфорилирования виВнтамина с использованием меченой Оі-Р 32 -АТФ. После выделения ТДФ Forsander пришел к выводу, что и вэтой системе тиамин получает от АТФ целиком пирофосфатную группировку.

Серия работ по изучению тиаминкиназы, выделенной из дрожжей и животных тканей, недавно проведена в Японии. На достаточно очиВнщенных препаратах (более чем в 100 раз), обладавших слабой АТФ-азной Ва активностью и не содержащих аденилаткиназы и нуклеозиддифосфокиназы, установлено, что ионы марганца, магния - кобальта активировали, а кальция, никеля, рубидия и железа тАФ в широком диаВнпазоне концентраций не угнетали фермент. На этом же препарате ферВнмента показаны возможность фосфорилирования тиамина за счет других нуклеотидтрифосфатов (ГТФ, ИТФ, УТФ и др.) но то, что основным продуктом реакции является ТДФ и небольшое количество ТМФ. ПриВнменением Р 32 -АТФ, как и в исследованиях предыдущих авторов, подВнтвержден механизм переноса на тиамин сразу пирофосфатной группиВнровки.

Однако результаты, полученные in vitro, не нашли полного подВнтверждения при изучении фосфорилирования тиамина на целых оргаВннизмах и в опытах с митохондриями. С одной стороны, как будто подВнтверждалось предположение о пирофосфорилировании: после внутриВнвенного введения тиамина уже через 30тАФ60 минут в крови животных обнаруживались меченные по фосфору ТДФ и ТТФ, но не ТМФ. С друВнгой стороны, после внутривенного введения ТМФ кокарбоксилазная и транскетолазная (Н. К. Лукашик, 1964) активность крови нарастала быстрее, чем после введения свободного тиамина. Некоторые микроорВнганизмы легче образуют ТДФ из ТМФ, чем из свободного витамина, а тиаминкиназа, найденная ранее в печени, не обнаружена в митохонд-риях почек, в которых фосфорилирование тиамина идет другим путем. Механизм фосфорилирования витамина с участием только АТФ не всегда укладывается в простую схему переноса пирофосфатной группиВнровки в целом хотя бы потому, что наряду с ТДФ в различном биолоВнгическом материале обнаруживаются в значительных количествах и другие ТФ, в том числе даже Т-полифосфаты. ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа

Ряд исследований последних лет касается вопроса о локализаций систем, ответственных за фосфорилирование тиамина. Печень уже через час после введения тиамина захватывает 33тАФ40% витамина, накаплиВнвая различные его фосфорные эфиры. По данным А. А. Рыбиной (1959), происходит быстрое фосфорилирование меченого витамина и в других органах (в порядке убывающей активности): печень, почки, сердце, сеВнменники, головной мозг. При этом радиоактивность фосфорных эфиров тиамина убывает в ряду: ТТФ, ТДФ, ТМФ. По данным японских автоВнров, фосфорилирование тиамина идет активно в митохондриях (Shima-zono, 1965), микросомах и гиалоплазме.

Из изложенных выше фактов нетрудно сделать вывод, что общая -интенсивность процессов эстерификции витамина в организме или в отдельных тканях должна в значительной степени коррелировать с активностью процессов, поставляющих АТФ. Первые экспериментальВнные наблюдения в этом плане, проведенные ня гомогенатах печени или клеточных элементах крови, получили в дальнейшем полное подтвержВндение. Все яды дыхания и гликолиза или соединения, конкурирующие с Т за АТФ, как правило, снижают уровень ТДФ в крови и в тканях.

Ва

Роль отдельных группировок в молекуле тиамина для его связывания Ва в тканях .

Ва За последние годы синтезировано более десятка новых производных тиамина (смешанные дисульфиды, О-бензольные произВнводные и др.), широко внедряемых в лечебную и профилактическую практику. Преимущества новых витаминных препаратов, как правило, выявлялись чисто эмпирически в связи с тем, что до настоящего времеВнни мы не располагаем достаточными сведениями о молекулярных меВнханизмах ассимиляции тиамина, о характере его взаимодействия со спеВнцифическими Ва (ферменты) и неспецифическими Ва (осуществляющими транспорт витамина) белками. Необходимость точных представлений в этом вопросе диктуется и широкими перспективами использования антивитаминов тиамина (ампрол, хлоротиамин, деокситиамин) для леВнчебных целей (см. ниже).

Работы по синтезу новых производных тиамина с заранее заданныВнми физико-химическими свойствами, обусловливающими возможности целенаправленного воздействия на обменные процессы в организме, немыслимы без конкретных представлений о роли отдельных групп атоВнмов витамина и его производных в этой области. Значение пирофосфатного радикала для специфической потеидизации ТДФ в составе соотВнветствующих ферментов уже отмечалось выше. В последние годы становится все более очевидным участие тиамина в других реакциях, не имеющих ничего общего с коферменными функциями витамина. Разнообразию активных группировок в молекуле тиаВнмина соответствует каждый раз особая форма- претеидизации, блокиВнрующая одни и обнажающая одновременно другие, важные для соответствующей функции, участки молекулы витамина (Ю. М. Островский, 1971). Действительно, первый тип протеидизации (через пирофосфатный радикал) отвечает коферментной функции и оставляет свободными, доступными для субстрата 2-й углерод тиазола и аминогруппу пиримидинового компонента. С другой стороны, очевидно, что участие витамиВнна в окислительно-восстановительных реакциях или в процессах перефосфорилирования должно сочетаться с исключением Ва возможности одновременного функционирования его как кофермента, так как в перВнвом случае необходима деполяризация и раскрытие тиазолового цикла, а во втором тАФ свободное положение фосфорилированного оксиэтильного радикала. Поскольку 80тАФ90% тиамина, присутствующего в ткаВннях, освобождается лишь при кислотном и ферментативном гидролизе, можно считать, что все связанные формы витамина находятся в протеидизированном, т. е. связанном с белками, состоянии.

Представление о значении отдельных участков молекулы тиамина в этом процессе легко получить, определяя степень связывания тканяВнми меченного по сере (S 35 ) витамина и некоторых его производных, лишенных тех или иных активных центров, например аминогруппы тАФ окситиамин (окси-Т), аминогруппы и оксиэтильного радикала тАФ хлорокситиамин (ХОТ), четвертичного азота в тиазоловом цикле тетрагидротиамин (TТ) Некоторые ограничения на интерпретацию данВнных, полученных таким образом в короткие сроки опыта, накладывают физиологические механизмы, транспорта и экскреции вводимых соедиВннений, в связи с чем дополнительно приходится исследовать также выВнведение витамина и самих меченых соединений с мочой. С другой стоВнроны, результаты, получаемые в длительные сроки (24 часа), почти полностью соответствуют только представлениям о протеидизированной части витамина, а на основании рассмотрения конкурентных взаимоотВнношений между различными упомянутыми выше мечеными и другими немечеными производными витамина можно последовательно исключать роль отдельных атомов или группировок в механизмах фиксации тиаВнмина тканями.

Ва

Коферментные функции тиаминдифосфата.

Существует большое количество различных реакций, катализируемых ТДФ. Однако все их можно свести к нескольким типичным вариантам: простое и окислиВнтельное декарбоксидирование a -кетокислот, ацилоиновая конденсация, фосфорокластическое расщепление кетосахаров. Ферментные системы, принимающие участие в этих реакциях по-видимому, едины в основных принципах своего действия; различна лишь последующая судьба ВлакВнтивного альдегидного осколкаВ», возникающего на первых этапах проВнцесса. Успехи, достигнутые в течение последних лет в изучении превраВнщений a -кетокислот (С. Е. Северин, 1964; А. А. Глемжа, 1964), позволиВнли четко представить как роль собственно декарбоксилирующего фрагмента полиферментного комплекса дегидрогеназы, содержащего ТДФ, так и последовательность всех других, связанных с ним реакций:

В системе транскетолазы (ТК) Влактивный альдегидныйВ» осколок, очеВнвидно, будет представлен гликолевым радикалом, переносимым от соВнответствующих источников (ксилулозо-5-фосфат, фруктозо-6-фосфат, оксипируват и др.) на различные акцепторы (рибозо-5-фосфат, эритро-зо-4-фосфат, глюкозо-6-фосфат). В фосфокетолазной реакции Влактивный гликолевыйВ» радикал превращается непосредственно в ацетилфосфат.

Исследования механизма каталитического дейВнствия ТДФ ведутся в двух основных направлениях: создание модельных неферментативных систем и введение в ферментные системы различных аналогов или антаВнгонистов тиамина. Используя первый путь, удалось показать, что виВнтамин и в нефосфорилированном виде способен при определенных услоВнвиях в отсутствие белка катализировать реакции декарбоксилирования, образования ацетона, дисмутации диацетила. Различными вариантами опытов, в которых коферментная активность ТДФ сравнивалась с акВнтивностью антиметаболитов витамина или изучалась с добавлением соли Рейнеке, бромацетата, пара-хлор-ртуть-бензоата и других соединений, показано, что каталитически наиболее важными группами в молекуле тиамина являются: сера, четвертичный азот тиазолового кольца, аминоВнгруппа в положении 4 пиримидинового: кольца, второй углеродный атом тиазола (2-С-Тз), метиленовый мостик. Можно считать устоявшимся представление, что часть перечисленных выше активных центров (сера, азот, метиленовый мостик) крайне необходима только для поддержания определенной структуры и создания соответствующей электронной плот-ности-(Б. Пюльман, А. Пюльман, 1965) у второго углеродного атома тиазола (2-С-Тз), который является главным каталитическим центром. Спорными и неопределенными пока являются представления о значеВннии аминогруппы пиримидинового компонента.

Некоферментная активность тиамина и некоторых его производных

Ва Ва В последнее время стали накапливаться данВнные о высокой биологической активности других некоферментных проВнизводных тиамина. Отчетливо наметились два направления исследоваВнний: возможное, участие различных фосфорных эфиров витамина в активном переносе богатых энергией фосфатных групп (ангидридная связь в ТДФ макроэргическая) и вероятность вмешательства тиамина в окисВнлительно-восстановительные реакции В связи с тем что неизвестны специфические тиаминсодержащие ферментные системы, причастные к регуляции упомянутых выше процессов, наблюдаемые в этой сфере обВнмена эффекты витамина можно рассматривать как проявление его неспецифических функций.

Ва

Тиаминофосфаты

Ва ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа Внутривенное введение 100тАФ500 мг ТДФ при диабетическом ацидозе увеличивает количество пирувата, обВнразующегося из глюкозы. Эффект аналогичного характера наблюдался при диабете после введения АТФ или фосфокреатина. Инкубация цельВнной крови с Р 32 н в присутствии Зх10 -3 М тиамина сопровождалась ускоВнренным внедрением метки в промежуточные продукты гликолиза (фруктозо-1,6-дифосфат, фруктозо-6-фосфат). Особенно заметно во времени, по сравнению с контролем без витамина, возрастала радиоактивность триозофосфатов. По данным Л. Н. Кузнецовой, Е. В. Лахно и Р. В. Чаговец (1953), в мышцах при утомлении и отдыхе распад и ресинтез ТДФ происходят примерно по тем же закономерностям, которые известны для АТФ и фосфокреатина. Характерными были изменения во время отдыха, когда количество ТДФ превышало исходный уровень до утомиВнтельной работы. Авторы не рассматривают причин усиленного распада ТДФ во время сократительной деятельности мышц, и вряд ли это возВнможно с позиции известных коферментных функций ТДФ. Торможение функциональной активности печени (введение Сi, гипоксия), по-виВндимому, за счет снижения расхода, сопровождается накоплением в орВнгане ТФ. Наконец, совместное с глюкозой скармливание больших колиВнчеств ТДФ крысам сопровождалось заметным (на 69%) повышением уровня АТФ в печени.

Необходимо сказать о результатах сравнительного изучения физико-химической и ВлсубстратнойВ» разнозначности концевых фосфатов АТФ и ТТФ. Оба соединения одинаково гидролизуются картоВнфельной апиразой и кристаллическими препаратами миозина. Макроэргический характер фосфатных остатков в ТФ побудил ряд авторов исследовать роль этих соединений в начальных реакциях углеводного обмена. Пекарские дрожжи (Kiessling, 1957) в присутствии Р 32 н , и глюВнкозы интенсивно накапливают метку вначале преимущественно в g -фосфате ТТФ и АТФ, а затем в О±- и ОІ-фосфатах. Удельная активность ТТФ в определенных условиях опыта может уравниваться с таковой для АТФ, что рассматривается как выражение причастности ТФ к переносу лабильных фосфатов при обмене глюкозы. Действительно, на белковых препаратах из дрожжей g -Р 32 ТТФ переносится на глюкозу в присутстВнвии АДФ. Смесь ТФ (около 70% ТТФ), неактивная сама по себе, в приВнсутствии АТФ стимулирует потребление глюкозы гексокиназой, полученВнной из миокарда, но не из скелетных мышц. Митохондрии содержат значительные количества ТФ, которые могут быть удалены на СХ Ва без заметного нарушения окисления ПК или сукцината. Сами эти ТФ заВнхватывают до 75% Р 32 н по отношению к АТФ, а классический разобВнщающий яд ДНФ тормозит образование АТФ в большей степени, чем ТФ. Введение животным окси-Т, в зависимости от характера субстратов дыхания, может нарушать в митохондриях отдельно окислительные и фосфорилирующие реакции, а на интактных митохондриях, инкубируеВнмых в отсутствие АТФ, добавление Ва ТФ (особенно ТМФ) достоверно повышает эстерификацию неорганического фосфата. В последнее время установлено, что введение животным больших доз ТДФ уже через несколько Ва часов значительно, (иногда в 2 раза) повышает в тканях содерВнжание лабильных фосфорных соединений. Интересной представляется заметно большая эффективность ТМФ в ряде опытов, что, возможно, связано со своеобразным отношением этого производного тиамина к мембранам или обусловлено более легким его превращением в ТТФ. Есть основания полагать, что имеются определенные особенности взаиВнмодействия ТФ с фосфорилирующими реакциями в различных тканях. В нервной ткани, например, с превращением ТФ ряд авторов связываВнют физиологические акты проведения возбуждения (Muralt, 1962) и транспорт ионов натрия через мембраны.

Японские ученые подробно изучили на циклофоразной системе внедрение Р 32 из меченого ТДФ в немеченый АТФ. Перенос метки был в 3тАФ4 раза больше в присутствии Р 32 -ТДФ, чем в присутстВнвии неорганического Р 32 н , хотя система и во втором случае содержала столько же ТДФ. Если циклофоразную систему выделяли из печени страдающих от недостаточности тиамина крыс, то внедрение Р 32 в АТФ из меченого ТДФ превышало контроль в 8тАФ10 раз. Независимость внедВнрения Р 32 в АТФ от эстерификации неорганического фосфата подтвержВндалась и тем, что ДНФ (10 -4 М), снижавший интенсивность окислительВнного фосфорилирования в 5тАФ10 раз, не влиял на процесс переноса метки от ТДФ к АТФ.

Ва

Свободный тиамин и его производные

Д. Вулли Ва в 1954 году предположил вероятность существования у тиамина нескольких различных или даже независимых друг от друга функций. Ва Различие между этими антиметаболитами с химической точки зрения сводится к исключению тиолдисульфидных превращений у ПТ и три-циклических по типу тиохрома (Тх) у окси-Т. Возможность каталитичеВнского действия тиамина на уровне окислительно-восстановительных реВнакций в обмене давно допускают и критикуют разные авторы. ДействиВнтельно, различная обеспеченность витамином сильно влияет на активВнность ряда окислительных ферментов или содержание в крови восстаВнновительных форм глютатиона. Витамин обладает антиоксидантными свойствами в отношении аскорбиновой кислоты, пиридоксина и легко взаимодействует с оксигруппами полифенолов (Takenouchi, 1965). Дигидро-Т частично окисляется в тиамин дрожжами и бесклеточными экстрактами, кристаллическими препаратами пероксидазы, тирозиназы и неферментативно при взаимодействии с кристаллическим убихиноном, пластохиноном, менадионом.

Физиологическое значение

Витамина В 1 оказывает мощное регулирующее воздействие на отдельные функции организма Ва и, в первую очередь, на обменные процессы. Сущность же этого воздействия заключается в том, что тиамин участвует в обмене веществ в качестве коэнзима. Особенно важную роль витамин В 1 играет в углеводном обмене.

Свою биологическую активность тиамин приобретает в кишечнике, печени и почках Ва в процессе присоединения фосфорной кислоты (фосфорилирования). Значение витамина В 1 для нормального обмена углеводов и состоит прежде всего в том, что фосфорное производное тиамина тАУ дифосфотиамин (кокарбоксилаза) в виде простетической группы входит в состав карбоксилазы тАУ фермента, который с участием липоевой кислоты осуществляет реакции декарбоксилирования (отщепление СО 2 ) пировиноградной и других О±-кетокислот с последующим их распадом.

Распад пировиноградной кислоты задерживается, если в организме мало тиамина. Это подтверждается повышением уровня пировиноградной кислоты в условиях В 1 -витаминой недостаточности. Наряду с этим показано, что уровень пировиноградной кислоты может повышаться и при других патологических процессах, сопровождающихся нарушением углеводного обмена, как, например при болезни Боткина, сахаром диабете и др. Витамин В 1 снижает уроень пировиноградной кислоты и у здоровых людей, причем такой же эффект выявлен и после предварительной нагрузки глюкозой. Проведено также изучение влияния витамина В 1 на процессы усвоения сахара мышцами в патологических условиях. По данным исследования артерио-венозной разницы в содержании сахара при двойной сахарной нагрузке до и после введения Ва витамина В 1 (20мл) выявлено положительное значение этого витамина для регуляции нарушенных процессов углеводного обмена (З.В. Новицкая, 1950).

Нельзя не сказать о значение витамина В 1 для функционального состояния центральной нервной системы и мышечной деятельности. Это становится понятным, если учесть, что центральная нервная система почти всю свою энергию черпает из углеводов, в обмене которых тиамин принимает активное участие. Нарушение В 1 тАУ витаминного баланса лишает центральную нервную систему возможности эффективно использовать глюкозу при одновременном накоплении Ва здесь промежуточных продуктов обмена (пировиноградная, молочная кислота и др.) токсически влияющих на мозг.

Являясь важным фактором в передаче нервных импульсов, тиамин тормозит образование и инактивирует холинэзтеразу, которая гидролизирует ацетилхолин. Этим самым тиамин косвенно усиливает активность ацетилхолина как передатчика нервного возбуждения.

В 1 тАУ авитаминоз (полиневрит) всегда сопровождается глубокими нарушениями белкового обмена в силу уменьшения активности различных ферментов, принимающих участие в этом обмене. Еще тиамин участвует Ва в синтезе нуклеиновых кислот. Дефицит его так же приводит к нарушению гемопоэза.

Следственно витамин В 1 , являясь мощным регулятором углеводного обмена, в то же время имеет важное значение и для обмена белков. За последнее время получены отчетливые данные о связи этого витамина также с жировым, минеральным и водным обменом. Помимо этого, тиамин оказывает так же выраженное влияние на функциональное состояние отдельных органов и систем организма. Связанные с гипо- и авитаминозом нарушения центральной нервной системы, в свою очередь, ведут к расстройству сердечно-сосудистой системы, эвакуарно-секретной функции желудка и кишечника и эндокринной системы.

Необходимо отметить, что тиамин обладает относительно низкой фармокологической активностью. Все приведенные факты заставляют думать, что описанные для витамина многочисленные положительные эффекты разрешаются каким-то образом на более специфически связанных с ним обменных уровнях или в системах, которые пока ускользают от контроля.

Ва

Список литературы

Ва

Биохимия и физиология витаминов под ред. Проф. М.М. Сисакина М. 1950.
Познанская А.А. Ва Витамины М. 1974.
Витамины. Каталог. М., 1957
Крыжановская И.И. Витамин В 1 при хронической недостаточности Ва кровообращения. Киев 1967.
Островский Ю.М. Активные центры и группировки в молекуле тиамина. Минск. 1975.
Тиамин. Обмен, механизм действия (сборник статей) отв. Ред. А.А. Титаев. М. 1978.
Островский Ю.М. Тиамин. Минск 1971.

Ва

Вместе с этим смотрят:

Структура и некоторые свойства белка остеопонтина
Сульпирид при лечении соматоформных расстройств
Схема профилактики рахита
Таймшер в системе отдыха