Отсутствие в пище человека витамина В1 приводит к заболеванию, известному под названием
бери-бери
, которое сходно с экспериментальным полиневритом у птиц.
Начало этого заболевания сопровождается падением веса и потерей аппетита. Падение веса не является специфическим признаком, так как наблюдается как при других авитаминозах, так и при различных заболеваниях неавитаминозного происхождения. Потеря аппетита должна быть все же, как мы увидим далее, причислена к характерным особенностям этого авитаминоза.
Основным, наиболее характерным и специфическим признаком авитаминоза витамина В1
является
полиневрит
, в основе которого лежат дегенеративные изменения нервов. Нервные симптомы вначале проявляются как ощущение тяжести в ногах с участками парестезии (ощущение онемения, покалывания) и болезненностью вдоль нервных стволов. Развивается потеря кожной чувствительности, и наступает паралич.
Вторым важнейшим признаком полиневрита
являются нарушения сердечной деятельности. Сердце увеличено в размерах, ритм учащен (у человека), отмечаются сверлящие боли в области сердца. Расстройства сердечной деятельности тесным образом связаны с обнаруженными при этом авитаминозе множественными участками некроза в сердечной мышце.
Нередко при этом наблюдаются недостаточно выясненные по своему механизму нарушения в водном обмене; они характеризуются отеком, который вначале обычно возникает на нижних конечностях, затем жидкость заполняет область живота и грудной клетки.
Наряду с вышеуказанными изменениями нервной и сердечной деятельности, а также в водном обмене, очень часто наблюдаются нарушения секреторной и моторной функций желудочно-кишечного тракта.
Авитаминоз витамина В1
в таких случаях сопровождается понижением секреции желудочного и кишечного соков, понижением, а иногда и полным прекращением выделения соляной кислоты в желудке.
Возникает потеря аппетита, которая поэтому может считаться
специфическим признаком авитаминоза витамина В1
.
Нарушение моторной функции желудочно-кишечного тракта характеризуется понижением тонуса мышц и наступающей на этом фоне атонией и замедленной перистальтикой кишечника.
Химическая природа и свойства витамина В1
Витамин В1 можно рассматривать как соединение, построенное из пиримидинового и тиазолового колец.
Наличие серы и аминогруппы в молекуле витамина В1 дало основание назвать его
тиамином
. Водные растворы витамина В1 выдерживают нагревание до 140 С при рН 3,0 без снижения витаминной активности. Таким образом, тиамин весьма устойчив в кислой среде. Поэтому кислые растворы тиамина можно стерилизовать перед инъекцией. В щелочной среде витамин В1 разрушается при нагревании. Следовательно, частичное или даже полное разрушение тиамина возможно при кулинарной обработке, например при выпечке теста с примесью соды или углекислого аммония. Витамин В1 относится к группе водорастворимых витаминов; обычная варка пищи, не разрушая тиамина, но растворяя его, вымывает его из пищевых продуктов.
В животных тканях витамин В1 в основном находится не в свободном состоянии, а в виде тиаминпирофосфата, т. е. в форме пирофосфорного эфира. Всосавшийся из кишечника свободный витамин фосфорилируется в тканях с образованием тиаминпирофосфата.
Витамин В1 широко распространен в пищевых продуктах растительного происхождения (в
неочищенном рисе
, муке грубого помола,
горохе
и др.). В семенах злаков он содержится главным образом в зародышах, оболочках и алейроновых зернах (запасном белке растительных клеток).
Зародыши пшеницы
Витамин В1 содержится почти исключительно в поверхностном слое семян хлебных злаков, поэтом приготовление высших сортов белой муки, сопровождающееся удалением верхнего слоя зерен, приводит к большим потерям в тиамине. Очень высоким содержанием витамина В1 отличаются дрожжи, в которых тиамин находится в форме пирофосфорного эфира.
В организме животных витамин В1 (точнее, его пирофосфорный эфир) находится в наибольшем количестве в печени, почках, сердечной мышце и в мозгу.
Некоторые бактерии (например, В. bilidus) способны в отличие от животных организмов синтезировать в значительных количествах витамин B1. Именно этим объясняется тот факт, что многие животные не нуждаются в получении тиамина с пищей и что концентрация тиамина в коровьем (но не в женском) молоке почти не зависит от содержания его в корме.
Бактерии, находящиеся в желудочно-кишечном тракте коровы, синтезируют тиамин, полностью обеспечивая потребность организма в этом витамине.
Потребность в витамине В1
Потребность человека в витамине В1 может быть определена лишь приблизительно. В зависимости от состава и общей калорийности пищи, интенсивности процессов обмена, характера работы и пр. эта величина резко меняется. В наибольшем количестве витамина В1 организм нуждается при преимущественно углеводном питании. Принято считать, что на 1 г углеводной пищи требуется 1 мкг тиамина. Напротив, жиры резко уменьшают потребность человека и животных в тиамине. Как показали эксперименты на животных, увеличение количества принимаемой пищи повышает и потребность в тиамине.
В среднем можно считать, что взрослый человек должен получать ежедневно около 2-3 мг тиамина.
Роль витамина В1 в обмене веществ
Витамин В1 выступает как кофермент ферментных систем организма, которые контролируют цепи углеводного, липидного и белкового обмена.
Витамин В1 принадлежит к числу витаминов, механизм действия которых достаточно ясен.
Было показано, что пирофосфорный эфир тиамина представляет собой кофермент дрожжевой карбоксилазы, а также дегидрогеназ, катализирующих окислительное декарбоксилирование кетокислот (пировиноградной и альфа-кетоглютаровой). Следует отметить, что кетокислоты являются нормальными промежуточными продуктами превращения углеводов в животных тканях.
Таким образом, при отсутствии или недостаточном поступлении в организм витамина В1 становится невозможным нормальное осуществление углеводного обмена, в частности окисление пировиноградной и кетоглютаровой кислот. Одновременно нарушаются и другие виды обмена. В крови здоровых крыс находили 0,96 мг% пировиноградной кислоты, в то время как кровь крыс при авитаминозе В1 содержала 5,62 мг% этого витамина. Так как распад пировиноградной кислоты осуществляется при помощи фермента, в состав простетической группы которого входит витамин В1, совершенно ясно, почему при отсутствии этого витамина в крови и тканях увеличивается содержание пировиноградной кислоты. Кроме пировиноградной кислоты, в крови авитаминозных животных увеличивается также содержание и молочной кислоты.
Особенно резко нарушается при авитаминозе В1 углеводный обмен в мозгу. Действительно, при экспериментальном авитаминозе и при бери-бери у человека накопление кетокислот (пировиноградной кислоты) отмечается прежде всего в мозгу, а затем в крови и других тканях. Таким образом, стало понятным, почему клинически бери-бери выражается преимущественно в различных расстройствах функции центральной и периферической нервной системы (невриты, параличи, потеря чувствительности и др.). При введении в организм витамина В1 или кокарбоксилазы способность тканей окислять пировиноградную кислоту тотчас же восстанавливается.
Витамин В1 необходим, однако, и для других важнейших биохимических превращений. Тиаминпирофосфат является коферментом транскетолаз, ферментов, участвующих в так называемом пентозном цикле окисления углеводов. Установлено, что витамин В1 оказывает специфическое угнетающее действие на холинэстеразу – фермент, расщепляющий ацетилхолин.
Химически чистый препарат витамина В1
– это бесцветные кристаллы с запахом дрожжей, хорошо растворимые в воде и плохо растворимые в органических растворителях. В щелочной среде в ультрафиолетовой области спектра витамин В1 проявляет флуоресцентные свойства. Это свойство является основой метода определения тиамина в биологических объектах.