Tiamina

De la Viquipedia, l'enciclopedia lliure

Tiamina

Substancia quimica	tipus d'entitat quimica
Massa molecular	265,112 Da
Trobat en el taxon	esser huma, Alhagi maurorum, Alhagi persarum, Artemia salina, Chlorella pyrenoidosa, Euphorbia lancifolia, Oryza sativa, Phaseolus vulgaris, Saccharomyces cerevisiae, patatera, espinac, cacau, Chlorella vulgaris, Syzygium cumini, escherichia coli, esparrec, col, Auxenochlorella pyrenoidosa, Matteuccia struthiopteris i fenigrec
Rol	vitamina B, medicament essencial i metabolit primari
Estructura quimica
Formula quimica	C12H17N4OS+
SMILES canonic	Model 2D CC1=C(SC=[N+]1CC2=CN=C(N=C2N)C)CCO
Identificador InChI	Model 3D
Propietats
Punt de fusio	249 degC
Altres
amargor

La tiamina o vitamina B1, tambe anomenada <> (vitamina que conte sofre) es una vitamina hidrosoluble del complex B. Primerament anomenada aneurin degut als efectes neurologics perjudicials de la seva manca en la dieta, li va ser finalment assignat el nom generic descriptiu de vitamina B1. Els seus derivats de fosfat estan implicats en molts processos cel*lulars. La forma mes ben caracteritzada es el pirofosfat de tiamina (TPP, de l'angles thiamine pyrophosphate), un coenzim en el catabolisme de sucres i aminoacids. En els llevats, el TPP tambe es necessari per al primer pas de la fermentacio alcoholica. Si hi ha una mancanca d'aquesta es pot patir la malaltia del Beri-Beri.^[1]

Tots els organismes vius presenten tiamina en la seva bioquimica, pero nomes se sintetitza en bacteris, fongs, i plantes. Els animals l'han d'obtenir de la dieta, i per aixo per a ells es tracta d'una vitamina. Un consum insuficient en els ocells produeix una polineuritis caracteristica, i en els mamifers resulta en una malaltia anomenada beri-beri, que afecta el sistema nervios periferic (polineuritis) i/o el sistema cardiovascular, amb un resultat fatal si no era curat mitjancant l'administracio de tiamina.^[2] En cas de deficiencia no tan severa, els senyals no especifics inclouen malestar, perdua de pes, irritabilitat i confusio.^[3]

Hi ha encara avui en dia molta feina dedicada a dilucidar els mecanismes exactes pels quals la carencia de tiamina condueix als simptomes especifics observats (vegeu mes avall). Nous derivats de fosfat de tiamina han estat descoberts.^[4] S'han descobert derivats de tiamina amb farmacocinetics millorats i s'han de considerar mes eficacos en l'alleujament dels simptomes de deficiencia de tiamina i en altres condicions relacionades amb la tiamina, com ara el deteriorament del metabolisme de la glucosa en la diabetis. Alguns d'aquests compostos estan representats en el seguent dibuix:

.

La tiamina va ser la primera de les vitamines solubles en aigua a ser descrita,^[2] conduint, d'una banda, al descobriment de mes compostos de traca essencials per a la supervivencia i, de l'altra, a la idea de vitamina.

Textos medics xinesos ja es referien al beri-beri (una malaltia per carencia de tiamina) l'any 2700 AC. L'any 1884 Kanehiro Takaki (1849-1920), un general cirurgia de l'armada japonesa va rebutjar la teoria de germens previa i va atribuir la malaltia a una dieta insuficient.^[5] Canviant la dieta en vaixells de l'armada, va descobrir que substituint l'arros blanc per arros d'ordi marro desapareixia el beri-beri (va ser sobrenomenat "Baro d'Ordi" despres d'obtenir el titol nobiliari). Tanmateix, va atribuir incorrectament el benefici al consum de nitrogen, ja que la vitamina era una substancia desconeguda a l'epoca.^{[cal citacio]}

L'any 1897, Christiaan Eijkman (1858-1930), un metge militar de les Indies holandeses, va descobrir que l'aviram alimentat a partir d'una dieta basada en arros blanc cuit desenvolupaven paralisi, que podia ser contrarestada administrant arros integral (amb la clofolla).^[6] Va atribuir aquest fet a un veri de nervi de l'endosperma de l'arros, el qual no arribava al cos gracies a la proteccio de les capes exteriors del gra. Eijkman va ser guardonat amb el Premi Nobel de Medicina o Fisiologia l'any 1929, perque les seves observacions portaren a la descoberta de les vitamines. Un company seu, Gerrit Grijns (1865-1944), va interpretar correctament la connexio entre consum excessiu d'arros blanc i beri-beri el 1901: va concloure que l'arros conte un nutrient essencial en les capes exteriors del gra, que es absent en l'arros blanc.^[7]

El 1911, Casimir Funk va aillar una substancia antineuritica de sego d'arros que va anomenar 'vitamina' (a causa de la presencia d'un grup aminat). El 1926, els quimics holandesos, Barend Coenraad Petrus Jansen (1884-1962) i el seu col*laborador mes proper, Willem Frederik Donath (1889-1957) van aillar i cristal*litzar l'agent actiu,^[8] i el 1934 el quimic estatunidenc Robert Runnels Williams (1886-1965) en va determinar l'estructura. el 1936, el mateig grup va sintetitzar la tiamina.^[9]

En un principi va ser anomenada 'aneurin' (de vitamina antineuritica).^[10] Sir Rudolph Peters, a Oxford, va presentar coloms privats de consum de tiamina com a model per entendre com una deficiencia de tiamina pot conduir als simptomes fisiopatologics del beri-beri. En efecte, l'alimentacio dels coloms amb arros blanc porta a un comportament facilment recognoscible de retraccio del cap, una condicio anomenada 'opistoton'. Si no es tracta, l'animal mor despres d'uns quants dies. L'administracio de tiamina durant l'etapa d'opistoton condueix a una cura completa de l'animal en tan sols 30 min. Donat que no es va observar cap modificacio morfologica en el cervell del coloms abans i despres del tractament amb tiamina, Peeters va introduir el concepte de <>.^[11]

Quan Lohman i Schuster (1937) mostraren que el derivat de la tiamina difosforilada (difosfat de tiamina, ThDP) era un cofactor requerit per a la descarboxilacio oxidativa del piruvat,^[12] (una reaccio de la qual ara se sap que es catalitza per la piruvat deshidrogenasa), el mecanisme d'accio de la tiamina en el metabolisme cel*lular semblava ser dilucidat. Actualment, aquesta visio sembla excessivament simplificada: la piruvat deshidrogenasa es nomes un dels diversos enzims que requereixen el difosfat de tiamina com a cofactor; a mes, altres derivats de fosfat de tiamina s'han descobert des de llavors, i tambe poden contribuir als simptomes observats durant la deficiencia de tiamina.^{[cal citacio]}

Finalment, el mecanisme pel qual la fraccio de tiamina del ThDP exerceix la seva funcio de coenzim mitjancant la substitucio del proto en la posicio 2 de l'anell de tiazol va ser aclarit per Ronald Breslow l'any 1958.^[13]

Les vies de biosintesi dels complexos de tiamina ocorren en bacteris, alguns protozous, plantes i fongs.^[14][15] El tiazol i les fraccions pirimidiniques se sintetitzen de manera separada per despres unir-se i formar ThMP mitjancant la tiamina-fosfat sintetasa (EC 2.5.1.3). Les vies exactes poden diferir entre organismes. En Escherichia coli i altres enterobacteriacies el ThMP pot ser fosforilat i donar lloc al cofactor ThDP mitjancant una tiamina-fosfat cinasa (ThMP + ATP ThDP + ADP, EC 2.7.4.16). En la majoria dels bacteris i eucariotes, el ThMP es hidrolitzat a tiamina, que llavors pot ser pirofosforilada a ThDP gracies a l'accio la difosfocinasa de tiamina (tiamina + ATP ThDP + AMP, EC 2.7.6.2).^{[cal citacio]}

Les vies de biosintesi son regulades per riboswitches en tots els organismes que sintetitzen tiamina. Si hi ha una quantitat de tiamina suficient dins la cel*lula, la tiamina es lliga als gens de codificacio de mRNA exigits en la via, evitant la traduccio dels enzims. Si no hi ha presencia de tiamina no te lloc la inhibicio, i els enzims exigits per a la biosintesi es produeixen. El riboswitch especific, el TPP riboswitch, es l'unic riboswitch identificat tant en organismes eucariotes com procariotes.^[16]

La tiamina es troba en una gran varietat d'aliments en quantitats reduides. El llevat i la carn de porc son les fonts dietetiques mes importants de tiamina, en virtut de la seva ubiquitat. Per altra banda, els cereals integrals contenen mes tiamina que els grans refinats, ja que la tiamina es troba principalment en les capes externes del gra i en el germen (que s'elimina durant el proces de refinacio). Per exemple, 100 g de farina de blat integral conte 0,55 mg de tiamina, mentre que 100 g de farina blanca nomes en conte 0,06 mg. Als Estats Units, la farina processada ha de ser enriquida amb mononitrat (juntament amb la niacina, ferro ferros, riboflavina i acid folic) per reemplacar el perdut en el proces.^{[cal citacio]}

Alguns altres aliments rics en tiamina son la farina de civada, el lli, les llavors de gira-sol, l'arros i el segol integrals, els esparrecs, les cols, la coliflor, les patates, les taronges, el fetge (de bovi, porc i pollastre) i els ous.^[3]

L'hidroclorur de tiamina (Betaxin) es un additiu cristal*li higroscopic de color blanc. S'utilitza en els aliments per donar gust caldos o de carn a salses o sopes. Es un intermediari natural que resulta d'una reaccio tiamina-HCl, que precedeix a la hidrolisi i la fosforilacio, abans que sigui finalment emprada (en forma de TPP) en una serie de reaccions enzimatiques d'aminoacids, greixos i hidrats de carboni.^[17][18]

La ingesta diaria recomanada (RDA, de l'angles reccomended dietary allowance) en la majoria de paisos es troba al voltant d'1,1 mg en les persones adultes (1,4 mg en dones embarassades i mares lactants).^[19] No obstant aixo, proves fetes a partir de dones voluntaries amb dosis diaries de 50 mg han mostrat un augment en l'agudesa mental.^[20] No hi ha informes disponibles sobre possibles efectes adversos del consum de tiamina per exces d'ingestio d'aliments i suplements. Com que les dades son insuficients per a una avaluacio quantitativa del risc, cap nivell de consum tolerable superior pot ser derivat de la tiamina.^{[cal citacio]}

La tiamina en els aliments pot ser degradada de diverses maneres. Els sulfits, que s'afegeixen als aliments en general com a conservant,^[21] ataquen la tiamina en l'estructura del pont de metile, tallant l'anell de pirimidina de l'anell de tiazol.^[3] En condicions d'acidesa la taxa d'aquesta reaccio augmenta. La tiamina es degradada per tiaminases termolabils (presents en peixos i mariscs crus).^[2] Algunes tiaminases son produides per bacteris. Les tiaminases bacterianes son enzims de la superficie cel*lular que s'han de dissociar de la membrana abans de ser activats; la dissociacio pot ocorrer en remugants en condicions d'acidosi. Els bacteris de la panxa tambe redueixen el sulfat a sulfit. Es per aixo que l'alta ingesta diaria de sulfat pot tenir activitats antagoniques de la tiamina.

Els antagonistes de la planta de tiamina son estables a la calor i es produeixen tant en orto- com para-hidroxifenols. Alguns exemples d'aquests antagonistes son l'acid cafeic, l'acid clorogenic i l'acid tannic. Aquests compostos interaccionen amb la tiamina per oxidar l'anell tiazol, la qual cosa el fa incapac de ser absorbit. Dos flavonoides, quercetina i la rutina, tambe han estat descrits com a antagonistes de la tiamina.^[3]

La tiamina es alliberada per l'accio de la fosfatasa i pirofosfatasa en l'intesti prim superior. A baixes concentracions, el proces es du a terme per transport mediat i en concentracions mes altes, l'absorcio es produeix per difusio passiva. El transport actiu es mes gran en el jeju i l'ili (que es inhibit pel consum d'alcohol i per la deficiencia de folic).^[2] Hi ha disminucio en l'absorcio de tiamina quan es produeix un consum diari superior a 5 mg.^[22] Les cel*lules de la mucosa intestinal tenen activitat de la tiamina pirofosfocinasa, pero no es clar si l'enzim esta relacionat amb l'absorcio activa o no. La major part de la tiamina present en l'intesti es troba en la forma ThDP pirofosforilada, pero quan la tiamina arriba a la part serosa de l'intesti, ho fa sovint de forma lliure. L'absorcio de la tiamina per la cel*lula de la mucosa esta probablement relacionada d'alguna manera amb la seva fosforilacio / desfosforilacio. A la part serosa de l'intesti s'ha demostrat que la descarrega de la vitamina per aquestes cel*lules es dependent de Na⁺ - dependent ATPasa.^[3]

La majoria de la tiamina en el serum esta unida a proteines, principalment a l'albumina. Aproximadament el 90 per cent del total de tiamina en sang es troba en els eritrocits. Una unio a proteines especifiques anomenades proteines d'unio a la tiamina (TBP, de l'angles thiamine binding protein) s'ha identificat en el serum de rata i es creu que es una proteina transportadora regulada per hormones, que es important per a la distribucio de la tiamina en els teixits.^[3]

L'absorcio de tiamina per les cel*lules de la sang i altres teixits es produeix per mitja de transport actiu i difusio passiva.^[2] Al voltant del 80 per cent de la tiamina intracel*lular es fosforilada i la majoria s'uneix a proteines. En alguns teixits, l'absorcio de la tiamina i la secrecio sembla estar mediada per un transportador de tiamina soluble que es dependent de Na⁺ i un gradient de protons transcel*lular.^[3]

L'emmagatzematge de tiamina en humans es de 25 a 30 mg amb les majors concentracions en el muscul esqueletic, cor, cervell, fetge i ronyons. El monofosfat de tiamina (ThMP, de l'angles thiamine monophosphate) i la tiamina lliure (no fosforilada) son presents en el plasma, la llet, el liquid cefalorraquidi i en gairebe tots els fluids extracel*lulars. A diferencia de les formes altament fosforilades de la tiamina, el ThMP i la tiamina lliures poden travessar les membranes cel*lulars. El contingut de tiamina en els teixits humans es menors que en altres especies.^[3][23]

La tiamina i els seus metabolits (acid carboxilic 2-metil-4-amino-5-pirimidina, acid 4-metil-tiazol-5-acetic i acid acetic tiamina) s'excreten principalment en l'orina.^[24]

La tiamina es, principalment, la forma de transport de la vitamina, mentre que les formes actives son les formes fosforilades derivades de la tiamina. Es coneixen cinc derivats naturals de la fosfotiamina: el monofosfat de tiamina (ThMP), el difosfat de tiamina (thDP) anomenat molt sovint pirofosfat de tiamina (TPP), el trifosfat de tiamina (ThTP), l'adenosina tiamina trifosfat (AThTP) i l'adenosina tiamina difosfat (AThDP).^{[cal citacio]}

No es coneix cap funcio fisiologica del ThMP.^{[cal citacio]}

La sintesi del difosfat de tiamina (ThDP), tambe coneguda com a pirofosfat de tiamina (TPP) o cocarboxilasa, es catalitzada per un enzim anomenat tiamina difosfocinasa a partir de la reaccio seguent: Tiamina + ATP - TPP + AMP (enzim catalitzador: 2.7.6.2) El TPP es un coenzim de molts enzims que catalitzen la transferencia d'unitats de dos atoms de carboni i en particular la deshidrogenacio (descarboxilacio i subseguent conjugacio amb el coenzim A) de 2-oxoacids (a-cetoacids). A tall d'exemple, destaquen els seguents enzims:

• Presents en moltes especies: la piruvat deshidrogenasa i el 2-oxoglutarat deshidrogenasa (a-cetoglutarat deshidrogenasa, la cadena bifurcada d'a-cetoacid dehidrogenasa, la 2-hidroxiphytanoyl-CoA liasa i la transcetolasa.

• Present en algunes especies: la piruvat descarboxilasa (en llevats) i altresenzims bacterians addicionals

Els enzims transcetolasa, piruvat deshidrogenasa (PDH) i el 2-oxoglutarat deshidrogenasa (OGDH) tenen importancia en el metabolisme dels glucids. La trancetolasa es un enzim citosolic que te un paper clau en la via de les pentoses fosfat. Aquesta ruta es essencial per a la biosintesi de les pentoses ribosa i desoxiribosa. El PDH mitocondrial i l'OGDH son catalitzadors de metabolits relacionats amb la biosintesi del trifosfat d'adenosina (ATP), la forma mes important de transport d'energia a la cel*lula. El PDH connecta la glicolisi amb el cicle de Krebs (tambe anomenat cicle de l'acid citric) mentre que la reaccio catalitzada pel OGDH es un pas restringit dins del cicle de Krebs perque necessitat una quantitat d'energia elevada per iniciar-se. En el sistema nervios, el PDH tambe interve en la produccio del neurotransmissor acetilcolina i en la biosintesi de mielina.^[25]

El trifosfat de tiamina (ThTP) ha estat considerat durant molt temps una forma de la tiamina especifica de l'activitat neuronal. Tanmateix, recentment s'ha demostrat que la ThTP existeix en bacteris, fongs, plantes i animals que fan pensar que la ThTP te un paper mes molt mes general dins de la cel*lula.^[26] En particular a l'Escherichia coli, sembla que te un paper en resposta a la inanicio dels aminoacids.^[27]

L'adenosina tiamina trifosfat (AThTP) es va descobrir en Escherichia coli, on s'acumula com a resultat de la inanicio del carboni.^[4] AE. Coli, l'AThTP podria representar fins a un 20 per cent de la tiamina total. Tambe existeix en menors quantitats en llevats, en arrels de les plantes i en teixits animals.^[28]

L'Adenosina tiamina difosfat (AThDP) existeix en quantitats petites al fetge dels vertebrats. Tanmateix, encara se'n desconeix la funcio.^[28]

Les malalties genetiques que afecten al transport de tiamina son rares i poc frequents pero serioses i greus. L'anemia megaloblastica responsiva a la tiamina (TRMA) i combinada amb diabetis mellitus i deficiencia auditiva sensorineural^[29] es una malaltia autosomica recessiva causada per mutacions al gen SLC19A2,^[30] que codifica un transportador de tiamina d'alta afinitat. Els pacients de TRMA no tenen signes de deficiencia sistematica de tiamina, suggerint que es deu tractar d'una desocupacio en el sistema de transport de tiamina. Aixo ha conduit el descobriment d'un segon centre transportador de tiamina d'alta afinitat codificat pel gen SLC19A3.^[31][32] La sindrome de Leigh (SNEM) es un trastorn neurodegeneratiu heretat i progressiu que afecta principalment la mainada durant els primers anys de vida. Les similituds patologiques entre la sindrome de Leigh i el WE ha portat a la hipotesi que la causa es un defecte en el metabolisme de la tiamina i no en la concentracio. Un dels descobriments es per ara l'anormalitat trobada en l'activacio del complex PDH.^[33]

Altres malalties en que esta implicada la funcio de la tiamina son: la SNEM, una sindrome paraneoplasica i l'ataxia estacional nigeriana. A mes, s'han descrit alguns trastorns heretats d'enzims dependents de ThDP,^[34] possiblement com a resposta al tractament de tiamina.^[35]

La recerca en aquest camp, esta centrada principalment en els mecanismes pels quals la deficiencia de tiamina condueix a una mort neuronal en relacio amb la psicosi de Wernkicke Korsakoff. Un altre camp de recerca important es el que s'ocupa de l'estudi molecular per entendre, a aquest nivell, els mecanismes que intervenen en la catalisi de ThDH. La investigacio tambe ha estat focalitzada en l'estudi i la comprensio dels papers i funcions a mes dels de cofactors d'alguns d'altres derivats com la ThTP o la ATHTP.^{[cal citacio]}

Experimentalment, la induccio del beri-beri amb mielopatia a pollastres pot ser un bon model per estudiar aquestes formes de mielopatia en vista de diagnostics i tractaments.^[36] A partir d'estudis que utilitzen models de rata, s'ha observat una relacio entre la deficiencia de tiamina i una carcinogenesi de colon.^[37] El model de rates tambe s'utilitza en la investigacio d'encefalopaties de Wernicke.^[38] Els ratolins amb carencia de tiamina son un classic model d'estres oxidatiu sistematic molt utilitzat en la recerca de la malaltia d'Alzheimer.^[39]

Molts estudis estan centrats a entendre la interaccio entre la ThDP i els enzims dependents de ThDP a la catalisi.^[40][41]

Existeixen altres compostos de tiamina, a mes del ThDH, en la majoria de cel*lules de molts organismes, entre els quals bacteris, fongs, plantes o animals. Entre aquests compostos hi ha el trifosfat de tiamina (ThTP) i el trifosfat d'adenosina (ATP) dels quals es pensa que tenen papers mes enlla del de cofactor. Tanmateix, fins al moment, es desconeix en quina mesura hi participen en la causa de simptomes.^{[4][28][42][43]}

La produccio d'1,2-di(furan-2-yl)-2-hydroxyethanone a partir del furfural esta catalitzada per tiamina a traves d'un carbe (molecula que conte parells d'electrons de valencia lliures del centre carboni) relativament estable. Aquesta reaccio, estudiada el 1957 per R .Breslow, va ser la primera prova de l'existencia de carbens persistents.^{[cal citacio]}

• "Branched-Chain Amino Acid Metabolism" at ncbi.nlm.nih.gov (en angles)
• Thiamin deficiency in poultry Arxivat 2008-12-22 a Wayback Machine. (angles)
• Type of vitamin B₁ could treat common cause of blindness (angles)

Obtingut de <<https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Tiamina&oldid=36526368>>

Categories:

• Vitamines
• Aminopirimidines
• Tiazoles
• Compostos d'amoni quaternari

Categories ocultes:

• Articles amb la plantilla Webarchive amb enllac wayback
• Articles amb referencies puntuals demanades
• Pagines amb enllac commonscat des de Wikidata
• Control d'autoritats