Для чего нужен витамин B1 (тиамин)

• Вступление. Про отношение к витаминам
• Витамины - обязательное условие жизни
• Зачем нужен витамин B1 (тиамин)
  
  
  • Нервная система – задачи нейромедиатора ацетилхолина
  • Углеводный обмен – снабжение организма энергией
• Немного фундаментальной науки:
  
  
  • Биологическая роль витамина B1 (кофермент тиамина)
  • Последствия дефицита витамина B1 - разрушение клеток, угнетение ЦНС
• Норма витамина В1 (тиамина)
• Списки продуктов, содержащих витамин В1

Небольшое вступление для ощущения значимости темы.

Кажется, что такое вступление нужно, из-за распространенности восприятия:
витамины - это такие штуки, которые просто полезные.

Вроде той пользы, что дает утренняя зарядка. Хорошо, когда мы утром бегаем, делаем наклоны, а ещё едим витамины! Такой атрибут осознанной жизни и осознанного питания - баночка витаминов на полочке рядом с геркулесом на завтрак.



При всей этой радости ЗОЖного бытия, где-то в уголочке сознания остается мысль, что зарядка по утрам, сопровождаемая полезным геркулесом со свежевыжатым соком - это как "очень хорошо! но не обязательно". Бывают же в жизни такие моменты, когда хочется жирнющую яичницу с беконом, кофе покрепче, и пока без зарядки, и на работу уж точно не пешком, а идеально было бы на такси.

Ну и баночка с витаминами остается где-то в той же истории про зарядку, которая откладывается, пока у нас настроение не ЗОЖное.

Особенно поддерживается такое отношение рекламой, где витамины звучат как "улучшатели" волос и ногтей, сдвигаясь в восприятии куда-то ближе к шампуням и прочей желательной, но не обязательной косметике.
Что-то вроде бальзама-ополаскивателя, с которым волосы будут более шелковистые, но и без этой "шелковистости" вполне можно прожить.



Т.е. витамины - это такая мимолетная любовь, а скорее флирт, который легкий, радостный, приятный, но и без него можно обойтись суровыми буднями.

А на самом деле, история с витаминами - в точности противоположная. Это не просто любовь на всю жизнь, а кислород, без которого жизнь остановится.

И про кислород я сказала почти в прямом смысле. Клетка не может дышать, если нет тиамина (витамина В1). И умирает. Дефицит витаминов - это смертельно опасно.

Витамины - обязательное условие жизни

Витамины - не просто "улучшатели" жизни, которые хорошо бы иметь в питании,
а совершенно необходимый компонент, без которого организм умрет.

И к этому пониманию ученые пришли далеко не сразу.

Знанию о витаминах всего 100 лет! Оно очень молодое!

К концу XIX века уже было установлено, что биологическая ценность продуктов питания определяется наличием в них
белков,
жиров,
углеводов,
минеральных солей и
воды.
Но про витамины тогда и речи не было.

Врачи были вынуждены лишь описывать некоторые болезни (цинга, бери-бери и др.), которые вдруг, по непонятным причинам, возникают у людей, предположительно, из-за особенностей питания. Хотя калорийность их рациона, количество белков, жиров, углеводов и минералов было достаточным.

Николай Иванович Лунин
(врач-педиатр, известен в науке как первооткрыватель витаминов)
провел простой опыт.

• Одну группу мышей он кормил натуральным молоком,
• а вторую группу - смесью компонентов молока (белок, жир, сахар, минеральные соли и вода).

И оказалось, что

• на молоке мышки развивались нормально,
• а на смеси погибали.

Из чего Н.И. Лунин сделал вывод, что в молоке есть ещё что-то очень необходимое для сохранения жизни.

Эта гипотеза получала подтверждения по мере накопления данных.

В то время была очень распространена страшная болезнь бери-бери, от которой страдали тысячи людей - они теряли способность двигаться, а потом погибали.


Паралич кисти при бери-бери (по R. Berg, 1927)

И пишу об этом в статье про витамин В1, потому что позже было определено - болезнь бери-бери является авитаминозом В1.

Но вернусь к хронологической последовательности.

Начало ХХ века. И люди, в питании которых преобладает белый рис, оказываются глубоко больны.

Врачи начинают исследовать этот вопрос, искусственно создают схожую картину у птиц.

К. Функ (С. Funk), польский ученый, переводит голубей на питание белым рисом и следит за изменением их состояния.

Сначала у птиц падает аппетит и они отказываются есть рис, а при насильственном продолжении кормления через 10-20 дней возникают характерные для бери-бери симптомы (описание по данным 1928 года):

• движения становятся затрудненными,
• возникают судороги и голова вследствие судорог шейных мышц оказывается запрокинутой назад,
• постепенно развиваются общие параличи, которые приводят к полной потере способности двигаться;
• наблюдаются также различные расстройства со стороны обмена веществ; так например, понижены потребление кислорода и отдача углекислоты, понижено тканевое дыхание (Abderhalden); повышено содержание креатина в мышцах, нарушены окислительные процессы, нарушен углеводный обмен;
• вскоре голуби погибают.
• Патолого-анатомические исследования погибших голубей обнаружили явления перерождения nn. vagi и ischiadici и увеличение надпочечников; увеличена и секреция адреналина.

Наблюдения позволили выяснить, что бери-бери возникает только при питании белым (полированным) рисом (в те времена оно было распространено в Индо-Китае и Японии). Если же рис был неочищенный, то здоровье сохранялось в норме.

Поэтому возникло повышенное внимание к рисовым отрубям и впервые, в 1911 году, из отрубей было выделено вещество, вылечивающее бери-бери.

А для нашей культуры, то же самое будет справедливо для отрубей пшеницы.




И уже в 1912 году Функ смог выделить его в кристаллической форме. Это был первый в истории человечества витамин - Витамин В1.

Картинки и комментарии к ним К. Функа (прошу не судить строго качество изображения, им более ста лет!)


Голубь при экспериментальном авитаминозе.



Тот же голубь, излеченный через 3 часа дачей 8 мг дрожжевых витаминов.



7-месячные куры: слева—при нормальном питании (вес 2.500г); справа — после тяжелого авитаминоза, по излечении неполированным рисом и рыбьим жиром, симптомов рахита не осталось, но вес достигал только 160 г.

Здесь поясню, что тогда же шло активное изучение витамина D из-за проблемы рахита, который лечили освещением кварцевой лампой и добавлением рыбьего жира в рацион.

К. Функ вводит название "витамин"

Поскольку вещество, полученное им из рисовых отрубей, содержало в своём составе аминогруппу, Функ назвал это вещество витамином, или амином жизни (от лат. vita — жизнь).

Зачем нужен витамин B1 (тиамин)

Очень кратко можно сказать, что тиамин нужен для 3-х задач в организме:

• чтобы клетки могли дышать, т.е. вырабатывать энергию АТФ,
• чтобы могли сокращаться скелетные мышцы
• и чтобы работала парасимпатическая нервная система.

Посмотрим детальнее на работу витамина В1 в организме и пойдем от самого очевидного - сокращение мышц, работа сердца и ЖКТ.

Нервная система – задачи нейромедиатора ацетилхолина

Организм состоит из клеток. Очень разных клеток! В зависимости от их функций, нам проще или сложнее мысленно представить их работу.

Самая очевидная для нас функция - сокращение мышцы.

Менее очевидная - передача нервного импульса нейронами (клетками нервной системы).
Кстати, она тоже нужна, чтобы сократить мышцу.

Ведь про желание согнуть палец мы подумали в голове - и это наше желание нужно каким-то образом передать из головы до пальца.


Прямые связи, прямой "провод" от зоны мозга к мышце. Хочешь сократить мышцу - моторная зона коры должна запустить сигнал по "проводу".

Передача сигнала идет по цепочке нейронов - клеток нервной системы.


Нейрон.

Они как будто держат друг друга за руки.



И каждый последующий передает соседу - "согнуть палец!".

И как же это передать?

Через химическое вещество. Из одного нейрона вылилось вещество - другой его почувствовал. Это место соединения нейронов называется "синапс":



И дальше важно, что у нас с соседом должна быть договоренность. Допустим, мы согласовали, что если я выливаю (условно, это метафора!)

• "малиновый сироп", то нужно остановить сигнал, дальше его не пропускать - торможение в нервной системе;
• а если выливаю "яблочный сок" - то нужно усилить сигнал, передать его дальше - активация в нервной системе.

Такой у нас внутренний язык, чтобы понимать друг друга.



Так вот, чтобы что-то куда-то вылить, это нужно в клетке иметь. Я не могу вылить соседу "малиновый сироп" или "яблочный сок", если у меня его нет. Даже если очень хочу выполнить свою работу!

А "малиновым сиропом" или "яблочный соком" я условно обозначила вещества, которые называются "нейромедиаторы".



Сейчас широко известны нейромедиаторы дофамин и серотонин, но это, конечно, далеко не полный список.

У каждого нейромедиатора своя особая цель и своя особая роль.

Но вспомним про нашу задачку - передаем сигнал из мозга в руку, что хочется согнуть палец. И у последнего нейрона самая интересная роль - передать сигнал мышце.

Мышца должна понять, что если на меня капают вот этим - то я должна сократиться. Но начнем не с пальцев, а с сердечной мышцы (из уважения к хронологической последовательности событий).

При изучении работы сердца впервые был обнаружен нейромедиатор ацетилхолин

Было вообще впервые обнаружено, что сигналы передаются

• с помощью "выливания" какого-то вещества из одной части нерва
• и реакции на это вещество другой частью нерва или другим органом.

Фармаколог Отто Лёви поместил сердце лягушки в жидкость (раствор Рингера — физиологический раствор) и продемонстрировал, что

• при добавлении в раствор "ускорительного вещества" (тогда точно не знали, что это за вещество) - сердце начинало биться быстро,
• а при добавлении ацетилхолина - пульс замедлялся.

Схема эксперимента: сердце лягушки в физиологическом растворе.

За своё открытие Отто Лёви получил Нобелевскую премию в 1936 году с формулировкой "за открытия, связанные с химической передачей нервных импульсов".

Ацетилхолин - это нейромедиатор парасимпатической нервной системы, которая и управляет работой сердца (и других органов) через блуждающий нерв.

Чтобы более явно представить себе

масштаб работы парасимпатической нервной системы,

посмотрим на её часть - блуждающий нерв - более детально.
Он идет

• через полость грудной клетки (его ветки отходят
  • к сердцу
  • и дыхательным путям легких)
• и далее в брюшной полости он управляет работой
  • печени,
  • желчного пузыря,
  • желудка,
  • поджелудочной железы,
  • тонкой кишки,
  • части толстой кишки и др.

И ещё одна картинка с блуждающим нервом (X черепной нерв), уже с обозначением места выхода его из нижней поверхности мозга:



Кстати, своё название "блуждающий" нерв получил именно из-за огромных масштабов деятельности. Сначала анатомы не могли понять, куда же он ведет и почему он везде? Выглядело так, что он "заблудился" :-)


И всё это мы рассматривали ради ацетилхолина. Ведь это он передает сигналы от блуждающего нерва всем другим органам.

Ацетилхолин

Оказалось, что ацетилхолин - это, ни много, ни мало, а
управление сокращением всех скелетных мышц
+
управление парасимпатической нервной системой
+
5% нейромедиаторов в головном мозге.

Опять подчеркну, что масштабы работы огромны!

Помните, обсуждая "малиновый сироп", мы отмечали, что он должен откуда-то в клетке появиться.

И вот, суть проблемы, из-за чего так долго рассматривали все процессы - для производства ацетилхолина нужен витамин В1. Без него нельзя.

Итак, шоковыми системами при авитаминозе В1 являются

• нервная,
• сердечно-сосудистая,
• пищеварительная.

О чем очень подробно говорим в статье:
"Симптомы недостатка витамина B1 (тиамина) в организме".


Свою норму витамина В1 можно посмотреть в Калькуляторе нормы.

Содержание витамина В1 в вашем рационе можно посчитать в Калькуляторе питания.

Углеводный обмен, в том числе снабжение организма энергией (АТФ)

Сразу отмечу, что детально про ощущение дефицита энергии, можно прочитать в статье:
"Почему постоянно нет сил и энергии"


Ещё одна важнейшая функция витамина В1 - участие в 2-х этапах углеводного обмена и, следовательно, в обеспечении организма энергией.

Давайте посмотрим на понятие "энергия". Что это такое?

И опять, для наглядности, вернусь к метафоре "малинового сиропа". Вот мы выяснили, что для взаимодействия с другими клетками, нужно вылить из себя "малиновый сироп".

А где его взять?

Как говорится, чтобы что-то отдать - это нужно сначала где-то взять. Из пустоты ничего не бывает в нашем материальном мире :-)

Для этого в оболочке клеток есть "дырки" (изображены на картинке):



Но клетке не всегда хочется, чтобы вещества из окружающей среды в полном объеме проникали внутрь. Мало ли что там "во внешнем мире" плавает. Мне нужно ровно столько, сколько нужно. Я не хочу внутри (у себя "дома") устраивать склад всякого бесполезного хлама.

Поэтому, "дырки" должны иметь возможность закрываться и открываться.

Когда мне нужно - открыла, взяла,
не нужно - из себя выкинула.

Вроде бы хочется назвать эти "дырки" в оболочке клетки дверью или окошком :-)

Но представим окно.



Я открыла форточку, и внешний воздух потек ко мне сам собой.

Это удобно, когда мне нужно абсолютно все, что есть снаружи (кислород, но и шум, и холод, и выхлопные газы машин, и пыль). А если я хочу что-то выборочно?

Поэтому физиологи придумали для "дырок" другое слово - насос.

Это более контролируемый процесс.
Но к нему и нужно приложить некое усилие, чтобы выкачать нужное мне количество чего-то.

Например,
натриево-калиевые насосы работают так, что

• при открытии выпускают наружу строго 3 иона натрия (Na),
• а себе вовнутрь забирают строго 2 иона калия (K):

gifка показывает работу натриево-калиевого насоса - АТФ-зависимого насоса, т.е. сам по себе он работать не будет, а требует участия АТФ.

Итак, 3 натрия прибежали и сели в свои ниши, а дальше по насосу нужно стукнуть, чтобы он открылся. И вот на этот удар нужна энергия.

Энергию (АТФ) можно представить как игрушечный пистолет с 3-мя шариками:
если он точно ударит шариком по насосу, то стенка сдвинется.

И останется уже не 3 шарика, а 2.



И этот потраченный шарик нужно восполнить, побежать к митохондрии и попросить у неё ещё.

Повторю картинку с клеткой, где есть митохондрии. В них идет "производство" шариков. И "пистолет" старается, чтобы их всегда было 3.



А почему шарик вылетает из пистолета с такой силой, что может открыть насос? Потому что связь шарика и пистолета совершенно особая, в ней много энергии.

На химическом языке "пистолет с шариками" будет называться АТФ (аденозин-ТРИ-фосфорная кислота) – это аденозин + 3 шарика с энергией:



Отдав один шарик, АТФ превращается в АДФ (аденозин-ДИ-фосфорную кислоту).

Цикл АТФ-АДФ*:

Митохондрии вырабатывают АТФ

путем аэробного (требующего присутствия кислорода) дыхания и поэтому иногда называются "электростанциями".

В зависимости от функции, клетка может иметь от сотни до нескольких тысяч митохондрий.

Кроме работы насосов, у клеток есть другие потребности и необходимость выполнять основную задачу. На это тоже нужна энергия в виде АТФ.

Например, мышцы должны сокращаться.

Митохондрии расположены рядами по всему мышечному волокну и находятся в стратегической близости от мышечных белков, которые используют АТФ при сокращении.


Подробное строение мышечного волокна.


И теперь, когда мы разобрали огромные масштабы использования АТФ в организме, можно озвучить главный вывод - без витамина В1 производство АТФ нарушается.

Наш организм всегда стремится приспособиться к тем условиям, в которые попал. И в данном случае адаптация к проблеме заключается в бОльшем использовании белков и липидов для получения энергии, что нарушает синтез жирных кислот и создает отрицательный азотистый баланс.




И уже очевидно, что дефицит витамина В1 бьет по каждой клетке организма и его отсутствие очень сложно "не заметить" в состоянии здоровья, поэтому даже неудивительно, что его открыли первым.

Биологическая роль витамина B1 (кофермент тиамина)

Биологическая роль витамина В1 определяется тем, что в виде ТДФ (Тиамин-Ди-Фосфата) он входит в состав как минимум трёх ферментов и ферментных комплексов, на схеме обозначены цифрами 1, 2, 3:



Нарушения (при дефиците витамина B1):

1. синтеза ацетилхолина и липидов
   (из-за дефицита пируватдегидрогеназы);
2. образования АТФ
   (из-за дефицита α-кетоглутаратдегидрогеназы);
3. синтеза нуклеиновых кислот и далее белков
   (из-за дефицита транскетолазы - ключевого фермента пентозофосфатного пути окисления углеводов).

Последствия дефицита витамина B1 - разрушение клеток, угнетение ЦНС

Очевидно, что клетки могут жить и работать только в определенной среде. В кислоте жить нельзя.

Среды и жидкости нашего организма должны иметь pH в очень узких рамках.

Состояние, когда pH крови смещается ниже нормы (ниже 7,35), называется ацидоз,
а если pH крови поднимется выше 7,45 — алкалоз.

И чтобы не допустить этих изменений, в организме есть несколько способов. Буферные системы компенсации включаются очень быстро (через 10—15 мин).

Это и легочная компенсация (мы начинаем быстро дышать). И работа почек, печени, сердца.

Но когда вредное воздействие на организм очень сильное, то буферные системы могут не справиться и возникает ацидоз. В контексте обсуждения витамина В1 мы говорим про лактоацидоз.


При некомпенсированном лактоацидозе содержание лактата в крови увеличивается до 5 ммоль/л (в норме до 2 ммоль/л). При этом pH крови может составлять 7,25 и менее (в норме 7,36-7,44).

Откуда взялся лактат в огромных количествах?

Помним, что из-за дефицита витамина В1 нарушаются реакции синтеза ацетилхолина (на схеме выше проблема №1). Т.е. пировиноградная кислота "зависла" в клетках. Что, в свою очередь, приводит уже к накоплению лактата.



Главный физиологический эффект ацидоза — подавление центральной нервной системы путем подавления передачи в синапсах.

Если pH системной артериальной крови падает ниже 7, то падение уже так велико, что у человека появляется дезориентация, затем наступает кома и, возможно, смерть. Пациенты с тяжелым ацидозом обычно умирают во время комы.


Вот так всё будет грустно при продолжительном авитаминозе В1.

Подробнее про признаки авитаминоза В1 в статье:
"Симптомы недостатка витамина B1 (тиамина) в организме".

Норма витамина В1 (тиамина)

Т.к. тиамин нужен для углеводного обмена, потребность в нем зависит от того количества углеводов, которое было в питании, от интенсивности трат калорий и нагрузки на организм.

Физиологическая потребность:

• для взрослых – 1,5 мг/сутки или 0,6 мг на каждые 1000 ккал в рационе (при сбалансированном питании);
• для детей – от 0,3 до 1,5 мг/сутки.

Корректировка потребности в зависимости от состава рациона:

• преобладание углеводов в пище повышает потребность организма в витамине B1;
• жиры, наоборот, резко уменьшают эту потребность.

Списки продуктов, содержащих витамин В1

• В каких продуктах больше всего витамина B1
• Бобовые, орехи и семена - лидеры по содержанию витамина В1
• Крупы, зерно, хлеб - основные источники витамина В1
• Содержание витамина В1 в мясе и мясных продуктах
• В каких овощах и грибах содержится витамин B1

И подробная статья про один из основных источников - зерновой хлеб:
"Можно ли есть белый хлеб при похудении".


-----

В статье использованы источники:
Методические рекомендации МР 2.3.1.0253-21 "Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации".

Биохимия: учебник / под ред. Е. С. Северина. — 5-е изд., испр. и доп. Рекомендовано Учебно-методическим объединением по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебника для студентов медицинских вузов.

Анатомия; Физиология: фундаментальные основы: [перевод с английского] / Джерард Тортора, Брайан Дерриксон.

Публиковать под моим именем
Анонимно