Thiamine (vitamine B1): définition, synthèse, absorption, transport et distribution

La thiamine (vitamine B1) est une vitamine hydrosoluble et appartient au groupe des vitamines B. Sur la base de l'observation du médecin néerlandais Christiaan Eijkman à la fin du 19ème siècle que des symptômes de type béribéri se sont produits chez les poulets après avoir été nourris avec du riz décortiqué et poli, mais pas après avoir reçu du riz ou du son de riz non décortiqué et non poli, la thiamine est également connue sous le nom de «vitamine antibérienne». Après l'isolement de la substance protectrice du béribéri à partir de balles de riz et la dénomination de la vitamine comme aneurine en 1926 par Jansen et Donath, l'élucidation structurelle et la synthèse de la vitamine B1 en reliant les deux structures annulaires a été réalisée en 1936 par Williams et Windaus, et le B la vitamine a été appelée thiamine. La molécule de thiamine est constituée d'un cycle pyrimidine et thiazole lié par un groupe méthylène. La thiamine elle-même ne trouve pas d'application thérapeutique, mais seulement ses sels hydrophiles (solubles dans l'eau), tels que le chlorhydrate de chlorure de thiamine, le mononitrate de thiamine et le disulfure de thiamine, ou leurs dérivés lipophiles (liposolubles) (allithiamines), tels que la benfotiamine (S -benzoylthiamine-o-monophosphate; BTMP), bentiamine (dibenzoylthiamine) et fursultiamine (disulfure de thiamine tétrahydrofurfuryle). La vitamine B1 sèche est stable à 100 ° C. Les solutions aqueuses de vitamine B1 sont les plus stables à pH <5.5, mais pas dans des environnements neutres ou alcalins. La thiamine est à la fois thermolabile (sensible à la chaleur) et sensible à la lumière et à l'oxydation, et présente une spécificité structurelle ou constitutionnelle élevée. Des modifications mineures de la structure moléculaire sont associées à une réduction de l'efficacité des vitamines, à une inefficacité ou, dans certains cas, à un mode d'action antagoniste (opposé). Les antagonistes de la thiamine, tels que l'oxythiamine, la pyrithiamine et l'amprolium, peuvent inhiber (inhiber) la thiaminase I et II (enzymes de clivage et d'inactivation de la thiamine) et inhiber la liaison du pyrophosphate de thiamine biologiquement actif (TPP; synonymes: Thiamine diphosphate (TDP), cocarboxylase) à son apoenzyme et inhibent de manière compétitive la décarboxylation (clivage d'une molécule de dioxyde de carbone (CO2)) des 2-oxoacides, respectivement. Les solutions pour perfusion contenant du sulfite (SO2) entraînent une dégradation complète de la vitamine B1.

Absorption

La thiamine se trouve à la fois dans les aliments d'origine végétale et animale, mais seulement à de faibles concentrations. Alors que la thiamine est présente sous forme libre et non phosphorylée dans les plantes, 80 à 85% de la vitamine B se trouve dans les tissus animaux sous forme respectivement de TPP et de TDP biologiquement actifs et de 15 à 20% sous forme de thiamine monophosphate (TMP) et de thiamine triphosphate (TTP) . La vitamine B1 phosphorylée ingérée avec des aliments est déphosphorylée par des phosphatases non spécifiques de la paroi intestinale (élimination enzymatique de phosphate groupes) et ainsi converti en un état résorbable. Absorption de thiamine libre est la plus élevée dans le jéjunum (intestin vide), suivi par le duodénum (duodénum) et iléon (iléon). Seules de petites quantités sont absorbées dans le estomac et des tours côlon (gros intestin). Intestinal absorption (adoption via le vider) de la thiamine est soumise à un dose-double mécanisme dépendant. Quantités physiologiques de la vitamine B inférieures à a concentration de 2 µmol / l sont absorbés par un sodium-mécanisme de support intermédiaire. Ainsi, le transport de la vitamine B1 dans les cellules de la muqueuse intestinale (muqueuse) est actif et saturable. Les analogues structurels, tels que la pyrithiamine, peuvent inhiber la vitamine B1 active absorption en déplaçant la thiamine de son transport protéines situé dans l'apical (face à l'intérieur de l'intestin) membrane cellulaire. L'influence de de l'alcool or l'éthanol, d'autre part, consiste en une inhibition de sodium-potassium adénosine triphosphatase (Na + / K + -ATPase; enzyme qui catalyse le transport des ions Na + hors de la cellule et des ions K + dans la cellule par clivage de l'ATP) dans le basolatéral membrane cellulaire (tourné vers l'intérieur de l'intestin), entraînant une régulation négative du transport spécifique de la thiamine protéines. Au-dessus de concentration de 2 µmol / l, l'absorption de la vitamine B1 se fait par diffusion passive, qui n'est ni sodium-dépendant ni ne peut être inhibé par les antagonistes de la thiamine ou l'éthanolComme le appliqué (administré) dose augmente, le pourcentage de thiamine absorbée diminue. Cela est dû, d'une part, à la régulation à la baisse du transport transmembranaire protéines pour la thiamine dans l'intestin muqueuse cellules (cellules muqueuses) d'une vitamine B1 dose > 2 µmol / l et, d'autre part, à l'inefficacité de la voie d'absorption passive par rapport au mécanisme de transport à médiation active. Selon des études sur la thiamine radiomarquée administrée par voie orale, le taux d'absorption à un apport de 1 mg est d'environ 50%, de 5 mg ~ 33%, de 20 mg ~ 25% et de 50 mg ~ 5.3%. Au total, seul un maximum de 8 à 15 mg de vitamine B1 par jour peut être absorbé. Comparaison des biopsies (échantillons de tissus) de l'intestin muqueuse des patients avec et sans carence en thiamine ont montré une absorption intestinale de vitamine B1 significativement plus élevée chez les sujets ayant un mauvais statut en thiamine. L'augmentation de l'absorption de la vitamine B1 dans l'état déficient résulte d'une régulation à la hausse (à la hausse) des transporteurs apicaux de la thiamine dans l'intestin. muqueuse cellules (cellules muqueuses). La thiamine absorbée est partiellement phosphorylée dans les cellules de la muqueuse intestinale (cellules muqueuses) par la pyrophosphokinase cytosolique avec clivage de adénosine triphosphate (ATP) à TPP coenzymatiquement actif (fixation enzymatique de phosphate groupes). En plus du mécanisme de support à médiation par le sodium, la pyrophosphokinase intracellulaire est également considérée comme l'étape limitant la vitesse dans le transport actif de la thiamine dans et à travers la cellule muqueuse. La thiamine libre et phosphorylée pénètre dans le foie via le portail veine, d'où il est transporté via la circulation sanguine vers les organes et tissus cibles en fonction de leurs besoins.

Transport et distribution dans le corps

Transport de la vitamine B1 dans son intégralité sang se produit principalement dans les cellules sanguines - 75% chez érythrocytes (globules rouges) et 15% chez leucocytes (blanc sang cellules). Seulement 10% de la vitamine B1 dans le sang est transporté par voie plasmatique, principalement lié à albumine. L'apport de fortes doses de vitamine B1 conduit à un dépassement de la capacité de liaison, de sorte que l'excès de thiamine est excrété. Les taux sanguins totaux varient entre 5-12 µg / dl. Au niveau des organes et tissus cibles, la thiamine est absorbée dans les cellules cibles et mitochondries («Centrales énergétiques» des cellules) via un transporteur de thiamine à haute affinité (liaison ). En raison de l'importance physiologique de la vitamine B1 dans les glucides et le métabolisme énergétique, muscle cardiaque (3-8 µg / g), un rein (2 à 6 µg / g), foie (2 à 8 µg / g), cerveau (1-4 µg / g) et le muscle squelettique en particulier ont des concentrations élevées de thiamine. En cas de carence en thiamine, en raison de la régulation à la hausse (régulation à la hausse) des protéines de transport transmembranaire, l'absorption de la vitamine B1 dans les cellules cibles est augmentée. La thiamine libre peut être phosphorylée en TPP biologiquement actif dans tous les organes et tissus par pyrophosphokinase intracellulaire avec consommation d'ATP et accumulation de deux phosphate résidus. L'alcool or l'éthanol empêche l'activation de la thiamine libre en coenzyme TPP par inhibition compétitive de la pyrophosphokinase. Le transfert d'un autre groupe phosphate en TPP au moyen d'une kinase avec clivage de l'ATP conduit au TTP, qui peut être reconverti en TPP, TMP ou thiamine libre non phosphorylée sous l'action de phosphatases. Alors que la vitamine B1 se trouve dans le plasma sanguin, lait maternelet liquide céphalo-rachidien (affectant la cerveau et des tours moelle épinière) principalement sous forme libre ou sous forme de TMP, les cellules sanguines (leucocytes; érythrocytes) et les tissus contiennent principalement du TPP. Pour le TPP intracellulaire coenzymatiquement actif, le membrane cellulaire est imperméable (imperméable). Le TPP ne peut quitter la cellule qu'après hydrolyse (clivage par réaction avec d'eau) via TMP pour libérer la thiamine. La phosphorylation intracellulaire (attachement enzymatique des groupes phosphate) et l'abaissement de la perméabilité de la membrane (perméabilité de la membrane) pour la thiamine phosphorylée servent finalement de mécanisme de protection pour empêcher les pertes de vitamine B1 à des doses physiologiques (1-2 mg / j). Le stock corporel total de vitamine B1 chez les individus en bonne santé est de 25 à 30 mg, dont environ 40% se trouvent dans les muscles. Il n'existe pas de magasin de thiamine au sens strict. En raison de sa fonction de coenzyme, la vitamine B1 est toujours associée (liée) à l'enzyme correspondante et n'est conservée que (retenue par le un rein) dans la mesure où cela est actuellement nécessaire. La demi-vie biologique de la thiamine est relativement courte et serait de 9.5 à 18.5 jours chez l'homme. La capacité de stockage limitée et le taux de renouvellement élevé de la vitamine B nécessitent un apport quotidien de quantités suffisantes de thiamine pour répondre aux besoins, en particulier en cas d'augmentation de la consommation de vitamine B1 en raison d'une augmentation du métabolisme, comme pendant le sport, un travail physique intense, dans les grossesse et lactation, chronique de l'alcool abus, et fièvre.

Excrétion

L'excrétion de la vitamine B1 dépend de la dose. Dans la plage physiologique (normale pour le métabolisme), environ 25% de la thiamine est éliminée par voie rénale (via le un rein). Aux doses élevées appliquées, l'excrétion de la vitamine B1 se produit presque entièrement par le rein après saturation tissulaire, avec une augmentation simultanée de la proportion de thiamine excrétée par le bile et de la thiamine non absorbée dans les matières fécales. Cet effet de débordement rénal est une expression de soiDépression des processus de clairance non rénale (processus d'excrétion) ainsi que de la saturation de la réabsorption tubulaire (réabsorption dans les tubules rénaux). Environ 50% de la thiamine est éliminée sous forme libre ou estérifiée avec un groupe sulfate. Les 50% restants sont des métabolites non encore identifiés ainsi que l'acide thiaminecarboxylique, l'acide méthylthiazolacétique et la pyramine. Plus l'apport en vitamine B1 est élevé, plus la métabolisation est faible et plus l'excrétion de thiamine libre et inchangée est importante.

Allithiamine

Allithiamines, telles que benfotiamine, la bentiamine et la fursultiamine sont des dérivés de thiamine lipophiles (liposolubles) qui, selon la découverte du groupe de recherche japonais de Fujiwara au début des années 1950, se forment spontanément dans des conditions physiologiques par la combinaison de la thiamine avec l'allicine, l'ingrédient actif de ail et oignons. Dans les dérivés d'allithiamine, l'anneau thiazole, essentiel à l'action des vitamines, est ouvert et le soufre atome est substitué par un groupe lipophile. Uniquement après la fermeture du cycle thiazole par des composés contenant des groupes SH, tels que la cystéine et le glutathion, dans les cellules de la muqueuse intestinale (cellules muqueuses) et après phosporylation (addition enzymatique de groupes phosphate) au pyrophosphate de thiamine biologiquement actif dans les cellules cibles, les allithiamines peuvent exercer leur effet vitaminique dans l'organisme. En raison de leur structure apolaire, les allithiamines sont soumises à des conditions d'absorption différentes de celles d'eau-dérivés de thiamine solubles, qui sont absorbés selon une cinétique de saturation de manière dépendant de l'énergie et du sodium à l'aide d'un mécanisme porteur. L'absorption des allithiamines dans les cellules muqueuses (cellules muqueuses) de l'intestin se produit après une déphosphorylation préalable (élimination des groupes phosphate) par des phosphatases non spécifiques au niveau de la muqueuse intestinale (muqueuse intestinale) proportionnellement à la dose par diffusion passive, les allithiamines passant l'absorption intestinale barrière plus rapide et plus facile par rapport à la d'eau-dérivés de thiamine solubles en raison de leur meilleure perméabilité membranaire (perméabilité membranaire). le biodisponibilité de lipophile benfotiamine est environ 5 à 10 fois plus élevée que celle du disulfure de thiamine et du mononitrate de thiamine, respectivement. De plus, les allithiamines atteignent des niveaux plus élevés de thiamine et de TPP dans le sang total, les organes cibles et les tissus après administration orale administration à des doses comparativement faibles et sont retenues (retenues) dans le corps plus longtemps. Hilbig et Rahmann (1998), qui ont étudié le tissu distribution et sort des radiomarqués benfotiamine et le chlorhydrate de thiamine dans le sang et divers organes, mesuré des radioactivités significativement plus élevées dans tous les organes après la benfotiamine administration, En particulier dans foie et les reins. Un 5 à 25 fois plus élevé concentration de benfotiamine a été trouvée dans le cerveau et les muscles. Dans tous les autres organes, la teneur en benfotiamine était de 10 à 40% plus élevée que celle du chlorhydrate de thiamine.