Saltar al contenido

Tiamina

La tiamina, también conocida como tiamina o Vitamina B 1, es una vitamina que se encuentra en los alimentos y se fabrica como un suplemento dietético y medicamento. Las fuentes alimenticias de tiamina incluyen granos enteros, legumbres y algunas carnes y pescados. El procesamiento de granos elimina gran parte del contenido de tiamina, por lo que en muchos países los cereales y las harinas se enriquecen con tiamina.

Los suplementos y medicamentos están disponibles para tratar y prevenirLa Deficiencia de tiamina y los trastornos que resultan de ella, incluyendo la Encefalopatía de Beriberi y Wernicke. Otros usos incluyen el tratamiento de la enfermedad de la orina con jarabe de arce y el síndrome de Leigh. Por lo general, se toman por vía oral, pero también se pueden administrar mediante inyección intravenosa o intramuscular.

Los suplementos de tiamina generalmente son bien tolerados. Pueden ocurrir reacciones alérgicas, incluyendo anafilaxia, cuando se administran dosis repetidas por inyección. La tiamina pertenece a la familia del complejo b. Es un micronutriente esencial, que no se puede producir en el cuerpo. La tiamina es necesaria para el metabolismo, incluido el de glucosa, aminoácidos y Lípidos.

La tiamina fue descubierta en 1897, fue la primera vitamina que se aisló en 1926 y se fabricó por primera vez en 1936. Está en la Lista de medicamentos esenciales de la Organización Mundial de la Salud, los medicamentos más seguros y efectivos necesarios en un sistema de salud. La tiamina está disponible como medicamento genérico y como medicamento de venta libre.

El costo mayorista en el mundo en desarrollo (a partir de 2016) es de aproximadamente US $ 2,17 por vial de un gramo. En los Estados Unidos, el suministro mensual de una Multivitamina que contiene tiamina es inferior a US $ 25.

Usos médicos

Deficiencia de tiamina

La tiamina se usa para tratar la deficiencia de tiamina que, cuando es grave, puede resultar fatal. En casos menos graves, los signos no específicos incluyen malestar general, pérdida de peso, irritabilidad y confusión. Los trastornos bien conocidos causados por la deficiencia de tiamina incluyen beriberi, síndrome de Wernicke-Korsakoff, neuropatía óptica, enfermedad de Leigh, ataxia estacional africana y mielinolisis pontina central.

IMG132352302869028985

En los países occidentales, la deficiencia de tiamina se observa principalmente en el alcoholismo crónico. La deficiencia de tiamina a menudo está presente en el trastorno por abuso de Alcohol. También están en riesgo los adultos mayores, las personas con VIH / SIDA o diabetes y las personas que se han sometido a cirugía bariátrica.

Se han asociado diversos grados de deficiencia de tiamina con el uso a largo plazo de altas dosis de diuréticos, particularmente furosemida en el tratamiento de la insuficiencia cardíaca.

Suplementación prenatal

Las mujeres embarazadas o en periodo de lactancia requieren más tiamina. Para las mujeres embarazadas y lactantes, las consecuencias de la deficiencia de tiamina son las mismas que las de la población general, pero el riesgo es mayor debido a su mayor necesidad temporal de este Nutriente. En el embarazo, esto probablemente se deba a que la tiamina se envía preferentemente al feto y a la placenta, especialmente durante el tercer trimestre.

Para las mujeres en periodo de lactancia, la tiamina se administra en la leche materna, incluso si resulta en deficiencia de tiamina en la madre. Las mujeres embarazadas con hiperemesis gravídica también tienen un mayor riesgo de deficiencia de tiamina debido a pérdidas al vomitar.

La tiamina es un aspecto importante no solo para el desarrollo de la membrana mitocondrial, sino también para la función de la membrana sinaptosómica. También se ha sugerido que la deficiencia de tiamina desempeña un papel en el pobre desarrollo del cerebro infantil que puede conducir al síndrome de muerte súbita infantil (SMSL).

Otros usos

La tiamina es un tratamiento para algunos tipos de enfermedad de la orina de jarabe de arce y la enfermedad de Leigh.

Efectos adversos

La tiamina generalmente se tolera bien y no es tóxica cuando se ingiere. Se han informado algunos efectos secundarios adversos cuando se administra tiamina por vía parenteral, incluidas reacciones alérgicas, náuseas, letargo y coordinación alterada.

Química

IMG132352303084274901

La tiamina es una incoloro compuesto de azufre orgánico con una fórmula química C 12 H 17 N 4 O S. Su estructura consiste en una aminopirimidina y un anillo de tiazolio unidos por un puente de metileno. El tiazol está sustituido con cadenas laterales de metilo e hidroxietilo. La tiamina es soluble en agua, metanol y glicerol y prácticamente insoluble en solventes orgánicos menos polares.

Es estable a pH ácido, pero es inestable en soluciones alcalinas. Las enzimas usan la tiamina, que es un carbeno persistente, para catalizar las condensaciones de benzoína in vivo. La tiamina es inestable al calor, pero estable durante el almacenamiento congelado. Es inestable cuando se expone a la luz ultravioleta y la radiación gamma.

La tiamina reacciona fuertemente en las reacciones de tipo Maillard.

Biosíntesis

La biosíntesis de tiamina compleja ocurre en bacterias, algunos protozoos, plantas y hongos. Los restos de tiazol y pirimidina se biosintetizan por separado y luego se combinan para formar monofosfato de tiamina (ThMP) por la acción de la tiamina-fosfato sintasa ( EC 2.5.1.3 ). Las vías biosintéticas pueden diferir entre organismos.

En E. coli y otras enterobacterias, ThMP puede fosforilarse en el cofactor tiamina difosfato (ThDP) por una tiamina-fosfato quinasa (ThMP ATP → ThDP ADP, EC 2.7.4.16). En la mayoría de las bacterias y eucariotas., ThMP se hidroliza a tiamina, que luego puede ser pirofosforilada a ThDP por tiamina difosfoquinasa (tiamina ATP → ThDP AMP, EC 2.7.6.2).

Las vías biosintéticas están reguladas por riboswitches. Si hay suficiente tiamina presente en la célula, entonces la tiamina se une a los ARNm para obtener las enzimas que se requieren en la vía y evita su traducción. Si no hay tiamina presente, entonces no hay inhibición, y se producen las enzimas necesarias para la biosíntesis.

El riboswitch específico, el TPP riboswitch (o ThDP ), es el único riboswitch identificado en organismos eucariotas y procariotas.

nutrición

Ocurrencia en los alimentos

La tiamina se encuentra en una amplia variedad de alimentos procesados y enteros. Granos enteros, legumbres, carne de cerdo, frutas y levadura son fuentes ricas.

El sal mononitrato de tiamina, en lugar del clorhidrato de tiamina, se usa para enriquecer los alimentos, ya que el mononitrato es más estable y no absorbe agua de la humedad natural (no es higroscópico), mientras que el clorhidrato de tiamina es higroscópico. Cuando el mononitrato de tiamina se disuelve en agua, libera nitrato (aproximadamente el 19% de su peso) y luego se absorbe como el catión de tiamina.

Recomendaciones dietéticas

En los EE. UU., Los requisitos promedio estimados (EAR) y las dietas recomendadas (RDA) para la tiamina fueron actualizados en 1998, por el Instituto de Medicina ahora conocido como la Academia Nacional de Medicina (NAM).

La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) se refiere al conjunto de información colectiva como Valores de referencia dietéticos, con Ingesta de referencia de población (PRI) en lugar de RDA, y Requisito promedio en lugar de EAR. AI y UL definieron lo mismo que en Estados Unidos. Para las mujeres (incluidas las embarazadas o lactantes), hombres y niños, el PRI es 0.1 mg de tiamina por megajulio (MJ) de Energía consumida.

Como la conversión es 1 MJ = 238.8 kcal, un adulto que consuma 2388 calorías debería consumir 1.0 mg de tiamina. Esto es ligeramente más bajo que la RDA de EE. UU. La EFSA revisó la misma pregunta de seguridad y también llegó a la conclusión de que no había pruebas suficientes para establecer un UL para la tiamina.

Para ayudar con la ingesta adecuada de micronutrientes, a menudo se recomienda a las mujeres embarazadas que tomen una multivitamina prenatal diaria. Mientras que las composiciones de micronutrientes varían entre las diferentes Vitaminas, una vitamina prenatal típica contiene alrededor de 1,5 mg de tiamina.

Para propósitos de etiquetado de suplementos alimenticios y dietéticos en los EE. UU., La cantidad en una porción se expresa como un porcentaje del valor diario (% DV). Para fines de etiquetado de tiamina, el 100% del valor diario era de 1,5 mg, pero a partir del 27 de mayo de 2016, se revisó a 1,2 mg para ponerlo de acuerdo con la RDA.

En la Ingesta diaria de referencia se proporciona una tabla de los valores diarios para adultos viejos y nuevos. La fecha límite original para cumplir era el 28 de julio de 2018, pero el 29 de septiembre de 2017, la FDA emitió una regla propuesta que extendió la fecha límite al 1 de enero de 2020 para las grandes empresas y al 1 de enero de 2021 para las pequeñas empresas.

Antagonistas

La tiamina en los alimentos puede degradarse de varias maneras. Los sulfitos, que se agregan a los alimentos generalmente como conservante, atacarán la tiamina en el puente de metileno en la estructura, separando el anillo de pirimidina del anillo de tiazol. La velocidad de esta reacción aumenta en condiciones ácidas.

La tiamina se degrada por las tiaminasas termolábiles (presentes en pescados y mariscos crudos) Algunas tiaminasas son producidas por bacterias. Las tiaminasas bacterianas son enzimas de la superficie celular que deben disociarse de la membrana antes de activarse; La disociación puede ocurrir en rumiantes en condiciones acidóticas.

Las bacterias del rumen también reducen el sulfato a sulfito, por lo tanto, el alto consumo de sulfato en la Dieta puede tener actividades antagonistas de la tiamina.

Los antagonistas de las plantas de tiamina son termoestables y se presentan como orto y parahidroxifenoles. Algunos ejemplos de estos antagonistas son el ácido cafeico, el ácido clorogénico y el ácido tánico. Estos compuestos interactúan con la tiamina para oxidar el anillo de tiazol, por lo que no puede ser absorbido.

Dos flavonoides, quercetina y rutina, también han sido implicados como antagonistas de tiamina.

Fortificación de alimentos

El grano de refinación elimina su salvado y germen y, por lo tanto, resta sus vitaminas y Minerales naturales. En los Estados Unidos, las deficiencias de vitamina B se hicieron comunes en la primera mitad del siglo XX debido al consumo de harina blanca. La Asociación Médica estadounidense presionó con éxito para restaurar estas vitaminas mediante el enriquecimiento del grano, que comenzó en los Estados Unidos en 1939.

El Reino Unido siguió en 1940 y Dinamarca en 1953. A partir de 2016, alrededor de 85 países habían aprobado una legislación que ordena la fortificación de la harina de trigo con menos algunos Nutrientes, y el 28% de la harina molida industrialmente fue fortificada, a menudo con tiamina y otras Vitaminas B.

Absorción y transporte

Absorción

La tiamina se libera por la acción de la fosfatasa y la pirofosfatasa en el intestino delgado superior. A bajas concentraciones, el proceso está mediado por portadores. A concentraciones más altas, la absorción también ocurre por difusión pasiva. El transporte activo es mayor en el yeyuno y el íleon, pero puede inhibirse por el consumo de alcohol o por la Deficiencia de folato.

La disminución de la absorción de tiamina se produce a ingestas superiores a 5 mg / día. En el lado seroso del intestino, la descarga de la vitamina por esas células depende de la ATPasa dependiente de Na .

Unido a las proteínas del suero

La mayoría de la tiamina en el suero está unida a proteínas, principalmente a la albúmina. Aproximadamente el 90% del total de tiamina en la sangre está en los eritrocitos. Se ha identificado una Proteína de unión específica llamada proteína de unión a tiamina (TBP) en suero de rata y se cree que es una proteína transportadora regulada por hormonas importante para la distribución de tiamina en los tejidos.

Captación celular

La absorción de tiamina por las células de la sangre y otros tejidos ocurre a través del transporte activo y la difusión pasiva. Alrededor del 80% de la tiamina intracelular está fosforilada y la mayoría está unida a proteínas. Dos miembros de la familia de proteínas transportadoras del gen SLC, SLCA2 y SLCA3, son capaces de transportar la tiamina.

En algunos tejidos, la absorción y la secreción de tiamina parecen estar mediadas por un transportador de tiamina soluble que depende de Na y un gradiente transcelular de protones.

Distribución de tejidos

El almacenamiento humano de tiamina es de aproximadamente 25 a 30 mg, con las mayores concentraciones en músculo esquelético, corazón, cerebro, hígado y riñones. ThMP y tiamina libre (no fosforilada) están presentes en el plasma, la leche, el líquido cefalorraquídeo y, se presume, todo el líquido extracelular.

A diferencia de las formas altamente fosforiladas de tiamina, ThMP y tiamina libre son capaces de cruzar las membranas celulares. Se ha demostrado que el Calcio y el Magnesio afectan la distribución de tiamina en el cuerpo y se ha demostrado que la Deficiencia de magnesio agrava la deficiencia de tiamina.

El contenido de tiamina en los tejidos humanos es menor que el de otras especies.

Excreción

La tiamina y sus metabolitos ácidos (ácido 2-metil–amino–pirimidina carboxílico, ácido 4-metil-tiazol–acético y ácido tiamina-acético) se excretan principalmente en la orina.

Función

Sus derivados de fosfato están involucrados en muchos procesos celulares. La forma mejor caracterizada es el pirofosfato de tiamina (TPP), una coenzima en el catabolismo de azúcares y aminoácidos. En levadura, también se requiere TPP en el primer paso de la fermentación alcohólica. Todos los organismos usan tiamina, pero se produce solo en bacterias, hongos y plantas.

Los animales deben obtenerlo de su dieta y, por lo tanto, para los humanos, es un nutriente esencial. La ingesta insuficiente en las aves produce una polineuritis característica.

La tiamina generalmente se considera como la forma de transporte de la vitamina. Hay cinco derivados naturales conocidos de fosfato de tiamina: monofosfato de tiamina (ThMP), difosfato de tiamina (ThDP), también llamado a veces pirofosfato de tiamina (TPP), trifosfato de tiamina (ThTP) y el trifosfato de adenosina tiamina (AThTP) recientemente descubierto y adenosina tiamina difosfato (AThDP).

Si bien el papel de la coenzima del difosfato de tiamina es bien conocido y se caracteriza ampliamente, la acción no coenzimática de la tiamina y los derivados puede realizarse mediante la unión a una serie de proteínas recientemente identificadas que no utilizan la acción catalítica del difosfato de tiamina

Difosfato de tiamina

No se conoce ningún papel fisiológico para el monofosfato de tiamina (ThMP); sin embargo, el difosfato es fisiológicamente relevante. La síntesis de tiamina difosfato (ThDP), también conocida como tiamina pirofosfato (TPP) o cocarboxilasa, es catalizada por una enzima llamada tiamina difosfoquinasa de acuerdo con la reacción tiamina ATP → ThDP AMP (EC 2.7.6.2).

ThDP es una coenzima para varias enzimas que catalizan la transferencia de unidades de dos carbonos y en particular la deshidrogenación ( descarboxilación y posterior conjugación con la coenzima A ) de 2-oxoácidos (alfa-cetoácidos). Ejemplos incluyen:

Presente en la mayoría de las especies

Piruvato deshidrogenasa y 2- oxoglutarato deshidrogenasa (también llamada α-cetoglutarato deshidrogenasa )

Α-cetoácido deshidrogenasa de cadena ramificada

2-hidroxiftanoil-CoA liasa

Transcetolasa

Presente en algunas especies:

Piruvato descarboxilasa (en levadura )

Varias enzimas bacterianas adicionales

Las enzimas transcetolasa, piruvato deshidrogenasa (PDH) y 2- oxoglutarato deshidrogenasa (OGDH) son importantes en el metabolismo de los Carbohidratos. La enzima citosólica transcetolasa es un jugador clave en la ruta de la pentosa fosfato, una ruta importante para la biosíntesis de los azúcares pentosa desoxirribosa y ribosa.

La PDH mitocondrial y la OGDH son parte de las vías bioquímicas que resultan en la generación de trifosfato de adenosina (ATP), que es una forma importante de energía para la célula. PDH vincula la glucólisis al ciclo del ácido cítrico, mientras que la reacción catalizada por OGDH es un paso limitante en el ciclo del ácido cítrico..

En el sistema nervioso, la PDH también participa en la producción de acetilcolina, un neurotransmisor, y en la síntesis de mielina.

Trifosfato de tiamina

El trifosfato de tiamina (ThTP) se consideró durante mucho tiempo una forma neuroactiva específica de tiamina, desempeñando un papel en los canales de Cloruro en las neuronas de los mamíferos y otros animales, aunque esto no se entiende completamente. Sin embargo, recientemente se demostró que ThTP existe en bacterias, hongos, plantas y animales, lo que sugiere un papel celular mucho más general.

En particular en E. coli, parece jugar un papel en respuesta a la inanición de aminoácidos.

Trifosfato de adenosina tiamina

Recientemente se ha descubierto trifosfato de adenosina tiamina (AThTP) o trifosfato de adenosina tiaminilado en Escherichia coli, donde se acumula como resultado de la falta de carbono. En E. coli, AThTP puede representar hasta el 20% del total de tiamina. También existe en cantidades menores en levadura, raíces de plantas superiores y tejido animal.

Adenosina tiamina difosfato

El difosfato de adenosina tiamina (AThDP) o el difosfato de adenosina tiaminilado existen en pequeñas cantidades en el hígado de vertebrados, pero su papel sigue siendo desconocido.

Historia

Algunos contribuyentes al descubrimiento de la tiamina.

  • Takaki Kanehiro
  • Umetaro Suzuki
  • Christiaan Eijkman
  • Gerrit Grijns
  • Casimir Funk
  • Rudolph Peters
  • Ronald Breslow

La tiamina fue la primera de las vitaminas solubles en agua que se describió, lo que condujo al descubrimiento de nutrientes más esenciales y a la noción de vitamina.

En 1884, Takaki Kanehiro (1849–1920), cirujano general de la armada japonesa, rechazó la teoría previa de los gérmenes para el beriberi y planteó la hipótesis de que la enfermedad se debía a insuficiencias en la dieta.Al cambiar las dietas en un barco de la marina, descubrió que reemplazar una dieta de arroz blanco solo con una que también contenía cebada, carne, leche, pan y verduras, casi eliminó el beriberi en un viaje por mar de nueve meses.

Sin embargo, Takaki había agregado muchos alimentos a la dieta exitosa y atribuyó incorrectamente el beneficio al aumento de la ingesta de nitrógeno, ya que las vitaminas eran sustancias desconocidas en ese momento. La Marina no estaba convencida de la necesidad de un programa tan costoso de mejora de la dieta, y muchos hombres continuaron muriendo de beriberi, incluso durante la guerra ruso-japonesa de 1904–5.

No fue hasta 1905, después de que se descubrió el factor anti-beriberi en el salvado de arroz (eliminado mediante pulido en arroz blanco) y en el salvado de cebada, el experimento de Takaki fue recompensado al convertirlo en un barón en el sistema de nobleza japonés, después de lo cual fue llamado cariñosamente «Barón Barón».

La conexión específica para el grano fue hecha en 1897 por Christiaan Eijkman (1858-1930), un médico militar en las Indias holandesas, quien descubrió que las aves alimentadas con una dieta de cocinado, el arroz pulido desarrollado parálisis, que podría ser revertido por la interrupción de pulido de arroz.

Atribuyó beriberi a los altos niveles de almidón en el arroz que es tóxico. Él creía que la toxicidad se contrarrestaba en un compuesto presente en los pulidos de arroz. Un asociado, Gerrit Grijns (1865–1944), interpretó correctamente la conexión entre el consumo excesivo de arroz pulido y beriberi en 1901:

Llegó a la conclusión de que el arroz contiene un nutriente esencial en las capas externas del grano que se elimina por pulido.Eijkman finalmente recibió el Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1929, porque sus observaciones llevaron al descubrimiento de vitaminas.

En 1910, un científico japonés Umetaro Suzuki aisló por primera vez el compuesto que describió como ácido abérico. En la traducción del periódico japonés en el que se afirmó que era un nuevo hallazgo, se omitió esta afirmación. En 1911 un bioquímico polaco Casimir Funk aisló la sustancia antineurítica del salvado de arroz (la tiamina moderna) que llamó una «vitamina» (debido a que contiene un grupo amino).

Sin embargo, Funk no caracterizó completamente su estructura química. Químicos holandeses, Barend Coenraad Petrus Jansen (1884–1962) y su colaborador más cercano Willem Frederik Donath(1889–1957), aisló y cristalizó el agente activo en 1926, cuya estructura fue determinada por Robert Runnels Williams (1886–1965), químico estadounidense, en 1934.

El equipo de Williams nombró a la tiamina como «tio» o «vitamina que contiene azufre», con el término «vitamina» proveniente indirectamente, a través de Funk, del grupo amina de la tiamina misma (en este momento en 1936, se sabía que las vitaminas no siempre eran aminas, por ejemplo, vitamina C). La tiamina fue sintetizada en 1936 por el grupo Williams.

La tiamina se denominó por primera vez «aneurina» (por vitamina antineurítica). Sir Rudolph Peters, en Oxford, introdujo las palomas privadas de tiamina como un modelo para comprender cómo la deficiencia de tiamina puede conducir a los síntomas patológicos y fisiológicos del beriberi. De hecho, alimentar a las palomas con arroz pulido conduce a un comportamiento fácilmente reconocible de retracción de la cabeza, una condición llamada opistótonos.

Si no se trata, los animales murieron después de unos días. La administración de tiamina en la etapa de opistótonos condujo a una cura completa en 30 minutos. Como no se observaron modificaciones morfológicas en el cerebro de las palomas antes y después del tratamiento con tiamina, Peters introdujo el concepto de lesión bioquímica.

Cuando Lohman y Schuster (1937) mostraron que el derivado de tiamina difosforilada (difosfato de tiamina, ThDP) era un cofactor requerido para la descarboxilación oxidativa del piruvato, una reacción que ahora se sabe que es catalizada por la piruvato deshidrogenasa, el mecanismo de acción de la tiamina en el metabolismo celular parecían dilucidarse.

En la actualidad, esta visión parece estar demasiado simplificada: la piruvato deshidrogenasa es solo una de varias enzimas que requieren tiamina difosfato como cofactor; Además, desde entonces se han descubierto otros derivados de fosfato de tiamina, y también pueden contribuir a los síntomas observados durante la deficiencia de tiamina.

Por último, el mecanismo por el cual el resto de tiamina de ThDP ejerce su función de coenzima mediante sustitución de protones en la posición 2 de lael anillo de tiazol fue aclarado por Ronald Breslow en 1958.

Etiquetas: