Tiamina – Witamina B1. Źródła, objawy niedoboru i nadmiaru

Żywność, którą spożywamy, dostarcza do naszego organizmu makroskładniki, będące źródłem energii, a także mikroskładniki, które bezpośrednio nie odżywiają komórek, ale są niezbędne dla prawidłowości procesów w nich zachodzących. Taką grupę związków organicznych stanowią witaminy. Chociaż nasz organizm potrzebuje ich w niewielkich ilościach, to jednak muszą one być dostarczane codziennie z pożywieniem, ponieważ tylko niektóre mogą zostać zmagazynowane na dłużej i tylko niektóre mogą zostać zsyntetyzowane w ciele człowieka.

Historia

Słowo witamina pochodzi od łacińskiego słowa Vita oznaczającego życie i słowa „amina”. Pierwszy raz zostało użyte przez polskiego biochemika Kazimierza Funka w 1912 roku, któremu udało się wyizolować z otrąb ryżowych tiaminę, nazywaną też witaminą B1, która ma charakter aminy. Odkrycie naukowe było ściśle związane z właściwościami leczniczymi w stosunku do choroby beri-beri polegającej na wielonerwowym zapaleniu, jednak z czasem poznano również inne właściwości tiaminy. Zapoczątkowało to poszukiwanie innych związków w żywności, których niedobór wywoływał określone schorzenia. Chociaż już nie wszystkie spośród nich miały budowę aminy, nazywano je ogólnie witaminami.

Budowa

Witaminy stanowią zróżnicowaną grupę związków organicznych. Ta niejednorodność dotyczy również konkretnych witamin, ponieważ pod jedną nazwą witaminy ukrywać się może wiele podobnych do siebie związków, również takich, które wymagają przekształceń by uzyskać aktywność biologiczną. Ze względu na rozpuszczalność i związane z nią miejsce występowania w żywności, podzielić je możemy na rozpuszczalne w wodzie i rozpuszczalne w tłuszczach.

Tiamina

Tiamina, nazywana też aneuryną należy do grupy witamin rozpuszczalnych w wodzie. Pod względem budowy chemicznej jest to połączenie poprzez mostek metylenowy dwóch pierścieni: pirymidynowego i tiazolowego, przy których występują odpowiednio grupy: aminowa i metylowa oraz metylowa i hydroksyetylowa.

W żywności tiamina występuję w postaci estrów fosforanowych. Produktem charakteryzującym się znaczną zawartością witaminy B1 jest mięso, w szczególności wieprzowina. Ponad 80% tiaminy, występującej w produktach zwierzęcych, ma formę pirofosforanu. Jednak z uwagi na wielkość spożycia poszczególnych artykułów żywnościowych w polskiej diecie, największym źródłem witaminy B1 są produkty zbożowe, w których związek ten występuj e pod postacią monofosforanu tiaminy.

Spożywanie żywności wiąże się z obróbką kulinarną surowców, podczas której dochodzi do strat substancji odżywczych. Tiamina charakteryzuje się różną wrażliwością na działanie temperatury, w zależności od pH środowiska. Obróbka w środowisku kwaśnym (pH,5) nie powoduje jej znacznego rozpadu, do którego dochodzi podczas ogrzewania w pH zasadowym.

Znaczenie dla organizmu

Witamina B1, występując w postaci pirofosforanu tiaminy (TPP), jest koenzymem enzymów przemian węglowodanowych zachodzących w komórkowych mitochondriach: dekarboksylazy i transketolazy. Współuczestnicząc w oksydacyjnej dekarboksylacji kwasów pirogronowego i alfa-ketoglutarowego, zapobiega nadmiernemu gromadzeniu się kwasów w mięśniach powstających podczas procesów energetycznych. Bierze udział również w cyklu pentozowym, w którym powstaje ryboza niezbędna do syntezy nukleotydów – cząsteczek DNA. Obecność tiaminy warunkuje także syntezę wysokoenergetycznych rybonukleotydów, takich jak ATP i GTP oraz koenzymów NADPH, czyli związków stanowiących podstawę oddychania wewnątrzkomórkowego.

Udział tiaminy w przemianie metabolicznej węglowodanów odbija się również na funkcjonowaniu układu nerwowego, który czerpie energię z cukrów. Niedobór tej witaminy prowadzi do pogoszczenia funkcjonowania przewodnictwa nerwowego, czego efektem są zmiany w budowie komórek nerwowych. Może dojść do zaniku osłonki mielinowej.

Witamina B1 może odgrywać także rolę w funkcjonowaniu układu hormonalnego. Przypuszcza się, że reguluje ona pracę tarczycy, ponieważ wzrost jej wydzielania z moczem zaobserwowano w przypadku nadczynności tego gruczołu.

Zapotrzebowanie

Tiamina nie ma zdolności magazynowania się w organizmie, a przy zwiększonej podaży nie obserwuje się ciągłego wzrostu wysycenia, a nadmiar usuwany jest w postaci metabolitów z moczem. Zasoby witaminy u człowieka kształtują się na poziomie 30mg, a jej okres półtrwania wynosi od 9 do 18 dni. W wyniku zaprzestania podaży witaminy B1, w ciągu 3 miesięcy dochodzi do wyczerpania jej zapasów. Zapotrzebowania na witaminę B1 zależne jest od ilości spożywanego jedzenia, a dokładniej węglowodanów. W latach ’70 ekspercie Światowej Organizacji Zdrowia ustalili, że dawką pozwalającą na poprawne funkcjonowanie erytrocytów  jest 0,33 mg tiaminy na 1000 kcal, jednak rekomendowane ilości są większe, w związku z czym zdrowe dorosłe kobiety powinny przyjmować około 1,1 mg witaminy dziennie, a mężczyźni około 1,3 mg. Należy jednak pamiętać, że w zależności od stanu zdrowia i trybu życia, zapotrzebowanie to może być większe.

Spożycie tiaminy

W badaniu przeprowadzonym wśród młodzieży gimnazjalnej i licealnej warszawskich szkół odnotowano zbliżone do norm spożycie witaminy B1 w grupie dziewcząt i przekraczające rekomendowane normy spożycie w grupie chłopców. Jednak zaobserwowano również przypadki niedoborowej podaży tego składnika. Zawartość tiaminy na poziomie mniejszym niż 90% normy wykazano u 40% dziewcząt i 13% chłopców. Witamina B1, B3 iB6 przyjmowane wraz z pożywieniem przez warszawską młodzież pochodziły głównie z mięsa i jego przetworów (21-41%) oraz pieczywa i innych produktów zbożowych (23-34%). Mniej istotnymi źródłami tych witamin były warzywa i przetwory (11-23%), natomiast pozostałe artykuły żywnościowe, takie jak mleko, owoce i inne dostarczały w sumie 18-32% witamin.

Źródła tiaminy

Występowanie witaminy B1 w żywności jest powszechne, dlatego osoby zdrowe odżywiające się w sposób zróżnicowany nie są narażone na jej niedobory. Wśród produktów pochodzenia roślinnego szczególnie bogatym źródłem są otręby oraz artykuły  powstałe z mąki nieczyszczonej. Na szczególną uwagę zasługują drożdże stosowane do produkcji piwa, ponieważ zawierają one znaczne ilości nie tylko tiaminy, ale również innych witamin z grupy B. Wśród produktów zwierzęcych największą zawartością witaminy charakteryzuje się mięso wieprzowe. Znaczne ilości znajdują się także w podrobach.

Czaja J. i wsp. zbadali wybrane produkty zbożowe pod kątem zawartości tiaminy i niacyny, których wyniki zobrazowali na wykresach przedstawionych poniżej. Analiza wyników pozwoliła stwierdzić, że wśród produktów zbożowych szczególną zawartością witaminy B1 charakteryzuje się ryż dziki.

Zawartości tiaminy (A) w badanych rodzajach ryżu:

1 – jaśminowy, 2 – biały długoziarnisty, 3 – naturalny brązowy, 4 – dziki, 5 –dziki i parboiled, 6 – parboiled, 7 – gold parboiled, 8 – Bastmati, 9 – amerykański, 10 –do sushi, 11 – tajlandzki czerwony

Zawartości tiaminy (A) w badanych rodzajach makaronu

1 – luksusowy jajeczny, 2 – krajaneczka jajeczna, 3 – spaghetti bezjajeczny, 4 – razowy bezjajeczny, 5 – świdry pełnoziarnisty, 6 – świdry bezjajeczny, 7 – świdry wzbogacany, 8 – parpadele jajeczny, 9 – ze szpinakiem, 10 – ze szpinakiem

i pomidorami, 11 – z czosnkiem i bazylią

Niedobór i nadmiar

Witamina B1 nie kumuluje się w organizmie, a przy zwiększonej podaży usuwana jest wraz z moczem, dlatego też niemożliwe jest doprowadzenie do stanu hiperwitaminozy poprzez spożywanie produktów żywnościowych. Z uwagi na powszechność jej występowania, niedobory są również rzadko stwierdzane. Mogą one występować u osób długotrwale głodzonych i źle odżywiających się oraz u tych, u których zachodzi zwiększone wydalanie moczu, np. przyjmujących diuretyki.

Na zdolność wykorzystania witaminy B1 wpływa również skład przyjmowanych posiłków. Produkty takie jak kawa, herbata oraz owoce morza, spożywane często w zwiększonych ilościach, mogą przyczyniać się do rozpadu witaminy wskutek działania zawartego w nich enzymu-tiaminazy.

Niedobór witaminy w fazie początkowej jest trudny do zaobserwowania i rozpoznania, ponieważ jego objawy są niespecyficzne i mogą być kojarzone z manifestacją innych współwystępujących schorzeń. Osoba, której zasoby witaminy B1 zostają zubożone może cierpieć na bezsenność i odczuwać pogorszenie nastroju, a nawet depresję. Występują u nich bóle mięśniowe, obniża się ciśnienie krwi oraz może pojawić się jadłowstręt.

Grupę obciążoną zwiększonym ryzykiem niedoboru tiaminy stanowią osoby nadużywające alkohol. Występuje u nich nie tylko zmniejszone ogólne wchłanianie witamin, ale też zaburzone zostaje przejście witaminy B1 w jej aktywną postać, czyli pirofosforan. To właśnie u alkoholików zaobserwowano rozwój choroby beri-beri będącej klinicznym objawem niedoboru. Natomiast w krajach rozwijających się chorobę beri-beri stwierdza się u ludzi, których dieta, ze względów ekonomicznych, składa się głównie z węglowodanów przy jednoczesnym braku odpowiedniej podaży tiaminy. U tych osób pojawia się brak łaknienia i spadek mięśniowej masy ciała, co częściowo może być maskowane poprzez powstające obrzęki. Następują zmiany degeneracyjne układu nerwowego, których przejawem mogą być konwulsje. Rozwijające się zaburzenia pracy układu sercowo-naczyniowego zwiększają ryzyko zgonu.

Tiamina a bóle głowy

Badanie opublikowane w 2022 roku w Headache [6] wskazuje, że tiamina może mieć także związek z migreną. Podczas badania odkryto zależność, że wysokie spożycie tiaminy wiązało się z rzadkim występowaniem migreny – szczególnie wśród kobiet – przyp. redakcji

Beri-beri

Choroba beri-beri jest postacią zaawansowanego niedoboru tiaminy, a jej diagnoza jest trudna, ponieważ opiera się na obserwacji objawów klinicznych. Beri-beri można podzielić, w zależności od przebiegu, na dwa rodzaje. W pierwszej, tak zwanej odmianie mokrej, pojawiają się obrzęki, które doprowadzają do zaburzeń układu sercowo-naczyniowego i w konsekwencji do niewydolności serca. Odmiana sucha atakuje układ nerwowy doprowadzając do polineuropatii i encefalopatii Wernickiego. Encefalopatia Wernickiego będąca przejawem ciężkiego niedoboru, zwykle nie jest w porę zdiagnozowana i doprowadza do śmierci pacjenta, po której dopiero udaje ustalić się przyczynę zgonu. Charakterystycznym obrazem dla tej jednostki jest występujące zaburzenie ruchów gałek ocznych, zaburzenia świadomości oraz ataksja.

Beri-beri stanowi jednostkę chorobową charakterystyczną dla alkoholików, jednak niedobór tiaminy może wystąpić również w przebiegu różnych schorzeń i metod ich leczenia. Przykładem mogą być pacjenci hemodializowani, u których często występuję zmniejszona podaż witaminy wraz z dietą, a ponadto wzrasta ilość strat witaminy w wyniku dializy. Z uwagi na zwiększone ryzyko niedoboru i opisy przypadków zaburzeń świadomości u tych pacjentów, osoby hemodializowane powinny być suplementowane witaminą B1.

Leczenie niedoboru

W przypadku wystąpienia niedoboru tiaminy stosuje się jej suplementację drogą dożylną w ilości 600 mg na dobę podawanej w 3 dawkach. Jeśli leczenie zostało zastosowane odpowiedni wcześnie, objawy ustępują już po 1-2 dobie. Podawanie witaminy B1 nie jest obciążone szczególnym ryzykiem i może być bezpiecznie stosowane z równoczesnym zachowaniem zasad aseptyki związanych z samą drogą podania.

Leczenie żywieniowe

Witamina B1 odgrywa też istotną rolę w leczeniu żywieniowym wyniszczonych osób, u których istnieje ryzyko wystąpienia refeednig syndrome. U chorych niedożywionych wewnątrzustrojowe zasoby B1 są zubożone, dlatego nie byliby oni w stanie metabolizować zwiększonej nagle ilości węglowodanów, dostarczanej w trakcie leczenia żywieniowego. Duża podaż węglowodanów bez pokrycia zapotrzebowania na witaminę B1 nasilałaby objawy niedoboru tiaminy zagrażając życiu pacjenta. Dlatego osoby wyniszczone, u których planowane jest leczenie żywieniowe wymagają suplementacji tiaminy, rozpoczynania leczenia od małych dawek glukozy oraz stałego monitorowania stanu klinicznego.

Bibliografia:

1. E. Dybkowska, F. Świderski, B. Waszkiewicz-Robak, Zawartość witamin z grupy B w dietach młodzieży zamieszkałej w Warszawie, Probl Hig Epidemiol 2011, 92(3): 660-662
2. M. Jankowska, H. Storoniak, P. Rutkowski, Zaburzenia gospodarki witamin rozpuszczalnych w wodzie u pacjentów hemodializowanych, Forum Nefrologiczne 2011, tom 4, nr 1, 5–13
3. J. Czaja, A. Lebiedzińska, A. Dawidowska, K. Panasiuk, P. Szefer, OCENA WYBRANYCH PRODUKTÓW ZBOŻOWYCH JAKO ŹRÓDŁA TIAMINY I NIACYNY W DIECIE, Rocz Panstw Zakl Hig 2012, 63, Nr 2, 187 – 192
4. M. Jarosz, Normy żywienia człowieka, Normy żywienia dla populacji polskiej – nowelizacja, IŻŻ, Warszawa, 2012.
5. H. Gertig, J. Przysławski, Bromatologia. Zarys nauki o żywności i żywieniu, PZWL, Warszawa, 2007.
6. Li, D., Guo, Y., Xia, M., Zhang, J., & Zang, W. (2022). Dietary intake of thiamine and riboflavin in relation to severe headache or migraine: A cross-sectional survey. Headache, 10.1111/head.14384. Advance online publication. https://doi.org/10.1111/head.14384

• Data pierwotnej publikacji: 15.12.2014
• Data ostatniej aktualizacji o wyniki badań: 4.09.2022