Vitamin B1 (Thiamin)

Zu Vitamin B1 zählen verschiedene Thiaminverbindungen, die sich durch eine ähnliche Wirkungsweise auszeichnen. In der Natur kommt hauptsächlich die stoffwechselaktive Form Thiaminphosphat (Verbindung aus Thiamin und dem Mineralstoff Phosphor) vor. Zudem gibt es künstlich hergestellte Verbindungen, die in erster Linie in Medikamenten Einsatz finden. Thiaminphosphat ist an wichtigen Reaktionen des Energiestoffwechsels beteiligt. Weitere entscheidende Aufgaben übernimmt Thiamin innerhalb des Informationsaustausches zwischen den Nervenzellen und bei der Produktion bestimmter Neurotransmitter (Acetylcholin, Serotonin).

Synthese

Beim Thiamin handelt es sich um ein substituiertes Pyrimidin, das über eine Methylenbrücke mit einem Thiazolring verbunden ist. Bereits geringe Änderungen am Molekül oder an den Substituenten sind mit einer verminderten Vitaminwirkung verbunden. In der Nahrung liegt Thiamin überwiegend in seiner biologischen aktiven Form als Thiaminpyrophosphat vor.

Der menschliche Organismus kann 25 bis 30 mg Thiamin speichern. Die höchsten Konzentrationen befinden sich im Herzmuskel, in den Nieren, in der Leber und im Gehirn. Bei Aufnahmen von höheren Dosen an Thiamin ist die Bindungskapazität an Proteine im Blut schnell überschritten und Thiamin wird unverändert über den Urin ausgeschieden.

Beim Thiamin handelt es sich um ein substituiertes Pyrimidin, das über eine Methylenbrücke mit einem Thiazolring verbunden ist. Diese Anordnung gewährleistet eine hohe Struktur- und Konstitutionsspezifität. Bereits geringe Änderungen am Molekül oder an den Substituenten sind mit einer verminderten Vitaminwirkung verbunden.

Eigenschaften:

  • wasserlöslich
  • stabil in sauren Lösungen, im neutralen und basischen Milieu
  • hitzeempfindlich
  • oxidationsempfindlich
  • empfindlich gegen Feuchtigkeit

Stoffwechsel

In der Nahrung liegt Thiamin überwiegend in seiner biologischen aktiven Form als Thiaminpyrophosphat vor. In phosphorylierter Form ist eine Resorption jedoch nicht möglich, da es nicht membrangängig ist. Daher muss Thiaminpyrophosphat im Darmlumen zuvor durch Pyrophosphatasen gespalten werden. Anschließend gelangt das Spaltprodukt per saturablen Transportmechanismus bei niedriger Konzentration in das Dünndarmepithel, wohingegen es in höheren Konzentrationen diffundiert.

Im Dünndarmepithel wird es anschließend zum Thiaminpyrophosphat rephosphoryliert. Auch die Ausschleusung aus dem Darmepithel durch die basolateralen Membranabschnitte der Epithelzellen kann nur nach erneuter Dephosphorylierung in freies Thiamin erfolgen.

Etwa 75% befinden sich in den Erythrozyten und 15% in den Leukozyten. 10% sind überwiegend an Albumine gebunden und werden zum Zielgewebe transportiert. Die Aufnahme in die Zellen der Zielgewebe erfolgt analog der intestinalen Resorption. Intrazellulär erfolgt die Umwandlung zum biologisch aktiven Thiaminpyrophosphat mit Hilfe des Enzyms Thiaminkinase.

Der menschliche Organismus kann 25 bis 30 mg Thiamin speichern. Die biologische Halbwertzeit beträgt zwischen 10 und 18 Tagen. Die höchsten Konzentrationen befinden sich im Herzmuskel, in den Nieren, in der Leber und im Gehirn.

Bei Aufnahmen von höheren Dosen an Thiamin ist die Bindungskapazität an Proteine im Blut schnell überschritten und Thiamin wird unverändert über den Urin ausgeschieden. 50% der ausgeschiedenen Menge ist unverändertes und mit Sulfat verestertes Thiamin. Der Rest besteht aus zahlreichen Metaboliten wie Thiaminsäure und Pyramin.

Bioverfügbarkeit

Thiamin wird in den oberen Dünndarmabschnitten in Abhängigkeit der tatsächlich konsumierten Menge aufgenommen. Bei der Zubereitung eines Lebensmittels wird es schnell zerstört. Selbst bei schonender Zubereitung treten durchschnittliche Verluste um die 30% auf. Verantwortlich hierfür sind Hitze- und Luftempfindlichkeit sowie Wasserlöslichkeit.

Die Bioverfügbarkeit von Thiamin wird durch Vitamin C, Wein- sowie Zitronensäure gesteigert. Der Status kann durch Messen der Thiamin-Plasmakonzentration bestimmt werden. Aussagekräftiger ist jedoch der Erythrozyten-Transketolase-Aktivitätstest (ETKA) sowie der Thiamingehalt Kreatinin.

Die Bioverfügbarkeit von Thiamin steigt durch:

  • Vitamin C
  • Wein- und Zitronensäure

Die Bioverfügbarkeit sinkt durch:

  • Hitzeeinwirkung, Pasteurisation, Lagerung
  • Proteinmangel, Folsäuremangel
  • Polyhydroxyphenole (Tannine, Chlorogensäure)

Funktionen und Aufgaben

Zu Vitamin B1 zählen verschiedene Thiaminverbindungen, die sich durch eine ähnliche Wirkungsweise auszeichnen. In der Natur kommt hauptsächlich die stoffwechselaktive Form Thiaminphosphat (Verbindung aus Thiamin und dem Mineralstoff Phosphor) vor. Zudem gibt es künstlich hergestellte Verbindungen, die in erster Linie in Medikamenten Einsatz finden.

Thiaminphosphat ist an wichtigen Reaktionen des Energiestoffwechsels beteiligt. Weitere entscheidende Aufgaben übernimmt Thiamin innerhalb des Informationsaustausches zwischen den Nervenzellen und bei der Produktion bestimmter Neurotransmitter.

In der biologisch aktiven Form ist Thiamin als Thiaminpyrophosphat Cofaktor von verschiedenen Enzymen, die an der Energiegewinnung und Multienzymkomplexen beteiligt sind.

Die Transketolase als wichtigstes Vitamin B1-abhängiges Enzym ist in den Pentosephosphatweg eingebunden. Hier ist es an der Umwandlung von Hexosen und Pentosen zur Bereitstellung von Pentosephosphat für die Nukleinsäuresynthese und von NADPH2 für die Fett- und Cholesterinsynthese beteiligt.

Weitere Enzyme: 

  • Pyruvat-Dehydrogenase und Alpha-Ketoglutarat-Dehydrogenase: oxidative Decarboxylierung von Pyruvat zu Azetyl-CoA
  • Verzweigtketten-Alpha-Ketosäuren-Dehydrogenase: Dehydrogenasesystem für oxidative Decarboxylierung von verzweigten Aminosäuren
  • neben Thiamin als Coenzym sind weitere Cofaktoren wie NAD, FAD, Coenzym A und Liponamid beteiligt.

Thiamin ist zur Aufrechterhaltung des zentralen und peripheren Nervensystems an der Erregungsleitung und -übertragung beteiligt. Bei der Stimulation von Nerven wird Thiamin freigesetzt. Da Glutamat, Azetylcholin, Aspartat sowie Delta-Aminobuttersäure aus dem oxidativen Glukosestoffwechsel gebildet werden, steht Thiamin auch mit dem Metabolismus von Neurotransmittern des adrenergen, serotonergen und cholinergen Systems im ZNS in Beziehung.

Mit der Glukosekonzentration steigt auch die Konzentration an den advanced glykosylation end-products (AGE). Dabei handelt es sich um Reaktionen von Aminosäuren mit reduzierenden Zuckern (Maillard-Reaktion). In vitro-Studien zeigen, dass Thiamin die AGE Bildung hemmen kann.

Interaktionen

Die langfristige Medikamenteneinnahme sowie altersbedingte Resorptionsstörungen können sich negativ auf die Thiamin-Resorption auswirken und zu einem manifesten Mangel beitragen. Zudem beeinflussen verschiedene Nährstoffe und Lebensmittel den Thiaminstatus, indem diese zu einer verminderten oder gestörten Resorption beziehungsweise zu einer gesteigerten Ausscheidung von Thiamin beitragen.

Die langfristige Medikamenteneinnahme kann einen Mangel bestimmter Mikronährstoffe hervorrufen. Altersbedingte Resorptionsstörungen und erhöhter Medikamentenkonsum tragen zu einem manifesten Mangel bei.

Folsäure, Magnesium, Polyphenole und Vitamin C tragen zu einer verminderten Resorption beziehungsweise zu einer gesteigerten Ausscheidung von Thiamin bei. Kaffee- und Schwarzteekonsum wirken sich aufgrund der Tannine und Chlorogensäure negativ auf den Thiaminstatus aus. Ein Übermaß an Alkohol führt direkt sowie indirekt zu einer gestörten Resorption und Verwertung von Thiamin.

Mangelerscheinungen

Ein B1-Mangel führt zu Störungen des Kohlenhydratstoffwechsels. Bei stark ausgeprägtem Mangel tritt die Erkrankung Beri-Beri auf. Hierbei wird eine feuchte und eine trockene Form unterschieden. Bei der feuchten Form treten Wassereinlagerungen im ganzen Körper auf. Die trockene Form ist hingegen in erster Linie durch Nervenschädigungen gekennzeichnet.

Bei gestillten Säuglingen kann Beri-Beri mit einer Kohlenhydratunverträglichkeit einhergehen. Die klassische Beri-Beri-Erkrankung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Entwicklungsländer. Jedoch zeigen Alkoholiker oft Mangelsymptome des Nervensystems. Symptome einer Überdosierung mit Thiamin über die Nahrung sind nicht bekannt. In einzelnen Fällen kam es nach intravenöser Verabreichung zu Überempfindlichkeitsreaktionen.

Mangelerscheinungen können durch eine thiaminarme Kost begünstigt werden. Ein manifester Thiaminmangel kann bei schweren Alkoholikern durch die gestörte intestinale Resorption sowie die gestörte Thiaminverwertung infolge der toxischen Wirkung des Alkohols auf die Gewebe beobachtet werden.

Gewebe mit einem hohen Glukoseumsatz wie das Nervensystem, der Gastrointestinaltrakt und das kardiovaskuläre System sind besonders von einem Thiaminmangel betroffen. Dies äußert sich in zwei Symptomkomplexen.

Kardiovaskuläre Symptome als Zeichen einer Herzinsuffizienz

  • Ödeme
  • Atemnot, Beklemmungsgefühle
  • Tachykardien

Neurologische Störungen

  • Sensibilitätsstörungen, Nervenentzündungen
  • Muskelschwäche
  • Muskelschmerzen- und Krämpfe
  • Lähmungen

Erkrankungen

Die Beri-Beri Erkrankung tritt bei chronischem Thiaminmangel auf und ist durch kardiovaskuläre und neurologische Symptome charakterisiert. Die infantile Beri-Beri Erkrankung tritt bei gestillten Säuglingen von Frauen mit Thiaminmangel auf und äußert sich in Symptomen des Säuglings mit

  • Trinkschwäche
  • Apathie
  • Erbrechen und Unruhe

Die Wernickesche Enzephalopathie ist ein akuter Thiaminmangel durch Malabsorption oder eine sehr geringe Zufuhr und kommt in erster Linie bei schweren Alkoholikern mit zentralen Störungen und Blutungen im Hirnstamm vor.

Risikogruppen

  • Alkoholiker
  • Senioren
  • Patienten mit Magersucht/ Bulimie

Hypervitaminosen und Toxizität

Thiamin ist aufgrund seiner Wasserlöslichkeit nicht toxisch. Lediglich nach parenteraler Zufuhr können Nebenwirkungen auftreten. Vereinzelt kam es bei Dosen über 200 mg zu Schwindel, Kopfschmerzen, Muskelschwäche, Paralyse und allergischen Reaktionen.

Vorkommen und Zufuhrempfehlungen

Vitamin B1 (Thiamin) wird im Körper nur in geringen Mengen gespeichert. Daher ist eine regelmäßige Zufuhr über die Nahrung notwendig. Gute Thiaminlieferanten sind Muskelfleisch (besonders Schweinefleisch), Leber, Haferflocken sowie Nüsse und Samen. Auch einige Fischarten wie Scholle und Thunfisch enthalten nennenswerte Mengen Thiamin.

In Getreideprodukten ist B1 (wie alle B-Vitamine) vor allem in der Kleie und den Keimen enthalten. Die notwendige Thiaminzufuhr orientiert sich am Energieverbrauch. So benötigen Leistungssportler mit schwerer körperlicher Arbeit mehr Thiamin als Büroangestellte mit überwiegend sitzender Tätigkeit. Auch in Schwangerschaft und Stillzeit ist der tägliche Bedarf erhöht, da mehr Energie verbraucht wird. Bei Senioren wiederum sinkt mit nachlassender Aktivität die benötigte Thiaminmenge. Besonders anfällig für Mangelerscheinungen sind chronische Alkoholiker, bei den die Aufnahme von Vitamin B1 gestört ist.

Gute Thiamin-Lieferanten sind Muskelfleisch (besonders Schweinefleisch), Leber, Haferflocken, Hülsenfrüchte sowie Nüsse und Samen. In Getreideprodukten ist Thiamin vor allem in der Kleie und in den Keimen enthalten. Auch einige Fischarten wie Scholle und Thunfisch enthalten nennenswerte Mengen Thiamin.

Der Bedarf liegt bei 1,0 bis 1,4 mg pro Tag für Erwachsene. Ein erhöhter Bedarf besteht infolge der veränderten Stoffwechselsituation sowie der Bedürfnisse des Föten für Schwangere und Stillende.

Downloads

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Wirkstoffe Vitamin B1 (Thiamin)  Miniposter Vitamin B1
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Wirkstoffe Vitamin B1 (Thiamin)  Lebensmitteltabelle Vitamin B1
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