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5.6.1 結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
維生素B1又稱硫胺素（Thiamine VB1）,在室溫下與中性亞硫酸鈉溶液中分解嘧啶和噻唑兩部分（圖5-10）。它與焦磷酸生成硫胺素焦磷酸（Thiamine pyrophosphate,TPP），即羧化輔酶（cocarboxylase）,這個(gè)反應(yīng)需要ATP參加，結(jié)構(gòu)式見圖5-11。TPP參與糖代謝中α酮酸的氧化脫羧作用。
圖5-10 維生素B1經(jīng)Na2SO3分解為嘧啶和噻唑
圖5-11 羧化輔酶（TPP）的結(jié)構(gòu)式
圖5-12 硫色素分子式
維生素B1鹽酸鹽1g先溶于1ml水中，可在酒精中形成1%溶液，不溶于其他有機(jī)溶媒中。PH7時(shí)水溶液的紫外線吸收高峰為235，267nm，相當(dāng)于嘧啶及噻唑兩部分。在PH1時(shí)，只有1個(gè)高峰在247nm處，在260mn處有一個(gè)肩，也相當(dāng)于這二個(gè)組成部分。在高溫時(shí)，尤其在堿性溶液中，非常容易破壞，但在PH5以下易破壞。在堿性溶液中，在氧化劑（如高鐵氰酸鉀）可將維生素B1氧化為硫色素（Thiochrome），據(jù)此可用以測(cè)定VB1（圖5-12）。
人工合成的VB1衍生物有丙基硫胺素二硫化物（Thiamin propyl disulfite,TPD）及4氫糖醛二硫硫胺素（thiamin tetrahydrofurfural disulfide TTFDD），不溶于水，被硫胺素酶破壞較少?？诜螅?、組織及腦脊髓液中維生素B1的水平較服用維生素B1時(shí)要高甚至可高10倍。在消化道中也易吸收。因此這些衍生物常在臨床上應(yīng)用。有些衍生物如吡啶硫胺素（pyrithiamino）及氧代硫胺素有抗維生素B1作用，前者使大腦中維生素B1易于空竭，后者可導(dǎo)致除神經(jīng)系統(tǒng)外其他系統(tǒng)的維生素B1缺乏癥狀。
5.6.2 代謝
維生素B1在小腸中吸收，濃度高時(shí)為擴(kuò)散，低時(shí)為主動(dòng)吸收，需要鈉離子及ATP，缺乏鈉離子及ATP酶可抑制其吸收。低水平時(shí)吸收約57.5%，高時(shí)約26.2%。維生素B1進(jìn)入到小腸細(xì)胞磷酸化成酯，從小腸細(xì)胞出去，也需要正常濃度的鈉離子及ATP酶。葉酸缺乏可影響維生素B1的吸收。
體內(nèi)約有維生素B130mg，50%在肌肉中，骨骼、心、肝、腎及腦中較多，體內(nèi)維生素B1的80%為TPP，10%為硫胺素三磷酸（TTP），還有一些硫胺素單磷酸及維生素B1。體內(nèi)有三種酶參與形成上述的硫胺素磷酸化合物：硫胺素焦磷酸催化硫胺素與ATP作用形成TPP；TPP-ATP磷酸轉(zhuǎn)移酶催化TPP+ATP→TPP；及硫胺素焦磷酸酶參與TPP→TMP的反應(yīng)。
大鼠及人尿中有許多硫胺素代謝物，已知結(jié)構(gòu)者僅6種，其中2-甲基4-氨基5嘧啶羧酸，4-甲基噻唑5-醋酸及硫胺素醋酸為最主要者。在大鼠中經(jīng)酒精脫氫酶的作用，可以將硫胺素及噻唑氧化到相應(yīng)的要酸。
5.6.3 生理功能
（1）硫胺素焦磷酸為羧化酶的輔酶，其作用機(jī)理如圖5-13。
①在微生物中，丙酮酸脫羧變?yōu)橐胰┒懦鯟O2。
②乙酰羧基酸的合成：乙酰羧基酸為合成支鏈氨基酸（纈氨酸，異亮氨酸等）的中間體。
③作為磷酸戊糖旁路中轉(zhuǎn)酮酶的輔酶 糖的無氧酵解及有氧氧化是動(dòng)物體內(nèi)糖分解代謝的主要途徑，但還有一部分經(jīng)磷酸戊糖旁路代謝，在肝中他只占酵解及氧化途徑的8%。其特點(diǎn)是通過脫氫與脫羧反應(yīng)生成CO2及磷酸甘油醛及6-磷酸果糖，后二者仍進(jìn)入酵解途徑，其過程為葡萄糖磷酸化變?yōu)?-磷酸葡萄糖（G-6-P），在G-6-P脫氫酶的催化下，脫氫與水化合成6-磷酸葡糖酸，再經(jīng)脫氫與脫羧等反應(yīng)生成5-磷酸核酮酸，又轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸木酮糖及5-磷酸核糖，通過轉(zhuǎn)酮糖酶（需要TPP，Mg2+）將酮糖上的二碳單位轉(zhuǎn)移到另一個(gè)醛糖的1-C上，這個(gè)反應(yīng)是可逆的，在這個(gè)循環(huán)上形成7C、6C、5C及4C磷酸單糖。
圖5-13 維生素B1焦磷酸羧化酶的作用機(jī)制
圖5-14 磷酸戊糖途徑
這個(gè)代謝的主要生理功能是產(chǎn)生核糖及NADPH。它是由葡萄糖產(chǎn)生5-磷酸核糖的唯一途徑。在這個(gè)代謝中二脫氫酶（6-磷酸葡萄糖脫氫酶和6-磷酶葡糖酸脫氫酶）都是以NADP為輔酶，還原為NADPH。它為體內(nèi)許多反應(yīng)的供氫體，如脂肪酸、膽固醇、類固醇的合成都需要它，所以在上述反應(yīng)比較旺盛的脂肪組織、哺乳期乳腺、腎上腺皮質(zhì)、睪丸及肝臟等，這種代謝也比較旺盛。遺傳性6-磷酸葡萄糖脫氫酶缺乏的病人，不能進(jìn)行磷酸戊糖旁路循環(huán)，NADPH缺乏與GSH量低下，紅細(xì)胞很易破壞而發(fā)生溶血性貧血。
④α酮脫氫酶（如丙酮酸、α-酮戊二酸）系統(tǒng)中的輔酶，這類酶系統(tǒng)分三步作用（圖5-15）。
圖5-15 -酮脫氫酶的作用
A 形成“活性醛”中間物，基質(zhì)為α-酮酸與酶1（α-酮脫氫酶以硫胺素焦磷酸為輔酶）作用，脫羧后形成中間物。丙酶酸與酶作用的中間物為2-（羧乙基）硫胺素焦磷酸，α-酮戊二酸的中間物為2-（1，3羧基丙基）硫胺素焦磷酸。
B 將上述中間物轉(zhuǎn)移至酶2的硫辛酸上。
C 將?；D(zhuǎn)移至輔酶A上，而雙氫硫辛酸被酶3脫氫形成硫辛酸。
（2）硫胺在神經(jīng)生理上的作用 一個(gè)神經(jīng)沖動(dòng)可以使維生素B1磷酸化合物去磷酸，并使其在膜上位移，Na+得以自由通過膜，但有神經(jīng)生理活性的維生素B1衍生物是焦磷酸衍生物還是三磷酸衍生物，現(xiàn)在尚不能肯定，對(duì)大腦功能作用，可能由于對(duì)5-羧色胺的納入及磷脂合成有影響。
（3）硫胺素與心臟功能的關(guān)系 維生素B1缺乏引起心臟功能失調(diào)不是直接的作用，可能由于維生素B1缺乏使血流入到組織之量增多，使心臟輸出增加負(fù)擔(dān)過重，或由于維生素B1缺乏，心肌能量代謝不全。
5.6.4 豬牛肉、肝、腎等，全麥、糙米、新鮮蔬菜，豆類等富含維生素B1但是食物中有些因子可使維生素B1構(gòu)造改變，活力減低。這種抗維生素B1的因子分二種：一種易被熱破壞，如硫胺素酶Ⅰ及Ⅱ，前者在淡水魚及貝類內(nèi)臟內(nèi)，催化硫胺素的分解。后者存于某些生物中，催化維生素B1的分解，對(duì)熱穩(wěn)定的抗維生素B1因子存在于植物中，它可能與3，4雙羧基肉桂酸和單寧酸有關(guān)。低維生素B1攝取量的人群，如果多吃些抗B1因子，可導(dǎo)致維生素B1缺乏。
谷類在除去麩皮與糖的過程中，維生素B1損失很多，國(guó)外對(duì)精加工后的面粉都強(qiáng)化維生素與礦物質(zhì)使其量相當(dāng)于粗制品，這點(diǎn)應(yīng)引起我國(guó)食品工業(yè)部門及消費(fèi)者的注意，烹調(diào)加堿可使維生素B1損失。
5.6.5 需要量
評(píng)定維生素B1營(yíng)養(yǎng)狀況的指標(biāo)一般以尿中排出量為準(zhǔn)，可以用每克肌酐排出的維生素B1表示之。紅細(xì)胞的轉(zhuǎn)酮酶以維生素B1為輔酶，也用以測(cè)定人體的維生素B1營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。
成人維生素B1需要量為1.26～1.47mg·1000Kj-1，在這種攝取量的情況下，每日尿排出量為40～90ug,若攝取量增加到2.1mg·1000Kj-1,每日尿排出量為100ug或以上。若攝取量減低到0.84 mg·1000Kj-1,尿排出量為5～25ug。腳氣病患者可低至0～15ug或以上。我國(guó)及美國(guó)提出供應(yīng)量為2.1mg·1000Kj-1。老人利用硫胺素的效率較低，所以為4.2 mg·1000Kj-1。男性成人每日1.2～1.5mg，女1.0～1.1mg,孕婦與乳母將其供應(yīng)量增加0.3mg,兒童供應(yīng)量0～6個(gè)月0.3mg，6個(gè)月～1周歲0.5mg,1～3周歲0.7mg,4～6歲0.9mg，7～10歲1.2mg，男11～14歲1.4mg,女11～14歲1.2mg。飲酒過量者維生素B1需要量增加，動(dòng)物試驗(yàn)說明維生素B1缺乏者，酒精自由飲用量增加，長(zhǎng)期飲酒者可以導(dǎo)致不良飲食習(xí)慣或者干擾腸對(duì)維生素B1的吸收。
5.6.6 臨床應(yīng)用
單純維生素B1缺乏可用生理劑量治療。有些先天性代謝上需要維生素B1的疾病需要用藥理劑量，如需要維生素B1的巨紅細(xì)胞貧血，乳酸尿（肝中丙酮酸脫羧酶活力低），支鏈酮酸尿（支鏈酮酸脫氫酶活力低）及亞急性壞死性腦脊髓病）（神經(jīng)系統(tǒng)中缺乏TTP）。在這些病的治療中，用不溶于水的維生素B1衍生物（如TPD，TTFD）比用維生素B1的效果要好。
靜脈注射過量維生素B1可因呼吸中樞壓抑而致死，其致死量每公斤體重：小鼠125mg，大鼠250mg，兔子300mg，狗350mg。靜脈、皮下及口服致死量這比例為1：6：40。猴子注射每公斤體重600mg時(shí)，可產(chǎn)生中毒現(xiàn)象。人口服大劑量維生素B1，未發(fā)生過中 毒癥象。皮下、肌肉、脊椎、靜脈內(nèi)每日注射正常量的1～200倍時(shí)，亦未發(fā)生中毒現(xiàn)象。但有些人接受大劑量后，發(fā)生過敏性休克。
《女科經(jīng)論》（公元 1689 年）清．蕭塤（賡六）著。八卷。分為月經(jīng)、胎前、產(chǎn)后、崩淋、帶下、雜病等門，辨別虛實(shí)寒熱，詳論治法。
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5.6.1 結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
維生素B1又稱硫胺素（Thiamine VB1）,在室溫下與中性亞硫酸鈉溶液中分解嘧啶和噻唑兩部分（圖5-10）。它與焦磷酸生成硫胺素焦磷酸（Thiamine pyrophosphate,TPP），即羧化輔酶（cocarboxylase）,這個(gè)反應(yīng)需要ATP參加，結(jié)構(gòu)式見圖5-11。TPP參與糖代謝中α酮酸的氧化脫羧作用。
圖5-10 維生素B1經(jīng)Na2SO3分解為嘧啶和噻唑
圖5-11 羧化輔酶（TPP）的結(jié)構(gòu)式
圖5-12 硫色素分子式
維生素B1鹽酸鹽1g先溶于1ml水中，可在酒精中形成1%溶液，不溶于其他有機(jī)溶媒中。PH7時(shí)水溶液的紫外線吸收高峰為235，267nm，相當(dāng)于嘧啶及噻唑兩部分。在PH1時(shí)，只有1個(gè)高峰在247nm處，在260mn處有一個(gè)肩，也相當(dāng)于這二個(gè)組成部分。在高溫時(shí)，尤其在堿性溶液中，非常容易破壞，但在PH5以下易破壞。在堿性溶液中，在氧化劑（如高鐵氰酸鉀）可將維生素B1氧化為硫色素（Thiochrome），據(jù)此可用以測(cè)定VB1（圖5-12）。
人工合成的VB1衍生物有丙基硫胺素二硫化物（Thiamin propyl disulfite,TPD）及4氫糖醛二硫硫胺素（thiamin tetrahydrofurfural disulfide TTFDD），不溶于水，被硫胺素酶破壞較少?？诜螅?、組織及腦脊髓液中維生素B1的水平較服用維生素B1時(shí)要高甚至可高10倍。在消化道中也易吸收。因此這些衍生物常在臨床上應(yīng)用。有些衍生物如吡啶硫胺素（pyrithiamino）及氧代硫胺素有抗維生素B1作用，前者使大腦中維生素B1易于空竭，后者可導(dǎo)致除神經(jīng)系統(tǒng)外其他系統(tǒng)的維生素B1缺乏癥狀。
5.6.2 代謝
維生素B1在小腸中吸收，濃度高時(shí)為擴(kuò)散，低時(shí)為主動(dòng)吸收，需要鈉離子及ATP，缺乏鈉離子及ATP酶可抑制其吸收。低水平時(shí)吸收約57.5%，高時(shí)約26.2%。維生素B1進(jìn)入到小腸細(xì)胞磷酸化成酯，從小腸細(xì)胞出去，也需要正常濃度的鈉離子及ATP酶。葉酸缺乏可影響維生素B1的吸收。
體內(nèi)約有維生素B130mg，50%在肌肉中，骨骼、心、肝、腎及腦中較多，體內(nèi)維生素B1的80%為TPP，10%為硫胺素三磷酸（TTP），還有一些硫胺素單磷酸及維生素B1。體內(nèi)有三種酶參與形成上述的硫胺素磷酸化合物：硫胺素焦磷酸催化硫胺素與ATP作用形成TPP；TPP-ATP磷酸轉(zhuǎn)移酶催化TPP+ATP→TPP；及硫胺素焦磷酸酶參與TPP→TMP的反應(yīng)。
大鼠及人尿中有許多硫胺素代謝物，已知結(jié)構(gòu)者僅6種，其中2-甲基4-氨基5嘧啶羧酸，4-甲基噻唑5-醋酸及硫胺素醋酸為最主要者。在大鼠中經(jīng)酒精脫氫酶的作用，可以將硫胺素及噻唑氧化到相應(yīng)的要酸。
5.6.3 生理功能
（1）硫胺素焦磷酸為羧化酶的輔酶，其作用機(jī)理如圖5-13。
①在微生物中，丙酮酸脫羧變?yōu)橐胰┒懦鯟O2。
②乙酰羧基酸的合成：乙酰羧基酸為合成支鏈氨基酸（纈氨酸，異亮氨酸等）的中間體。
③作為磷酸戊糖旁路中轉(zhuǎn)酮酶的輔酶 糖的無氧酵解及有氧氧化是動(dòng)物體內(nèi)糖分解代謝的主要途徑，但還有一部分經(jīng)磷酸戊糖旁路代謝，在肝中他只占酵解及氧化途徑的8%。其特點(diǎn)是通過脫氫與脫羧反應(yīng)生成CO2及磷酸甘油醛及6-磷酸果糖，后二者仍進(jìn)入酵解途徑，其過程為葡萄糖磷酸化變?yōu)?-磷酸葡萄糖（G-6-P），在G-6-P脫氫酶的催化下，脫氫與水化合成6-磷酸葡糖酸，再經(jīng)脫氫與脫羧等反應(yīng)生成5-磷酸核酮酸，又轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸木酮糖及5-磷酸核糖，通過轉(zhuǎn)酮糖酶（需要TPP，Mg2+）將酮糖上的二碳單位轉(zhuǎn)移到另一個(gè)醛糖的1-C上，這個(gè)反應(yīng)是可逆的，在這個(gè)循環(huán)上形成7C、6C、5C及4C磷酸單糖。
圖5-13 維生素B1焦磷酸羧化酶的作用機(jī)制
圖5-14 磷酸戊糖途徑
這個(gè)代謝的主要生理功能是產(chǎn)生核糖及NADPH。它是由葡萄糖產(chǎn)生5-磷酸核糖的唯一途徑。在這個(gè)代謝中二脫氫酶（6-磷酸葡萄糖脫氫酶和6-磷酶葡糖酸脫氫酶）都是以NADP為輔酶，還原為NADPH。它為體內(nèi)許多反應(yīng)的供氫體，如脂肪酸、膽固醇、類固醇的合成都需要它，所以在上述反應(yīng)比較旺盛的脂肪組織、哺乳期乳腺、腎上腺皮質(zhì)、睪丸及肝臟等，這種代謝也比較旺盛。遺傳性6-磷酸葡萄糖脫氫酶缺乏的病人，不能進(jìn)行磷酸戊糖旁路循環(huán)，NADPH缺乏與GSH量低下，紅細(xì)胞很易破壞而發(fā)生溶血性貧血。
④α酮脫氫酶（如丙酮酸、α-酮戊二酸）系統(tǒng)中的輔酶，這類酶系統(tǒng)分三步作用（圖5-15）。
圖5-15 -酮脫氫酶的作用
A 形成“活性醛”中間物，基質(zhì)為α-酮酸與酶1（α-酮脫氫酶以硫胺素焦磷酸為輔酶）作用，脫羧后形成中間物。丙酶酸與酶作用的中間物為2-（羧乙基）硫胺素焦磷酸，α-酮戊二酸的中間物為2-（1，3羧基丙基）硫胺素焦磷酸。
B 將上述中間物轉(zhuǎn)移至酶2的硫辛酸上。
C 將?；D(zhuǎn)移至輔酶A上，而雙氫硫辛酸被酶3脫氫形成硫辛酸。
（2）硫胺在神經(jīng)生理上的作用 一個(gè)神經(jīng)沖動(dòng)可以使維生素B1磷酸化合物去磷酸，并使其在膜上位移，Na+得以自由通過膜，但有神經(jīng)生理活性的維生素B1衍生物是焦磷酸衍生物還是三磷酸衍生物，現(xiàn)在尚不能肯定，對(duì)大腦功能作用，可能由于對(duì)5-羧色胺的納入及磷脂合成有影響。
（3）硫胺素與心臟功能的關(guān)系 維生素B1缺乏引起心臟功能失調(diào)不是直接的作用，可能由于維生素B1缺乏使血流入到組織之量增多，使心臟輸出增加負(fù)擔(dān)過重，或由于維生素B1缺乏，心肌能量代謝不全。
5.6.4 豬牛肉、肝、腎等，全麥、糙米、新鮮蔬菜，豆類等富含維生素B1但是食物中有些因子可使維生素B1構(gòu)造改變，活力減低。這種抗維生素B1的因子分二種：一種易被熱破壞，如硫胺素酶Ⅰ及Ⅱ，前者在淡水魚及貝類內(nèi)臟內(nèi)，催化硫胺素的分解。后者存于某些生物中，催化維生素B1的分解，對(duì)熱穩(wěn)定的抗維生素B1因子存在于植物中，它可能與3，4雙羧基肉桂酸和單寧酸有關(guān)。低維生素B1攝取量的人群，如果多吃些抗B1因子，可導(dǎo)致維生素B1缺乏。
谷類在除去麩皮與糖的過程中，維生素B1損失很多，國(guó)外對(duì)精加工后的面粉都強(qiáng)化維生素與礦物質(zhì)使其量相當(dāng)于粗制品，這點(diǎn)應(yīng)引起我國(guó)食品工業(yè)部門及消費(fèi)者的注意，烹調(diào)加堿可使維生素B1損失。
5.6.5 需要量
評(píng)定維生素B1營(yíng)養(yǎng)狀況的指標(biāo)一般以尿中排出量為準(zhǔn)，可以用每克肌酐排出的維生素B1表示之。紅細(xì)胞的轉(zhuǎn)酮酶以維生素B1為輔酶，也用以測(cè)定人體的維生素B1營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。
成人維生素B1需要量為1.26～1.47mg·1000Kj-1，在這種攝取量的情況下，每日尿排出量為40～90ug,若攝取量增加到2.1mg·1000Kj-1,每日尿排出量為100ug或以上。若攝取量減低到0.84 mg·1000Kj-1,尿排出量為5～25ug。腳氣病患者可低至0～15ug或以上。我國(guó)及美國(guó)提出供應(yīng)量為2.1mg·1000Kj-1。老人利用硫胺素的效率較低，所以為4.2 mg·1000Kj-1。男性成人每日1.2～1.5mg，女1.0～1.1mg,孕婦與乳母將其供應(yīng)量增加0.3mg,兒童供應(yīng)量0～6個(gè)月0.3mg，6個(gè)月～1周歲0.5mg,1～3周歲0.7mg,4～6歲0.9mg，7～10歲1.2mg，男11～14歲1.4mg,女11～14歲1.2mg。飲酒過量者維生素B1需要量增加，動(dòng)物試驗(yàn)說明維生素B1缺乏者，酒精自由飲用量增加，長(zhǎng)期飲酒者可以導(dǎo)致不良飲食習(xí)慣或者干擾腸對(duì)維生素B1的吸收。
5.6.6 臨床應(yīng)用
單純維生素B1缺乏可用生理劑量治療。有些先天性代謝上需要維生素B1的疾病需要用藥理劑量，如需要維生素B1的巨紅細(xì)胞貧血，乳酸尿（肝中丙酮酸脫羧酶活力低），支鏈酮酸尿（支鏈酮酸脫氫酶活力低）及亞急性壞死性腦脊髓病）（神經(jīng)系統(tǒng)中缺乏TTP）。在這些病的治療中，用不溶于水的維生素B1衍生物（如TPD，TTFD）比用維生素B1的效果要好。
靜脈注射過量維生素B1可因呼吸中樞壓抑而致死，其致死量每公斤體重：小鼠125mg，大鼠250mg，兔子300mg，狗350mg。靜脈、皮下及口服致死量這比例為1：6：40。猴子注射每公斤體重600mg時(shí)，可產(chǎn)生中毒現(xiàn)象。人口服大劑量維生素B1，未發(fā)生過中 毒癥象。皮下、肌肉、脊椎、靜脈內(nèi)每日注射正常量的1～200倍時(shí)，亦未發(fā)生中毒現(xiàn)象。但有些人接受大劑量后，發(fā)生過敏性休克。