מדוע ויטמין B1 (תיאמין) כה חשוב לתינוקות? האם הוא חשוב גם למבוגרים?
ויטמין הוא חומר שהאורגניזם אינו יכול לייצר בעצמו, אבל אינו יכול להתקיים בלעדיו, ולכן הוא חייב לקבלו ממקור אחר.
ויטמין B1 (תיאמין) הוא חומר מסיס במים המצוי בחלב, בדגניים מלאים, בבשר, בכבד, בדגים, בביצים ובעלים
ירוקים של צמחים. חֶסר (אַוויטמינוזיס) של ויטמין B1 גורם למחלת הבריברי
(Beriberi) המאופיינת בהצטברות נוזלים ברקמות, בכאבי שרירים, בפגיעה קשה במערכות העצבים ובפגיעה קשה בשריר הלב
המובילים בסופו של דבר לשיתוק ולמוות. למעשה מחלת הבריברי היתה המחלה הראשונה של חסר בויטמין שתוארה מעולם: בשנת 1630 כתב הרופא
ההולנדי ג'ייקוב בוניטוס (Jacob Bonitus) שעבד באיי יאווה: "מחלה מאוד מטרידה, המתקיפה בני אדם, קרויה בפי תושבי המקום בריברי,
שמשמעותה בשפתם: כבשים. הלוקים במחלה זו באמת הולכים כמו כבשים - ברכיהם רועדות ורגליהם מורמות בצורה לא טבעית. מחלה זו היא סוג של
שיתוק או רעידות קשות, והיא מפריעה לתנועה ולתחושות של הידיים ושל הרגליים ולעיתים גם של הגוף כולו". מחלת הבריברי אכן היתה נפוצה
מאוד בין תושבי דרום מזרח אסיה שניזונו אך ורק מאורז מלוטש (חסר קליפה) או שהושרה קודם במים. סקירה היסטורית על גילוי הקשר בין חסר בויטמין B1 ובין מחלת הבריברי נמצאת כאן.
מהו המבנה הכימי של תיאמין ובאילו ריאקציות הוא משתתף בגוף?
תיאמין הוא מרכיב של TPP - תיאמין פירופוספט: 
- פירובט דהידרוגנאז, המזרז דקרבוקסילציה חמצונית של פירובט לאצטיל קואנזים A (acetyl-CoA).
- a-קטוגלוטרט דהידרוגנאז, המזרז דקרבוקסילציה חמצונית של a-קטוגלוטרט
לסוקציניל-CoA במעגל חומצת הלימון (מעגל קרבס).
- טרנסקטולאז, המזרז הפיכת סוכרים חמישה וארבעה פחמניים לסוכרים שבעה ושלושה פחמניים במסלול הפנטוז-פוספטים.
במה חשיבותן של ריאקציות אלה?
ננסה להסביר מה הן ריאקציות אלה ומדוע חשוב כל כך שהן תתבצענה ללא הפרעות: - פירובט נוצר מגלוקוז במסלול הגליקוליזה. בתנאים אל אלאווירניים (אנאירוביים) הוא הופך לחומצת חלב (למשל בשריר בעת מאמץ שרירים) או
לאתנול (על ידי שמרים בתסיסה כוהלית). בתנאים אווירניים הפירובט מועבר מהציטוזול למיטוכונדריה באמצעות נשא הפירובט. במיטוכונדריה
הופך הפירובט בנוכחות קואנזים A (CoA) לאצטיל קואנזים A (אצטיל-CoA) בדקרבוקסילציה חמצונית, המזורזת על ידי
תצמיד האנזימים פירובט דהידרוגנאז.
ריאקציה זו היא הקשר בין מסלול הגליקוזה ובין מעגל חומצת הלימון (ותהליך הנשימה האווירנית בכלל). שני מסלולים אלה הם מסלולי פירוק של גלוקוז, שבמהלכם נוצרת אנרגיה בצורת ATP ו-NADH, שהאורגניזם משתמש בה לקיומו. התכונה המיוחדת של TPP, המאפשרת לו להשתתף בריאקציה זו כקואנזים, היא החומציות הגדולה יחסית של קבוצת
של הטבעת התיאזולית והיכולת של קבוצה זו להתיינן
(ערך ה-Pka שלה הוא כ-10) וליצור יון קרבאניון, שעם היווצרו נקשר מיד לקבוצת הקרבוניל של הפירובט:
הקשירה הזאת מלווה בדקרבוקסילציה של פירובט. הטבעת הטעונה במטען חיובי (על אטום החנקן) של TPP פועלת כבור אלקטרונים ומייצבת את המטען השלילי המועבר אליה במהלך הדקרבוקסילציה. בסיפוח יון H+ ל-TPP, שאליו קשורה שארית הפירובט, נוצר הידרוקסימתיל-TPP, שקבוצת ההידרוקסיל שלו מתחמצנת ונוצרת קבוצת אצטיל המועברת בהמשך לקופקטור ליפואמיד וממנו לקואנזים A תוך יצירת אצטיל-CoA.
מנגנון הריאקציה הזו מסובך הרבה יותר מהמתואר כאן ומי שמבקש להתעמק בו מוזמן לעשות זאת בעיון בספר Biochemistry מאת: J.M Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer מהדורה חמישית עמ' 472-467.
- הריאקציה השניה, שבה משתתף TPP כקואנזים, הוא הדקרבוסילציה החמצונית של a-קטוגלוטרט והפיכתה
לסוקציניל-CoA, המזורזת על ידי תצמיד האנזימים של a-קטוגלוטרט דהידרוגנאז בהשתתפות NADH, קואנזים A
(ו-TPP כמובן). מנגנון הריאקציה הזאת, שהיא חלק ממסלול חומצת הלימון, זהה לחלוטין לזה של הפיכת פירובט לאצטיל CoA.
- TPP הוא קואנזים גם באחת הריאקציות של מסלול הפנטוז-פוספט: ריאקציית הטרנסקטולאז. בריאקציה זו הופכים שני הסוכרים קסילולוז-5-פוספט
ואריתרוז-4-פוספט לשני סוכרים אחרים: פרוקטוז-6-פוספט וגליצראלדהיד-3-פוספט.
גם בריאקציה זו הופך TPP לקרבאניון המתקיף את הפחמן הקרבונילי של הסוכר ונוצרת תרכובת ביניים המשחררת אלדוז (סוכר אלדהידי) תוך יצירת גליקואלדהיד מופעל. גם בריאקציה זו משמשת הטבעת התיאזולית כבור אלקטרונים. בהמשך נדחסת קבוצת קרבוניל, השייכת לסוכר אחר, עם הגליקואלדהיד המופעל ונוצר קטוז (סוכר קטוני) ו-TPP משתחרר למחזור ריאקציות חדש.
שלוש ריאקציות אלה הן ריאקציות מרכזיות, שבלעדיהן תפקוד האורגניזם נפגע באופן משמעותי ולאורך הזמן העדרן הוא קטלני.
הסימנים הראשונים לחסרונו של ויטמין B1 (תיאמין) בדיאטה, דהיינו לבריברי, הם עליית ריכוזי פירובט ו-a-קטוגלוטרט בתאים, וכתוצאה מכך גם בדם, במיוחד עם אכילת גלוקוז. במקביל יורדת רמת הפעילות בתאים של תצמידי האנזימים פירובט דהידרוגנאז ו-a-קטוגלוטרט דהידרוגנאז. כמו כן יורדת מאוד רמת הפעילות של טרנסקטולאז בתאי דם אדומים. בגלל הקלות שבה אפשר למדוד פעילות טרנסקטולאז בתאי דם אדומים (בבדיקת דם פשוטה) משמשת בדיקה זו לדיאגנוזה של המחלה.
למה חוסר ב-TPP גורם לנזקים חמורים בעיקר למערכת העצבים?
מפני שמערכת העצבים תלויה אך ורק בגלוקוז כמקור לאצטיל-CoA, הנכנס למעגל חומצת הלימון, וב-aקטוגלוטרט, הנכנס
אף הוא למעגל חומצת הלימון, כמקורות אנרגיה יחידים. זאת, בניגוד לרקמות אחרות המנצלות את תוצרי הפירוק של ליפידים (שומנים) כמקור
של תרכובות הנכנסות למעגל חומצת הלימון. לכן בחסר בתיאמין מערכת העצבים אינה מקבלת אנרגיה מספקת לתפקודיה מכיוון שמעגל חומצת הלימון
אינו פעיל בה. כמו כן מזיקה מאוד, הן למערכת העצבים והן לשרירים, הצטברות פירובט ההופך ללקטט. תסמינים דומים לתסמיני הבריברי מתגלים גם בהרעלת עופרת ובהרעלת ארסניט, שבהן העופרת והארסניט מעכבים את האנזימים הללו. מחלה זו נפוצה גם בין אלכוהוליסטים בגלל שרוב מזונם הוא אלכוהול, שפרוקו צורך את הויטמין וגורם לחסרונו. במחלה הגנטית הקרויה תסמונת וורניקה-קורסקוף (Wernicke-Korsakoff), לאנשים הלוקים בה יש, בגלל מוטציה, טרנסקטולאז שזיקתו ל-TPP קטנה פי 10 מזו של טרנסקטולאז של אנשים נורמליים. כאשר TPP מצוי בשפע במזונם של אנשים הלוקים בתסמונת, אין להם בעיה, אבל אם מתגלה בו מחסור, מעוכבת אצלם ריאקציית הטרנסקטולאז והם לוקים בהפרעות עצבים הגורמות לאובדן זיכרון ולשיתוק חלקי. תסמונת זו הוזכרה מספר פעמים על ידי דר' אביבה פתאל-ולבסקי - רופאת ביה"ח לילדים דנה, במרכז הרפואי ע"ש איכילוב, שאבחנה לראשונה את המחלה בתינוק שהובא לטיפולה, מפני שהזכירה לה את מחלת וורניקה-קורסקוף, והזריקה לתינוק ויטמין B1.
