英文名称 ：vitamin B₁ deficiency

中文别名 ：脚气病

维生素B₁（简称VB₁）又称硫胺素，分子中含有一个嘧啶环和一个噻唑环，两者之间以甲烯基相连接。硫胺素在自然界常与硫酸或盐酸结合成盐类存在，是糖、脂肪、蛋白质生物氧化过程中多种酶系统的重要辅酶。体内一旦缺乏VB₁，就会影响到有关酶活性，导致物质代谢障碍并引起器官和组织功能紊乱。VB₁缺乏症（vitamin B₁ deficiency）临床上习惯称作脚气病（beriberi，Shoshin beriberi）。

在亚洲，人们对脚气病（beriberi）的认识已经有1000多年的历史，而欧洲了解该病仅300来年。首先报道的是进行性感觉运动型多神经病变（progressive sensorimotor polyneuropathy），并认为与精致大米有关。19世纪80年代，Takaki证明水手改善饮食有助于本病的防治；1889年，Eijkman偶然发现饮食因素引起了小鸡的多神经炎（chicken polyneuritis），并用糙米或米糠能治愈。1901年，Grijns用饮食缺乏解释脚气病的成因。 Wernicke-Korsakoff综合征是Wernicke等在19世纪70年代鉴定的一种临床病理状态，其特点是眼肌麻痹、眼球震颤、共济失调和脑病，并伴有第三和第四脑室周围及导水管灰质的对称性点状出血。19世纪80年代末，Korsakoff描述了一种认知障碍，患者出现虚构思维和遗忘，继而发生谵妄，并伴有多发性周围神经病变。1900年初，认识到Wernicke和Korsakoff 的发现是一回事，再过了数十年，人们才认识到Korsakoff报道的精神病和Wernicke所述的脑病均是维生素B₁（thiamin，硫胺素）缺乏所致。1926年从米糠中提取到硫胺素，1936年被人工合成。在19世纪的30～40年代，人们对Wernicke-Korsakoff综合征和硫胺素的生理生化作用进行了大量研究。

导致维生素B₁缺乏的病因如下：

1.摄入不足

全麦、糙米、豆类、新鲜蔬菜、肉类和动物肝肾等食物中富含维生素B₁，是人体维生素B₁的主要来源；肠道内的细菌可合成少量维生素B₁，但其量甚微不能满足需要。维生素B₁在体内储存时间不长，储存量也不多（约为30mg），摄入不足时易发生本病。维生素B₁缺乏症常发生在以谷类为主食的地区，其原因：①在去除麸皮和糠的粮食加工过程中，维生素B₁的损失很大；②维生素B₁是水溶性维生素，过度淘洗会使其大量损失；③维生素B₁在高温下，尤其在碱性溶液中非常容易破坏，煮饭时加碱和丢弃米汤会造成其严重丢失。三者是我国部分农村地区维生素B₁缺乏症发生的主要原因。此外，各种原因引起的食欲减退，都可能造成维生素B₁摄入不足。

2.需要量增加

儿童处于生长发育旺盛期，对维生素B₁的需要相对增加，是本病易感人群。患有代谢率增加的疾病，如甲状腺功能亢进、长期发热和一些慢性消耗性疾病等，都会使维生素B₁的需要量增加，如不给予适当补充，可造成相对缺乏。

3.吸收利用障碍

长期腹泻或经常服用泻药，以及胃肠道梗阻都可造成吸收不良。

4.分解排泄增加

某些食物中含有可使维生素B₁结构改变、活力降低的因子，如在淡水鱼和贝类中的硫胺素酶以及在咖啡、茶叶等植物中的耐热因子。因此在维生素B₁已经不足的情况下，过多进食此类食物容易促使维生素B₁缺乏症的发生。使用利尿剂、进行腹膜或血液透析都可能加快维生素B₁排出体外，导致维生素B₁缺乏。

在酗酒者中，维生素B₁缺乏的原因可以是综合性的，包括摄入减少、吸收和利用障碍、需求量增加及脱辅基酶蛋白的缺陷等。维生素B₁在肠道吸收后，通过酶的磷酸化作用生成硫胺素焦磷酸盐（thiamine pyrophosphate，TPP），其是丙酮酸氧化脱羧酶系的辅助因子，又是磷酸己糖氧化支路中转羟乙醛酶的辅酶。组织中，特别是代谢旺盛的脑和心肌组织中，葡萄糖和丙酮酸代谢必须要有足够的维生素B₁参加，否则会由于TPP缺乏造成丙酮酸难以进入三羧酸循环而氧化，多量的丙酮酸滞留在血液中，导致周围小动脉扩张、外周阻力下降、静脉回流量增加，造成心脏排出量和心脏工作量都增加。此外，乳酸盐和丙酮酸盐使心肌对氧的利用率降低，易使心脏功能趋于衰竭。维生素B₁还对分解乙酰胆碱酯酶有抑制作用，乙酰胆碱能增加肠道蠕动，维生素B₁缺乏时胆碱酯酶活性增强，分解乙酰胆碱增多，引起肠蠕动缓慢、肠壁松弛。乙酰胆碱又是神经传导的递质，维生素B₁缺乏造成胆碱酯酶活性增强，分解递质增多，最后也会影响神经的传导。维生素B₁缺乏所引起的病理生理改变见图1。

（一） VB₁参与物质代谢与能量代谢

VB₁的盐酸盐为白色结晶，溶于水和酒精，不溶于其他有机溶剂：在酸性溶液中对热稳定，加热至120℃也不被破坏；中性尤其是碱性环境中易被氧化而失去活性。碱性溶液中，氧化剂（如高铁氰酸钾）可将VB₁氧化成脱氢硫胺素（即硫色素，thiochrome），后者在紫外光下呈蓝色荧光，据此性质可作为测定VB₁的定量依据。VB₁对亚硫酸盐特别敏感，而亚硫酸盐常被应用于食品加工和生产，它可将硫胺素分子裂解为嘧啶和噻唑两部分，因而破坏VB₁的生物活性。

硫胺素可被磷酸化，其磷酸化形式有3种，即硫胺素一磷酸（TMP）、硫胺素焦磷酸（TPP）以及硫胺素三磷酸（TTP）。动物组织中游离硫胺素与其磷酸化形式均存在，并且4种形式通过各种酶系统作用可以相互转化，但以TPP含量最为丰富，约占总硫胺素的80%。TPP为糖代谢及支链氨基酸代谢中的重要辅酶，因此，VB₁亦是体内物质代谢与能量代谢的关键物质。VB₁及主要衍生物的分子结构见图1。

图1 硫胺素及其主要衍生物的分子结构

（二） 游离硫胺素与其磷酸盐相互转化

VB₁主要在小肠上段被吸收，它在肠中的吸收是一个主动的过程。健康人每天吸收的总量在4～8mg之间，增加剂量吸收减少，肌内注射吸收迅速和完全。VB₁在肝脏中进行代谢，从尿中排出，不被肾小管重吸收。

一次性口服硫胺素2.5～5mg以上时，大部分不被吸收，并且在此高浓度下，吸收部分以被动扩散为主。一般膳食情况下，人和大鼠的肠腔内硫胺素浓度常低于2μmol/L，肠道对于硫胺素的吸收则以主动吸收为主，且这一过程还需要有Na⁺、ATP存在的载体介导系统参与。吸收后的VB₁可在小肠黏膜和肝脏中进行磷酸化，形成硫胺素磷酸盐类。进入血液循环的硫胺素主要通过红细胞转运，在红细胞内含有游离硫胺素及其磷酸化形式，而血浆和脑脊液中只有游离硫胺素和TMP。成人体内约有25～30mg VB₁，其中80%为TPP，10%为TTP，而TMP或游离硫胺素仅占总量的10%以下。硫胺素广泛分布于人体各种组织，其中以心脏、肝脏、肾脏以及脑组织中浓度最高，而肌肉和骨骼因其本身所占人体组成比例较大，其VB₁的含量约占总量的50%。

人体内的游离硫胺素与其磷酸化形式之间可以通过各种酶系统作用而相互转化，这些转化过程是游离硫胺素进入细胞内以TPP形式发挥其重要辅酶作用以及TPP代谢所必需。其中最重要的3种酶及其参与的转化过程为：硫胺素焦磷酸激酶（TPK）催化硫胺素与ATP作用形成TPP；P-转移酶（即TPP-ATP 磷酸转移酶）催化TPP+ATP→TTP；硫胺素焦磷酸酶（TPPase）催化TPP→TMP。VB₁的氧化和分解反应见图2，硫胺素及其磷酸化形式的转化过程见图3。人体内硫胺素的生物半衰期约为9.5～18.5天，转换量约为1mg/d。因此，VB₁摄入不足时，在2～3周内难以观察到缺乏症状。VB₁在肝脏中进行分解代谢，其代谢产物分为嘧啶和噻唑两部分，以¹⁴C标记的VB₁试验可检测出约22种嘧啶代谢物和29种噻唑代谢物。尿中排出的VB₁主要为游离形式。通常从汗液中排出量极少，但高温环境中，VB₁的排出量则可高达90～150μg/L。

图2 维生素B₁的氧化和分解反应

注：A：为维生素B₁在碱性环境下被氧化为硫色素的反应式；B：为维生素B₁在亚硫酸盐（Na₂SO₃）作用下分解为嘧啶及噻唑的反应式

图3 硫胺素及其磷酸化形式的转化过程

注：T：游离硫胺素；TMP：硫胺素一磷酸；TPP：硫胺素焦磷酸；TTP：硫胺素三磷酸；Pi：无机磷酸盐；TPK：硫胺素焦磷酸激酶；P-转移酸：TPP-ATP磷酸转移酶；TMPase：硫胺素一磷酸酶；TPPase：硫胺素焦磷酸酶；TTPase：硫胺素三磷酸酶

（三） VB₁具有辅酶和非辅酶功能

1. TPP的辅酶功能

硫胺素在TPK的催化及Mg²⁺、ATP的参与下合成TPP，后者为硫胺素的主要辅酶形式，参与几种酶系统的反应过程。

（1） 参与α-酮酸的非氧化脱羧作用：丙酮酸脱羧酶广泛分布于各种植物、酵母及微生物中，TPP作为其辅酶，参与丙酮酸的非氧化性脱羧作用，该反应生成乙醛及CO₂，亦为催化酒精发酵的第一步。

（2） 参与α-酮酸的氧化脱羧作用：TPP以辅酶形式参与3种线粒体内多酶复合物催化的氧化脱羧反应，这3种多酶复合物分别为：丙酮酸脱氢酶系、α-酮戊二酸脱氢酶系以及支链脱氢酶系，分别生成乙酰辅酶A（CoA）、琥珀酰辅酶A以及各种支链氨基酸（包括亮氨酸、异亮氨酸以及缬氨酸）的相应衍生物。这些反应为糖类、脂类以及支链氨基酸代谢的共同途径，因此，TPP对人体物质代谢和能量代谢均起重要作用。

（3） 参与磷酸戊糖途径中转酮醇作用 

TPP可作为转酮醇酶的辅酶。在磷酸戊糖途径中起转移2或3碳单位的作用，以完成3、4、5、6、7碳糖类的可逆性互变。磷酸戊糖途径是体内葡萄糖生成5-磷酸戊糖的唯一途径，后者为核酸合成所必需，该途径亦是脂肪酸合成中NADPH的一个重要来源。M74综合征（M74 syndrome）是一种好发于波罗的海鲑鱼的雌系遗传的VB₁缺乏症。鲑鱼肝脏内转酮醇酶与α-酮戊二酸脱氢酶活性很低，并且与其体内极低的VB₁显著相关，给予VB₁治疗后，两种酶的活性均明显升高，死亡率降低，这亦说明VB₁在以上酶促反应中的重要作用。

2. 非辅酶功能

VB₁抑制胆碱酯酶活性，以维持神经递质——乙酰胆碱的有效浓度，完成神经冲动的正常传递。近年来在动物实验中发现：TTP在神经元以及其他可兴奋组织中（如骨骼肌等）浓集，其作用可能与离子通道的开放有关。大鼠试验中发现，神经受刺激后TTP水解加快，可调节大鼠脑中氯化物通道，血液中TTP含量与脑膜中氯化物通透性相关，可能是通过磷酸化作用以控制有功能的氯通道数量来完成的。

VB₁缺乏可引起心脏功能失调，但目前尚未发现其影响的直接证据，因此认为硫胺素对心脏功能的影响可能是通过其对神经生理活动的调节或对心肌能量代谢的影响而间接起作用的。

实验室检查

（1）血液维生素B₁水平测定

全血维生素 B₁水平<40μg/L提示缺乏。血液中维生素B₁不能准确反映组织中的维生素B₁水平，仅在临床症状显著时方降低，故此方法很少实际应用。

（2）尿中克肌酐硫胺素排出量测定（urinary secretion of thiamine per gram of creatinine and thiamine intake）

全日尿中维生素B₁排出量是评价和诊断维生素B₁缺乏的较好指标，但需收集24小时尿液，实际操作困难，全日维生素B₁排出量在40~100μg为正常。采用克肌酐硫胺素排出量测定，只要测定一次空腹尿中维生素B₁和肌酐量的相对关系即可评价体内维生素B₁的营养状态，既比较准确又不必收集24小时尿液，在临床比较实用。评价标准见表1。

（3）红细胞转酮酶活性测定（erythrocyte transketolase activity，E-TKA）

E-TKA测定是评价体内维生素B₁营养状态的有效指标，可在维生素B₁缺乏的临床症状出现前作出诊断。维生素B₁部分以转酮酶的辅酶形式存在于红细胞内，维生素B₁缺乏会导致转酮酶活力下降，E-TKA是通过加入外源性硫胺素焦磷酸盐（TPP）来测定转酮酶的活性，以TPP效应百分率作为指标判定，结果比较准确和灵敏。评价标准见表2。

表1 尿中克肌酐硫胺素排出量评价标准

表2 E-TKA测定结果评价表

不宜长期吃精白米、面的食物，避免采用可能使维生素B₁丢失的烹调方法，以保证获得足够的维生素B₁。孕妇和乳母应进食富含维生素B₁的食物，对人工喂养儿或离乳后婴儿应适当添加辅食。

    维生素B₁缺乏症的患者应及时给予治疗。一般情况下口服维生素B₁片15~30mg/d，分3次口服。重症患者或有消化道疾病影响吸收者，可肌肉或静脉注射维生素B₁，50~100mg/d，静脉注射时勿用葡萄糖溶液稀释，以免血中丙酮酸堆积。一般注射维生素B₁后1~2天症状消失，好转后改用口服，疗程1个月左右。因为静脉注射葡萄糖能加剧硫胺缺乏，所以，酗酒者和其他有硫胺缺乏可能的患者在静脉注射葡萄糖前都应该给予静脉注射100mg的硫胺。因维生素B₁缺乏患者常伴随其他维生素B族缺乏，所以应同时加以补充。

对于婴幼儿的维生素B₁缺乏症，孕、乳母饮食应多样化，不宜以精米、面为主食。改进烹调方法，减少维生素B₁损失。人工喂养儿应按时添加辅食。患感染或消化紊乱疾病时应补充维生素B₁。婴儿每天维生素B₁推荐摄入量为0.2～0.3mg/d；儿童为0.7～1.2mg/d；孕妇及乳母为1.5～1.8mg/d。维生素B₁可耐受摄入量为50mg/d。