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Thiamine/ja: Difference between revisions

Thiamine/ja
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Created page with "タイで実施された2つの小規模研究の報告から、キンマの葉に包まれたアレカナッツのスライスを噛んだり、茶葉を噛んだりすると、タンニンが関与していると思われる機序によって、食物のチアミン生物学的利用能が低下することがわかった。"
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5種類の天然チアミンリン酸誘導体が知られている：[[thiamine monophosphate/ja|チアミン一リン酸]]（ThMP）、チアミンピロリン酸（TPP）、[[thiamine triphosphate/ja|チアミン三リン酸]]（ThTP）、[[adenosine thiamine diphosphate/ja|アデノシンチアミン二リン酸]]（AThDP）、[[adenosine thiamine triphosphate/ja|アデノシンチアミン三リン酸]]（AThTP）。これらは多くの細胞プロセスに関与している。最もよく知られているのはTPPで、糖とアミノ酸の[[catabolism/ja|異化]]における[[coenzyme/ja|補酵素]]である。その役割はよく知られているが、チアミンとその誘導体の非補酵素作用は、その機構を用いないタンパク質との結合によって実現されている可能性がある。一リン酸については、チアミンが細胞内で二リン酸および三リン酸に変換される際の中間体としての役割以外、生理学的な役割は知られていない。
5種類の天然チアミンリン酸誘導体が知られている：[[thiamine monophosphate/ja|チアミン一リン酸]]（ThMP）、チアミンピロリン酸（TPP）、[[thiamine triphosphate/ja|チアミン三リン酸]]（ThTP）、[[adenosine thiamine diphosphate/ja|アデノシンチアミン二リン酸]]（AThDP）、[[adenosine thiamine triphosphate/ja|アデノシンチアミン三リン酸]]（AThTP）。これらは多くの細胞プロセスに関与している。最もよく知られているのはTPPで、糖とアミノ酸の[[catabolism/ja|異化]]における[[coenzyme/ja|補酵素]]である。その役割はよく知られているが、チアミンとその誘導体の非補酵素作用は、その機構を用いないタンパク質との結合によって実現されている可能性がある。一リン酸については、チアミンが細胞内で二リン酸および三リン酸に変換される際の中間体としての役割以外、生理学的な役割は知られていない。


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===チアミンピロリン酸塩===
===チアミンピロリン酸塩===
{{main/ja|thiamine pyrophosphate/ja}}
{{main/ja|thiamine pyrophosphate/ja}}
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** [[transketolase/ja]]
** [[transketolase/ja]]
* いくつかの種に存在する:
* いくつかの種に存在する:
** [[pyruvate decarboxylase/ja|ピルビン酸脱炭酸酵素]]（[[yeast/ja|酵母]]にある)
** [[pyruvate decarboxylase/ja|ピルビン酸脱炭酸酵素]]（[[yeast/ja|酵母]]にある）
** さらにいくつかの[[bacteria/ja|バクテリア]]l酵素がある
** さらにいくつかの[[bacteria/ja|バクテリア]]l酵素がある
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酵素トランスケトラーゼ、ピルビン酸デヒドロゲナーゼ（PDH）、2-オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ（OGDH）は[[carbohydrate metabolism/ja|糖質代謝]]において重要である。PDHは解糖と[[citric acid cycle/ja|クエン酸サイクル]]を結びつける。OGDHは[[citric acid cycle/ja|クエン酸サイクル]]において、[[Alpha-Ketoglutaric acid/ja|2-オキソグルタル酸]]（α-ケトグルタル酸）から[[succinyl-CoA/ja|スクシニル-CoA]]およびCO<sub>2</sub>への全体的な変換を触媒する。OGDHによって触媒される反応はクエン酸サイクルの律速段階である。細胞質酵素トランスケトラーゼは、ペントース[[sugar/ja|糖]]である[[deoxyribose/ja|デオキシリボース]]と[[ribose/ja|リボース]]の生合成の主要な経路である[[pentose phosphate pathway/ja|ペントースリン酸経路]]の中心である。ミトコンドリアのPDHとOGDHは、細胞の主要なエネルギー伝達分子である[[adenosine triphosphate/ja|アデノシン三リン酸]]（ATP）の生成をもたらす生化学的経路の一部である。神経系では、PDHは[[myelin/ja|ミエリン]]と神経伝達物質[[acetylcholine/ja|アセチルコリン]]の合成にも関与している。
酵素トランスケトラーゼ、ピルビン酸デヒドロゲナーゼ（PDH）、2-オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ（OGDH）は[[carbohydrate metabolism/ja|糖質代謝]]において重要である。PDHは解糖と[[citric acid cycle/ja|クエン酸サイクル]]を結びつける。OGDHは[[citric acid cycle/ja|クエン酸サイクル]]において、[[Alpha-Ketoglutaric acid/ja|2-オキソグルタル酸]]（α-ケトグルタル酸）から[[succinyl-CoA/ja|スクシニル-CoA]]およびCO<sub>2</sub>への全体的な変換を触媒する。OGDHによって触媒される反応はクエン酸サイクルの律速段階である。細胞質酵素トランスケトラーゼは、ペントース[[sugar/ja|糖]]である[[deoxyribose/ja|デオキシリボース]]と[[ribose/ja|リボース]]の生合成の主要な経路である[[pentose phosphate pathway/ja|ペントースリン酸経路]]の中心である。ミトコンドリアのPDHとOGDHは、細胞の主要なエネルギー伝達分子である[[adenosine triphosphate/ja|アデノシン三リン酸]]（ATP）の生成をもたらす生化学的経路の一部である。神経系では、PDHは[[myelin/ja|ミエリン]]と神経伝達物質[[acetylcholine/ja|アセチルコリン]]の合成にも関与している。


=== チアミン三リン酸＝＝＝
=== チアミン三リン酸 ===
[[File:Thiamine triphosphate coloured.svg|thumb|right|チアミン三リン酸（ThTP）]]
[[File:Thiamine triphosphate coloured.svg|thumb|right|チアミン三リン酸（ThTP）]]
ThTPは哺乳類やその他の動物の神経細胞における[[chloride channel/ja|クロライド・チャンネル]]の活性化に関与しているが、その役割はよくわかっていない。ThTPはバクテリア、菌類、植物でも見つかっており、他の細胞での役割も示唆している。''[[Escherichia coli/ja|大腸菌]]''では、アミノ酸飢餓に対する反応に関与している。
ThTPは哺乳類やその他の動物の神経細胞における[[chloride channel/ja|クロライド・チャンネル]]の活性化に関与しているが、その役割はよくわかっていない。ThTPはバクテリア、菌類、植物でも見つかっており、他の細胞での役割も示唆している。''[[Escherichia coli/ja|大腸菌]]''では、アミノ酸飢餓に対する反応に関与している。
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AThTPは''大腸菌''に存在し、炭素飢餓の結果として蓄積する。この細菌では、AThTPは全チアミンの最大{{Percentage|20}}を占めることがある。また、[[yeast/ja|酵母]]や高等植物の根、動物組織にも少ない量ではあるが存在する。
AThTPは''大腸菌''に存在し、炭素飢餓の結果として蓄積する。この細菌では、AThTPは全チアミンの最大{{Percentage|20}}を占めることがある。また、[[yeast/ja|酵母]]や高等植物の根、動物組織にも少ない量ではあるが存在する。


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==医薬用途==
==Medical uses==
{{Anchor|Medical uses}}
{{See also|Prenatal vitamins}}
{{See also/ja|Prenatal vitamins/ja}}
During pregnancy, thiamine is sent to the [[fetus]] via the [[placenta]]. Pregnant women have a greater requirement for the vitamin than other adults, especially during the [[Pregnancy#Third trimester|third trimester]]. Pregnant women with [[hyperemesis gravidarum]] are at an increased risk of thiamine deficiency due to losses when vomiting. In [[Lactation|lactating]] women, thiamine is delivered in breast milk even if it results in thiamine deficiency in the mother.
妊娠中、チアミンは[[placenta/ja|胎盤]]を介して[[fetus/ja|胎児]]に送られる。妊婦は、特に[[Pregnancy/ja#Third trimester|妊娠第三期]]の間、他の成人よりもビタミンの必要量が多い。[[hyperemesis gravidarum/ja|妊娠悪阻]]の妊婦は、嘔吐時の損失によりチアミン欠乏のリスクが高まる。[[Lactation/ja|授乳中]]の女性では、母体でチアミン欠乏症になったとしても、母乳中にチアミンが供給される。
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チアミンは[[Mitochondrion/ja|ミトコンドリア膜]]の発達だけでなく、[[Synaptosome/ja|シナプス膜]]の機能にも重要である。また、欠乏は乳児の脳の発達を妨げ、[[sudden infant death syndrome/ja|乳幼児突然死症候群]]の原因である可能性も示唆されている。
チアミンは[[Mitochondrion/ja|ミトコンドリア膜]]の発達だけでなく、[[Synaptosome/ja|シナプス膜]]の機能にも重要である。また、欠乏は乳児の脳の発達を妨げ、[[sudden infant death syndrome/ja|乳幼児突然死症候群]]の原因である可能性も示唆されている。
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1936年の最初の[[total synthesis/ja|全合成]]では、3-エトキシプロパン酸エチルを[[ethyl formate/ja|ギ酸エチル]]で処理して中間体ジカルボニル化合物を得、これを[[Amidine/ja|アセトアミジン]]と反応させると置換[[pyrimidine/ja|ピリミジン]]を形成した。その水酸基のアミノ基への変換は[[nucleophilic aromatic substitution/ja|求核芳香族置換]]によって行われ、まず[[phosphorus oxychloride/ja|オキシ塩化リン]]を用いて塩化誘導体に変換し、続いて[[ammonia/ja|アンモニア]]で処理した。次に[[ethoxy/ja|エトキシ]]基を[[hydrobromic acid/ja|臭化水素酸]]を用いてブロモ誘導体に変換した。最終段階では、4-メチル-5-（2-ヒドロキシエチル）チアゾールを用いた[[alkylation/ja|アルキル化]]反応でチアミン（二臭化物塩として）が生成した。
1936年の最初の[[total synthesis/ja|全合成]]では、3-エトキシプロパン酸エチルを[[ethyl formate/ja|ギ酸エチル]]で処理して中間体ジカルボニル化合物を得、これを[[Amidine/ja|アセトアミジン]]と反応させると置換[[pyrimidine/ja|ピリミジン]]を形成した。その水酸基のアミノ基への変換は[[nucleophilic aromatic substitution/ja|求核芳香族置換]]によって行われ、まず[[phosphorus oxychloride/ja|オキシ塩化リン]]を用いて塩化誘導体に変換し、続いて[[ammonia/ja|アンモニア]]で処理した。次に[[ethoxy/ja|エトキシ]]基を[[hydrobromic acid/ja|臭化水素酸]]を用いてブロモ誘導体に変換した。最終段階では、4-メチル-5-（2-ヒドロキシエチル）チアゾールを用いた[[alkylation/ja|アルキル化]]反応でチアミン（二臭化物塩として）が生成した。


<div class="mw-translate-fuzzy">
===工業的合成===
===工業的合成===
[[File:Grewe diamine.svg|thumb|チアミンの製造に使われたジアミン]]
[[File:Grewe diamine.svg|thumb|チアミンの製造に使われたジアミン]]
[[[Merck & Co.|メルク社]]は1936年の実験室規模の合成を応用し、1937年に[[:en:Rahway|ラーウェイ]]でチアミンを製造できるようにした。しかし、1937年に初めて発表された中間体であるグレウ[[diamine/ja|ジアミン]]（5-（アミノメチル）-2-メチル-4-ピリミジナミン）を用いた代替ルートが[[Hoffman La Roche|ホフマン・ラ・ロシュ]]によって研究され、競争力のある製造プロセスが続いた。ジアミンへの効率的なルートは引き続き注目されている。[[:en:European Economic Area|欧州経済領域]]では、チアミンは[[:en:Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals|REACH規則]]に登録されており、年間100トンから1,000トンが製造または輸入されている。
[[Merck & Co.|メルク社]]は1936年の実験室規模の合成を応用し、1937年に[[:en:Rahway|ラーウェイ]]でチアミンを製造できるようにした。しかし、1937年に初めて発表された中間体であるグレウ[[diamine/ja|ジアミン]]（5-（アミノメチル）-2-メチル-4-ピリミジナミン）を用いた代替ルートが[[Hoffman La Roche|ホフマン・ラ・ロシュ]]によって研究され、競争力のある製造プロセスが続いた。ジアミンへの効率的なルートは引き続き注目されている。[[:en:European Economic Area|欧州経済領域]]では、チアミンは[[:en:Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals|REACH規則]]に登録されており、年間100トンから1,000トンが製造または輸入されている。
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===合成類似体===
===合成類似体===
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チアミンは水溶性ビタミンの中で最初に単離された。ヒトやニワトリの初期の観察では、精白米を主食とする食餌が脚気を引き起こすことが示されていたが、それまで知られていなかった必須栄養素の欠乏が原因とはされていなかった。
チアミンは水溶性ビタミンの中で最初に単離された。ヒトやニワトリの初期の観察では、精白米を主食とする食餌が脚気を引き起こすことが示されていたが、それまで知られていなかった必須栄養素の欠乏が原因とはされていなかった。


<div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
1884年、[[:en:Imperial Japanese Navy|大日本帝国海軍]]の外科医総長であった[[:en:Takaki Kanehiro|高木兼寛]]は、脚気についてそれまでの[[Germ theory of disease/ja|細菌説]]を否定し、代わりにこの病気は食生活の不備によるものであることを示唆した。彼は、海軍の船上で食事を変えたところ、白米だけの食事を、大麦、肉、牛乳、パン、野菜も含む食事に置き換えることで、9ヶ月の航海で脚気がほとんどなくなることを発見した。しかし、高木は成功した食事に多くの食品を加えており、当時はビタミンが未知であったため、タンパク質の摂取量が増えたから効果があったという誤った解釈をしていた。海軍はこのような高価な食事改善プログラムの必要性に納得せず、1904年から5年にかけての[[:en:Russo-Japanese war|日露戦争]]でも、多くの兵士が脚気で死亡し続けた。1905年になってようやく、[[Bran/ja#Rice bran|米ぬか]]（[[rice polisher/ja|精白米]]によって取り除かれる）と大麦の糠から抗血管炎因子が発見され、高木の実験は報われた。彼は日本の貴族制度で男爵となり、親しみを込めて「麦男爵」と呼ばれるようになった。
In 1884, [[Takaki Kanehiro]], a surgeon general in the [[Imperial Japanese Navy]], rejected the previous [[Germ theory of disease|germ theory]] for beriberi and suggested instead that the disease was due to insufficiencies in the diet. Switching diets on a navy ship, he discovered that replacing a diet of white rice only with one also containing barley, meat, milk, bread, and vegetables, nearly eliminated beriberi on a nine-month sea voyage. However, Takaki had added many foods to the successful diet and he incorrectly attributed the benefit to increased protein intake, as vitamins were unknown at the time. The Navy was not convinced of the need for such an expensive program of dietary improvement, and many men continued to die of beriberi, even during the [[Russo-Japanese war]] of 1904–5. Not until 1905, after the anti-beriberi factor had been discovered in [[Bran#Rice bran|rice bran]] (removed by [[rice polisher|polishing into white rice]]) and in barley bran, was Takaki's experiment rewarded. He was made a baron in the Japanese peerage system, after which he was affectionately called "Barley Baron".
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<div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
穀物との具体的な関連は、1897年に[[:en:Dutch East Indies|オランダ領東インド]]の軍医であった[[:en:Christiaan Eijkman|Christiaan Eijkman]]が発見した。彼は、炊いた精米した米を食べた家禽が麻痺を起こし、精米を中止すれば回復することを発見した。彼は脚気は米に含まれる高レベルの[[starch/ja|デンプン]]が有毒であるためだと考えた。彼はその毒性は精米に含まれる化合物で相殺されると考えた。同僚の[[:en:Gerrit Grijns|Gerrit Grijns]]は1901年に精米の過剰摂取と脚気との関係を正しく解釈した： 彼は、精米によって取り除かれた米粒の外層に必須栄養素が含まれていると結論づけた。アイクマンは最終的に1929年に[[:en:Nobel Prize in Physiology and Medicine|ノーベル生理学・医学賞]]を受賞したが、それは彼の観察がビタミンの発見につながったからである。
The specific connection to grain was made in 1897 by [[Christiaan Eijkman]], a military doctor in the [[Dutch East Indies]], who discovered that fowl fed on a diet of cooked, polished rice developed paralysis that could be reversed by discontinuing rice polishing. He attributed beriberi to the high levels of [[starch]] in rice being toxic. He believed that the toxicity was countered in a compound present in the rice polishings. An associate, [[Gerrit Grijns]], correctly interpreted the connection between excessive consumption of polished rice and beriberi in 1901: He concluded that rice contains an essential nutrient in the outer layers of the grain that is removed by polishing. Eijkman was eventually awarded the [[Nobel Prize in Physiology and Medicine]] in 1929, because his observations led to the discovery of vitamins.
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<div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
1910年、[[:en:University of Tokyo|東京帝国大学]]の農芸化学者である[[:en:Umetaro Suzuki|鈴木梅太郎]]は米糠から水溶性のチアミン化合物を単離し、これを''aberic acid''と命名した（後に''Orizanin''と改名）。（後に''Orizanin''と改名した）彼はこの化合物が抗血圧因子であるだけでなく、ヒトの栄養学に必須であると説明したが、この発見は日本国外での評判を得ることができなかった。1911年、ポーランドの生化学者[[:en:Casimir Funk|Casimir Funk]]が米ぬかから[[Wikt:antineuritic|痒み止め]]物質（現代のチアミン）を単離し、それを（アミノ基を含むことから）「ビタミン」と呼んだ。しかし、ファンクはその化学構造を完全に解明したわけではなかった。オランダの化学者、[[:en:Barend Coenraad Petrus Jansen|Barend Coenraad Petrus Jansen]]と彼の最も親しい共同研究者であったWillem Frederik Donathは、1926年に活性物質の単離と結晶化に成功し、その構造は1934年に[[:en:Robert Runnels Williams|Robert Runnels Williams]]によって決定された。チアミンは、ウィリアムズのチームによって、「チオ」（含硫の意）と「ビタミン」の[[portmanteau/ja|合成語]]として命名された。「ビタミン」という用語は、ファンクによって間接的にチアミン自体のアミン基から来ている（しかし、この頃までに、ビタミンは必ずしもアミンであるとは限らないことが知られていた、例えば[[vitamin C/ja|ビタミンC]]）。チアミンも1936年にウィリアムズグループによって合成された。
In 1910, a Japanese agricultural chemist of [[University of Tokyo|Tokyo Imperial University]], [[Umetaro Suzuki]], isolated a water-soluble thiamine compound from rice bran, which he named ''aberic acid''. (He later renamed it ''Orizanin''.) He described the compound as not only an anti-beriberi factor, but also as being essential to human nutrition; however, this finding failed to gain publicity outside of Japan, because a claim that the compound was a new finding was omitted in translation of his publication from Japanese to German. In 1911 a Polish biochemist [[Casimir Funk]] isolated the [[Wikt:antineuritic|antineuritic]] substance from rice bran (the modern thiamine) that he called a "vitamine" (on account of its containing an amino group). However, Funk did not completely characterize its chemical structure. Dutch chemists, [[Barend Coenraad Petrus Jansen]] and his closest collaborator Willem Frederik Donath, went on to isolate and crystallize the active agent in 1926, whose structure was determined by [[Robert Runnels Williams]], in 1934. Thiamine was named by the Williams team as a [[portmanteau]] of "thio" (meaning sulfur-containing) and "vitamin". The term "vitamin" coming indirectly, by way of Funk, from the amine group of thiamine itself (although by this time, vitamins were known to not always be amines, for example, [[vitamin C]]). Thiamine was also synthesized by the Williams group in 1936.
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[[:en:Oxford University|Oxford]]の[[:en:Rudolph Peters|Rudolph Peters]]卿は、チアミン欠乏が脚気の病理生理学的症状をもたらす仕組みを理解するためにハトを使った。精白米だけを食べさせられたハトは[[opisthotonos/ja|オピストトン]]を発症した。治療しなければ数日後に死亡した。オピストホトノスが観察された後にチアミンを投与すると、30分以内に完治した。チアミン投与の前後でハトの脳に形態学的変化が見られなかったことから、ピータースは生化学的誘発傷害という概念を導入した。1937年、LohmannとSchusterは、二リン酸化チアミン誘導体TPPがピルビン酸の酸化的脱炭酸に必要な補酵素であることを示した。
Sir [[Rudolph Peters]], in [[Oxford University|Oxford]], used pigeons to understand how thiamine deficiency results in the pathological-physiological symptoms of beriberi. Pigeons fed exclusively on polished rice developed [[opisthotonos]], a condition characterized by head retraction. If not treated, the animals died after a few days. Administration of thiamine after opisthotonos was observed led to a complete cure within 30 minutes. As no morphological modifications were seen in the brain of the pigeons before and after treatment with thiamine, Peters introduced the concept of a biochemical-induced injury. In 1937, Lohmann and Schuster showed that the diphosphorylated thiamine derivative, TPP, was a cofactor required for the oxidative decarboxylation of pyruvate.
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<div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
<gallery caption="Some contributors to the discovery of thiamine" mode="nolines">
<gallery caption="Some contributors to the discovery of thiamine" mode="nolines">
File:Takaki Kanehiro.jpg|[[Takaki Kanehiro]]
File:Takaki Kanehiro.jpg|[[:en:Takaki Kanehiro|Takaki Kanehiro]]
File:Eijkman.jpg|[[Christiaan Eijkman]]
File:Eijkman.jpg|[[:en:Christiaan Eijkman|Christiaan Eijkman]]
File:Portrait_of_Gerrit_Grijns_Wellcome_M0010254.jpg|[[Gerrit Grijns]]
File:Portrait_of_Gerrit_Grijns_Wellcome_M0010254.jpg|[[:en:Gerrit Grijns|Gerrit Grijns]]
File:Umetarosuzuki-pre1943.jpg|[[Umetaro Suzuki]]
File:Umetarosuzuki-pre1943.jpg|[[:en:Umetaro Suzuki|Umetaro Suzuki]]
File:Casimir_Funk_01.jpg|[[Casimir Funk]]
File:Casimir_Funk_01.jpg|[[:en:Casimir Funk|Casimir Funk]]
File:Rudolph Albert Peters.jpg|[[Rudolph Peters]]
File:Rudolph Albert Peters.jpg|[[:en:Rudolph Peters|Rudolph Peters]]
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== 外部リンク ==
== 外部リンク ==
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