Thiamine derivatives and vitamin B1 analogues: biochemical, structural and pathway analysis and its implication in the pathobiology of diabetic complications

Abstract

Abstract. Thiamine acts as a coenzyme for transketolase and for the pyruvate dehydrogenase and α-ketoglutarate dehydrogenase complexes, which enzymes play a fundamental role in intracellular glucose metabolism. The relationship between thiamine and diabetes mellitus (DM) has been reported in the literature. Thiamine levels and thiamine-dependent enzyme activities are reduced in DM. Genetic studies provide opportunity to determine the relationship between thiamine and DM. Thiamine and its derivatives were demonstrated to prevent the activation of the biochemical pathways (increased flux through the polyol pathway, formation of advanced glycation end-products, activation of protein kinase C, and increased flux through the hexosamine biosynthesis pathway) induced by hyperglycemia in DM. Thiamine definitively plays a role in the diabetic endothelial vascular diseases (micro- and macroangiopathy), lipid profile, retinopathy, nephropathy, cardiopathy, and neuropathy.

Резюме. У статті розглядаються питання впливу тіаміну та його похідних на перебіг ускладнень цукрового діабету (ЦД). Тіамін слугує коферментом для транскетолази, піруватдегідрогенази й комплексів α-кетоглутаратдегідрогенази, ферменти яких відіграють фундаментальну роль у внутрішньоклітинному метаболізмі глюкози, у літературі повідомляється про взаємозв'язки між тіаміном і ЦД. Рівні тіаміну й активність залежних від тіаміну ферментів знижені у хворих на ЦД. Генетичні дослідження дають можливість встановити зв'язуючі ланки між тіаміном і ЦД. Встановлено, що тіамін і його деривати запобігають активації біохімічних процесів (посилене виділення поліоловим шляхом, надмірне утворення кінцевих продуктів глікування, активація протеїнкінази С і посилення гексозамінового шляху біосинтезу), спричинених гіперглікемією за ЦД. Підкреслюється значення тіаміну при ендотеліальних судинних хворобах при ЦД (мікро- і макроангіопатія), порушеннях ліпідного обміну, при ретино-, нефро-, кардіо- і нейропатії.

Резюме. В статье рассматриваются вопросы влияния тиамина и его производных на течение осложнений сахарного диабета (СД). Тиамин служит коферментом для транскетолазы, пируватдегидрогеназы и комплексов α-кетоглутаратдегидрогеназы, ферменты которых играют фундаментальную роль во внутриклеточном метаболизме глюкозы. В литературе сообщается о взаимосвязях между тиамином и СД. Уровни тиамина и активность зависимых от тиамина ферментов снижены у больных СД. Генетические исследования дают возможность установить связующие звенья между тиамином и СД. Установлено, что тиамин и его дериваты предотвращают активацию биохимических процессов (усиленное выделение полиоловым путем, избыточное образование конечных продуктов гликирования, активация протеинкиназы С и усиление гексозаминового пути биосинтеза), вызванных гипергликемией при СД. Подчеркивается значение тиамина при эндотелиальных сосудистых болезнях при СД (микро- и макроангиопатия), нарушениях липидного обмена, при ретино-, нефро-, кардио- и нейропатии.