Vitamin B1: Vorkommen, Funktion und klinische Relevanz

Vitamin B1, auch als Thiamin bezeichnet, ist ein wasserlösliches Vitamin aus der B-Komplex-Gruppe, das eine wichtige Rolle im Energiestoffwechsel und in der Funktion des Nervensystems spielt. Da es der Körper nicht selbst herstellen kann, muss es regelmäßig über die Nahrung aufgenommen werden. Ein Mangel kann innerhalb weniger Wochen zu erheblichen gesundheitlichen Problemen führen, die sowohl das Herz-Kreislauf-System als auch das zentrale und periphere Nervensystem betreffen. In welchen Nahrungsmitteln Vitamin B1 vorkommt, welche Funktionen es für den Körper hat und warum ist klinisch sehr relevant ist, beleuchtet der folgende Artikel.

Vitamin B1 – Definition

Unter Vitamin B1 versteht man eine organische Verbindung, die chemisch durch das Vorhandensein eines Pyrimidinrings und eines Thiazolrings gekennzeichnet ist, die über eine Methylenbrücke miteinander verbunden sind. In biologisch aktiver Form liegt Thiamin vor allem als Thiaminpyrophosphat (TPP) vor, das als Coenzym an zentralen Stoffwechselwegen beteiligt ist.

Thiamin gehört zu den wasserlöslichen Vitaminen, was bedeutet, dass es nicht in großen Mengen gespeichert werden kann und überschüssige Mengen über den Urin ausgeschieden werden. Die Speicherfähigkeit im Körper ist auf etwa 25 bis 30 Milligramm begrenzt, wodurch eine kontinuierliche Zufuhr notwendig ist.

Vitamin B1 – Vorkommen

Vitamin B1 ist in vielen pflanzlichen und tierischen Lebensmitteln enthalten, jedoch in sehr unterschiedlicher Konzentration. Pflanzliche Quellen sind oft Getreideprodukte, Nüsse, Hülsenfrüchte und bestimmte Samen. Besonders reichhaltig sind Weizenkeime, Sonnenblumenkerne und Vollkorngetreide. Unter den tierischen Lebensmitteln sind Schweinefleisch, Leber und bestimmte Fischarten nennenswerte Lieferanten.

Hohe Gehalte finden sich beispielsweise in:

• Weizenkeimen und anderen Keimlingen von Getreide
• Sonnenblumenkernen, Sesam und Hülsenfrüchten wie Erbsen oder Bohnen
• Schweinefleisch und Innereien
• Hefeprodukten wie Bierhefe oder Backhefe

Die Verarbeitung von Lebensmitteln kann den Thiamingehalt stark verringern. Bei der Herstellung von weißem Mehl oder poliertem Reis wird der vitaminreiche Keimling entfernt, wodurch ein erheblicher Nährstoffverlust entsteht. Durch Kochen in Wasser gehen zusätzlich etwa 30 Prozent des Vitamins ins Kochwasser über, da es wasserlöslich und zudem hitzeempfindlich ist. Auch das Enzym Thiaminase, das in rohem Fisch oder manchen Farnarten vorkommt, kann Thiamin abbauen.

In einigen Ländern wird Mehl oder Reis nachträglich mit Vitamin B1 angereichert, um Verluste während der Verarbeitung auszugleichen. In Deutschland ist dies jedoch nicht verpflichtend, während beispielsweise in den USA oder Kanada eine Anreicherung gesetzlich vorgeschrieben ist.

Vitamin B1 – Aufnahme

Vitamin B₁ wird überwiegend über den Dünndarm aufgenommen, vor allem im Jejunum, durch aktive Transportmechanismen, die bei geringen Mengen sehr effizient arbeiten. Bei hohen Mengen erfolgt auch eine passive Diffusion, die jedoch weniger relevant ist.

Die wichtigste Quelle für Thiamin sind Vollkornprodukte, Hülsenfrüchte, Schweinefleisch, Innereien, Nüsse und einige Gemüsesorten. In Lebensmitteln kann Thiamin gebunden oder phosphoryliert vorliegen, wodurch seine Bioverfügbarkeit leicht variiert. Nach der Resorption wird Thiamin in der Leber zu Thiaminpyrophosphat phosphoryliert und in verschiedenen Geweben als Coenzym eingebaut. Überschüsse werden über den Urin ausgeschieden, da Thiamin wasserlöslich ist.

Die tägliche Zufuhrempfehlung variiert nach Alter, Geschlecht und physiologischen Bedingungen, liegt aber für Erwachsene typischerweise zwischen 1,1 und 1,4 Milligramm pro Tag. Ein langfristiger Mangel entwickelt sich meist innerhalb von zwei bis drei Monaten, da der Körper nur geringe Speicher von etwa 30 Milligramm Thiamin besitzt, vor allem in Leber, Herz, Nieren und Muskeln.

Vitamin B1 – Funktionen

Vitamin B₁ ist ein essentielles wasserlösliches Vitamin, das eine wichtige Rolle im Energiestoffwechsel, in der Nervenzellfunktion und in verschiedenen biosynthetischen Prozessen spielt. Es wirkt vor allem als Coenzym in enzymatischen Reaktionen, die für die Umwandlung von Kohlenhydraten, Aminosäuren und Lipiden in nutzbare Energie unverzichtbar sind. Thiamin beeinflusst dadurch sowohl die zelluläre Energieversorgung als auch die Funktion des zentralen und peripheren Nervensystems.

Energiestoffwechsel

Thiamin wird in der Zelle zu Thiaminpyrophosphat (TPP) aktiviert, das als Coenzym für mehrere Schlüsselreaktionen des Energiestoffwechsels dient. Besonders wichtig ist seine Rolle im Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex, der Pyruvat, das Endprodukt der Glykolyse, in Acetyl-CoA umwandelt. Acetyl-CoA ist ein zentraler Metabolit, der in den Zitratzyklus eintritt und schließlich zur ATP-Produktion in der mitochondrialen Atmungskette beiträgt.

Ein Thiaminmangel führt zu einer Akkumulation von Pyruvat und Laktat, da die Umwandlung in Acetyl-CoA gehemmt ist. Dies kann zu metabolischer Azidose und Energiemangel in besonders energieabhängigen Geweben wie Herz- und Nervenzellen führen. Darüber hinaus ist Thiamin auch für die Aktivität der α-Ketoglutarat-Dehydrogenase im Zitratzyklus entscheidend, die für die kontinuierliche Energiegewinnung und den Zellstoffwechsel notwendig ist.

Nervensystem

Thiamin ist für die normale Funktion des Nervensystems unverzichtbar. Es ist am Aufbau von Neurotransmittern wie Acetylcholin und GABA beteiligt und unterstützt die Signalübertragung in motorischen und kognitiven Prozessen. Die Aktivität von Thiaminabhängigen Enzymen in Nervenzellen sichert die Energieversorgung, die für die Aufrechterhaltung von Membranpotenzialen, Neurotransmittersynthese und synaptischer Transmission notwendig ist.

Besonders empfindlich reagieren periphere Nerven und das Gehirn auf Thiaminmangel, da sie stark vom Glukosestoffwechsel abhängen. Chronischer Mangel kann zu Polyneuropathien, Koordinationsstörungen und kognitiven Beeinträchtigungen führen.

Pentosephosphatweg und Biosynthese

Thiamin spielt eine wichtige Rolle im Pentosephosphatweg durch seine Funktion als Coenzym der Transketolase. Dieser Stoffwechselweg liefert NADPH für Redoxreaktionen, die für antioxidative Abwehrsysteme wichtig sind, sowie Ribose-5-Phosphat, die Grundlage für die Synthese von Nukleotiden und Nukleinsäuren. Durch diese Funktion unterstützt Thiamin Zellwachstum, Reparaturmechanismen und die Synthese von DNA und RNA.

Vitamin B1 – Klinische Relevanz

Vitamin B₁ ist klinisch vor allem durch die Konsequenzen seines Mangels von Bedeutung. Ein Mangel kann zu einem breiten Spektrum an Symptomen führen, die neurologische, kardiovaskuläre und metabolische Bereiche betreffen. Die Schwere der Symptome hängt sowohl von der Dauer als auch von der Intensität des Mangels ab, und bestimmte Risikogruppen sind besonders anfällig für eine Unterversorgung.

Neurologische Erscheinungsbider

Ein Thiaminmangel zeigt sich besonders deutlich im Nervensystem, da Nervenzellen stark auf eine kontinuierliche Energieversorgung angewiesen sind. Bereits ein moderater Mangel kann zu peripheren Neuropathien führen, die sich in Form von Muskelschwäche, Kribbeln, Parästhesien und einer verminderten Reflexaktivität äußern. Längere Defizite können das zentrale Nervensystem beeinträchtigen und zu schwerwiegenderen Störungen führen.

Ein besonders bekanntes Krankheitsbild ist die Wernicke-Enzephalopathie, die vor allem bei chronischem Alkoholismus auftritt. Durch die eingeschränkte Thiaminaufnahme und die gestörzte Aktivierung zu Thiaminpyrophosphat kommt es zu Störungen im Glukosestoffwechsel der Gehirnzellen. Klinisch äußert sich dies durch Augenbewegungsstörungen, Ataxie und akute Verwirrtheit. Wird die Störung nicht frühzeitig behandelt, kann sich daraus das Korsakoff-Syndrom entwickeln, eine chronische Form mit ausgeprägten Gedächtnisstörungen, Lernschwierigkeiten und konfabulatorischem Verhalten.

Auch Kinder und Säuglinge, die unter Mangelbedingungen aufwachsen, können neurologische Entwicklungsstörungen zeigen, da Thiamin essentiell für die neuronale Differenzierung, Myelinisierung und Neurotransmittersynthese ist. In diesen Fällen können sowohl kognitive als auch motorische Defizite auftreten, die sich unter Umständen langfristig auswirken.

Kardiovaskuläre Erscheinungsbilder

Neben dem Nervensystem sind vor allem das Herz und das Kreislaufsystem empfindlich gegenüber Thiaminmangel. Ein ausgeprägter Mangel kann zum Wet-Beriberi führen, einer Form der Erkrankung, die durch kardiovaskuläre Symptome gekennzeichnet ist. Hier kommt es zu Herzvergrößerung, erhöhter Herzfrequenz, Ödemen und schließlich Herzinsuffizienz, da die Energieproduktion in Herzmuskelzellen durch die eingeschränkte Aktivität des Pyruvat-Dehydrogenase-Komplexes beeinträchtigt ist. Das Herz kann die notwendige Pumpfunktion nicht mehr aufrechterhalten, was zu einer verminderten Durchblutung anderer Organe führt.

Die Kombination von neurologischen und kardiovaskulären Symptomen ist typisch für schwere Thiaminmangelzustände und kann unbehandelt lebensbedrohlich werden. Besonders gefährdet sind ältere Menschen, chronische Alkoholiker und Patienten mit chronischen Erkrankungen, die die Aufnahme oder den Stoffwechsel von Thiamin beeinträchtigen.

Prävention und therapeutische Bedeutung

Die klinische Relevanz von Vitamin B₁ zeigt sich auch in der präventiven und therapeutischen Anwendung. Bei Risikopatienten, beispielsweise vor oder während einer parenteralen Ernährung, wird oft eine Supplementierung von Thiamin durchgeführt, um neurologische und kardiale Komplikationen zu vermeiden. Auch bei akuten Manifestationen, wie der Wernicke-Enzephalopathie, ist die sofortige intravenöse Gabe von Thiamin lebenswichtig, da sich die Symptome nur durch eine schnelle Wiederherstellung der Thiaminversorgung effektiv beheben lassen.