營養學/維生素B1缺乏病的病理與病理生理學
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由於膳食中硫胺素缺乏等病因引起的腳氣病，有下述的病理特徵。
（1）神經系統尤其是末梢神經受損嚴重，髓鞘退化及色素沉著。重者神經軸被破壞。以坐骨神經及其分支受累較為常見，並且出現較早。其他，前臂神經等亦可累及。
（2）心血管系統心臟擴張肥厚，尤以右側明顯。心肌水腫，其心肌纖維粗硬。血管充血，但組織結構正常。
（3）組織水腫及漿膜腔積液組織水腫多見於下肢。體腔漿液滲出，可見於心包腔、胸腔及腹腔。
（4）肌肉萎縮出現於受累神經支配的肌肉。鏡下可見肌纖維橫紋消失、混濁腫脹及脂肪變性。
前已提及硫胺素在腸道經粘膜吸收，通過酶的作用，磷酸化生成TPP，即輔羧化酶。它是丙酮酸氧化脫羧酶系的輔助因子；又是磷酸已糖氧化支路中轉羧乙醛酶的輔酶。因此組織中，特別是腦和心肌組織中葡萄糖和丙酮酸代謝必需有硫胺素參加。它的缺乏會引起腦和心肌組織變性。其機理是硫胺素缺乏使丙酮酸難於進入三羧酸循環而氧化，多量的丙酮酸滯留於血液中，使周圍小動脈擴張、阻力降低、靜脈迴流量增加，因而使心臟排出量及心臟工作量均增加。乳酸鹽和丙酮酸鹽使心肌對氧的利用率降低，使其心臟功能逐漸衰竭。硫胺素至少對分解乙醯膽鹼的膽鹼酯有抑制作用。乙醯膽鹼能增加腸蠕動。硫胺素缺乏時，膽鹼酯酶活性增強，分解乙醯膽鹼增多，故腸蠕動緩慢、腸壁鬆弛。乙醯膽鹼又是神經傳導的介質，硫胺素缺乏，膽鹼酯酶活性增強，分解介質多，也會影響神經的傳導。
菸酸在色氨酸合成的過程中，也必需有硫胺素的存在。因此，菸酸和硫胺素缺乏往往是同時存在的。
成年人根據不同系統症状佔優勢的情況，腳氣病可分為神經型、心臟型、腦型和濕型。嬰兒腳氣病有其特徵，又有嬰兒腳氣病之說。
12.3.2 與硫胺素缺乏有關的疾病的研究
硫胺素酶及抗硫胺素化合物的研究，使對硫胺素缺乏病有進一步的認識。
硫胺素酶：雖然魚是硫胺素較好的來源，但在吃魚多的泰國，硫胺素的缺乏病是廣泛存在的。其原因是吃魚的方法所致。他們吃魚方法不煮，加上發酵，結果由於硫胺素酶作用替換了硫胺素上的噻唑環的一半，致導硫胺素失去活性。
硫胺素拮抗物曾在硫胺素缺乏實驗中廣泛應用。這些拮抗物如圖12-1所示，有吡啶（代噻唑）硫胺素(pyrithiamin) 和羥基硫胺素（oxythiamin）。前者在噻唑環的位置上有一個吡啶環；後者則在吡啶環上的氨基被羧基所代替。經動物實驗表明，硫胺素缺乏及兩種硫胺素拮抗物對機體的影響列於表12-2。
從表12-2可知，吡啶硫胺素能穿透血腦屏障，進入腦組織中，使丙酮酸的氧化和脫酶活性降低而使中樞神經系統受到損傷。羧基硫胺素導致缺乏動物厭食、心臟損傷，心肌組織脫羧酶活性減弱。吡啶硫胺素的作用是抑制硫胺素形成TPP，特別是腦組織中。然而，羧基硫胺素焦磷酸鹽與TPP競爭，而成為酶的抑制劑，它在腦組織中作用小，這是由於它不能越過血腦屏障之故。
用上述兩種拮抗劑做動物實驗，結果表明：急性硫胺素缺乏，其變化有神經軸突出及髓鞘的改變，伴有三羧酸循環和五碳糖磷酸鹽通路的變化；然而慢性硫胺素胺素缺乏主要是髓鞘質退行性改變，以及僅伴有五碳糖道路的變化。
Barchi推斷「在硫胺素缺乏時神經病學的缺陷，除已知的硫胺素對中間代謝作為所需的酶的變化外，正如許多研究者提示的，在易受激動的膜的功能上，硫胺素的特殊作用是存在的」。Cooper研究了一種敏感的方法來檢測用35S標記的硫胺素的釋放，其研究顯示出硫胺素在軸膜和雪旺膜上均有存在。他提出TPP可能與轉移膜電位的產生有關係。
表12－2 硫胺素缺乏及硫胺素拮抗物（吡啶硫胺素和羥基硫胺素）對實驗動物的影響
| 影響 | 硫胺素缺乏 | 羧基硫胺素 | 吡啶硫胺素 | ||
| 厭食 | ++ | +++ | 0 | ||
| 神經系統損傷 | + | 0 | +++ | ||
| 穿透進入腦中 | 0 | + | |||
| 心臟擴大及心動過速 | + | + | 0 | ||
| 腎上腺皮質增大 | + | + | 0 | ||
| 血漿可的松增加 | + | + | 0 | ||
| 液體瀦留 | + | + | 0 | ||
| 在組織中酶活性減低 | 丙酮酸脫氫酶 | 腦 | + | 0 | +++ |
| 心 | +++ | +++ | ++ | ||
| 肝 | +++ | ++ | ++ | ||
| 2-氧代二酸脫氫酶 | 腦 | 0 | 0 | ++ | |
| 心 | +++ | ++ | + | ||
| 肝 | ++ | 0 | 0 | ||
| 血漿中丙酮酸增加 | + | ++ | + | ||
| 硫胺素磷酸轉移酶的抑制 | + | +++ | |||
| 對焦磷酸的磷酸化作用 | ++ | + | |||
| 焦磷酸鹽與TPP競爭 | ++ | + | |||
| 組織硫胺素的減少 | ++ | + | ++ | ||
| 尿中硫胺素增加（+）/減少（-） | - | + | +++ | ||
乙醇中毒合併硫胺素缺乏：一品脫啤酒僅供一個中等勞動人的硫胺素需要量的2%，但烈性酒不含硫胺素。慢性乙醇中毒常損傷胃分泌和發生厭食。經口或胃腸外的乙醇給與將減少硫胺素的吸收，以及慢性乙醇中毒還損害小腸對硫胺素的運轉機能。乙醇亦能有損硫胺素的代謝，使肝臟中焦磷酸化酶受抑制和減少TPP的形成。歸納起來可知乙醇中毒合併腳氣病的病因：一是減少硫胺素的攝取；二是減少硫胺素從腸道的吸收；三是乙醇中毒產生肝硬變，由於肝硬變減少硫胺素儲存；四是抑制是硫胺素到焦磷酸硫胺素的形成。
丙酮酸脫氫酶缺乏症（pyruvate decasboxylasedeficiency）：1968年Lonsdale描述一個兒童有小腦運動失調的間歇性發作及血和尿中乳酸、丙酮酸、丙氨酸的升高。還有人研究了相似的病例，用皮膚成纖維細胞培養研究丙酮酸氧化，可能是神經介質乙醯膽鹼的合成酮酸的氧化脫羧作用缺乏。研究者提出小腦組織丙酮酸氧化，可能是神經介質乙醯膽鹼的合成上有問題。
亞急性壞死性的腦脊髓病（Sub-acute necrotisingencephalomyelopathy,SNE）：該病與Wernicke腦病相似，其區別是SNE通常損傷黑質制裁及其底螺旋神經節，而不是乳頭體。然而Wernicke腦病則相反。SNE通常開始於2歲前，有衰弱，運動失調、視覺障礙、驚厥和周圍神經病。血中硫胺素的濃度及在腦組織中TPP的濃度正常的。普通的硫胺素治療是無效的。在腦組織中從二磷酸硫胺素合成為三磷酸硫胺素的ATP磷酸化轉移酶受到抑制。大量的硫胺素治療產生暫時性的治療作用。
支鏈酮尿或稱槭糖尿病（branched chain ketonurineor maplesyrup urine disease）:在1954年Menkes及同事們描述了一個家庭，前後出生六個嬰兒中有四個在第一周死亡。其症状有嘔吐、肌肉張力亢進以及尿中有奇特的槭糖氣味。支鏈胺基酸（亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸）和它們的酮酸在尿中出現，同時血中濃度也增高。其尿中的特殊氣味是這些胺基酸的酮酸和它的羧基衍生物所形成的。支鏈胺基酸的酮酸的正常代謝是氧化脫酸，它是需要TPP參加反應，這與丙酮酸及α-酮戊二酸脫羧相似。但治療是困難的。
屍檢發現是髓鞘形成（mylination）有缺陷。在臨床上嬰兒出生時是正常的，但第一周末有進食不良、嘔吐及昏睡。進一步有驚厥和肌肉張力增強。治療困難點在於它需要餵養僅含有少量的三種支鏈胺基酸的膳食；這不象苯丙氨酸，它們不能從蛋白質水解液中容易地移除。所以製備一種適合的膳食比治療苯丙酮症更困難。在一些病人中給予很大量的硫胺素（每天100mg）,使酶活性增加到適當水平以利於支鏈胺基酸的適當的攝入。可以推測這是屬於維生素先天代謝的缺陷。還有一些病人給與硫胺素也是沒有幫助的。
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