12.3.1 脚气病的病理与病理生理学基础
由于膳食中硫胺素缺乏等病因引起的脚气病，有下述的病理特征。
（1）神经系统尤其是末梢神经受损严重，髓鞘退化及色素沉着。重者神经轴被破坏。以坐骨神经及其分支受累较为常见，并且出现较早。其他，前臂神经等亦可累及。
（2）心血管系统心脏扩张肥厚，尤以右侧明显。心肌水肿，其心肌纤维粗十硬。血管充十血，但组织结构正常。
（3）组织水肿及浆膜腔积液组织水肿多见于下肢。体腔浆液渗出，可见于心包腔、胸腔及腹腔。
（4）肌肉萎十缩出现于受累神经支配的肌肉。镜下可见肌纤维横纹消失、混浊肿胀及脂肪变十性十。
前已提及硫胺素在肠道经粘十膜吸收，通过酶的作用，磷酸化生成TPP，即辅羧化酶。它是丙酮酸氧化脱羧酶系的辅助因子；又是磷酸已糖氧化支路中转羧乙醛酶的辅酶。因此组织中，特别是脑和心肌组织中葡萄糖和丙酮酸代谢必需有硫胺素参加。它的缺乏会引起脑和心肌组织变十性十。其机理是硫胺素缺乏使丙酮酸难于进入三羧酸循环而氧化，多量的丙酮酸滞留于血液中，使周围小动脉扩张、阻力降低、静脉回流量增加，因而使心脏排十出量及心脏工作量均增加。十乳十酸盐和丙酮酸盐使心肌对氧的利用率降低，使其心脏功能逐渐衰竭。硫胺素至少对分解乙酰胆碱的胆碱酯有抑制作用。乙酰胆碱能增加肠蠕十动。硫胺素缺乏时，胆碱酯酶活十性十增强，分解乙酰胆碱增多，故肠蠕十动缓慢、肠十壁松十弛。乙酰胆碱又是神经传导的介质，硫胺素缺乏，胆碱酯酶活十性十增强，分解介质多，也会影响神经的传导。
菸酸在色氨酸合成的过程中，也必需有硫胺素的存在。因此，菸酸和硫胺素缺乏往往是同时存在的。
成年人根据不同系统症状占优势的情况，脚气病可分为神经型、心脏型、脑型和湿型。婴儿脚气病有其特征，又有婴儿脚气病之说。
12.3.2 与硫胺素缺乏有关的疾病的研究
硫胺素酶及抗硫胺素化合物的研究，使对硫胺素缺乏病有进一步的认识。
硫胺素酶：虽然鱼是硫胺素较好的来源，但在吃鱼多的泰国，硫胺素的缺乏病是广泛存在的。其原因是吃鱼的方法所致。他们吃鱼方法不煮，加上发酵，结果由于硫胺素酶作用替换了硫胺素上的噻唑环的一半，致导硫胺素失去活十性十。
硫胺素拮抗物曾在硫胺素缺乏实验中广泛应用。这些拮抗物如图12-1所示，有吡啶（代噻唑）硫胺素(pyrithiamin) 和羟基硫胺素（oxythiamin）。前者在噻唑环的位置上有一个吡啶环；后者则在吡啶环上的氨基被羧基所代替。经动物实验表明，硫胺素缺乏及两种硫胺素拮抗物对机体的影响列于表12-2。
从表12-2可知，吡啶硫胺素能穿透血脑屏障，进入脑组织中，使丙酮酸的氧化和脱酶活十性十降低而使中枢神经系统受到损伤。羧基硫胺素导致缺乏动物厌食、心脏损伤，心肌组织脱羧酶活十性十减弱。吡啶硫胺素的作用是抑制硫胺素形成TPP，特别是脑组织中。然而，羧基硫胺素焦磷酸盐与TPP竞争，而成为酶的抑制剂，它在脑组织中作用小，这是由于它不能越过血脑屏障之故。
用上述两种拮抗剂做动物实验，结果表明：急十性十硫胺素缺乏，其变化有神经轴突出及髓鞘的改变，伴有三羧酸循环和五碳糖磷酸盐通路的变化；然而慢十性十硫胺素胺素缺乏主要是髓鞘质退行十性十改变，以及仅伴有五碳糖道路的变化。
Barchi推断“在硫胺素缺乏时神经病学的缺陷，除已知的硫胺素对中间代谢作为所需的酶的变化外，正如许多研究者提示的，在易受激动的膜的功能上，硫胺素的特殊作用是存在的”。Cooper研究了一种敏十感的方法来检测用35S标记的硫胺素的释放，其研究显示出硫胺素在轴膜和雪旺膜上均有存在。他提出TPP可能与转移膜电位的产生有关系。
表12－2 硫胺素缺乏及硫胺素拮抗物（吡啶硫胺素和羟基硫胺素）对实验动物的影响
| 影响 | 硫胺素缺乏 | 羧基硫胺素 | 吡啶硫胺素 | ||
| 厌食 | ++ | +++ | 0 | ||
| 神经系统损伤 | + | 0 | +++ | ||
| 穿透进入脑中 | 0 | + | |||
| 心脏扩大及心动过速 | + | + | 0 | ||
| 肾十上十腺皮质增大 | + | + | 0 | ||
| 血浆可的松增加 | + | + | 0 | ||
| 液体潴留 | + | + | 0 | ||
| 在组织中酶活十性十减低 | 丙酮酸脱氢酶 | 脑 | + | 0 | +++ |
| 心 | +++ | +++ | ++ | ||
| 肝 | +++ | ++ | ++ | ||
| 2-氧代二酸脱氢酶 | 脑 | 0 | 0 | ++ | |
| 心 | +++ | ++ | + | ||
| 肝 | ++ | 0 | 0 | ||
| 血浆中丙酮酸增加 | + | ++ | + | ||
| 硫胺素磷酸转移酶的抑制 | + | +++ | |||
| 对焦磷酸的磷酸化作用 | ++ | + | |||
| 焦磷酸盐与TPP竞争 | ++ | + | |||
| 组织硫胺素的减少 | ++ | + | ++ | ||
| 尿中硫胺素增加（+）/减少（-） | - | + | +++ | ||
乙醇中毒合并硫胺素缺乏：一品脱啤酒仅供一个中等劳动人的硫胺素需要量的2%，但烈十性十酒不含硫胺素。慢十性十乙醇中毒常损伤胃分十泌和发生厌食。经口或胃肠外的乙醇给与将减少硫胺素的吸收，以及慢十性十乙醇中毒还损害小肠对硫胺素的运转机能。乙醇亦能有损硫胺素的代谢，使肝脏中焦磷酸化酶受抑制和减少TPP的形成。归纳起来可知乙醇中毒合并脚气病的病因：一是减少硫胺素的摄取；二是减少硫胺素从肠道的吸收；三是乙醇中毒产生肝硬变，由于肝硬变减少硫胺素储存；四是抑制是硫胺素到焦磷酸硫胺素的形成。
丙酮酸脱氢酶缺乏症（pyruvate decasboxylasedeficiency）：1968年Lonsdale描述一个儿童有小脑运动失调的间歇十性十发作及血和尿中十乳十酸、丙酮酸、丙氨酸的升高。还有人研究了相似的病例，用皮肤成纤维细胞培养研究丙酮酸氧化，可能是神经介质乙酰胆碱的合成酮酸的氧化脱羧作用缺乏。研究者提出小脑组织丙酮酸氧化，可能是神经介质乙酰胆碱的合成上有问题。
亚急十性十坏死十性十的脑脊髓病（Sub-acute necrotisingencephalomyelopathy,SNE）：该病与Wernicke脑病相似，其区别是SNE通常损伤黑质制裁及其底螺旋神经节，而不是十乳十头体。然而Wernicke脑病则相反。SNE通常开始于2岁之前，有衰弱，运动失调、视觉障碍、惊厥和周围神经病。血中硫胺素的浓度及在脑组织中TPP的浓度正常的。普通的硫胺素治疗是无效的。在脑组织中从二磷酸硫胺素合成为三磷酸硫胺素的ATP磷酸化转移酶受到抑制。大量的硫胺素治疗产生暂时十性十的治疗作用。
支链酮尿或称槭糖尿病（branched chain ketonurineor maplesyrup urine disease）:在1954年Menkes及同事们描述了一个家庭，前后出生六个婴儿中有四个在第一周死亡。其症状有呕吐、肌肉张力亢十进以及尿中有奇特的槭糖气味。支链氨基酸（亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸）和它们的酮酸在尿中出现，同时血中浓度也增高。其尿中的特殊气味是这些氨基酸的酮酸和它的羧基衍生物所形成的。支链氨基酸的酮酸的正常代谢是氧化脱酸，它是需要TPP参加反应，这与丙酮酸及α-酮戊二酸脱羧相似。但治疗是困难的。
十十尸十十检发现是髓鞘形成（mylination）有缺陷。在临十床十上婴儿出生时是正常的，但第一周末有进食不十良、呕吐及昏睡。进一步有惊厥和肌肉张力增强。治疗困难点在于它需要喂养仅含有少量的三种支链氨基酸的膳食；这不象苯丙氨酸，它们不能从蛋白质水解液中容易地移除。所以制备一种适合的膳食比治疗苯丙酮症更困难。在一些病人中给予很大量的硫胺素（每天100mg）,使酶活十性十增加到适当水平以利于支链氨基酸的适当的摄入。可以推测这是属于维生素先天代谢的缺陷。还有一些病人给与硫胺素也是没有帮助的。