Biotin (Vitamin B7, ehemals Vitamin H)
Kurz-Info
Name: Biotin
Zugehörigkeit: Vitamin der B-Familie, imidazolhaltige Verbindung
Dosisbereich bei durchschnittlicher Nahrungsaufnahme: Die minimale Tagesdosis für Biotin beträgt 30 mcg. Für starke Nägel und Haare ist eine tägliche Zufuhr von 1 bis 3 mg notwendig.
Vorkommen in Nahrungsmitteln: Eigelb, Erdnüsse, Rind Leber, Milch (10 mcg pro Tasse), Getreide, Mandeln und Hefe
Dosisbereich Prävention und Therapie: bis zu 10 mg, mehr bei angeborener Stoffwechselstörung
Nebenwirkungen: Wie bei anderen wasserlöslichen B-Vitaminen wird Biotin mit dem Urin ausgeschieden und es wurde praktisch keine Toxizität festgestellt.
Übersicht
Biotin gehört zu der Familie der B-Vitamine und ist für die Unterstützung der Stoffwechsel von Fetten, Kohlenhydraten und Proteinen essenziell. Biotin kommt in mehreren Enzymen als Cofaktor vor, und ist am Energie-Stoffwechsel beteiligt. Eine Ergänzung der Nahrung mit Biotin kann für die Stärkung von Haaren und Nägeln sinnvoll sein, da es die "Crosslinks" (Querverbindungen) von Keratin-Proteinen erhöht sowie den Energiestoffwechsel und die Normalisierung von Cholesterinwerten und des Blutzuckerspiegels fördert.
Eine Einnahme von Biotin kann Folgendes bewirken:
1. Verbesserung des Glukosestoffwechsels
2. Erhöhung der Nutzung von Glukose
3. Verbesserung der Glukosetoleranz
4. Verbesserung der Glucose-Homöostase
5. Erhöhung des Abbaus von Glukose in der Leber und der Bauchspeicheldrüse
6. In Kombination mit Chrom ein Schutz vor Insulinresistenz
7. Nützlich bei der Prävention und Bekämpfung von Schwangerschafts-Diabetes
8. Kontrolle des Blutzuckers bei Typ-I-Diabetes
9. Regulation der Leberenzyme
10. Schutz vor peripherer Neuropathie
Die Folgen eines Mangels an Biotin können laut Studien sein:
1. Dermatitis
2. Alopecia
3. Muskelhypotonie
4. Ataxie (Gleichgewichtsstörungen durch Störung des Kleinhirns)
5. Wiederkehrende Infektionen
6. Geistige Retardierung bei schwerem Mangel
7. Hörverlust
8. Glossitis (Entzündung der Zunge)
Einführung
Biotin ist ein wasserlösliches Vitamin, das im Allgemeinen als Mitglied des B-Vitamin-Komplexes gesehen wird. Eine alternative Bezeichnung ist auch Vitamin H. Nach der ersten Entdeckung von Biotin waren fast 40 Jahre Forschung erforderlich, um es als Vitamin zu klassifizieren (1). Biotin kann nicht von allen Organismen synthetisiert werden, sondern nur durch Bakterien, Hefen und Schimmelpilze sowie Algen und einige Pflanzenarten (2).
(Zahlen in Klammern verweisen auf die entsprechenden Referenzen im Quellenverzeichnis)
Funktion
Biotin bindet an das aktive Zentrum von fünf Enzymen der Säugetiere, die als Carboxylasen bekannt sind (3). Die Bindung von Biotin an ein anderes Molekül wie ein Protein ist als "Biotinylierung" bekannt. Die Holocarboxylase-Synthetase (HCS) katalysiert die Biotinylierung von Apocarboxylasen (die katalytisch inaktive Form des Enzyms) und von Histonen (siehe unten). Biotinidase katalysiert die Freisetzung von Biotin aus Histonen und aus den Peptid-Produkten zerfallender Carboxylasen.
Enzym-Kofaktor
Jede der Carboxylasen katalysiert eine essenzielle Stoffwechselreaktion:
1. Die Acetyl-CoA-Carboxylasen I und II katalysieren die Bindung von Bikarbonat an Acetyl-CoA, um so Malonyl-CoA zu bilden. Malonyl-CoA ist für die Synthese von Fettsäuren sowie die Regulierung der mitochondrialen Fettsäure-Oxidation von entscheidender Bedeutung.
2. Die Pyruvat-Carboxylase ist ein entscheidendes Enzym der Gluconeogenese, der Bildung von Glukose aus anderen Quellen als Kohlenhydraten (z. B. Aminosäuren und Fetten).
3. Die Methylcrotonyl-CoA-Carboxylase katalysiert einen essenziellen Schritt im Abbau von Leucin, einer essenziellen Aminosäure.
4. Die Propionyl-CoA-Carboxylase katalysiert wesentliche Schritte im Stoffwechsel bestimmter Aminosäuren sowie von Cholesterin und ungeraden Fettsäuren (Fettsäuren mit einer ungeraden Zahl an Kohlenstoff-Molekülen) (4).
Histon-Biotinylierung
Histone sind Proteine, die DNA binden und in kompakte Strukturen verpacken, um Nukleosomen zu bilden. Diese sind ein integraler struktureller Bestandteil der Chromosomen. Die kompakte Verpackung der DNA muss für die DNA-Replikation und Transkription gelockert werden. Die dafür notwendige Modifikation von Histonen durch Bindung von Acetyl- oder Methyl-Gruppen (Acetylierung oder Methylierung) beeinflussen die Struktur der Histone und somit die Transkription und Replikation von DNA. Eine zunehmende Anzahl an Forschungsergebnissen deutet darauf hin, dass die Biotinylierung von Histonen eine wichtige Rolle bei der Regulierung der DNA-Replikation und Transkription sowie der zellulären Proliferation und anderen zelluläre Reaktionen spielt (5 - 7).