Biotín: definícia, syntéza, absorpcia, transport a distribúcia

Biotín je hydrofilný (voda-rozpustný) vitamín skupiny B a nesie historické názvy koenzým R, vitamín BW, vitamín B7 a vitamín H (účinok na koža). Na začiatku 20. storočia Wildiers objavil špecifický faktor potrebný pre rast v experimentoch na kvasinkách, ktorý dostal názov „Bios“ a bol zmesou Bios I (neskôr označenej ako mezo-inositol), Bios II A (neskôr kyselina pantoténová (vitamín B5)) a Bios II B, skutočný biotín. V roku 1936 sa Kögl a Tönnis izolovali biotín z vaječného žĺtka. Medzi rokmi 1940 a 1943 štruktúru objasnili pracovné skupiny okolo Kögla v Európe a Vigneaud v USA. V rovnakom období experimenty na zvieratách preukázali pravidelné požitie surového materiálu vajcia bola spojená s ťažkou kožné zmeny kvôli základnému glykoproteínu avidínu. Avidín je antagonista biotínu, ktorý narúša biotín vstrebávanie tvorbou komplexu - 1 molekula avidínu sa viaže 4 molekuly biotínu - a tak môže z dlhodobého hľadiska spôsobiť nedostatok biotínu. Administrácia tepelne stabilného faktora z kvasníc alebo pečeň malo za následok remisiu (dočasné alebo trvalé zmiernenie príznakov) takýchto kožné lézie. Biochemické funkcie biotínu ako koenzýmu, napríklad v metabolizme aminokyselín, biosyntéze mastných kyselín a glukoneogenéze (nová syntéza glukóza z organických nekarbohydrátových prekurzorov, ako napr pyruvát), boli uznané až v druhej polovici 20. storočia. Biotín je heterocyklický močovina derivát (derivát močoviny) pozostávajúci z imidazolidonového kruhu a tetrahydrotiofénového kruhu, na ktorý je naviazaná kyselina valerová [1, 2, 4-6, 14]. Podľa klasifikácie IUPAC (Medzinárodná únia čistej a aplikovanej chémie) je chemický názov biotínu cis-hexahydro-2-oxo-1 H-tieno (3,4-d) -imidazol-4-yl-valerová kyselina (molekulový vzorec: C10H16O3N2S). 3 asymetrické C (uhlík) atómy biotínu umožňujú tvorbu 8 stereoizomérov, z ktorých sa v prírode vyskytuje iba D - (+) - biotín a je biologicky aktívny. Zatiaľ čo biotín je vysoko stabilný proti vzduchu, dennému svetlu a teplu, vitamín je citlivý na UV svetlo. Biotín by sa preto mal skladovať mimo dosahu svetla.

syntéza

Biotín môže syntetizovať (vytvárať) väčšina baktérie ako aj mnohými druhmi húb a rastlín. V súlade s tým, vitamín je široko rozšírený v prírode, ale ich koncentrácie v potravinách je veľmi nízka. V ľudskom organizme je baktérie z dvojbodka (hrubé črevo) sú schopné syntézy biotínu. Rozsah enterickej autosyntézy (tvorba biotínu v čreve) a jeho príspevok k metabolizmu biotínu nie sú presne známe. Pretože sa vitamín prevažne absorbuje (vstrebáva) v proximálnej (hornej) časti tenké črevo, mikrobiálne vyrobený biotín nie je možné primerane využiť a vo veľkej miere sa stráca vo výkaloch (stolici). Nakoniec sa predpokladá, že syntéza bakteriálneho biotínu hrá pri plnení požiadaviek iba malú úlohu.

Vstrebávanie

V strava, biotín je prítomný vo voľnej forme, ale väčšinou je viazaný na proteíny. Aby sa biotín absorboval, musí sa uvoľniť zo svojho väzobného proteínu, ku ktorému je kovalentne pripojený (pomocou tesnej atómovej väzby) k skupine ε (epsilon) -amino (NH2) lyzín zvyšok (biotinyl-e-NH2-lyzyl <[proteín]). Počas prechodu jedla žalúdočnej kyseliny a peptidázy (štiepenie proteínov enzýmy) gastrointestinálneho (GI) traktu, ako je napr pepsín a trypsín, viesť na odbúravanie (rozklad) bielkovín v strave uvoľňovaním peptidov obsahujúcich biotín a biocytínu (zlúčenina biotínu a aminokyseliny lyzín - biotinyl-ε-lyzín). Biotinylpeptidy a najmä biocytín sú hydrolyticky (reakciou s voda) štiepené na voľný biotín a lyzín v hornej časti tenké črevo enzýmom biotinidáza, ktorý sa syntetizuje v pankrease (pankrease). Nedostatok biotinidázy je možné liečiť farmakologickými množstvami voľného biotínu (5 - 10 mg / deň). Bez terapeutického pôsobenia dôjde k dramatickému poklesu hladín biotínu v sére do týždňa a z dlhodobého hľadiska k prejavu (expresii) nedostatku biotínu.Vstrebávanie voľného biotínu v proximálnom (hornom) tenké črevo, najmä v jejune (prázdnom čreve), sa aktívne vyskytuje pri nízkom alebo normálnom príjme pomocou sodík-závislý nosičom sprostredkovaný transport - nosič (transportný proteín) -biotín-sodný komplex - podľa kinetiky nasýtenia. Po vyšších dávkach sa absorpcia biotínu do enterocytov (bunky tenkého čreva) epitel) prevažuje pasívna difúzia. Miera vstrebávanie z potravy - primárne viazaného na bielkoviny - sa odhaduje na asi 50%, zatiaľ čo biologická dostupnosť po terapeutických dávkach bez biotínu - je okolo 100%.

Transport a distribúcia v tele

Absorbovaný biotín vstupuje do krvi transportným mechanizmom, kde je väčšinou vo voľnej forme (81%) a v menšej miere kovalentne viazaný na sérovú biotinidázu (12%) a nešpecificky viazaný na plazmu. bielkovina a globulíny (7%). erytrocyty (červená krv bunky) obsahujú asi 10% sérového biotínu koncentrácie. K absorpcii biotínu do buniek cieľových tkanív pravdepodobne dochádza - podobne ako v črevnej absorpcii (absorpcia v čreve) - prostredníctvom špecifickej spotreby energie sodík-závislý nosný mechanizmus. Proliferačné procesy (bunkové delenie a rast) viesť k zvýšeniu expresie transportu biotínu proteínyzatiaľ čo zvýšenie hladín biotínu v sére je sprevádzané poklesom bunkovej expresie nosičov biotínu. Transport biotínu cez placentu do plod je sprostredkovaná aktívne pracujúcim sodík-závislý nosič, ktorý transportuje aj kyselinu lipoovú (antioxidant koenzým) a kyselina pantoténová (vitamín B5). V 18.-24. Týždni o tehotenstvabiotín koncentrácie u plodu krv je 3 až 17-krát vyššia ako v krvi matky. V cieľových bunkách funguje biotín ako koenzým v sérii karboxylázových reakcií, pri ktorých sú karboxylové (COOH) skupiny vložené do organických zlúčenín. Kovalentná väzba biotínu na e-aminoskupinu lyzínu apokarboxyláz je katalyzovaná (urýchľovaná) enzýmom holokarboxylázou syntetázou v nasledujúcich dvoch krokoch.

  • Biotín + ATP (adenozín trifosfát) → biotinyl 5'-adenylát + PP (pyrofosfát).
  • Biotinyl 5'-adenylát + lyzínový zvyšok apokarboxylázy → biotinyl-ε-NH2-lyzyl <[apokarboxyláza] (biologicky aktívna holokarboxyláza) + AMP (adenozín monofosfát).

Ako súčasť fyziologického bunkového obratu sa holokarboxylázy proteolyticky odbúravajú (štiepením proteínov). enzýmy), ktorý okrem peptidov obsahujúcich biotín produkuje biocytín, ktorý sa hydrolyzuje (štiepi reakciou s voda) na uvoľnenie biotínu a lyzínu pôsobením intracelulárnej biotinidázy. Biotín je teda k dispozícii pre ďalšie karboxylačné reakcie (enzymatické vkladanie skupín COOH do organických zlúčenín).

vylučovanie

Biotín sa vylučuje predovšetkým obličkami vo voľnej a metabolizovanej (metabolizovanej) forme. Počas degradácie biotínu poskytuje beta-oxidácia (odbúravanie mastných kyselín) reťazca kyseliny valerovej bisnorbiotín a bisnorbiotín metylketón, zatiaľ čo oxidácia síra v tetrahydrotiofénovom kruhu sa získa biotín d, 1-sulfoxid a biotínsulfón. Uvedené biotínové metabolity nemajú aktivitu vitamínov a sú zistiteľné v obidvoch krv plazma a moč. Okrem toho sa ďalšie metabolity biotínu vylučujú obličkami (obličkami), z ktorých niektoré ešte neboli identifikované. Pri fyziologickom príjme sa vylučovanie biotínu močom pohybuje medzi 6 a 90 µg / 24 hodín. V stave deficitu sa vylučovanie (vylučovanie) biotínu obličkami znižuje na 5 µg / 24 hodín, zatiaľ čo koncentrácia kyseliny 3-hydroxyizovalérovej v moči sa zvyšuje v dôsledku zníženej aktivity 3-metylkrotonyl-CoA karboxylázy (enzýmu, ktorý katalyzuje karboxyláciu (XNUMX) závislý od biotínu ( inzercia skupiny COOH) metylkrotonyl-CoA na beta-metylglutakonyl-CoA). Počas gravidity (tehotenstva), významný pokles renálneho biotínu eliminácia a zvýšenie vylučovania kyseliny 3-hydroxyizovalérovej v moči bolo pozorované u 50% žien napriek vyšším hladinám biotínu v sére skoré tehotenstvo ako u netehotných kontrol. Suplementácia (doplnkový príjem) 300 ug biotínu / deň vedie k zníženiu vylučovania kyseliny 3-hydroxyizovalérovej. Vzhľadom na mikrobiálnu syntézu biotínu v dvojbodka (hrubé črevo), množstvo biotínu vylučovaného močom a stolicou zvyčajne presahuje potravinový (diétny) príjem biotínu. eliminácia alebo polčas v plazme (čas, ktorý uplynie medzi maximálnou koncentráciou látky v krvnej plazme a poklesom na polovicu tejto hodnoty) závisí od biotínu dávka dodaný a stav individuálneho biotínu. Je to asi 26 hodín pre orálny príjem 100 µg / kg telesnej hmotnosti biotínu. Pri nedostatku biotinidázy sa eliminácia polčas sa pri rovnakom dávkovaní zníži na 10 - 14 hodín.