biotin er en hydrofil (Vann-oppløselig) vitamin i B-gruppen og bærer de historiske navnene koenzym R, vitamin BW, vitamin B7 og vitamin H (effekt på hud). Tidlig på 20-tallet oppdaget Wildiers en spesifikk faktor som var nødvendig for vekst i eksperimenter med gjær, som ble kalt "Bios" og var en blanding av Bios I (senere identifisert som meso-inositol), Bios II A (senere pantotensyre (vitamin B5)), og Bios II B, den faktiske biotin. I 1936 isolerte Kögl og Tönnis biotin fra eggeplomme. Mellom 1940 og 1943 ble strukturen belyst av arbeidsgruppene rundt Kögl i Europa og Vigneaud i USA. I samme periode viste dyreforsøk at regelmessig inntak av rå egg var forbundet med alvorlig hudforandringer på grunn av det basale glykoproteinet avidin. Avidin er en biotinantagonist som svekker biotin absorpsjon ved å danne et kompleks - 1 molekyl avidin binder 4 molekyler av biotin - og dermed kan forårsake biotinmangel på lang sikt. Administrasjon av en varmestabil faktor fra gjær eller leveren resulterte i remisjon (midlertidig eller permanent demping av symptomer) av slike hudlesjoner. De biokjemiske funksjonene til biotin som et koenzym, for eksempel i metabolismen av aminosyrer, biosyntese av fettsyrer og glukoneogenese (ny syntese av glukose fra organiske ikke-karbohydratforløpere, som f.eks pyruvat), ble ikke anerkjent før i andre halvdel av det 20. århundre. Biotin er heterosyklisk urea derivat (derivat av urea) bestående av en imidazolidonring og en tetrahydrotiofenring som valerinsyre er koblet til [1, 2, 4-6, 14]. Ifølge IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) klassifisering er det kjemiske navnet på biotin cis-hexahydro-2-oxo-1H-thieno (3,4-d) -imidazol-4-yl-valeric acid (molekylær formel: C10H16O3N2S). De 3 asymmetriske C (karbon) atomer av biotin tillater dannelse av 8 stereoisomerer, hvorav bare D - (+) - biotin forekommer i naturen og er biologisk aktiv. Mens biotin er svært stabilt mot luft, dagslys og varme, er vitaminet følsomt for UV-lys. Følgelig bør biotin lagres vekk fra lys.
Syntese
Biotin kan syntetiseres (dannes) av de fleste bakterie så vel som av mange sopp- og plantearter. Følgelig er vitaminet mye distribuert i naturen, men deres konsentrasjon i mat er veldig lavt. I den menneskelige organismen er den bakterie av kolon (tyktarmen) er i stand til biotinsyntese. Både omfanget av enterisk selvsyntese (dannelse av biotin i tarmen) og dets bidrag til biotinmetabolisme er ikke nøyaktig kjent. Siden vitaminet hovedsakelig absorberes (tas opp) i det proksimale (øvre) tynntarm, mikrobielt produsert biotin kan ikke brukes tilstrekkelig og går i stor grad tapt i avføringen (avføring). Til slutt antas at bakteriell biotinsyntese bare spiller en mindre rolle for å oppfylle kravene.
Absorpsjon
på kosthold, biotin er til stede i fri form, men for det meste bundet til proteiner. For å bli absorbert, må biotin frigjøres fra bindingsproteinet, som det er kovalent bundet til (ved hjelp av en tett atombinding) til ε (epsilon) -amino (NH2) -gruppen i en lysin rest (biotinyl-ε-NH2-lysyl <[protein]). Under matpassasjen, magesyre og peptidaser (proteinklyving enzymer) i mage-tarmkanalen (GI), slik som pepsin og trypsin, føre til nedbrytning (nedbrytning) av diettprotein med frigjøring av biotinholdige peptider og biocytin (forbindelse av biotin og aminosyren lysin - biotinyl-ε-lysin). Biotinylpeptider og spesielt biocytin er hydrolytisk (ved reaksjon med Vann) spaltet i gratis biotin og lysin i øvre del av tynntarm av enzymet biotinidase, som syntetiseres i bukspyttkjertelen (bukspyttkjertelen). Mangel på biotinidase kan behandles med farmakologiske mengder fritt biotin (5-10 mg / dag). Uten terapeutisk handling er det et dramatisk fall i serumbiotinnivået innen en uke, og på lang sikt manifestasjon (uttrykk) av biotinmangel.Absorpsjon av gratis biotin i proksimalt (øvre) tynntarm, spesielt i jejunum (tom tarm), forekommer aktivt ved lave eller normale inntak ved hjelp av natrium-avhengig bærermediert transport - bærer (transportprotein) -biotin-natriumkompleks - i henhold til metningskinetikk. Etter høyere doser, opptak av biotin i enterocytter (celler i tynntarmen epitel) ved passiv diffusjon dominerer. Hastigheten på absorpsjon fra mat - hovedsakelig proteinbundet biotin - anslås å være rundt 50%, mens biotilgjengelighet etter terapeutisk dose-fri biotin-er rundt 100%.
Transport og distribusjon i kroppen
Absorbert biotin kommer inn i blodet via en bærermekanisme, hvor det hovedsakelig er i fri form (81%) og i mindre grad kovalent bundet til serumbiotinidase (12%) og ikke spesifikt bundet til plasma albumin og globuliner (7%). erytrocytter (rød blod celler) inneholder ca. 10% av serumbiotinet konsentrasjon. Opptaket av biotin i cellene i målvevet skjer sannsynligvis - i likhet med tarmabsorpsjon (opptak via tarmen) - via et spesifikt energiforbruk natrium-avhengig bæremekanisme. Spredningsprosesser (celledeling og vekst) føre til en økning i uttrykket for biotintransport proteinermens en økning i biotinserumnivåene er ledsaget av en reduksjon i den cellulære ekspresjonen av biotinbærere. Transport av biotin over placentra til foster formidles av en aktivt arbeidende natrium-avhengig bærer som også transporterer liponsyre (antioksidant koenzym) og pantotensyre (vitamin B5). I 18. - 24. uke av graviditet, biotinet konsentrasjon hos fosteret blod er 3 til 17 ganger høyere enn i mors blod. I målceller fungerer biotin som et koenzym i en serie karboksylasereaksjoner der karboksygrupper (COOH) blir satt inn i organiske forbindelser. Kovalent binding av biotin til e-aminogruppen av lysin i apokarboksylaser katalyseres (akselereres) av enzymet holokarboksylasesyntetase i de følgende to trinnene.
- Biotin + ATP (adenosin trifosfat) → biotinyl 5'-adenylat + PP (pyrofosfat).
- Biotinyl 5'-adenylat + lysinrest av apokarboksylase → biotinyl-ε-NH2-lysyl <[apokarboksylase] (biologisk aktiv holokarboksylase) + AMP (adenosin monofosfat).
Som en del av fysiologisk celleomsetning nedbrytes holokarboksylaser proteolytisk (ved proteinklyving enzymer), produserer biocytin i tillegg til biotinholdige peptider, som hydrolyseres (spaltes ved reaksjon med Vann) for å frigjøre biotin og lysin ved virkning av intracellulær biotinidase. Dermed er biotin tilgjengelig for ytterligere karboksyleringsreaksjoner (enzymatisk innsetting av COOH-grupper i organiske forbindelser).
utskillelse
Biotin utskilles hovedsakelig av nyrene i frie og metaboliserte (metaboliserte) former. Under nedbrytning av biotin gir beta-oksidasjon (fettsyredegradering) av valerinsyre-kjeden bisnorbiotin og bisnorbiotinmetylketon, mens oksidasjon av svovel i tetrahydrotiofenringen gir biotin d, 1-sulfoksyd og biotinsulfon. De listede biotinmetabolittene har ingen vitaminaktivitet og kan påvises i begge blod plasma og urin. I tillegg skilles andre biotinmetabolitter ut via nyrene (via nyrene), hvorav noen ennå ikke er identifisert. Under fysiologisk inntak varierer utskillelsen av biotin i urinen mellom 6 og 90 µg / 24 timer. I mangeltilstand reduseres renal biotinutskillelse (utskillelse) til 5 µg / 24 timer, mens urin-3-hydroksyisovalerinsyre konsentrasjon øker som et resultat av redusert aktivitet av biotinavhengig 3-metylcrotonyl-CoA-karboksylase (enzym som katalyserer karboksylering ( innsetting av en COOH-gruppe) av metylcrotonyl-CoA til beta-metylglutaconyl-CoA). Under graviditet (graviditet), en signifikant reduksjon i nyrebiotin eliminering og en økning i 3-hydroksysovalerisk syreutskillelse i urinen ble observert hos 50% av kvinnene, til tross for høyere serumbiotin-nivåer i Tidlig graviditet enn i ikke-gravide kontroller. Tilskudd (tilleggsinntak) av 300 µg biotin / dag resulterer i reduksjon av 3-hydroksysovalerisk syreutskillelse. På grunn av mikrobiell biotinsyntese i kolon (tyktarmen), overskrider mengden biotin som utskilles i urin og avføring vanligvis fordøyelsesinntaket (diett). eliminering eller plasmahalveringstid (tiden som går mellom den maksimale konsentrasjonen av et stoff i blodplasmaet og fallet til halvparten av denne verdien) avhenger av biotinet dose leveres og den individuelle biotinstatusen. Det er omtrent 26 timer for oralt inntak på 100 µg / kg kroppsvekt biotin. Ved biotinidase-mangel, er eliminering halveringstiden reduseres til 10-14 timer ved samme dosering.
