Biotin (Vitamin B7, Vitamin B8) – Ernährungstherapeutische Aspekte

Allgemeines

Biotin ist im Körper an zahlreichen Stoffwechselreaktionen beteiligt. Es übernimmt wesentliche Aufgaben im Zuckerstoffwechsel (Neubildung von Glucose), im Eiweißstoffwechsel (Abbau von Aminosäuren) sowie im Fettstoffwechsel (Bildung von Fettsäuren). Weiter ist es für das Zellwachstum und die Erhaltung von Blutzellen, Talgdrüsen, Nervengewebe sowie Haut und Haare wichtig.

Coenzymfunktion

Biotin ist als Coenzym zahlreicher Carboxylasen beteiligt. In seiner Funktion bindet es Kohlenstoffdioxid und überträgt eine Carboxylgruppe auf eine zu carboxylierende Verbindung. Im Wesentlichen ist das Vitamin an 4 Biotin-abhängigen Carboxylierungsreaktionen beteiligt:

Im Zytosol sorgt das Enzym für den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt der Lipogenese von Azetyl-CoA zu Malonyl-CoA. Malonyl-CoA dient zur Verlängerung langkettiger Fettsäuren.

In den Mitochondrien sorgt das Enzym der Glukogenese, die Pyruvatcarboxylase, für die Bildung von Oxalazetat aus Pyruvat im Zitratzyklus. Die Reaktion dient der Regulierung des Blutzuckerspiegels und ist wichtig für die Lipogenese (Fettneubildung).

In den Mitochondrien schleust das Enzym indirekt Propionat in den Zitratzyklus ein. Dieses sorgt für den Abbau und den Umbau der Aminosäuren Isoleucin, Methionin, Threonin sowie Valin. Dabei entsteht Methylmalonyl-CoA. Methylmalonyl-CoA wiederum wird zu Succinyl-CoA und Oxalazetat sowie Glukose, Kohlendioxid und Wasser abgebaut. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Glukosesynthese sowie der Energieversorgung.

Dieses Enzym ist am Abbau des Kohlenstoffgerüstes der ketoplastischen Aminosäure Leucin zu Azetyl-CoA und Azetazetat beteiligt. Es ist essenziell für den Katabolismus von Leucin.

Zellteilung und Zellwachstum

Auf der Zellebene ist Biotin an der Zellteilung und dem Zellwachstum, der Steigerung der Proteinsynthese sowie an der Stimulation der DNA-Synthese beteiligt. Auf Körperebene wiederum wirkt es an der Erhaltung von Blutzellen, Talgdrüsen, Nervengewebe, Haut und Haaren sowie dem Wachstum mit.

Arzneimittel, die auf die physiologische Darmflora Einfluss nehmen, hemmen die Eigensynthese von Biotin. Die Biotinwirksamkeit wird lediglich durch Schwefel beeinflusst. Arzneimittel, die auf die physiologische Darmflora Einfluss nehmen, hemmen die Eigensynthese von Biotin.

Mangelerscheinungen

Biotin ist in Nahrungsmitteln weit verbreitet, weshalb ein isolierter Biotinmangel nur selten auftritt. Ein Mangel ist durch eine falsche parenterale Ernährung oder einen genetisch bedingten Biotinidasedefekt möglich. Hierbei wird zwischen verschiedenen genetischen Defekten unterschieden.

Neonataler Typ Carboxylasemangel: Diese Form tritt in der 1 Lebenswoche auf. Es handelt sich um einen Mangel am Enzymfaktor HCS. Dabei ist die Carboxylase-Aktivität in den Leukozyten erniedrigt. Zu den Symptomen zählen:

• seborrhoische Dermatitis
• Leinersche Krankheit
• Lethargie und Ataxie

Juveniler Typ Carboxylasemangel: Dieser Typ tritt zwischen dem 3. und 6. Lebensmonat auf. Es liegt ein Mangel am Enzym Biotinidase vor. Die Carboxylase-Aktivität in den Leukozyten ist ebenfalls erniedrigt. Die Symptomatik umfasst:

• Alopezie
• Fütterungsschwierigkeiten
• Krampfanfälle
• mentale Retardierung
• Hautläsionen

Unspezifische Symptomatik

• Müdigkeit
• Appetitlosigkeit
• Muskelschmerzen
• Hyper- und Parästhesien
• Alopezie
• erniedrigte Hämoglobinspiegel
• Haarausfall

Spezifische Symptomatik

• seborrhoische Dermatitis
• Anorexie und Erbrechen
• Schwäche
• Veränderungen im Gemütszustand, Depressionen, Angstzustände
• im Säuglingsalter Gedeihstörungen
• Taubheit und Kribbeln in Extremitäten

Auch beim häufigen Verzehr roher Eier kann ein Biotinmangel auftreten.

Risikogruppen

• Alkoholiker
• Patienten mit Magen-Darm-Erkrankungen
• langfristige Behandlung mit Antikonvulsiva (Phenobarbital)

Hypervitaminose/ Toxizität

Symptome einer Überdosierung sind nicht bekannt.

Vorkommen

Biotin ist in fast allen Nahrungsmitteln enthalten. Gute Lieferanten sind Innereien (Leber), Eier, Nüsse, Haferflocken, Spinat und Linsen.

Beeinflussung der Bioverfügbarkeit

Wie viel Biotin aus der Nahrung tatsächlich aufgenommen und anschließend verstoffwechselt wird, hängt im Wesentlichen von dem Enzym Biotinidase ab. Ohne das Enzym kann der Körper Biotin nicht verwerten, da dieses in Lebensmitteln an Eiweiße gebunden ist. Dieser so genannte Biotin-Eiweiß-Komplex wird durch das Enzym aufgespalten und anschließend aufgenommen.

Der Biotinverlust bei der Zubereitung von Speisen ist gering. Ein unspezifischer Indikator ist die Biotin-Serumkonzentration. Ein spezifischer Parameter ist die Urinkonzentration des Ausscheidungsproduktes Bisnorbiotin.

Die Bioverfügbarkeit steigt durch: 

• physiologische Darmflora
• Erhitzung Avidin (Eiklar)

Die Bioverfügbarkeit sinkt durch die Zubereitungsmethoden der Speisen.

Bedarf und Zufuhrempfehlungen

Der Bedarf für Erwachsene liegt zwischen 30 und 60 Mikrogramm pro Tag (DGE). In Schwangerschaft und Stillzeit besteht kein Mehrbedarf, da ausreichend Biotin mit der Nahrung aufgenommen wird. Zu einem geringen Teil wird Biotin im Dickdarm durch biotinproduzierende Mikroorganismen gebildet. Diese Menge reicht zur Bedarfsdeckung jedoch nicht aus.

Therapeutischer Dosierungsbereich

• Dosisbereich: 300 bis 3.000 Mikrogramm/ Tag
• Einnahme: zwischen oder zu den Mahlzeiten
• Einnahmeverteilung: in mehreren kleinen Dosen über den Tag verteilt

Chemie und Eigenschaften

Biotin setzt sich aus einem Imidazolidonring und einem Tetrahydrothiophenring, der an Valeriansäure gekoppelt ist, zusammen. Es handelt sich um ein Derivat aus Harnstoff, das 3 asymmetrische Kohlenstoffatome an der Position 2,3 und 4 enthält. Das biologisch aktive Biotin ist das rechtsdrehende Isomer (+)Biotin.

Eigenschaften: 

• wasserlöslich
• zerfällt beim Erhitzen in sauren und basischen Lösungen
• stabil gegen Hitze und Licht

Stoffwechsel

In der Nahrung liegt Biotin vorwiegend kovalent an Proteine gebunden vor. Mittels Proteolyse im proximalen Dünndarm entsteht ein Lysinderivat aus Biotin: das Biocytin. Biotin wird durch die Biotinidase freigesetzt, ein membranständiges Enzym der Enterozyten.

Bei physiologischen Dosen erfolgt die Resorption über einen sättigbaren, aktiven Transport. Bei pharmakologischen Dosen wird Biotin über einfache Diffusion aufgenommen. Im Blut ist freies Biotin zu 80 % an Plasmaproteine gebunden und wird hier zur Leber und zu den Zielorganen transportiert. Etwa 20 % verbleiben in den Erythrozyten. In allen Geweben, vor allem in der Leber, im Fettgewebe und in den Nieren erfolgt die Bildung von Holocarboxylasen. Hier ist Biotin als Coenzym kovalent an die Biotin-abhängigen Carboxylasen gebunden. Die Bildung von Holocarboxylasen (Apoenzym + Coenzym) wird durch die Holocarboxylase-Synthase katalysiert.

Biotin wird hauptsächlich in der Leber gespeichert. Insgesamt besitzt das Vitamin jedoch eine geringe Speicherkapazität. Die Elimination erfolgt über den Urin und Fäzes. Das Hauptmetabolit im Urin ist das Bisnorbiotin.