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Biotin (Vitamin H/B7)

Biotin (auch als Vitamin B7 oder Vitamin H bekannt) ist ein wasserlösliches Vitamin, das am Fett- und Kohlenhydratstoffwechsel beteiligt ist. Es wird in Enzymreaktionen benötigt, bei denen Nahrungsenergie umgewandelt wird. Biotin wird aber auch für die Bildung der DNA und der RNA benötigt. Als Cofaktor für Carboxylase-Enzyme ist Biotin an verschiedenen Stoffwechselwegen beteiligt. Die Pyruvatcarboxylase ist an der Glukoneogenese beteiligt, die in den Mitochondrien abläuft. Darunter versteht man die Bildung von D-Glucose aus Vorstufen wie Pyruvat, Oxalacetat und Dihydroxyacetonphosphat. Dies ist ein universeller Stoffwechselweg bei allen Lebewesen. Dieses Enzym ist auch an der Regulierung des Blutzuckerspiegels und der Bildung von Fettgewebe beteiligt. Auch für die Reifung des Gehirns wird dieses Enzym benötigt. Die Propionyl-CoA-Carboxylase wird für den Stoffwechsel von Aminosäuren und Fetten benötigt. Die Methylcrotonyl-CoA-Carboxylase ist ein Enzym, das zum Abbau der Aminosäure Leucin benötigt wird. Die Acetyl-CoA Carboxylase wird zum Aufbau von Fettsäuren benötigt, als Vorläufer der Prostaglandine. Eine wichtige Funktion erfüllt Biotin bei der Proteinsynthese und insbesondere bei der Keratinproduktion. Daher auch seine Bedeutung im Kontext eines gesunden Nagel- und Haarwachstums. Erste Hinweise auf ein Defizit sind Veränderungen der Haut, Haarausfall sowie brüchige und splitternde Fingernägel. Bei nitrosativem Stress sind oftmals marginal oder pathologisch niedrige Biotinkonzentrationen im Blut nachweisbar. Biotin wirkt in den Mitochondrien gemeinsam mit Vitamin B12, denn beide Vitamine sind Coenzyme von zwei direkt aufeinander folgenden Enzymreaktionen. Die Biotin-abhängige Reaktion liefert dabei den Ausgangsstoff für die Vitamin B12-abhängige Reaktion. Bei einem Biotin-Mangel bleibt Vitamin B12 wirkungslos, die entsprechende Enzymreaktion kann nicht ablaufen. Es kommt zu einem funktionellen B12-Mangel, das Vitamin kann seine Coenzym-Funktion nicht erfüllen, selbst wenn es in ausreichenden Mengen vorhanden ist. Daher empfehlen Nährstoffexperten auch die Supplementierung mit Biotin im Rahmen einer Vitamin-B12-Therapie. Mangelerscheinungen sowie Überdosierungen sind nicht bekannt, denn der Bedarf wird weitestgehend vom Körper selbst produziert. Auch eine gesunde Darmflora produziert Biotin in ausreichenden Mengen. In Nahrungsmitteln liegt Biotin überwiegend in Protein-gebundener Form vor. Leber, Sojabohnen und Eigelb gehören zu den Lebensmitteln mit hohem Biotingehalt. Auch in Hefe, Avocados und Spinat ist Biotin enthalten. Weniger Biotin findet sich man in Pilzen, Hülsenfrüchten, Nüssen und Getreide. Jugendliche (ab 15 Jahren) und Erwachsene benötigen etwa 30 – 60 µg Biotin pro Tag. Ein erhöhter Biotinbedarf besteht bei älteren Personen, Schwangeren, Stillenden, Sportlern, und bei langfristiger parenteraler Ernährung. Typische Symptome eines Biotinmangels sind Alopezie, ekzemartige Hautausschläge, seborrhoische Dermatitis, Bindehautentzündung und vielfältige neurologische Symptome wie Depression, Lethargie, Hypotonie und Krampfanfälle. Während die neurologischen Symptome bei schwererem Biotinmangel auftreten, erscheinen die dermatologischen Manifestationen oft zuerst und sind daher ein wichtiger Indikator. Aufgrund seiner relativ niedrigen Kosten und der reichlichen Verfügbarkeit in kosmetischen Produkten, ist Biotin zum neuen Verbrauchertrend für gesündere Haare und Nägel geworden. Biotin reagiert sehr empfindlich auf Radikalbelastungen, insofern ist eine erhöhte Zufuhr bei oxidativen Stress immer angebracht. Weitere Indikationen bestehen z. B. zur allgemeinen Prävention, bei mitochondrialen Dysfunktionen, psychischen Störungen, wiederkehrenden Candida-Vaginalmykosen, Diabetes Typ 2, zur Verbesserung der Glukosetoleranz, bei peripheren Neuropathien und atopischer Dermatitis. Quellen Gröber U. Mikronährstoffe – Metabolic tuning – Prävention – Therapie. 2011. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart Trüeb, R. M. Serum biotin levels in women complaining of hair loss. Int. J. Trichology 8, 73–77 (2016). Mock, D. M. Biotin. in Encyclopedia of Dietary Supplements 31–40 (CRC Press, 2004). Mock, D. M. Biotin: From nutrition to therapeutics. J. Nutr. 147, 1487–1492 (2017). S.M.O. Biotin deficiency. J. Nutr. Educ. 13, 96 (1981). León-Del-Río, A. Biotin in metabolism, gene expression, and human disease. Journal of Inherited Metabolic Disease 42, 647–654 (2019). Patel, D. P., Swink, S. M. & Castelo-Soccio, L. A Review of the Use of Biotin for Hair Loss. Ski. appendage Disord. 3, 166–169 (2017). Meyer R. Chronisch gesund. 2009 Ross, A.C., Caballero B. Cousins, R. J., Tucker, K. L. & Ziegler, T. R. Modern Nutrition in Health and Disease. 2014. Wolters Kluwer Kuklinski, B. Lunteren I. Gesünder mit Mikronährstoffen – schützen Sie Ihre Zellen vor „Freien Radikalen“. 2016. Aurum Verlag Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.: Molecular Biology of the Cell. 2017 Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. Stryer: Biochemie. 2018

Vitamin A

Vitamin A ist ein allgemeiner Begriff, der verschiedene fettlösliche Verbindungen umfasst, die im Körper ähnlich wirken. Dazu gehören z. B. Retinol, Retinal, Retinsäure, Retinoide und deren Metaboliten. Sie sind essentiell für das Sehvermögen, zelluläres Wachstum und Differenzierung (z. B. Immunzellen), die epitheliale Barrierefunktion der Schleimhäute und die Embryonalentwicklung. Auch das Provitamin Beta-Carotin gehört dazu, welches als Vorstufe im Körper in aktives Vitamin A umgewandelt wird. Weltweit ist der Vitamin-A-Mangel ein erhebliches Problem der öffentlichen Gesundheit. In Ländern mit hoher Sterblichkeitsrate bei Kindern unter fünf Jahren gilt die Vitamin-A-Supplementierung als eine der wichtigsten Maßnahmen, um die Morbiditäts- und Mortalitätsrate aufgrund vermeidbarer Krankheiten deutlich zu senken. Sie gilt als eine der kosteneffektivsten Interventionen zur Verbesserung der Überlebensrate von Kindern. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) schätzt, dass jährlich 3 Millionen Kinder einen klinischen Vitamin-A-Mangel entwickeln. Vitamin-A-Supplementierung wird zur Behandlung von Masern, Xerophthalmie (Austrocknung von Kornea und Konjunktiva), schwerer Unterernährung und zur Vorbeugung von Mangelerscheinungen bei schwangeren Frauen eingesetzt, die in Gebieten mit Vitamin-A-Mangel leben. Die Behandlung der Xerophthalmie ist von besonderem Interesse, da sie eine der wenigen Krankheiten ist, die auf Vitaminmangel zurückzuführen ist und in manchen unterentwickelten Ländern epidemische Ausmaße erreicht. Eine ausreichende Vitamin-A-Supplementierung des Auges kann auch Nachtblindheit verhindern. Ein erhöhter Bedarf besteht bei Kindern mit rezidivierenden Infekten, Neugeborenen, sowie in Schwangerschaft, Stillzeit und Wachstum. Bei Fieber, Stress, Operationen, Malabsorption, Maldigestion, chronischem Alkohol- oder Nikotinabusus und chronischen Infekten. Veganer sollten stets auf ihren Vitamin-A-Spiegel achten. Vitamin A wird über die Nahrung in zwei Formen aufgenommen. Retinol und Retinylester werdem aus tierischen Quellen wie Fleisch, Milchprodukten und Fisch aufgenommen. Provitamin A (Beta-Carotin) wird aus buntem Obst und Gemüse aufgenommen. Beide Formen von Vitamin A müssen nach der Absorption in Retinal und Retinsäure umgewandelt werden, um biologische Prozesse zu unterstützen. Insbesondere Leber und Seefisch sind reich an Vitamin A. Aber auch Eier, Milch und Milchprodukte enthalten Vitamin A. Beta-Carotin (die Vorstufe von Vitamin A) befindet sich speziell in grünen, gelben und roten Gemüse- und Obstsorten wie Karotten, Spinat, Brokkoli, Paprika, Kirschen oder Grapefruit. Die Vitamin-A-Supplementierung kann oral oder intramuskulär verabreicht werden. Die Absorption von oralem Vitamin A wird durch eine fetthaltige Mahlzeit aufgrund seiner fettlöslichen Beschaffenheit verbessert. Lebensmittel mit einem hohen Gehalt an Vitamin A (die Angaben beziehen sich auf den Gehalt an Vitamin A pro 100 g Lebensmittel). Leber (Kalb)   23,9 mg Grünkohl   1,5 mg Karotte   2,2 mg Leberwurst, grob   8,3 mg Petersilie   5,9 mg Getrocknete Aprikosen   1,2 mg Wirsing   4,7 mg Dill   4,5 mg Palmöl   4,3 mg Feldsalat   0,7 mg Paprika rot   0,5 mg Chicorée   0,6 mg Spinat   1,6 mg Hühnereigelb (trocken)   1,1 mg Aal, geräuchert   0,9 mg Ein Überschuss an natürlichem oder synthetischem Vitamin A kann zu einem breiten Spektrum an unerwünschten Wirkungen führen. Akute Vitamin-A-Toxizität kann bei einer einmaligen Einnahme von 25.000 IE/kg oder mehr auftreten. Zu den Anzeichen und Symptomen gehören Übelkeit, Erbrechen, Durchfall, Schwindel, Lethargie, Schläfrigkeit, erhöhter Hirndruck und Hautveränderungen wie Erytheme, Pruritus oder Schuppung. Vitamin-A-Toxizität, auch bekannt als Hypervitaminose A, wird häufiger mit dem Missbrauch von Vitamin-A-Präparaten in Verbindung gebracht. Die Menge an Vitamin A, die erforderlich ist, um bei einzelnen Personen Toxizität zu verursachen, variiert je nach Alter und Leberfunktion. Die Funktionen von Vitamin A: Vitamin A ist am Sehvorgang beteiligt und besonders für das Sehen in der Nacht wichtig. Retinal ist Teil des Sehpurpurs (Rhodopsin) in der Netzhaut. Dieses ist in den Sehzellen (Stäbchen) vorhanden, die für die Unterscheidung zwischen Hell und Dunkel zuständig sind. Somit wird durch Vitamin A die Umwandlung von Lichtreizen in neuronale Reize vermittelt. Zahlreiche Vorgänge im Immunsystem werden durch Vitamin A reguliert. Es vermittelt den Schutz von Haut und Schleimhäuten als erste Abwehrbarriere für Bakterien, Viren und Parasiten. Die Funktion von Neutrophilen, Makrophagen und natürlichen Killerzellen wird durch Vitamin A reguliert. Auch die adaptive Immunität benötigt Vitamin A, zur Entwicklung von T-Helferzellen und B-Zellen, Produktion von Antikörpern und Regulation der Th1/TH 2-Immunantwort. Die normale Immunfunktion wird durch Vitamin-A-Mangel unterdrückt, sowie auch durch Infektionskrankheiten, die die Retinolkonzentration im Serum vorübergehend beeinträchtigen. Insbesondere Vitamin-A-Mangel ist als Risikofaktor für das Masernvirus bekannt, einer Hauptursache für Morbidität und Mortalität im Kindesalter in Entwicklungsländern. Megadosen (200.000 IU für zwei Tage) an Vitamin A senken nachweislich die Gesamthäufigkeit von Todesfällen im Zusammenhang mit Masern. Vitamin A wirkt bei der Fortpflanzung mit, indem es bei der Produktion von Testosteron eine Rolle spielt, bei der Entwicklung von Samenzellen, Plazenta und der Reifung des Fötus. Generell ist Vitamin A auch für die gesunde Entwicklung im Kindesalter notwendig, insbesondere der Augen, Geschlechtszellen, Lymphgefäße, Haut, Haare, Zähne, Knochen und Schleimhäute. Vitamin A ist beteiligt an der Proliferation und Differenzierung von Schleimhäuten (zum Beispiel Mund, Lunge, Darm, Uterus), Haut und Knochengewebe. Der Aufbau und die Regeneration der Haut werden von Retinol unterstützt, welches in der Haut zu Vitamin-A-Säure (Retinsäure) umgewandelt wird. Sie trägt zum Erhalt der Elastizität der Haut bei, daher ist Retinol oftmals als Inhaltsstoff von Hautcremes und –seren vorzufinden. Im Hormonstoffwechsel wird Vitamin A benötigt zur Bildung von Schilddrüsenhormonen und Steroidhormonen (zum Beispiel Testosteron). Weitere Funktionen von Vitamin A bestehen im Eisentransport (Mobilisation, Inkorporation), der Erythrozytenproduktion, bei der Entgiftung in der Leber, der Synthese des Myelins von Nervenzellen im ZNS, beim Hören und Riechen, in der Protein-, Fett- und Glykoproteinsynthese. Nicht nur in den Augen schädigt Vitamin-A Mangel die Epithelien, sondern auch im Verdauungstrakt und dem Urogenitaltrakt. Antioxidative Schutzfunktionen werden auch über Vitamin A vermittelt. Beta-Carotin, die Vorstufe von Vitamin A, hilft gegen freie Radikale, die Zellen und das Erbmaterial DNA schädigen können. Beta-Carotin hat eine antioxidative Wirkung, kann also dabei helfen, die freien Radikale zu „entschärfen“. Man geht heute auch davon aus, dass ein Mangel an Vitamin A eine Rolle bei der Transformation gesunder Zellen in Krebszellen spielt, zumal Vitamin A Enzyme und Proteine beeinflusst, die bei der Bildung von Tumoren eine Rolle spielen. Bisherige Studien haben keine ausreichenden Daten ergeben, um eine starke Korrelation zwischen Vitamin A und Krebsprävention in allen Populationen zu belegen. Eine Supplementierung in gut versorgten Bevölkerungen hat keinen zusätzlichen Nutzen für die Krebsprävention ergeben. Eine Supplementierung in Bevölkerungen mit Vitamin-A-Mangel, wie z. B. unterernährten oder tabakabhängigen Gruppen, kann jedoch die Krebsinzidenz verringern. Quellen Alberts…

Vitamin C (L-Ascorbinsäure)

Schon die Ägypter um 3.000 v. Chr. und Hippokrates um 500 v. Chr. beschrieben Vitamin-C-Mangel als Krankheit, die im 16. und 17. Jahrhundert als Skorbut bekannt wurde, die Krankheit der Seefahrer. Typische Symptome von Skorbut sind Nasenbluten, geschwollenes Zahnfleisch und verzögerte Wundheilung. Überall dort, wo Obst und Gemüse knapp waren, bestand diese Krankheit weiter, deren Heilung so einfach war – mit Zitronen und anderen Früchten sowie mit pflanzlicher Ernährung. Trotzdem wurde erst im 19. Jahrhundert der regelmäßige Konsum von Zitronen und deren Saft für die Matrosen der Handelsmarine und der Royal Navy obligatorisch. Im Jahr 1932 wurde die Ascorbinsäure als das „Antiskorbut-Prinzip“ in den Laboratorien von Szent-Gyorgyi bestimmt, der dafür im Jahr 1937 den Nobelpreis erhielt. Vitamin C ist in Pflanzenblättern und in Chloroplasten (den grünen Zellorganellen der Pflanzen) reichlich vorhanden und wird für das Pflanzenwachstum und der Entwicklung der Pflanze benötigt. Fast alle tierischen Lebewesen können aus Glukose Vitamin C bilden. Davon ausgenommen sind aber der Mensch, Affen, Meerschweinchen, Fledermäuse und einige Fische. Den Menschen fehlt ein wichtiges Enzym für die Umwandlung von Glukose in Vitamin C. Dieses Vitamin ist ein Elektronenspender oder Reduktionsmittel und alle seine bekannten Funktionen sind auf diese Eigenschaft zurückzuführen. Vitamin C spendet nacheinander zwei Elektronen aus der Doppelbindung zwischen den Kohlenstoffen zwei und drei. Wenn diese Elektronen verloren gehen, wird Vitamin C oxidiert und eine weitere Verbindung wird reduziert, wodurch die Oxidation der reduzierten Verbindung verhindert wird. Vitamin C ist daher als ausgezeichneter Radikalfänger – oder Antioxidans – bekannt. Tatsächlich ist Vitamin C der „Tausendsassa“ unter den Vitaminen mit vielfachen Funktionen: Eine funktionierende Immunkompetenz benötigt Vitamin C zur Stimulierung des zellulären und humoralen Immunsystems, zum Schutz der Phagozytenmembran vor oxidativer Selbstzerstörung, zur Aktivierung des Komplementsystems und zum Histaminabbau, bzw. Förderung von Wachstum und Wundheilung. Als Cofaktor von 9 Enzymen ist Vitamin C an der Biosynthese bzw. dem Stoffwechsel von Peptidhormonen, Norepinephrin, Kollagen, Carnitin, Cholesterin, Folsäure und Tyrosin beteiligt. Als zelluläres Antioxidans reguliert Vitamin C die Genexpression und die Bildung von Proteinen (Translation der mRNA) und verhindert oxidative Schäden. Außerhalb der Zellen fördert Vitamin C die Gefäßerweiterung, Endothelzellen werden geschützt und die NO-Bioverfügbarkeit verbessert. Extrazellulärer oxidativer Stress wird reduziert, sowie auch die extrazelluläre Oxidation von Lipoproteinen; die Bildung von Lipid-Peroxiden wird verhindert. Vitamin C regeneriert das Vitamin E-Radikal in das reduzierte und antioxidativ wirksame Vitamin E (α-Tocopherol). Zur Regeneration von Glutathiondisulfid zu Glutathion wird Vitamin C benötigt. Im Magen verhindert Vitamin C die Bildung von Nitrosaminen aus Nitrit und sekundären Aminen. Vitamin C bietet als Radikalfänger einen effektiven Schutz gegen toxische Produkte, die beim Rauchen aufgenommen werden oder entstehen, z. B. Cadmium, Nitrite oder polyzyklische Kohlenwasserstoffe. Raucher leiden daher unter ständigen Vitamin C-Mangel. Im Dünndarm fördert Vitamin C die Absorption von Eisen und wird benötigt zur Eisenübertragung von Transferrin (Transportprotein) auf Ferritin (Speicherprotein). Vitamin C wird zur Entgiftung benötigt, denn es hält die Schwermetalle im Körper in Lösung damit sie ausgeschieden werden können, anstatt in Geweben gespeichert zu werden. Zur Bildung von Neurotransmittern wird Vitamin C benötigt: Tryptophan wird in 5-Hydroxytryptophan umgewandelt (Serotonin-Vorstufe), die Biosynthese von L-Dopa gefördert und Dopamin zu Noradrenalin ungewandelt. Besonders viel Vitamin C ist in Zitrusfrüchten, Erdbeeren, Honigmelone, Cantaloupe-Melone, Kiwi, Papaya, Trauben und Äpfeln enthalten. Brokkoli, Paprika und Rosenkohl sind die Gemüsesorten mit dem höchsten Gehalt an Vitamin C. Bei abwechslungsreich gestalteten täglichen fünf Portionen Obst und Gemüse werden etwa 200 bis 300 mg Vitamin C aufgenommen. Die Empfehlung der täglichen 5 Portionen basiert auf mehr als 200 Studien, die den umgekehrten Zusammenhang zwischen dem Auftreten von Krebs und einem erhöhten Obst- und Gemüseverzehr bzw. der Aufnahme von antioxidativen Nährstoffen, einschließlich Vitamin C, beschreiben. Da Vitamin C nicht stabil ist, kann sein Gehalt in pflanzlichen Lebensmitteln je nach Jahreszeit, Transport, Haltbarkeit, Lagerung und Kochgewohnheiten variieren. Epidemiologische Studien beschreiben einen Zusammenhang zwischen dem Verzehr von Obst und Gemüse und dem Schutz vor Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Der Verzehr von Obst und Gemüse war mit einer Senkung des Blutdrucks verbunden, einem Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Allerdings ist bei der Prävention sowohl von Krebs als auch von Herz-Kreislauf-Erkrankungen nicht bekannt, ob der mit dem Obst- und Gemüseverzehr verbundene Nutzen auf das Vitamin C selbst, oder auf die Kombination aus Vitamin C mit anderen Inhaltsstoffen zurückzuführen ist. Vitamin C wird rasch wieder ausgeschieden, denn es gehört zu den wasserlöslichen Vitaminen. Nach nur 3 Stunden ist nur noch die Hälfte der ursprünglich aufgenommenen Menge im Körper vorhanden. Nach weiteren 3 Stunden ist davon wieder nur die Hälfte übrig usw. Daher soll die tägliche Einnahme von Vitamin C immer über mehrere Dosen verteilt werden. Wenn man z. B. 6 Mal pro Tag 250 mg aufnimmt, dann würde sich der Serumsspiegel zwischen 100 und 250 mg einpendeln. Indikationen für Vitamin C sind die allgemeine Prävention, Allergien, Asthma, allergischer Rhinitis, Katarakt, Makuladegeneration, Glaukom, Bluthochdruck, Diabetes mellitus, Dickdarmpolypen, Erkältungskrankheiten, Harnwegsinfekte, Herz-Kreislauf in Erkrankungen, Krebserkrankungen, neurodegenerative Erkrankungen, Paradontopathien, Rauchen, rheumatoide Arthritis, Stress und Wundheilungsstörungen. Eine wachsende Zahl von Studien hat gezeigt, dass Vitamin C Krebszellen in vitro abtöten und das Tumorwachstum in vivo verlangsamen kann. Vitamin C kann auf drei Schwachstellen abzielen, die viele Krebszellen gemeinsam haben: das Redox-Ungleichgewicht, die epigenetische Reprogrammierung und die Regulierung der Sauerstoff-Wahrnehmung. Obwohl Vitamin C nachweislich das Tumorwachstum in vielen verschiedenen Krebsmodellen reduziert, könnte das klinische Potenzial von Vitamin C als Krebstherapie auch in seiner kombinierten Anwendung mit anderen Krebstherapien liegen. Zahlreiche präklinische und klinische Studien weisen darauf hin, dass die parenterale Injektion von Vitamin C sogar synergistisch mit herkömmlichen Krebstherapien wirken könnte. Quellen Ames, B. N. & Gold, L. S. The causes and prevention of cancer: The role of environment. in Biotherapy 11, 205–220 (1998). Byers, T. & Guerrero, N. Epidemiologic evidence for vitamin C and vitamin E in cancer prevention. in American Journal of Clinical Nutrition 62, (American Society for Nutrition, 1995). Willett, W. C. Fruits, vegetables, and cancer prevention: Turmoil in the produce section. Journal of the National Cancer Institute 102, 510–511 (2010). Boffetta, P. et al. Fruit and vegetable intake and overall cancer risk in the european prospective investigation into cancer and nutrition (EPIC). J. Natl. Cancer Inst. 102, 529–537 (2010). Hung, H. C. et…