Biotin (ex Vitamin B7, H)

Die Versorgung mit Makro- und Mikronährstoffen ist bei einer ausgewogenen, pflanzenbasierten Ernährung mit wenig bis keinen industriell verarbeiteten Lebensmitteln in der Regel gegeben, mit Ausnahme von Vitamin B₁₂. Doch vor allem sekundäre Pflanzenstoffe sind relevant für die Aufrechterhaltung der Gesundheit und Heilung von Krankheiten, obwohl sie nicht als essenzielle Nährstoffe gelten - ausser Vitamine.

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Definition

Biotin, auch als Vitamin B₇ oder Vitamin H bezeichnet, ist ein schwefelhaltiges, wasserlösliches B-Vitamin, das für den menschlichen Stoffwechsel wichtig ist. Nach der ersten Entdeckung von Biotin im Jahr 1927 dauerte es fast 40 Jahre der Forschung, bis man es vollständig als Vitamin anerkannte.^7,9,10

Vorkommen

Die meisten Bakterien sowie viele Pilz- und Pflanzenarten können Biotin bilden. Dementsprechend ist das Vitamin in der Natur weit verbreitet. Biotin ist in sehr vielen Nahrungsmitteln enthalten, jedoch in sehr geringen Konzentrationen.⁴
Die wichtigsten Quellen stellen Vollkornprodukte, Hülsenfrüchte und einige Gemüse und Früchte dar, wie Haferflocken (20 µg/100 g), Erbsen (5,0), Spinat (7,0), Vollkornmehl (8,3), Bananen (5,0) und Chicorée (4,8).¹

Lager- und Zubereitungsverluste

Während Biotin gegen Sauerstoff und Hitze eine hohe Stabilität aufweist, ist das Vitamin UV-Licht empfindlich.⁶

Ernährung - Gesundheit

Biotin dient als notwendiger Cofaktor für Enzyme, die an Carboxylierungsreaktionen beteiligt sind, die für die Gluconeogenese, den Lipidstoffwechsel und den Aminosäureabbau wesentlich sind.⁷ Ausserdem verbessert es die Insulinsensitivität und die Glukoseaufnahme im Skelettmuskel. Biotin hat eine blutzuckersenkende Wirkung, indem es die Expression des hepatischen Glucokinase-Gens erhöht und dadurch den Blutzuckerspiegel wirksam senkt.⁸

Tagesbedarf auf lange Sicht

Der genaue Bedarf an Biotin ist aufgrund fehlender aussagekräftiger experimenteller Studien unbekannt. Die angemessene Zufuhrempfehlung für gesunde Erwachsene beträgt 30 µg/Tag. Dieselbe Empfehlung auch gilt für Schwangere. Für stillende Frauen liegt die Empfehlung bei 35 µg/Tag. Die geschätzte Menge für Säuglinge beruht auf dem durchschnittlichen Biotingehalt der Muttermilch sowie der täglichen Trinkmenge und beträgt 5-6 µg/Tag.¹⁰

Risikogruppen

Als Risikogruppe gelten stillende Frauen, da Stillen den Biotinabbau erhöht. Deshalb sollten Stillende mehr Biotin über die Nahrung zu sich nehmen, um den Stoffwechselbedarf zu decken und einen Biotinmangel zu verhindern.⁷

Mangelerscheinungen bzw. Mangelsymptome

Biotinmangel kann entweder erworben oder angeboren sein. Menschen, die einen angeborenen Mangel an Biotinidase aufweisen, können mit der Nahrung zugeführtes, gebundenes Biotin nicht verwerten.

Eine häufig dokumentierte Ursache für einen erworbenen Biotinmangel ist der erhöhte Verzehr von rohem Ei. Das Protein Avidin, das in rohem Eiklar enthalten ist, kann durch Kochen denaturiert werden. Ungekocht bindet dieses Protein jedoch fest an Biotin, so dass es nicht mehr als essenzieller Cofaktor verwendet werden kann. Hinweise auf Biotinmangel können Dermatitis wie feinschuppige Hautausschläge oder Haarausfall sein.^4,9

Überversorgung

Eine Hypervitaminose ist nicht bekannt; handelsübliche Präparate enthalten meist 2,5 mg Biotin.⁴

Funktionen im Körper

Die biochemische Wirkung von Biotin beruht auf seiner Funktion als Coenzym von Carboxylasen. Hierzu bindet Biotin über seine Seitenkette an einen Lysinrest des Enzyms.^2,3,4
Beim Menschen sind vier solche Carboxylasen von Bedeutung, die Aufgaben im Eiweiss-, Fett- und Kohlenhydratstoffwechsel erfüllen:

• die Pyruvat-Carboxylase, ein Schlüsselenzym der Gluconeogenese, das Pyruvat in ein Zwischenprodukt des Citratzyklus umwandelt;
• die Acetyl-CoA-Carboxylase, welche das Malonyl-CoA für den Startschritt der Polyketid- und Fettsäurebiosynthese liefert;
• die Propionyl-CoA-Carboxylase, welche für den Abbau der Aminosäuren Valin, Isoleucin, Methionin und Threonin sowie ungeradzahliger und verzweigter Fettsäuren nötig ist;
• die Methylcrotonoyl-CoA-Carboxylase, die für den Abbau der Aminosäure Leucin notwendig ist.

Biotin spielt ausserdem im Zellkern eine Rolle, wo es Histone modifizieren kann.

Aufnahme und Stoffwechsel

Über den Stoffwechsel ist noch nicht viel bekannt. Mit der Nahrung zugeführtes Biotin liegt in freier Form oder proteingebunden als Biocytin vor. Nach der Spaltung durch das Enzym Biotinidase nimmt der Körper das freie Biotin im oberen Dünndarm auf.

Im menschlichen Organismus sind die Bakterien des Dickdarms zur Biotinsynthese fähig. Sowohl das Ausmass der enteralen Eigensynthese, als auch ihr Anteil am Biotinstoffwechsel ist nicht genau bekannt. Da der proximale (obere) Dünndarm das Vitamin überwiegend resorbiert, kann der Körper mikrobiell produziertes Biotin nicht ausreichend nutzen und es geht grösstenteils mit den Fäzes verloren.^2,3,4

Wegen der Bindung an eine Proteinmatrix ist die Bioverfügbarkeit von Biotin aus verschiedenen Quellen sehr unterschiedlich. So ist bekannt, dass z.B. aus Weizen nur 5 %, aus Rübsamenkernen hingegen 62 % des Gesamtbiotins für den Körper verfügbar sind. Die durchschnittliche Resorptionsrate aus Lebensmitteln liegt bei ca. 50 %, während die Bioverfügbarkeit durch Nahrungsergänzungsmittel bei etwa 100 % liegt.^4,11

Speicherung - Verbrauch - Verluste

Ein endogenes Recycling kann Biotin wieder aus den Enzymen herstellen. Die Ausscheidung erfolgt via Urin in freier Form oder als bisher unbekanntes Zwischenprodukt. Sowohl Biotin als auch Biocytin gelangen in den Urin.

Ausserdem kann die Seitenkette des Biotins der β-Oxidation zum Opfer fallen. Die so entstehenden Abbauprodukte sind nicht biologisch aktiv und die Nieren scheiden sie im Urin aus. Bedingt durch die mikrobielle Biotinsynthese im Dickdarm übersteigt die mit dem Urin und den Fäzes ausgeschiedene Menge an Biotin meist die mit der Nahrung zugeführte Menge.^2,3,4

Strukturen

Das chirale Biotin besitzt drei stereogene Zentren, sodass acht Stereoisomere denkbar sind. Allerdings besitzt nur das natürlich vorkommende D (+)-Biotin die volle biologische Aktivität.⁴