Biotin je hidrofilni (voda-topivi) vitamin B skupine i nosi povijesna imena koenzim R, vitamin BW, vitamin B7 i vitamin H (učinak na koža). Početkom 20. stoljeća Wildiers je otkrio specifični faktor potreban za rast u pokusima na kvascima, koji je nazvan "Bios" i bio je smjesa Biosa I (kasnije identificiranog kao mezo-inositol), Biosa II A (kasnije pantotenska kiselina (vitamin B5)) i Bios II B, stvarni biotin. 1936. Kögl i Tönnis izolirali su se biotin od žumanjka. Između 1940. i 1943. strukturu su razjasnile radne skupine oko Kögla u Europi i Vigneauda u SAD-u. Tijekom istog razdoblja, pokusi na životinjama pokazali su da se redovito unošenje sirove hrane jaja bio povezan s teškim promjene na koži zbog osnovnog glikoproteina avidina. Avidin je antagonist biotina koji narušava biotin apsorpcija stvaranjem kompleksa - 1 molekula avidina veže se 4 molekule biotina - i tako dugoročno može uzrokovati nedostatke biotina. Administracija toplinski stabilnog faktora iz kvasca ili jetra rezultirao remisijom (privremeno ili trajno ublažavanje simptoma) takvih lezije kože. Biokemijske funkcije biotina kao koenzima, na primjer u metabolizmu aminokiselina, biosintezi masnih kiselina i glukoneogenezi (nova sinteza glukoza iz organskih prekursora koji nisu ugljikohidrati, kao što su piruvat), prepoznati su tek u drugoj polovici 20. stoljeća. Biotin je heterociklički urea derivat (derivat uree) koji se sastoji od imidazolidonskog prstena i tetrahidrotiofenskog prstena na koji je vezana valerična kiselina [1, 2, 4-6, 14]. Prema klasifikaciji IUPAC (Međunarodna unija čiste i primijenjene kemije), kemijski naziv biotina je cis-heksahidro-2-okso-1H-tieno (3,4-d) -imidazol-4-il-valerična kiselina (molekularna formula: C10H16O3N2S). 3 asimetrična C (ugljen) atomi biotina omogućuju stvaranje 8 stereoizomera, od kojih se samo D - (+) - biotin pojavljuje u prirodi i biološki je aktivan. Iako je biotin vrlo stabilan na zrak, dnevnu svjetlost i toplinu, vitamin je osjetljiv na UV svjetlost. Sukladno tome, biotin treba čuvati dalje od svjetlosti.
Sinteza
Većina biotina može sintetizirati (formirati) bakterija kao i mnogim gljivičnim i biljnim vrstama. Sukladno tome, vitamin je široko rasprostranjen u prirodi, ali njihov koncentracija u hrani je vrlo niska. U ljudskom organizmu, bakterija od debelo crijevo (debelo crijevo) sposobni su za sintezu biotina. Opseg samosinteze crijeva (stvaranje biotina u crijevima) i njegov doprinos metabolizmu biotina nisu precizno poznati. Budući da se vitamin pretežno apsorbira (uzima) u proksimalnoj (gornjoj) tankog crijeva, mikrobiološki proizvedeni biotin ne može se na odgovarajući način iskoristiti i uglavnom se gubi u fecesu (stolici). Napokon, smatra se da sinteza bakterijskog biotina igra samo manju ulogu u ispunjavanju zahtjeva.
Apsorpcija
u dijeta, biotin je prisutan u slobodnom obliku, ali uglavnom je vezan za proteini. Da bi se apsorbirao, biotin se mora osloboditi iz svog veznog proteina, na koji je kovalentno vezan (pomoću čvrste atomske veze) za ε (epsilon) -amino (NH2) skupinu lizin ostatak (biotinil-ε-NH2-lizil <[protein]). Tijekom prijenosa hrane, želučane kiseline i peptidaze (cijepanje proteina enzimi) gastrointestinalnog (GI) trakta, kao što je pepsin i tripsina, dovesti do razgradnje (razgradnje) dijetalnih bjelančevina s oslobađanjem peptida koji sadrže biotin i biocitina (spoj biotina i aminokiseline lizin - biotinil-ε-lizin). Biotinil peptidi, a posebno biocitin su hidrolitički (reakcijom s voda) cijepa se u slobodni biotin i lizin u gornjem dijelu tankog crijeva enzimom biotinidaza, koji se sintetizira u gušterači (gušterači). Nedostatak biotinidaze može se liječiti farmakološkim količinama slobodnog biotina (5-10 mg / dan). Bez terapijskog djelovanja, zabilježen je dramatičan pad razine biotina u serumu unutar tjedan dana, a dugoročno i manifestacija (ekspresija) nedostatka biotina.Apsorpcija slobodnog biotina u proksimalnoj (gornjoj) tankog crijeva, posebno u jejunumu (prazno crijevo), aktivno se javlja pri malom ili normalnom unosu putem natrij-zavisni prijevoz posredovani nosačem - nosač (transportni protein) -biotin-natrijev kompleks - prema kinetikama zasićenja. Nakon većih doza, unos biotina u enterocite (stanice tankog crijeva epitelijum) pasivnom difuzijom prevladava. Stopa od apsorpcija od hrane, prvenstveno biotina vezanog uz proteine, procjenjuje se na oko 50%, dok bioraspoloživost nakon terapijskih doza biotina - iznosi oko 100%.
Transport i raspodjela u tijelu
Apsorbirani biotin ulazi u krvotok mehanizmom nosača, gdje je uglavnom u slobodnom obliku (81%) i, u manjoj mjeri, kovalentno vezan za serumsku biotinidazu (12%), a nespecifično vezan za plazmu album i globulini (7%). eritrociti (Crvena krv stanice) sadrže oko 10% serumskog biotina koncentracija. Unos biotina u stanice ciljnih tkiva vjerojatno se događa - slično crijevnoj apsorpciji (unos putem crijeva) - putem specifičnog trošenja energije natrij-zavisni mehanizam nosača. Procesi proliferacije (dioba i rast stanica) dovesti do povećanja ekspresije transporta biotina proteini, dok je porast razine biotina u serumu popraćen smanjenjem stanične ekspresije nosača biotina. Prijevoz biotina preko placente do fetus posreduje aktivno radi natrijnosač koji također prevozi lipoičnu kiselinu (antioksidans koenzim) i pantotenska kiselina (vitamin B5). U 18-24. Tjednu trudnoća, biotin koncentracija u fetusu krv je 3 do 17 puta veća nego u majčinoj krvi. U ciljnim stanicama biotin djeluje kao koenzim u nizu reakcija karboksilaze u kojima se karboksi (COOH) skupine ubacuju u organske spojeve. Kovalentno vezanje biotina na ε-amino skupinu lizina apokarboksilaza katalizira (ubrzava) enzim holokarboksilaza sintetaza u sljedeća dva koraka.
- Biotin + ATP (adenozin trifosfat) → biotinil 5′-adenilat + PP (pirofosfat).
- Biotinil 5′-adenilat + lizinski ostatak apokarboksilaze → biotinil-ε-NH2-lizil <[apokarboksilaza] (biološki aktivna holokarboksilaza) + AMP (adenozin monofosfat).
Kao dio fiziološkog prometa stanica, holokarboksilaze se proteolitički razgrađuju (cijepanjem proteina) enzimi), proizvodeći biocitin uz peptide koji sadrže biotin, koji se hidrolizira (cijepa reakcijom s voda) da oslobode biotin i lizin djelovanjem unutarstanične biotinidaze. Dakle, biotin je dostupan za daljnje reakcije karboksilacije (enzimatsko umetanje COOH skupina u organske spojeve).
izlučivanje
Biotin se izlučuje pretežno bubrezima u slobodnom i metaboliziranom (metaboliziranom) obliku. Tijekom razgradnje biotina, beta-oksidacija (razgradnja masnih kiselina) lanca valerične kiseline daje bisnorbiotin i bisnorbiotin metil keton, dok oksidacija sumpor u prstenu tetrahidrotiofena daje biotin d, 1-sulfoksid i biotin sulfon. Navedeni metaboliti biotina nemaju aktivnost vitamina i mogu se otkriti u oba krv plazme i mokraće. Uz to, drugi se metaboliti biotina izlučuju bubrežno (putem bubrega), od kojih neki još nisu identificirani. Pod fiziološkim unosom, izlučivanje biotina u urin varira između 6 i 90 µg / 24 sata. U stanju nedostatka, izlučivanje (izlučivanje) bubrega smanjuje se na 5 µg / 24 sata, dok se koncentracija 3-hidroksiisovalerične kiseline u mokraći povećava kao rezultat smanjene aktivnosti biotin-ovisne 3-metilkrotonil-CoA karboksilaze (enzima koji katalizira karboksilaciju ( umetanje COOH skupine) metilkrotonil-CoA u beta-metilglutakonil-CoA). Tijekom gravidnosti (trudnoća), značajno smanjenje bubrežnog biotina eliminacija i porast izlučivanja 3-hidroksiisovalerične kiseline u mokraći zabilježeni su u 50% žena, unatoč višim razinama biotina u serumu u rana trudnoća nego u kontrolama koje nisu trudne. Dodatak (dodatni unos) od 300 µg biotina dnevno rezultira smanjenjem izlučivanja 3-hidroksiisovalerične kiseline. Zbog mikrobne sinteze biotina u debelo crijevo (debelo crijevo), količina izlučenog biotina u urinu i izmetu obično premašuje prehrambeni (dijetalni) unos biotina. eliminacija ili poluvrijeme plazme (vrijeme koje protekne između maksimalne koncentracije tvari u krvnoj plazmi i pada na polovinu ove vrijednosti) ovisi o biotinu doza opskrbljeni i pojedinačni status biotina. Otprilike je 26 sati za oralni unos 100 µg / kg tjelesne težine biotina. U nedostatku biotinidaze, eliminacija poluživot se smanjuje na 10-14 sati u istoj dozi.
