Biotin je hidrofilna (voda-topen) vitamin skupine B in nosi zgodovinska imena koencim R, vitamin BW, vitamin B7 in vitamin H (učinek na koža). V začetku 20. stoletja je Wildiers odkril poseben dejavnik, potreben za rast v poskusih na kvasovkah, ki so ga poimenovali "Bios" in je bil mešanica biosa I (pozneje identificiranega kot mezo-inozitol) in biosa II A (kasneje pantotensko kislino (vitamin B5)) in Bios II B, dejansko biotin. Leta 1936 sta se Kögl in Tönnis izolirala biotin iz rumenjaka. Med letoma 1940 in 1943 so strukturo razjasnile delovne skupine okoli Kögla v Evropi in Vigneauda v ZDA. V istem obdobju so poskusi na živalih pokazali, da je redno zaužitje surove snovi jajca je bila povezana s hudo kožne spremembe zaradi osnovnega glikoproteina avidina. Avidin je antagonist biotina, ki poslabša biotin absorpcija z oblikovanjem kompleksa - 1 molekula avidina se veže 4 molekule biotina - in tako lahko dolgoročno povzroči pomanjkanje biotina. Administracija toplotno stabilnega faktorja iz kvasa oz jetra povzročila odpust (začasno ali trajno zmanjšanje simptomov) takšnih kožne lezije. Biokemijske funkcije biotina kot koencima, na primer pri presnovi aminokislin, biosintezi maščobnih kislin in glukoneogenezi (nova sinteza glukoze iz organskih predhodnikov, ki ne vsebujejo ogljikovih hidratov, kot npr piruvat), so bili priznani šele v drugi polovici 20. stoletja. Biotin je heterocikličen sečnina derivat (derivat sečnine), sestavljen iz imidazolidonskega obroča in tetrahidrotiofenskega obroča, na katerega je vezana valerična kislina [1, 2, 4-6, 14]. Po klasifikaciji IUPAC (Mednarodna zveza za čisto in uporabno kemijo) je kemijsko ime biotina cis-heksahidro-2-okso-1H-tieno (3,4-d) -imidazol-4-il-valerična kislina (molekularna formula: C10H16O3N2S). 3 asimetrični C (ogljika) atomi biotina omogočajo tvorbo 8 stereoizomerov, od katerih se le D - (+) - biotin pojavlja v naravi in je biološko aktiven. Medtem ko je biotin zelo stabilen proti zraku, dnevni svetlobi in toploti, je vitamin občutljiv na UV svetlobo. Skladno s tem je treba biotin hraniti proč od svetlobe.
Sinteza
Biotin lahko večina sintetizira (tvori) bakterije pa tudi številne glivične in rastlinske vrste. V skladu s tem so vitamini v naravi zelo razširjeni, vendar njihovi koncentracija v hrani je zelo nizka. V človeškem organizmu bakterije od debelo črevo (debelo črevo) so sposobni sinteze biotina. Tako obseg samo sinteze črevesja (tvorba biotina v črevesju) kot njegov prispevek k presnovi biotina nista natančno znana. Ker se vitamin pretežno absorbira (absorbira) v bližnji (zgornji) Tanko črevo, biotina, pridobljenega iz mikrobov, ni mogoče ustrezno izkoristiti in se v veliki meri izgubi v blatu (blatu). Končno naj bi imela sinteza bakterijskega biotina le manjšo vlogo pri izpolnjevanju zahtev.
Absorpcija
v prehrana, biotin je prisoten v prosti obliki, vendar večinoma vezan na beljakovin. Da se absorbira, se mora biotin sprostiti iz svoje vezavne beljakovine, na katero je kovalentno vezan (s pomočjo tesne atomske vezi) na ε (epsilon) -amino (NH2) skupino lizin ostanek (biotinil-ε-NH2-lizil <[beljakovina]). Med prehranjevanjem s hrano želodčna kislina in peptidaze (cepljenje beljakovin encimi) prebavil (GI), kot npr pepsin in tripsin, vodi do razgradnje (razgradnje) prehranskih beljakovin s sproščanjem peptidov, ki vsebujejo biotin, in biocitina (spojina biotina in aminokisline lizin - biotinil-ε-lizin). Biotinilni peptidi in zlasti biocitin so hidrolitsko (po reakciji z voda) se razcepi v prosti biotin in lizin v zgornjem delu Tanko črevo z encimom biotinidaza, ki se sintetizira v trebušni slinavki (trebušna slinavka). Pomanjkanje biotinidaze lahko zdravimo s farmakološkimi količinami prostega biotina (5-10 mg / dan). Brez terapevtskega delovanja se koncentracija biotina v serumu močno zmanjša v enem tednu in dolgoročno se pojavi (izrazi) pomanjkanje biotina.Absorpcija prostega biotina v proksimalni (zgornji) Tanko črevo, zlasti v jejunumu (prazno črevo), se aktivno pojavlja pri majhnem ali običajnem vnosu s pomočjo natrijev-odvisen od nosilca posredovani transport - nosilec (transportni protein) -biotin-natrijev kompleks - glede na kinetiko nasičenja. Po večjih odmerkih je vnos biotina v enterocite (celice tankega črevesja epitelija) s pasivno difuzijo prevladuje. Stopnja absorpcija iz hrane, predvsem z beljakovinami vezanega biotina, ocenjuje na približno 50%, medtem ko biološko uporabnost po terapevtskih odmerkih biotina brez odmerkov - približno 100%.
Prevoz in porazdelitev v telesu
Absorbirani biotin vstopi v krvni obtok po nosilnem mehanizmu, kjer je večinoma v prosti obliki (81%) in v manjši meri kovalentno vezan na serumsko biotinidazo (12%) in nespecifično vezan na plazmo albumin in globulini (7%). Eritrociti (rdeča kri celic) vsebuje približno 10% serumskega biotina koncentracija. Verjetno pride do vnosa biotina v celice ciljnih tkiv - podobno kot pri črevesni absorpciji (privzem skozi črevesje) - s pomočjo posebne porabe energije natrijev-odvisen nosilni mehanizem. Proliferacijski procesi (delitev in rast celic) vodi do povečanja izražanja prenosa biotina beljakovin, medtem ko povišanje ravni biotina v serumu spremlja zmanjšanje celične ekspresije nosilcev biotina. Prevoz biotina preko placente do Ljubljane plod posreduje aktivno delujoče natrijevneodvisen nosilec, ki prevaža tudi lipojsko kislino (antioksidant koencim) in pantotensko kislino (vitamin B5). V 18. do 24. tednu nosečnost, biotin koncentracija v plodu kri je 3 do 17-krat višja kot v materini krvi. V ciljnih celicah biotin deluje kot koencim v vrsti karboksilaznih reakcij, pri katerih se v organske spojine vstavijo karboksi (COOH) skupine. Kovalentno vezavo biotina na ε-amino skupino lizina apokarboksilaz katalizira (pospeši) encim holokarboksilaza sintetaza v naslednjih dveh korakih.
- Biotin + ATP (adenozin trifosfat) → biotinil 5′-adenilat + PP (pirofosfat).
- Biotinil 5′-adenilat + lizinski ostanek apokarboksilaze → biotinil-ε-NH2-lizil <[apokarboksilaza] (biološko aktivna holokarboksilaza) + AMP (adenozin monofosfat).
Kot del fiziološkega celičnega prometa se holokarboksilaze proteolitično razgradijo (s cepljenjem beljakovin encimi), ki poleg peptidov, ki vsebujejo biotin, proizvaja tudi biocitin, ki se hidrolizira (cepi po reakciji z voda) za sprostitev biotina in lizina z delovanjem znotrajcelične biotinidaze. Tako je biotin na voljo za nadaljnje reakcije karboksilacije (encimsko vstavljanje skupin COOH v organske spojine).
Izločanje
Biotin se izloča pretežno skozi ledvice v prosti in presnovljeni (presnovljeni) obliki. Med razgradnjo biotina beta-oksidacija (razgradnja maščobnih kislin) verige valerične kisline daje bisnorbiotin in bisnorbiotin metil keton, medtem ko oksidacija žveplo v obroču tetrahidrotiofena daje biotin d, 1-sulfoksid in biotin sulfon. Navedeni presnovki biotina nimajo vitaminske aktivnosti in jih je mogoče zaznati pri obeh kri plazme in urina. Poleg tega se drugi presnovki biotina izločajo skozi ledvice (preko ledvic), od katerih nekateri še niso identificirani. Pri fiziološkem vnosu se izločanje biotina v urin giblje med 6 in 90 µg / 24 ur. V stanju pomanjkanja se izločanje (izločanje) biotina skozi ledvice zmanjša na 5 µg / 24 ur, medtem ko se koncentracija 3-hidroksiisovalerične kisline v urinu poveča zaradi zmanjšane aktivnosti biotin odvisne 3-metilkrotonil-CoA karboksilaze (encima, ki katalizira karboksilacijo ( vstavitev skupine COOH) metilkrotonil-CoA v beta-metilglutakonil-CoA). Med gravidnostjo (nosečnost), znatno znižanje ledvičnega biotina odprava in povečanje izločanja 3-hidroksiisovalerične kisline v urinu so opazili pri 50% žensk, kljub višjim koncentracijam biotina v zgodnja nosečnost kot pri ne nosečih kontrolah. Dodatek (dodatni vnos) 300 µg biotina na dan povzroči zmanjšanje izločanja 3-hidroksiisovalerične kisline. Zaradi sinteze mikrobnega biotina v debelo črevo (debelo črevo) količina biotina, izločenega z urinom in blatom, običajno presega vnos prehranskega biotina. odprava ali razpolovni čas v plazmi (čas, ki preteče med največjo koncentracijo snovi v krvni plazmi in padcem na polovico te vrednosti), je odvisen od biotina Odmerek in posamezni status biotina. Približno 26 ur za peroralni vnos 100 µg / kg telesne mase biotina. Pri pomanjkanju biotinidaze odprava razpolovni čas se pri enakem odmerku zmanjša na 10-14 ur.
