Wasserlösliches Vitamin des B-Komplexes. Cofaktor von Carboxylasen mit Funktionen bei der Gluconeogenese, dem Citratzyklus, der Fettsäuresynthese und dem Aminosäureabbau.
Biotin ist in den meisten Lebensmitteln enthalten; besonders reichhaltig sind Leber, Hefe, Eigelb, Erdnüsse, Haferflocken und Sojabohnen. Die Hauptmenge des Biotins in der Nahrung ist kovalent an Proteine gebunden (über eine Säureamidbindung an die ε-Aminogruppe von Lysinresten). Durch proteolytischen Abbau entsteht Biocytin (ε-N-Biotinyllysin). Das EnzymBiotinidase setzt aus Biocytin und Biotin-haltigen Peptiden durch hydrolytische Spaltung der Biotin-Lysin-Bindung das Biotin frei. Die Resorption erfolgt im proximalen Dünndarm über den natriumabhängigen Multivitamintransporter SMVT (kodiert durch das SLC5A6-Gen). Intrazellulär wird Biotin durch die Holocarboxylase-Synthetase an einen Lysinrest im aktiven Zentrum biotinabhängiger Enzyme (Carboxylasen) gebunden. Nach proteolytischem Abbau der Enzyme wird Biotin durch die intrazelluläre Biotinidase freigesetzt und einem Recycling zugeführt (Abb. 1).
Abb. 1
Aufnahme, Enzymbindung und Recycling von Biotin (aus: Heinrich et al. 2014)
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Funktion – Pathophysiologie
Biotin ist als prosthetische Gruppe von Carboxylasen essenziell. Der Reaktionsmechanismus dieser Enzyme besteht darin, dass zunächst eine aus CO2 stammende Carboxylgruppe ATP-abhängig an ein N-Atom des Biotins gebunden und dann auf das Substrat übertragen wird. Beim Menschen kommen 4 Carboxylasen vor:
1.
Pyruvat-Carboxylase (Bildung von Oxalacetat in der Gluconeogenese und als anaplerotische Reaktion des Citratzyklus)
2.
Acetyl-CoA-Carboxylase (Bildung von Malonyl-CoA als Substrat der Fettsäuresynthese)
Ausreichende Biotinversorgung ist bei normaler Mischkost gegeben. Das klinische Bild des Biotinmangels mit Dermatitis, Konjunktivitis, Haarausfall, Anämie und Lethargie zeigt sich bei schwerer Mangelernährung, genetisch bedingter Biotinidasedefizienz oder Personen, die große Mengen rohe Eier verzehren (Bindung von Biotin an im Eiklar enthaltenes Avidin). In seltenen Fällen kann eine Holocarboxylase-Synthetase-Defizienz die Ursache für einen funktionellen Biotinmangel sein. Als Schätzwerte für eine angemessene tägliche Biotinzufuhr gelten 5 μg für Säuglinge <4 Monate, 5–10 μg für Säuglinge <1 Jahr und 30–60 μg für Jugendliche >15 Jahre, Erwachsene, Schwangere und Stillende. Bei der Behandlung genetisch bedingten Biotinmangels werden Dosen von 200 mg (oral) oder 20 mg (parenteral) gut vertragen.
Probeentnahme vor einer Vitaminsubstitution; Proben lichtgeschützt aufbewahren.
Analytik
Mikrobiologische Assays, Ligandenassays, fotometrische Methode unter Bildung einer roten Schiff’schen Base, HPLC mit fluorometrischer oder massenspektrometrischer Detektion.
Referenzbereich – Erwachsene
Biotin in Vollblut und Serum: 200–500 ng/L (0,82–2,05 nmol/L).
Referenzbereich – Kinder
Nicht verfügbar
Indikation
Nachweis eines Biotinmangels bei Fehl- und Mangelernährung, parenteraler Ernährung, Malabsorptionssyndrom, Hämodialyse, Alkoholkrankheit und Biotinidase-Mangel
Interpretation
Hinweis auf Unterversorgung bei <0,5 nmol/L im Vollblut oder Serum.
Diagnostische Wertigkeit
Bei verminderter Biotinaufnahme nimmt die renale Ausscheidung von Biotin und Metaboliten rasch ab. Dagegen bleiben die Blutwerte lange unverändert. Eine erhöhte Blut- und Serumkonzentration von 3-Hydroxyisovaleriansäure (3-HIA) gilt als Hinweis auf Biotinmangel. Eine Untersuchung auf Biotinidase-Mangel sollte im Rahmen des Neugeborenenscreenings durchgeführt werden; durch rasche Substitution können bleibende Schäden vermieden werden.
Literatur
Bässler KH, Golly I, Loew D et al (2007) Vitaminlexikon, 4. Aufl. Urban und Fischer, München
Biesalski HK (2016) Vitamine und Minerale. Thieme, StuttgartCrossRef
Heinrich PC, Müller H, Graeve L (2014) In: Löffler G, Petrides PE (Hrsg) Biochemie und Pathobiochemie, 9. Aufl. Springer, HeidelbergCrossRef
McCormick DB, Klee GG (2001) Tietz fundamentals of clinical chemistry, 5. Aufl. WB Saunders, Philadelphia
