Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
H. Jomaa

Vitamin B2

Vitamin B2
Synonym(e)
Riboflavin; FMN; Ovoflavin; Uroflavin; Vitamin G
Englischer Begriff
riboflavin
Definition
Riboflavin (7,8-Dimethyl-10-Ribityl-Isoalloxazin) ist eine wasserlösliche Verbindung, die in pflanzlichen und tierischen Lebensmitteln vorkommt; teils als freies Riboflavin, hauptsächlich als die aktiven Derivate Flavinmononukleotid (FMN) und Flavinadenindinukleotid (FAD).
Molmasse
Riboflavin: 376,4 g; FMN: 456,3 g; FAD: 785,6 g.
Synthese – Verteilung – Abbau – Elimination
Wichtige Riboflavinnährstoffquellen sind Fleisch, Milchprodukte, Eier, Brot und Gemüse. Vitamin B2 und Derivate sind relativ hitzestabil, sind aber in Lösung lichtempfindlich. Die von der Deutschen Gesellschaft für Ernährung empfohlene Zufuhr für Riboflavin hängt vom Energieumsatz ab und ist mit 0,4 mg pro Tag bei Säuglingen von 4 bis unter 12 Monaten am geringsten und mit 1,6 mg pro Tag bei 15- bis unter 19-jährigen männlichen Jugendlichen am höchsten. Riboflavin gilt als toxikologisch unbedenklich und wird als Lebensmittelfarbstoff (E101) eingesetzt. Selbst bei sehr hoher Dosierung (100- bis 200-faches der Empfehlung) zeigen sich keine unerwünschten Wirkungen.
Die an Proteine gebundenen Koenzyme FMN und FAD werden nach Aufnahme mit der Nahrung vom Protein freigesetzt. FMN und FAD werden durch unspezifische Phosphatasen des Bürstensaums zu freiem Riboflavin dephosphoryliert. Die Aufnahme erfolgt im proximalen Dünndarm über einen sättigbaren Carrier-vermittelten Transport. Bei einer Zufuhr von bis zu 25–30 mg beträgt die Resorptionsquote von Riboflavin 95 %. Eine kleine Menge Riboflavin zirkuliert über den enterohepatischen Kreislauf.
Freies Riboflavin wird in den Enterozyten durch die zytosolische Flavokinase zu FMN phosphoryliert und anschließend durch die FAD-Synthetase in FAD umgewandelt. Aus dem Dünndarm gelangt Riboflavin nach Dephosphorylierung durch Phosphatasen der basolateralen Membranen der Enterozyten in das Plasma. Der Transport des freien Riboflavins und seiner Derivate FMN und FAD erfolgt an Albumin und Immunglobuline gebunden. Im Plasma wie in Erythrozyten bildet FAD das Hauptderivat. Freies Riboflavin kommt in den Erythrozyten nur in Spuren vor.
Ein Teil des Riboflavins wird bei der ersten Passage Carrier-vermittelt von den Leberzellen aufgenommen. Wie in den Erythrozyten liegt auch im Gewebe Riboflavin vorwiegend als FAD und FMN vor. Die Synthese von FAD aus Riboflavin wird durch den FAD-Gehalt der Gewebe kontrolliert und durch einen FAD-Überschuss gehemmt. Nicht an Enzyme gebundenes FAD und FMN wird im Gewebe hydrolysiert, um Riboflavin freizusetzen. Dieses diffundiert aus den Zellen und wird mit dem Urin ausgeschieden, wobei ein Teil vorher zu zahlreichen Metaboliten wie 7-Hydroxymethylriboflavin und Lumiflavin abgebaut wird.
Riboflavin macht etwa 60–70 % aller Urinflavine aus, Riboflavinmetaboliten, einschließlich 7α-Hydroxyriboflavin, 8α-Sulfonylriboflavin, Lumiflavin, 8α-Hydroxyriboflavin und 10-Hydroxyethylflavin 28–39 %. Die Riboflavinaufnahme korreliert positiv mit der Tagesausscheidung von Riboflavin und seinen Metaboliten im Urin.
Riboflavin wird in die Muttermilch sezerniert. Die durchschnittliche Konzentration in der Muttermilch von Frauen ohne Supplementierung beträgt etwa 364 μg/L. Bei Supplementierung steigt die Konzentration in der Muttermilch.
Funktion – Pathophysiologie
FMN und FAD sind als Protonenträger bei Redoxreaktionen vieler Flavoproteine/Flavoenzyme wie Glutathionreduktase oder Pyridoxaminphosphatoxidase (PPO) beteiligt. Glutathionreduktase verwendet FAD als Kofaktor, um die Reduktion der oxidierten Form Glutathiondisulfid (GSSG) zur Sulfhydrylform Glutathion (GSH) zu katalysieren. Die Pyridoxaminphosphatoxidase ist FMN-abhängig und an der Bildung des Koenzyms Pyridoxalphosphat aus Pyridoxamin oder Pyridoxin (s. Vitamin B6) beteiligt.
FAD wird auch als Kofaktor für die Reaktion der 5,10-Methylentetrahydrofolatreduktase (MTHFR) im Folsäure-Zyklus benötigt und damit für die Remethylierung von Homocystein zu Methionin. Ein Polymorphismus des Gens, das für das Enzym MTHFR kodiert, MTHFR C677T, zeigt bei Homozygotie für das T-Allel eine Abnahme der MTHFR-Enzymaktivität um bis zu 70 %, was zu hohen Gesamt-Homocysteinkonzentrationen im Plasma führt (s. 5,10-Methylentetrahydrofolatreduktase-Mutation). Es wird angenommen, dass die reduzierte Enzymaktivität verursacht wird durch eine erhöhte Neigung des Enzyms zur Dissoziation von seinem FAD-Kofaktor. In klinischen Studien führte die tägliche Supplementierung mit 1,6 mg Riboflavin bei Personen mit TT-Genotyp zu einer Abnahme der Homocysteinkonzentration im Plasma. Bei Personen mit CC- und CT-Genotypen zeigte sich kein Einfluss auf die Homocysteinkonzentration. Es wird angenommen, dass diese Riboflavinwirkung durch die Stabilisierung des TT-Variantenenzyms und der Wiederherstellung der MTHFR-Aktivität erreicht wird.
Ein Vitamin-B2-Mangel ist selten und wird vor allem im Rahmen einer Fehl- oder Mangelernährung in Kombination mit einem Mangel an anderen Vitaminen gesehen. Die Symptome sind unspezifisch und umfassen Halsschmerzen, Hyperämie und Ödeme der pharyngealen und oralen Schleimhäute, Glossitis, seborrhoische Dermatitis und normochrome normozytische Anämie. Die Prävalenz von Riboflavinmangel ist bei chronischen Alkoholikern hoch; es wird angenommen, dass hierbei die Freisetzung von Riboflavin aus FMN und FAD aus der Nahrung und dessen Absorption im Dünndarm gehemmt wird.
Bei Neugeborenen kann ein Riboflavinmangel im Rahmen der Fototherapie einer Hyperbilirubinämie auftreten, da Riboflavin durch das eingesetzte Licht zerstört wird.
Untersuchungsmaterial – Entnahmebedingungen
Antikoaguliertes Vollblut (EDTA) bzw. Erythrozytenhämolysate, Spontan- oder Sammelurin.
Präanalytik
Luftdicht verschlossen und lichtgeschützt transportieren und aufbewahren.
Analytik
Es stehen verschiedene Verfahren zur Beurteilung des Riboflavinhaushalts zur Verfügung, u. a. HPLC und LC-MS.
Die Konzentration von Riboflavin und seinen Derivaten kann direkt im Blut (Plasma, Hämolysat) oder im Urin (Spontan- oder Sammelurin) mit fluorimetrischen Methoden oder mit HPLC-Methoden mit fluorimetrischer Detektion bestimmt werden. Andere Verfahren erlauben indirekt die Beurteilung des Riboflavinhaushalts über eine Bestimmung der Aktivitätsänderung Riboflavin-abhängiger Enzyme. Hierbei wird die Aktivität der Glutathionreduktase mit und ohne Zugabe von FAD gemessen oder alternativ die Aktivität der Pyridoxaminphosphatoxidase mit und ohne Zugabe von FMN. Das Ergebnis wird jeweils als Quotient aus der Aktivität mit und Aktivität ohne Zugabe des Kofaktors angegeben. Ein Erythrozyten-Glutathionreduktase-Aktivierungsquotient von 1 zeigt eine vollständige Sättigung, während Werte größer 1 eine unvollständige Sättigung des Enzyms durch intrazelluläres FAD anzeigen.
Referenzbereich – Erwachsene
Riboflavin in Erythrozyten: 100–500 μg/L (266–1330 nmol/L).
Riboflavin im Plasma: 40–240 μg/L (106–638 nmol/L).
Riboflavinausscheidung im Urin: >80 μg/g Kreatinin (>24 μmol/mol Kreatinin).
Erythrozyten-Glutathionreduktase-Aktivierungsquotient: <1,3.
Referenzbereich – Kinder
Erythrozyten-Glutathionreduktase-Aktivierungsquotient: <1,3.
Indikation
Schwere Fehl- und Mangelernährung, chronischer Alkoholismus, chronische Dünndarmentzündung, Hämodialyse.
Interpretation
Ein Riboflavinmangel liegt vor bei einer Riboflavinausscheidung im Urin kleiner 40 μg/g Kreatinin oder bei einem Erythrozyten-Glutathionreduktase-Aktivierungsquotient größer 1,3; die Entscheidungsgrenze von 1,3 kann auch bei jüngeren Erwachsenen, Kindern, Säuglingen, Schwangeren und stillenden Frauen angewendet werden.
Diagnostische Wertigkeit
Die Messung der Riboflavinausscheidung im Urin eignet sich zur Beurteilung des Riboflavinstatus. Die kürzliche Riboflavineinnahme hat starke Einflüsse auf die Riboflavinwerte im Blut/Plasma und im Urin, was bei der Interpretation dieser Werte beachtet werden sollte. Der Erythrozyten-Glutathionreduktase-Aktivierungsquotient zeigt den geringsten Einfluss nach kürzlicher Riboflavineinnahme. Die Bestimmung des Erythrozyten-Glutathionreduktase-Aktivierungsquotients kann nicht bei Personen mit Glukose-6-Phosphat-Dehydrogenase (G6PD)-Mangel angewendet werden, da ihre Glutathionreduktase eine erhöhte Avidität für FAD aufweist. Dies führt zu einer In-vitro-Aktivität, die etwa 1,5- bis 2-mal höher als bei Erythrozyten mit normaler G6PD-Aktivität sein kann.
Literatur
Rifai et al (2018) Tietz textbook of clinical chemistry and molecular diagnostics, 6. Aufl. Elsevier, St. Louis
Truck et al EFSA NDA Panel (EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies) (2017) Scientific opinion on dietary reference values for riboflavin. EFSA J 15(8):4919