Biotin: Definisi, Sintesis, Penyerapan, Pengangkutan, dan Pembahagian

Biotin adalah hidrofilik (air- larut) vitamin kumpulan B dan mempunyai nama bersejarah koenzim R, vitamin BW, vitamin B7, dan vitamin H (kesan pada kulit). Pada awal abad ke-20, Wildiers menemui faktor khusus yang diperlukan untuk pertumbuhan eksperimen pada ragi, yang dinamakan "Bios" dan merupakan campuran Bios I (kemudian dikenal sebagai meso-inositol), Bios II A (kemudian asid pantotenik (vitamin B5)), dan Bios II B, yang sebenarnya Biotin. Pada tahun 1936, Kögl dan Tönnis terpencil Biotin dari kuning telur. Antara tahun 1940 dan 1943, struktur tersebut dijelaskan oleh kumpulan kerja di sekitar Kögl di Eropah dan Vigneaud di Amerika Syarikat. Dalam tempoh yang sama, percubaan haiwan menunjukkan bahawa pengambilan mentah secara berkala telur dikaitkan dengan teruk perubahan kulit kerana avidin glikoprotein asas. Avidin adalah antagonis biotin yang merosakkan biotin penyerapan dengan membentuk kompleks - 1 molekul avidin mengikat 4 molekul biotin - dan dengan itu boleh menyebabkan kekurangan biotin dalam jangka masa panjang. Pentadbiran faktor stabil haba dari ragi atau hati mengakibatkan pengampunan (pengurangan simptom sementara atau kekal) seperti itu luka kulit. Fungsi biokimia biotin sebagai koenzim, misalnya dalam metabolisme asid amino, biosintesis asid lemak, dan glukoneogenesis (sintesis baru glukosa dari prekursor bukan karbohidrat organik, seperti piruvat), tidak dikenali sehingga separuh kedua abad ke-20. Biotin adalah heterosiklik urea derivatif (derivatif urea) yang terdiri daripada cincin imidazolidone dan cincin tetrahidrotiofena yang digabungkan dengan asid valerik [1, 2, 4-6, 14]. Menurut klasifikasi IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), nama kimia biotin adalah cis-hexahydro-2-oxo-1H-thieno (3,4-d) -imidazol-4-yl-valeric acid (molekul formula: C10H16O3N2S). 3 asimetri C (karbonatom biotin membenarkan pembentukan 8 stereoisomer, di mana hanya D - (+) - biotin berlaku di alam semula jadi dan aktif secara biologi. Walaupun biotin sangat stabil terhadap udara, siang hari, dan panas, vitamin sensitif terhadap cahaya UV. Oleh itu, biotin harus disimpan jauh dari cahaya.

Sintesis

Biotin dapat disintesis (dibentuk) oleh kebanyakan bakteria dan juga oleh banyak spesies kulat dan tumbuhan. Oleh itu, vitamin ini banyak diedarkan secara semula jadi, tetapi vitamin tersebut kepekatan dalam makanan sangat rendah. Dalam organisma manusia, bakteria daripada kolon (usus besar) mampu sintesis biotin. Tahap sintesis diri enterik (pembentukan biotin dalam usus) dan sumbangannya terhadap metabolisme biotin tidak diketahui dengan tepat. Oleh kerana vitamin ini diserap (diambil) secara proksimal (atas) usus kecil, biotin yang dihasilkan secara mikroba tidak dapat digunakan dengan baik dan sebahagian besarnya hilang dalam tinja (najis). Akhirnya, sintesis biotin bakteria dianggap hanya memainkan peranan kecil dalam memenuhi keperluan.

Penyerapan

Dalam diet, biotin terdapat dalam bentuk bebas tetapi kebanyakannya terikat protein. Untuk diserap, biotin mesti dilepaskan dari protein pengikatnya, yang melekat secara kovalen (melalui ikatan atom yang ketat) ke kumpulan ε (epsilon) -amino (NH2) lisin residu (biotinil-ε-NH2-lisil <[protein]). Semasa perjalanan makanan, asid gastrik dan peptidase (pembelahan protein enzimsaluran gastrointestinal (GI), seperti pepsin dan tripsin, membawa kepada penurunan (pemecahan) protein diet dengan pembebasan peptida dan biotin yang mengandung biotin (sebatian biotin dan asid amino lisin - biotinil-ε-lisin). Biotinil peptida dan terutamanya biocytin secara hidrolitik (melalui tindak balas dengan air) dibelah menjadi biotin bebas dan lisin di bahagian atas usus kecil oleh enzim biotinidase, yang disintesis dalam pankreas (pankreas). Kekurangan biotinidase dapat diatasi dengan jumlah biotin bebas secara farmakologi (5-10 mg / hari). Tanpa tindakan terapeutik, terdapat penurunan dramatik dalam tahap biotin serum dalam seminggu dan, dalam jangka panjang, manifestasi (ekspresi) kekurangan biotin.Penyerapan biotin bebas di proksimal (atas) usus kecil, terutamanya di jejunum (usus kosong), berlaku secara aktif pada pengambilan rendah atau normal dengan cara natrium-pengangkutan yang dimediasi pembawa bergantung - pembawa (protein pengangkutan) -biotin-natrium kompleks - mengikut kinetik tepu. Selepas dos yang lebih tinggi, pengambilan biotin ke dalam enterosit (sel-sel usus kecil epitelium) oleh penyebaran pasif mendominasi. Kadar penyerapan dari makanan-terutamanya biotin terikat protein-dianggarkan sekitar 50%, sedangkan bioavailabiliti selepas biotin bebas dos terapi - sekitar 100%.

Pengangkutan dan pengedaran dalam badan

Biotin yang diserap memasuki aliran darah melalui mekanisme pembawa, di mana kebanyakannya dalam bentuk bebas (81%) dan, pada tahap yang lebih rendah, terikat secara kovalen ke biotinidase serum (12%) dan tidak terikat secara khusus ke plasma album dan globulin (7%). Eritrosit (merah darah sel) mengandungi sekitar 10% dari biotin serum kepekatan. Penyerapan biotin ke dalam sel-sel tisu sasaran mungkin berlaku - serupa dengan penyerapan usus (penyerapan melalui usus) - melalui penggunaan tenaga tertentu natrium- mekanisme pembawa yang bergantung. Proses percambahan (pembahagian sel dan pertumbuhan) membawa peningkatan ekspresi pengangkutan biotin protein, sedangkan peningkatan kadar serum biotin disertai dengan penurunan ekspresi sel pembawa biotin. Pengangkutan biotin melintasi plasentra ke janin dimediasi oleh yang aktif bekerja natrium- pembawa bergantung yang juga mengangkut asid lipoik (antioksidan koenzim) dan asid pantotenik (vitamin B5). Pada minggu ke-18 hingga 24 mengandung, biotin kepekatan pada janin darah adalah 3 hingga 17 kali lebih tinggi daripada darah ibu. Dalam sel sasaran, biotin berfungsi sebagai koenzim dalam rangkaian tindak balas karboksilase di mana kumpulan karboksi (COOH) dimasukkan ke dalam sebatian organik. Pengikatan biotin secara kovalen ke kumpulan ε-amino lisin apokarboksilase dikatalisis (dipercepat) oleh enzim holocarboxylase synthetase dalam dua langkah berikut.

  • Biotin + ATP (trifosfat trifosfat) → biotinil 5′-adenylate + PP (pirofosfat).
  • Biotinyl 5′-adenylate + residu lysine apocarboxylase → biotinyl-ε-NH2-lysyl <[apocarboxylase] (holocarboxylase aktif secara biologi) + AMP (trifosfat monofosfat).

Sebagai sebahagian daripada pergantian sel fisiologi, holocarboxylases mengalami penurunan secara proteolitik enzim, menghasilkan biocytin sebagai tambahan kepada peptida yang mengandungi biotin, yang dihidrolisis (dibelah oleh reaksi dengan air) untuk membebaskan biotin dan lisin dengan tindakan biotinidase intraselular. Oleh itu, biotin tersedia untuk tindak balas karboksilasi selanjutnya (penyisipan enzimatik kumpulan COOH ke dalam sebatian organik).

Perkumuhan

Biotin diekskresikan terutamanya oleh buah pinggang dalam bentuk bebas dan dimetabolisme (dimetabolisme). Semasa degradasi biotin, beta-oksidasi (degradasi asid lemak) rantai asid valerik menghasilkan bisnorbiotin dan bisnorbiotin metil keton, sedangkan pengoksidaan sulfur dalam cincin tetrahidrothiophene menghasilkan biotin d, 1-sulfoxide dan biotin sulfone. Metabolit biotin yang disenaraikan tidak mempunyai aktiviti vitamin dan dapat dikesan pada kedua-duanya darah plasma dan air kencing. Selain itu, metabolit biotin lain diekskresikan secara renal (melalui buah pinggang), beberapa di antaranya belum dikenal pasti. Di bawah pengambilan fisiologi, perkumuhan biotin urin berbeza antara 6 dan 90 µg / 24 jam. Dalam keadaan kekurangan, perkumuhan biotin ginjal (perkumuhan) menurun menjadi 5 µg / 24 jam, sementara kepekatan asid 3-hidroksiisovalerik urin meningkat akibat penurunan aktiviti karboksilase 3-methylcrotonyl-CoA yang bergantung pada biotin (enzim yang memangkin karboksilasi ( penyisipan kumpulan COOH) metilcrotonyl-CoA ke beta-metilglutaconyl-CoA). Semasa graviti (mengandung), penurunan ketara dalam biotin buah pinggang penghapusan dan peningkatan perkumuhan asid 3-hidroksiisovalerik dalam air kencing diperhatikan pada 50% wanita, walaupun kadar biotin serum lebih tinggi pada awal kehamilan berbanding kawalan bukan hamil. Pengambilan (pengambilan tambahan) 300 µg biotin / hari mengakibatkan pengurangan perkumuhan asid 3-hidroksiisovalerik. Oleh kerana sintesis biotin mikroba di kolon (usus besar), jumlah biotin yang dikeluarkan dalam air kencing dan tinja biasanya melebihi pengambilan biotin makanan (diet). penghapusan atau separuh hayat plasma (masa yang berlalu antara kepekatan maksimum zat dalam plasma darah dan jatuh ke separuh nilai ini) bergantung pada biotin dos dibekalkan dan status biotin individu. Ia adalah kira-kira 26 jam untuk pengambilan oral biotin 100 μg / kg berat badan. Dalam kekurangan biotinidase, penghapusan separuh hayat dikurangkan menjadi 10-14 jam pada dos yang sama.