Биотин е хидрофилен (вода-разтворим) витамин от група В и носи историческите наименования коензим R, витамин BW, витамин B7 и витамин H (ефект върху кожа). В началото на 20-ти век Уайлдиърс открива специфичен фактор, необходим за растеж при експерименти с дрожди, който е наречен „Bios“ и представлява смес от Bios I (по-късно идентифициран като мезо-инозитол), Bios II A (по-късно пантотенова киселина (витамин В5)) и Bios II B, действителните биотин. През 1936 г. Kögl и Tönnis се изолират биотин от яйчен жълтък. Между 1940 и 1943 г. структурата е изяснена от работните групи около Kögl в Европа и Vigneaud в САЩ. През същия период експериментите с животни показват, че редовното поглъщане на суровини яйца е бил свързан с тежък кожни промени поради основния гликопротеин авидин. Авидинът е биотинов антагонист, който уврежда биотина абсорбция чрез образуване на комплекс - 1 молекула авидин се свързва 4 молекули на биотин - и по този начин може да причини дефицит на биотин в дългосрочен план. Администрация на топлоустойчив фактор от мая или черен дроб доведе до ремисия (временно или постоянно отслабване на симптомите) на такива кожни лезии. Биохимичните функции на биотина като коензим, например в метаболизма на аминокиселини, биосинтеза на мастни киселини и глюконеогенезата (нов синтез на гликоза от органични невъглехидратни прекурсори, като пируват), бяха признати до втората половина на 20 век. Биотинът е хетероцикличен урея производно (производно на урея), състоящо се от имидазолидонов пръстен и тетрахидротиофенов пръстен, към който е свързана валерианова киселина [1, 2, 4-6, 14]. Според класификацията на IUPAC (Международен съюз за чиста и приложна химия) химичното наименование на биотин е цис-хексахидро-2-оксо-1Н-тиено (3,4-d) -имидазол-4-ил-валерианова киселина (молекулярна формула: C10H16O3N2S). 3-те асиметрични C (въглероден) атомите на биотин позволяват образуването на 8 стереоизомери, от които само D - (+) - биотин се среща в природата и е биологично активен. Докато биотинът е силно стабилен срещу въздух, дневна светлина и топлина, витаминът е чувствителен към UV светлина. Съответно биотинът трябва да се съхранява далеч от светлина.
Синтез
Биотинът може да бъде синтезиран (образуван) от повечето бактерии както и от много гъбични и растителни видове. Съответно витаминът е широко разпространен в природата, но техният концентрация в храната е много ниска. В човешкия организъм, бактерии от двоеточие (дебелото черво) са способни да синтезират биотин. Както степента на ентерологичния самосинтез (образуването на биотин в червата), така и неговият принос към метаболизма на биотина не са точно известни. Тъй като витаминът се абсорбира предимно в проксималната (горната) част тънко черво, произведен от микроби биотин не може да бъде адекватно използван и до голяма степен се губи във фекалиите (изпражненията). И накрая, се смята, че бактериалният синтез на биотин играе само второстепенна роля в изпълнението на изискванията.
Абсорбцията
в диета, биотинът присъства в свободна форма, но най-вече е свързан с протеини. За да се абсорбира, биотинът трябва да се освободи от своя свързващ протеин, към който е ковалентно свързан (посредством плътна атомна връзка) към ε (епсилон) -амино (NH2) групата на лизин остатък (биотинил-ε-NH2-лизил <[протеин]). По време на преминаване на храна, стомашна киселина и пептидази (разцепване на протеини ензими) на стомашно-чревния (GI) тракт, като пепсин намлява трипсин, олово до разграждане (разграждане) на диетичния протеин с освобождаване на биотин-съдържащи пептиди и биоцитин (съединение на биотин и аминокиселината лизин - биотинил-ε-лизин). Биотиниловите пептиди и особено биоцитинът са хидролитично (чрез реакция с вода) се разцепва до свободен биотин и лизин в горната част на тънко черво от ензима биотинидаза, който се синтезира в панкреаса (панкреаса). Дефицитът на биотинидаза може да се лекува с фармакологични количества свободен биотин (5-10 mg / ден). Без терапевтично действие има драматичен спад в серумните нива на биотин в рамките на една седмица и в дългосрочен план проявата (експресията) на дефицит на биотин.Абсорбцията на свободен биотин в проксималната (горната) част тънко черво, особено в йеюнума (празно черво), се появява активно при ниски или нормални приема чрез натрий-зависим от носител медииран транспорт - носител (транспортен протеин) -биотин-натриев комплекс - според кинетиката на насищане. След по-високи дози, усвояването на биотин в ентероцити (клетки на тънките черва епителий) чрез пасивна дифузия преобладава. Скоростта на абсорбция от храна - предимно свързан с протеини биотин - се оценява на около 50%, докато бионаличност след терапевтични дози без биотин - е около 100%.
Транспорт и разпределение в тялото
Абсорбираният биотин навлиза в кръвния поток чрез носещ механизъм, където е предимно в свободна форма (81%) и в по-малка степен ковалентно свързан със серумната биотинидаза (12%) и неспецифично свързан с плазмата албумин и глобулини (7%). Еритроцити (червен кръв клетки) съдържат около 10% от серумния биотин концентрация. Поглъщането на биотин в клетките на прицелните тъкани вероятно се случва - подобно на чревната абсорбция (поглъщане през червата) - чрез специфична консумация на енергия натрий-зависим носещ механизъм. Процеси на пролиферация (клетъчно делене и растеж) олово до увеличаване на експресията на транспорт на биотин протеиникато има предвид, че повишаването на серумните нива на биотин е придружено от намаляване на клетъчната експресия на носители на биотин. Транспорт на биотин през плацентрата до ембрион се посредничи от активно работещ натрий-зависим носител, който също транспортира липоева киселина (антиоксидант коензим) и пантотенова киселина (витамин В5). През 18-24-та седмица на бременност, биотинът концентрация в плода кръв е 3 до 17 пъти по-висока, отколкото в майчината кръв. В целевите клетки биотинът функционира като коензим в серия от карбоксилазни реакции, при които карбокси (СООН) групи се вкарват в органични съединения. Ковалентното свързване на биотин с ε-амино групата на лизин на апокарбоксилази се катализира (ускорява) от ензима холокарбоксилаза синтетаза в следващите два етапа.
- Биотин + АТФ (аденозин трифосфат) → биотинил 5′-аденилат + РР (пирофосфат).
- Биотинил 5'-аденилат + лизинов остатък на апокарбоксилаза → биотинил-ε-NH2-лизил <[апокарбоксилаза] (биологично активна холокарбоксилаза) + AMP (аденозин монофосфат).
Като част от физиологичния клетъчен обмен, холокарбоксилазите се разграждат протеолитично (чрез разцепване на протеини) ензими), произвеждайки биоцитин в допълнение към съдържащи биотин пептиди, който се хидролизира (разцепва се при реакция с вода) за освобождаване на биотин и лизин чрез действието на вътреклетъчната биотинидаза. По този начин, биотинът е достъпен за по-нататъшни реакции на карбоксилиране (ензимно вмъкване на COOH групи в органични съединения).
отделяне
Биотинът се екскретира предимно чрез бъбреците в свободна и метаболизирана (метаболизирана) форма. По време на разграждането на биотин, бета-окислението (разграждане на мастните киселини) на веригата на валериановата киселина води до биснорбиотин и биснорбиотинов метил кетон, докато окислението на сяра в тетрахидротиофеновия пръстен се получава биотин d, 1-сулфоксид и биотин сулфон. Изброените метаболити на биотин нямат витаминна активност и се откриват и при двете кръв плазма и урина. В допълнение, други метаболити на биотин се екскретират през бъбреците (през бъбреците), някои от които все още не са идентифицирани. При физиологичен прием отделянето на биотин в урината варира между 6 и 90 µg / 24 часа. В състояние на дефицит бъбречната екскреция на биотин намалява до 5 µg / 24 часа, докато концентрацията на 3-хидроксиизовалерианова киселина в урината се увеличава в резултат на намалена активност на биотин-зависимата 3-метилкротонил-КоА карбоксилаза (ензим, който катализира карбоксилирането ( вмъкване на COOH група) на метилкротонил-CoA в бета-метилглутаконил-CoA). По време на гравитация (бременност), значително намаляване на бъбречния биотин отстраняване и повишаване на екскрецията на 3-хидроксиизовалерианова киселина с урината са наблюдавани при 50% от жените, въпреки по-високите серумни нива на биотин в ранна бременност отколкото при небременните контроли. Допълването (допълнителен прием) от 300 µg биотин / ден води до намаляване на екскрецията на 3-хидроксиизовалерианова киселина. Благодарение на микробния синтез на биотин в двоеточие (дебелото черво), количеството биотин, отделено с урината и изпражненията, обикновено надвишава хранителния (диетичен) прием на биотин. отстраняване или полуживот в плазмата (времето, което изтича между максималната концентрация на дадено вещество в кръвната плазма и спада до половината от тази стойност) зависи от биотина доза доставен и индивидуалния статус на биотин. Това е около 26 часа за перорален прием на 100 µg / kg телесно тегло биотин. При дефицит на биотинидаза, отстраняване полуживотът се намалява до 10-14 часа при същата доза.
