Войти
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название IUPAC 5 - [(3aS, 4S, 6aR) -2 -оксогексагидро-1H-тиено [3,4-d] имидазол-4-ил] пентановая кислота | |
| Другие названия Витамин B 7 ; Витамин H; Коэнзим R; Biopeiderm | |
| Идентификаторы | |
| Номер CAS | |
| 3D-модель (JSmol ) | |
| ChEBI | |
| ChEMBL |
|
| ChemSpider | |
| DrugBank | |
| ECHA InfoCard | 100.000.363  |
| IUPHAR / BPS | |
| KEGG | |
| PubChem CID | |
| UNII | |
| CompTox Dashboard (EPA ) | |
InChI
| |
УЛЫБКА
| |
| Свойства | |
| Химическая формула | C10H16N2O3S |
| Молярная масса | 244,31 г · моль |
| Внешний вид | Белые кристаллические иглы |
| Температура плавления | 232 т o 233 ° C (от 450 до 451 ° F; От 505 до 506 K) |
| Растворимость в воде | 22 мг / 100 мл |
| Фармакология | |
| Код АТС | A11HA05 (ВОЗ ) |
| Опасности | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) |  1 1 0 |
| Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
 Y (что такое ?) | |
| Ссылки на инфобокс | |
Биотин, также называемый витамином H (буква H представляет собой Haar und Haut, немецкие слова, означающие «волосы и кожа»), витамин B 7или витамин B 8(во многих странах, таких как Франция, где витамин B 7 используется для инозита ) является водорастворимый витамин B. Он участвует в широком спектре метаболических процессов, как у человека, так и в других организмах, в первую очередь связанных с использованием жиров, углеводов и аминокислот.
Дефицит биотина может быть вызван неадекватным потреблением пищи или наследованием одного или нескольких врожденных генетических нарушений, влияющих на метаболизм биотина. Субклинический дефицит может вызывать легкие симптомы, например истончение волос, ломкость ногтей или кожная сыпь, обычно на лице. Неонатальный скрининг на дефицит биотинидазы начался в Соединенных Штатах в 1984 году, и во многих странах тестирование на это заболевание проводится при рождении. Лица, родившиеся до 1984 года, вряд ли будут подвергнуты скринингу, что скрывает истинную распространенность заболевания.
Биотин - важный компонент ферментов, участвующих в метаболизме жиров и углеводов, влияющих на рост клеток и влияющих на аминокислоты участвует в синтезе белка. Биотин участвует в различных метаболических реакциях, связанных с переносом диоксида углерода. Это также может быть полезно для поддержания постоянного уровня сахара в крови. Биотин часто рекомендуется в качестве пищевой добавки для укрепления волос и ногтей, хотя научных данных, подтверждающих эти результаты, недостаточно. Тем не менее, биотин содержится во многих косметических средствах и продуктах для здоровья волос и кожи.
Дефицит биотина встречается редко. Необходимые количества небольшие, и широкий спектр продуктов содержит биотин. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) установило рекомендуемую суточную норму для взрослых на уровне 30 мкг / день. Это количество также считается достаточным Немецким обществом питания (de: Deutsche Gesellschaft für Ernährung ). Кишечные бактерии синтезируют биотин, но биотин, который синтезируется эндогенно флорой кишечника, не является реабсорбируется в толстой кишке, но он накапливается в виде связанного с белком биотина в бактериях кишечника и, таким образом, не доступен для удовлетворения потребностей человеческого организма в биотине.
Нормальные уровни биотина в плазме крови у здоровых людей находятся в диапазоне от 200 до 1200 нг / л, с оптимальным уровнем 400-500 нг / л у взрослых и детей младшего возраста. Независимо от причины, дефицит биотина всегда существует, когда уровень биотина в плазме ниже 100 нг / л.
Существует ряд редких метаболических нарушений, при которых индивидуальный метаболизм биотина является ненормальным, например дефицит фермента синтетазы холокарбоксилазы, который ковалентно связывает биотин с карбоксилазой, где биотин действует как кофактор.
Биотин состоит из уреидо-кольца, конденсированного с тетрагидротиофеновым кольцом. Уреидокольцо действует как переносчик диоксида углерода в реакциях карбоксилирования. Заместитель валериановой кислоты присоединен к одному из атомов углерода тетрагидротиофенового кольца. Биотин представляет собой кофермент для множества ферментов карбоксилазы, которые участвуют в переваривании углеводов, синтезе жирных кислот и глюконеогенезе. Биотин также необходим для катаболизма и использования трех аминокислот с разветвленной цепью : лейцина, изолейцина и валина.
Биотин имеет необычную структуру (рисунок выше) с двумя кольцами, слитыми вместе через одну из своих сторон. Два кольца представляют собой фрагменты уреидо и тетрагидротиофена. Биотин представляет собой гетероциклическую S-содержащую моно карбоновую кислоту. Он производится из двух предшественников, аланина и пимелоил -CoA с помощью трех ферментов. Синтаза 8-амино-7-оксопеларгоновой кислоты представляет собой фермент пиридоксаль-5'-фосфат. Пимелоил-КоА может быть получен с помощью модифицированного пути жирных кислот с участием малонилтиоэфира в качестве стартера. Аминотрансфераза 7,8-диаминопеларгоновой кислоты (DAPA) необычно при использовании S-аденозилметионина (SAM) в качестве донора NH 2. Детиобиотинсинтетаза катализирует образование уреидокольца через карбамат DAPA, активированный АТФ. Биотинсинтаза восстановительно расщепляет SAM до дезоксиаденозинового радикала, который отрывает атом H от дестиобиотина с образованием промежуточного соединения, которое захватывается донором серы. Этот донор серы представляет собой кластер железо-сера.
D- (+) - Биотин является кофактором, ответственным за перенос диоксида углерода в нескольких карбоксилаза ферменты :
Пируваткарбоксилаза
важны для синтеза жирных кислот, катаболизма аминокислот с разветвленной цепью и глюконеогенеза. Он ковалентно присоединяется к эпсилон-аминогруппе конкретных остатков лизина в этих карбоксилазах. Эта реакция биотинилирования требует АТФ и катализируется синтетазой голокарбоксилазы. В бактериях биотин присоединяется к карбоксильному белку-носителю биотина (BCCP) с помощью биотин-протеинлигазы (BirA в E. coli). Присоединение биотина к различным молекулам, биотинилирование, используется в качестве важного лабораторного метода для изучения различных процессов, включая локализацию белка, взаимодействия белков, ДНК транскрипция и репликация. Известно, что сама биотинидаза способна биотинилировать гистоновые белки, но обнаружено, что мало биотина естественным образом связано с хроматином.
Биотин прочно связывается с тетрамерным белком авидином (также стрептавидин и нейтравидин ) с константой диссоциации Kdпорядка 10 M, что является одним из самых сильных известных взаимодействий белок-лиганд. Это часто используется в различных биотехнологических приложениях. До 2005 года считалось, что для разрыва взаимодействия биотин-стрептавидин необходимы очень суровые условия.
Институт медицины США (IOM) обновил ориентировочные средние требования (EAR), рекомендуемые Диетические нормы (RDA) и допустимые верхние уровни потребления (UL) для многих витаминов в 1998 году. В то время не было достаточной информации для установления EAR и RDA для биотина. В таких случаях, как этот, IOM устанавливает адекватное потребление (AI) с пониманием того, что на более позднем этапе, когда физиологические эффекты биотина будут лучше поняты, AI будут заменены более точной информацией. В совокупности EAR, RDA, AI и UL называются рекомендованными диетическими потребностями (DRI).
AI биотина для мужчин и женщин (за исключением беременности и кормления грудью): 5 мкг / день биотина для детей 0-6 месяцев, 6 мкг / день биотина для детей 7-12 месяцев, 8 мкг / день биотина для детей 1-3 лет, 12 мкг / день биотина для детей 4-8 лет, 20 мкг / день биотина для 9-13-летних, 25 мкг / день биотина для 14-18-летних и 30 мкг / день биотина для детей 19-летнего возраста. лет и старше.
AI биотина для беременных или кормящих женщин, соответственно, составляют: 30 мкг / день биотина для беременных женщин в возрасте 14-50 лет; 35 мкг биотина в день для кормящих женщин в возрасте 14-50 лет.
Европейское управление по безопасности пищевых продуктов (EFSA) называет совокупный набор информации контрольными значениями питания с учетом населения Эталонное потребление вместо RDA и среднее требование вместо EAR. AI и UL определены так же, как в Соединенных Штатах. Для женщин и мужчин старше 18 лет Адекватное потребление установлено на уровне 40 мкг / день. AI для беременности составляет 40 мкг / день в день и 45 мкг / день во время грудного вскармливания. Для детей в возрасте от 1 до 17 лет AI увеличивается с возрастом с 20 до 35 мкг / день.
Для целей маркировки пищевых продуктов и пищевых добавок в США количество в порции выражается в процентах от дневной нормы (% DV). Для целей маркировки биотина 100% дневной нормы составляло 300 мкг / день, но с 27 мая 2016 года она была пересмотрена до 30 мкг / день, чтобы согласовать ее с AI. Соблюдение обновленных правил маркировки требовалось к 1 января 2020 года для производителей с годовым объемом продаж продуктов питания 10 миллионов долларов США и более и к 1 января 2021 года для производителей с годовым объемом продаж продуктов питания менее 10 миллионов долларов США. В течение первых шести месяцев после даты соответствия 1 января 2020 года FDA планирует сотрудничать с производителями, чтобы соответствовать новым требованиям к этикеткам Nutrition Facts, и не будет сосредоточиваться на принудительных мерах в отношении этих требований в течение этого времени. Таблица старых и новых дневных значений для взрослых приведена в разделе Референсное суточное потребление.
Институт медицины США оценивает верхние пределы (UL) для витаминов и минералов, когда есть доказательства истинного предела. достаточно. Для биотина, однако, нет UL, потому что побочные эффекты высокого потребления биотина не были определены. EFSA также проверило безопасность и пришло к такому же выводу, как и в Соединенных Штатах, о недостаточности доказательств для установления UL для биотина.
Источники с заметным содержанием:
| Продукты питания | мкг на. порцию | Размер порции | мкг на. 100 г |
|---|---|---|---|
| Куриная печень, приготовленная | 138 | 74 г | 186,5 |
| Говяжья или свиная печень, приготовленная | до 35 | 3 унции | |
| Яйцо, приготовленное | до 25 | большое яйцо | |
| дрожжи хлебопекарные сушеные | до 14 | пакет по 7 грамм | до 200 |
| сладкий картофель, приготовленные | 2,4 | 1/2 стакана | |
| Авокадо | до 6 | авокадо | |
| Арахис, жареный, соленый | может варьироваться от. 5 мкг до 28 мкг | 28 г | 18-100 |
| Лосось, приготовленный | до 5 | 3 унции | |
| семечек подсолнечника, жареных, соленых | 2,4 | 31 г | 7,7 |
Биотин синтезируется кишечными бактериями, но это отсутствие качественных исследований того, сколько биотина они обеспечивают человеческий организм, если вообще обеспечивают его.
Биотин стабилен при комнатной температуре и не разрушается при приготовлении пищи.
Сырые яичные белки содержат белок (авидин ), который блокирует абсорбцию биотина, поэтому у людей, регулярно потребляющих большое количество сырых яиц, может возникнуть дефицит биотина. По оценкам, потребление биотина с пищей в западных популяциях достигает 60 мкг в день. Биотин также доступен в пищевых добавках, индивидуально или в качестве ингредиента в поливитаминах.
Уровни биотина с различными дозами пероральных добавок в стабильном состоянии. Исследования биотина биодоступность были исследованы на крысах и цыплятах. Основываясь на этих исследованиях, биодоступность биотина может быть низкой или переменной в зависимости от типа потребляемой пищи. Как правило, биотин присутствует в пище в виде связанной с белком формы или биоцитина. Перед абсорбцией необходим протеолиз протеазой. Этот процесс способствует высвобождению свободного биотина из биоцитина и биотина, связанного с белками. Биотин, присутствующий в кукурузе, легко доступен; однако большинство зерен имеют биодоступность биотина около 20-40%.
Широкая вариабельность биодоступности биотина может быть связана со способностью организма разрушать различные биотин-белковые связи с пищей. Наличие в организме фермента с такой способностью определяет биодоступность биотина из пищевых продуктов.
Частота маргинального статуса биотина неизвестна, но частота возникновения биотина Низкие уровни циркулирующего биотина у алкоголиков намного выше, чем у населения в целом. Кроме того, относительно низкие уровни биотина были зарегистрированы в моче или плазме у пациентов, перенесших частичную резекцию желудка или имеющих другие причины ахлоргидрии, ожоговых пациентов, эпилептиков, пожилые люди и спортсмены. Беременность и лактация могут быть связаны с повышенной потребностью в биотине. Во время беременности это может быть связано с возможным ускорением катаболизма биотина , тогда как в период лактации более высокая потребность в нем еще предстоит выяснить. Недавние исследования показали, что предельный дефицит биотина может присутствовать при беременности человека, о чем свидетельствует повышенная экскреция с мочой 3-гидроксиизовалериановой кислоты, снижение экскреции биотина с мочой и снижение концентрации в плазме биотин. Кроме того, курение может еще больше ускорить катаболизм биотина у женщин.
.
Дефицит биотина обычно возникает из-за отсутствия витамина в рационе, особенно у кормящих матерей. Ежедневное употребление сырых яичных белков в течение нескольких месяцев может привести к дефициту биотина из-за содержания в них авидина.
С дефицитом можно бороться с помощью пищевых добавок.
Симптомы дефицита включают:
Такие симптомы, как депрессия, галлюцинации, покалывание в руках и ногах и отсутствие интереса, указывают на низкий уровень биотина. Неврологические и психологические симптомы могут возникать только при незначительном дефиците. Дерматит, конъюнктивит и выпадение волос обычно возникает только тогда, когда дефицит становится более серьезным. Лица с наследственными нарушениями, связанными с дефицитом биотина, имеют доказательства нарушения функции иммунной системы, включая повышенную восприимчивость к бактериальным и грибковым инфекциям. Беременные женщины, как правило, имеют более высокий риск дефицита биотина. Почти у половины беременных женщин наблюдается аномальное повышение уровня 3-гидроксиизовалериановой кислоты, что отражает пониженный статус биотина.
Унаследованные метаболические нарушения, характеризующиеся недостаточной активностью биотин-зависимых карбоксилаз, называются множественная недостаточность карбоксилазы. К ним относятся недостаточность ферментов синтетазы холокарбоксилазы или биотинидазы. Дефицит синтетазы холокарбоксилазы препятствует эффективному использованию биотина клетками организма и, таким образом, препятствует множественным карбоксилазным реакциям. Биохимические и клинические проявления включают кето лактоацидоз, органическую ацидурию, гипераммониемию, кожную сыпь, проблемы с питанием, гипотонию, судороги., задержка развития, алопеция и кома.
Дефицит биотинидазы возникает не из-за неадекватного биотина, а из-за дефицита ферментов, которые обработать это. Биотинидаза катализирует расщепление биотина из биоцитина и биотинилпептидов (продуктов протеолитического разложения каждой холокарбоксилазы) и, таким образом, рециклирует биотин. Это также важно для высвобождения биотина из пищевого биотина, связанного с белками. Общие симптомы включают снижение аппетита и рост. Дерматологические симптомы включают дерматит, алопецию и ахромотрихию (отсутствие или потерю пигмента в волосах). Пероз (укорочение и утолщение костей) виден на скелете. Также могут возникать синдром ожирения печени и почек и стеатоз печени.
Биотин широко используется в биотехнологической отрасли до конъюгировать белки для биохимических анализов. Небольшой размер биотина означает, что биологическая активность белка, скорее всего, не пострадает. Этот процесс называется биотинилированием. Поскольку и стрептавидин, и авидин связывают биотин с высокой аффинностью (K d от 10 до 10 M) и специфичностью, представляющие интерес биотинилированные белки могут быть выделены из образца. используя это очень стабильное взаимодействие. Образец инкубируют с гранулами стрептавидина / авидина, что позволяет захватить интересующий биотинилированный белок. Любые другие белки, связывающиеся с биотинилированной молекулой, также останутся с гранулами, а все другие несвязанные белки могут быть смыты. Однако из-за чрезвычайно сильного взаимодействия стрептавидин-биотин необходимы очень жесткие условия для элюирования биотинилированного белка из гранул (обычно 6 M гуанидин HCl при pH 1,5), что часто приводит к денатурации интересующего белка.. Чтобы обойти эту проблему, можно использовать шарики, конъюгированные с мономерным авидином, который имеет пониженную аффинность связывания биотина ≈10 M, что позволяет элюировать интересующий биотинилированный белок избыточным свободным биотином.
Когда люди принимают внутрь высокие уровни биотина в составе пищевых добавок, следствием этого может быть клинически значимое вмешательство в диагностические результаты анализа крови.
В 1916 году У. Г. Бейтман заметил, что диета с высоким содержанием сырых яичных белков вызывает токсические симптомы у собак, кошек, кроликов и людей. За этим исследованием в 1927 году последовала Маргарет Аверил Боас, которая обнаружила, что диета, состоящая только из яичных белков, вызывает у крыс дерматит, алопецию и потерю мышечной координации. Она назвала этот синдром «повреждением яичного белка». В 1939 году, через шесть лет после того, как он начал исследовать причину повреждения яичного белка, венгерский ученый Пауль Дьердь подтвердил существование защитного фактора, который он назвал витамином H. К этому моменту многие независимые группы выделили такое же соединение. В 1936 году Кёгль и Тоннис выделили из яичного желтка фактор роста, который они назвали «Bios aus Eigelb». После экспериментов, проведенных с дрожжами и Rhizobium R, Вест и Уилсон выделили соединение, которое они назвали коэнзимом R. В 1940 году Дьёрджи доказал, что витамин H, Bios aus Eigelb и коэнзим R представляют собой одно и то же вещество: биотин.
