Функции и биосинтез биотина в живом организме. Витамин B7 (витамин Н, биотин, кофермент R)

БИОТИН (ВИТАМИН В7, H)

БИОТИН - ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Витамин B7, H (другие наименования биотин или кофермент R) - водорастворимое соединение витаминов группы В, необходимое для поддержания нормального уровня глюкозы в крови, протекания глюконеогенеза, метаболизма углеводов, жирных кислот, белков. Вещество получило название от слова «Bios», что в переводе с греческого обозначает «Жизнь».

Сегодня встречается 8 форм витамина B7, однако из них биологически активна только одна — D-биотин, находящиеся в природных соединениях.

Молекулу кофермента R составляют тетрагидротиофеновое, тетрагидроимидазольное кольца, при этом в первом из них один атом водорода замещен валериановой кислотой.

Значение биотина для человеческого организма трудно переоценить. Соединение обеспечивает протекание многих биохимических реакций, регулирует углеводный, жировой обмены, поддерживает в норме состояния кожного покрова, волос, ногтей. Помимо этого, витамин Н улучшает работу пищеварительного тракта, нервной системы, профилактирует развитие дерматитов, экзем, псориаза.

Биотин устойчив к влиянию рентгеновских, УФ - лучей, хорошо растворяется в воде, спирте, разрушается под воздействием высоких температур (процесс плавления стартует от 232 градусов).

Химическая формула витамина B7 — C 10 H 16 N 2 O 3 S

ЗНАЧЕНИЕ БИОТИНА В ОРГАНИЗМЕ

Витамин В7 принимает участие в протекании многих обменных процессах, по этой причине ученые-химики включили соединение в группу В.

Несмотря на то, что биотин в организме человека не действует самостоятельно, а только в присутствии пищеварительных ферментов, вещество необходимо для осуществления энергетических реакций, роста, формирования мышечной, эпителиальной, соединительной, нервной тканей.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ВИТАМИНА Н

Биотин участвует в углеводном обмене.

Главная функция, которую выполняет в человеческом организме витамин H, заключается в регулировании углеводного обмена. Он способствует расщеплению глюкозы, что необходимо для обеспечения энергетического запаса и поддержания деятельности головного мозга. Витамин Н (биотин) принимает участие в углеводном обмене организма, то есть способствует усвоению углеводов, без чего наш организм не получил бы необходимой жизненной энергии. Он успешно взаимодействует с инсулином (гормон, вырабатываемый поджелудочной железой), регулируя уровень сахара в крови и снижая таким образом риск возникновения диабета. Кроме этого, витамин Н принимает участие в производстве глюкокиназы - вещества, стимулирующего обмен глюкозы. Таким образом, можно сказать, что витамин Н - витамин энергии и жизненной силы.

Биотин контролирует процессы глюконеогенеза.

Биотин (витамин Н) играет важную роль в процессе синтеза гликогенов - углеводов, накапливаемых печенью и мышцами. А посредством участия в глюконеогенезе - преобразовании аминокислот в глюкозу, он способствует поддержанию нормального уровня сахара в крови. Кроме глюкозы, витамин Н помогает лучше усваивать белок, а при обмене веществ «сотрудничает» с витаминами группы B: фолиевой и пантотеновой кислотами и витамином В12. Также, биотин участвует в процессе разложения жирных кислот и в реакциях сжигания жиров.

Биотин является "витамином красоты".

Биотин (витамин Н) - прекрасный и надежный поставщик серы в клетки организма. Соединения серы играют незаменимую роль в образовании коллагена - это вещество, образующее основу для костей, кожного покрова, ногтей и волос. Именно поэтому без биотина невозможно сохранить цветущий внешний вид: здоровые волосы, гладкие и прочные ногти, сияющую кожу. Не говоря уже о прочных костях. Из-за того, что биотин (витамин Н) участвует в контроле обмена жиров и находится в основном клетках кожи и волос, он, естественно, регулирует содержание жира в кожных тканях. Поэтому при достаточном содержании витамина Н в организме улучшается общая структура и вид волос. Кроме этого, дополнительный прием биотина приводит к остановке выпадения волос и прекращает расслоение ногтевых пластин.

Биотин поддерживает работу нервной системы.

Биотин выступает катализатором для глюкозы в обмене веществ, которая необходима для питания клеток нашего мозга.Чтобы создать нормальные условия для работы нервной системы, нужно поддерживать уровень сахара в диапазоне от 80 до 100 миллиграмм в 100 миллилитрах крови. Если данный показатель снижается хоты бы на 20 миллиграмм, человек начинает быстро уставать, раздражается по пустякам, становится нервным и неуравновешенным. При падении глюкозы до 40 миллиграмм в 100 миллилитрах в крови, организм нуждается в отдыхе с самого утра, пропадает желание идти на работу, возникает ощущение нехватки сил. При дальнейшем уменьшении сахара, человек не может подняться с пастели, понимает, что заболел.Женский организм, в отличие от мужского, накапливает гораздо меньше глюкозы, как следствие для синтеза моносахарида прекрасной половине человечества необходимо больше витамина В7.

Биотин участвует в производстве пуриновых нуклеотидов , которые отвечают за передачу наследственной информации, формирование молекул ДНК. Помимо этого, кофермент R регулирует работу генов, обеспечивающих интермедиаторный обмен.

А ТАКЖЕ:

• Активирует функции витамина С.

• Участвует в синтезе гемоглобина, полезной микрофлоры кишечника, пролиферации лимфоцитов иммунной системы.

• Сжигает жир, улучшает усвоение белков, состояние желудочно-кишечного тракта.

• Участвует в переносе углекислого газа.

• Нужен для нормальной работы щитовидной железы.

ВСАСЫВАНИЕ И ОБМЕН

После поступления соединения в пищеварительный тракт, большое количество витамина Н концентрируется в печени и почках человека, затем поставляется ко всем органам.

Поступающий с продуктами питания витамин В7, связанный с белком, изначально высвобождается под влиянием протеолитических ферментов, затем усваивается кишечником, откладываясь в надпочечниках, почках, печени. При этом, биотин частично связывается альбумином сыворотки. Уровень витамина в крови практически не меняется.

У здоровых людей экскреция биотина с уриной составляет 11-183 микрограмм в день (Oppel). В случае наступление В7-авитаминоза, выделение соединения с мочой уменьшается до 3,6 - 7,3 микрограмма. При введении более 300 микрограмм вещества в организм, отмечается его значительное повышение концентрации нутриента в урине, при этом через 6 часов 30 - 50 % биотина выводится естественным путем. В данных условиях содержание кофермента R в кале практически не изменяется. В норме уровень вещества находится в пределах 322 - 393 микрограмма в сутки.

У пациентов, страдающих полиомиелитом, экскреция витамина Н увеличивается в 3 раза.

У женщин содержание витаминного соединения в молоке в первые дни после родов незначительно, при этом на 10 день его уровень увеличивается до 0,38 микрограмм на 100 миллилитров. В последствие, он достигает 0,9 - 11,2 микрограмма. Таким образом, в женском молоке среднее содержание полезного нутриента вдвое выше, чем сразу после родов.

СУТОЧНАЯ ПОТРЕБНОСТЬ

Физиологические потребности в биотине согласно Методическим рекомендациям МР 2.3.1.2432-08 о нормах физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации:

• Верхний допустимый уровень потребления не установлен.
• Физиологическая потребность для взрослых - 50 мкг/сутки (вводится впервые).
• Физиологическая потребность для детей - от 10 до 50 мкг/сутки (вводится впервые).

Случаи, при которых потребность в витамине В7 возрастает на 20 - 50%:

• чрезмерные физические нагрузки, профессиональные занятия спортом (плаванием, футболом, баскетболом, борьбой, горными лыжами, гимнастикой, фигурным катанием, хоккеем, велогонками, альпинизмом, фехтованием, греблей, бегом);
• проживание в условиях холодного климата, когда температура воздуха снижается на 35 градусов ниже отметки нуля;
• повышенное содержание углеводов в ежедневном меню;
• постоянное нервно-психическое перенапряжение;
• злоупотребление алкогольными напитками;
• опасные ожоги;
• при диабете;
• наличие заболеваний ЖКТ, которые сопровождаются обильным поносом;
• работа с химическими веществами (сероуглеродом, мышьяком, ртутью);
• длительное лечение антибиотиками.

ГИПОВИТАМИНОЗ И ГИПЕРВИТАМИНОЗ

Несмотря на распространённость биотина в природе, скудный рацион питания, нездоровый образ жизни и другие факторы могут проводить к нехватке витамина Н в организме.

Причины развития В 7 - гиповитаминоза :

• терапия антибиотическими или сульфаниламидными препаратами, вызывающая гибель полезной микрофлоры;
• продолжительное голодание или соблюдение «жёстких» диет;
• нарушение пищеварения, вызванное атрофией слизистой оболочки желудка и тонкого кишечника;
• наследственные нарушения обменных процессов в организме;
• беременность, протекающая с токсикозами;
• недостаточное поступление витамина Н с грудным молоком матери (у новорожденных);
• злоупотребление алкогольными напитками и сахарозаменителями;
• наличие дисбактериоза, препятствующее нормальному синтезу биотина;
• регулярный приём белковых смесей на основе сырых яиц (в профессиональном спорте).

Людям, находящимся в зоне риска развития В7 - гиповитаминоза, важно распознать признаки недостаточности биотина до того, как они приведут к истощению организма и развитию заболеваний.

Симптомы острой нехватки кофермента R:

• постоянное шелушение кожного покрова (особенно вокруг рта и носа);
• быстрая утомляемость;
• высыпания на руках, ногах или щеках (дерматит);
• сонливость;
• снижение энергичности;
• чрезмерная сухость тела;
• потеря аппетита;
• отёчность языка или сглаженность «сосочков» на нём;
• приступы тошноты, иногда переходящие в рвоту;
• мышечные боли;
• признаки анемии;
• покалывание или онемение конечностей.

При выявлении признаков В7 - дефицита, важно незамедлительно обратиться к врачу для назначения «биотиновой» терапии. Если продолжительное время не купировать дефицит нутриента, в 50% случаев это приводит к возникновению осложнений.

Вторичные симптомы, проявляемые на фоне хронической Н-недостаточности:

• снижение иммунитета, и как следствие, развитие аутоиммунных болезней;
• истощение организма;
• «трансформация» дерматита в псориаз;
• тревожность;
• глубокие депрессии;
• нервные расстройства;
• навязчивые галлюцинации;
• поражение кожи ног и рук;
• сонливость;
• гипотония;
• высокие концентрации холестерина и сахара в сыворотке крови;
• анемия;
• потеря аппетита;
• ухудшение структуры волос и ногтей;
• атопический дерматит;
• снижение тонуса сосудов, вследствие чего развивается артериальная гипотензия;
• дисфункции аминокислотного и углеводного метаболизма.

Для предотвращения риска развития гиповитаминоза, дневной рацион питания обогащают продуктами или витаминными комплексами, содержащими биотин. При этом, пищевые добавки в профилактической дозе (50 микрограмм) целесообразно употреблять на постоянной основе.

Гипервитаминоз биотина - редкое явление, поскольку его избыток выводится вместе с мочой. Однако, приём вещества в большом количестве, превышающем в 10 раз суточную норму, приводит к учащённому мочеиспусканию и повышенному потоотделению.

ИСТОЧНИКИ ВИТАМИНА

Витамин Н содержится в продуктах растительного и животного происхождения.

Таким образом, наибольшее количество витамина Н содержится в печени, почках, яйцах и бобовых, а наименьшее - в цитрусовых, овощах.

Благодаря тому, что биотин устойчив к воздействию высоких температур, после кулинарной обработки продуктов, богатых на полезное соединение, в них сохраняется до 80 % полезного нутриента. Однако, важно помнить, что свет и вода разрушают кофермент R.

Для сохранения витамина В7 в продуктах питания, хранить их рекомендуется в темном месте, а перед приготовлением быстро промыть под малым напором проточной воды.

Молочная кислота (лактат), накапливающаяся в клетках и, особенно в интенсивно работающих скелетных мышцах не является метаболитом, который подлежит выведению из организма человека. Из клеток, в которых идет анаэробный дихотомический распад глюкозы (анаэробный гликолиз) лактат поступает в кровь. Далее током крови лактат доставляется в печень, где используется как субстрат для новообразования глюкозы-глюконеогенеза. В печени под воздействием лактатдегидрогеназы (ЛДГ 1,2) молочная кислота вначале окисляется в пируват.

Метаболитические функции витамина Н

Витамин Н, биотин, антисеборейный В основе молекулы биотина лежит тиофеновое кольцо, к которому присоединена мочевина, боковая цепь предствалена валериановой кислотой. Кристаллы биотина хорошо растворимы в воде и спирте, устойчивые при кипячении и при доступе кислорода. Биотин был впервые выделен яичного желтка. Изучение Н-гиповитаминоза затруднялось тем, что этот витамин широко распространен в продуктах питания. Особенно много его в дрожжах, печени, сое, желтке яйца, цветной капусте, рисе. Высоким содержанием биотина отличаются шоколад, арахис, грибы. Кроме того, этот витамин синтезируется микрофлорой кишечника. Недостаточность биотина наблюдается в том случае, если в пищу употребляются сырые белки яиц. В них содержится гликопротеин авидин, который комплементрано связывает биотин, тем самым затрудняя его абсорбцию в кишечнике. Экспериментально показано, что 12 яичных белков в день снижают всасывание витамина Н до такого уровня, что через несколько суток развивается гиповитаминз. Гиповитаминоз биотина характеризуется облысением, депигментацией кожных покровов, выраженным себорейным дерматитом носогубного треугольника и волосистой части головы. Суточная потребность человека 0,12-0,2 мг биотина. Метаболические функции биотина . Витамин Н служит коферментом карбоксилаз, таких как пируваткарбоксилаза, ацетил-КоА-карбоксилаза, пропионил-КоА-карбоксилаза. Биотин связывает молекулу углекислого газа и включает его в органическое вещество. Как кофермент витамин Н участвует т в синтезе жирных кислот, стеринов, пуриновых оснований, мочевины, превращении пиовиноградной кислоты в щавелевоуксусную кислоту.

Биотин, или витамин H, является водорастворимым веществом и всасывается в тонком кишечнике. Биотин участвует во многих биохимических процессах, протекающих в организме: глюконеогенез, синтез жирных кислот, окисление остатков пропионовой кислоты в цикле Кребса и в ряде других.

Роль витамина H в организме человека

Биотин необходим для синтеза высших жирных кислот, входящих в структуры липидных компонентов клетки, щавелево-уксусной кислоты и пуринов. Биотин оказывает благоприятное действие при себорейном дерматите, ломкости и расслоении волос, ногтей, нарушениях роста и развития. Улучшает функциональное состояние нервной системы и желудочно-кишечного тракта. Имеются данные о способности биотина снижать уровень сахара крови при сахарном диабете II типа.

Биотин в качестве кофермента входит в состав ферментов карбоксилаз, в том числе катализирующих реакции начальных этапов глюконеогенеза и биосинтеза жирных кислот, участвует в обмене углеводов, аминокислот, жирных кислот, влияет на состояние печени и функции нервной системы. Предполагается, что биотин участвует в превращении углеводов в жиры.

Недостаток и избыток витамина H

Недостаточность витамина H у человека встречается довольно редко. Возникает она главным образом при угнетении кишечной микрофлоры (при лечении антибиотиками), в результате очень несбалансированного питания (очень жесткие диеты), при нарушении всасывания биотина в кишечнике (синдром мальабсорбции), а также при употреблении продуктов, разрушающих биотин (сырые яйца, продукты, содержащие консерванты E221-E228) или препятствующих его усвоению (сахарин, алкоголь).

Дефицит витамина H приводит к ухудшению состояния кожи (сухость, нездоровый цвет, шелушение, дерматиты), сонливости, мышечной слабости, развитию анемии, гипотонии, повышению уровня сахара и холестерина в крови, замедлению роста у детей. Длительная его нехватка провоцирует снижение иммунитета, сильное истощение организма, тревожность и депрессию и даже появление галлюцинаций.

Потребность в биотине повышается при высоких нагрузках на организм, как физических, так и психологических (занятия спортом, тяжелый труд, беременность и кормление грудью, нервно-психические перегрузки), в холодное время года, при избытке углеводов в рационе, контакте с вредными химическими веществами, при сахарном диабете, ожогах, инфекционных заболеваниях, при лечении антибиотиками.

Случаев гипервитаминоза H у человека в медицинской практике не зафиксировано. В очень редких случаях при применении лекарственных препаратов, включающих биотин, возможны побочные эффекты, обусловленные индивидуальной непереносимостью.

Источники биотина для человека

Потребность в витамине H у человека покрывается главным образом за счет его биосинтеза кишечной микрофлорой. Небольшая часть поступает с пищей. Богаты биотином соя, горох, грибы, цветная капуста, печень, яичный желток.

Биотин является простатической группой ферментов карбоксилирования (введение в соединение карбоксильной группы). Поэтому необходим для синтеза высших жирных кислот, входящих в структуры липидных компонентов клетки, а также щавелево-уксусной кислоты - продукта углеводного обмена. Следовательно, биотин играет важную роль в указанных видах обмена. Помимо этого он необходим для синтеза пуринов, входящих в структуру нуклеиновых кислот.

Биотин оказывает благоприятное действие при себорейном дерматите, ломкости и расслоении волос, ногтей, нарушениях роста и развития. Улучшает функциональное состояние нервной системы и желудочно-кишечного тракта. Имеются данные о способности биотина снижать уровень сахара крови при сахарном диабете II типа. Потребность в биотине возрастает при длительном лечении антибиотиками, которые подавляют кишечную микрофлору, продуцирующую биотин.

Биотин содержит необходимое количество витаминов и микроэлементов, которые обеспечивают здоровую структуру ногтей. Исследования показали, что биотин устраняет ломкость и расслоение ногтей, придает им твердость и эластичность, сохраняет красивую, гладкую поверхность, а также улучшает состояние кожи и волос. Биотин, или витамин Н, иногда называют микровитамином, поскольку для нормальной работы организма он необходим в достаточно малых количествах. Биотин в качестве кофермента участвует в функционировании ферментов карбоксилаз, в том числе катализирующих реакции начальных этапов глюконеогенеза и биосинтеза жирных кислот, участвует в обмене углеводов, аминокислот, жирных кислот, влияет на состояние печени и функции нервной системы. Может синтезироваться кишечной микрофлорой.

Исследованиями Боаса в 1927 г. было показано, что у крыс, погибших от недостатка витамина Н, при вскрытии не было обнаружено запасов жира. В связи с этим было высказано предположение, что биотин участвует в синтезе жиров и жироподобных веществ, так как введение витамина Н приводило к накоплению жира в печени. По-видимому, биотин участвует в превращении углеводов в жиры. Кроме того, установлено, что биотин является простетической группой фермента, способного присоединять CO2 к пировиноградной кислоте с образованием дикарбоновой кислоты - щавелево-уксусной, играющую важную роль в процессах обмена веществ.

Наблюдениями было установлено, что недостаток этого витамина в организме может быть при избыточном употреблении в пищу сырых яиц.

Как выяснилось позже, в яйцах содержится глюкопротеид авидин, который, попадая в организм в большом количестве, соединяется с биотином - витамином Н - и лишает последнего возможности участвовать в биохимических процессах в тканях.

Источники

Из пищевых продуктов витамин содержат печень, почки, горох, соя, цветная капуста, грибы. Также он синтезируется кишечной микрофлорой.

Суточная потребность

Строение

Гетероциклическая часть молекулы состоит из имидазольного и тиофенонового циклов. К последнему присоединена валериановая кислота, которая связывается с лизином белковой части молекулы. Биотин-лизиновый конъюгат носит название биоцитин .

Перемещение СООН-группы при ферментативной реакции происходит при участии "рычага", состоящего из валериановой кислоты и радикала лизина.

Роль биотина в переносе COOH-группы

Биохимические функции

Биотин участвует в переносе СО 2 либо из НСО 3 – (реакции карбоксилирования ), либо от R-СООН (реакция транскарбоксилирования ). Такая реакция необходима:

• при синтезе оксалоацетата – биотин находится в составе пируваткарбоксилазы , что обеспечивает поддержание активности цикла трикарбоновых кислот и глюконеогенеза,
• в синтезе жирных кислот – биотин находится в составе ацетил-SКоА-карбоксилазы, ключевого фермента синтеза,
• на последних стадиях утилизации разветвленных углеродных цепей валина, лейцина, изолейцина (катаболизм Вал, Лей, Иле) , треонина, метионина, боковой цепи холестерола и некоторых жирных кислот, в которых образуется пропионил-SKoA . Витамин находится в составе пропионил-SКоА-карбоксилазы , образующей метилмалонил-SКоА.

Пример реакции карбоксилирования с участием биотина

В дальнейшем метилмалонил-SКоА метаболизирует в реакции изомеризации с участием витамина B12 .

Гиповитаминоз H

Причина

Дисбактериоз и комплексное нарушение поступления витаминов, например, при длительном парентеральном питании. В эксперименте может быть вызван потреблением больших количеств сырых яиц (12 штук в день) в течение длительного времени (2 недели), т.к. в них содержится гликопротеин авидин – антивитамин, связывающий биотин в ЖКТ и препятствующий его всасыванию.