Biotin là một chất ưa nước (nước-không hòa tan) vitamin của nhóm B và mang tên lịch sử coenzyme R, vitamin BW, vitamin B7 và vitamin H (tác dụng trên da). Vào đầu thế kỷ 20, Wildiers đã phát hiện ra một yếu tố cụ thể cần thiết cho sự phát triển trong các thí nghiệm trên nấm men, được đặt tên là “Bios” và là hỗn hợp của Bios I (sau này được xác định là meso-inositol), Bios II A (sau này axit pantothenic (vitamin B5)) và Bios II B, thực tế biotin. Năm 1936, Kögl và Tönnis bị cô lập biotin từ lòng đỏ trứng. Giữa năm 1940 và 1943, cấu trúc đã được làm sáng tỏ bởi các nhóm làm việc xung quanh Kögl ở Châu Âu và Vigneaud ở Hoa Kỳ. Trong cùng thời gian đó, các thí nghiệm trên động vật cho thấy rằng việc ăn thức ăn thô thường xuyên trứng có liên quan đến nghiêm trọng thay da do glycoprotein avidin cơ bản. Avidin là một chất đối kháng biotin làm suy giảm biotin hấp thụ bằng cách tạo thành một phức hợp - 1 phân tử avidin liên kết với 4 phân tử biotin - và do đó có thể gây ra sự thiếu hụt biotin về lâu dài. Quản trị của một yếu tố ổn định nhiệt từ nấm men hoặc gan dẫn đến thuyên giảm (giảm tạm thời hoặc vĩnh viễn các triệu chứng) tổn thương da. Các chức năng sinh hóa của biotin như một coenzyme, ví dụ như trong chuyển hóa axit amin, sinh tổng hợp axit béo và tạo gluconeogenes (tổng hợp mới glucose từ các tiền chất hữu cơ không phải carbohydrate, chẳng hạn như pyruvat), không được công nhận cho đến nửa sau của thế kỷ 20. Biotin là một dị vòng Urê dẫn xuất (dẫn xuất của urê) bao gồm một vòng imidazolidone và một vòng tetrahydrothiophene mà axit valeric được ghép nối với nhau [1, 2, 4-6, 14]. Theo phân loại của IUPAC (Liên minh Hóa học Ứng dụng và Tinh khiết Quốc tế), tên hóa học của biotin là cis-hexahydro-2-oxo-1H-thieno (3,4-d) -imidazol-4-yl-axit valeric (phân tử công thức: C10H16O3N2S). 3 không đối xứng C (carbon) các nguyên tử của biotin cho phép hình thành 8 đồng phân lập thể, trong đó chỉ có D - (+) - biotin xuất hiện trong tự nhiên và có hoạt tính sinh học. Trong khi biotin rất bền với không khí, ánh sáng ban ngày và nhiệt, thì vitamin này lại nhạy cảm với tia UV. Theo đó, biotin nên được bảo quản tránh ánh sáng.
Tổng hợp
Biotin có thể được tổng hợp (hình thành) bởi hầu hết vi khuẩn cũng như bởi nhiều loài nấm và thực vật. Theo đó, vitamin phân bố rộng rãi trong tự nhiên, nhưng chúng tập trung trong thực phẩm là rất thấp. Trong cơ thể con người, vi khuẩn của đại tràng (ruột già) có khả năng tổng hợp biotin. Cả mức độ tự tổng hợp trong ruột (hình thành biotin trong ruột) và sự đóng góp của nó vào quá trình chuyển hóa biotin đều không được biết chính xác. Vì vitamin chủ yếu được hấp thụ (hấp thụ) ở phần gần (phía trên) ruột non, biotin được sản xuất bởi vi sinh vật không thể được sử dụng đầy đủ và phần lớn bị mất trong phân (phân). Cuối cùng, tổng hợp biotin của vi khuẩn được cho là chỉ đóng một vai trò nhỏ trong việc đáp ứng các yêu cầu.
Hấp thụ
Trong tạp chí chế độ ăn uống, biotin có ở dạng tự do nhưng chủ yếu liên kết với protein. Để được hấp thụ, biotin phải được giải phóng khỏi protein liên kết của nó, mà nó được gắn cộng hóa trị (bằng liên kết nguyên tử chặt chẽ) với nhóm ε (epsilon) -amino (NH2) của a lysine cặn (biotinyl-ε-NH2-lysyl <[protein]). Trong quá trình di chuyển thức ăn, axit dịch vị và peptidases (phân cắt protein enzyme) của đường tiêu hóa (GI), chẳng hạn như vị dịch tố và trypsin, dẫn để phân hủy (phân hủy) protein trong chế độ ăn với việc giải phóng các peptit chứa biotin và biocytin (hợp chất của biotin và axit amin lysine - biotinyl-ε-lysine). Các peptit biotinyl và đặc biệt là biocytin bị thủy phân (bằng phản ứng với nước) được phân tách thành biotin tự do và lysine ở phần trên của ruột non bởi enzyme biotinidase, được tổng hợp trong tuyến tụy (tụy). Sự thiếu hụt biotinidase có thể được điều trị bằng lượng biotin tự do (5-10 mg / ngày). Nếu không có biện pháp điều trị, nồng độ biotin trong huyết thanh sẽ giảm đáng kể trong vòng một tuần và về lâu dài là biểu hiện (biểu hiện) của sự thiếu hụt biotin.Hấp thụ của biotin tự do ở phần gần (phía trên) ruột non, đặc biệt là ở hỗng tràng (ruột rỗng), xảy ra tích cực ở mức hút thấp hoặc bình thường bằng cách natri-sự vận chuyển phụ thuộc qua trung gian chất mang - chất mang (protein vận chuyển) -biotin-natri phức hợp - theo động học bão hòa. Sau khi dùng liều cao hơn, sự hấp thu biotin vào các tế bào ruột (tế bào của ruột non biểu mô) bởi khuếch tán thụ động chiếm ưu thế. Tỷ lệ của hấp thụ từ thực phẩm, biotin liên kết với protein chủ yếu được ước tính là khoảng 50%, trong khi sinh khả dụng sau khi dùng liều điều trị, biotin không có-khoảng 100%.
Vận chuyển và phân phối trong cơ thể
Biotin được hấp thụ đi vào máu qua cơ chế mang, ở đó nó chủ yếu ở dạng tự do (81%) và ở mức độ thấp hơn, liên kết cộng hóa trị với biotinidase huyết thanh (12%) và liên kết không đặc hiệu với huyết tương albumin và globulin (7%). Hồng cầu (đỏ máu tế bào) chứa khoảng 10% biotin huyết thanh tập trung. Sự hấp thu biotin vào các tế bào của các mô đích có thể xảy ra - tương tự như sự hấp thụ ở ruột (sự hấp thu qua đường ruột) - thông qua việc tiêu thụ năng lượng cụ thể natri-cơ chế tàu sân bay phụ thuộc. Quá trình tăng sinh (phân chia và tăng trưởng tế bào) dẫn tăng biểu hiện vận chuyển biotin protein, trong khi sự gia tăng nồng độ biotin trong huyết thanh đi kèm với sự giảm biểu hiện tế bào của chất mang biotin. Vận chuyển biotin qua nhau thai đến thai nhi được trung gian bởi một hoạt động tích cực natri-chất mang phụ thuộc cũng vận chuyển axit lipoic (chất chống oxy hóa coenzyme) và axit pantothenic (vitamin B5). Vào tuần thứ 18-24 của mang thai, biotin tập trung trong bào thai máu cao hơn trong máu mẹ từ 3 đến 17 lần. Trong các tế bào đích, biotin hoạt động như một coenzyme trong một loạt các phản ứng carboxylase, trong đó các nhóm carboxy (COOH) được đưa vào các hợp chất hữu cơ. Liên kết cộng hóa trị của biotin với nhóm ε-amin của lysine của apocarboxylase được xúc tác (tăng tốc) bởi enzyme holocarboxylase synthetase theo hai bước sau đây.
- Biotin + ATP (adenosine triphosphat) → biotinyl 5′-adenylat + PP (pyrophosphat).
- Biotinyl 5′-adenylate + lysine cặn của apocarboxylase → biotinyl-ε-NH2-lysyl <[apocarboxylase] (holocarboxylase hoạt động sinh học) + AMP (adenosine monophotphat).
Là một phần của quá trình luân chuyển tế bào sinh lý, các holocarboxylase bị phân hủy về mặt protein (bằng cách phân cắt protein enzyme), tạo ra biocytin ngoài các peptit chứa biotin, được thủy phân (phân cắt bằng phản ứng với nước) để giải phóng biotin và lysine nhờ tác động của men biotinidase nội bào. Vì vậy, biotin có sẵn cho các phản ứng cacboxyl hóa tiếp theo (sự chèn enzym của nhóm COOH vào các hợp chất hữu cơ).
Bài tiết
Biotin được thải trừ chủ yếu qua thận ở dạng tự do và dạng chuyển hóa (chuyển hóa). Trong quá trình phân hủy biotin, quá trình oxy hóa beta (sự phân hủy axit béo) của chuỗi axit valeric tạo ra bisnorbiotin và bisnorbiotin metyl xeton, trong khi quá trình oxy hóa lưu huỳnh trong vòng tetrahydrothiophene tạo ra biotin d, 1-sulfoxide và biotin sulfone. Các chất chuyển hóa biotin được liệt kê không có hoạt tính vitamin và có thể phát hiện được ở cả hai máu huyết tương và nước tiểu. Ngoài ra, các chất chuyển hóa biotin khác được thải trừ qua thận (qua thận), một số chất này vẫn chưa được xác định. Trong điều kiện hấp thụ sinh lý, sự bài tiết biotin trong nước tiểu thay đổi trong khoảng từ 6 đến 90 µg / 24 giờ. Ở trạng thái thiếu hụt, bài tiết biotin qua thận (bài tiết) giảm xuống còn 5 µg / 24 giờ, trong khi nồng độ axit 3-hydroxyisovaleric trong nước tiểu tăng lên do giảm hoạt động của 3-metylcrotonyl-CoA carboxylase phụ thuộc biotin (enzym xúc tác quá trình cacboxyl hóa ( chèn một nhóm COOH) của metylcrotonyl-CoA thành beta-metylglutaconyl-CoA). Trong thời gian gravidity (mang thai), giảm đáng kể biotin thận loại bỏ và sự gia tăng bài tiết axit 3-hydroxyisovaleric trong nước tiểu đã được quan sát thấy ở 50% phụ nữ, mặc dù mức biotin huyết thanh cao hơn ở mang thai sớm so với đối chứng không mang thai. Bổ sung (bổ sung) 300 µg biotin / ngày dẫn đến giảm bài tiết axit 3-hydroxyisovaleric. Do sự tổng hợp biotin của vi sinh vật trong đại tràng (ruột già), lượng biotin bài tiết qua nước tiểu và phân thường vượt quá lượng biotin ăn vào (chế độ ăn uống). loại bỏ hoặc thời gian bán thải trong huyết tương (thời gian trôi qua giữa nồng độ tối đa của một chất trong huyết tương và giảm xuống một nửa giá trị này) phụ thuộc vào biotin liều được cung cấp và tình trạng biotin cá nhân. Khoảng 26 giờ để uống 100 µg / kg trọng lượng cơ thể biotin. Khi thiếu hụt biotinidase, loại bỏ thời gian bán thải giảm xuống còn 10-14 giờ ở cùng liều lượng.
