Biotina: definición, síntesis, absorción, transporte y distribución

Biotina es hidrofílicoaguasoluble) vitamina del grupo B y lleva los nombres históricos de coenzima R, vitamina BW, vitamina B7 y vitamina H (efecto sobre piel). A principios del siglo XX, Wildiers descubrió un factor específico requerido para el crecimiento en experimentos con levaduras, que se denominó "Bios" y era una mezcla de Bios I (más tarde identificado como meso-inositol), Bios II A (más tarde ácido pantoténico (vitamina B5)) y Bios II B, la biotina. En 1936, Kögl y Tönnis aislaron biotina de yema de huevo. Entre 1940 y 1943, la estructura fue dilucidada por los grupos de trabajo de Kögl en Europa y Vigneaud en Estados Unidos. Durante el mismo período, los experimentos con animales mostraron que la ingestión regular de crudo Huevos se asoció con grave cambios en la piel debido a la glicoproteína básica avidina. La avidina es un antagonista de la biotina que altera la biotina. absorción formando un complejo - 1 molécula de avidina se une a 4 moléculas de biotina, y por lo tanto puede causar deficiencias de biotina a largo plazo. Administración de un factor termoestable de levadura o hígado resultó en la remisión (atenuación temporal o permanente de los síntomas) de tales lesiones de la piel. Las funciones bioquímicas de la biotina como coenzima, por ejemplo, en el metabolismo de aminoácidos, biosíntesis de ácidos grasos y gluconeogénesis (nueva síntesis de glucosa a partir de precursores orgánicos no carbohidratos, como piruvato), no fueron reconocidos hasta la segunda mitad del siglo XX. La biotina es un heterocíclico urea derivado (derivado de urea) que consta de un anillo de imidazolidona y un anillo de tetrahidrotiofeno al que se acopla el ácido valérico [1, 2, 4-6, 14]. Según la clasificación de la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada), el nombre químico de la biotina es ácido cis-hexahidro-2-oxo-1H-tieno (3,4-d) -imidazol-4-il-valérico (molecular fórmula: C10H16O3N2S). Las 3 C asimétricas (carbono) los átomos de biotina permiten la formación de 8 estereoisómeros, de los cuales solo la D - (+) - biotina se encuentra en la naturaleza y es biológicamente activa. Si bien la biotina es muy estable frente al aire, la luz del día y el calor, la vitamina es sensible a la luz ultravioleta. En consecuencia, la biotina debe almacenarse lejos de la luz.

Síntesis

La biotina puede ser sintetizada (formada) por la mayoría bacterias así como por muchas especies de hongos y plantas. En consecuencia, la vitamina se distribuye ampliamente en la naturaleza, pero su concentración en los alimentos es muy bajo. En el organismo humano, el bacterias de los colon (intestino grueso) son capaces de sintetizar biotina. No se conocen con precisión ni el grado de auto síntesis entérica (formación de biotina en el intestino) ni su contribución al metabolismo de la biotina. Dado que la vitamina se absorbe (capta) predominantemente en la zona proximal (superior) intestino delgado, la biotina producida microbianamente no se puede utilizar adecuadamente y se pierde en gran medida en las heces (heces). Finalmente, se cree que la síntesis de biotina bacteriana juega solo un papel menor en el cumplimiento de los requisitos.

Absorción

En la pestaña dieta, la biotina está presente en forma libre pero mayormente ligada a proteínas. Para ser absorbida, la biotina debe liberarse de su proteína de unión, a la que está unida covalentemente (por medio de un enlace atómico estrecho) al grupo ε (épsilon) -amino (NH2) de un lisina residuo (biotinil-ε-NH2-lisil <[proteína]). Durante el paso de alimentos, ácido gástrico y peptidasas (escisión de proteínas enzimas Cas) del tracto gastrointestinal (GI), como pepsina y tripsina, Lead a la degradación (descomposición) de la proteína de la dieta con liberación de péptidos que contienen biotina y biocitina (compuesto de biotina y el aminoácido lisina - biotinil-ε-lisina). Los péptidos de biotinilo y especialmente la biocitina se hidrolizan (por reacción con agua) escindido en biotina libre y lisina en la parte superior del intestino delgado por la enzima biotinidasa, que se sintetiza en el páncreas (páncreas). La deficiencia de biotinidasa puede tratarse con cantidades farmacológicas de biotina libre (5-10 mg / día). Sin acción terapéutica, hay una caída dramática en los niveles séricos de biotina en una semana y, a largo plazo, la manifestación (expresión) de la deficiencia de biotina.Absorción de biotina libre en el proximal (superior) intestino delgado, especialmente en el yeyuno (intestino vacío), se produce de forma activa con ingestas bajas o normales por medio de sodio-Transporte dependiente mediado por portador - Portador (proteína de transporte) -Complejo biotina-sodio - según cinética de saturación. Después de dosis más altas, la captación de biotina en los enterocitos (células del intestino delgado epitelio) por difusión pasiva predomina. La tasa de absorción de los alimentos, principalmente biotina unida a proteínas, se estima en alrededor del 50%, mientras que biodisponibilidad tras dosis terapéuticas-biotina libre- ronda el 100%.

Transporte y distribución en el cuerpo

La biotina absorbida ingresa al torrente sanguíneo a través de un mecanismo portador, donde se encuentra principalmente en forma libre (81%) y, en menor medida, se une covalentemente a la biotinidasa sérica (12%) y no se une específicamente al plasma. albúmina y globulinas (7%). Eritrocitos (rojo sangre células) contienen aproximadamente el 10% de la biotina sérica concentración. La captación de biotina en las células de los tejidos diana probablemente ocurre, similar a la absorción intestinal (captación a través del intestino), a través de un consumo de energía específico. sodio-mecanismo portador dependiente. Procesos de proliferación (división y crecimiento celular) Lead a un aumento en la expresión del transporte de biotina proteínas, mientras que un aumento en los niveles séricos de biotina se acompaña de una disminución en la expresión celular de los portadores de biotina. Transporte de biotina a través de la placentra hasta el feto está mediado por un trabajo activo sodio-portador dependiente que también transporta ácido lipoico (antioxidante coenzima) y ácido pantoténico (vitamina B5). En la semana 18-24 de embarazo, la biotina concentración en fetal sangre es de 3 a 17 veces mayor que en la sangre materna. En las células diana, la biotina funciona como coenzima en una serie de reacciones carboxilasa en las que los grupos carboxi (COOH) se insertan en compuestos orgánicos. La unión covalente de biotina al grupo ε-amino de la lisina de las apocarboxilasas es catalizada (acelerada) por la enzima holocarboxilasa sintetasa en los dos pasos siguientes.

  • Biotina + ATP (adenosina trifosfato) → 5′-adenilato de biotinilo + PP (pirofosfato).
  • 5′-adenilato de biotinilo + residuo de lisina de apocarboxilasa → biotinil-ε-NH2-lisil <[apocarboxilasa] (holocarboxilasa biológicamente activa) + AMP (adenosina monofosfato).

Como parte del recambio celular fisiológico, las holocarboxilasas se degradan proteolíticamente (por escisión de proteínas enzimas Cas), produciendo biocitina además de péptidos que contienen biotina, que se hidroliza (se escinde por reacción con agua) para liberar biotina y lisina mediante la acción de la biotinidasa intracelular. Por tanto, la biotina está disponible para otras reacciones de carboxilación (inserción enzimática de grupos COOH en compuestos orgánicos).

Excreción

La biotina se excreta predominantemente por los riñones en forma libre y metabolizada (metabolizada). Durante la degradación de biotina, la beta-oxidación (degradación de ácidos grasos) de la cadena de ácido valérico produce bisnorbiotina y bisnorbiotina metilcetona, mientras que la oxidación de azufre en el anillo de tetrahidrotiofeno se obtiene biotina d, 1-sulfóxido y biotina sulfona. Los metabolitos de biotina enumerados no tienen actividad vitamínica y son detectables en ambos sangre plasma y orina. Además, otros metabolitos de la biotina se excretan por vía renal (a través de los riñones), algunos de los cuales aún no se han identificado. Bajo ingesta fisiológica, la excreción urinaria de biotina varía entre 6 y 90 µg / 24 horas. En el estado de deficiencia, la excreción renal de biotina (excreción) disminuye a 5 µg / 24 horas, mientras que la concentración urinaria de ácido 3-hidroxiisovalérico aumenta como resultado de la disminución de la actividad de la 3-metilcrotonil-CoA carboxilasa dependiente de biotina (enzima que cataliza la carboxilación ( inserción de un grupo COOH) de metilcrotonil-CoA a beta-metilglutaconil-CoA). Durante la gravidez (embarazo), una disminución significativa de la biotina renal eliminación y se observó un aumento en la excreción urinaria de ácido 3-hidroxiisovalérico en el 50% de las mujeres, a pesar de los niveles más altos de biotina sérica en embarazo temprano que en los controles no embarazadas. La suplementación (ingesta suplementaria) de 300 µg de biotina / día reduce la excreción de ácido 3-hidroxiisovalérico. Debido a la síntesis de biotina microbiana en el colon (intestino grueso), la cantidad de biotina excretada en la orina y las heces generalmente excede la ingesta de biotina alimentaria (dietética). eliminación o la vida media plasmática (el tiempo que transcurre entre la concentración máxima de una sustancia en el plasma sanguíneo y la caída a la mitad de este valor) depende de la biotina dosificar suministrado y el estado de biotina individual. Son aproximadamente 26 horas para la ingesta oral de 100 µg / kg de biotina de peso corporal. En la deficiencia de biotinidasa, la eliminación la vida media se reduce a 10-14 horas con la misma dosis.