Biotin محبة للماء (ماء- قابل للذوبان) فيتامين من المجموعة B ويحمل الأسماء التاريخية أنزيم R ، وفيتامين BW ، وفيتامين B7 ، وفيتامين H (تأثير على بشرة). في أوائل القرن العشرين ، اكتشف Wildiers عاملاً محددًا مطلوبًا للنمو في التجارب على الخمائر ، والذي سمي "Bios" وكان مزيجًا من Bios I (تم تحديده لاحقًا باسم meso-inositol) ، Bios II A (لاحقًا حمض البانتوثنيك (فيتامين ب 5)) ، وبيوس XNUMX ب ، الفعلي biotin. في عام 1936 ، تم عزل Kögl و Tönnis biotin من صفار البيض. بين عامي 1940 و 1943 ، تم توضيح الهيكل من قبل مجموعات العمل حول Kögl في أوروبا و Vigneaud في الولايات المتحدة الأمريكية. خلال نفس الفترة ، أظهرت التجارب على الحيوانات أن تناول المواد الخام بشكل منتظم بيض كان مرتبطا بشدة تغيرات الجلد بسبب البروتين السكري الأساسي أفيدين. أفيدين هو أحد مضادات البيوتين التي تضعف البيوتين امتصاص بتشكيل مركب - 1 جزيء من روابط أفيدين 4 الجزيئات البيوتين - وبالتالي يمكن أن يسبب نقص البيوتين على المدى الطويل. الإدارة لعامل مستقر للحرارة من الخميرة أو كبد أدى إلى مغفرة (توهين مؤقت أو دائم للأعراض) من هذا القبيل الآفات الجلدية. الوظائف البيوكيميائية للبيوتين كنزيم مساعد ، على سبيل المثال في استقلاب الأحماض الأمينية ، والتخليق الحيوي للأحماض الدهنية ، وتكوين السكر (تخليق جديد لـ جلوكوز من السلائف العضوية غير الكربوهيدراتية ، مثل البيروفات) ، لم يتم التعرف عليها حتى النصف الثاني من القرن العشرين. البيوتين هو حلقية غير متجانسة اليوريا مشتق (مشتق من اليوريا) يتكون من حلقة إيميدازوليدون وحلقة تتراهيدروثيوفين التي يقترن بها حمض الفاليريك [1 ، 2 ، 4-6 ، 14]. وفقًا لتصنيف IUPAC (الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية) ، فإن الاسم الكيميائي للبيوتين هو cis-hexahydro-2-oxo-1H-thieno (3,4،4-d) -imidazol-10-yl-valeric acid (الجزيئي) الصيغة: C16H3O2N3S). XNUMX غير المتماثل C (كربون) تسمح ذرات البيوتين بتكوين 8 إيزومرات مجسمة ، منها فقط D - (+) - البيوتين يحدث في الطبيعة وهو نشط بيولوجيًا. في حين أن البيوتين مستقر للغاية ضد الهواء وضوء النهار والحرارة ، فإن الفيتامين حساس للأشعة فوق البنفسجية. وفقًا لذلك ، يجب تخزين البيوتين بعيدًا عن الضوء.
تركيب
يمكن تصنيع (تشكيل) البيوتين من قبل معظم الناس بكتيريا وكذلك من قبل العديد من الأنواع الفطرية والنباتية. تبعا لذلك ، يتم توزيع الفيتامين على نطاق واسع في الطبيعة ، ولكنهم من التركيز في الغذاء منخفض جدا. في الكائن البشري ، فإن بكتيريا ل القولون (الأمعاء الغليظة) قادرة على تخليق البيوتين. كل من مدى التوليف الذاتي المعوي (تكوين البيوتين في الأمعاء) ومساهمته في استقلاب البيوتين غير معروفين بدقة. نظرًا لأن الفيتامين يُمتص في الغالب (يُمتص) في القريب (العلوي) الأمعاء الدقيقة، البيوتين المنتج ميكروبيًا لا يمكن استخدامه بشكل كافٍ ويفقد إلى حد كبير في البراز (البراز). أخيرًا ، يُعتقد أن تخليق البيوتين البكتيري يلعب دورًا ثانويًا فقط في تلبية المتطلبات.
امتصاص
في مجلة الحمية غذائية، البيوتين موجود في شكل حر ولكن في الغالب مرتبط به البروتينات. ليتم امتصاصه ، يجب إطلاق البيوتين من بروتينه الرابط ، والذي يرتبط به تساهميًا (عن طريق رابطة ذرية محكمة) إلى مجموعة ε (إبسيلون) - أمينو (NH2) من a يسين بقايا (biotinyl--NH2-lysyl <[بروتين]). أثناء مرور الطعام ، حمض المعدة والببتيدات (انقسام البروتين الانزيمات) من الجهاز الهضمي (GI) ، مثل البيبسين و التربسين, قيادة لتحلل (انهيار) البروتين الغذائي مع إطلاق الببتيدات المحتوية على البيوتين والبيوسيتين (مركب البيوتين والحمض الأميني يسين - بيوتينيل بيتا ليسين). تتحلل ببتيدات البيوتينيل وخاصة البيوسيتين مائيًا (عن طريق التفاعل مع ماء) مشقوق في البيوتين و يسين في الجزء العلوي من الأمعاء الدقيقة عن طريق إنزيم البيوتينيداز ، الذي يتم تصنيعه في البنكرياس (البنكرياس). يمكن علاج نقص البيوتينيداز بكميات دوائية من البيوتين الحر (5-10 ملغ / يوم). بدون عمل علاجي ، هناك انخفاض كبير في مستويات البيوتين في الدم في غضون أسبوع ، وعلى المدى الطويل ، هناك مظهر من مظاهر (التعبير) عن نقص البيوتين.امتصاص البيوتين الحر في الداني (العلوي) الأمعاء الدقيقة، وخاصة في الصائم (الأمعاء الفارغة) ، يحدث بنشاط عند تناول كميات منخفضة أو طبيعية عن طريق صوديوم- النقل بوساطة الناقل المعتمد - الناقل (بروتين النقل) - مركب البيوتين - الصوديوم - وفقًا لحركية التشبع. بعد الجرعات العالية ، يتم امتصاص البيوتين في الخلايا المعوية (خلايا الأمعاء الدقيقة ظهارة) عن طريق الانتشار السلبي. معدل امتصاص من البيوتين المرتبط بالبروتين الغذائي بشكل أساسي - يقدر بحوالي 50 ٪ ، بينما التوافر البيولوجي بعد الجرعات العلاجية الخالية من البيوتين - حوالي 100٪.
النقل والتوزيع في الجسم
يدخل البيوتين الممتص إلى مجرى الدم عبر آلية حاملة ، حيث يكون في الغالب في شكل حر (81٪) ، وبدرجة أقل ، يرتبط تساهميًا ببيوتينيداز المصل (12٪) وغير مرتبط على وجه التحديد بالبلازما الزلال والجلوبيولين (7٪). كريات الدم الحمراء (أحمر دم خلايا) تحتوي على حوالي 10٪ من البيوتين في الدم من التركيز. من المحتمل أن يحدث امتصاص البيوتين في خلايا الأنسجة المستهدفة - على غرار الامتصاص المعوي (الامتصاص عن طريق الأمعاء) - عبر استهلاك معين للطاقة صوديوم- آلية الناقل المعتمد. عمليات الانتشار (انقسام الخلايا ونموها) قيادة لزيادة التعبير عن نقل البيوتين البروتينات، في حين أن الزيادة في مستويات مصل البيوتين يصاحبها انخفاض في التعبير الخلوي لناقلات البيوتين. نقل البيوتين عبر المشيمة إلى جنين بوساطة عامل نشط صوديوم- الناقل المعتمد الذي ينقل أيضًا حمض الليبويك (المضادة للأكسدة أنزيم) و حمض البانتوثنيك (فيتامين ب 5). في الأسبوع 18-24 من فترة الحملالبيوتين من التركيز في الجنين دم 3 إلى 17 مرة أعلى من دم الأم. في الخلايا المستهدفة ، يعمل البيوتين كنزيم مساعد في سلسلة من تفاعلات الكربوكسيلاز التي يتم فيها إدخال مجموعات الكربوكسيل (COOH) في المركبات العضوية. يتم تحفيز الارتباط التساهمي للبيوتين بمجموعة ε-amino من ليسين من الأبوكربوكسيلاز (تسريع) بواسطة إنزيم هولوكاربوكسيلاز synthetase في الخطوتين التاليتين.
- البيوتين + ATP (الأدينوساين ثلاثي الفوسفات) ← بيوتينيل 5′-أدينيلات + PP (بيروفوسفات).
- Biotinyl 5′-adenylate + بقايا ليسين من apocarboxylase → بيوتينيل- ε-NH2-lysyl <[أبوكاربوكسيلاز] (هولوكاربوكسيلاز نشط بيولوجيًا) + AMP (الأدينوساين أحادي الفوسفات).
كجزء من دوران الخلايا الفسيولوجية ، تتحلل الهولوكربوكسيلازات البروتينية (عن طريق انقسام البروتين الانزيمات) ، وإنتاج البيوسيتين بالإضافة إلى الببتيدات المحتوية على البيوتين ، والتي تتحلل بالماء (مشقوق بالتفاعل مع ماء) لتحرير البيوتين والليسين عن طريق عمل البيوتينيداز داخل الخلايا. وبالتالي ، يتوفر البيوتين لمزيد من تفاعلات الكربوكسيل (الإدراج الأنزيمي لمجموعات COOH في مركبات عضوية).
إفراز
يفرز البيوتين في الغالب عن طريق الكلى في أشكال حرة ومتأيضة (مستقلب). أثناء تحلل البيوتين ، ينتج عن أكسدة بيتا (تدهور الأحماض الدهنية) لسلسلة حمض الفاليريك بيسنوربيوتين و بيسنوربيوتين ميثيل كيتون ، في حين أن أكسدة كبريت في حلقة رباعي هيدروثيوفين ينتج البيوتين د ، 1-سلفوكسيد والبيوتين سلفون. مستقلبات البيوتين المدرجة ليس لها نشاط فيتامين ويمكن اكتشافها في كليهما دم البلازما والبول. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إفراز مستقلبات البيوتين الأخرى كلويًا (عن طريق الكلى) ، وبعضها لم يتم التعرف عليه بعد. في ظل المدخول الفسيولوجي ، يتراوح إفراز البيوتين في البول بين 6 و 90 ميكروغرام / 24 ساعة. في حالة النقص ، ينخفض إفراز البيوتين الكلوي (إفراز) إلى 5 ميكروغرام / 24 ساعة ، بينما يزداد تركيز حمض 3-هيدروكسي أيزوفاليريك البولي نتيجة لانخفاض نشاط 3-methylcrotonyl-CoA carboxylase المعتمد على البيوتين (إنزيم يحفز الكربوكسيل ( إدخال مجموعة COOH) من methylcrotonyl-CoA إلى beta-methylglutaconyl-CoA). أثناء الجاذبية (فترة الحمل) ، انخفاض كبير في البيوتين الكلوي إزالة ولوحظت زيادة في إفراز حمض 3-هيدروكسي أيزوفاليريك البولي في 50٪ من النساء ، على الرغم من ارتفاع مستويات البيوتين في الدم في الحمل المبكر من غير الحوامل. ينتج عن المكملات (المدخول التكميلي) من 300 ميكروغرام من البيوتين / يوم تقليل إفراز حمض 3-هيدروكسي أيزوفاليريك. بسبب تخليق البيوتين الميكروبي في القولون (الأمعاء الغليظة) ، عادة ما تتجاوز كمية البيوتين التي تفرز في البول والبراز كمية البيوتين (الغذائية). إزالة أو نصف عمر البلازما (الوقت المنقضي بين أقصى تركيز لمادة في بلازما الدم والانخفاض إلى نصف هذه القيمة) يعتمد على البيوتين جرعة الموردة وحالة البيوتين الفردية. يستغرق تناول البيوتين حوالي 26 ساعة عن طريق الفم. في نقص البيوتينيداز ، فإن إزالة يتم تقليل عمر النصف إلى 10-14 ساعة بنفس الجرعة.