Vitamin B – Cobalamin - · PDF file3 Verminderte Verfügbarkeit • Exzessiver...
Transcript of Vitamin B – Cobalamin - · PDF file3 Verminderte Verfügbarkeit • Exzessiver...
1
Vitamin B12 – Cobalamin
Cobalamin – Struktur, Dosierungsformen, aktive Formen
Physiologisch aktive Formen
Methyl-Cobalamin, 5’Desoxyadenosyl-Cobalamin
DosierungsformenCobalamin
-R = -CH3-R = -5’DesoxyadenosylR
2
Innereien
Huhn
Fisch (Makrele, Hering, Forelle)
Topfen, Käse
FleischHühnerei
Cobalamin - Quellen
Nur Mikroorganismen produzieren Vitamin B12
Empfindlich gegenüber
Hitze
Auslaugung
Absorption und Transport von Cobalamin
Nahrung: proteingebundene Formen, Methyl-, Desoxy-adenosyl-, Aquo- und Cyanocobalamin
Darmmukosa:Bindung von freiem Vit. B12 an Trans-cobalamin II
Transportproteine im Blut: Transcobalamin II (Zielzellen), Transcobalamin I und III (Speicherorte)
Zielzelle: Rezeptorver-mittelte Endozytose von Holo-Transcobalamin II
Magen:freies Cobalamin wird an Intrinsic Factor gebundenAbsorption: Endozytose des Vit.B12-IF-Komplexes im Ileum
Ausscheidung:über Galle, Reabsorption über enterohepatischen Kreislauf
3
Verminderte Verfügbarkeit
• Exzessiver Alkoholkonsum hemmt die
Cobalamin-Absorption
• Megadosen an Vitamin C (5 bis 10 faches
der täglich empfohlenen Menge) inaktivieren
Vitamin B12 durch Reduktion
Funktionen von Cobalamin
Auf Körperebene
Blutbildung
Homocysteinstoffwechsel (hohe Homocystein-konzentrationen schädigen Blutgefäße und Gehirn)
Auf Zellebene
Methyl-Cobalamin überträgt als Coenzym Methylgruppen (-CH3). Beispiel: Homocystein + CH3 = Methionin
5’Desoxyadenosyl-Cobalamin ist an intramolekularen Umlagerungen beteiligt. Beispiel: Stoffwechsel ungeradzahliger Fettsäuren
4
Beruteilung des Cobalaminstatus
Versorgungsparameter
• niedriger Transcobalamin II-Spiegel im Blut
• niedrige Vitamin B12-Konzentration in den Erythrozyten
Funktionsparameter
• Schilling Test (ein Malabsorptionstest): radioaktives Cobalamin wird verabreicht; liegt eine intestinale Absorptionsstörung vor, so erscheint der Vitamin-B12-Intrinsic Factor-Komplex im Harn
• erhöhte Homocysteinkonzentration im Blut (tritt auch bei Vitamin B6- und Folsäuremangel auf)
Cobalamin Mangel
Megaloblasten im Knochen-marksausstrich (abnorm große Erythrozytenvorstufen)
Frühe Symptome
Störung der Zellteilung im Knochenmark
Späte Symptome
Perniziöse Anämie mit abnormen Erythrozytenvor-stufen (sog. Megaloblasten)
Funiculäre Myelose: Schädigung des Rückenmarks (Differentialdiagnose zum Folatmangel), kann zu irreversiblen neurologischen Störungen führen
5
Empfehlungen
Erwachsene: 3 µg/d
UL: Keine Angabe (geringe Toxizität)
Folsäure
6
Folsäure – Struktur, Dosierungsform, aktive Formen
Physiologisch aktive FormenTetrahydrofolsäure, THF
Umwandlung:
Dihydrofolsäure –NADPH THF (aktive Form)
Dosierungsform1 µg Folatäquivalent = 0,5 µg freie Folsäure
(Pteroylmonoglutamat)= 1 µg Nahrungsfolat
(Pteroylpolyglutamate)
hier binden die C1-Einheiten
H
5
H
10
hier können weitere Glutamatreste hängen (maximal 6)
N
OH
H2NN
N
N
CH2 — NH C — NH —
O║
CH — COO⎯│CH2
│CH2
│COO¯
Pteridin-p-Aminobenzoesäure
H
H
Folsäure, Tetrahydrofolsäure
Folsäure - Quellen
Bohnen
Weizenkeim, Vollkornbrot
Hefe
Grüne Blattgemüse
LeberEmpfindlich gegenüber
O2
Sauerstoff
Licht
Hitze
O2
7
Absorption und Transport von FolsäureNahrung: Pteroylmono-und Polyglutamate im Verhältnis 1:1; verschieden substituiert;oxidiert und reduziert
Magen-Darm-Trakt:Hydrolyse durch PolyglutamathydrolaseAbsorption: Monoglutamatformen aktiv; bei Megadosierung auch passiv
Darmmukosa: Reduktion oxidierter Formen und Synthese von 5-Methyl-THF
Blut: freies Folat;5-Methyl-THF proteingebunden
Zielzellen: Aufnahme von reduzierten Mono-glutamatformen; intra-zellulär entstehen Polyglutamate, nur THF bleibt in der Zelle!
Leber: Reduktion und Synthese von THF
Ausscheidung: über Harn und Galle; enterohepatischer Kreislauf
Zusammenhang von Vitamin B12, Folsäure, Vitamin B2 und Vitamin B6
Inaktive Form (5-Methyl-THF) in Leberund Serum, bei Vit.B12 Mangel keineRegeneration zuraktiven Form von THF
Vit. B12
THF
Vit. B2
Vit. B6
Vit. B6
8
Verminderte Verfügbarkeit von Folsäure
• bei Vitamin B12-Mangel (weil Methyl-THF
nicht zu THF regeneriert werden kann)
• Absorptionsstörungen
• Alkoholmissbrauch
• Medikamente (Zytostatika, Antiepileptika,
Antimalariamittel)
Funktionen von Folsäure
Auf Körperebene Cofaktor bei der Synthese von Purinen und Pyrimidinen
Cofaktor bei der Synthese von Aminosäuren (z.B. Methionin)
Cofaktor bei der DNA-Synthese
Auf ZellebeneÜbertragung von C1-Körpern
Methyl-THF überträgt die CH3-Gruppe auf Homocystein, das damit zum Methionin wird
Methylen-THF (mit ═CH2-Gruppe) stellt CH3 für DNA-Synthese zur Verfügung
Formyl-THF (-CHO) stellt C1-Körper für die Purinsynthese zur Verfügung
9
Zusammenhang von Vitamin B12, Folsäure, Vitamin B2 und Vitamin B6
Inaktive Form (5-Methyl-THF) in Leberund Serum, bei Vit.B12 Mangel keineRegeneration zuraktiven Form von THF
Vit. B12
THF
Vit. B2
Vit. B6
Vit. B6
für Zellanreicherung!
Dihydrofolsäure –NADPH THF (aktive Form)
Beurteilung des Folsäurestatus
Versorgungsparameter
• Folsäurekonzentration im Serum bzw. in den Erythrozyten
Funktionsparameter
• Formiminoglutamat-Ausscheidung im Harn nach Histidinbelastung
• erhöhte Homocysteinkonzentration im Blut
10
Folsäure Mangel
• Erhöhte Homocysteinspiegel und erniedrigte Methioninspiegel im Blut
• In der Schwangerschaft: vermehrtes Auftreten von Aborten, Neuralrohrdefekten, Missbildungen, Entwicklungsstörungen aufgrund der mangelhaften DNA-Synthese
• Megaloblastäre Anämie
Neuralrohrdefekt: Spina bifida
Erythroblasten innormalem Knochenmark
Megaloblastische Veränderungenbei Folsäure / Vit. B12-Mangel
11
Empfehlungen
400 µg Folat-Äquivalente pro Tag für Erwachsene
Frauen mit Kinderwunsch sollten wenigstens einen Monat vor bis 3 Monate nach Eintritt der Schwangerschaft täglich 400 µg synthetische Folsäure (= Pteroylmonoglutamat) einnehmen, um Neuralrohrdefekten beim Kind vorzubeugen.
UL: 1000 µg/d (Pteroylmonoglutamat)
Vitamin C – Ascorbinsäure
12
Vitamin C – Struktur, Dosierungsform, aktive Formen
Physiologisch aktive FormenAscorbinsäure, Dehydroascorbinsäure
DosierungsformAscorbinsäure
O
HO
HO — CH
O
HO
CH2OH
L-Ascorbinsäure L-Dehydroascorbinsäure
O
O
HO — CH
O
O
CH2OH
Vitamin C - Quellen
Kohlarten
Zitrusfrüchte
KartoffelnPaprikaEmpfindlich gegenüber
Licht
Hitze
Warmhalten
Lagerung
13
Absorption und Transport von Vitamin C
Nahrung: v.a. L-Ascorbinsäure
Absorption: L-Ascorbinsäure aktiv; Dehydroascorbinsäure passiv
Darmmukosa: Reduktion von Dehydroascorbinsäure zu Ascorbinsäure
Blut: überwiegend L-Ascorbinsäure
Ausscheidung: Ascorbinsäure, Dehydroascorbinsäure und Metabolite im Harn
Zielzellen: aktive Aufnahme von L-Ascorbinsäure, passive Aufnahme von Dehydroascorbinsäure
Verminderte Verfügbarkeit von Vitamin C
• Durch die Einnahme von oralen Kontrazeptiva, Sulfonamiden und Cortison
• Durch die Einnahme von Acetylsalicylsäure (Aspirin) vermehrte Ascorbinsäureausscheidung
• Raucher haben verminderte Ascorbinsäurespeicher
14
Funktionen von Vitamin CAuf Körperebene
Antioxidans
Verbesserung der Eisenabsorption
Cofaktor bei der Bildung des Bindegewebes (Wundheilung)
Cofaktor bei der Hormon- und Neurotransmitterbildung (Noradrenalin, Dopamin, Cortison)
Cofaktor bei der Carnitin-Bildung (Carnitin transportiert Fettsäuren durch die Mitochondrienmembran)
Beteiligt bei der Bildung von Gallensäuren aus Cholesterin
Auf Zellebene: Übertragung von C1-Körpern
Ascorbinsäure überträgt Wasserstoffionen (bzw. Elektronen) und wirkt somit als Redox-System
Beurteilung des Vitamin C Status
Versorgungsparameter
• Vitamin C-Gehalte in Blutplasma, Leukozyten und Körperpools
• Ausscheidung im Urin nach Vitamin C-Gaben
15
Vitamin C Mangel
Frühe Symptome
• Störungen des Immunsystems
Späte Symptome
• Skorbut beim Erwachsenen (Blutungen, Zahnausfall, gestörte Wundheilung, Leistungsschwäche, psychische Störungen)
• Möller-Barlow-Krankheit beim Säugling (Störungen der Knochenbildung und des Wachstums)
Hautbild bei Skorbut (Petechien)
Empfehlungen
Erwachsene: 100 mg Vitamin C/d150 mg für Raucher
Erhöhter Bedarf in Schwangerschaft und Stillzeit
UL: Für die EU noch nicht endgültig etabliert. (In den USA gilt ein UL von 2000 mg/d)
16
Mineralstoffe
Einteilung der Mineralstoffe nach ihrem Mengenmäßigen Vorkommen
• Mengenelemente oder Makroelemente: kommen im Körper in Konzentrationen von > 50 mg/kg KG vor und werden in Gramm-Mengen pro Tag benötigt; Zu den Mengenelementen zählen Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium (Metalle); Phosphor, Schwefel, Chlor (Nichtmetalle)
• Spurenelemente oder Mikroelemente: Ihr Gehalt im Körper beträgt ≤ 50 mg/kg KG (außer Eisen: 60 mg/kg KG). Sie werden in µg bis mg-Mengen benötigt. Zu den Spurenelementen zählen Arsen, Cobalt, Chrom, Kupfer, Fluor, Eisen, Jod, Mangan, Molybdän, Nickel, Selen, Silizium, Zinn, Vanadium, Zink und möglicherweise Blei
17
Einteilung der Mineralstoffe nach ihrer Funktion
• Mineralstoffe, die Körperstrukturen aufbauen (Ca, Mg, P)
• Mineralstoffe, die der osmotischen Regulation dienen (K intrazellulär, Na und Cl extrazellulär)
• Mineralstoffe, die am Aufbau von Wirkstoffen, Enzymen und Hormonen beteiligt sind: Cobalt als Zentralatom von Vitamin B12, Selen als Bestandteil der Glutathionperoxidase, Jod als Bestandteil von Thyroxin
• Mineralstoffe, die für die Umwandlung organischer Verbindungen benötigt werden (Zn als Aktivator von Enzymen)
Einteilung der Mineralstoffe nach ihrer Essentialität
• Makroelemente, die für Körperfunktionen essentiellsind: Calcium, Kalium, Natrium, Magnesium
• Mikroelemente, die für Körperfunktionen essentiellsind: Eisen, Zink, Selen, Mangan, Kupfer, Molybdän, Cobalt, Chrom, Silizium, Nickel, Zinn
• Elemente, deren Essentialität nicht bewiesen ist, bei denen jedoch Hinweise auf Beteiligung an einigen Zellreaktionen existieren: Barium, Arsen, Strontium, Vanadium, Cadmium, Blei
• Elemente ohne bekannte Stoffwechselfunktion: Quecksilber, Gold, Silber, Bismut, Antimon, Bor, Beryllium, Lithium, Gallium, Titan und andere
18
Absorptionsraten von Mengen- und
Spurenelementen
gering (< 25%) mittel (25-75%) hoch (> 75%)
Mengenelemente
---
CalciumMagnesiumPhosphor
NatriumChloridKalium
Spurenelemente
EisenSiliziumManganVanadiumNickelChrom
ZinkKupferSelenMolybdän
FluorJodSelenomethioninBorCobalt
Einflussfaktoren auf die Mineralstoffabsorption
Exogene Faktoren
• Bindungsform (z.B. Häm-Eisen – freies Eisen)
• Hohe Dosierungen vermindern die Absorpti-onsraten
• Zusammensetzung der Nahrung (z.B. Ballast-stoffe, Chelat- und Komplexbildner in der Nahrung beeinflussen die Absorption)
Endogene Faktoren• pH-Verhältnisse im Magen-
Darm-Trakt (z.B. verminderte HCl-Konz. im Magen vermindert die Fe-Absorption)
• Reduzierende Agentien, z.B. Vit. C, im Darm begünstigt Fe-Absorption
• Wechselwirkung der Mineralstoffe untereinander (z.B. hohe Zn-Aufnahme vermindert Fe- und Cu-Absorption)
19
Nahrungskomponenten, die die Absorption von Mineralstoffen beeinflussen
Mineralstoff Die Absorption hemmende Faktoren
Die Absorption fördernde Faktoren
Calcium Phytate, Oxalat Schwefelhaltige AS, Glucose, Lactose, organische Säuren
Phosphor Phytinsäure, Eisen, Calcium, aluminiumhaltige Antacida
Magnesium große Mengen an Ballaststoffen und Alkohol, einige Konservierungsmittel
Lactose
Mengenelemente
20
Natrium
Natrium – Körperbestand und Verteilung
60 mmol (1,38 g)/kg KG
97,6 % extrazellulär
43,8 % im Knochen
29 % Lymphe, Interstitium
11,2 % Plasma
11,7 % Sehnen, Knorpel
2,6 % transzellulär
21
Quellen für Natrium
• Vor allem Kochsalz und damit gewürzte (verarbeitete) Lebensmittel Käse, Fleisch- und v.a. Wurstwaren, Fertigsoßen, Konserven, Snacks
• Manche Heilwässer• Mittlere Gehalte in tierischen
unverarbeiteten Produkten: Fleisch, Fisch, Milch, Eier sowie Weichkäse
• Na-arm: Obst und Gemüse (ohne Salzzusatz), Nüsse, Getreide
Funktionen von Natrium
• Osmolarität: wichtigstes extrazelluläres Kation
• Aufrechterhaltung von Blutdruck und -volumen
• Aufbau des Membranpotentials
• Reizleitung (Depolarisation)
• Beteiligung am aktiven Transport von Nährstoffen
22
Membranpotential
Im Ruhepotential liegen die Na+
Ionen außerhalb der Zelle.
Dazu werden sie ständig energie-abhängig aus der Zelle gepumpt.
Reizleitung
+++++++++++++----------------------+++++++++++++++++
----------------------+++++++++++++-------------------------------
+++++++++++++++-----------------------+++++++++++++++++
--------------------------+++++++++++++-------------------------------
K+Na+
Reiz
Depolarisation Repolarisation
Nervenreiz: Na+ Einstrom in die Zelle Depolarisation Aktionspotential
23
Aktiver Transport von Nährstoffen
Der elektrochemische Gradient von Natrium wird für den Transport von anderen Nährstoffen benutzt. Ein Beispiel ist Glucose. Die Energie, die beim Einstrom von Na+ in die Zelle frei wird, dient dazu, die Glucose gegen ihren Konzentrationsgradienten in die Zelle zu transportieren.
http://www.steve.gb.com/science/lipids_and_membranes.html
Natrium-Mangel
Symptome:
• Extrazelluläre Exsikkose
• Abnahme des Blutvolumens (osmotischer Ausgleich)
• Dadurch erhöhter Hämatokrit
• Hypotonie, Tachykardie, Apathie, Muskelkrämpfe
Ursachen:
• Selten alimentär
• Starker Durchfall
• Abführmittelmissbrauch
• Erbrechen
• Starkes Schwitzen
• Trinken großer Mengen hypotoner Flüssigkeit
• Mukoviszidose (Na+-Abgabe im Schweiß ↑)
24
Natrium-EmpfehlungenFür Na gilt ein Schätzwert für die tägliche Mindestzufuhr.
550 mg/d für Erwachsene und Jugendliche ab 13 Jahren.
Für Kinder niedrigere Werte: altersabhängig 300-510mg/d von 1-13 Jahren.
Es gibt zurzeit kein UL. Hohe Na-Aufnahme führt zu einem Anstieg der extrazellulären Flüssigkeit mit Ödemen, Bluthochdruck, Schwindel.
Hohe Kochsalzaufnahme ist aber auch mit Bluthochdruck und manchen Krebsarten assoziiert.
Deshalb: Richtwert als obere Begrenzung nicht mehr als 6g Kochsalz pro Tag.
Chlor
25
Chlor– Körperbestand und Verteilung
33 mmol (1,2 g)/kg KG
87,6 % extrazellulär
15,2 % im Knochen
37,3 % Lymphe, Interstitium
13,6 % Plasma
17 % Sehnen, Knorpel
4,5 % transzellulär
Quellen für Chlor
• Mit Na+ und K+ zusammen
• Vor allem Kochsalz und damit gewürzte (verarbeitete) Lebensmittel Käse, Fleisch- und v.a. Wurstwaren, Fertigsoßen, Konserven, Snacks
• Tierische Produkte weisen höhere Gehalte auf.
26
Funktionen von Chlor
• Osmolarität
• Aufrechterhaltung von Blutdruck und –volumen
• Puffer im Säure-Basenhaushalt
• Erhalt der Elektroneutralität (mit Na+, K+)
• Bestandteil der Magensäure (HCl)
Mangel an Chlor
Selten alimentär
Durch starkes Erbrechen (Verlust von Magensäure)
Symptome:
• Wachstumsstörungen
• Muskelschwäche
• Alkalose
27
Chlor-Empfehlungen
Schätzwert für die tägliche Mindestzufuhr. Aus dem Schätzwert für Na abgeleitet (x 1,5)
830 mg/d für Erwachsene und Jugendliche ab 13 Jahren.
Für Kinder niedrigere Werte: altersabhängig 450-770mg/d von 1-13 Jahren.
Es gibt zurzeit keinen UL.
Richtwert für die Kochsalzzufuhr nicht mehr als 6g Kochsalz pro Tag.