Традиционные и новые взгляды на витамин Н (биотин)

Опубликовано в журнале:
Практика педиатра
Сентябрь, 2007

О.А. Громова, профессор кафедры фармакологии и клинической фармакологии ГОУ ВПО «Ивановская государственная медицинская академия» Росздрава, научный консультант Российского сотрудничающего центра Института микроэлементов ЮНЕСКО, д-р мед. наук

В 1901 году исследователями было установлено, что для роста дрожжей необходимо какое-то неизвестное вещество, которое получило название «биос». Было показано, что «биос» – это смесь пантотеновой кислоты, инозитола и третьего нового компонента, который назвали биотином.

В чистом виде биотин был выделен в 1935 году из сухого яичного белка Кеглем: из 250 кг порошка ученый получил 1,1 мг биотина. До сих пор производство биотина является дорогостоящим процессом.

Биотин (витамин Н; международное название – Bioepiderm) относится к микровитаминам, потому что для работы организма его надо ничтожно мало (он дозируется в микрограммах): адекватный уровень потребления – 50 мкг; верхний допустимый уровень потребления – 150 мкг (табл. 1).

Таблица 1
Суточная потребность в биотине

В природе существует 8 стереоизомеров биотина. Из них только один правовращающий изомер проявил биологическую активность. Основная биологическая роль витамина Н связана с тем, что он входит в состав ферментов, участвующих в метаболизме глюкозы: пируватдегидрогеназы и транскетолазы. Биотин способствует образованию жирных кислот, поддерживает метаболизм аминокислот и углеводов, нормальное функционирование потовых желез, нервной ткани, костного мозга, мужских семенных желез, клеток кожи и волос, минимизирует симптомы дефицита цинка.

В незначительных количествах биотин содержится во всех пищевых продуктах. Но особенно он концентрируется в печени, почках, дрожжах, бобовых, цветной капусте, орехах.

Биологическое действие витамина in vivo проявляется в диапазоне малых доз. Витамин Н транспортируется через клеточную мембрану против градиента Na+ и не зависит от трансмембранного потенциала. В. Baur и Е. Baumgarther в 2000 году обнаружили специфический белок – переносчик биотина через клеточную мембрану.

Исследования, проведенные комиссией по питанию и лекарствам США (Food and Drug Administration) на здоровых волонтерах, принимавших от 30 до 100 мкг биотина в сутки, показало, что для одних доноров было достаточно 30 мкг биотина в сутки, чтобы признаки дефицита не развивались. У других доноров лишь доза в 100 мкг биотина в сутки позволяла нивелировать признаки гиповитаминоза [А.А. Подколозин, К.Г. Гуревич, 2002].

Gilman's с 1996 года ввел понятие вариабельности биологической дозы биотина: от 30 до 100 мкг/сутки для взрослых и от 10 до 50 мкг/сутки для детей. В связи с этим многие фармакологические компании уменьшили дозу биотина в витаминных комплексах (табл. 2, 3); например, в препарате Алвитил введена доза биотина 25 мкг в 1 таблетке, 25 мкг в 5 мл сиропа, в Джунгли с минералами для детей – 40 мкг в 1 таблетке.

Таблица 2
Содержание биотина в поливитаминных комплексах и витаминно-минеральных композициях (разовая доза, мкг)

Таблица 3
Монопрепарат витамина Н*

Недостаточность биотина

Дефицит витамина в организме может возникнуть при нарушениях пищеварения, обусловленных атрофией слизистой оболочки желудка и тонкого кишечника, а также при длительном применении антибиотиков или сульфаниламидов. Здоровая микрофлора кишечника синтезирует биотин в достаточном для организма количестве. Однако при дисбиозе кишечника выработка биотина у ребенка лимитирована. Проявления недостаточности биотина у детей – шелушение кожи головы и лица, у подростков и взрослых – усталость, депрессия, тошнота, снижение мышечных рефлексов, гладкий белый язык, диффузное выпадение волос, повышенный уровень холестерина в крови, анемия, конъюнктивит, увеличение печени [Griffith, 2002]. Кожные проявления дефицита биотина у детей могут симулировать многие болезни: себоррейный дерматит, псориаз, чесотку, опоясывающий лишай, атопический дерматит, ихтиоз и ряд других [A. Krol, В. Krafchik, 2006]. Экзотический ежедневный прием 10–20 сырых яиц через 3–10 недель вызывает острый недостаток биотина в организме, связанный с тем, что в яйцах содержится биотинхелатирующий белок. Авитаминоз биотина проявляется шелушением кожи, ощущением вялости, сонливости; снижается аппетит, возникают тошнота, рвота, позже присоединяется анемия.

Новое в использовании биотина

Витамин Н апробируется в инновационных методах использования в онкологии. Известно, что антитела могут блокировать факторы роста раковой опухоли или их рецепторы, активизируя иммунологическую атаку на опухоль. Возможно использование т.н. стрептавидин/биотиновой системы и антителоэнзимного комплекса, чтобы доставить пролекарствоактивирующий фермент к опухоли для селективного преобразования пролекарства непосредственно в самой опухоли [D. Wilkins, A. Mayer, 2006].

Дефицит т.н. голокарбоксилазы синтетазы (Holocarboxylase synthetase – HLCS) считается автосомальным рецессивным заболеванием, а HLCS является ферментом, который катализирует инкорпорацию биотина в карбоксилазу и гистоны. Больные дети, имеющие мутантную форму HLCS, хорошо отвечают на целевую терапию биотином [Y. Suzuki et al., 2005].

Кофермент ацетилкарбоксилазы – биотинзависимый фермент, катализирует карбоксилацию ацетила-СоА, чтобы воспроизвести малонил-СоА. Он играет большую роль в жировом обмене. Исследование молекулярного механизма функционирования описываемого кофермента – это важный шаг к созданию новых лекарственных препаратов с улучшением метаболизма липидов [L. Tong, 2005].

Достаточно убедительно показано, что биотин (водорастворимый витамин) является простетической группой карбоксилаз. Кроме того, он не только выступает в роли карбоксилазного кофактора, но и участвует в иммунитете и во многих проявлениях метаболизма.

В последние годы значительный прогресс был сделан в расшифровке генного механизма, в котором участвует биотин на транскрипционном и посттранскрипционном уровнях, и в понимании механизмов взаимодействия биотина и генной экспрессии [A. Vilches-Flores, C. Fernandez-Mejia, 2005].

Общепринято полагать, что митохондриальный окислительный распад является одним из факторов старения, происходящего за счет ингибирования пути биосинтеза гема в митохондрии, последующего повреждения ДНК. Дефицит ряда миронутриентов способствует этому. К ним относятся железо, цинк, пантотеновая кислота и, как оказалось, биотин. Магний и марганец, участвуя в митохондриальном обмене, не воздействуютна гемм непосредственно. Предполагается, что коррекция содержания в организме данных нутриентов и биотина может способствовать снижению активности процессов старения [B. Ames, H. Atamna, D. Killilea, 2005].

Сохраняется большой интерес к ферменту биотинидазе, который участвует в метаболизме биотина. Дефицит биотинидазы был открыт еще в 1982 году. Обсуждаются вопросы взаимодействия биотинидазы и белков-гистонов, роль фермента в функциях хроматина ДНК [B. Wolf, 2005].

Очень важно, что, как и в витаминах А и D, в биотине обнаружились ярко выраженные свойства гормона. H. Watanabe с соавторами [2007] доказали гормональный контроль биотина над генами, ответственными за эмбриогенез и развитие скелета. На фоне недостаточности биотина его гормональная активность резко снижается и тормозится развитие клеток соединительной и костной тканей.

В целом, анализируя мировую литературу по биотину, можно говорить о том, что сформировалось понятие об особенной генетической болезни – биотинзависимом множественном карбоксилазном дефиците. Причиной болезни является, как предполагается, снижение активности голокарбоксилазной синтетазы. Выявлен интересный факт: природа биотина двойственна – он является одновременно переносчиом карбоксила, кофактора карбоксилазы, и лигандом неизвестной функции относительно гистонов [R. Gravel., M. Narang, 2005].

Ферменты, содержащие в качестве коэнзима биотин, катализируют реакции карбоксилирования, сопряженные с распадом АТФ, и реакции транскарбоксилирования (протекающие без участия АТФ), при которых субстраты обмениваются карбоксильной группой. Реакции карбоксилирования и транскарбоксилирования имеют важное значение в организме при синтезе высших жирных кислот, белков, пуриновых нуклеотидов (соответственно нуклеиновых кислот).

Установлено, что биотин регулирует экспрессию генов, ответственных за метаболизм инсулина и глюкозы. Он стимулирует работу генов, ответственных за усвоение глюкозы крови (через продукцию инсулина, через инсулиновые рецепторы, панкреатическую и печеночную глюкокиназу). Напротив, биотин уменьшает экспрессию печеночной фосфоэнолпируват карбооксикиназы – фермента, стимулирующего производство глюкозы печенью. Таким образом, биотин регулирует деятельность генов, которые обеспечивают интермедиаторный обмен, особенно углеводный и жировой.

Список литературы:

1. Горбачев В.В., Горбачева В.Н. Витамины, микро- и макроэлементы. Справочник. Мн.: Книжный дом; Интерпрессервис, 2002. – 544 с.
2. Методические рекомендации МР № 2.3.1. 1915 – 04. МЗСР РФ, М.: 2004. – 34 с.
3. Подколозин А.А. Действие биологически активных веществ в малых дозах / А.А. Подколозин, К.Г. Гуревич. М.: КМК, 2002. –170 с.
4. Тутельян, В.А. Микронутриенты в питании здорового и больного человека / В.А. Тутельян, В.Б. Спиричев и др. М.: Колос, 2002. – 423 с.
5. Ames B.N., Atamna H., Killilea D.W. Mineral and vitamin deficiencies can accelerate the mitochondrial decay of aging. // Mol Aspects Med. – 2005 Aug. – Oct. 26 (4–5): Р. 363.
6. Baur B., Baumgartner ER. Biotin and biocytin uptake into cultured primary calf brain microvessel endothelial cells of the blood-brain barrier.// Brain Res. 2000 Mar. 10; 858 (2): 348–355.
7. Fernandez-Mejia C. Pharmacological effects of biotin. //J Nutr Biochem. – 2005 Jul.; 16 (7): 424–427.
8. Goodman & Gilman's «The pharmacological Basis of Therapeutics» Eight Edition, vol. 2, 2002.
9. Gravel R.A., Narang M.A. Molecular genetics of biotin metabolism: old vitamin, new science.//J Nutr Biochem. 2005 Jul.; 16 (7): 428–431.
10. Krol A, Krafchik B. Development of antibodies for cancer therapy.// Expert Opin Biol Ther. – 2006 Aug.; 6 (8): 787–796.
11. Mock D.M. Marginal biotin deficiency is teratogenic in mice and perhaps humans: a review of biotin deficiency during human pregnancy and effects of biotin deficiency on gene expression and enzyme activities in mouse dam and fetus. J Nutr Biochem. – 2005 Jul.; 16 (7): 435–437.
12. Suzuki Y., Yang X., Aoki Y., Kure S., Matsubara Y. Mutations in the holocarboxylase synthetase gene HLCS. //Hum Mutat. – 2005 Oct.; 26 (4): 285–290.
13. Tong L. Acetyl-coenzyme A carboxylase: crucial metabolic enzyme and attractive target for drug discovery. Cell Mol Life Sci. – 2005 Aug.; 62(16):1784–803
14. Vilches-Flores A., Fernandez-Mejia C. Effect of biotin upon gene expression and metabolism //Rev Invest Clin. – 2005 Sep.–Oct.; 57 (5): 716–724.
15. Watanabe H., Shionyu M, Kimura T., et al. Splicing factor 3b subunit 4 binds BMPR-IA and inhibits osteochondral cell differentiation // J BiolChem. 2007, May.; 18.
16. Wolf B. Biotinidase: its role in biotinidase deficiency and biotin metabolism. J Nutr Biochem. – 2005 Jul.; 16 (7): 441–445.

Комментарии