Биотин: витамин B7 и его роль¶

Биотин (также известный как витамин B7, витамин H или кофермент R) — водорастворимое соединение группы витаминов B, необходимое для нормального функционирования организма человека и животных. По химической структуре представляет собой производное тетрагидроимидазола, соединённое с валериановой кислотой. Биотин выступает коферментом для ряда ферментов-карбоксилаз, участвующих в метаболизме жирных кислот, глюкозы и аминокислот. В отличие от жирорастворимых витаминов, он не накапливается в тканях в значительных количествах и выводится с мочой.

¶История открытия

В 1901 году голландский учёный Эйкман наблюдал у кур, питавшихся очищенным рисом, симптомы, напоминающие дефицит витаминов группы B. В 1927 году Маргарет Боас обнаружила, что дрожжевой экстракт содержит вещество, необходимое для роста некоторых бактерий. В 1936 году немецкий химик Фриц Кёгль выделил из яичного желтка кристаллическое соединение, которое назвали «биотин» (от греческого bios — жизнь). В 1940 году американский биохимик Винсент дю Виньо установил точную структуру молекулы, а в 1943 году синтезировал её.

¶Химические свойства и формы

Биотин существует в нескольких формах:

• Свободный биотин — водорастворимое кристаллическое вещество, устойчивое к нагреванию, но разрушающееся при длительном кипячении в щелочной среде.
• Биоцитин — связанная форма, присутствующая в продуктах животного происхождения; высвобождается под действием фермента биотинидазы в кишечнике.
• Карбоксибиотин — активная форма, образующаяся при присоединении к ферментам.

Молекулярная масса биотина — 244,31 г/моль. Он плохо растворим в воде при низких температурах, но хорошо — в горячей воде и щелочных растворах. В организме человека биотин синтезируется кишечной микрофлорой, однако этот источник не покрывает потребности полностью.

¶Биологическая роль

Биотин является простетической группой (небелковой частью) четырёх основных карбоксилаз:

1. Пируваткарбоксилаза — участвует в глюконеогенезе (синтезе глюкозы) и пополнении запасов оксалоацетата в цикле Кребса.
2. Ацетил-КоА-карбоксилаза — катализирует первый этап синтеза жирных кислот.
3. Пропионил-КоА-карбоксилаза — участвует в метаболизме аминокислот с разветвлённой цепью и жирных кислот с нечётным числом углеродных атомов.
4. β-метилкротонил-КоА-карбоксилаза — необходима для распада лейцина.

Кроме того, биотин участвует в регуляции экспрессии генов, влияя на активность факторов транскрипции, и играет роль в поддержании здоровья кожи, волос и ногтей, хотя механизм этого влияния изучен не до конца.

¶Источники и потребность

Суточная потребность в биотине для взрослых составляет около 30–50 мкг. Основные пищевые источники:

Биотин также синтезируется бактериями толстого кишечника. Дефицит витамина у здоровых людей встречается редко, так как он широко распространён в пище.

¶Дефицит и факторы риска

Недостаточность биотина может возникать по нескольким причинам:

• Авидин — белок, содержащийся в сырых яйцах, связывает биотин и препятствует его всасыванию. При длительном употреблении сырых яиц развивается «синдром белого яйца».
• Наследственные нарушения — дефицит биотинидазы, карбоксилазная недостаточность.
• Приём антибиотиков — подавляет кишечную микрофлору, синтезирующую биотин.
• Парентеральное питание без добавления витаминов.
• Беременность и лактация — повышают потребность в биотине.

Симптомы дефицита включают выпадение волос, ломкость ногтей, дерматиты, мышечную слабость, депрессию, судороги. В тяжёлых случаях возможны неврологические расстройства.

¶Применение

Биотин используется в медицине и косметологии:

• Лечение дефицитных состояний — при наследственных нарушениях обмена биотина, при длительном парентеральном питании.
• Добавки для волос и ногтей — популярны, однако клинические доказательства эффективности при отсутствии дефицита ограничены.
• Диагностика — в иммуноферментном анализе биотин используется как метка для обнаружения антител и антигенов.
• Биотехнология — в составе питательных сред для культивирования микроорганизмов.

¶Взаимодействия и безопасность

Биотин практически нетоксичен; избыток выводится с мочой. Однако высокие дозы могут искажать результаты лабораторных анализов, в частности тестов на тиреоидные гормоны и тропонин, что важно учитывать при диагностике. Взаимодействие с антиконвульсантами (например, вальпроевой кислотой) может снижать уровень биотина в крови.

¶Интересные факты

• Биотин был первым витамином, структура которого была полностью установлена методом рентгеноструктурного анализа.
• В 1943 году биотин стал первым витамином, полученным путём химического синтеза в промышленных масштабах.
• Некоторые штаммы бактерий, например Bacillus subtilis, используются для биотехнологического производства биотина.