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Cobalamin (Vitamin B12)

Cobalamin (Vitamin B12) ist ein wasserlösliches (hydrophiles) Vitamin und gehört zu der Gruppe der B-Vitamine.

Verbindungen von Cobalamin

Unter dem Begriff Cobalamin werden alle vitaminwirksamen Verbindungen zusammengefasst, die dasselbe chemische Grundgerüst aufweisen.

Ein zentral gebundenes Cobaltatom ist für die Vitaminfunktion der Cobalamine ausschalggebend. Das Cobaltatom kann mit verschiedenen Resten verbunden sein, wodurch folgende unterschiedliche Cobalamin-Formen entstehen:

  • Cyanid – Cyanocobalamin (Vitamin B12)
  • Einer Hydroxygruppe – Hydroxocobalamin (Vitamin B12a)
  • Wasser – Aquocobalamin (Vitamin B12b)
  • Stickstoffdioxid – Nitrocobalamin (Vitamin B12c)
  • Einer Methylgruppe – Methylcobalamin (Coenzym)
  • 5´-Desoxyadenosyl – 5´-Desoxyadenosylcobalamin (Adenosylcobalamin, Coenzym).

Von den aufgeführten Abkömmlingen (Derivaten) spielen nur das synthetisch hergestellte Cyanocobalamin und die Speicherform Hydroxocobalamin eine therapeutische Rolle. Diese werden im Organismus zu den aktiven Formen Methylcobalamin und Adenosylcobalamin umgewandelt [1, 2, 6, 8, 11-14].

Synthese von Cobalamin

Die Synthese des Vitamins ist sehr komplex und findet ausschließlich in bestimmten Mikroorganismen statt. So trägt bei verschiedenen Tierarten die Bildung durch die Darmflora (enterale Synthese) mehr oder weniger zur Deckung des Cobalamin-Bedarfs bei.

Bei Pflanzenfressern (Herbivoren) ist die Eigensynthese im Darm völlig ausreichend. Bei Fleischfressern (Carnivoren) wird der Bedarf nicht nur über die Synthese durch die Darmflora, sondern zugleich durch die Cobalamin-Zufuhr mit dem Fleisch gedeckt [1, 2, 7, 12, 14].

Für den Menschen ist das von der Dickdarmflora gebildete Cobalamin nicht ausreichend nutzbar. Aus diesem Grund ist der Mensch auf die zusätzliche Aufnahme des B-Vitamins mit der Nahrung angewiesen [2, 12, 14].

Aufnahme von Cobalamin

In Lebensmitteln liegt das B-Vitamin an Proteine gebunden oder in freier Form vor. Gebundenes Nahrungscobalamin wird im Magen durch Magensäure und ein Verdauungsenzym (Pepsin) aus seiner Proteinbindung gelöst.

Anschließend wird das Vitamin größtenteils an Glykoproteine (Haptocorrine (HC)) angelagert. Beim frei vorliegenden Nahrungscobalamin erfolgt die Anlagerung an HC bereits im Speichel [1, 2, 5, 7, 8-10, 12-14].

Dieser Komplex gelangt in den oberen Dünndarmabschnitt, wo es unter Einwirkung vom Verdauungsenzym (Trypsin) zur Spaltung des Komplexes und zur Bindung von Cobalamin an den sogenannten Intrinsic Factor (IF) kommt [1, 2, 5, 7, 8, 9, 12-14].

Der Komplex aus Cobalamin und IF wird zum unteren Dünndarmabschnitt (distalen Ileum) transportiert und dort  in die Zellen der Darmschleimhaut (Mukosazellen) aufgenommen [5].

Innerhalb der Zelle kommt es durch ein Enzym (Protonen-Adenosintriphosphatasen) zu einer Senkung des pH-Wertes und anschließender Zerlegung des Komplexes. Das freie Cobalamin wird an ein Transportprotein (Transcobalamin-II) gebunden. Die entstandene Holotranscobalamin-Verbindung gelangt letztlich in das Blut [1, 5, 7, 9, 12].

Die durch den Intrinsic Factor vermittelte Cobalamin-Aufnahme beträgt nur maximal 1,5-2,0 Mikrogramm pro Mahlzeit, da das Aufnahmevermögen (Inkorporationskapazität) der Dünndarmschleimhaut für den Komplex aus Cobalamin und Intrinsic Factor begrenzt ist.

Übersteigt der Cobalamin-Verzehr aus der Nahrung einer normalen Zufuhrmenge von circa 10 Mikrogramm gewinnt der IF-unabhängige Aufnahmeweg (passive Cobalaminresorption) zunehmend an Bedeutung. So werden beispielsweise nach oraler Verabreichung von 1.000 µg Vitamin B12 von der insgesamt resorbierten Cobalaminmenge von 10,5 µg nur 1,5 µg (14 %) IF-abhängig und bereits 9 µg (86 %) IF-unabhängig über passive Diffusion aufgenommen [1-3, 8, 12, 13].

Transport und Verteilung im Körper

Der Komplex aus Cobalamin und dem Transportprotein (Transcobalamin-II) gelangt in die Blutbahn und von dort aus zu den Zielgeweben. Innerhalb der Zelle wird der Komplex enzymatisch (proteolytisch) abgebaut und das B-Vitamin wird in Form von Hydroxocobalamin ins Zellinnere freigesetzt.

Das Transportprotein enthält 6-20 % des im Plasma vorhandenen Vitamins und ist die metabolisch aktive Cobalamin-Fraktion. Es weist eine relativ kurze biologische Halbwertszeit von ein bis zwei Stunden auf.

Aus diesem Grund sinkt Holotranscobalamin bei ungenügender Cobalamin-Aufnahme rasch unter den Normalwert und eignet sich zur Frühdiagnostik eines Cobalamin-Mangels.

Speicherung von Cobalamin

Hauptspeicherorgan für Cobalamin ist die Leber, in der etwa 60 % des körpereigenen Cobalamins deponiert werden. Zu etwa 30 % ist das B-Vitamin in der Skelettmuskulatur gespeichert. Der Rest entfällt auf die übrigen Gewebe wie Herz und Gehirn. Der Gesamtkörperbestand beträgt 2-5 Milligramm [2, 3, 12, 13].

Cobalamin ist das einzige wasserlösliche Vitamin, das in nennenswerten Mengen gespeichert wird. Die relativ hohen Körperbestände und die geringe Umsatzrate (Turnover) des Vitamins mit 2 Mikrogramm pro Tag sind Ursache dafür, dass sich ein Cobalamin-Mangel erst nach Jahren klinisch bemerkbar macht.

Aus diesem Grund entwickeln strenge Vegetarier trotz Cobalamin-armer Ernährung erst nach 5-6 Jahren Mangelerscheinungen. Bei Patienten mit Erkrankung oder operativer Entfernung des Magens oder des unteren Dünndarmabschnitts kann es jedoch schon nach 2-3 Jahren zu einer Mangelsituation kommen, da weder Nahrungscobalamin aufgenommen noch über die Galle (biliär) ausgeschiedenes Cobalamin rückresorbiert werden kann [1-3, 7, 10, 12, 13].

Ausscheidung von Cobalamin

Aufgrund eines effektiven Leber-Darm-Kreislaufs (enterohepatischen Kreislaufs) werden die täglich 3-8 Mikrogramm mit der Gallenflüssigkeit ausgeschiedenen Cobalamin-Mengen im unteren Dünndarmabschnitt rückresorbiert.

Die Cobalamin-Ausscheidung über die Nieren ist bei normaler Aufnahme sehr gering und liegt bei einer durchschnittlichen täglichen Zufuhr von 3-8 Mikrogramm bei 0,143 % pro Tag [4].

Mit zunehmender Dosis steigt der Anteil des aufgenommenen Cobalamins im Harn an. Nach 1.000 Mikrogramm verabreichtem Cyanocobalamin werden von den resorbierten 9,6 Mikrogramm Cobalamin noch 94 % in den Nieren zurückgehalten und 6 % über die Nieren eliminiert [3, 12, 13].

 

Literatur

  1. Bässler K.-H., Grühn E., Loew D., Pietrzik K. (2002) Vitamin-Lexikon für Ärzte, Apotheker und Ernährungswissenschaftler. 3. Auflage. Urban & Fischer, München

  2. Biesalski H. K., Köhrle J., Schümann K. (2002) Vitamine, Spurenelemente und Mineralstoffe. Prävention und Therapie mit Mikronährstoffen. Georg Thieme Verlag, Stuttgart

  3. Biesalski H. K., Fürst P., Kasper H. et al. (2004) Ernährungsmedizin. Nach dem Curriculum Ernährungsmedizin der Bundesärztekammer. 3. Auflage. Georg Thieme Verlag, Stuttgart

  4. Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE), Österreichische Gesellschaft für Ernährung (ÖGE), Schweizerische Gesellschaft für Ernährungsforschung (SGE), Schweizerische Vereinigung für Ernährung (SVE) (Hrsg.) (2000) DACH: Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr. Umschau/Braus Verlag, Frankfurt am Main

  5. Dali-Youcef N., Andrés E. (2009) An update on cobalamin deficiency in adults. QJM; 102(1): 17-2

  6. Hahn A. (2001) Nahrungsergänzungsmittel. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart

  7. Hahn A., Ströhle A., Wolters M. (2006) Ernährung. Physiologische Grundlagen, Prävention, Therapie. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart

  8. Herrmann W. (2008) Hyperhomocysteinämie, B-Vitamin-Mangel und Gefäß- sowie neurodegenerative Erkrankungen. In: Thomas L (Hrsg.), Labor und Diagnose. Indikationen und Bewertung von Laborbefunden für die medizinische Diagnostik. TH-Books Verlagsgesellschaft mbH, Frankfurt am Main, 2008

  9. Herrmann W. und Obeid R. (2008) Causes and early diagnosis of Vitamin B12 deficiency [Ursachen und frühzeitige Diagnostik von Vitamin B12-Mangel]. Dtsch Arztebl Int; 105(40): 680-5

  10. Kasper H. (2004) Ernährungsmedizin und Diätetik. 10. Auflage. Urban & Fischer Verlag, München

  11. Leitzmann C., Müller C., Michel P. et al. (2005) Ernährung in Prävention und Therapie. Hippokrates Verlag in MVS Medizinverlage Stuttgart GmbH & Co. KG

  12. Pietrzik K., Golly I., Loew D. (2008) Handbuch Vitamine. Für Prophylaxe, Beratung und Therapie. Urban & Fischer Verlag, München

  13. Schmidt E. und Schmidt N. (2004) Leitfaden Mikronährstoffe. Orthomolekulare Prävention und Therapie. 1. Auflage. Urban & Fischer Verlag, München

  14. Watanabe F. (2007) Vitamin B12 Sources and Bioavailability. Exp Biol Med; 232: 1266-1274

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