Niacin (Vitamin B3)

Definition, Synthese, Resorption, Transport und Verteilung

Niacin ist ein Sammelbegriff für chemische Strukturen der Pyridin-3-Carbonsäure, wozu Nicotinsäure, ihr Säureamid Nicotinamid und die biologisch aktiven Coenzyme Nicotinamid-adenin-dinukleotid (NAD) und Nicotinamid-adenin-dinukleotid-phosphat (NADP) gehören.

Nicotinamid ist bevorzugt im tierischen Organismus in Form der Coenzyme NAD und NADP zu finden. Nicotinsäure kommt hingegen vorrangig in pflanzlichen Geweben, wie Getreide und Kaffeebohnen, vor, allerdings in geringeren Mengen und ist dort hauptsächlich kovalent (mittels einer festen Atombindung) an Makromoleküle gebunden – Niacytin, eine für den menschlichen Organismus nicht verwertbare Form [2, 3, 11, 13].

Nicotinsäure und Nicotinamid sind im intermediären Stoffwechsel ineinander überführbar und in Form von NAD beziehungsweise NADP coenzymatisch wirksam [1, 3, 7, 11, 13].

Synthese

Der menschliche Organismus kann NAD auf drei verschiedenen Wegen herstellen. Zum einen ist das Ausgangsprodukt für die NAD-Synthese die essentielle (lebensnotwendige) Aminosäure Tryptophan, zum anderen geht NAD aus Nicotinsäure und aus Nicotinamid hervor [2, 7, 11, 13].

Die NAD-Synthese aus L-Tryptophan spielt nur in Leber und Niere eine Rolle. Dabei sind beim Menschen im Durchschnitt 60 mg L-Tryptophan einem Milligramm Nicotinamid äquivalent (gleichwertig). Der Vitamin B3-Bedarf wird daher in Niacinäquivalenten angegeben (1 Niacinäquivalent (NÄ) = 1 mg Niacin = 60 mg L-Tryptophan). Dieses Verhältnis gilt jedoch nicht bei Tryptophan-armer Ernährung, da bei niedriger Tryptophanzufuhr die essentielle Aminosäure so lange ausschließlich für die Proteinsynthese verwendet wird, bis ein Überschuss über den Bedarf zur Proteinsynthese die NAD-Synthese ermöglicht [1-3, 7, 8, 11, 13]. Demnach ist auf eine ausreichende Tryptophanzufuhr zu achten. Gute Tryptophanlieferanten sind vor allem Fleisch, Fisch, Käse und Eier sowie Nüsse und Hülsenfrüchte [11].

Zudem ist eine ausreichende Versorgung mit Folat, Riboflavin (Vitamin B2) und Pyridoxin (Vitamin B6) von Bedeutung, da diese Vitamine im Tryptophanstoffwechsel beteiligt sind [3, 7, 11].

Die endogene (körpereigene) Synthese von Niacin aus L-Tryptophan schwankt schließlich in Abhängigkeit von der Qualität der Nahrung. Trotz durchschnittlicher Umsetzung von 60 mg Tryptophan zu 1 mg NÄ, liegt die Schwankungsbreite zwischen 34 und 86 mg Tryptophan [14]. Demnach sind über die Eigenproduktion von Vitamin B3 aus Tryptophan keine genauen Angaben möglich [1, 11].

Resorption

Nicotinamid wird nach Aufspaltung der Coenzyme bereits im Magen, zum größten Teil jedoch im oberen Dünndarm nach bakterieller Hydrolyse (Spaltung durch Reaktion mit Wasser) als freie Nicotinsäure rasch und fast vollständig absorbiert (aufgenommen). Die intestinale Aufnahme (Aufnahme über den Darm) in die Mukosazellen (Schleimhautzellen) folgt einem dosisabhängigen dualen Transportmechanismus. Niedrige Niacindosen werden in Abhängigkeit eines Natrium-Gradienten aktiv mittels eines Carriers nach einer Sättigungskinetik, hohe Niacindosen (3-4 g) zusätzlich durch passive Diffusion resorbiert (aufgenommen) [1, 2, 4, 5, 7, 11, 13].
Die Resorption von freier Nicotinsäure erfolgt ebenfalls im oberen Dünndarm rasch und nahezu vollständig nach dem gleichen Mechanismus [2, 7, 11, 13].

Die Absorptionsrate von Niacin wird im Wesentlichen von der Lebensmittelmatrix (Beschaffenheit der Lebensmittel) beeinflusst. So findet sich bei tierischen Lebensmitteln eine Resorption von nahezu 100 %, während bei Getreideprodukten und anderen Nahrungsmitteln pflanzlicher Herkunft aufgrund der kovalenten Bindung der Nicotinsäure an Makromoleküle – Niacytin – mit einer Bioverfügbarkeit von nur etwa 30 % zu rechnen ist [2, 3, 10, 12, 13]. Durch bestimmte Maßnahmen, wie Alkalibehandlung (Behandlung mit Alkalimetallen beziehungsweise chemischen Elementen, wie Natrium, Kalium und Calcium) oder Rösten der entsprechenden Lebensmittel, kann die komplexe Verbindung Niacytin gespalten und der Anteil an freier Nicotinsäure erhöht werden, woraus eine deutlich gesteigerte biologische Verwertbarkeit der Nicotinsäure resultiert. In Ländern, in denen Mais der wesentliche Niacinlieferant ist, wie Mexiko, steht durch Vorbehandlung des Getreides mit Calciumhydroxidlösung ein Grundnahrungsmittel zur Verfügung, das wesentlich zur Deckung des Niacinbedarfs beiträgt [2, 3, 11, 13]. Durch das Rösten von Kaffee wird die in den grünen Kaffeebohnen enthaltene, für den Menschen nicht verwertbare Methylnicotinsäure (Trigonellin) demethyliert, wodurch der Gehalt an freier Nicotinsäure von zuvor 2 mg/100 g grünen Kaffeebohnen auf etwa 40 mg/100 g Röstkaffee ansteigt [2, 3, 11, 13].

Eine gleichzeitige Nahrungszufuhr hat keinen Einfluss auf die Resorption von Nicotinsäure und Nicotinamid [11].

Transport und Verteilung im Körper

Resorbiertes Niacin, hauptsächlich als Nicotinsäure, gelangt über das Portalblut in die Leber, wo es zur Umwandlung in die Coenzyme NAD und NADP kommt [2-4, 7, 11]. Neben der Leber sind auch die Erythrozyten (rote Blutkörperchen) und andere Gewebe an der Speicherung von Niacin in Form von NAD(P) beteiligt [4, 11]. Die Reservekapazität an Vitamin B3 ist jedoch begrenzt und beträgt bei Erwachsenen etwa 2-6 Wochen [11, 13].

Die Leber reguliert den NAD-Gehalt in den Geweben in Abhängigkeit von der extrazellulären (außerhalb der Zelle gelegenen) Nicotinamidkonzentration – bei Bedarf spaltet sie NAD zu Nicotinamid auf, das auf dem Blutweg zur Versorgung der anderen Gewebe dient [2, 3, 11, 13].

Nicotinsäure kann im Gegensatz zu Nicotinamid die Blut-Hirn-Schranke (physiologische Barriere zwischen dem Blutkreislauf und dem Zentralnervensystem) nicht passieren und muss dazu erst über NAD in Nicotinamid umgewandelt werden [11].

Ausscheidung

Niacin wird in Form von Metaboliten (Abbauprodukten) hauptsächlich über die Niere ausgeschieden [11].

Nach höheren Dosen (3 g Vitamin B3/Tag) ändert sich jedoch das Ausscheidungsmuster der Metabolite, so dass auch unverändertes Nicotinamid im Urin erscheint [11].

Unter Basalbedingungen scheidet der Mensch etwa 3 mg methylierte Metabolite täglich über die Niere aus [3, 13].

Die Eliminations- beziehungsweise Plasmahalbwertszeit (Zeitspanne, die zwischen der Maximalkonzentration einer Substanz im Blutplasma auf den Abfall auf die Hälfte dieses Wertes verstreicht) ist vom Niacinstatus und der zugeführten Dosis abhängig. Sie beträgt im Mittel etwa 1 Stunde [11].

Eine chronische Dialysebehandlung (Blutreinigungsverfahren), die bei Patienten mit chronischem Nierenversagen zur Anwendung kommt, kann zu nennenswerten Niacinverlusten und somit zu erniedrigen Nicotinamid-Serumspiegel führen [2, 11].

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. Bundesinstitut für Risikobewertung: Domke A., Großklaus R., Niemann B. et al (Hrsg.) (2004) Verwendung von Vitaminen in Lebensmitteln - Toxikologische und ernährungsphysiologische Aspekte Teil 1. BfR-Hausdruckerei Dahlem
  5. D-A-CH (2000) Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE), Österreichische Gesellschaft für Ernährung (ÖGE), Schweizerische Gesellschaft für Ernährungsforschung (SGE), Schweizerische Vereinigung für Ernährung (SVE): Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr. 1. Auflage, Umschau/Braus Verlag, Frankfurt am Main
  6. Gaßmann B. (1997) Niacin - Definition, Ernährungsphysiologie, Stoffwechsel, Empfehlungen, Versorgung und Versorgungszustand in der Bundesrepublik Deutschland. Ernährungs-Umschau; 44: 10
  7. Hahn A., Ströhle A., Wolters M. (2006) Ernährung. Physiologische Grundlagen, Prävention, Therapie. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart
  8. Kasper H. (2004) Ernährungsmedizin und Diätetik. 10. Auflage. Urban & Fischer Verlag, München
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  10. Mensink G., Burger M., Beitz R. et al (2002) Was essen wir heute? Ernährungsverhalten in Deutschland. Beiträge zur Gesundheitsberichterstattung des Bundes. Robert Koch-Institut, Berlin
  11. Pietrzik K., Golly I., Loew D. (2008) Handbuch Vitamine. Für Prophylaxe, Beratung und Therapie. Urban & Fischer Verlag, München
  12. Roth-Maier D.A., Wauer A., Stangl G., Kirchgessner M. (2000) Preceaecal digestibility of niacin and pantothenic acid from different foods. Int J Vitamin and Nutr Res; 70: 8-13
  13. Schmidt E. und Schmidt N. (2004) Leitfaden Mikronährstoffe. Orthomolekulare Prävention und Therapie. 1. Auflage. Urban & Fischer Verlag, München
  14. Souci S.W., Fachman W., Kraut H. (2000) Die Zusammensetzung der Lebensmittel, Nährwert-Tabellen 1986/87. Wissenschaftl. Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart
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