Vitamin A

Definition, Synthese, Resorption, Transport und Verteilung

Als Vitamin A werden natürliche und synthetische Verbindungen mit chemisch ähnlicher Struktur, jedoch unterschiedlicher biologischer Wirksamkeit bezeichnet.

Zu diesen Verbindungen gehören sowohl Retinol und Retinylester (Fettsäureester des Retinols), wie Retinylacetat, -palmitat und -propionat, die zu Retinal und Retinsäure metabolisierbar (verstoffwechselbar) sind, als auch Carotinoide mit Provitamin A-Aktivität, wie Beta-Carotin. Retinoide – natürliche und synthetische Retinsäure-Derivate (Abkömmlinge) – weisen hingegen keine vollständige Vitamin A-Wirkung auf, da sie nicht zur Ausgangssubstanz Retinol verstoffwechselt werden können. Sie haben weder Einfluss auf die Spermatogenese (Bildung von Samenzellen) noch auf den Sehzyklus [3, 5, 6, 9, 10].

Die biologische Wirkung von Vitamin A wird in Internationalen Einheiten (IE) beziehungsweise in Retinol-Äquivalenten (RE) angegeben:

  • 1 IE Vitamin A entspricht 0,3 µg Retinol
  • 1 RE entspricht
    • 1 µg Retinol
    • 6 µg Beta-Carotin
    • 12 µg anderer Carotinoide mit Provitamin A-Wirkung [6, 9]

Strukturmerkmal von Vitamin A ist die mehrfach ungesättigte Polyenstruktur, bestehend aus vier Isoprenoideinheiten mit konjugierten Doppelbindungen (ein chemisches Strukturmerkmal, welches abwechselnd eine Einfachbindung und eine Doppelbindung aufweist). Die isoprenoide Seitenkette ist an einem Beta-Iononring gebunden. Am Ende des azyklischen Teils befindet sich eine funktionelle Gruppe, die im Organismus verändert werden kann. So führt eine Veresterung (Gleichgewichtsreaktion, bei der ein Alkohol mit einer Säure reagiert) des Retinols mit Fettsäuren zu Retinylester und eine Oxidation des Retinols reversibel (umkehrbar) zu Retinal (Vitamin A-Aldehyd) beziehungsweise irreversibel (unumkehrbar) zu Retinsäure [1, 6, 9].

Synthese

Vitamin A kommt ausschließlich im tierischen und menschlichen Organismus vor. Dabei stammt es weitgehend aus dem Abbau von Carotinoiden, die der Mensch beziehungsweise die Tiere mit der Nahrung aufnehmen. Der Umbau der Provitamine A erfolgt im Darm und in der Leber.
Bei dezentraler Spaltung von Beta-Carotin durch das Enzym 15,15´-Dioxygenase – Carotinase – der Enterozyten (Zellen des Dünndarmepithels) entsteht je nach Ort der Degradation (Zerlegung) des Moleküls 8´-, 10´- oder 12´-Beta-Apocarotinal, das durch weiteren Abbau beziehungsweise Kettenverkürzung zu Retinal umgewandelt wird.
Bei zentraler Spaltung von Beta-Carotin durch die Alkohol-Dehydrogenase der Leber werden zwei Moleküle Retinal regeneriert (gebildet). Retinal kann in der Folge entweder zum biologisch aktiven Retinol reduziert – reversibler Prozess – oder zu Retinsäure oxidiert werden – irreversible Umwandlung. Die Oxidation von Retinal zu Retinsäure findet jedoch im weitaus geringeren Maße statt [1, 3, 9, 10].

Resorption

Wie alle fettlöslichen Vitamine wird auch Vitamin A im Rahmen der Fettverdauung im oberen Dünndarm resorbiert (aufgenommen), d.h. die Anwesenheit von Nahrungsfetten als Transportmittel der lipophilen (fettlöslichen) Moleküle, Gallensäuren zur Solubilisierung (Erhöhung der Löslichkeit) und Micellenbildung (Bildung von Transportkügelchen, welche fettlösliche Substanzen in wässriger Lösung transportierbar machen) und Esterasen (Verdauungsenzymen) zur Spaltung der Retinylester ist für eine optimale intestinale Aufnahme (Aufnahme über den Darm) notwendig.

Vitamin A wird entweder in Form seines Provitamins – meist Beta-Carotin – aus pflanzlichen Lebensmitteln oder in Form seiner Fettsäureester – meist Retinylpalmitat – aus tierischen Produkten aufgenommen [1-4, 6, 9, 10].

Die Absorptionsrate von Retinol liegt je nach Literatur zwischen 70-90 % und hängt stark von Art und Menge gleichzeitig zugeführter Fette ab [1, 3, 4].

Transport und Verteilung im Körper

Während des Transports zur Leber können die Retinylester in geringem Umfang über das Enzym Lipoproteinlipase (LPL) in verschiedene Gewebe, zum Beispiel Muskel-, Fettgewebe und Milchdrüse, aufgenommen werden. Der überwiegende Teil der veresterten Retinol-Moleküle wird jedoch zur Leber transportiert. Es resultiert die Aufnahme der Retinylester in die Leber und die Hydrolyse zu Retinol welches in den Parenchymzellen der Leber als kurzfristiger Speicher dient, während überschüssiges Retinol von den perisinusoidalen Stellatumzellen (fettspeichernde Stern- oder Ito-Zellen; 5-15 % der Leberzellen) als Retinylester langfristig gespeichert wird [2, 3, 6, 9].
Die Retinylester der perisinusoidalen Stellatumzellen machen etwa 50-80 % des gesamten Vitamin A-Pools des Körpers und etwa 90 % der gesamten Leberkonzentration aus. Die Speicherkapazität der Stellatumzellen ist nahezu unbegrenzt. So können diese Zellen selbst bei chronisch hoher Zufuhr ein Vielfaches der üblichen Speichermenge aufnehmen [2, 3].
Gesunde Erwachsene weisen eine durchschnittliche Konzentration an Retinylestern von 100-300 µg und Kinder von 20-100 µg pro g Leber auf. Die Halbwertszeit der in der Leber gespeicherten Retinylester beträgt 50-100 Tage, bei chronischem Alkoholkonsum auch weniger [1-3, 6, 9].

Ausscheidung

Etwa 20 % des oral zugeführten Vitamins A werden nicht resorbiert und über Galle und Fäzes beziehungsweise den Urin eliminiert. Um Vitamin A in eine ausscheidbare Form zu überführen, wird es – wie alle lipophilen (fettlöslichen) Substanzen – der Biotransformation unterzogen [6, 9].

Die Biotransformation findet in der Leber statt und kann in zwei Phasen unterteilt werden:

  • In Phase I wird Vitamin A zur Erhöhung der Löslichkeit durch das Cytochrom-P-450-System hydroxyliert (Einfügen einer OH-Gruppe)
  • In Phase II erfolgt die Konjugation mit stark hydrophilen (wasserlöslichen) Stoffen – dazu wird mit Hilfe der Glucuronyltransferase Glucuronsäure auf die zuvor eingefügte OH-Gruppe von Vitamin A übertragen [9]

Literatur

  1. Bässler K.-H., Golly I., 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. Gerster H. (1997) Vitamin A – functions, dietary requirements and safety in humans. Int J Vitam Nutr Res; 67: 71-90
  5. Hahn A. (2001) Nahrungsergänzungsmittel. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart
  6. Hahn A., Ströhle A., Wolters M. (2006) Ernährung. Physiologische Grundlagen, Prävention, Therapie. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart
  7. IOM (2001) Institute of Medicine. Food and Nutrition Board: Dietary Reference Intakes for Vitamin A, Vitamin K, Arsenic, Boron, Chromium, Copper, Iodine, Iron, Manganese, Molybdenum, Nickel, Silicon, Vanadium and Zinc. National Academy Press, Washington DC
  8. Kasper H. (2004) Ernährungsmedizin und Diätetik. 10. Auflage. Urban & Fischer Verlag, München
  9. Pietrzik K., Golly I., Loew D. (2008) Handbuch Vitamine. Für Prophylaxe, Beratung und Therapie. Urban & Fischer Verlag, München
  10. Schmidt E. und Schmidt N. (2004) Leitfaden Mikronährstoffe. Orthomolekulare Prävention und Therapie. 1. Auflage. Urban & Fischer Verlag, München
  11. West C.E. (2000) Meeting requirements for vitamin A. Nutr Rev; 58: 341-345
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