Vitamin E

Definition, Synthese, Resorption, Transport und Verteilung

Vitamin E ist die Bezeichnung für alle natürlichen und synthetischen Tocol- und Tocotrienol-Derivate (Abkömmlinge), die die biologische Aktivität von alpha-Tocopherol aufweisen. Alpha-Tocopherol beziehungsweise sein Stereoisomer RRR-alpha-Tocopherol (alte Bezeichnung: D-alpha-Tocopherol) stellt die bedeutendste in der Natur vorkommende Verbindung dar [2, 3, 11-13].

Strukturmerkmal der Tocopherole ist der Chroman-6-ol-Ring mit einer aus drei Isopren-Molekülen bestehenden Seitenkette. Anzahl und Position der Methylgruppen am Chroman-6-ol-Ring entscheiden über die unterschiedliche Vitamin E-Aktivität der einzelnen Tocopherole.

Zu den Vitamin E-Verbindungen pflanzlicher Herkunft gehören:

  • 4 Tocopherole – alpha-, beta-, gamma-, delta-Tocopherol mit gesättigter isoprenoider Seitenkette
  • 4 Tocotrienole – alpha-, beta-, gamma-, delta-Tocotrienol mit ungesättigter isoprenoider Seitenkette [2, 7, 12, 13]

Bei den voll- beziehungsweise halbsynthetischen Vitamin E-Formen handelt es sich um äquimolare Mischungen der Stereoisomere des alpha-Tocopherols – all-rac-alpha-Tocopherol (alte Bezeichnung: D,L-alpha-Tocopherol), ein Gemisch aus acht Enantiomeren, die sich einzig durch die Position der Methylgruppen im Molekül unterscheiden.

Zur Standardisierung der Vitamin E-Aktivität eines Tocopherol-Derivates werden nach der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE) und der US National Research Council (NRC) Zufuhrempfehlungen und Gehalte in der Nahrung als RRR-alpha-Tocopherol-Äquivalent (alpha-TÄ) angegeben. Die Vitamin E-Aktivität von RRR-alpha-Tocopherol wird mit 100 % angesetzt (Referenzsubstanz) und die übrigen Verbindungen prozentual dazu entsprechend ihrer Aktivität [1, 2, 4, 7, 12, 13].

Biologische Aktivität (in % zu RRR-alpha-Tocopherol) und Umrechnungsfaktoren für einzelne Vitamin E-Formen:

  • 1 mg RRR-alpha-Tocopherol (5,7,8-Trimethyltocol) = 100 %
    • entspricht 1,00 mg alpha-TÄ = 1,49 I.E. (Internationale Einheiten)
  • 1 mg RRR-beta-Tocopherol (5,8-Dimethyltocol) = 50 %
    • entspricht 0,50 mg alpha-TÄ = 0,75 I.E.
  • 1 mg RRR-gamma-Tocopherol (7,8-Dimethyltocol) = 10 %
    • entspricht 0,10 mg alpha-TÄ = 0,15 I.E.
  • 1 mg RRR-delta-Tocopherol (8-Methyltocol) = 3 %
    • entspricht 0,03 mg alpha-TÄ = 0,05 I.E.
  • 1 mg RRR-alpha-Tocopherylacetat = 91 %
    • entspricht 0,91 mg alpha-TÄ = 1,36 I.E.
  • 1 mg RRR-alpha-Tocopherylhydrogensuccinat = 81 %
    • entspricht 0,81 mg alpha-TÄ = 1,21 I.E.
  • 1 mg R-alpha-Tocotrienol (5,7,8-Trimethyltocotrienol) = 30 %
    • entspricht 0,30 mg alpha-TÄ = 0,45 I.E.
  • 1 mg R-beta-Tocotrienol (5,8-Dimethyltocotrienol) = 5 %
    • entspricht 0,05 mg alpha-TÄ = 0,08 I.E.
  • 1 mg all-rac-alpha-Tocopherol = 74 %
    • entspricht 0,74 mg alpha-TÄ = 1,10 I.E.
  • 1 mg all-rac-alpha-Tocopherylacetat = 67 %
    • entspricht 0,67 mg alpha-TÄ = 1,00 I.E.
  • 1 mg all-rac-alpha-Tocopherylhydrogensuccinat = 60 %
    • entspricht 0,60 mg alpha-TÄ = 0,89 I.E. [2, 7, 10, 12, 13]

Synthese

Zur Vitamin E-Synthese sind ausschließlich Pflanzen befähigt. Das Verhältnis der einzelnen Tocopherole zueinander verändert sich im Laufe des Pflanzenwachstums [1, 2, 7, 12]. Während (dunkel-)grüne Pflanzenteile entsprechend ihrem Gehalt an Chloroplasten (zur Photosynthese befähigten Zellorganellen) relativ viel alpha-Tocopherol enthalten, kann in gelben Pflanzengeweben, Stengeln, Wurzeln und Früchten grüner Pflanzen eine vergleichsweise geringe Konzentration an Vitamin E festgestellt werden. In den nicht grünen Pflanzen beziehungsweise Pflanzengeweben kommt neben alpha-Tocopherol hauptsächlich gamma-Tocopherol vor [1, 2, 12].

Über die Nahrungskette gelangt Vitamin E in den tierischen Organismus und ist somit auch in tierischen Lebensmitteln, wie in Fleisch, Leber, Fisch, Milch und Eiern, nachweisbar. Die Tocopherol-Gehalte in Lebensmitteln tierischen Ursprungs sind jedoch weit niedriger als in pflanzlichen Produkten und stark von der Ernährung der Tiere abhängig [1, 12].

Resorption

Wie alle fettlöslichen Vitamine wird auch Vitamin E 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 Pankreasesterasen (Verdauungsenzymen aus der Bauchspeicheldrüse) zur Spaltung der Tocopherylester ist für eine optimale intestinale Aufnahme (Aufnahme über den Darm) notwendig.

Nur freies Vitamin E wird über die Schleimhaut im Dünndarm aufgenommen. Veresterte Formen von Vitamin E (z.B. Tocopherylacetat) werden vorher im Dünndarm gespalten und als freie Form resorbiert. Intrazellulär (innerhalb der Zelle) erfolgt die Inkorporation (Aufnahme) des Vitamins E in Chylomikronen (fettreiche Lipoproteine), die das lipophile Vitamin über die Lymphe in den peripheren Blutkreislauf transportieren [2, 3, 7, 12, 13].

Der Mechanismus der intestinalen Aufnahme von RRR-alpha-Tocopherol beruht auf einer Carrier-vermittelten passiven Diffusion [1, 7, 12, 13]. Bei physiologischer Zufuhr von Vitamin E ist eine Absorptionsrate zwischen 25-60 % zu erwarten. Die Bioverfügbarkeit des lipophilen Vitamins ist abhängig von der zugeführten Dosis, von Art und Menge der vorhandenen Nahrungsfette sowie der Anwesenheit von Gallensäuren und Esterasen aus dem Pankreas [1, 10, 12, 13]. Bei Gaben von 12 mg, 24 mg und 200 mg Vitamin E wurden unter einer durchschnittlichen Fettzufuhr Resorptionsraten von etwa 54 %, 30 % und 10 % festgestellt [4].

Transport und Verteilung im Körper

Während des Transports zur Leber werden freie Fettsäuren, Monoglyceride und im geringen Umfang auch alpha-Tocopherol aus den Chylomikronen unter Einwirkung des Enzyms Lipoproteinlipase (LPL), die sich auf Zelloberflächen befindet und Triglyceride spaltet, an periphere Gewebe, wie Fettgewebe und Muskulatur, abgegeben. Durch diesen Prozess werden die Chylomikronen zu Chylomikronen-Remnants (fettarmen Chylomikronen-Restpartikeln) abgebaut, die an spezifische Rezeptoren (Bindungsstellen) der Leber binden. Die Aufnahme der Vitamin E-Verbindungen in die Parenchymzellen der Leber erfolgt mittels rezeptorvermittelter Endozytose. Im Zytoplasma der Parenchymzellen wird Vitamin E auf das alpha-Tocopherol-bindende Protein beziehungsweise -Transferprotein (alpha-TBP/-TTP) übertragen, das bevorzugt RRR-alpha-Tocopherol bindet und dieses im Blutplasma in Form von Lipoproteinen transportiert [2, 7, 12].

VLDL (very low density lipoproteins; fetthaltige Lipoproteine sehr geringer Dichte) wird von der Leber sezerniert (abgesondert) und in den Blutkreislauf eingebracht, um RRR-alpha-Tocopherol auf extrahepatische (außerhalb der Leber gelegene) Gewebe zu verteilen. Zielorgane sind unter anderem Muskel, Herz, Nervensystem und Depotfett.

Speicherung

Für alpha-Tocopherol gibt es keine spezifischen Speicherorgane. Der Gesamtbestand des Körpers an Vitamin E beträgt etwa 2-5 g [1, 2, 12,13].

Vitamin E ist in folgenden Körpergeweben nachweisbar:

  • Fettgewebe – 0,2 mg/g Lipid; 150 µg/g Feuchtgewicht
  • Nebenniere/Nebennierenrinde – 0,7 mg/g Lipid; 132 µg/g Feuchtgewicht
  • Hypophyse – 1,2 mg/g Lipid; 40 µg/g Feuchtgewicht
  • Testes (Hoden) – 1,2 mg/g Lipid; 40 µg/g Feuchtgewicht
  • Thrombozyten (Blutplättchen) – 1,3 mg/g Lipid; 30 µg/g Feuchtgewicht
  • Muskulatur – 0,4 mg/g Lipid; 19 µg/g Feuchtgewicht
  • Leber – 0,3 mg/g Lipid; 13 µg/g Feuchtgewicht [12]

Während alpha-Tocopherol aus dem Lipidkompartiment des Fettgewebes, der Muskulatur, der Erythrozyten (roten Blutkörperchen), des Gehirns und des Rückenmarks – Nervengewebes – nur sehr langsam mobilisiert werden kann (Halbwertszeit 30-100 Tage), weisen Gewebe, wie Plasma, Leber, Niere und Milz, einen schnelleren Umsatz an Vitamin E auf (Halbwertszeit 5-7 Tage) [6, 8].

Der Vitamin E-Gehalt des menschlichen Körpers besteht zu annähernd 90 % aus RRR-alpha-Tocopherol und etwa 10 % aus gamma-Tocopherol. Andere Vitamin E-Formen sind nur in Spuren vorhanden [5, 12, 13].

Ausscheidung

Die Ausscheidung von Vitamin E steht mit deren antioxidativen Funktion in Verbindung. Nach hepatischer (in der Leber ablaufender) Oxidation des Tocopheroxylradikals zu Tocopherylchinon durch Peroxylradikale wird das Chinon mittels mikrosomaler Enzyme zum entsprechenden Hydrochinon reduziert [3, 9]. Alpha-Tocopherylhydrochinon kann über Galle und Fäzes (Stuhl) eliminiert werden.

Hauptroute der Ausscheidung von metabolisiertem sowie nicht resorbiertem Tocopherol ist jedoch die fäkale Eliminierung, hauptsächlich in Form von Tocopherylchinon, Tocopherylhydrochinon und Polymerisationsprodukten [1-3, 12].

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. 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. 1. Auflage. Umschau/Braus Verlag, Frankfurt am Main
  5. FNB (2000) Dietary Reference Intakes for Vitamin C, Vitamin E, Selenium, and Carotinoids. Food and Nutrition Board, Institute of Medicine. National Academic Press, Washington DC; p. 186-283
  6. Gaßmann B., Schultz M., Leist M., Brigelius-Flohe R. (1995) Vitamin E-Stoffwechsel und -Bedarf. Ernährungs-Umschau; 42: 80-87
  7. Hahn A., Ströhle A., Wolters M. (2006) Ernährung. Physiologische Grundlagen, Prävention, Therapie. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart
  8. Handelman G., Epstein W., Peerson J. et al. (1994) Human dipose alpha-tocopherol and gamma-tocopherol kinetics during and after 1 y of alpha-tocopherol supplementation. Am J Clin Nutr; 59: 1025-1032
  9. Hayashi T., Kanetoshi A., Nakamura M. et al. (1992) Reduction of alpha-tocopherolquinone to alpha-tocopherolhydroquinone in rat hepatocytes. Biochem Pharmacol; 44: 489-493
  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. Schultz M., Leist M., Petrzika M. et al. (1995) Novel urinary metabolite of alpha-tocopherol, 2,5,7,8-tetramethyl-2(2´-carboxyethyl)-6-hydroxychroman, as an indicator of an adequate vitamin E supply? Am J Clin Nutr; 62(6 Suppl): 1527S-1534S
  15. Smasal V., Golly I., Reinke C. (1995) Der Einfluss der körperlichen Leistung auf den Vitaminstatus. VitaMinSpur; 10: 137-142
  16. Stocker A, Zimmer S, Spycher S.E., Azzi A. (1999) Identification of a novel cytosolic tocopherol-binding protein: structure, specificity, and tissue distribution. Life; 48: 49-55
  17. Traber M.G., Elsner A., Brigelius-Flohe R. (1998) Synthetic as compared with natural vitamin E is preferentially excreted as alpha-CEHC in human urine; studies using deuterated alpha-tocopheryl acetates. FEBS Lett; 437: 145-148
  18. Zimmer S., Stocker A, Sarbolouki M. et al. (2000) A novel human tocopherol-associated protein: cloning, in vitro expression, and characterization. J Biol Chem; 275: 25672-80
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