Vitamine

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• Aktive Form: Retinol, Retinal, Retinsäure
• Empfohlene Zufuhr: 700 µg (♀)/800-850 µg (♂) Retinol-Äquivalent/Tag (1 µg Retinol ≙ 12 µg ß-Carotin)
• Hauptfunktion: Sehvorgang, Zellwachstum & -differenzierung

Definition:

Unter dem Begriff Vitamin A werden alle Verbindungen mit Vitamin-A-Wirksamkeit zusammengefasst, wobei Retinol die zentrale Wirkform darstellt. Chemisch gesehen handelt es sich dabei um Retinoide. Daneben gibt es einige Provitamine, die im Körper in Retinol umgewandelt werden. Das bedeutendste Provitamin-A ist ß-Carotin.

Funktionen:

• Sehvorgang: Bestandteil des Sehpigments Rhodopsin
• Wachstum und Differenzierung von Zellen und Gewebe: Aufrechterhaltung epithelialer Barrieren, Reparaturmechanismen, Schutz vor DNA-Schäden, etc.
• Immunsystem: Stimulation der Antikörperbildung, Differenzierung von Immunzellen, etc.
• Spermatogenese, Embryogenese: bedeutende Funktion als Wachstumsfaktor
• Erythropoese

Nahrungsquellen:

• Vitamin A (Retinol): Leber, Ei, Butter, Käse
• ß-Carotin: Möhren, Spinat, Grünkohl, Feldsalat, Paprika

 Tipp

Während Retinol nur in tierischen Produkten vorkommt, ist in pflanzlichen Lebensmitteln v.a. ß-Carotin enthalten. Bei pflanzlicher Ernährung ist daher auf eine ausreichende Versorgung mit ß-Carotin zu achten (→ Umrechnungsfaktor berücksichtigen: 1 µg Retinol ≙ 12 µg ß-Carotin!).

Klinik:

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• Aktive Form: 1,25-Dihydroxycholecalciferol (Calcitriol)
• Empfohlene Zufuhr: 800 IU/Tag (≙ 20 µg/Tag)
• Hauptfunktion: Calcium- und Phosphathomöostase

Definition:

Vitamin D ist der Sammelbegriff für Steroidverbindungen mit antirachitischer Aktivität. Die 2 wichtigsten Vitamin-D-Formen sind:

• Vitamin D2 (Ergocalciferol): in Spuren in pflanzlichen Lebensmitteln enthalten
• Vitamin D3 (Cholecalciferol): in tierischen Produkten enthalten; >50% entsteht durch endogene Synthese unter UV-Strahlung in der Haut

Beide Formen müssen im Körper aktiviert werden. Die biologisch aktiven Verbindungen sind:

• 1,25-Dihydroxyergocalciferol (aktiviertes Vitamin D2) bzw.
• 1,25-Dihydroxycholecalciferol (aktiviertes Vitamin D3, Calcitriol)

Funktionen:

• Calcium- & Phosphathomöostase
• Immunsystem: Stimulierung von Zellproliferation & -differenzierung, Regulation von Entzündungsreaktionen, antitumorale Effekte, etc.
• Beeinflussung endokriner Regelsysteme (z.B. Insulinsekretion)

Nahrungsquellen:

Es gibt nur wenige Lebensmittel, die nennenswerte Mengen an Vitamin D enthalten. Dazu zählen v.a. fettreiche Fische (z.B. Hering, Lachs, Aal oder Thunfisch) und vitaminisierte Produkte.

 Achtung

Nahrung allein reicht als Vitamin-D-Quelle nicht aus. Der Großteil des Bedarfs wird durch endogene Synthese gedeckt. Dazu ist eine ausreichende UV-Exposition notwendig. Aus diesem Grund stellen Mangelversorgungen v.a. in nördlicheren Breiten ein großes Problem dar. In Deutschland sind laut RKI ca. 60% der Bevölkerung unterversorgt. 

Klinik:

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• Aktive Form: α-Tocopherol
• Empfohlene Zufuhr: 11-12 mg/Tag (♀), 12-15 mg/Tag (♂)
• Hauptfunktion: Antioxidans

Definition:

Vitamin E ist der Überbegriff für alle Tocopherole und Tocotrienole mit der biologischen Aktivität von RRR-α-Tocopherol (auch α-Tocopherol). Von den 8 natürlich vorkommenden Verbindungen ist α-Tocopherol die wichtigste und wirksamste. 

Funktionen:

• Antioxidative Funktion: schützt als Radikalfänger ungesättigte Fettsäuren vor der Oxidation
• Bestandteil biologischer Membranen
• Wirkung auf Enzymaktivität: beteiligt an der Aktivierung und Hemmung verschiedener Enzyme (z.B. Proteinkinase C, 5-Lipoxygenase, etc.)

Nahrungsquellen:

Die beste Vitamin-E-Quelle sind pflanzliche Öle wie Weizenkeim-, Sonnenblumen-, oder Olivenöl. Geringere Mengen sind z.B. in grünem Gemüse oder Butter enthalten.

Klinik:

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• Aktive Form: Vitamin K2 (Menachinon)
• Empfohlene Zufuhr: 0,06-0,065 mg/Tag (♀), 0,07-0,08 mg/Tag (♂)
• Hauptfunktion: Blutgerinnung

Definition:

Vitamin-K-Verbindungen zählen zur Stoffklasse der Naphtochinone. Man unterscheidet 3 Formen:

• Vitamin K1 (Phyllochinon): Synthese durch Pflanzen
• Vitamin K2 (Menachinon): Synthese durch Mikroorganismen/Darmbakterien
• Vitamin K3 (Menadion): synthetisches Vitamin K

Funktionen:

• Vitamin K ist Cofaktor für die Modifikation (Carboxylierung der Glutamylreste) verschiedener Proteine:
  • Proteine des Gerinnungssystems: Aktivierung der Gerinnungsfaktoren II, VII, IX, X, Protein C und Protein S
  • Proteine der Knochenmatrix: beteiligt an der Bildung von Osteocalcin und Matrix-Gla-Protein → Bedeutend für die Knochenmineralisation

 Tipp

Merkhilfe für Vitamin-K-abhängige Gerinnungsfaktoren:
→ 1972 – Das Jahr der olympischen Spiele in München (für die Faktoren 10, 9, 7, 2)

Nahrungsquellen:

• Pflanzliche Produkte: Gemüse (v.a. grünes Gemüse wie Rosenkohl, Brokkoli etc.), Sonnenblumen-, Raps- und Sojaöl
• Tierische Produkte: Fleisch (hohe Mengen v.a. in Leber)

Klinik:

Hyper- und Hypovitaminosen spielen bei Vitamin K in der Regel nur im Säuglingsalter eine Rolle (siehe auch Artikel Ernährung im 1. Lebensjahr).

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Vitamin K und Cumarintherapie

Lange Zeit wurde Patient:innen unter Cumarintherapie eine Vitamin-K-arme Diät empfohlen. Heute weiß man, dass ein Verzicht auf Vitamin-K-reiche Lebensmittel wie grünes Gemüse nicht notwendig ist. Die mit der üblichen Nahrung aufgenommene Menge an Vitamin K zeigt keine relevanten antagonistischen Wirkungen. Eine besondere Überwachung der Gerinnungsparameter ist jedoch dann erforderlich, wenn eine deutliche Ernährungsumstellung (z.B. auf eine rein vegetarische Kost) erfolgt. 

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• Aktive Form: Thiaminpyrophosphat
• Empfohlene Zufuhr: 1 mg/Tag (♀), 1,1-1,3 mg/Tag (♂)
• Hauptfunktion: Coenzym im Kohlenhydrat- & Aminosäure-Stoffwechsel

Definition:

Vitamin B1 ist die Bezeichnung für verschiedene Verbindungen mit der biologischen Wirksamkeit von Thiamin. Die aktive Form von Vitamin B1 ist Thiaminpyrophosphat.

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B-Vitamine

Vitamin B ist der Sammelbegriff für 8 wasserlösliche Vitamine, die entweder direkt oder als Vorstufe verschiedener Coenzyme wirken. In chemischer und pharmakologischer Hinsicht bestehen jedoch keine Gemeinsamkeiten.

Zu den B-Vitaminen zählen Vitamin B1, B2, B3, B5, B6, B7, B9 und B12.

Funktionen:

• Coenzymfunktion im Kohlenhydrat- & Aminosäure-Stoffwechsel
  • Beispiele für Enzyme: Pyruvatdehydrogenase, α-Ketoglutarat-Dehydrogenase, Transketolase
• Neurophysiologische Funktion (Reizleitung, Neurotransmission)

Nahrungsquellen:

• Pflanzliche Produkte: Hülsenfrüchte, Nüsse, Getreideprodukte (Weizenkeime, Vollkornprodukte, Haferflocken)
  • Thiamin ist sehr hitzeempfindlich. Bei der Verarbeitung von Getreide (z.B. zu Weißmehl oder poliertem Reis) kommt es daher zu großen Verlusten.
• Schweinefleisch

Klinik:

Hypovitaminosen treten häufig in Ländern auf, in denen viel polierter Reis verzehrt wird. Die dabei entstehende Thiaminmangelerkrankung wird als Beriberi-Krankheit bezeichnet. In Industrieländern ist ein Mangel dagegen meist eine Folge von chronischem Alkoholismus und kann zum sog. Wernicke-Korsakow-Syndrom führen. Weitere Ursachen sind bestimmte Diäten oder körperliche Überlastung.

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Beriberi-Krankheit

• Frühsymptome (unspezifisch):
  • Müdigkeit, Schwäche, Appetitlosigkeit
  • Reizbarkeit, Konzentrationsstörungen
• Parästhesien etc.
• Spätsymptome:
  • Herzinsuffizienz (→ Tachykardie, Ödeme, Dyspnoe)
  • Lähmungen

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Wernicke-Korsakow-Syndrom (= Wernicke Enzephalopathie + Korsakow-Syndrom)

• Wernicke Enzephalopathie:
  • Gleichgewichtsstörungen
  • Lähmung der Augenmuskulatur (Ophtalmoplegien)
  • Bewusstseinsstörungen
• Korsakow-Syndrom:
  • Gedächtnisstörungen
  • Konfabulation (erfundene Aussagen)
  • Orientierungsstörungen

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• Aktive Form: Flavin-Mononukleotid (FMN), Flavin-Adenin-Dinukleotid (FAD)
• Empfohlene Zufuhr: 1,1-1,2 mg/Tag (♀), 1,3-1,4 mg/Tag (♂)
• Hauptfunktion: Coenzym bei Oxidations- & Reduktionsreaktionen

Definition:

Riboflavin zählt zur Gruppe der B-Vitamine. Im Organismus liegt es in seinen aktiven Coenzymformen vor: Flavin-Mononukleotid (FMN) und Flavin-Adenin-Dinukleotid (FAD). Alle 3 Formen werden unter dem Begriff Vitamin B2 zusammengefasst.

Funktionen:

• Zentrale Rolle im Stoffwechsel: Coenzym verschiedener Reaktionen (oxidative Desaminierungen, Dehydrierungen etc.)
• Medikamentendetoxifikation: Bestandteil des Cytochrom-P450 Systems
• Antioxidative Funktion: Bereitstellung von Glutathion

Nahrungsquellen:

• Tierische Produkte: Fleisch, Leber, Fisch, Milch- und Milchprodukte
• Pflanzliche Produkte: Vollkornbrot, Hefe, Pilze, Broccoli

Klinik:

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• Aktive Form: Nicotinamidadenindinucleotidphosphat (NADP⁺), Nicotinamidadenindinucleotid (NAD⁺)
• Empfohlene Zufuhr: 11-13 mg/Tag (♀), 14-16 mg/Tag (♂)
• Hauptfunktion: Coenzym zahlreicher Reaktionen

Definition:

Niacin ist der Sammelbegriff für Nicotinsäure und Nicotinsäureamid (Nicotinamid). Beide Verbindungen besitzen dieselbe biologische Wirksamkeit und werden im Körper in ihre aktiven Coenzymformen (NAD⁺  & NADP⁺) überführt.

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Niacin kann im Körper aus der Aminosäure Tryptophan synthetisiert werden. Dies ist allerdings von untergeordneter Bedeutung, da aus 60 mg Tryptophan nur 1 mg Niacin gebildet werden kann.

Funktionen:

• Zentrale Rolle im Stoffwechsel: Coenzym zahlreicher Reaktionen (Glykolyse, Citratzyklus, Fettsäuresynthese etc.)
• DNA-Replikation & –Reparatur
• Blutzuckerregulierung (Bestandteil des Glukosetoleranzfaktors)
• Neuroprotektive Eigenschaften
• Signaltransduktion

Nahrungsquellen:

• Tierische Produkte: Fleisch, Leber, Fisch, Eier
• Pflanzliche Produkte: Vollkornmehl, Buchweizen, Hülsenfrüchte

 Tipp

Vitamin B3 kommt in verschiedenen pflanzlichen und tierischen Lebensmitteln vor. Allerdings kann der Körper das Niacin, welches in tierischen Produkten enthalten ist, wesentlich besser verwerten. 

Klinik:

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Pellagra

Ein ausgeprägter Niacinmangel führt zum Krankheitsbild der Pellagra. Früher wurde Vitamin B3 deshalb auch als PP-Faktor (pellagra prevention factor) bezeichnet. Hypovitaminosen treten v.a. in Populationen auf, die sich überwiegend von Mais ernähren. Das darin enthaltene Niacin ist schlecht verwertbar. Zudem enthält Mais wenig Tryptophan. Das klassische Krankheitsbild geht mit der DDD-Symptomatik einher: Dermatitis, Diarrhö und Demenz.

Die Dermatitis zeigt sich v.a. an lichtexponierten Körperstellen. Ein charakteristisches Kennzeichen für die Krankheit ist der sog. Casal-Kragen (kragenförmige, dunkle Pigmentierung der Haut).

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• Aktive Form: Coenzym A (CoA), Phosphopantethein
• Empfohlene Zufuhr: 5 mg/Tag
• Hauptfunktion: zentrale Rolle im Stoffwechsel

Definition:

Pantothensäure ist ein hitzelabiles, wasserlösliches Vitamin. Der Name leitet sich vom griechischen pantos (= überall) ab, da das Vitamin zumindest in geringen Mengen in fast allen Lebensmitteln vorkommt.

Funktionen:

Zentrale Rolle im menschlichen Stoffwechsel → Als Bestandteil von Coenzym A und Acyl-Carrier-Protein an zahlreichen Reaktionen beteiligt: Kohlenhydrat-, Aminosäure- & Fettstoffwechsel, Synthese von Acetylcholin und Steroidhormonen, etc.

Nahrungsquellen:

In fast allen Nahrungsmitteln enthalten. Gute Quellen sind z.B. Vollkornprodukte, Leber, Eier oder Milch.

Klinik:

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• Aktive Form: Pyridoxalphosphat (PALP)
• Empfohlene Zufuhr: 1,4 mg/Tag (♀), 1,6 mg/Tag (♂)
• Hauptfunktion: Cofaktor für Enzyme des Aminosäure-Stoffwechsels

Definition:

Vitamin B6 ist der Oberbegriff für ähnliche chemische Verbindungen, deren aktivierter Metabolit Pyridoxalphosphat (PALP) ist. Dazu zählen Pyridoxin, Pyridoxal, Pyridoxamin und deren phosphorylierte Derivate.

Funktionen:

• Wichtigster Cofaktor für verschiedene Enzyme des Aminosäure-Stoffwechsels
• Als Coenzym weiterer Systeme u.a. beteiligt an:
  • Hämoglobinsynthese
  • Neurotransmittersynthese
  • Fettstoffwechsel
  • Kollagensynthese etc.

Nahrungsquellen:

• Tierische Produkte: Leber, Hühner- und Schweinefleisch, Fisch
• Pflanzliche Produkte: Gemüse, Vollkornprodukte, Nüsse

Klinik:

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• Aktive Form: Biotin
• Empfohlene Zufuhr: 0,04 mg/Tag
• Hauptfunktion: Cofaktor bei Carboxylierungen

Definition:

Biotin ist ein wasserlösliches Vitamin des B-Komplexes. Andere, weniger gebräuchliche Bezeichnungen sind Vitamin B7 oder Vitamin H.

Funktionen:

Biotin fungiert als prosthetische Gruppe von Carboxylasen, die nicht Vitamin-K-abhängig sind. Damit ist es an mehreren, lebenswichtigen Stoffwechselvorgängen beteiligt:

• Fettsäuresynthese & -abbau
• Glukoneogenese
• Leucinabbau

Nahrungsquellen:

• Tierische Produkte: Leber, Eigelb
• Pflanzliche Produkte: Hefe, Sojabohnen, Nüsse, Pilze

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Biotinmangel - Ursachen

Ein Teil des Biotinbedarfs wird durch körpereigene Synthese mittels Darmbakterien gedeckt. Ein Mangel ist daher selten. 

Ursachen für einen Mangel sind z.B. Darmverkürzungen, langfristige Antibiotikaeinnahme, Hämodialyse oder extreme Mangelernährung. Auch ein häufiger Verzehr von rohen Eiern kann zu einem Mangel führen. Rohes Eiweiß enthält Avidin, das Biotin bindet und so die Resorption blockiert.

Klinik:

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• Aktive Form: Tetrahydrofolsäure (THF)
• Empfohlene Zufuhr: 0,3 mg/Tag
• Hauptfunktion: DNA- & RNA-Synthese, Zellteilung & -differenzierung

Definition:

Folat ist der Sammelbegriff für alle natürlich vorkommenden Vitamin B9-Verbindungen. Folsäure entspricht dagegen der synthetischen Form.

Funktionen:

• Coenzym für die Übertragung organischer Gruppen (Methyl-, Formyl-, Hydroxymethylgruppen etc.) → Damit u.a. bedeutend für:
  • DNA- & RNA-Synthese (Purin- und Pyrimidinsynthese)
  • Zellteilung & -differenzierung
  • Methionin- & Histidinstoffwechsel
  • Hämatopoese

Nahrungsquellen:

• Tierische Produkte: Leber, Ei
• Pflanzliche Produkte: Blattgemüse, Weizenkeime, Vollkornbrot, Spargel

Klinik:

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• Aktive Form: 5´-Desoxyadenosylcobalamin, Methylcobalamin
• Empfohlene Zufuhr: 0,004 mg/Tag
• Hauptfunktion: DNA- & RNA-Synthese, Zellteilung & -differenzierung

Definition:

Unter Vitamin B12 werden verschiedene Cobalamine (Corrinoide) mit biologischer Wirksamkeit zusammengefasst. Das charakteristische Strukturmerkmal der Cobalamine ist ein Corrinring-System mit einem zentral gebundenen Cobalt-Ion.

 Tipp

Vitamin B12 ist das einzige wasserlösliche Vitamin, das in nennenswertem Umfang im Körper gespeichert wird. 

Funktionen:

• 5´-Desoxyadenosylcobalamin: Cofaktor bei der Umlagerung von Alkylresten → Damit z.B. wichtig für den Abbau ungeradzahliger Fettsäuren
• Methylcobalamin: Cofaktor der Methioninsynthase. Bedeutend für den Folsäurestoffwechsel (Umwandlung von Homocystein zu Methionin)
• Cobalamin ist sekundär an zahlreichen weiteren Stoffwechselwegen beteiligt und damit u.a. wichtig für:
  • DNA- & RNA-Synthese
  • Zellteilung & –differenzierung
  • Myelinsynthese
  • Hämatopoese

Nahrungsquellen:

Vitamin B12 kommt fast ausschließlich in tierischen Produkten vor: Leber, Fleisch, Fisch, Käse, Eier (Ausnahme: bakteriell gegärte Lebensmittel wie Sauerkraut)

Klinik:

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Megaloblastäre Anämie

• Definition: durch gestörte DNA-Synthese hervorgerufene Anämieformen → Beeinträchtigte Entwicklung und Reifung der Erythrozyten
• Häufigste Ursachen: Folsäuremangel, Vitamin B12-Mangel
• Diagnostik:
  • Blutbild: Hb↓, Erythrozyten↓, MCH↑, MCV↑ (hyperchrome, makrozytäre Anämie), Hämolysezeichen, B12- und Folatspiegel
  • Blutausstrich: Megalozyten (große, hyperchrome Erythrozyten), hypersegmentierte Granulozyten
  • Knochenmarksbefund: Megaloblasten (große, kernhaltige Erythroblasten)

Perniziöse Anämie: spezielle Form der megaloblastären Anämie; Vitamin-B12-Mangel durch Mangel an Intrisic Factor (IF) im Rahmen einer Autoimmungastritis (Antikörper gegen IF → Verminderte Resorption von Vitamin B12)

Die Behandlung der megaloblastären Anämie erfordert eine angemessene Vitaminergänzung. Dabei muss zuerst ein Vitamin-B12-Mangel ausgeschlossen werden. Andernfalls kann die Folsäure-Substitution einen begleitenden B12-Mangel durch Besserung der Anämie maskieren, während neurologische Komplikationen fortschreiten (→ Neurologische Symptome nur bei B12-Mangel!)