Biotin

Biotin, auch als Vitamin B7 bekannt, ist ein wasserlösliches Vitamin aus dem Vitamin B Komplex, das für Wachstum und Entwicklung aller Organismen essentiell ist (1). Als Coenzym von Carboxylase Enzymen ist Biotin am Stoffwechsel von Fettsäuren, Aminosäuren und Kohlenhydraten beteiligt (2). Es konnte außerdem gezeigt werden, dass Biotin für viele Gesundheitsfaktoren wichtig ist, zu denen unter anderem die neurologische Funktion, die Aufrechterhaltung stabiler Blutzuckerspiegel, die DNA Stabilität und die Gesundheit von Haar, Haut und Nägeln gehört (3, 4). Der Körper kann Biotin nicht selbst herstellen, weshalb es über die Nahrung zugeführt oder von Darmbakterien hergestellt werden muss (5).

Biotin findet sich in einer Vielzahl von Lebensmitteln inklusive Leber, Eigelb, Kuhmilch und einigen Obst- und Gemüsesorten wieder (6). Auch wenn ein Biotinmangel selten ist, kann dieser gefährlich werden, wenn er unbehandelt bleibt. Suboptimale Biotinspiegel oder geringfügige Defizite, welche weiter verbreitet sind, wurden mit einer Reihe negativer Auswirkungen auf die Gesundheit wie verzögertem Wachstum, neurologischen Störungen, Haarausfall, Hautausschlägen, Muskelschmerzen und Anämie in Verbindung gebracht (1). Personengruppen, die ein erhöhtes Risiko für einen Biotinmangel aufweisen, umfassen Raucher, Alkoholiker, schwangere Frauen und Menschen, die unter einem Reizdarmsyndrom leiden (7, 8, 9, 10).

Pharmakokinetika

Orale Biotin Supplements werden selbst in hohen pharmakologischen Dosierungen (81,9 mcg oral eingenommen oder 18,4 mcg intravenös verabreicht) vollständig absorbiert (11). Biotin wird über einen natriumabhängigen Multivitamintransporter (SVMT) im Dünn- und Dickdarm absorbiert (5). Nach dem Transport aus dem Darm in die systemische Zirkulation wird Biotin von der Leber aufgenommen und gelangt letztendlich über die Blut-Hirn Schranke ins zentrale Nervensystem (12). Bald nach einem oralen Verzehr durch den Menschen werden hohe Einzelgaben Biotin (600 mcg und 900 mcg) aus der Zirkulation eliminiert, was zu einer erhöhten Ausscheidung über den Urin führt. Aus diesem Grund werden für eine längerfristige Aufrechterhaltung der Biotinspiegel im Blut niedrigere Dosierungen (300 mcg) jeden Tag für eine Woche empfohlen (13). Etwa die Hälfte des absorbierten Biotins durchläuft vor der Ausscheidung eine Verstoffwechslung zu Bisnorbiotin und Biotinsulfoxid. Biotin, Bisnorbiotin und Biotinsulfoxid sind im menschlichen Blut und Urin in molaren Verhältnissen von etwa 3:2:1 vorhanden (14). Die Eliminationshalbwertszeit von Biotin liegt bei etwa 1 Stunde, 50 Minuten (13).

Aufgaben von Biotin

Im menschlichen Stoffwechsel beschränken sich die Aufgaben von Biotin auf wenige Reaktionen:

Abbau der Aminosäuren Leucin, Isoleucin und Valin,
Biosynthese und Verwertung der Fettsäure und
Gluconeogenese.

Biotin als prosthetische Gruppe

Biotin ist der Cofaktor (prosthetische Gruppe) von Carboxylasen (genauer: Carboxy-Transferasen). Durch deren Aktion kann auch im tierischen Organismus Kohlendioxid fixiert werden. Beispiele sind:

die Pyruvat-Carboxylase, ein Schlüsselenzym der Gluconeogenese, das Pyruvat in einen Metaboliten des Citratzyklus umwandelt;
die Acetyl-CoA-Carboxylase, die Malonyl-CoA für den Startschritt der Fettsäure-Synthese liefert.

Gesundheitsvorzüge von Biotin

Biotin ist effektiv, wenn es zur Vorbeugung und Behandlung eines Biotinmangels verwendet wird. Symptome eines Biotinmangels umfassen dünner werdendes Haar (häufig begleitet von einem Verlust der Haarfarbe) und einen roten, schuppigen Hautausschlag um Augen, Nase und Mund. Weitere Symptome umfassen Depressionen, Lethargie, Halluzinationen und ein kribbelndes Gefühl in Armen und Beinen. Es gibt Hinweise darauf, dass Rauchen einen milden Biotinmangel hervorrufen könnte.

Biotin ist für den Energiestoffwechsel wichtig

Biotin ist ein Coenzym für Carboxylasen, die Enzyme, die den Stoffwechsel von Fett, Proteinen und Kohlenhydraten zur Energieproduktion unterstützen (15).

Diese Enzyme sind für folgende Prozesse essentiell:

Die Gluconeogenese, der Stoffwechselpfadweg, der Glukose aus anderen Quellen als Kohlenhydraten wie Aminosäuren produziert (16).
Die zellulare Energieproduktion (17).
Die Verwendung von verzweigtkettigen Aminosäuren (Leucin, Valin und Isoleucin) zur Produktion von Neurotransmittern und Energie (18).
Synthese und Abbau von Fettsäuren zum Zweck der Energieversorgung (19).
Die Insulinausschüttung (17).

Inadäquate Biotinspiegel im Körper können den Stoffwechsel verlangsamen, was zu Erschöpfung, Verdauungsproblemen und einer Gewichtszunahme führen kann (1).

Biotin wird für die Gehirnfunktion benötigt

Biotin wird für die Bildung der Myelinscheide – eine fettige Substanz, die die Nerven umgibt und die Reizweiterleitung durch die Nerven unterstützt – benötigt. Somit kann ein Biotinmangel die Myelinisierung verlangsamen (20). Ein Biotinmangel kann außerdem zu einer Reihe anderer neurologischer Symptome inklusive Krämpfen, eine mangelnde Muskelkoordination, Lernschwierigkeiten, Halluzinationen, Depressionen und Lethargie führen. Die meisten dieser Probleme können durch eine Biotin Supplementation revidiert werden (21, 22, 20).

Eine hoch dosierte Biotin Supplementation (5 bis 10 mg pro Kilogramm pro Tag) war außerdem im Rahmen eines Reviews von 18 Fällen bei der Behandlung einer biotinresponsiven Basalganglie – einer seltenen Stoffwechselerkrankung des Gehirns, die durch Krämpfe, Verwirrung und abnormale Koordination charakterisiert wird – effektiv (23). Multiple Sklerose ist eine Autoimmunerkrankung, die durch Myelinschäden und Myelinverlust charakterisiert wird. Unter Berücksichtigung der Rolle von Biotin bei Fettsäuresynthese und Energieproduktion (beides wird für Myelinreparatur und Überleben der Axone benötigt) vermuten Wissenschaftler, dass Biotin bei einer Begrenzung oder Umkehrung von mit Multipler Sklerose in Verbindung stehenden Beeinträchtigungen effektiv sein könnte (24).

In der Tat fanden zwei klinische Untersuchungen mit insgesamt 177 Teilnehmern heraus, dass eine hochdosierte Biotin Behandlung bei Patienten mit einer progressiven Multiplen Sklerose dazu in der Lage war, ein Fortschreiten der Erkrankung zu verhindern und die Symptome zu reduzieren. Im Rahmen einer anderen Untersuchung war eine solche Behandlung jedoch nur minimal wirksam oder vollständig ineffektiv, wenn es um eine Verbesserung der Sehschärfe bei 93 Patienten mit Multipler Sklerose ging (25, 26, 27).

Biotin ist für die Funktion des Immunsystems wichtig

Biotin wird für die Entwicklung weißer Blutkörperchen benötigt und ein Biotinmangel wird mit einer beeinträchtigen Immunfunktion und einem erhöhten Infektionsrisiko in Verbindung gebracht (28, 29). Biotin steigert außerdem die Produktion von Th1 Zytokinen wie IL-1-Betz und IFN-y welche für das Auslösen einer Immunfunktion zur Bekämpfung von bakteriellen und viralen Infektionen essentiell sind (30). Inadäquate Biotinspiegel werden mit einer reduzierten Antikörpersynthese, einem Verfall von T-Zellen und niedrigeren Mengen von Milzzellen und T-Zellen in Verbindung gebracht (31, 28, 32). Reduzierte Raten zellularer Proliferation während eines Biotinmangels könnten für einige der negativen Auswirkungen eines solchen Mangels auf das Immunsystem verantwortlich sein (33). Ein Mangel an Biotinidase – ein Enzym, das beim Recycling von Biotin hilft – wird mit einer chronischen Vaginalcandidose in Verbindung gebracht und kann durch eine Biotin Supplementation behandelt werden. Da man glaubt, dass einer von 123 Menschen an einem Biotinidasemangel leidet, könnten Frauen mit chronischen Vaginalcandidose auf eine Biotin Behandlung ansprechen (34).

Biotin könnte bei Typ 2 Diabetes hilfreich sein

Biotin könnte dabei helfen, die Blutzuckerspiegel durch eine Erhöhung der Insulinproduktion, eine Erhöhung der Glukoseaufnahme in die Muskelzellen und eine Anregung des Glukokinase Enzyms, das die Glykogensynthese in der Leber anregt, zu senken (35, 36, 37). Eine tägliche Supplementation mit Biotin reduzierte im Rahmen einer klinischen Untersuchung mit 43 Probanden mit Typ 2 Diabetes die Nüchternblutzuckerspiegel um durchschnittlich 45% (38). Biotin erhöhte außerdem im Rahmen einer klinischen Untersuchung mit 30 Personen die Aktivität von 3 Enzymen (Pyruvate Carboxylase, Acetyl-CoA Carboxylase und Propionyl-CoA Carboxylase), die am Glukoseabbau beteiligt sind (39).

Zusätzlich hierzu verbesserte eine Kombination von Biotin mit Chromium Picolinate bei 2 klinischen Untersuchungen mit knapp 500 unkontrollierten Diabetikern die Blutzuckerkontrolle (40, 41). Darüber hinaus verbesserten hohe Biotin Dosierungen die Symptome von Nervenschäden, die häufig bei Diabetespatienten beobachtet werden (diabetische Neuropathie) (42). Alles in allem legen die Studienergebnisse nahe, dass eine Supplementation mit Biotin – insbesondere in Kombination mit Chrom in Form von Chromium Picolinat – dabei helfen könnte, die Blutzuckerspiegel zu kontrollieren und das Risiko für eine diabetische Neuropathie zu senken. Biotin könnte in Absprache mit dem behandelnden Arzt als begleitender Ansatz zur Kontrolle der Blutzuckerspiegel verwendet werden. Auf keinen Fall darf Biotin ohne Absprache mit dem behandelnden Arzt anstelle von Diabetesmedikamenten verwendet werden.

Biotin könnte das Risiko für Herzkrankheiten senken

Biotin wird für einen normalen Fettstoffwechsel benötigt, was für die Aufrechterhaltung der Gesundheit von Herz und Blutgefäßen von entscheidender Bedeutung ist (43, 44, 45). In Kombination mit Chrom in Form von Chromium Picolinat half Biotin im Rahmen von 2 klinischen Untersuchungen mit fast 400 diabetischen Patienten mit Herzkrankheiten dabei, Risikofaktoren für Herzkrankheiten durch eine Erhöhung der HDL Cholesterinspiegel und eine Senkung der LDL Cholesterinspiegel zu reduzieren (46, 47). Pharmakologische Dosierungen von Biotin (15.000 mcg pro Tag) waren außerdem im Rahmen einer Studie mit 33 Patienten mit erhöhten Triglyzeridspiegeln effektiv, wenn es um eine Reduzierung der Triglyzeridspiegel im Blut ging (48). Auch wenn die Studienlage begrenzt ist, legen Untersuchungen nahe, dass Biotin dabei helfen könnte, das Risiko für Herzkrankheiten zu senken.

Biotin könnte die Gesundheit von Haut, Haaren und Nägeln fördern

Ein Biotinmangel wird mit einer Reihe von Hautkrankheiten inklusive seborrhoischer Dermatitis und Ekzemen in Verbindung gebracht (49, 50). Dies könnte mit der Rolle von Biotin bei der Fettsäuresynthese und dem Fettsäurestoffwechsel in Verbindung stehen, welche für die Hautgesundheit von entscheidender Bedeutung sind (50).Hautzellen sind besonders stark von der Fettproduktion abhängig, da sie einen zusätzlichen Schutz vor Beschädigungen und einem Wasserverlust benötigen, da sie der Außenwelt direkt ausgesetzt sind (51).

Inadäquate Biotinspiegel können außerdem zu Haarausfall führen, der reversibel ist, wenn Biotin supplementiert wird. Doch auch wenn es Studien gibt, die herausgefunden haben, dass Biotin den Haarwuchs bei Frauen mit dünner werdendem Haar fördern kann, gibt es nur minimale Hinweise darauf, dass Biotin den Haarwuchs auch bei ansonsten gesunden Menschen fördern kann (17, 52, 53, 54). Biotin könnte die Qualität brüchiger Nägel fördern. Bei betroffenen Patienten konnte die Entwicklung widerstandsfähigerer, härterer und dickerer Nägel nach einer Behandlung mit Biotin beobachtet werden (55, 56, 57). Auch wenn die Hinweise begrenzt sind, legen sie nahe, dass Biotin die Gesundheit von Haut, Haaren und Nägeln verbessern könnte.

Biotin könnte Geburtsdefekte verhindern

Ein marginaler Biotinmangel ist während der Schwangerschaft aufgrund des erhöhten Biotinbedarfs des wachsenden Fötus weit verbreitet (58). Bei Tieren können selbst subklinische Biotinmängel zu Gaumenspalten und Abnormalitäten der Gliedmaßen führen (59). Es wird hypothetisiert, dass ein niedriger Biotinstatus während der Schwangerschaft das Risiko für Geburtsdefekte beim Menschen durch eine Veränderung des Fettstoffwechsels und eine gesteigerte Instabilität des Genoms erhöhen, was beides zur Entwicklung von chromosomalen Abnormalitäten und Fehlbildungen des Fötus führen kann (60, 61).

Bei menschlichen embryonischen Gaumenstammzellen kann ein Biotinmangel Untersuchungen zufolge die Carboxylaseproduktion und die zellulare Proliferation unterdrücken, was darauf hindeutet, dass niedrigere Spiegel von Biotin das Wachstum des embryonischen Gaumens verzögern oder zum Stillstand bringen können, was in der Entwicklung einer Gaumenspalte resultieren kann (61). Es fehlt zurzeit jedoch noch an definitiven Beweisen für eine Verbindung zwischen einem Biotinmangel und Geburtsdefekten beim Menschen, weshalb weitere Untersuchungen notwendig sind (62).

Biotin könnte DNA Schäden verhindern

Biotin geht mit Histonen – DNA bildende Proteine, die dabei helfen, die DNA zu falten und in Chromatin zu verpacken – eine kovalente Bindung ein. Die Zugabe von Biotin zu Histonen spielt bei der zellularen Proliferation, beim Gen-Silencing und der Reparatur und Stabilität der DNA eine signifikante Rolle (63, 17, 1). Niedrige Biotinspiegel können zu einer inadäquaten Hoston Biotinylierung führen, was zu einer Instabilität des Genoms und einer abnormalen Genexpression (Zellproduktion) führen kann und somit das Krebsrisiko erhöhen kann.

Es konnte gezeigt werden, dass diese Effekte das Krebsrisiko bei Fruchtfliegen und in zellbasierten Studien erhöhen können (64, 65, 66). Es konnte jedoch im Rahmen einer Humanstudie gezeigt werden, dass höhere Biotinspiegel (bis zu 600 mcg) Instabilität und Schäden des Genoms erhöhen können. Dies legt nahe, dass die DNA stabilisierenden Wirkungen von Biotin dosisabhängig sein könnten (67). Es bedarf somit weiterer Untersuchungen, um die Verbindung zwischen Histon Biotinylierung und Risiko für DNA Schäden besser verstehen zu können (68).

Biotin könnte Entzündungen und allergische Störungen lindern

Untersuchungen mit Mäusen und menschlichen weißen Blutkörperchen deuten darauf hin, dass ein Biotinmangel die Produktion entzündungsfördernder Zytokine erhöhen und entzündliche Erkrankungen verschlimmern kann (69, 70). Bei Mäusen, die unter einer Nickelallergie litten und einen Biotinmangel aufwiesen, reduzierte eine Biotin Supplementation die Produktion entzündungsfördernder Zytokine und reduzierte allergische Entzündungen, was eine potentielle therapeutische Wirkung von Biotin bei entzündlichen und allergischen Erkrankungen nahelegt (69). Diese Wirkungen könnten das Resultat einer reduzierten NF-kB Aktivität sein, welches während eines Biotinmangels aktiviert wird (71, 72).

Sicherheit und Nebenwirkungen

Biotin ist für die meisten Menschen bei einer oralen Einnahme in Mengen von bis zu 300 mg pro Tag wahrscheinlich sicher und unbedenklich (25, 14). Biotin ist bei einer intramuskulösen Injektion von bis zu 20 mg pro Tag möglicherweise sicher und unbedenklich. Da es sich bei Biotin um ein wasserlösliches Vitamin handelt, ist eine Biotin Überdosierung unwahrscheinlich, da überschüssige Mengen über den Urin ausgeschieden werden (1).

Vorsichtsmaßnahmen und Warnungen

Schwangerschaft und Stillzeit: Biotin bei einer Verwendung in den empfohlenen Mengen während Schwangerschaft und Stillzeit möglicherweise sicher und unbedenklich.

Nierendialyse: Menschen, die sich einer Nierendialyse unterziehen müssen, könnten zusätzliches Biotin benötigen.

Wechselwirkungen

Liponsäure konkurriert im Darm mit Biotin um eine Bindung an den natriumabhängigen Multivitamintransporter (SMVT), was zur Folge hat, dass eine langfristige Anwendung von Liponsäure in einer Senkung der Biotinspiegel resultieren könnte (73). Auch hohe Dosierungen Vitamin B5 (Pantothensäure) besitzt das Potential mit Biotin um eine Absorption durch den SMVT zu konkurrieren (74, 75). Eine länger andauernde Anwendung von Antibiotika wie Tetracyclin Antibiotika und Sulfonamiden kann die Biotinspiegel senken, da diese Antibiotika Biotin produzierende Bakterien im Darm abtöten (1). Darüber hinaus können einige krampflösende Medikamente wie Primidon und Carbamazepin die Biotinabsorption hemmen. Eine chronische Verwendung krampflösender Medikamente kann somit den Biotinabbau steigern (76).

Auch die im Bereich des Bodybuilding weit verbreitete Unsitte, rohe Eier zu konsumieren, kann zu einem Biotinmangel führen, da rohes Eiklar das Protein Avidin enthält welches Biotin bindet und dessen Absorption durch den Körper hemmt (77). Rauchen beschleunigt – insbesondere bei Frauen - den Biotinabbau, was in einem marginalen Biotindefizit resultieren kann (7). Ein chronischer Alkoholkonsum kann die Absorption von Biotin im Verdauungstrakt hemmen (8). Eine hochdosierte Biotin Supplementation könnte die Resultate eine Schilddrüsentests verfälschen und das Laborschema der basedowschen Krankheit nachahmen (78).

Vorkommen von Biotin in Nahrungsmitteln

Biotin kommt (in Verbindung mit Schwefel) in Milchprodukten, sowie in Volkorngetreide, Volkornreis, Gemüse, Fisch, Eigelb, Nüsse, Leber, Sojabohnen, Champignon, Bierhefe.

Dosierung

Für Biotin ist kein festgelegter täglicher Bedarf definiert. Eine adäquate Zufuhr liegt für Kinder bis 12 Monaten bei 7 mcg, für Kinder von 1 bis 3 Jahren bei 8 mcg, bei Kindern von 4 bis 8 Jahren bei 12 mcg, bei Kindern von 9 bis 13 Jahren bei 20 mcg, bei Jugendlichen von 14 bis 18 Jahren bei 25 mcg, bei Erwachsenen über 18 Jahren und schwangeren Frauen bei 30 mcg und bei stillenden Frauen bei 35 mcg.

Bedarf im Sport

100-1000mcg pro Tag, mehrmals täglich zu den Mahlzeiten einnehmen.

Woran erkennt man einen Biotinmangel?

Es gibt keinen wirklich guten Labortest, um einen Biotinmangel feststellen zu können, weshalb ein solcher Mangel für gewöhnlich anhand seiner Symptome identifiziert wird. Diese Symptome umfassen dünner werdendes Haar, was häufig von einem Verlust der Haarfarbe begleitet wird, sowie einen roten, schuppigen Hautausschlag um Augen, Nase und Mund. Weitere, das Nervensystem betreffende Symptome umfassen Depressionen, Erschöpfung, Halluzinationen und ein kribbelndes Gefühl in Armen und Beinen. Es gibt Hinweise darauf, dass Diabetes zu einem Biotinmangel führen könnte. Des Weiteren kann der regelmäßige Verzehr von rohen Eiern zu einem Biotinmangel führen, das das im Eiklar enthaltene Avidin die Aufnahme von Biotin im Darm blockiert.

Bei Erwachsenen wird Biotinmangel, ungeachtet der Ernährungsweisen im allgemeinen nicht beobachtet. Bei Säuglingen bis zum 12. Lebensmonat ist der Biotinbedarf relativ hoch. Vollgestillte Säuglinge können Mangelerscheinungen auftreten, da in der Muttermilch nicht die benötigte Menge Biotin vorhanden ist. Von Bedeutung wird dies durch die Tatsache, dass ein Biotinmangel im Säuglingsalter mit dem "plötzlichen Kindstod" im Zusammenhang steht.

Folgen einer Überdosierung (Hypervitaminose)

Verzögerte oder Verringerte Insulinausschüttung, erhöhter Bedarf an Vitamin C und an Vitamin B6, Erhöhte Blutzuckerwerte.