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Vitamin B12 – Cobalamin

Cobalamin – Struktur, Dosierungsformen, aktive Formen

Physiologisch aktive Formen

Methyl-Cobalamin, 5’Desoxyadenosyl-Cobalamin

DosierungsformenCobalamin

-R = -CH3-R = -5’DesoxyadenosylR

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Innereien

Huhn

Fisch (Makrele, Hering, Forelle)

Topfen, Käse

FleischHühnerei

Cobalamin - Quellen

Nur Mikroorganismen produzieren Vitamin B12

Empfindlich gegenüber

Hitze

Auslaugung

Absorption und Transport von Cobalamin

Nahrung: proteingebundene Formen, Methyl-, Desoxy-adenosyl-, Aquo- und Cyanocobalamin

Darmmukosa:Bindung von freiem Vit. B12 an Trans-cobalamin II

Transportproteine im Blut: Transcobalamin II (Zielzellen), Transcobalamin I und III (Speicherorte)

Zielzelle: Rezeptorver-mittelte Endozytose von Holo-Transcobalamin II

Magen:freies Cobalamin wird an Intrinsic Factor gebundenAbsorption: Endozytose des Vit.B12-IF-Komplexes im Ileum

Ausscheidung:über Galle, Reabsorption über enterohepatischen Kreislauf

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Verminderte Verfügbarkeit

• Exzessiver Alkoholkonsum hemmt die

Cobalamin-Absorption

• Megadosen an Vitamin C (5 bis 10 faches

der täglich empfohlenen Menge) inaktivieren

Vitamin B12 durch Reduktion

Funktionen von Cobalamin

Auf Körperebene

Blutbildung

Homocysteinstoffwechsel (hohe Homocystein-konzentrationen schädigen Blutgefäße und Gehirn)

Auf Zellebene

Methyl-Cobalamin überträgt als Coenzym Methylgruppen (-CH3). Beispiel: Homocystein + CH3 = Methionin

5’Desoxyadenosyl-Cobalamin ist an intramolekularen Umlagerungen beteiligt. Beispiel: Stoffwechsel ungeradzahliger Fettsäuren

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Beruteilung des Cobalaminstatus

Versorgungsparameter

• niedriger Transcobalamin II-Spiegel im Blut

• niedrige Vitamin B12-Konzentration in den Erythrozyten

Funktionsparameter

• Schilling Test (ein Malabsorptionstest): radioaktives Cobalamin wird verabreicht; liegt eine intestinale Absorptionsstörung vor, so erscheint der Vitamin-B12-Intrinsic Factor-Komplex im Harn

• erhöhte Homocysteinkonzentration im Blut (tritt auch bei Vitamin B6- und Folsäuremangel auf)

Cobalamin Mangel

Megaloblasten im Knochen-marksausstrich (abnorm große Erythrozytenvorstufen)

Frühe Symptome

Störung der Zellteilung im Knochenmark

Späte Symptome

Perniziöse Anämie mit abnormen Erythrozytenvor-stufen (sog. Megaloblasten)

Funiculäre Myelose: Schädigung des Rückenmarks (Differentialdiagnose zum Folatmangel), kann zu irreversiblen neurologischen Störungen führen

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Empfehlungen

Erwachsene: 3 µg/d

UL: Keine Angabe (geringe Toxizität)

Folsäure

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Folsäure – Struktur, Dosierungsform, aktive Formen

Physiologisch aktive FormenTetrahydrofolsäure, THF

Umwandlung:

Dihydrofolsäure –NADPH THF (aktive Form)

Dosierungsform1 µg Folatäquivalent = 0,5 µg freie Folsäure

(Pteroylmonoglutamat)= 1 µg Nahrungsfolat

(Pteroylpolyglutamate)

hier binden die C1-Einheiten

H

5

H

10

hier können weitere Glutamatreste hängen (maximal 6)

N

OH

H2NN

N

N

CH2 — NH C — NH —

O║

CH — COO⎯│CH2

│CH2

│COO¯

Pteridin-p-Aminobenzoesäure

H

H

Folsäure, Tetrahydrofolsäure

Folsäure - Quellen

Bohnen

Weizenkeim, Vollkornbrot

Hefe

Grüne Blattgemüse

LeberEmpfindlich gegenüber

O2

Sauerstoff

Licht

Hitze

O2

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Absorption und Transport von FolsäureNahrung: Pteroylmono-und Polyglutamate im Verhältnis 1:1; verschieden substituiert;oxidiert und reduziert

Magen-Darm-Trakt:Hydrolyse durch PolyglutamathydrolaseAbsorption: Monoglutamatformen aktiv; bei Megadosierung auch passiv

Darmmukosa: Reduktion oxidierter Formen und Synthese von 5-Methyl-THF

Blut: freies Folat;5-Methyl-THF proteingebunden

Zielzellen: Aufnahme von reduzierten Mono-glutamatformen; intra-zellulär entstehen Polyglutamate, nur THF bleibt in der Zelle!

Leber: Reduktion und Synthese von THF

Ausscheidung: über Harn und Galle; enterohepatischer Kreislauf

Zusammenhang von Vitamin B12, Folsäure, Vitamin B2 und Vitamin B6

Inaktive Form (5-Methyl-THF) in Leberund Serum, bei Vit.B12 Mangel keineRegeneration zuraktiven Form von THF

Vit. B12

THF

Vit. B2

Vit. B6

Vit. B6

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Verminderte Verfügbarkeit von Folsäure

• bei Vitamin B12-Mangel (weil Methyl-THF

nicht zu THF regeneriert werden kann)

• Absorptionsstörungen

• Alkoholmissbrauch

• Medikamente (Zytostatika, Antiepileptika,

Antimalariamittel)

Funktionen von Folsäure

Auf Körperebene Cofaktor bei der Synthese von Purinen und Pyrimidinen

Cofaktor bei der Synthese von Aminosäuren (z.B. Methionin)

Cofaktor bei der DNA-Synthese

Auf ZellebeneÜbertragung von C1-Körpern

Methyl-THF überträgt die CH3-Gruppe auf Homocystein, das damit zum Methionin wird

Methylen-THF (mit ═CH2-Gruppe) stellt CH3 für DNA-Synthese zur Verfügung

Formyl-THF (-CHO) stellt C1-Körper für die Purinsynthese zur Verfügung

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Zusammenhang von Vitamin B12, Folsäure, Vitamin B2 und Vitamin B6

Inaktive Form (5-Methyl-THF) in Leberund Serum, bei Vit.B12 Mangel keineRegeneration zuraktiven Form von THF

Vit. B12

THF

Vit. B2

Vit. B6

Vit. B6

für Zellanreicherung!

Dihydrofolsäure –NADPH THF (aktive Form)

Beurteilung des Folsäurestatus

Versorgungsparameter

• Folsäurekonzentration im Serum bzw. in den Erythrozyten

Funktionsparameter

• Formiminoglutamat-Ausscheidung im Harn nach Histidinbelastung

• erhöhte Homocysteinkonzentration im Blut

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Folsäure Mangel

• Erhöhte Homocysteinspiegel und erniedrigte Methioninspiegel im Blut

• In der Schwangerschaft: vermehrtes Auftreten von Aborten, Neuralrohrdefekten, Missbildungen, Entwicklungsstörungen aufgrund der mangelhaften DNA-Synthese

• Megaloblastäre Anämie

Neuralrohrdefekt: Spina bifida

Erythroblasten innormalem Knochenmark

Megaloblastische Veränderungenbei Folsäure / Vit. B12-Mangel

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Empfehlungen

400 µg Folat-Äquivalente pro Tag für Erwachsene

Frauen mit Kinderwunsch sollten wenigstens einen Monat vor bis 3 Monate nach Eintritt der Schwangerschaft täglich 400 µg synthetische Folsäure (= Pteroylmonoglutamat) einnehmen, um Neuralrohrdefekten beim Kind vorzubeugen.

UL: 1000 µg/d (Pteroylmonoglutamat)

Vitamin C – Ascorbinsäure

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Vitamin C – Struktur, Dosierungsform, aktive Formen

Physiologisch aktive FormenAscorbinsäure, Dehydroascorbinsäure

DosierungsformAscorbinsäure

O

HO

HO — CH

O

HO

CH2OH

L-Ascorbinsäure L-Dehydroascorbinsäure

O

O

HO — CH

O

O

CH2OH

Vitamin C - Quellen

Kohlarten

Zitrusfrüchte

KartoffelnPaprikaEmpfindlich gegenüber

Licht

Hitze

Warmhalten

Lagerung

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Absorption und Transport von Vitamin C

Nahrung: v.a. L-Ascorbinsäure

Absorption: L-Ascorbinsäure aktiv; Dehydroascorbinsäure passiv

Darmmukosa: Reduktion von Dehydroascorbinsäure zu Ascorbinsäure

Blut: überwiegend L-Ascorbinsäure

Ausscheidung: Ascorbinsäure, Dehydroascorbinsäure und Metabolite im Harn

Zielzellen: aktive Aufnahme von L-Ascorbinsäure, passive Aufnahme von Dehydroascorbinsäure

Verminderte Verfügbarkeit von Vitamin C

• Durch die Einnahme von oralen Kontrazeptiva, Sulfonamiden und Cortison

• Durch die Einnahme von Acetylsalicylsäure (Aspirin) vermehrte Ascorbinsäureausscheidung

• Raucher haben verminderte Ascorbinsäurespeicher

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Funktionen von Vitamin CAuf Körperebene

Antioxidans

Verbesserung der Eisenabsorption

Cofaktor bei der Bildung des Bindegewebes (Wundheilung)

Cofaktor bei der Hormon- und Neurotransmitterbildung (Noradrenalin, Dopamin, Cortison)

Cofaktor bei der Carnitin-Bildung (Carnitin transportiert Fettsäuren durch die Mitochondrienmembran)

Beteiligt bei der Bildung von Gallensäuren aus Cholesterin

Auf Zellebene: Übertragung von C1-Körpern

Ascorbinsäure überträgt Wasserstoffionen (bzw. Elektronen) und wirkt somit als Redox-System

Beurteilung des Vitamin C Status

Versorgungsparameter

• Vitamin C-Gehalte in Blutplasma, Leukozyten und Körperpools

• Ausscheidung im Urin nach Vitamin C-Gaben

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Vitamin C Mangel

Frühe Symptome

• Störungen des Immunsystems

Späte Symptome

• Skorbut beim Erwachsenen (Blutungen, Zahnausfall, gestörte Wundheilung, Leistungsschwäche, psychische Störungen)

• Möller-Barlow-Krankheit beim Säugling (Störungen der Knochenbildung und des Wachstums)

Hautbild bei Skorbut (Petechien)

Empfehlungen

Erwachsene: 100 mg Vitamin C/d150 mg für Raucher

Erhöhter Bedarf in Schwangerschaft und Stillzeit

UL: Für die EU noch nicht endgültig etabliert. (In den USA gilt ein UL von 2000 mg/d)

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Mineralstoffe

Einteilung der Mineralstoffe nach ihrem Mengenmäßigen Vorkommen

• Mengenelemente oder Makroelemente: kommen im Körper in Konzentrationen von > 50 mg/kg KG vor und werden in Gramm-Mengen pro Tag benötigt; Zu den Mengenelementen zählen Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium (Metalle); Phosphor, Schwefel, Chlor (Nichtmetalle)

• Spurenelemente oder Mikroelemente: Ihr Gehalt im Körper beträgt ≤ 50 mg/kg KG (außer Eisen: 60 mg/kg KG). Sie werden in µg bis mg-Mengen benötigt. Zu den Spurenelementen zählen Arsen, Cobalt, Chrom, Kupfer, Fluor, Eisen, Jod, Mangan, Molybdän, Nickel, Selen, Silizium, Zinn, Vanadium, Zink und möglicherweise Blei

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Einteilung der Mineralstoffe nach ihrer Funktion

• Mineralstoffe, die Körperstrukturen aufbauen (Ca, Mg, P)

• Mineralstoffe, die der osmotischen Regulation dienen (K intrazellulär, Na und Cl extrazellulär)

• Mineralstoffe, die am Aufbau von Wirkstoffen, Enzymen und Hormonen beteiligt sind: Cobalt als Zentralatom von Vitamin B12, Selen als Bestandteil der Glutathionperoxidase, Jod als Bestandteil von Thyroxin

• Mineralstoffe, die für die Umwandlung organischer Verbindungen benötigt werden (Zn als Aktivator von Enzymen)

Einteilung der Mineralstoffe nach ihrer Essentialität

• Makroelemente, die für Körperfunktionen essentiellsind: Calcium, Kalium, Natrium, Magnesium

• Mikroelemente, die für Körperfunktionen essentiellsind: Eisen, Zink, Selen, Mangan, Kupfer, Molybdän, Cobalt, Chrom, Silizium, Nickel, Zinn

• Elemente, deren Essentialität nicht bewiesen ist, bei denen jedoch Hinweise auf Beteiligung an einigen Zellreaktionen existieren: Barium, Arsen, Strontium, Vanadium, Cadmium, Blei

• Elemente ohne bekannte Stoffwechselfunktion: Quecksilber, Gold, Silber, Bismut, Antimon, Bor, Beryllium, Lithium, Gallium, Titan und andere

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Absorptionsraten von Mengen- und

Spurenelementen

gering (< 25%) mittel (25-75%) hoch (> 75%)

Mengenelemente

---

CalciumMagnesiumPhosphor

NatriumChloridKalium

Spurenelemente

EisenSiliziumManganVanadiumNickelChrom

ZinkKupferSelenMolybdän

FluorJodSelenomethioninBorCobalt

Einflussfaktoren auf die Mineralstoffabsorption

Exogene Faktoren

• Bindungsform (z.B. Häm-Eisen – freies Eisen)

• Hohe Dosierungen vermindern die Absorpti-onsraten

• Zusammensetzung der Nahrung (z.B. Ballast-stoffe, Chelat- und Komplexbildner in der Nahrung beeinflussen die Absorption)

Endogene Faktoren• pH-Verhältnisse im Magen-

Darm-Trakt (z.B. verminderte HCl-Konz. im Magen vermindert die Fe-Absorption)

• Reduzierende Agentien, z.B. Vit. C, im Darm begünstigt Fe-Absorption

• Wechselwirkung der Mineralstoffe untereinander (z.B. hohe Zn-Aufnahme vermindert Fe- und Cu-Absorption)

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Nahrungskomponenten, die die Absorption von Mineralstoffen beeinflussen

Mineralstoff Die Absorption hemmende Faktoren

Die Absorption fördernde Faktoren

Calcium Phytate, Oxalat Schwefelhaltige AS, Glucose, Lactose, organische Säuren

Phosphor Phytinsäure, Eisen, Calcium, aluminiumhaltige Antacida

Magnesium große Mengen an Ballaststoffen und Alkohol, einige Konservierungsmittel

Lactose

Mengenelemente

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Natrium

Natrium – Körperbestand und Verteilung

60 mmol (1,38 g)/kg KG

97,6 % extrazellulär

43,8 % im Knochen

29 % Lymphe, Interstitium

11,2 % Plasma

11,7 % Sehnen, Knorpel

2,6 % transzellulär

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Quellen für Natrium

• Vor allem Kochsalz und damit gewürzte (verarbeitete) Lebensmittel Käse, Fleisch- und v.a. Wurstwaren, Fertigsoßen, Konserven, Snacks

• Manche Heilwässer• Mittlere Gehalte in tierischen

unverarbeiteten Produkten: Fleisch, Fisch, Milch, Eier sowie Weichkäse

• Na-arm: Obst und Gemüse (ohne Salzzusatz), Nüsse, Getreide

Funktionen von Natrium

• Osmolarität: wichtigstes extrazelluläres Kation

• Aufrechterhaltung von Blutdruck und -volumen

• Aufbau des Membranpotentials

• Reizleitung (Depolarisation)

• Beteiligung am aktiven Transport von Nährstoffen

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Membranpotential

Im Ruhepotential liegen die Na+

Ionen außerhalb der Zelle.

Dazu werden sie ständig energie-abhängig aus der Zelle gepumpt.

Reizleitung

+++++++++++++----------------------+++++++++++++++++

----------------------+++++++++++++-------------------------------

+++++++++++++++-----------------------+++++++++++++++++

--------------------------+++++++++++++-------------------------------

K+Na+

Reiz

Depolarisation Repolarisation

Nervenreiz: Na+ Einstrom in die Zelle Depolarisation Aktionspotential

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Aktiver Transport von Nährstoffen

Der elektrochemische Gradient von Natrium wird für den Transport von anderen Nährstoffen benutzt. Ein Beispiel ist Glucose. Die Energie, die beim Einstrom von Na+ in die Zelle frei wird, dient dazu, die Glucose gegen ihren Konzentrationsgradienten in die Zelle zu transportieren.

http://www.steve.gb.com/science/lipids_and_membranes.html

Natrium-Mangel

Symptome:

• Extrazelluläre Exsikkose

• Abnahme des Blutvolumens (osmotischer Ausgleich)

• Dadurch erhöhter Hämatokrit

• Hypotonie, Tachykardie, Apathie, Muskelkrämpfe

Ursachen:

• Selten alimentär

• Starker Durchfall

• Abführmittelmissbrauch

• Erbrechen

• Starkes Schwitzen

• Trinken großer Mengen hypotoner Flüssigkeit

• Mukoviszidose (Na+-Abgabe im Schweiß ↑)

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Natrium-EmpfehlungenFür Na gilt ein Schätzwert für die tägliche Mindestzufuhr.

550 mg/d für Erwachsene und Jugendliche ab 13 Jahren.

Für Kinder niedrigere Werte: altersabhängig 300-510mg/d von 1-13 Jahren.

Es gibt zurzeit kein UL. Hohe Na-Aufnahme führt zu einem Anstieg der extrazellulären Flüssigkeit mit Ödemen, Bluthochdruck, Schwindel.

Hohe Kochsalzaufnahme ist aber auch mit Bluthochdruck und manchen Krebsarten assoziiert.

Deshalb: Richtwert als obere Begrenzung nicht mehr als 6g Kochsalz pro Tag.

Chlor

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Chlor– Körperbestand und Verteilung

33 mmol (1,2 g)/kg KG

87,6 % extrazellulär

15,2 % im Knochen

37,3 % Lymphe, Interstitium

13,6 % Plasma

17 % Sehnen, Knorpel

4,5 % transzellulär

Quellen für Chlor

• Mit Na+ und K+ zusammen

• Vor allem Kochsalz und damit gewürzte (verarbeitete) Lebensmittel Käse, Fleisch- und v.a. Wurstwaren, Fertigsoßen, Konserven, Snacks

• Tierische Produkte weisen höhere Gehalte auf.

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Funktionen von Chlor

• Osmolarität

• Aufrechterhaltung von Blutdruck und –volumen

• Puffer im Säure-Basenhaushalt

• Erhalt der Elektroneutralität (mit Na+, K+)

• Bestandteil der Magensäure (HCl)

Mangel an Chlor

Selten alimentär

Durch starkes Erbrechen (Verlust von Magensäure)

Symptome:

• Wachstumsstörungen

• Muskelschwäche

• Alkalose

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Chlor-Empfehlungen

Schätzwert für die tägliche Mindestzufuhr. Aus dem Schätzwert für Na abgeleitet (x 1,5)

830 mg/d für Erwachsene und Jugendliche ab 13 Jahren.

Für Kinder niedrigere Werte: altersabhängig 450-770mg/d von 1-13 Jahren.

Es gibt zurzeit keinen UL.

Richtwert für die Kochsalzzufuhr nicht mehr als 6g Kochsalz pro Tag.