1. Chemische Struktur
Die N-Atome (1) und (5) am Isoalloxazingring können je 1 H-Atom binden (reduzierte Form).
2. Stoffwechsel
Aufnahme und Transport
Der Bedarf an Vitamin B2 (Riboflavin) ist vom Energiebedarf abhängig und beträgt normalerweise ca. 1-2mg/Tag. Gute Quellen sind Fleisch, Milch und Gemüse. In den meisten Nahrungsmitteln kommt Vitamin B2 protein-gebunden vor, Milch enthält freies Riboflavin. Riboflavin wird durch UV-Bestrahlung (z.B. Sonnenlicht) inaktiviert.
Im Darm wird Vitamin B2 Na+-abhängig (sekundär aktiv) aufgenommen und durch Phosphorylierung ins Flavinmononukleotid (FMN) übergeführt. In dieser Form wird es ans Blut abgegeben und an Albumin gebunden transportiert. In den Geweben wird FMN durch Uebertragung von AMP aus ATP ins Flavin-Adenin-Dinukleotid (FAD) übergeführt.
Es können keine grösseren Mengen von Vitamin B2 im menschlichen Organismus gespeichert werden. Etwa ein Drittel des gesamten Vitamins befindet sich in der Leber.
Ausscheidung
Vitamin B2 wird in unveränderter Form im Urin ausgeschieden.
3. Funktion
Vitamin B2 ist als Coenzym an vielen Redoxreaktionen beteiligt.
4. Klinische Bedeutung
Vitaminmangel
Vitamin B2 -Mangel ist sehr selten.
Ueberdosierung
Vitamin B2 ist auch in höheren Dosen nicht toxisch.
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1. Chemische Struktur
Unter "Niacin" werden Nicotinsäure und Nicotinsäureamid verstanden.
2. Stoffwechsel
Aufnahme und Transport
Der Bedarf an Niacin ist vom Energiebedarf und der Proteinzufuhr (teilweise Eigensynthese aus Tryptophan) abhängig. Er beträgt bei normaler Ernährung ca. 8-15mg/Tag. Gute Quellen sind Fleisch und Getreide. In der Leber des Menschen wird aus der Aminosäure Tryptophan Nicotinsäureamid synthetisiert. Die Kapazität reicht aber normalerweise nicht aus, den Bedarf zu decken, weil aus 60mg Typtophan nur etwa 1mg Nicotinsäureamid synthetisiert werden kann.
Im Darm wird Niacin in Form von Nicotinsäure Na+-abhängig (sekundär aktiv) wahrscheinlich via einen Rezeptor aufgenommen. In den Geweben wird Nicotinsäure in (NAD) übergeführt:
Synthese von NAD aus Nicotinsäure:
Nicotinsäure wird durch Transfer von Ribosephosphat aus Phosphoribosylpyrophosphat (PRPP) ins Nicotinsäure-Mononukleotid (NsMN) und dieses durch Phosphorylierung ins Nicotinsäure-Dinukleotid (NsAD) übergeführt. Schliesslich wird NsAD durch Transfer einer Aminogruppe aus Glutamin (Gln) zum Nicotinsäureamid-Dinukleotid amidiert.
Es können keine grösseren Mengen von Niacin im menschlichen Organismus gespeichert werden.
Ausscheidung
Niacin wird als Methylnicotinamid im Urin ausgeschieden.
3. Funktion
NAD ist Coenzym bei vielen Redoxreaktionen.
4. Klinische Bedeutung
In der Behandlung von Patienten mit zu hohem Cholesterin-Blutspiegel wird der Einsatz von höheren Dosen Niacin zur Therapie diskutiert.
Vitaminmangel
Niacin -Mangel ist eher selten. Er kann bei einseitiger Ernährung (Mais als Hauptnahrungsmittel, Mais enthält sehr wenig Tryptophan) oder als Folge eines Vitamin B6-Mangels auftreten. Vitamin B6 wird als Coenzym in der Nicotinsäure-Synthese aus Tryptophan benötigt. Mangel äussert sich klinisch in Dermatitis ähnlich einem Sonnenbrand ("Pellagra"), Durchfall und neurologischen Störungen.
Ueberdosierung
Niacin ist auch in höheren Dosen nicht toxisch.
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1. Physiologische Bedeutung beim Menschen
Glucocorticoide (Cortisol, als Hauptvertreter, Cortison und Corticosteron) sind vorwiegend an der Regulation des Kohlenhydratstoffwechsels und in geringerem Masse an der Regulation des Lipidstoffwechsels beteiligt. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Anpassung des Stoffwechsels unter Stressbedingungen. In grossen Dosen wirken sie immunsuppressiv und werden therapeutisch zur Unterdrückung von Immunreaktionen eingesetzt.
2. Biosynthese
Die Synthese der Glucocorticoide findet in der Nebennierenrinde statt. Sie wird vom Hypothalamus über die Hypophyse durch Peptidhormone gesteuert:
(a) Rolle von Hypothalamus und Hypophyse
Zellen des Hypothalamus sekretieren Corticoliberin (CRH, corticotropin releasing hormone). Dieses 41 Aminosäuren lange Peptid erreicht über die Portalvene Zellen des Hypophysen-Vorderlappens (HVL), interagiert mit einem Rezeptor und bewirkt über eine Signaltransduktionskette (über Erhöhung der Konzentration von cAMP) die Synthese und Entlassung von ACTH (adrenocorticotropes Hormon), einem 39 Aminosäuren langen Peptid, welches auch Corticotropin genannt wird.
ACTH wird als Vorläuferprotein synthetisiert und von diesem proteolytisch abgespalten.
Die Ausschüttung von Corticoliberin aus dem Hypothalamus wird durch einen endogenen Pulsgeber, durch tiefe Konzentrationen von Glucose im Blut und durch Stress stimuliert. ACTH und Glucocorticoide im Blut hemmen die Ausschüttung von Corticoliberin aus dem Hypothalamus und die Ausschüttung von ACTH aus der Hypophyse (negativer feedback)(Fig. 7). Die Konzentration von Corticotropin im Blut schwankt zwischen 5-50ng/ml. Sie ist abends tiefer als morgens und erhöht bei Stress.
Fig. 7: Glucocorticoide
(b) Rolle der Nebennierenrinde
ACTH bindet an Rezeptoren von Nebennierenzellen der Zona fasciculata und aktiviert (über Erhöhung der Konzentration von cAMP) die Synthese der Glucocorticoide Cortisol, Cortison und Corticosteron aus Cholesterin und die Proliferation der aktivierten Zellen. Glucocorticoide können in der Nebennierenrinde nicht auf Vorrat synthetisiert werden, wie dies für Proteohormone der Fall ist. Sie diffundieren nach der Synthese aus der Zelle. Im Blut werden sie an das a-Globulin Transcortin gebunden transportiert. Die Konzentration liegt bei 200-500ng/ml. Die Halbwertszeiten betragen 1.5-2 Stunden für Cortisol und etwa 1 Stunde für Corticosteron.
3. Abbau
Das Steroidgerüst bleibt intakt. In der Leber wird die C21-OH-Gruppe mit Glucuronsäure oder Sulfat konjugiert, um das Molekül polarer und damit wasserlöslicher zu machen. Die Ausscheidung erfolgt über die Galle, von wo durch den enterohepatischen Kreislauf etwa 70% reabsorbiert und im Urin ausgeschieden werden.
4. Wirkungsmechanismen
Glucocorticoide werden vom Trägerprotein im Serum entlassen und diffundieren durch die Zellmembran der Zielzelle. Im Zytoplasma binden sie an Rezeptorproteine. Der Hormon-Rezeptor-Komplex ist ein aktiver Transkriptionsfaktor. Er wandert in den Zellkern und aktiviert dort die Transkription von Genen via Bindung an spezielle DNA Sequenzen in Promotoren einer Vielzahl von Genen.
In der Leber werden unter anderen Gene aktiviert, welche für Enzyme der Gluconeogenese kodieren wie Pyruvat-Carboxylase, Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase, Glucose-6-Phosphatase, Transaminasen und Glycogensynthetase. Im Muskel hemmen Glucocorticoide die Eiweiss-Synthese und fördern den Protein-Abbau (katabole Wirkung). Anfallende Aminosäuren werden in der Leber für Gluconeogenese verwendet. Im Fettgewebe wird die Lipolyse stimuliert, aber der Effekt ist nicht sehr stark. Glucocorticoide potenzieren die Vasoconstriction durch Noradrenalin und Adrenalin.
In höheren (therapeutischen) Dosen haben Glucocorticoide stark immunsuppressive Wirkung und werden zur Behandlung von Entzündungen verwendet. Die Gründe für diese Wirkung sind noch nicht eindeutig bekannt.
(a) Ausfall
Glucocorticoide: Muskelschwäche (Gründe nicht bekannt), tiefer Blutzucker, tiefer Blutdruck, verminderte Immunabwehr und verstärkte Hautpigmentierung durch erhöhtes Corticotropin (weil die negative Rückkopplungs-Regulation wegfällt, siehe unten).
Wenn der Ausfall durch Synthesedefekte in der Nebennierenrinde bedingt ist, können dort vermehrt Sexual-Steroidhormone synthetisiert werden (weil durch die Synthesestörung die Vorläufer für Sexual-Steroidhormone akkumulieren). Dies bewirkt das Erscheinungsbild des androgenitalen Syndroms (siehe Kapitel Sexualhormone).
Bei Ausfall der gesamten Nebennierenrinde dominieren die Ausfallserscheinungen der Mineralocorticoide (siehe Kapitel Mineralocorticoide).
(b) Ueberproduktion
ACTH: Starke Pigmentierung der Haut. ACTH stimuliert die Pigmentbildung in Melanocyten, weil ein Teil des Moleküls mit a-MSH (Melanocyten stimulierendes Hormon) identisch ist.
Glucocorticoide: Erhöhter Blutzucker ("Steroiddiabetes"), erhöhter Blutdruck, Abbau von Muskelmasse, Osteoporose (Entkalkung der Knochen), "Mondgesicht" (ungewöhnliche Fettverteilung im Gesicht), Suppression der Immunabwehr. Dieses ganze Erscheinungsbild wird als Cushing Syndrom bezeichnet. Es kann durch zu hohe ACTH-Ausschüttung (zentral, Defekt in Hypothalamus oder Hypophyse) oder durch zu hohe Glucocorticoid-Synthese bei niedrigem ACTH (peripher, z.B. Tumor der Nebennierenrinde) bedingt sein.