Биотин (витамин B7)¶

Биотин (также известный как витамин B7, витамин H, кофермент R) — водорастворимое соединение группы витаминов B, производное тетрагидроимидазола с присоединённой валериановой кислотой. Химическое название — цис-тетрагидро-2-оксо-1H-тиено[3,4-d]имидазол-4-валериановая кислота. Молекулярная формула — C₁₀H₁₆N₂O₃S, молекулярная масса — 244,31 г/моль. В организме человека и животных выполняет функцию кофермента карбоксилаз, участвующих в метаболизме жирных кислот, аминокислот и углеводов.

¶История открытия и название

Существование вещества, необходимого для роста дрожжей и некоторых бактерий, было установлено в 1901 году. В 1927 году исследователи обнаружили, что при кормлении животных сырым яичным белком развивается дерматит и выпадение шерсти — состояние, названное «болезнью яичного белка». В 1936 году немецкий химик Фриц Кёгль выделил из желтка яйца кристаллическое вещество, устранявшее эти симптомы, и дал ему название «биотин» (от греч. bios — жизнь). Термин «витамин H» (от нем. Haut — кожа) закрепился в немецкоязычной литературе.

Структура биотина была установлена в 1942 году, а полный химический синтез осуществлён в 1943 году. С 1940-х годов вещество выпускается промышленно.

¶Физико-химические свойства

Биотин представляет собой бесцветные кристаллы, слабо растворимые в воде (около 22 мг на 100 мл при 25 °C) и хорошо растворимые в щелочных растворах. Устойчив к нагреванию и действию кислот, но разрушается под влиянием сильных окислителей и ультрафиолета. В природе встречается в виде двух стереоизомеров, биологически активен только D-биотин.

¶Биологическая роль

Биотин является простетической группой четырёх карбоксилаз человека:

• Пируваткарбоксилаза — участвует в глюконеогенезе, превращая пируват в оксалоацетат.
• Ацетил-КоА-карбоксилаза — ключевой фермент синтеза жирных кислот.
• Пропионил-КоА-карбоксилаза — участвует в метаболизме аминокислот с разветвлённой цепью.
• 3-метилкротонил-КоА-карбоксилаза — задействована в катаболизме лейцина.

Кофермент связывает углекислый газ и переносит карбоксильную группу в реакциях карбоксилирования. Помимо этого, биотин участвует в регуляции экспрессии генов, влияя на активность факторов транскрипции, и поддерживает нормальное состояние кожи, волос и ногтей.

¶Источники и потребность

Суточная потребность взрослого человека составляет около 30 мкг. У беременных и кормящих женщин она повышается до 35–50 мкг. Вещество синтезируется микрофлорой кишечника, однако вклад этого источника в общий баланс остаётся предметом дискуссий.

Основные пищевые источники (в мкг на 100 г):

Термическая обработка продуктов существенно не разрушает биотин, но сырой яичный белок содержит гликопротеин авидин, который прочно связывает витамин и препятствует его всасыванию. При регулярном употреблении больших количеств сырых яиц может развиться дефицит.

¶Дефицит и гипервитаминоз

Выраженный дефицит биотина встречается редко. Его причины: длительное парентеральное питание без добавок, приём некоторых противосудорожных препаратов, антибиотиков, нарушающих кишечную микрофлору, наследственные нарушения обмена (например, недостаточность биотин-зависимых ферментов), а также употребление сырых яиц.

Симптомы недостаточности:

• дерматит, себорея, сухость кожи;
• выпадение волос, ломкость ногтей;
• апатия, депрессия, галлюцинации;
• мышечные боли, парестезии;
• анемия, тошнота.

Гипервитаминоз практически не описан: избыток биотина выводится с мочой. Токсичность для человека не установлена даже при высоких дозах.

¶Применение

Биотин применяется в медицине для коррекции дефицитных состояний, при наследственных энзимопатиях, в комплексной терапии заболеваний кожи и волос. Входит в состав поливитаминных комплексов. В биотехнологии используется как компонент питательных сред для культивирования микроорганизмов. В лабораторной диагностике меченый биотин (в сочетании с авидином или стрептавидином) широко применяется в иммуноферментном анализе, гибридизации нуклеиновых кислот и других методах.

В косметологии биотин включают в средства для укрепления волос и ногтей, хотя клиническая эффективность таких добавок при отсутствии дефицита не подтверждена.

¶Интересные факты

• Авидин, связывающий биотин, — один из самых прочных известных белково-лигандных комплексов (константа диссоциации порядка 10⁻¹⁵ М).
• Один из первых методов диагностики дефицита — определение активности биотин-зависимых ферментов в крови.
• Некоторые штаммы бактерий, например Bacillus subtilis, синтезируют биотин и используются как продуценты в промышленности.
• Биотин может искажать результаты иммуноанализов на гормоны щитовидной железы при приёме высоких доз, что учитывается в клинической практике.

Источники: Большая российская энциклопедия; материалы Всемирной организации здравоохранения; учебники по биохимии (А. Ленинджер, Д. Нельсон и М. Кокс); справочные данные Национальных институтов здоровья США (NIH).