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2026-04-26T13:08:44Z

Biotinmangel

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{{Infobox Vitamin
|Strukturformel = [[Datei:Biotin structure.svg|300px|Strukturformel von Biotin]]
|Name = * Vitamin B7
* Vitamin B8 (Frankreich)
* Vitamin H
|Andere Namen = * (+)-Biotin
* (3a''S'',4''S'',6a''R'')-Biotin
* Coenzym R
* 5-[(3a''S'',4''S'',6a''R'')-2-Oxohexahydro-1''H''- thieno[3,4-''d'']imidazol-4-yl]pentansäure
* {{INCI|Name=BIOTIN|ID=32188|Abruf=2020-12-28}}
|Summenformel = C10H16N2O3S
|CAS = {{CASRN|58-85-5}}
|ATC-Code = {{ATC|A11|HA05}}
|Beschreibung = farblose Nadeln<ref name="MERCK Index">The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals, 14. Auflage (Merck & Co., Inc.), Whitehouse Station, NJ, USA, 2006; ISBN 978-0-911910-00-1.</ref>
|Vorkommen = [[Prokaryoten]] und [[Eukaryoten]]<ref name="books-v9HL5VyRmZcC-724">David E. Metzler, Carol M. Metzler: ''Biochemistry: The Chemical Reactions of Living Cells, Volume 1.'' ISBN 978-0-08-092470-0, 2001, S. 724.</ref>
|Funktion = * Coenzym bei biochemischen [[Carboxylase|Carboxylierungsreaktionen]]
* Beteiligung an der [[Histonmodifikation]]
|Bedarf = *5–6 μg·d−1 (Säuglinge)<ref name="Römpp"/>
* 8–12 μg·d−1 (Kinder bis 8 J.)<ref name="Römpp"/>
* 20–30 μg·d−1 (ab 9 J.)<ref name="Römpp"/>
* 30–35 μg·d−1 (Schwangere u. Stillende)<ref name="Römpp"/>
|Mangel = Entzündungen der Haut und Zunge, Haarausfall, Blutarmut, Depressionen, Müdigkeit, Ohnmacht, Appetitlosigkeit, Gliederschmerzen, erhöhte Gesamtcholesterinwerte, Unterzuckerung
|Überdosis = nicht bekannt
|Molare Masse = 244,31 [[Gramm|g]]·[[mol]]−1
|Aggregat = fest
|Schmelzpunkt = 232–233 °C<ref name="MERCK Index"/>
|Siedepunkt =
|Löslichkeit = *löslich in Wasser (220 mg·l−1 bei 25 °C)
*löslich in [[Ethanol]] 96 % (800 mg·l−1 bei 25 °C)
*besser löslich in heißem Wasser und verdünnten Alkalien
*unlöslich in anderen, gebräuchlichen organischen Lösungsmitteln<ref name="MERCK Index"/>
|Quelle GHS-Kz = <ref name="Sigma">{{Sigma-Aldrich|SIAL|B4501|Name=Biotin, ≥99% (TLC), lyophilized powder|Abruf=2013-03-16}}</ref>
|GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|-}}
|GHS-Signalwort =
|H = {{H-Sätze|-}}
|EUH = {{EUH-Sätze|-}}
|P = {{P-Sätze|-}}
|Quelle P = <ref name="Sigma" />
}}

'''Biotin''', auch als '''Vitamin B7''' oder '''Vitamin H''' (auch ''Vitamin I'') bezeichnet, ist ein wasserlösliches [[Vitamine|Vitamin]] aus dem [[Vitamin B|B-Komplex]]. Es spielt als [[prosthetische Gruppe]] von [[Enzym]]en im Stoffwechsel eine bedeutende Rolle, ist aber auch im [[Zellkern]] wichtig für die [[Epigenetik|epigenetische]] Regulation der Genfunktion.<ref name="Hassan"/><ref name="Weider">Matthias Weider: ''[https://web.archive.org/web/20070611155159/http://www.opus.ub.uni-erlangen.de/opus/volltexte/2007/540/pdf/MatthiasWeiderDissertation.pdf Identifizierung von cis- und trans-Komponenten der biotinabhängigen Transkriptionsregulation in Saccharomyces cerevisiae.]'' (PDF; 17,26 MB) [[Dissertation]] an der [[Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg]], 2006.</ref>

Die französische Nomenklatur benennt Biotin häufig als Vitamin B8, während sich in der angelsächsischen und auch in der deutschen Literatur die „Adenylsäure“ ([[Adenosinmonophosphat]]) als Vitamin B7 findet; zuweilen werden auch das [[Inositol]], welches kein Vitamin ist, bzw. die [[Folsäure]], die ebenfalls dem Vitamin-B-Komplex angehört, als Vitamin B8 bezeichnet. Der von der [[IUPAC]] einzige empfohlene Name ist jedoch Biotin.

Der Name „Biotin“ leitet sich vom griechischen Wort „bios“ (Leben) und der Endung „-in“ her, einer üblichen Endung in der organischen Chemie.<ref name=Etymology>{{cite web |url=https://www.etymonline.com/word/biotin |title=biotin {{!}} Origin and meaning of biotin by Online Etymology Dictionary |website=www.etymonline.com |language=en |access-date=2020-11-14}}</ref>

== Geschichte ==
Die Entdeckung der Substanz verlief in mehreren Schritten:
* 1898 – Steinitz – Vitamin H (von '''H'''aut)<ref>{{cite journal |author=Franz Steinitz |year=1898 |title=Über das Verhalten phosphorhaltiger Eiweisskörper im Stoffwechsel |journal=Arch Ges Physiol |volume=72 |pages=75–104 |doi=10.1007/BF01662124 |language=de}}</ref>
* 1901 – Eugene Wildiers und Manile Ide – „Bios“: ein wässriger Extrakt aus Hefen enthält eine Substanz, die für das Wachstum von Hefen notwendig ist
* 1927 – M. A. Boas – Beschreibung des „Eiweiß-Verletzungs-Syndroms“, eine Form der [[Dermatitis]]: Verursacht durch ein im Eiklar enthaltenes Protein (Avidin), das Biotin sehr fest bindet und seine biologische Verfügbarkeit vermindert.
* 1931 – [[Paul György]] – Vitamin H
* 1936 – [[Fritz Kögl]] und Benno Tönnis – Erstmalige Isolierung von 1,1 mg Biotin aus 250 kg getrocknetem [[Eidotter]]
* 1940 – György – Feststellung, dass Biotin identisch mit Vitamin H und Coenzym R ist
* 1942 – [[Vincent du Vigneaud]] – Aufklärung der chemischen Struktur
* 1943 – Harris et al. – chemische Synthese von Biotin<ref>{{cite journal |author=J. A. Harris, D. E. Wolf, R. Mozingo, K. Folkers |year=1943 |title=Synthetic biotin |journal=Science |volume=97 |pages=447 |doi=10.1126/science.97.2524.447 |language=en}}</ref>

== Vorkommen und Ernährung ==
Biotin ist in sehr vielen Nahrungsmitteln enthalten, jedoch meistens nur im einstelligen Mikrogramm-Bereich. Folgende Tabelle zeigt Beispiele verschiedener Lebensmittel:
{| class="wikitable sortable"
|+
!Lebensmittel<ref>[https://www.uni-hohenheim.de/wwwin140/info/interaktives/search.htm Nährstoffdatenbank] der [[Universität Hohenheim]] (abgerufen am 28. Februar 2021).</ref>
!μg/100 g
|-
|[[Hefen|Hefe]]
|200
|-
|[[Pfifferling]] (getrocknet)
|146
|-
|[[Steinpilz]] (getrocknet)
|105
|-
|[[Leber (Lebensmittel)#Arten von Lebern|Rinderleber]] (gegart)
|103
|-
|[[Erdnussbutter]]
|67
|-
|[[Eigelb]]
|50
|-
|[[Weizenkleie]]
|44
|-
|[[Sojabohnen|Soja]]
|30
|-
|[[Haferflocken]]
|20
|-
|[[Walnüsse]]
|19
|-
|[[Champignons]] (frisch)
|16
|-
|[[Reis]] (ungeschält)
|12
|-
|[[Weizen]]-[[Vollkornmehl]]
|8
|-
|[[Fische|Fisch]]
|7
|-
|[[Spinat]]
|6
|-
|[[Rindfleisch|Rind]]- und [[Schweinefleisch]]
|5
|-
|[[Bananen]]
|5
|-
|[[Kuhmilch]]
|3
|-
|[[Äpfel]]
|1
|}

Seit den 1940er Jahren ist bekannt, dass [[Bakterien]], die in der normalen [[Darmflora]] enthalten sind, neben anderen [[Vitamin B|B-Vitaminen]] auch Biotin produzieren und in Abhängigkeit von der Bakterienart und der zur Verfügung stehenden Zeit ihre Umgebung in unterschiedlichem Maße damit anreichern.<ref>P. R. Burkholder, I. McVeigh: ''Synthesis of Vitamins by Intestinal Bacteria.'' In: ''[[Proceedings of the National Academy of Sciences]].'' Band 28, Nummer 7, Juli 1942, S. 285–289, PMID 16578052, {{PMC|1078469}}.</ref> Eine Folge ist, dass die menschlichen Ausscheidungen mehr Biotin enthalten als die zuvor konsumierte Nahrung.<ref name="Roth">K. S. Roth: ''Biotin in clinical medicine–a review.'' In: ''The American journal of clinical nutrition.'' Band 34, Nummer 9, September 1981, S. 1967–1974, PMID 6116428 (Review).</ref> Es gilt als sehr wahrscheinlich, dass aus dieser Quelle stammendes Biotin in gewisser Menge vom Menschen verwertet wird. Bezüglich der Höhe dieses Beitrags herrscht aber Unsicherheit.<ref name="Said">H. M. Said: ''Biotin: the forgotten vitamin.'' In: ''The American journal of clinical nutrition.'' Band 75, Nummer 2, Februar 2002, S. 179–180, PMID 11815306 (Review).</ref>

Die [[Deutsche Gesellschaft für Ernährung]] nennt seit dem Jahr 2020 40 μg/Tag als Schätzwert für die angemessene Zufuhr bei gesunden Erwachsenen. In der [[Schwangerschaft]] gilt der gleiche Schätzwert, für die [[Stillen|Stillzeit]] werden 45 μg/Tag genannt. Für [[Säugling]]e wird die benötigte Biotinmenge mit 4–6 μg/Tag angenommen.<ref>Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr bei der [[Deutsche Gesellschaft für Ernährung|DGE]] (Stand 2020). [http://www.dge.de/modules.php?name=Content&pa=showpage&pid=3&page=3 Tabelle für Biotin] (abgerufen am 21. September 2022).</ref> Das [[Bundesinstitut für Risikobewertung]] (BfR) hat diese altersabhängigen Schätzwerte der für [[D-A-CH-Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr|D-A-CH-Gesellschaften]] übernommen.<ref name=":0">{{Internetquelle |url=https://www.bfr.bund.de/cm/343/hoechstmengenvorschlaege-fuer-biotin-in-lebensmitteln-inklusive-nahrungsergaenzungsmitteln.pdf |titel=Höchstmengenvorschläge für Biotin in Lebensmitteln inklusive Nahrungsergänzungsmitteln |werk=[[Bundesinstitut für Risikobewertung]] |datum=2021 |seiten=1–5 |format=PDF |sprache=de |abruf=2022-09-21}}</ref> Die [[Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit]] (EFSA) gibt seit 2014 als angemessene Zufuhr (''[[Adequate Intake]]'', AI) für gesunde Erwachsene 40 μg Biotin pro Tag vor, für andere Personengruppen entsprechen die AIs weitgehend denen der D-A-CH-Referenzwerte.<ref name=":0" />

Wie für alle Nährstoffe ist der Bedarf für Biotin eine individuelle Größe. Für Biotin ist auch der durchschnittliche Bedarf des Menschen nicht bekannt, da es an aussagekräftigen experimentellen Studien fehlt. Das macht es notwendig, die Schätzwerte zur Biotinzufuhr auf Plausibilitätsüberlegungen zu stützen. Bei Säuglingen wird beispielsweise der durchschnittliche Biotingehalt der [[Muttermilch]] und die tägliche Trinkmenge der Abschätzung zugrunde gelegt.<ref name="HandbuchVitamine">K. Pietrzik, I. Golly, D. Loew: ''Handbuch Vitamine.'' Urban & Fischer Verlag, Elsevier GmbH, München 2008; S. 147–154, 416; ISBN 978-3-437-55361-5</ref><ref name="HandbookVitamins">D. M. Mock: ''Biotin'' In: J. Zempleni, R. B. Rucker, D. B. McCormick, J. W. Suttie (Editors): ''Handbook of Vitamins.'' 4th Edition. CRC Press, 2007; S. 361–384; ISBN 0-8493-4022-5.</ref>

== Herstellung ==
Es gibt zahlreiche vielstufige Verfahren zur chemischen Synthese von (+)-Biotin. Bei den technisch relevanten Synthesen wird [[Fumarsäure]], die Aminosäure (''R'')-[[Cystein]] oder [[Tetronsäure]] als Ausgangsstoff eingesetzt.<ref name="Schäfer 2">Bernd Schäfer: ''Naturstoffe der chemischen Industrie.'' Elsevier, Spektrum Verlag, 2007, ISBN 978-3-8274-1614-8, S. 455–465.</ref> (+)-Biotin ist ein wirtschaftlich bedeutendes Erzeugnis der chemischen Industrie.

== Eigenschaften ==
Das [[Chiralität (Chemie)|chirale]] Biotin besitzt drei stereogene Zentren, so dass acht [[Stereoisomere]] denkbar sind. Allerdings besitzt nur das natürliche (+)-Biotin mit (3a''S'',4''S'',6a''R'')-[[Konfiguration (Chemie)|Konfiguration]] die volle biologische Aktivität.<ref name="Schäfer 1">Bernd Schäfer: ''Naturstoffe der chemischen Industrie.'' 2007, S. 449.</ref>

=== Physikalische und chemische Eigenschaften ===
Biotin ist eine in farblosen Nadeln kristallisierende, bei Zimmertemperatur feste Substanz. Die Verbindung löst sich wenig in kaltem Wasser, [[Ethanol]] oder verdünnten Säuren, ist jedoch in heißem Wasser und [[Alkalische Lösung|Laugen]] besser löslich. In den meisten organischen Lösungsmitteln ist Biotin unlöslich.<ref name="Römpp">{{RömppOnline|ID=RD-02-01589|Name=Biotin|Abruf=2012-04-25}}</ref>

Das Vitamin ist beständig gegen Luftsauerstoff oder erhöhte Temperaturen; bei 232–233 °C schmilzt Biotin. Starke Basen oder Säuren, [[Oxidationsmittel]] und [[UV-Licht]] zersetzen die Verbindung. Wässrige, neutrale Lösungen des Biotin in Wasser sind bis etwa 100 °C beständig. Bei richtiger Lagerung und Zubereitung betragen die Verluste beim Kochen pflanzlicher und tierischer Lebensmittel unter 20 %.<ref name="Römpp"/>

== Physiologische und biochemische Grundlagen ==
=== Biotinstoffwechsel ===
Biotin ist die [[prosthetische Gruppe]] mehrerer [[Carboxylase]]-Enzyme, die wichtige Aufgaben im Eiweiß-, Fett- und Kohlenhydratstoffwechsel erfüllen. Um die in der Nahrung enthaltenen, relativ geringen Mengen an Biotin effektiv zu nutzen, hat sich ein Recycling-Mechanismus entwickelt. Der Einbau des Biotins in die Carboxylasen erfolgt, indem ein spezieller [[Lysin]]rest der noch funktionsunfähigen Apocarboxylasen durch das Enzym [[Holocarboxylase-Synthetase]] mit einem Biotinmolekül verbunden wird, wodurch funktionsfähige Holocarboxylasen entstehen. (Siehe auch [[Enzym#Aufbau|Apo- und Holoenzym]].) Wenn diese biotinhaltigen Carboxylasen durch [[Proteolyse]] wieder abgebaut werden, bleibt [[Biocytin]] übrig, eine Verbindung aus Biotin und der Aminosäure Lysin. Im nächsten Schritt wird Biocytin durch das Enzym [[Biotinidase]] gespalten und so Biotin zurückgewonnen.<ref name="HandbuchVitamine" />

Dieser Biotin-Kreislauf ist allerdings nicht völlig geschlossen, da sowohl Biotin als auch Biocytin in den [[Urin]] gelangen und auf diese Weise ausgeschieden werden können. Außerdem kann die Seitenkette des Biotins durch [[β-Oxidation]] verkürzt werden. Die so entstehenden Abbauprodukte sind nicht biologisch aktiv und werden ebenfalls mit dem Urin ausgeschieden. Ein Ausgleich dieser Verluste ist beim gesunden Menschen mit normaler Ernährung aber kein Problem. Da der überwiegende Teil des in der Nahrung enthaltenen Biotins nicht in freier Form, sondern proteingebunden vorkommt, ist selbst nach vollständiger [[Proteolyse]] von Nahrungsproteinen die Wirkung der Biotinidase für die Freisetzung und Aufnahme von Biotin erforderlich. Daneben kommt der Biotinidase im [[Blut]]kreislauf noch eine speichernde Funktion zu, da sie Biotin in gewissem Maße an sich bindet und so vor Ausscheidung durch die [[Niere]] schützt. Für die Aufnahme des Biotins aus dem Darm und dessen Weitergabe in die Körpergewebe sind [[Transporter (Membranprotein)|Transporterproteine]] verantwortlich, von denen aber bislang nur der [[Natriumabhängiger Multivitamintransporter|natriumabhängige Multivitamintransporter]] (SMVT) allgemein als identifiziert gilt. Bei Biotinmangel kann durch vermehrte Bildung des SMVT die Aufnahme aus dem Darm wie auch die Rückresorption in den Nierentubuli intensiviert werden. Auf die Existenz weiterer Transporter gibt es Hinweise.<ref name="HandbookVitamins" /><ref name="Mardach" />

=== Biotin als prosthetische Gruppe ===
Biotin ist die [[prosthetische Gruppe]] von [[Carboxylase]]n, genauer der [[Carboxy-Transferase]]n. Durch deren Aktion kann auch im tierischen Organismus Kohlendioxid fixiert werden. Im Menschen sind folgende vier Biotin-abhängigen Enzyme bekannt:
* die [[Pyruvat-Carboxylase]], ein Schlüsselenzym der [[Gluconeogenese]], das Pyruvat in Oxalacetat, einem [[Metabolit]]en des [[Citratzyklus]] umwandelt;
* die [[Acetyl-CoA-Carboxylase]], welche das [[Malonyl-CoA]] für den Startschritt der [[Fettsäurebiosynthese]] und für die Elongation von Fettsäuren liefert.
* die [[Propionyl-CoA-Carboxylase]], welche für den Abbau der [[Aminosäuren]] [[Valin]], [[Isoleucin]], [[Methionin]] und [[Threonin]] sowie [[Ungeradzahlige Fettsäuren|ungeradzahliger]] und verzweigter [[Fettsäuren]] nötig ist.
* die [[Methylcrotonoyl-CoA-Carboxylase]], die für den Abbau der Aminosäure [[Leucin]] notwendig ist.

[[Datei:Cocarboxylase.svg|mini|400px|Pyruvat-Carboxylase-Reaktion]]

Die Abbildung zeigt die Funktion des Biotins als prosthetische Gruppe in der durch die [[Pyruvat-Carboxylase]] katalysierten Reaktion. Vor der Addition an den Stickstoff des Biotins wird das Kohlendioxid, welches als [[Hydrogencarbonate|Hydrogencarbonat]] vorliegt, mit ATP in eine aktive Form, das [[Carboxyphosphate|Carboxyphosphat]], ein gemischtes [[Anhydrid]] der Phosphor- und Kohlensäure, überführt. Als prosthetische Gruppe ist Biotin fest an einen [[Lysin]]<nowiki/>rest des Enzyms gebunden. Diese post-translationale Modifikation erfordert die Aktivität der Protein-Biotin Ligase, die im Menschen auch Holocarboxylase-Synthetase genannt wird. Die Einheit (auch [[Biocytin]] genannt) fungiert als eine Art Drehscheibe (Propeller-Prinzip), über welche die Pyruvatbindungsstelle bedient werden kann. Das Pyruvat ist dort in seiner [[Enol]]form gebunden, was direkt die unmittelbare Übernahme des CO2-Restes ermöglicht. Die Reaktion zeigt beispielhaft den Einsatz und die Regenerierung einer prosthetischen Gruppe an ein und demselben Enzym. Während es im Menschen nur Biotin-abhängige Carboxylasen gibt, sind in Mikroorganismen auch Transcarboxylasen und Decarboxylasen bekannt, die Biotin als prosthetische Gruppen benutzen.

=== Funktion im Zellkern ===
Biotin spielt auch im [[Zellkern]] eine Rolle, wo es [[Histon]]e modifizieren kann. Es ist bekannt, dass mehrere [[Lysin]]reste der Histone [[Histon H2A|H2A]], [[Histon H3|H3]] und [[Histon H4|H4]] biotinyliert vorkommen können. Durch diese [[Histonmodifikation]] hat Biotin Einfluss auf die Struktur des [[Chromatin]]s und die momentane Ablesbarkeit der genetischen Information ([[Gen-Silencing]]). Biotin ist an der Regulation der [[Genexpression|Expression]] einer großen Anzahl von [[Gen]]en, wahrscheinlich mehr als 2000, beteiligt. Es gibt Hinweise darauf, dass die Enzyme [[Holocarboxylase-Synthetase]] und [[Biotinidase]] Biotin auf Histone übertragen können, wobei die Biotinidase wohl auch in der Lage ist, Histone zu debiotinylieren. Wie diese Vorgänge im Detail verlaufen, ist Gegenstand der aktuellen Forschung.<ref name="Hassan">Y. I. Hassan, J. Zempleni: ''Epigenetic regulation of chromatin structure and gene function by biotin.'' In: ''J. Nutr.'' 136(7); 2006 Jul: S. 1763–5, PMID 16772434 (freier Volltextzugriff).</ref><ref name="Weider"/>

=== Biotinmangel ===
{{Infobox International Classification of Diseases 11
| Code-01 = 5B5G
| Data-01 = Biotinmangel
}}
Ein Biotinmangel wirkt sich auf den [[Kohlenhydrate|Kohlenhydrat]]-, den [[Aminosäuren-Stoffwechsel|Eiweiß-]] und den [[Fettstoffwechsel]] aus.
Diese Folgen resultieren vor allem aus einer Funktionseinschränkung der biotinabhängigen [[Carboxylase]]n. Das Krankheitsbild wird deshalb allgemein als ''multipler Carboxylasemangel'' bezeichnet. Neben einem ernährungsbedingten Biotinmangel kommen aber auch [[Mutation|Gendefekte]] im Bereich des Biotinstoffwechsels als Auslöser infrage.<ref name="MCD">E. R. Baumgartner, T. Suormala: ''Multiple carboxylase deficiency: inherited and acquired disorders of biotin metabolism.'' In: ''International journal for vitamin and nutrition research.'' Band 67, Nummer 5, 1997, S. 377–384, PMID 9350481 (Review).</ref><ref name="Mardach">R. Mardach, J. Zempleni, B. Wolf, M. J. Cannon, M. L. Jennings, S. Cress, J. Boylan, S. Roth, S. Cederbaum, D. M. Mock: ''Biotin dependency due to a defect in biotin transport.'' In: ''The Journal of clinical investigation.'' Band 109, Nummer 12, Juni 2002, S. 1617–1623, {{DOI|10.1172/JCI13138}}, PMID 12070309, {{PMC|151007}}.</ref>

==== Symptome ====
Als Folge eines Biotinmangels wurden beim Menschen folgende Symptome beobachtet: [[Dermatitis|Hautstörungen]], [[Depression]]en, extreme Mattigkeit, Schläfrigkeit, [[Myalgie|Muskelschmerzen]], [[Hyperästhesie|Überempfindlichkeit]], lokale [[Parästhesie|Fehlempfindungen]], [[Halluzination]]en, [[Appetitlosigkeit]], [[Übelkeit]], [[Haarausfall]], Farbveränderungen der Haare, brüchige [[Nagel (Anatomie)|Nägel]], erhöhte [[Cholesterin]]werte, abnorm hohe Spiegel an ungeradzahligen [[Fettsäuren]], Störungen der [[Herz]]funktion, [[Anämie|Blutarmut]], grau-blasse [[Hautfarbe]], Bewegungsstörungen ([[Ataxie]]), [[Hypotonie|sowie Hypotonie]] (erniedrigter Blutdruck), auch eine erhöhte Anfälligkeit für Infektionen ([[Kandidose]], [[Konjunktivitis|Keratokonjunktivitis]], [[Glossitis]]).<ref name="HandbuchVitamine" /><ref name="HandbookVitamins" /><ref name="Roth" /> wurde festgestellt.

Bei Tieren wurden außerdem noch weitere Effekte festgestellt, wie [[Stoffwechsel|metabolische]] Veränderungen und [[Herzverfettung|Verfettung]] des Herzmuskels, [[Fettleber]], plötzlicher Tod durch [[Hypoglykämie|Unterzuckerung]] bei körperlicher Belastung, Beeinträchtigung des [[Immunsystem]]s und eine schlechtere [[Wundheilung]].<ref name="Balnave">D. Balnave: ''Clinical symptoms of biotin deficiency in animals.'' In: ''The American journal of clinical nutrition.'' Band 30, Nummer 9, September 1977, S. 1408–1413, PMID 143210 (Review).</ref>
Bei [[Haushuhn|Hühnern]] senkte Biotinmangel den Biotingehalt der Eier wesentlich, was zu einer verringerten Schlupfrate und häufigen Missbildungen der Küken führte, obwohl die Anzahl der gelegten Eier noch unverändert blieb. Auch bei einigen [[Säugetiere|Säugetierarten]] wurden [[Teratogen|fruchtschädigende]] Wirkungen des Biotinmangels beschrieben.<ref name="Taniguchi">A. Taniguchi, T. Watanabe: ''Roles of biotin in growing ovarian follicles and embryonic development in domestic fowl.'' In: ''Journal of nutritional science and vitaminology.'' Band 53, Nummer 6, Dezember 2007, S. 457–463, PMID 18202531 (Review).</ref>

==== Ursachen ====
* [[Avidin]], ein im [[Eiklar|Hühnereiklar]] enthaltenes [[Protein]], ist in der Lage, Biotin sehr fest zu binden. Außerdem wird Avidin von [[Verdauungsenzym]]en nicht angegriffen. Erhitzen [[Denaturierung (Biochemie)|denaturiert]] das Avidin und unterbindet die Bindung an Biotin. Bei genügend großem Verzehr von ''rohem'' Eiklar kann sämtliches Biotin im Darm von Avidin gebunden werden.<ref name="HandbuchVitamine" /> Das bedeutet, sowohl das in der Nahrung enthaltene als auch das von der Darmmicrobiota gebildete Biotin werden für den Organismus unerreichbar. Sobald sich die körpereigenen Reserven erschöpfen, prägen sich die Symptome des Biotinmangels aus. Im Rahmen eines Experiments mit freiwilligen Versuchspersonen begann dies nach drei bis vier Wochen.<ref name="Roth" /> Generell nutzt man diese Eigenschaft des Avidins, um zu experimentellen Zwecken bei Menschen oder Tieren einen Biotinmangel zu erzeugen.<ref name="Balnave" />
* Patienten mit [[Kurzdarmsyndrom]], die auf [[intravenös]]e Ernährung angewiesen sind, entwickeln innerhalb von Monaten oder auch Jahren Mangelsymptome, falls die [[Infusion]]en kein Biotin enthalten. Bei Säuglingen geschieht das deutlich schneller.<ref name="HandbookVitamins" /> Außer Verkürzungen des [[Dünndarm]]s gehören auch Schädigungen der Darmflora zu den Risikofaktoren. Schon die längerfristige Einnahme von [[Antibiotikum|Antibiotika]] kann zu einem Biotinmangel führen. Chronischer [[Alkoholkrankheit|Alkoholismus]] geht ebenfalls oft mit einer Verarmung des Körpers an Biotin einher.<ref name="HandbuchVitamine" />
* Ein Biotinmangel, der lediglich durch biotinarme Kost verursacht wird, ist beim Menschen kaum beschrieben. Eine Ausnahme bildeten Säuglinge, die über längere Zeit eine aus Einzelnährstoffen zusammengestellte Fertignahrung erhielten, in der Biotin nicht enthalten war.<ref name="HandbookVitamins" /> Bei manchen Tieren wie Hühnern oder [[Haustruthuhn|Truthühnern]] kann ein Biotinmangel dagegen relativ leicht auch durch biotinarmes Futter eintreten.<ref name="Taniguchi" />
* Bei manchen [[Chronisches Nierenversagen|Nierenkranken]], die sich über längere Zeit einer [[Dialyse]]-Behandlung unterziehen mussten, wurde Biotinmangel gefunden.<ref name="HandbuchVitamine" />
* [[Antikonvulsivum|Antikonvulsiva]] scheinen den Biotinhaushalt zu beeinflussen, sodass sich dadurch ein mehr oder weniger starker Biotinmangel ausprägt.<ref name="HandbookVitamins" />
* In der Schwangerschaft findet man bei ungefähr einem Drittel der Frauen [[Biochemie|biochemische]] Veränderungen, die auf einen leichten Biotinmangel hindeuten. Äußerlich in Erscheinung tretende Symptome entstehen dadurch normalerweise nicht. Man vermutet, dass Biotin in der Schwangerschaft schneller abgebaut wird, da im [[Urin]] von Schwangeren weniger Biotin, aber erhöhte Konzentrationen seiner [[Metabolit]]en gemessen werden.<ref name="HandbookVitamins" /><ref name="Said" />

=== Überdosierung ===
Bisher sind beim Menschen keine schädlichen Wirkungen von Biotin in Erscheinung getreten. Alles spricht dafür, dass die [[therapeutische Breite]] sehr groß ist.<ref name="HandbuchVitamine" />
Bei Patienten mit verschiedenen Störungen des Biotinstoffwechsels existieren langjährige Beobachtungen zur Einnahme von täglich bis zu 10 mg Biotin pro Kilogramm Körpergewicht. Negative Auswirkungen der hohen Biotindosis wurden nicht beobachtet. Ein Teil der Patienten weist allerdings irreversible Schäden auf, weil die Behandlung mit Biotin ''zu spät'' einsetzte.<ref name="MCD" /><ref name="Ozand">P. T. Ozand, G. G. Gascon, M. Al Essa, S. Joshi, E. Al Jishi, S. Bakheet, J. Al Watban, M. Z. Al-Kawi, O. Dabbagh: ''Biotin-responsive basal ganglia disease: a novel entity.'' In: ''Brain : a journal of neurology.'' Band 121 (Pt 7), Juli 1998, S. 1267–1279, PMID 9679779.</ref> Die Übertragung solcher Ergebnisse von Stoffwechselkranken auf Gesunde ist empirisch nicht ohne weiteres möglich.

Aufgrund der unzureichenden Datenlage wird bisher von offizieller Seite kein [[LOAEL]]-Wert angegeben.<ref>Zusammenstellung von tolerierbaren oberen Zufuhrmengen für Makro- und Mikronährstoffe (Stand: März 2006; abgerufen: August 2009) bei der [[Deutsche Gesellschaft für Ernährung|DGE]]. {{Webarchiv |url=http://www.dge.de/pdf/ws/Zusammenstellung-UL-Makro-und-Mikronaehrstoffen.pdf |wayback=20101009010448 |text=(PDF, 608 kB)}}</ref> (Das ist die niedrigste Dosis, die negative Effekte nach sich ziehen kann.) Es existieren nur wenige Studien an Tieren, bei denen Biotinmengen verabreicht wurden, die groß genug waren, um negative Auswirkungen zu erzeugen. Beispielsweise wurde in einem mehrwöchigen Versuch an jungen [[Farbratte|Ratten]] festgestellt, dass bei einer über das Futter zugeführten täglichen Biotindosis von ungefähr 80 mg pro Kilogramm Körpergewicht deren Futteraufnahme und Wachstum beeinträchtigt wurden, was sich bei weiter steigender Dosis noch verstärkte.<ref>H. Sawamura, T. Fukuwatari, K. Shibata: ''Effects of excess biotin administration on the growth and urinary excretion of water-soluble vitamins in young rats.'' In: ''Bioscience, biotechnology, and biochemistry.'' Band 71, Nummer 12, Dezember 2007, S. 2977–2984, {{DOI|10.1271/bbb.70381}}, PMID 18071266.</ref> Umgerechnet auf einen durchschnittlich schweren Menschen von 65 kg ergäbe das eine tägliche Einnahmemenge von mehr als 5 g Biotin, was dem 100.000-fachen [[Physiologie|physiologischen]] Bedarf entspricht.

Obwohl Biotin von Ratten in 5000- bis 10.000-facher Normaldosis ohne Beeinträchtigungen vertragen wurde, trat bei trächtigen Rattenweibchen nach [[Injektion (Medizin)|Injektionen]] von mehr als 1 mg Biotin pro Kilogramm Körpergewicht eine [[Resorption]] von [[Fetus|Föten]], verbunden mit einer Störung der [[Estrogene|Östrogenbildung]] auf.<ref name="HandbuchVitamine" />

Biotin kann Laborwerte verfälschen, die mit immunologischen Verfahren bestimmt werden, die auf der Biotin-Streptavidin-Wechselwirkung beruhen. Je nach Testaufbau kann es dabei zu falsch hohen oder falsch niedrigen Resultaten kommen. Diese Störungen können bei Biotin-Dosierungen von mehr als 5 mg pro Tag auftreten. In diesen Fällen soll die Biotin-Zugabe mindestens 48 Stunden vor den Tests (z. B. zu [[Schilddrüsenhormone]]n) unterbrochen werden.<ref name="PMID31956746">J. H. Luong, S. K. Vashist: ''Chemistry of Biotin-Streptavidin and the Growing Concern of an Emerging Biotin Interference in Clinical Immunoassays.'' In: ''ACS omega.'' Band 5, Nummer 1, Januar 2020, S. 10–18, {{DOI|10.1021/acsomega.9b03013}}, PMID 31956746, {{PMC|6963918}} (Review).</ref><ref name="PMID31473202">R. Bowen, R. Benavides, J. M. Colón-Franco, B. M. Katzman, A. Muthukumar, H. Sadrzadeh, J. Straseski, U. Klause, N. Tran: ''Best practices in mitigating the risk of biotin interference with laboratory testing.'' In: ''Clinical biochemistry.'' Band 74, Dezember 2019, S. 1–11, {{DOI|10.1016/j.clinbiochem.2019.08.012}}, PMID 31473202 (freier Volltext) (Review).</ref>

== Verwendung ==
=== Biotin als Medikament ===
Biotinpräparate werden zur Behandlung und [[Krankheitsprävention|Prophylaxe]] eines Biotinmangels eingesetzt. Zur Prophylaxe sind 0,2 mg/Tag ausreichend. Um einen bestehenden Mangel innerhalb kurzer Zeit sicher auszugleichen, kann aber eine wesentlich höhere Dosis erforderlich sein.<ref name="HandbuchVitamine" />
Oft ist Biotin Bestandteil der Multivitaminpräparate, die [[Infusion]]slösungen zugegeben werden, wenn Patienten über einen längeren Zeitraum [[Parenterale Ernährung|parenteral]], also unter Umgehung des [[Verdauungstrakt|Magen-Darm-Trakts]], ernährt werden müssen.<ref>Leitlinie Parenterale Ernährung der [[Deutsche Gesellschaft für Ernährungsmedizin|DGEM]], Kapitel 7: Wasser, Elektrolyte, Vitamine und Spurenelemente {{Webarchiv |url=http://www.dgem.de/material/pdfs/7%20Wasser,%20Elektrolyte,%20Vitamine,%20Spurenelementes-2006-951867.pdf |wayback=20070710000836 |text=(PDF, 139 kB)}}; Gedruckt: H. K. Biesalski, S. C. Bischoff, H.-J. Böhles, A. Mühlhofer: ''7 Wasser, Elektrolyte, Vitamine und Spurenelemente.'' In: ''Aktuel. Ernahrungsmed.'' 32(Suppl. 1); Mai 2007: S. S30–S34.</ref>

Bei folgenden [[Genetik|genetisch]] bedingten seltenen [[Stoffwechselstörung|Stoffwechselkrankheiten]] ist eine lebenslange Behandlung mit sehr hoch dosiertem Biotin die gängige und eine äußerst wirksame Therapie:<ref name="MCD" /><ref name="Ozand" />
* [[Biotinidasemangel]]
* [[Holocarboxylase-Synthetase-Mangel]]
* [[Biotin-ansprechende Basalganglienerkrankung]]

Aktuell wird Biotin in hoher Dosis unter der Bezeichnung ''MD1003'' gegen progressive [[Multiple Sklerose]] in Pilotstudien erprobt.<ref name="PMID27589059">A. Tourbah, C. Lebrun-Frenay u. a.: ''MD1003 (high-dose biotin) for the treatment of progressive multiple sclerosis: A randomised, double-blind, placebo-controlled study.'' In: ''Multiple sclerosis.'' Band 22, Nummer 13, November 2016, S. 1719–1731, {{DOI|10.1177/1352458516667568}}, PMID 27589059, {{PMC|5098693}}.</ref>

=== Biotin in der molekularen Biotechnologie ===
Biotin kann zur Markierung verschiedener Moleküle verwendet werden ([[Biotinylierung]]). Zum Nachweis nutzt man die Wechselwirkung zwischen Biotin und [[Avidin]] bzw. [[Streptavidin]].<ref>Thomas Boenisch (Herausgeber): ''Handbuch Immunchemische Färbemethoden'', 3. Auflage 2003, DakoCytomation GmbH, Hamburg, Deutschland.</ref>

== Weblinks ==
{{Wiktionary}}
* Hans-Georg Zoch: ''Datenblätter Naturstoffe: Biotin'', [[Umweltwissenschaften und Schadstoff-Forschung]], {{DOI|10.1007/BF03038288}}
* Sandra Göbel: [https://www.apotheken.de/krankheiten/hintergrundwissen/11234-vitamin-h ''Vitamin H''] auf www.apotheken.de
* {{Internetquelle |url=https://www.bfr.bund.de/cm/343/hoechstmengenvorschlaege-fuer-biotin-in-lebensmitteln-inklusive-nahrungsergaenzungsmitteln.pdf |titel=Höchstmengenvorschläge für Biotin in Lebensmitteln inklusive Nahrungsergänzungsmitteln |werk=[[Bundesinstitut für Risikobewertung]] |datum=2021 |format=PDF |abruf=2022-01-06 |sprache=de}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Gesundheitshinweis}}

{{Normdaten|TYP=s|GND=4145654-3}}

[[Kategorie:Imidazolidinon]]
[[Kategorie:Thiolan]]
[[Kategorie:Carbonsäure]]
[[Kategorie:Vitamin|B7]]
[[Kategorie:Nahrungsergänzungsmittel]]

Biotin - Versionsgeschichte

~2026-25598-35: /* Biotinmangel */