6.3.9.1 生物素的命名、结构及理化性质
生物素(biotin)曾被称为维生素B7、生物活素Ⅱ(Bios Ⅱ)、维生素H和辅酶R,是六氢化-2-氧代-1-氢-噻喃[3,4-d]-咪唑-4-戊酸(hexahydro-2-oxo-1-H-thieno[3,4-d]imidazole-4-pentanoic acid)的一系列化合物的总称。分子式为C10H16 N2O3S,相对分子质量为244.308。分子具有3个手性中心,有8个可能的立体异构体,但仅有1个存在于自然界并有生物活性,命名为D-(+)-生物素。在体内由侧链上的羧基与酶蛋白的赖氨酸残基ε-NH2结合,发挥辅酶作用。
生物素是一种白色晶体,对空气、热和日光都相当稳定。易溶于热水,对热稳定,强酸、强碱及紫外线处理则被破坏。
6.3.9.2 生物素的生化代谢
生物素吸收的主要部位是小肠的近端。浓度低时,被载体转运主动吸收;浓度高时,则以简单扩散形式吸收。吸收的生物素经门脉循环,运送到肝、肾内储存,其他细胞内也含有生物素,但量较少。生蛋清中含有抗生物素蛋白(avidin),它是存在于鸡蛋清中的一种糖蛋白,能结合并阻止膳食生物素或体内肠道细菌合成生物素的吸收。胃酸缺乏者,可使生物素吸收减少。生物素转运到周围组织,需要生物素结合蛋白为载体。
生物素主要经尿排出体外。排出前,生物素约一半转变为生物素亚砜、二去甲生物素和四去甲生物素。人尿中生物素、二去甲生物素和生物素亚砜的比例约为3∶2∶1。乳汁中也有生物素排出,但量很少。在口服或静脉给予大剂量生物素的情况下,生物素的尿排泄和血清浓度,以及它的代谢物以大致相同的比例增加。
6.3.9.3 生物素的生理功能
1.羧化酶(carboxylase)的辅酶 生物素的羧基与酶蛋白中赖氨酸残基的ε-氨基以肽键连接形成生物胞素,在脂类、糖、氨基酸和能量代谢中起重要作用。在羧化反应中,生物胞素首先与CO2形成羧基生物胞素,然后再将羧基转移至底物分子上。羧化反应具有重要生理意义:丙酮酸羧化为草酰乙酸为糖的彻底氧化(三羧酸循环)提供条件;乙酰CoA羧化为丙二酰CoA,是脂肪酸合成必需步骤等。
2.降血糖作用 药理剂量的生物素可降低胰岛素依赖型糖尿病病人的血糖水平。大鼠胰岛素糖尿病模型实验表明,药理剂量的生物素能改善大鼠的葡萄糖耐量,并可降低大鼠的胰岛素抗性,但生物素调节血糖的机制尚未阐明。
3.促进免疫功能 动物实验显示,生物素对各种免疫细胞正常功能的发挥是必需的,包括抗体功能、巨噬细胞功能、T细胞和B细胞的分化、免疫应答的传导和细胞毒性T细胞响应等。
4.与烟酸和前列腺素的合成有关(www.xing528.com)
6.3.9.4 生物素的缺乏与过量
生物素缺乏症主要见于长期生食鸡蛋者。如果膳食中缺乏生物素,同时大量给予磺胺类等抗生素,或长期使用全静脉营养而忽略在输液中加入生物素,也可发生生物素缺乏症。生物素缺乏症以皮肤症状为主,可见毛发变细、失去光泽、皮肤干燥、鳞片状皮炎、红色皮疹,严重者的皮疹可延伸到眼睛、口鼻周围。此外,还伴有食欲减退、恶心、呕吐、舌乳头萎缩、麻木、精神沮丧、疲乏、肌痛、高胆固醇血症及脑电图异常等。这些症状多发生在生物素缺乏10周后。在6个月以下婴儿,可出现脂溢性皮炎。
目前尚未发现生物素对人体的毒副作用,其毒性似乎很低。孕妇服用生物素10 mg/d,也未见对母亲和胎儿有不利影响。动物实验也显示生物素毒性反应很小。
6.3.9.5 生物素的需要量与供给量
由于肠道细菌可合成生物素,因此不易准确确定生物素的需要量。中国营养学会2000年提出了我国居民生物素的AI值,其中成人为30 μg/d,孕妇为30μg/d,乳母为35μg/d。由于未见生物素对人体有毒性反应,因此目前还不能得出生物素的UL值。
6.3.9.6 生物素的营养状况评价
生物素的营养状况可通过测定血尿生物素含量、血浆奇数碳脂肪酸浓度及尿中有关代谢产物排出量来评价。一般正常成人24小时生物素尿中排出量为6~111μg。有生物素缺乏症的病人,尿排出量<1 μg/24 h;经其他途径形成3-羟异戊酸,在尿中排出增加,正常成人24小时排出量为77~195 μmol,缺乏症的病人尿排出量>195 μmol。正常成人全血生物素含量为260 ng/L,婴儿为320 ng/L,当全血生物素含量<100 ng/L时,可认为体内生物素缺乏。
6.3.9.7 生物素的来源
生物素广泛存在于天然动、植物性食物中,但不同食物中生物素的可利用性不同,玉米和大豆中的生物素可全部利用,小麦中的则难以利用。动物组织、蛋黄、番茄、酵母、花菜等是生物素的丰富来源。长期服用抗生素或食用生鸡蛋易患生物素缺乏症。这是因为抗生素可杀灭肠道微生物;生鸡蛋的蛋白含有不耐热的抗生物素蛋白(avidin),能与生物素结合成不能消化吸收的物质。缺乏生物素可有生长延迟、皮炎、脱发、食欲减退、高胆固醇血症等。
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