Die Vitamin-A-Gruppe – nicht nur gegen Nachtblindheit

Chemie Chemisch ist das Vitamin A (Retinol) ein alicyclischer Polyenalkohol, aus einem Beta-Iononring und zwei Isoprenresten aufgebaut. Retinal ist der entsprechende Aldehyd. Insgesamt versteht man unter Vitamin A alle Verbindungen, welche die Wirkungen des Retinols aufweisen. Dazu gehören auch Retinylester, Ester mit Glucuron- oder Palmitinsäure der Retinsäure. Die internationalen Einheiten (IE) gelten für den Tierversuch unter standardisierten Ernährungsbedingungen. 0,3 µg Retinol bzw. 0,34 µg Retinylacetat bzw. 0,6 µg Beta-Carotin als Vitamin A-Vorstufe entsprechen einer IE Vitamin A. In Retinol-Äquivalenten entsprechen 1,15 mg Retinylacetat oder 6 mg Beta-Carotin 1 mg Retinol, wobei 1 mg Retinol-Äquivalent 3000 IE Vitamin gleichzusetzen ist. Retinol kann aus einigen Carotinoiden, vor allem Beta-Carotin (als Provitamin bezeichnet) gebildet werden. Das Vitamin A2 (3-Dehydroretinol) unterscheidet sich vom Retinol (Vitamin A1) durch eine Doppelbindung zwischen dem 3. und 4. C-Atom des Ringsystems.

Metabolismus Von den in der Natur inzwischen mehreren hundert bekannten Carotinoiden (Tetraterpenen) weisen etwa 40 eine Provitamin-A-Aktivität auf. Am bedeutendsten ist das Beta-Carotin, das als roter Farbstoff z. B. in Möhren vorkommt (s. auch weiter unter). Im Dünndarm wird das fettlösliche Beta-Carotin zusammen mit anderen Lipiden aus pflanzlichen Lebensmitteln zwischen 10 bis 50 % resorbiert. Die Absorption erfolgt entsprechend einer Sättigungskinetik. In Mukosazellen findet dann eine Spaltung an der zentralen Doppelbindung in zwei Moleküle Retinal statt. Auch aus längeren Bruchstücken, den Beta-Apocarotinalen, kann ein Molekül Vitamin A gebildet werden. Der Transport in die Leber erfolgt zum Teil als Beta-Carotin sowie als verestertes Retinol – in Chylomikronen (Lipoproteine des intrazellulären Metabolismus) eingebaut und auf dem Weg über die Lymphe. In der Leber wird dann auch Beta-Carotin zu Vitamin A umgebaut. Die Speicherung erfolgt schließlich im Fettgewebe und nur zum geringeren Teil in der Leber. Retinylester stammen aus tierischen Produkten. Sie werden im Rahmen der Fettverdauung von einer Pankreaslipase (Cholesterolesterase) zu Retinol hydrolysiert, das dann ebenfalls in Chylomikronen eingebaut wird und so über die Lymphbahnen dann in das Blut gelangt. Nach einer Reveresterung bildet es in der Leber mit 50 bis 80% den wichtigsten Vitamin-A-Pool – weitere spezielle Einzelheiten s. in [1]. Gebunden an das Retinol-bindende Protein (RBP) wird Vitamin A über das Blut in die Zielzellen transportiert.

Zusammenfassend lässt sich feststellen: Ester des Vitamins A werden vor der Resorption gespalten, Retinol während des Resorptionsprozesses in der Darmwand mit vor allem Palmitinsäure wieder verestert. Als Retinolester wird Vitamin A dann in die Leber transportiert und dort zunächst gespeichert. Retinol (Alkohol-Form) ist somit vorwiegend Transport- und Speicherform vom Vitamin A. Die wichtigsten Funktionen jedoch sind an die Aldehydform Retinal und die aus dem Retinal gebildeten Retinsäuren (Oxidation durch Aldehyddehydrogenasen) gebunden.

Funktionen und Mangelsymptome Zwischen den genannten Derivaten bestehen Unterschiede in den Funktionen. Retinol ist eine Transportform und ein Zwischenprodukt im Metabolismus. Retinal weist entscheidende Funktionen im Sehprozess auf. Zunächst wird Retinol von der äußeren Kapillarseite der stäbchenförmigen Sehzellen der Retina (für das Schwarz-Weiß-Sehen in der Dämmerung verantwortlich) aufgenommen, an ein zellulär Retinol-bindendes Protein (CRBP) gebunden, isomerisiert, zu Retinal oxidiert und schließlich auf ein Retinal-bindendes Protein übertragen.

Nach weiteren Übertragungen an spezielle Proteine entsteht am Ende der Transportkette das Rhodopsin, ein Protein-Retinal-Komplex, der Licht im Bereich von 400 bis 600 nm absorbiert. Das hier vorliegende 11-cis-Retinal isomerisiert unter Lichteinfall zu all-trans-Retinal und löst sich dabei vom Opsin ab: Durch diesen Prozess, verbunden mit einer Konformationsänderung am Rhodopsin, wird eine Folge von Reaktionen (Kaskade) ausgelöst. Am Ende schüttet die Zelle weniger Transmitter aus, die Erregung von Neuronen wird verringert, dem Gehirn wird "Lichteinfall" signalisiert. Über diese wichtige Funktion hinaus, die heute weitgehend aufgeklärt ist, hat das Vitamin A noch weitere Funktionen.

Sie lassen sich allgemein in die Bereiche Embryogenese und andere Bereich der Reproduktion (Retinol), Wachstum und Differenzierung von Epithel- und Knochengewebe (Retinol und Retinsäure) sowie Beeinflussung des Immunsystems (Retinoide insgesamt) zusammenfassen. So zeigt die Retinsäure eine spezielle und ausgeprägte Wirkung auf die Proliferation (Gewebevermehrung) und Differenzierung verschiedener Gewebe (Respirationsepithel, Darmschleimhaut, Haut, diverser Tumorzellen und embryonaler Zellen).

Auch an der Vermittlung von Signalsequenzen für die normale embryonale Entwicklung von Herz, Gefäßsystem, Skelett, Hirn und Auge sind Vitamin-A-Rezeptoren erforderlich. Durch direkte Wechselwirkung mit einigen Enzymen sind Retinol und Retinal (in all-E-Konformation) an intermediären Stoffwechselprozessen beteiligt – so der Synthese bestimmter Glycoproteine sowie der Mucopolysaccharide (für eine gesunde Knochenentwicklung während des Wachstums von Bedeutung). Auch ist Vitamin A an Sterin-Umwandlungen beteiligt; ein Fehlen wirkt sich u. a. auf den Stoffwechsel der Sexualhormone aus und kann die Fortpflanzungsfähigkeit beeinträchtigen.

Allgemein wird der Plasma-Spiegel an Vitamin A als Maß der Versorgung angesehen. Erst bei einem anhaltenden Mangel kann infolge der nicht ausreichenden Bildung von Rhodopsin ein verschlechtertes Dämmerungssehen auftreten, das bis zur Nachtblindheit führen kann. Bei sehr schwerem Vitamin-A-Mangel (in Ländern der Dritten Welt) kommt es zu Trübungen und Geschwürbildungen in der Hornhaut bis zur Erblindung. Auch kann bei einem Vitamin-A-Mangel eine Beeinträchtigung der Barriere-Funktion der Epidermis auftreten sowie eine Degenerierung und Kreatinisierung des Epithels.

Plattenepithelmetaplasien (Umwandlungen) an den Schleimhäuten des Gastrointestinal- und des Respirationstraktes können ebenfalls auftreten. Folgeerscheinungen dieser Veränderungen sind Appetitverlust, eine erhöhte Anfälligkeit gegen Infektions- und Invasionserkrankungen sowie eine verminderte Widerstandskraft gegen Belastungen ganz allgemein. Eine toxische Wirkung von Vitamin A wird nur in der Zeit der Schwangerschaft als wahrscheinlich angenommen, so dass im 1. Trimenon empfohlen wird, auf den Verzehr von Leber zu verzichten. [2]

Vorkommen und Versorgung Vitamin A kommt vor allem als Fettsäureester in Fischleber, Meeresfischen mit hohem Fettgehalt, in Säugetierleber, in Milch und Butter und Eigelb und als Provitamin (Carotine) in pflanzlichen Lebensmitteln vor. Bei Eiern ist das nichtveresterte Retinol die Hauptvitamin-A-Komponente. Die Resorption des fettlöslichen Vitamins A wird durch die Anwesenheit von Emulgatoren wie der Galle stark gefördert. Die Richtwerte für eine optimale Versorgung betragen für Säuglinge und Kinder bis 6 Jahre 0,5 bis 0,6 Retinoläquivalente (s. o. – Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Ernährung DGE), für Kinder von 4 bis 13 Jahre 0,7 bi 0,9, von 13 bis unter 15 Jahre 1,0 (männl.) bzw. 1,1 (weibl.), für Schwangere ab 4. Monat 1,1 und Stillende 1,5 Retinoläquivalente. Bei bestimmten Hauterkrankungen wie Akne und Psoriasis wird die therapeutische Verwendung von Retinoiden empfohlen. Auch bei einer akuten promyeloischen Leukämie werden sie im Rahmen einer Differenzierungs-Therapie eingesetzt.

Hypervitaminosen treten erst bei einer mehr als 700-fachen Dosis des empfohlenen Tagesbedarfs auf, wobei die Symptome den Mangelsymptomen ähneln: Schälreaktionen der Haut, Rötung und Juckreiz der Schleimhäute sowie Leberschwellungen, weiterhin auch neurologische Störungen wie Kopfschmerzen, Schwindel, Schlaf- und Appetitstörungen. Vitamin-A-Überdosierungen in der Schwangerschaft können Missbildungen des Kindes am äußeren Ohr und zu Spaltbildungen im Gesichtsbereich führen. [3]