Biotyna to heterocykliczny związek organiczny zaliczany do grupy witamin rozpuszczalnych w wodzie. Spośród ośmiu optycznie czynnych stereoizomerów i czterech racematów jedynie D(+)-biotyna wykazuje wysoką aktywność biologiczną, odgrywając istotną rolę w ludzkim metabolizmie. Przede wszystkim poprawia kondycję skóry, włosów i paznokci. Ponadto działa przeciwmiażdżycowo, wykazuje korzystny wpływ na prawidłowe funkcjonowanie naczyń krwionośnych i serca oraz wspiera pracę układu nerwowego.
biotyna funkcjonuje w literaturze naukowej, dokumentacji farmaceutycznej oraz piśmiennictwie branżowym pod wieloma nazwami. Poniżej zestawiono oficjalne oznaczenia stosowane w różnych kontekstach językowych i klasyfikacyjnych.
Pierwsze przełomowe badania, w których odkryto witaminę B7 sięgają roku 1927. Wówczas wywoływano u szczurów zmiany skórne, a następnie podawano im różne produkty spożywcze i określano skuteczność w leczeniu konkretnych schorzeń tych tkanek. Nieznany jeszcze czynnik, skuteczny w leczeniu zmian skórnych, nazwano witaminą H. Litera ta pochodzi od niemieckiego słowa Haut oznaczającego skórę. Kolejne badania przeprowadzone w roku 1935 dowiodły istnienie krystalicznego związku, wyizolowanego z żółtka jaja, który stymulował wzrost drożdży. Nazwano go “biotyną”. W 1933 roku zdefiniowano i opisano koenzym R, mający identyczne działanie, jak poprzednio odkryty związek. Witaminę B7 zsyntetyzowano po raz pierwszy w 1936 roku, a w latach czterdziestych XX wieku poznano jej wzór sumaryczny, a później strukturalny.
Biotyna to związek heterocykliczny, który składa się z dwóch skondensowanych pierścieni: imidazolowego i tiofenowego, do którego dołączony jest boczny łańcuch kwasu walerianowego. W tkance występuje ona w połączeniu z białkiem, za pośrednictwem aminokwasu – lizyny, z którą tworzy układ biocytyny. Jest ona wbudowana w łańcuch enzymów – karboksylaz za pomocą grupy aminowej oraz karboksylowej. Biotyna stanowi element specyficznych oligomerycznych enzymów, które odpowiedzialne są za karboksylację grupy aminowej reszty lizynowej w apoenzymie. Spośród wielu izomerów witaminy B7 tylko D-biotyna wykazuje zdolność do aktywności biologicznej w organizmie człowieka. W pozostałych organizmach zwierzęcych takie właściwości mają też inne pochodne, takie jak oksybiotyna i biocytyna. Witamina H pełni rolę asymilatora dwutlenku węgla w różnych procesach przemiany materii. Wykazuje czynny udział w przemianach kwasu asparaginowego, syntezie nienasyconych kwasów tłuszczowych (NNKT) oraz niektórych procesach karboksylacji. Należy ona do grupy prostetycznej enzymów, biorących udział w glukogenezie, syntezie glikogenu, cholesterolu i hormonów. Wykazuje synergistyczne działanie z witaminą K w syntezie protrombiny – białka warunkującego prawidłową krzepliwość krwi. Ponadto pomaga zachować prawidłową strukturę kości oraz właściwe funkcjonowanie skóry i włosów, zapobiegając między innymi przedwczesnemu siwieniu włosów czy łysieniu.
Niedobór witaminy B7 występuje bardzo rzadko, ponieważ jest to związek syntetyzowany przez bakterie żyjące w jelicie cienkim. Za bezpośrednią przyczynę tej awitaminozy w organizmie uważa się białko jaja kurzego – awidynę, która tworząc z biotyną kompleks, dezaktywuje ją oraz uniemożliwia jej wchłanianie. Ta wywołująca niekorzystny efekt proteina traci swoje właściwości pod wpływem wysokiej temperatury.
Przyjmowanie niewystarczającej ilości (hipowitaminoza) witaminy B7, może powodować poważne skutki takie jak:
Biotyna należy do rodziny witamin z grupy B wraz z: tiaminą, ryboflawiną, niacyną, choliną, kwasem pantotenowym, pirydoksyną, inozytolem, kwasem foliowym, p-aminobenzoesowym (PABA), orotowym, pangamowym, kobalminą i letrilem. Są to związki rozpuszczalne w wodzie, a nierozpuszczalne w tłuszczach. Spośród ośmiu optycznie czynnych stereoizomerów i czterech racematów jedynie D(+)-biotyna jest jedynym naturalnie występującym izomerem, który wykazuje wysoką aktywność biologiczną, odgrywając istotną rolę w ludzkim metabolizmie. Jest ona obecnie jedyną formą dopuszczoną do stosowania jako dodatek do żywności. W surowcach i produktach spożywczych witamina H może występować w postaci wolnej bądź związanej z białkiem.
Witamina H powszechnie występuje w żywności, zarówno w stanie wolnym, (np. w mleku i warzywach), jak i związanym z białkiem (np. w mięsie i drożdżach). Uważa się, że biotyna niezwiązana charakteryzuje się większą przyswajalnością. Obróbka termiczna powoduje degradację tego związku, jednak tylko w nieznacznym stopniu.
Do produktów i surowców, zawierających największą ilość witaminy B7 zaliczamy:
Biotyna odgrywa w organizmie rolę kofaktora wielu enzymów: karboksylazy pirogronianowej, karboksylaz acetylo-CoA, propionylo-CoA, i β-metylokrotonylo-CoA. Witamina B7 to także koenzym, przenoszący grupy karboksylowe przy wkładzie energetycznym ATP, co umożliwia asymilację dwutlenku węgla. Pierwszy etap tego mechanizmu to karboksylacja atomu N1, połączonego z biotyną, co skutkuje wytworzeniem aktywnego koenzymu pośredniego – karboksybiotyny. Ta w połączeniu z białkiem enzymu jest właściwym czynnikiem karboksylującym w reakcjach metabolicznych. Do przeprowadzenia tego procesu niezbędne są allosteryczne kofaktory: HCO3 – , ATP, Mg2+ i acetylokoenzym A. Następnie ma miejsce transport aktywnej grupy karboksylowej na purywat, z jednoczesnym wytworzeniem szczawiooctanu i biotynoholoenzymu. Za połączenie biotyny z odpowiednią resztą lizyny apoenzymów karboksylazy odpowiedzialny jest enzym – holokarboksylosyntetaza.
Biotyna jest absorbowana z jelit za pośrednictwem transportera multiwitaminowego, zależnego od stężenia sodu (SMVT, ang. sodium dependent multivitamin transporter). Ulega on ekspresji w zewnętrznej warstwie jelita cienkiego. Wyższe stężenie tego transportera odnotowano w jelicie czczym w odniesieniu do krętego. Jest on również obecny w okrężnicy, gdzie ułatwia wychwyt biotyny wytwarzanej przez bakterie jelitowe. Absorpcja z udziałem SMVT zachodzi wyłącznie przy wprowadzaniu do organizmu wraz z pożywieniem dawek biotyny w zakresie norm. W momencie, gdy ilość tego związku znacząco przewyższa zalecaną dawkę, mechanizm ten zachodzi w sposób niezależny od transportera SMVT, poprzez dyfuzję pasywną. Ekspresję transporterów biotyny odnotowano w keratynocytach, kardiomiocytach, komórkach nerkowych, mikronaczyniach mózgu, wątrobie i łożysku.
Dowiedziono, że witamina B7 odgrywa istotną rolę w pozyskiwaniu energii dla komórek nerwowych. Jest ona niezbędna do prawidłowego przebiegu syntezy mieliny – osłony aksonów, przyspieszającej oraz zabezpieczającej prawidłowość przepływu impulsów nerwowych między poszczególnymi neuronami. Około 45% lipidów mieliny to fosfolipidy, do których zaliczamy: plazmalogeny, fosfatydyloserynę, fosfatydyloinozytol, fosfatydylocholinę i fosfatydyloetanoloaminę. Biotyna jest koenzymem karboksylaz acetylo-CoA i tym samym bierze bezpośredni udział w syntezie kwasów tłuszczowych (KT). Udowodniono, że niedobór witaminy H warunkuje drastyczny spadek poziomu fosfolipidów w błonach komórkowych oraz przyczynia się do zaburzeń funkcjonowania syntezujących mielinę enzymów. Wiąże się to z utratą koordynacji mięśni, brakiem zdolności do przyswajania informacji czy występowaniem epilepsji. Ponadto udowodniono, że codzienne podawanie wysoko skoncentrowanej biotyny osobom cierpiącym na stwardnienie rozsiane (dawka 300 mg/dobę, przez 9 do 36 miesięcy) spowodowało znaczącą poprawę stopnia ich niepełnosprawności w skali EDSS (rozszerzona skala niewydolności ruchowej Kurtzkiego).
Biotyna wykazuje korzystny wpływ na prawidłowe funkcjonowanie naczyń krwionośnych i serca. Charakteryzuje się ona zdolnością do zwiększenia aktywności kinazy AMPK (ang. 5’AMP-activated protein kinase) w wątrobie. Skutkuje to oksydacją kwasów tłuszczowych oraz ketogenezą, czyli produkcją ciał ketonowych, stanowiących materiał energetyczny serca, mięśni i mózgu. Ponadto uaktywniona AMPK hamuje syntezę cholesterolu (frakcji LDL) i trójglicerydów w surowicy krwi. Zapobiega to tworzeniu się tzw. blaszek miażdżycowych i zwężeniu światła naczyń krwionośnych. Co więcej, poprzez stymulowanie tej kinazy, witamina B7 wspomaga oksydację KT w mięśniach, a także indukuje wydzielanie insuliny przez komórki beta wysp trzustkowych. Zaobserwowano, że suplementacja biotyny reguluje poziom enzymu glukokinazy (GK) w organizmie, za pomocą mechanizmu zależnego od cGMP (cyklicznego guanozyno-3′,5′-monofosforanu), co ma korzystny wpływ na stężenie glukozy we krwi.
Witamina B7 zawiera w swej strukturze atomy siarki, wchodzącej w skład budulca włosów i paznokci – keratyny. Ponadto indukuje procesy jej powstawania. Udowodniono, że zażywanie biotyny systematycznie przez okres około pół roku znacząco redukuje łamliwość paznokci i wspomaga regenerację ich płytki. Dzięki temu, że stanowi ona element budulcowy tego fundamentalnego białka fibrylarnego, jej suplementacja zmniejsza tendencję do rozdwajania się czy poprzecznego bruzdowania paznokci.
Co więcej, z wyników badań przeprowadzonych na populacji 100 osób borykających się z problemem łamliwych i wypadających włosów wynika, że codzienne zażywanie witaminy B7 w ilości 2,5 mg/dobę, przez okres ośmiu miesięcy, poprawia kondycję ich struktury oraz zapobiega ich wypadaniu. Wśród uczestników badania odnotowano, że suplementacja ta uwarunkowała wzmocnienie, jednocześnie nadając blask cienkim i matowym włosom. Odnotowano także, że utrata owłosienia wyraźnie osłabła u 64% badanych, kolejne 9% pacjentów zgłosiło lekką poprawę. Dodatkowo 80% badanych, u których występowały kłopoty z paznokciami, zauważyło wzmocnienie płytki paznokciowej. Biotyna jest także odpowiedzialna za wspomaganie metabolizmu skóry głowy, wywierając korzystny wpływ na korzeń włosa (tzw. macierz), co warunkuje warunkuje wytwarzanie mocnych i elastycznych wiązań siarkowych, spajających łodygę włosa na całej długości. Najnowsze badania udowodniły, że jednoczesna suplementacja witaminy B7 i trójpeptydu GHK (Gly- His-Lys) powoduje wzrost długości włosów o 58-120%.
Biotyna umożliwia odpowiedni przepływ impulsów nerwowych w tkance podskórnej oraz skórze, co warunkuje prawidłowe funkcjonowanie gruczołów potowych i łojowych. Dlatego też niedobór tej witaminy powoduje przetłuszczanie się włosów. Co więcej, witamina H to jeden z czynników redukujących stany zapalne skóry i wypryski. Dowiedziono, że suplementacja biotyny w ilości 1-10 mg/dobę w okresie kilku tygodni pozwala na całkowite wyleczenie wysypki w ciężkich przypadkach łojotokowego zapalenia skóry.
