La biotina también llamada Vitamina H (la H representa Haar und Haut, las palabras en alemán para «cabello y la piel»), vitamina B 7 o vitamina B 8 (en muchos países como Francia, donde la vitamina B 7 se utiliza para el inositol ) es un agua soluble vitamina B. Está involucrado en una amplia gama de procesos metabólicos, tanto en humanos como en otros organismos, principalmente relacionados con la utilización de grasas, Carbohidratos y aminoácidos.
La Deficiencia de biotina puede ser causada por una Ingesta dietética inadecuada o la herencia de uno o más trastornos genéticos congénitos que afectan el metabolismo de la biotina. La deficiencia subclínica puede causar síntomas leves, como adelgazamiento del cabello, uñas quebradizas o erupción cutánea, generalmente en la cara.
La detección neonatal de la deficiencia de biotinidasa comenzó en los Estados Unidos en 1984, y muchos países probaron este trastorno al nacer. Es poco probable que las personas nacidas antes de 1984 hayan sido examinadas, lo que oculta la verdadera prevalencia del trastorno.
General
La biotina es un componente importante de las enzimas involucradas en el metabolismo de las grasas y los carbohidratos, influyendo en el crecimiento celular y afectando los aminoácidos involucrados en la síntesis de proteínas. La biotina ayuda en diversas reacciones metabólicas que implican la transferencia de dióxido de carbono.
También puede ser útil para mantener un nivel constante de azúcar en la sangre. La biotina a menudo se recomienda como un suplemento dietético para fortalecer el cabello y las uñas, aunque los datos científicos que respaldan estos resultados son débiles. Sin embargo, la biotina se encuentra en muchos cosméticos y productos de salud para el cabello y la piel.
La deficiencia de biotina es rara. Las cantidades necesarias son pequeñas, una amplia gama de alimentos contiene biotina y las bacterias intestinales sintetizan biotina, que luego es absorbida por el animal huésped. Por esa razón, las agencias legales en varios países, por ejemplo, EE. UU. y Australia, no han establecido formalmente una Ingesta diaria recomendada de biotina.
En cambio, se identifica una ingesta adecuada (AI) basada en la teoría de que la ingesta promedio satisface las necesidades. La investigación futura podría dar lugar a IA de biotina con EAR y RDA (consulte la sección Ingesta de referencia dietética).
Existen varios trastornos metabólicos raros en los que el metabolismo de la biotina de un individuo es anormal, como la deficiencia de la enzima holocarboxilasa sintetasa que une covalentemente la biotina a la carboxilasa, donde la biotina actúa como cofactor.
La biotina se compone de un anillo de ureido fusionado con un anillo de tetrahidrotiofeno. El anillo de ureido actúa como portador de dióxido de carbono en las reacciones de carboxilación. Un sustituyente de ácido valérico está unido a uno de los átomos de carbono del anillo de tetrahidrotiofeno. La biotina es una coenzima para múltiples enzimas carboxilasa, que participan en la digestión de carbohidratos, la síntesis de Ácidos grasos y la Gluconeogénesis.
La biotina también es necesaria para el catabolismo y la utilización de los tres aminoácidos de cadena ramificada : Leucina, Isoleucina y Valina..
Biosíntesis
La biotina tiene una estructura inusual (figura superior), con dos anillos fusionados a través de uno de sus lados. Los dos anillos son restos ureido y tetrahidrotiofeno. La biotina es un heterocíclico, S-que contiene mono ácido carboxílico. Está hecho de dos precursores, alanina y pimeloil -CoA a través de tres enzimas.
El ácido 8-amino–oxopelargónico sintasa es una enzima Piridoxal 5′-fosfato. El pimeloil-CoA podría ser producido por una vía de Ácido graso modificado que involucra un maloniltioéster como iniciador. El ácido 7,8-diaminopelargónico (DAPA) aminotransferasa es inusual en el uso de S-adenosil Metionina (SAM) como NH 2donante.
Dethiobiotin sintetasa cataliza la formación del anillo de ureido a través de un carbamato DAPA activado con ATP. La biotina sintasa escinde reductivamente SAM en un radical desoxyadenosina, que extrae un átomo de H de la destiobiotina para dar un intermedio atrapado por el donante de azufre. Este donante de azufre es un grupo de azufre de Hierro.
Cofactor bioquímica
D – () – La biotina es un cofactor responsable de la transferencia de dióxido de carbono en varias enzimas carboxilasa :
- Acetil-CoA carboxilasa alfa
- Acetil-CoA carboxilasa beta
- Metilcrotonil-CoA carboxilasa
- Propionil-CoA carboxilasa
- Piruvato carboxilasa
La biotina es importante en la síntesis de ácidos grasos, el catabolismo de aminoácidos de cadena ramificada y la gluconeogénesis. Se une covalentemente al grupo épsilon-amino de residuos de Lisina específicos en estas carboxilasas. Esta reacción de biotinilación requiere ATP y es catalizada por la holocarboxilasa sintetasa.
En las bacterias, la biotina se une a la Proteína transportadora de carboxilo de biotina (BCCP) mediante la proteína ligasa de biotina (BirA en E. coli ). La unión de biotina a varias moléculas, biotinilación, se utiliza como una importante técnica de laboratorio para estudiar diversos procesos, incluida la localización de proteínas, interacciones de proteínas, transcripción de ADN y replicación.
Se sabe que la biotinidasa en sí misma es capaz de biotinilar las proteínas histonas, pero se encuentra poca biotina unida naturalmente a la cromatina.
La biotina se une fuertemente a la proteína tetramérica avidina (también estreptavidina y neutravidina ), con una constante de disociación K d del orden de 10-15 M, que es una de las interacciones proteína-ligando más fuertes conocidas. Esto se usa a menudo en diferentes aplicaciones biotecnológicas.
Hasta 2005, se pensaba que se requerían condiciones muy duras para romper la interacción biotina-estreptavidina.
Recomendaciones dietéticas
El Instituto de Medicina de EE. UU. (IOM) actualizó los requisitos promedio estimados (EAR), las dietas recomendadas (RDA) y los niveles tolerables de ingesta superior (UL) para muchas Vitaminas en 1998. En ese momento no había información suficiente para establecer EAR y RDA para biotina. En casos como este, el IOM establece las ingestas adecuadas (AI) con el entendimiento de que en una fecha posterior, cuando se entiendan mejor los efectos fisiológicos de la biotina, los AI serán reemplazados por información más exacta.
En conjunto, los EAR, RDA, AI y UL se denominan ingestas dietéticas de referencia (DRI).
Los IA de biotina para hombres y mujeres (excepto en el embarazo y la lactancia) son: 5 μg / día de biotina para niños de 0 a 6 meses, 6 μg / día de biotina para niños de 7 a 12 meses, 8 μg / día de biotina para niños de 1 a 3 años, 12 μg / día de biotina para niños de 4 a 8 años, 20 μg / día de biotina para niños de 9 a 13 años, 25 μg / día de biotina para De 14 a 18 años y 30 μg / día de biotina para los de 19 años en adelante.
Los IA de biotina para las mujeres embarazadas o en período de lactancia, respectivamente, son: 30 μg / día de biotina para mujeres embarazadas de 14 a 50 años de edad; 35 μg / día de biotina para mujeres lactantes de 14 a 50 años.
La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) se refiere al conjunto colectivo de información como valores de referencia dietéticos, con ingesta de referencia de población en lugar de RDA y requisito medio en lugar de EAR. AI y UL se definen igual que en los Estados Unidos. Para mujeres y hombres mayores de 18 años, la ingesta adecuada se establece en 40 μg / día.
La IA para el embarazo es de 40 μg / día por día y 45 μg / día durante la lactancia. Para niños de 1 a 17 años, las IA aumentan con la edad de 20 a 35 μg / día.
Para los propósitos de etiquetado de alimentos y suplementos dietéticos de los Estados Unidos, la cantidad en una porción se expresa como un porcentaje del valor diario (DV). Para fines de etiquetado de biotina, el 100% del valor diario se revisó en 2016 a 30 μg / día para llegar a un acuerdo con la IA.
La fecha límite para cumplir se estableció el 1 de enero de 2020 para las grandes empresas y el 1 de enero de 2021 para las pequeñas empresas.
Seguridad
El Instituto de Medicina de EE. UU. Estima los límites superiores (UL) para vitaminas y Minerales cuando la evidencia de un límite verdadero es suficiente. Sin embargo, para la biotina, no hay UL debido a que no se han determinado los efectos adversos del alto consumo de biotina. La EFSA también revisó la seguridad y llegó a la misma conclusión que en los Estados Unidos de que no hay pruebas suficientes para establecer un UL para la biotina.
Fuentes
La biotina es sintetizada por bacterias intestinales, pero faltan estudios de buena calidad sobre la cantidad de biotina que proporcionan.
La biotina es estable a temperatura ambiente y no se destruye al cocinarla. Las fuentes con contenido apreciable son:
Las claras de huevo crudas contienen una proteína ( avidina ) que bloquea la absorción de biotina, por lo que las personas que consumen regularmente una gran cantidad de huevos crudos pueden volverse deficientes en biotina. Se ha estimado que la ingesta de biotina en la Dieta en las poblaciones occidentales es de hasta 60 μg por día.
La biotina también está disponible en suplementos dietéticos, individualmente o como ingrediente en multivitaminas.
Biodisponibilidad
Se han realizado estudios sobre la biodisponibilidad de biotina en ratas y polluelos. Según estos estudios, la biodisponibilidad de biotina puede ser baja o variable, dependiendo del tipo de alimento que se consume. En general, la biotina existe en los alimentos como forma unida a proteínas o biocitina.
Se requiere proteólisis por proteasa antes de la absorción. Este proceso ayuda a la liberación de biotina libre de la biocitina y la biotina unida a proteínas. La biotina presente en el maíz está fácilmente disponible; sin embargo, la mayoría de los granos tienen aproximadamente un 20-40% de biodisponibilidad de biotina.
La amplia variabilidad en la biodisponibilidad de biotina puede deberse a la capacidad de un organismo para romper varios enlaces biotina-proteína de los alimentos. Si un organismo tiene una enzima con esa capacidad determinará la biodisponibilidad de la biotina del alimento.
Factores que afectan los requisitos de biotina
Se desconoce la frecuencia del estado marginal de biotina, pero se ha encontrado que la incidencia de niveles bajos de biotina circulante en alcohólicos es mucho mayor que en la población general. Además, se han informado niveles relativamente bajos de biotina en la orina o el plasma de pacientes que han tenido una gastrectomía parcial o tienen otras causas de aclorhidria, pacientes con quemaduras, epilépticos, personas mayores y atletas.
El embarazo y la lactancia pueden estar asociados con una mayor demanda de biotina. En el embarazo, esto puede deberse a una posible aceleración del catabolismo de biotina., mientras que, en la lactancia, la mayor demanda aún no se ha dilucidado. Estudios recientes han demostrado que la deficiencia marginal de biotina puede estar presente en la gestación humana, como lo demuestra el aumento de la excreción urinaria de ácido 3-hidroxiisovalérico, la disminución de la excreción urinaria de biotina y bisnorbiotina y la disminución de la concentración plasmática de biotina.
Además, fumar puede acelerar aún más el catabolismo de biotina en las mujeres.
Deficiencia
La deficiencia de biotina generalmente ocurre por la ausencia de la vitamina en la dieta, particularmente en madres que amamantan. El consumo diario de claras de huevo crudas durante varios meses puede provocar deficiencia de biotina, debido a su contenido de avidina.
La deficiencia puede abordarse con suplementos nutricionales.
Los síntomas de deficiencia incluyen:
- Uñas quebradizas y delgadas
- Pérdida de cabello ( alopecia )
- Conjuntivitis
- Dermatitis en forma de sarpullido rojo y escamoso alrededor de los ojos, nariz, boca y área genital.
Síntomas neurológicos en adultos, como depresión, letargo, alucinaciones y entumecimiento y hormigueo de las extremidades
Síntomas como depresión, alucinaciones, hormigueo en brazos y piernas y falta de interés son indicios de que sus niveles de biotina son bajos. Los síntomas neurológicos y psicológicos pueden ocurrir con solo deficiencias leves. La dermatitis, la conjuntivitis y la pérdida de cabello generalmente ocurren solo cuando la deficiencia se vuelve más severa.
Las personas con trastornos hereditarios de deficiencia de biotina tienen evidencia de una función del sistema inmunitario deteriorada, incluida una mayor susceptibilidad a las infecciones bacterianas y fúngicas. Las mujeres embarazadas tienden a tener un mayor riesgo de deficiencia de biotina. Casi la mitad de las mujeres embarazadas tienen aumentos anormales de ácido 3-hidroxiisovalerico, que refleja el estado reducido de la biotina.
Trastornos metabólicos
Los trastornos metabólicos hereditarios caracterizados por actividades deficientes de las carboxilasas dependientes de biotina se denominan deficiencia de carboxilasa múltiple. Estos incluyen deficiencias en la holocarboxilasa sintetasa o biotinidasa de las enzimas. La deficiencia de holocarboxilasa sintetasa impide que las células del cuerpo utilicen la biotina de manera efectiva y, por lo tanto, interfiere con las múltiples reacciones de la carboxilasa.
Las manifestaciones bioquímicas y clínicas incluyen acidosis ceto- láctica, aciduria orgánica, hiperamonemia, erupción cutánea, problemas de alimentación, hipotonía, convulsiones, retraso del desarrollo., alopecia y coma.
La deficiencia de biotinidasa no se debe a una biotina inadecuada, sino a una deficiencia en las enzimas que la procesan. La biotinidasa cataliza la escisión de la biotina a partir de biocitina y péptidos de biotinilo (los productos de degradación proteolítica de cada holocarboxilasa) y, por lo tanto, recicla la biotina.
También es importante para liberar la biotina de la biotina unida a proteínas de la dieta. Los síntomas generales incluyen disminución del apetito y el crecimiento. Los síntomas dermatológicos incluyen dermatitis, alopecia y acromotricia (ausencia o pérdida de pigmento en el cabello). La perosis (un acortamiento y engrosamiento de los huesos) se ve en el esqueleto.
Síndrome de hígado y riñón graso y esteatosis hepática.También puede ocurrir.
Historia
En 1916, WG Bateman observó que una dieta rica en claras de huevo crudas causaba síntomas tóxicos en perros, gatos, conejos y humanos. Este estudio fue seguido en 1927 por Margaret Averil Boas, quien descubrió que una dieta de solo claras de huevo causaba dermatitis, alopecia y pérdida de coordinación muscular en ratas.
Ella llamó a este síndrome «lesión de clara de huevo». En 1939, seis años después de que comenzó a investigar la causa de la lesión de la clara de huevo, el científico húngaro Paul Gyorgy confirmó la existencia de un factor protector, que llamó vitamina H. En este punto, muchos grupos independientes habían aislado el mismo compuesto.
En 1936, Kögl y Tönnis aislaron un factor de crecimiento de la yema de huevo que llamaron «Bios aus Eigelb».Después de realizar experimentos con levadura y Rhizobium R, West y Wilson aislaron un compuesto que llamaron coenzima R. En 1940, Gyorgy demostró que la vitamina H, Bios aus Eigelb y la coenzima R eran la misma sustancia: Biotina.
Uso en biotecnología
La biotina se usa ampliamente en toda la industria de la biotecnología para conjugar proteínas para ensayos bioquímicos. El pequeño tamaño de la biotina significa que la actividad biológica de la proteína probablemente no se verá afectada. Este proceso se llama biotinilación. Porque tanto la estreptavidina como la avidina se unen a la biotina con alta afinidad ( K d de 10 −14 a 10 −15 M) y la especificidad, las proteínas biotiniladas de interés pueden aislarse de una muestra explotando esta interacción altamente estable.
La muestra se incuba con estreptavidina / perlas de avidina, lo que permite la captura de la proteína biotinilada de interés. Cualquier otra proteína que se una a la molécula biotinilada también permanecerá en la perla y todas las demás proteínas no unidas pueden eliminarse. Sin embargo, debido a la interacción extremadamente fuerte de estreptavidina-biotina, se necesitan condiciones muy duras para eluir la proteína biotinilada de las perlas (típicamente guanidina HCl 6 M a pH 1,5), que a menudo desnaturalizará la proteína de interés.
Para sortear este problema, se pueden usar perlas conjugadas con avidina monomérica, que tiene una afinidad disminuida de unión a biotina de ≈10 −8 M, permitiendo que la proteína biotinilada de interés se eluya con un exceso de biotina libre.
Interferencia con resultados de laboratorio médico
Cuando las personas ingieren altos niveles de biotina en suplementos dietéticos, una consecuencia puede ser una interferencia clínicamente significativa con los resultados de los análisis de sangre de diagnóstico.