Vitamin E
Vitamin E ist ein Sammelbegriff für alle fettlöslichen Substanzen mit meist antioxidativen Wirkungen, die die biologische Aktivität von (RRR)-α-Tocopherol aufweisen;<ref name=":1">Vorlage:Internetquelle</ref> damit handelt es sich um Vitamere. Zu den Vitamin-E-Formen zählen die sogenannten Tocopherole und Tocotrienole (abgeleitet von den altgriechischen Wörtern Vorlage:Lang „Geburt, Nachkommen“ und Vorlage:Lang „tragen, bringen“). Es kommen acht verschiedene Formen vor.<ref name=":2" />
Vitamin E ist Bestandteil aller Membranen tierischer Zellen, wird jedoch nur von photosynthetisch aktiven Organismen wie Pflanzen und Cyanobakterien gebildet. Häufig wird der Begriff Vitamin E allein für α-Tocopherol, die am besten erforschte Form von Vitamin E, verwendet.
Geschichte
[Bearbeiten]Vitamin E wurde als „Fruchtbarkeits-Vitamin“ entdeckt und als „Fortpflanzungsvitamin“<ref>„Vitamin der Fortpflanzung“. Quelle: Theodor Brugsch: Lehrbuch der inneren Medizin, 5. Auflage, 1. Band, Verlag Urban & Schwarzenberg, Berlin/ Wien 1940, S. 236.</ref> sowie als „Antisterilitätsvitamin“ beschrieben.<ref>Max Bürger: Einführung in die innere Medizin, Sammelwerk "Der Kliniker", Verlag Walter de Gruyter, Berlin 1952, S. 307 und 317.</ref> Herbert M. Evans und Katherine S. Bishop wiesen 1922 als erste auf einen bis dahin unbekannten fettlöslichen Faktor hin, der für die Reproduktion von Ratten notwendig war.<ref>H. M. Evans, K. S. Bishop: On the existence of a hitherto unrecognized dietary factor essential for reproduction. In: Science. Band 56, Nummer 1458, Dezember 1922, S. 650–651, doi:10.1126/science.56.1458.650, PMID 17838496.</ref> Hierbei machten sie die Beobachtung, dass Ratten bei einer Diät aus Kasein, Maisstärke, Schmalz, Milchfett und Salzen – angereichert mit ausreichenden Mengen an Vitamin A (in Form von Lebertran), Vitamin B (Backhefe) und Vitamin C (Orangensaft) – sich nicht mehr fortpflanzen konnten.<ref>Vorlage:Literatur</ref> Bei Gabe von Salat konnte dieser Zustand wieder aufgehoben werden. In den Folgejahren wurde dieser Faktor in Form von α-Tocopherol<ref name=":2">Vorlage:Literatur</ref> vor allem aus Weizenkeimöl, Hafer und Mais isoliert, als Vitamin erkannt und aufgrund der bereits bekannten Vitamine A, B, C und D nun erstmals durch den Biochemiker Barnett Sure als Vitamin „E“ bezeichnet.<ref>Vorlage:Literatur</ref>
Die antioxidative Wirkung wurde durch Harold S. Olcott und Oliver H. Emerson (Gladys Anderson Emersons Ehemann) 1937 beschrieben.<ref name=":1" /><ref>Vorlage:Literatur</ref> 1938 wurde die Struktur von Vitamin E (hier α-Tocopherol) von Erhard Fernholz aufgeklärt, zudem kam es im gleichen Jahr zur ersten chemischen Synthese durch Paul Karrer. Vertreter der ebenfalls zu den Vitamin-E-Formen zählenden Tocotrienole wurden gegen Ende der 1950er Jahre beschrieben und durch die Arbeiten von J. Bunyan und Mitarbeitern 1961<ref>Vorlage:Literatur</ref> isoliert.<ref>Vorlage:Literatur</ref>
1968 wurde Vitamin E als essentieller Nährstoff durch das Food and Nutrition Board anerkannt.<ref name=":2" />
Beschreibung
[Bearbeiten]Die Grundstruktur aller Vitamin-E-Formen bildet ein an Position 6 hydroxylierter Chromanring, dessen Methylierung diese in eine α-, β-, γ- oder δ-Form unterteilt. Durch unterschiedlich gesättigte Seitenketten werden wieder vier Familien unterschieden, nämlich die
- Tocopherole mit einer gesättigten Seitenkette und die
- Tocotrienole (T3) mit einer dreifach ungesättigten Seitenkette.
Die C2-Position am Chromanring sowie die C4'- und C8'-Positionen der Phythylseitenkette bei Tocopherol sind chiral, es sind damit acht Stereoisomere möglich. Tocopherole liegen natürlicherseits ausschließlich in einer (RRR)-Konfiguration vor.<ref name=":2" /> Die natürlich vorkommende (RRR)-Form von Vitamin E wurde auch als D-Form bezeichnet (D-α-Tocopherol). Die synthetisch hergestellte Form bildet ein Gemisch aus acht Stereoisomeren (all-rac), sie wurde ehemals DL-Form genannt (DL-α-Tocopherol). Im Handel sind ferner Ester als Acetate, Succinate oder Nicotinate beziehbar.<ref name=":2" />
| Name | Struktur der (RRR)-Isomere | R1 | R2 |
|---|---|---|---|
| α-Tocopherol | Datei:(RRR)-Tocopherols Structural Formulae V.1.svg | CH3 | CH3 |
| β-Tocopherol | CH3 | H | |
| γ-Tocopherol | H | CH3 | |
| δ-Tocopherol | H | H |
| Name | Struktur der (R)-Isomere | R1 | R2 |
|---|---|---|---|
| α-Tocotrienol | Datei:(R)-Tocotrienol (R3=CH3) V.1.svg | CH3 | CH3 |
| β-Tocotrienol | CH3 | H | |
| γ-Tocotrienol | H | CH3 | |
| δ-Tocotrienol | H | H |
Aufgabe/Funktion im Körper
[Bearbeiten]Eine seiner wichtigsten Funktionen ist die eines lipidlöslichen Antioxidans,<ref name=":4">Vorlage:Literatur</ref> das in der Lage ist, mehrfach ungesättigte Fettsäuren in Membranlipiden, Lipoproteinen und Depotfett vor einer Zerstörung durch Oxidation (Lipidperoxidation) zu schützen. Freie Radikale würden die Doppelbindungen der Fettsäuren der Zell- und Organellmembranen angreifen. Tocopherol wirkt als Radikalfänger, indem es selbst zu einem reaktionsträgen, da mesomeriestabilisierten Radikal wird. Das Tocopherol-Radikal wird dann unter Bildung eines Ascorbatradikals reduziert. Das Ascorbatradikal wird mit Hilfe von Glutathion (GSH) regeneriert. Dabei werden zwei Monomere (GSH) zu einem Dimer (GSSG) oxidiert.
Vitamin E hat Funktionen in der Steuerung der Keimdrüsen und wird daher auch als Antisterilitätsvitamin bezeichnet.
Der menschliche Körper kann am besten (RRR)-α-Tocopherol speichern und transportieren. Der Grund hierfür: Das in der Leber befindliche α-Tocopherol-Transfer-Protein (α-TTP), welches für den Transport des Vitamin E via VLDL in den Blutkreislauf verantwortlich ist, hat die höchste Affinität zum natürlichen α-Tocopherol. Durch die Speicherkapazität kann eine einmalige Gabe für längere Zeit wirken. Das im Wesentlichen in Sojaprodukten vorkommende γ-Tocopherol zeigt eine geringere Aktivität. Neuerdings wird aber diskutiert, ob diesem eine besondere Rolle zugeschrieben werden muss.<ref name="bfr" /> In humanem LDL, einem Lipoprotein, sind α-Tocopherol und in geringer Konzentration auch γ-Tocopherol vorhanden.
Die biologische Aktivität unterscheidet sich unter den Vitameren. Bezogen auf α-Tocopherol (100 %) weist β-Tocopherol 50 %, γ-Tocopherol 10 %, δ-Tocopherol 3 %, α-Tocotrienol 30 % und β-Tocotrienol 5 % der Aktivität auf.<ref>Vorlage:Internetquelle</ref>
α-Tocopherol-Äquivalente
[Bearbeiten]1 mg α-Tocopherol entsprechen 2,32 µmol.<ref name=":2" /> Angaben über den Vitamin-E-Bedarf und die biologische Wirksamkeit werden in mg RRR-α-Tocopherol-Äquivalente (auch α-TE oder TÄ) angegeben, was eine Umrechnung der Tocotrienol- und Tocopherole-Vitamere erleichtert.
1 mg aTE entsprechen:<ref>Vorlage:Internetquelle</ref>
- 1 mg α-Tocopherol (RRR-α-Tocopherol)
- 2 mg β-Tocopherol
- 4 mg γ-Tocopherol
- 100 mg δ-Tocopherol
- 3,3 mg α-Tocotrienol
- 6,6 mg β-Tocotrienol
- 13,2 mg γ-Tocotrienol
- für δ-Tocotrienol existiert keine offizielle Umrechnung
Für die (RRR)-α-Tocopherol-Ester gilt: 1 mg α-TE entsprechen 1,10 mg α-Tocopherylacetat oder 1,23 mg α-Tocopherylsuccinat. Beim synthetischen all-rac-α-Tocopherol gilt der Umrechnungsfaktor 1 mg α-TE = 1,35 mg all-rac-α-Tocopherol.<ref name=":2" />
Die Angabe der aTE korreliert nicht mit der antioxidativen Wirkung. Im Gegenteil zeigen Tocotrienole sowie generell γ- und δ-Isomere eine wesentlich höhere antioxidative Aktivität. Bei Tocotrienolen wurde eine um 40-fach höhere antioxidative Schutzwirkung gegen Lipid-Peroxidation an Zellmembranen nachgewiesen.<ref>Vorlage:Literatur</ref>
Synthetische Erzeugnisse mit Vitamin-E-Wirkung haben im Vergleich zu natürlichem Vitamin E eine reduzierte Wirkung, da sie aus Gemischen („all-RAC“) verschiedener Isomere im Aufbau des Phytyl-Restes bestehen.
Die älteren IE (bzw. USP-Units) basierten auf der relativen Vitamin-E-Aktivität von all-rac-α-Tocopherylacetat (1,49) und sollen nicht mehr verwendet werden.
Die biologische Aktivität der synthetischen all-rac-α-Tocopherol-Isomere ist geringer als die der natürlichen Form.<ref name=":2" /> Bezogen auf (RRR)-α-Tocopherol liegt sie wie folgt: RRS bei 90 %, RSS bei 73 %, RSR bei 57 %, SRS bei 37 %, SRR bei 31 % und SSR bei 21 %.
Vorkommen
[Bearbeiten]| Lebensmittel | Gehalt mg/100 g |
|---|---|
| Weizenkeimöl | 215,4 |
| Sonnenblumenöl | 55,8 |
| Erdnussöl | 17,2 |
| Olivenöl | 12,0 |
| Weizenkleie | 2,4 |
| Mais | 2,0 |
| Haferflocken | 1,5 |
| Spargel | 2,0 |
| Tomate | 0,9 |
| Möhre | 0,6 |
| Blumenkohl | 0,1 |
| Mandel | 25,0 |
| Haselnuss | 25,0 |
| Walnuss | 6,2 |
In tierischen Nahrungsmitteln liegen die Vitamin-E-Gehalte erheblich niedriger als die pflanzlicher Nahrungsmittel. Besonders hohe Gehalte an Vitamin E weisen pflanzliche Öle auf, in der Regel überwiegt der Anteil von α-Tocopherol.<ref name=":2" /> Dagegen dominiert in Sojaöl γ-Tocopherol. Je mehr ungesättigte Fettsäuren in den Ölen enthalten ist, desto mehr Vitamin E kommt darin vor. Raffination dieser Öle kann zu starken Verlusten (bis zu etwa 40 %) an Vitamin E führen.
Gemüse enthält im Vergleich zu den Ölen wenig Vitamin E, allgemein kommen in grünen Pflanzenteilen abhängig von der Menge an Chloroplasten viel α-Tocopherol vor. Daneben findet man es auch in anderen, „gelben“ Pflanzenteilen wie Wurzeln oder Früchten, dort korreliert es mit dem Gehalt an Chromoplasten (überwiegend als γ-Tocopherol).<ref name=":2" /> Eine weitere Vitamin E-Quelle sind Getreide und Getreideprodukte.<ref name=":2" /> Beim Weizenkorn wird das enthaltene Vitamin E während der Keimung verbraucht.<ref>Werner Kollath: Die Ordnung unserer Nahrung. 13. Auflage 1987, S. 171.</ref> Abhängig von der Schicht des Weizenkorns liegen unterschiedliche Vitamere vor.
Vitamin E wird nur in Pflanzen aufgebaut, die Biosynthese startet aus Homogentisinsäure sowie Phytylpyrophosphat größtenteils in den Plastiden.<ref>Vorlage:Literatur</ref>
Vitamin E wird auch synthetisch (u. a. von BASF, E. Merck (India) und DSM Nutritional Products) als ein racemisches Gemisch hergestellt. Synthetisches Tocopherol ist jedoch relativ instabil und wird daher meist noch mit einer Acetyl-Gruppe versehen (siehe auch dl-α-Tocopherylacetat). Dieses besitzt keine antioxidativen Eigenschaften.<ref name="bfr">Verwendung von Vitaminen in Lebensmitteln. Toxikologische und ernährungsphysiologische Aspekte (PDF; 1,3 MB) Bundesinstitut für Risikobewertung, S. 88 ff.; abgerufen am 9. Juli 2009</ref> Es kann aber im Körper im Umfang von bis zu 50 % in natürliches Vitamin E umgewandelt werden.
In der EU darf in Nahrungsergänzungsmittel Vitamin E in Form von D-α-Tocopherol, dl-α-Tocopherol, D-α-Tocopherylacetat, dl-α-Tocopherylacetat, D-α-Tocopherylsäuresuccinat, gemischten Tocopherolen (α, ß, γ, δ) sowie Tocotrienol-Tocopherol zugegeben werden.<ref name=":3" />
Stabilität
[Bearbeiten]Vitamin E ist relativ stabil gegen Hitze. Selbst nach mehrstündigem Erhitzen auf bis zu 180 °C (etwa beim Frittieren) blieben die Verluste im Bereich von 15 %−60 %. Alle acht Vitamin-E-Vitamere haben dabei einen deutlich positiven Einfluss gegen die Entstehung unerwünschter Oxidationsprodukte. Je niedriger die Temperatur und je kürzer die Erhitzung, desto mehr Vitamin E wird erhalten.<ref name="aocs">M. Carmen Dobarganes: Vorlage:Webarchiv. AOCS Lipid Library doi:10.21748/lipidlibrary.39208.</ref>
Bedarf
[Bearbeiten]Der Mindestbedarf beträgt 4 mg/d, zuzüglich etwa 0,4 mg pro Gramm Zufuhr an mehrfach ungesättigten Fettsäuren.<ref name="bfr" /> Um die von verschiedenen Autoren als protektiv angesehenen Plasmaspiegel zu erreichen, ist eine Zufuhr von 20 bis 35 mg/d erforderlich. Aufgrund der geringen Toxizität<ref name="bfr" /><ref>H. Kappus, A. T. Diplock: Tolerance and safety of vitamin E: a toxicological position report. In: Free Radic. Biol. Med. 13(1), 1992, S. 55–74, PMID 1628854.</ref> werden teilweise Dosierungen von 268 mg/d empfohlen.<ref>WC Willett, MJ Stampfer: Clinical practice. What vitamins should I be taking, doctor? In: N. Engl. J. Med. 345(25), 2001, S. 1819–1824, PMID 11752359.</ref> Der Plasmaspiegel sollte oberhalb von 30 µmol/l liegen (bei einem Cholesterinwert von 220 mg/dl).<ref>Karl-Heinz Bässler et al.: Vitamin-Lexikon. 3. Auflage, Urban und Fischer, München 2002, ISBN 978-3-437-21141-6.</ref>
Aufnahme
[Bearbeiten]Die Aufnahme von Vitamin E entspricht der von Fetten. Esterasen und Hydrolasen spalten veresterte Derivate wie Tocopherylester hydrolytisch, die so freigesetzten Tocopherole und Tocotrienole werden anschließend in der Schleimhaut des Dünndarms aufgenommen. Mit Hilfe von Gallensäuren werden diese mit Triglyceriden, Cholesterin, Phospholipiden, Proteinen und Apolipoproteinen (sowie anderen fettlöslichen Vitaminen und Carotinoiden) in Chylomikrone eingebaut, hauptsächlich über den ApoB-Weg, seltener via den Apolipoprotein A1-Weg.<ref name=":1" /><ref name=":4" />
Vorlage:Anker Mangelerscheinungen (Hypovitaminose)
[Bearbeiten]Mangelerscheinungen beim Menschen sind heutzutage in Europa sehr selten, da Tocopherol sehr gut in der Leber und im Fettgewebe gespeichert werden kann. Nachgewiesene Mangelerscheinungen treten meist nur im Zusammenhang mit Krankheiten wie z. B. einer exokrinen Pankreasinsuffizienz<ref>Katja M. Aue: DIE Pankreasdiät gibt es nicht: Ernährungstherapie bei Pankreaserkrankungen. In: Deutsche Apothekerzeitung, 2012, Nr. 35, S. 54.</ref> oder einer Verminderung des Gallenflusses<ref>Claudia Borchard-Tuch: Gallenleiden: Von Entzündung bis Karzinom. In: Pharmazeutische Zeitung, Ausgabe 07/2015.</ref> auf, bei denen gleichzeitig die Aufnahme von Fetten gestört ist.
Folgen einer Hypovitaminose sind:
- trockene, faltige Haut
- Konzentrationsstörungen
- Leistungsschwäche
- Müdigkeit
- Reizbarkeit
- schlecht heilende Wunden
- Begünstigung von Arteriosklerose
- Dystrophie
Überdosierung (Hypervitaminose)
[Bearbeiten]| UL α-Tocopherol der EFSA für Kinder
und Jugendliche (Stand 2003)<ref name="EFSA 2006" /> | |
| Alter | UL (mg/Tag) |
|---|---|
| 1–3 | 100 |
| 4–6 | 120 |
| 7–10 | 160 |
| 11–14 | 220 |
| 15–17 | 260 |
Genauso wie die fettlöslichen Vitamine Vitamin A, Vitamin D und Vitamin K werden (RRR)-α-Tocopherol und die (2R)-Stereoisomere [(RSR)-, (RRS)- und (RSS)-α-Tocopherol] im Fettgewebe bzw. Blutplasma des Körpers angereichert. Die synthetisch hergestellten (2S)-Stereoisomere [(SRR)-, (SSR)-, (SRS)- und (SSS)-α-Tocopherol] werden hingegen nicht im Blutplasma gespeichert.<ref name="EFSA 2006" /><ref>M. G. Traber: Vitamin E. In: M. E Shils, J. A Olson, M. Shike, A. C Ross: Modern Nutrition in Health and Disease. 9th Edition, Williams and Wilkins, Baltimore MD 1999.</ref>
2003 hatte die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) 300 mg (~450 IE) pro Tag α-Tocopheroläquivalente als tolerierbare Höchstaufnahmemenge (Tolerable Upper Intake Level, UL) definiert und für Kinder altersabhängig eine UL von zwischen 100 und 260 mg pro Tag abgeleitet.<ref name="EFSA 2006">Tolerable Upper Intake Levels for Vitamins and Minerals. Scientific Committee on Food / Scientific Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies / European Food Safety Authority. 02/2006, ISBN 92-9199-014-0, S. 243–252.</ref><ref name=":0">Vorlage:Internetquelle</ref> In den nachfolgenden Jahren wurden gesundheitlich schädliche Effekte in Interventionsstudien bei der Supplementation von Vitamin E beobachtet, auch bei hohen Dosierungen nach Selbstmedikation. Daher hat das BfR auf Basis der sogenannten akzeptablen täglichen Aufnahmemenge (Acceptable Daily Intake, ADI) bei 0,15–2 mg/kg Körpergewicht neue Grenzen für eine akzeptable Tagesaufnahmemenge festgelegt. Bei einem Referenzkörpergewicht für Erwachsene von 70 kg entspricht diese 105–140 mg Vitamin E.<ref name=":0">Vorlage:Internetquelle</ref> Jugendliche der Altersgruppe der 15- bis 17-Jährigen haben ein Referenzgewicht von 61,3 kg, wodurch die tägliche Aufnahme von 92–123 mg Vitamin E als akzeptabel bewertet wird.
In drei Meta-Analysen, die allerdings Gegenstimmen fanden,<ref>Comments and Responses zu E. R. Miller et al.: Ann. Intern. Med. 2004.</ref><ref>Hans Konrad Biesalski: Bjelakovic-Studie über Vitamin-Gefahr: „Angebliche Gefahr durch Vitamine ist nichts als Wissenschaftspopulismus“.</ref><ref>Bell, Grochoski: How safe is vitamin E supplementation? In: Crit. Rev. Food Sci. Nutr., 48(8), 2008, S. 760–774, PMID 18756398.</ref> wurde für Dosierungen > 400 IE eine erhöhte Sterblichkeit (alle Ursachen) gefunden.<ref name="Miller 2005">Vorlage:Literatur</ref><ref name="Bjelakovic 2007">G. Bjelakovic et al.: In: JAMA. 297, 2007, S. 842–857, Abstract.</ref><ref name="pmid19866453">Vorlage:Literatur</ref> Die mittlere letale Dosis (LD50) des α-Tocopherol liegt bei >2000 mg pro kg Körpergewicht; getestet an Mäusen, Ratten und Kaninchen.<ref name="EFSA 2006" /> Eine Vitamin E-Supplementierung über 12 Wochen von 1000 IU (RRR)-α-Tocopherol kann zu einem Vitamin-K-Mangel führen.<ref>Vorlage:Internetquelle</ref>
Das BfR schlägt für Nahrungsergänzungsmittel eine Höchstmenge von 30 mg pro Tag vor, warnt aber davor, dass bei Männern ab 55 Jahren bei einer unkontrollierten Supplementierung das Risiko für Prostatakrebs erhöht werden kann.<ref name=":0">Vorlage:Internetquelle</ref>
In hohen Dosen kann Vitamin E zu Blutungen führen.<ref name=":3">Vorlage:Internetquelle</ref>
Wechselwirkungen
[Bearbeiten]Vitamin E verstärkt durch seine Prostaglandin-Interaktion die Wirkung von Antikoagulanzien (Gerinnungshemmer), deshalb muss bei (chronischer)<ref name=":5">Vorlage:Internetquelle</ref> Anwendung oraler Antikoagulanzien die Therapie sorgfältig überwacht werden, um ein erhöhtes Blutungsrisiko zu vermeiden.<ref>Vorlage:AWMF, S. 49</ref>
Zudem sollen Patienten auf Vitamin E bzw. allgemein Antioxidanzien verzichten, wenn diese Statine und Niacin einnehmen. Tägliche hohe Dosen an Vitamin E (≥ 300 I.E.) wechselwirken mit Cyclosporin A, was dessen immunsuppressive Wirkung beeinträchtigen kann.
Es liegen aber keine Hinweise auf klinisch relevante Wechselwirkungen zwischen in Lebensmitteln enthaltenem und über die Nahrung aufgenommenem Vitamin E und Arzneistoffen vor.<ref name=":5" />
Analytik
[Bearbeiten]Zur chromatographischen Analytik siehe die Beiträge zu den einzelnen Tocopherolen.
Literatur
[Bearbeiten]Einzelnachweise
[Bearbeiten]<references />
-Tocopherols_Structural_Formulae_V.1.svg){kind=link}
-Tocotrienol_(R3%3DCH3)_V.1.svg){kind=link}
