Funktionen
Pyridoxin (Vitamin B6)

Vitamin B6 (Pyridoxin) ist an etwa 100 verschiedenen enzymatischen Reaktionen in den verschiedensten Bereichen des Stoffwechsels beteiligt. In Form seiner Coenzyme Pyridoxal-5́-phosphat und Pyridoxamin-5́-phosphat fungiert es im Kohlenhydrat-, Lipid-, Neurotransmitter- und Nukleinsäurestoffwechsel. Besonders aktiv ist das wasserlösliche Vitamin im Aminosäurestoffwechsel. Darüber hinaus hat Vitamin B6 eine relevante Funktion im Immunsystem. Es reguliert die zelluläre und humorale Immunabwehr [6, 7, 10, 21].
Als Bestandteil von Enzymen trägt PLP und PMP zur Übertragung, Abspaltung beziehungsweise Umlagerung zahlreicher Stoffgruppen bei, vor allem von Aminogruppen (NH2) und Carboxylgruppen (CO2). Somit spielt Vitamin B6 unter anderem für den Auf-, Ab- und Umbau von Aminosäuren sowie für die Synthese von biogenen Aminen, Gewebshormonen und Neurotransmittern (chemischen Botenstoffe) eine bedeutende Rolle.
Um solche Gruppenübertragungsreaktionen zu ermöglichen, werden PLP und PMP von den jeweiligen Enzymen gebunden. Diese kovalente Bindung erfolgt zwischen der Aldehydgruppe von PLP beziehungsweise PMP und einer Amino – NH2-Gruppe eines Lysinrests des Enzyms unter Ausbildung einer Schiff´schen Base. Infolgedessen werden Elektronenverschiebungen im Lysin hervorgerufen, welche die Schwächung einzelner Bindungen am alpha-C-Atom des Lysins bewirken. Die Labilisierung dieser Bindungen haben dann die Übertragung, Abspaltung beziehungsweise Umlagerung der entsprechenden Gruppen zur Folge. [5, 10, 13].
Darüber hinaus dient enzymgebundenes PLP und PMP als Donator und Akzeptor von Protonen – H+ – und stabilisiert die Quartiärstruktur der Enzyme durch Zusammenhalten der Proteinuntereinheiten [10].

Vitamin B6-abhängige Enzyme und ihre Stoffwechselfunktion [7, 10, 13, 22]

Enzym Stoffwechselfunktion
Oxidoreduktasen  
Lysyl-Oxidase Biosynthese von Kollagen, einem wesentlichen Strukturprotein des Bindegewebes beziehungsweise der extrazellulären Matrix (Extrazellularmatrix, Interzellularmatrix, EZM, ECM)
Diaminoxidase (DAO) beziehungsweise Histaminase Histaminabbau – eine zu geringe Diaminoxidase-Aktivität führt zu einem Missverhältnis zwischen der Histaminaufnahme mit der Nahrung und dem Histaminabbau; ein Histaminüberschuss kann unter anderem zu Kopfschmerzen, Migräne, Vertigo (Schwindel), Diarrhoe (Durchfall), Meteorismus (Blähungen), Erbrechen und Tachykardie (Herzrasen) führen
Transferasen  
Serin-Hydroxymethyl-Transferase C1-Stoffwechsel – die Transferase ist an der Übertragung von C1-Substituenten und somit an der Bildung von Nukleotiden beteiligt, welche Grundbausteine der Nukleinsäuren DNA (Desoxyribonukleinsäure) und RNA (Ribonukleinsäure) darstellen
Serin-Palmitoyl-Transferase Synthese von Sphingolipiden, die essentielle Bestandteile von Zellmembranen darstellen
Kyrunenin-Ketoglutarat-Transaminase Umwandlung von 3-Hydroxykynurenin zu Xanthurensäure
delta-Aminolävulinsäure-Syntethase Biosynthese von Porphyrinen, die aus vier Pyrrolringen bestehen und unter anderem Bestandteil des Chlorophylls und der Häm-basierten Proteine, wie der Cytochrome und des Hämoglobins (Blutfarbstoff), sind
Glykogen-Phosphorylase Glykogenabbau beziehungsweise Gluconeogenese – Glykogen ist die Speicherform der Glucose und wird unter Einfluss der Glykogenphosphorylase zu Glucose abgebaut; dazu bindet das Enzym freies Phosphat an das C1-Atom der Glucose, wodurch die glykosidische Bindung zwischen den Glucosemolekülen aufgespalten wird und Glucose-1-Phosphat entsteht
Aspartat-Aminotransferase (ASAT) beziehungsweise Glutamat-Oxalacetat-Transaminase (GOT) Transaminierung – Übertragung einer Aminogruppe von Aspartat auf alpha-Ketoglutarat unter Bildung von Oxalacetat und Glutamat
Alanin-Aminotransferase (ALAT) beziehungsweise Glutamat-Pyruvat-Transaminase (GPT) Transaminierung – Übertragung einer Aminogruppe von Alanin auf alpha-Ketoglutarat unter Bildung von Pyruvat und Glutamat
Cystein-Aminotransferase Transaminierung
Tyrosin-Aminotransferase Transaminierung
Leucin-Aminotransferase Transaminierung
Ornithin-Aminotransferase Transaminierung
Glutamin-Aminotransferase Transaminierung
Hydrolasen  
Kynureninase Abbau von Tryptophan beziehungsweise 3-Hydroxykynurenin zu Acetyl-Coenzym A (Acetyl-CoA) und Niacin (Vitamin B3)
Lyasen  
Glutamat-Decarboxylase Biosynthese von gamma-Aminobuttersäure (GABA), das biogene Amin der Glutaminsäure und der wichtigste inhibitorische (hemmende) Neurotransmitter im Zentralnervensystem
Aspartat-1-Decarboxylase Bildung von ß-Alanin aus Aspartat – ß-Alanin ist ein biogenes Amin und wesentlicher Bestandteil von Vitamin B5 (Pantothensäure) und damit von Coenzym A
Ornithin-Decarboxylase Synthese des biogenen Amins Putrescin
Lysin-Decarboxylase Synthese des biogenen Amins Cadaverin
Tyrosin-Decarboxylase Biosynthese von Tyramin, ein aus der Aminosäure Tyrosin gebildetes biogenes Amin
5-Hydroxytryptophan-Decarboxylase Abbau von 5-Hydroxytryptophan zu Serotonin, das als Neurotransmitter im Zentralnervensystem, Darmnervensystem, Herzkreislaufsystem und im Blut fungiert
Histidin-Decarboxylase Durch Abspaltung einer CO2-Gruppe von Histidin führt die Decarboxylase zur Bildung des biogenen Amins Histamin, welches als Gewebshormon und Neurotransmitter wirkt; zudem spielt Histamin eine zentrale Rolle bei allergischen Reaktionen und ist am Immunsystem, das heißt an der Abwehr körperfremder Stoffe beteiligt
Aromatische Aminosäuren-Decarboxylase Bildung von Dopamin – ein biogenes Amin aus der Gruppe der Katecholamine und ein relevanter Neurotransmitter im zentralen und vegetativen Nervensystem
Serin-Dehydratase ß-Elimination
Threonin-Dehydratase alpha- und ß-Elimination
Cystathionin-ß-Synthase Methioninstoffwechsel – die Cystathionin-ß-Synthase führt zur Reaktion von Homocystein und Serin unter Bildung von Cystathionin und Homocystin; das Enzym ist somit für den Abbau von Homocystein von wesentlicher Bedeutung
Cystathionin-gamma-Lyase beziehungsweise Cystathionase Abbau von Cystathionin zu Homoserin und Cystein – letztere gehört zu den schwefelhaltigen Aminosäuren und ist in der Lage, Schwermetall-Ionen zu komplexieren
Isomerasen  
Alanin-Razemase Bakterienstoffwechsel – Interkonversion von D- und L-Alanin, das heißt Aktivierung beziehungsweise Inaktivierung von Proteinen durch kovalente Modifikation


Während bei den Transaminasen sowohl PLP als auch PMP Coenzymfunktionen erfüllen, erfordern alle anderen Vitamin B6-abhängigen Enzyme ausschließlich PLP [5, 10, 13, 22].

Interaktion mit Steroidhormonrezeptoren

Nach neueren Erkenntnissen scheint PLP unabhängig von der Coenzymfunktion die Wirkung von Steroidhormonen zu modulieren und somit die Genexpression zu beeinflussen [5, 10, 15, 21, 26].
Steroidhormone, zu denen die Sexualhormone der Keimdrüsen, wie Östrogene und Gestagene, und die Corticosteroide der Nebennierenrinde, wie Aldosteron und Cortisol, zählen, binden an spezielle intrazelluläre Rezeptoren und gelangen in Form eines Steroid-Rezeptor-Komplexes in den Zellkern. Dort bewirken die Steroidhormone die Transkription spezifischer DNA-Abschnitte, was zur Bildung bestimmter Proteine führt.
PLP ist in der Lage, an intrazelluläre Steroidhormon-Rezeptoren zu binden und diese zu blockieren, wodurch die Steroidhormonwirkung auf die Proteinbiosynthese herabgesetzt wird. Niedrige PLP-Konzentrationen in den Zellen steigern, hohe PLP-Konzentrationen vermindern die steroidinduzierte Genexpression [6, 7, 10, 21, 26].

Einsatzgebiete

Die Gabe von Vitamin B6 hat sich in der Behandlung diverser Stoffwechseldefekte als überaus sinnvoll erwiesen. So wird Pyridoxin beispielsweise bei der sideroblastischen Anämie oder der Hyperhomocysteinämie beziehungsweise Homocysteinurie eingesetzt [7, 13]. Die Aminosäure Homocystein kann in erhöhter Konzentration zu Schädigungen des Gefäßendothels führen und stellt damit einen Risikofaktor für arteriosklerotische Erkrankungen, wie Ischämie, Thrombose, Myokardinfarkt (Herzinfarkt) oder Apoplex (Schlaganfall), dar [Hahn,Strain]. Um einer Hyperhomocysteinämie vorzubeugen, sollte Vitamin B6 in Kombination mit Folsäure – Vitamin B9 – und Vitamin B12 zugeführt werden. Sowohl Vitamin B6 als auch B9 und B12 sichern einen kontinuierlichen Homocysteinabbau zu Cystein beziehungsweise Methionin.
Patienten mit einer Neuropathie (Erkrankung des peripheren Nervensystems) profitieren ebenfalls von hohen Vitamin B6-Dosen [4, 21, 23].

Im höheren Lebensalter kommt es nicht selten zu erniedrigten Vitamin B6-Plasmakonzentrationen. Aus diesem Grund weisen ältere Menschen häufig ein geschwächtes Immunsystem auf, was sich in einer verminderten Lymphozyten-Proliferation und verminderten Interleukin-2-Synthese widerspiegelt [18, 25]. Zur Optimierung der Immunfunktion im Alter ist eine erhöhte Vitamin B6-Gabe angezeigt – 3 mg/d [13, 23].
Um immunologische Funktionen aufrechtzuerhalten, sollten sowohl HIV-Infizierte als auch Frauen während der Schwangerschaft und Frauen, die orale Kontrazeptiva (Antibabypille) einnehmen, auf eine höhere Vitamin B6-Zufuhr achten [16, 19].

Weiterhin findet Vitamin B6 zur Detoxikation (Entgiftung) Anwendung. So wird bei Vergiftungen mit Isoniazid, einem bakteriziden Antibiotikum zur Behandlung von Tuberkulose, 1 g Pyridoxin pro g Gift oral zugeführt. Indem PN die GABA-Synthese wieder ins Gleichgewicht bringt, schwinden die durch die Isoniazid-Vergiftung ausgelösten Symptome, wie Koma, Krämpfe und Azidose (Übersäuerung) [21, 27].

Darüber hinaus sind zahlreiche Einsatzgebiete bekannt, bei denen Vitamin B6 in hohen Mengen – 50-500 mg/d – verabreicht wird. Von Vorteil, aber wissenschaftlich nicht begründbar ist die Gabe hoher Pyridoxin-Dosen unter anderem bei neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen, wie Schizophrenie, Autismus, Lern- und Verhaltensstörungen, Depression, Konzentrationsstörungen und geistiger Zurückgebliebenheit [2, 7].

Der therapeutische Einsatz von Vitamin B6 beim prämenstruellen Syndrom (PMS) und bei verschiedenen Erkrankungen des Bewegungsapparates, wie Karpaltunnelsyndrom oder Rheuma, wird kontrovers diskutiert [1, 13, 28].

Trotz zahlreicher positiver Effekte wird vor einer langfristig erhöhten Vitamin B6-Zufuhr gewarnt. Tägliche Dosierungen von 50-500 mg Pyridoxin auf Dauer können zu toxischen Wirkungen an sensiblen und motorischen Neuronen (Nervenzellen) führen, woraus Ataxie – Gleichgewichts- und Bewegungskoordinationsstörungen –, schwere, periphere sensible Neuropathien mit Reflexausfällen sowie Störungen unter anderem des Tast- und Temperaturempfindens resultieren können, die teilweise irreversibel sind [2, 11, 13, 20].

Diese toxischen Wirkungen sind mit der Eigenschaft von Vitamin B6 verbunden, mit den freien Aminosäuren von Proteinen Schiff´sche Basen ausbilden zu können. Dadurch kommt es zu Konformationsveränderungen der Proteine, die wiederum eine Hemmung beziehungsweise Steigerung der Proteinaktivität zur Folge haben [13]. Eine verminderte oder gesteigerte Aktivität bestimmter Proteine kann neuronale Schäden verursachen.
Vitamin B6-Aufnahmen von bis zu 100 mg/d gelten als unbedenklich [16].

Bedarf

Aufgrund seiner zentralen Rolle im Aminosäurestoffwechsel ist der tägliche Bedarf an Vitamin B6 keine konstante Größe, sondern korreliert mit der Höhe der Proteinzufuhr [6, 7, 10, 13, 14, 21]. Die Zufuhr-Empfehlung liegt bei 20 µg Pyridoxin pro Gramm Nahrungsprotein [9]. Bei einer erhöhten Proteinaufnahme muss entsprechend die Vitamin B6-Zufuhr gesteigert werden [5, 7, 10, 13, 17, 21]. Da Vitamin B6 und Protein meist in denselben Lebensmitteln zu finden sind, sind Personen, die sich proteinreich ernähren keiner Gefahr einer B6-Unterversorgung ausgesetzt [7, 10].

Zu erwähnen ist der erhöhte Bedarf bei Schwangeren und Stillenden [3, 5, 6, 7, 10, 13, 21].
Während der Schwangerschaft ist eine durch Östrogen verursachte Induktion Vitamin B6-abhängiger Enzyme, ein gesteigerter Aminosäure-Umsatz und die fetalen Bedürfnisse für den gesteigerten B6-Bedarf verantwortlich [10].
Stillende weisen aufgrund der vermehrten Verluste über die Muttermilch einen erhöhten Pyridoxin-Bedarf auf. Die Vitamin B6-Konzentration in der Muttermilch liegt 5-7 Tage post partum bei etwa 128 µg/l und steigt bis 45 Tage post partum auf 204 µg/l an [6, 21]. Nimmt die Mutter nur marginale B6-Mengen auf – unter 2,5 mg/d –, so entleeren sich zunehmend ihre endogenen Speicher und ihr PLP-Plasmaspiegel sinkt. Als Folge daraus reduziert sich der B6-Gehalt in der Muttermilch signifikant [5, 6, 21].

Bei Kindern, die aufgrund einer defizitären B6-Aufnahme der Mutter einen Pyridoxin-Mangel entwickeln, kann es zu Krämpfen und Störungen in der Gehirnreifung kommen. Betroffene Kinder weisen Veränderungen im Elektroenzephalogramm (EEG) auf, mit deren Hilfe die summierte elektrische Gehirnaktivität durch Aufzeichnung der Spannungsschwankungen an der Kopfoberfläche gemessen werden kann. Diese EEG-Veränderungen sind vermutlich auf den gestörten Neurotransmitterstoffwechsel im Gehirn zurückzuführen, der auf einer verminderten Aminosäure-Decarboxylase-Aktivität beruht [5, 6].

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