Vitamin A – Funktionen

Funktion beziehungsweise Wirkung der Vitamin A-Derivate [9]

Sehvorgang

• Rhodopsin bildet den Sehfarbstoff in der Retina (Netzhaut) und ist eine Verbindung des Proteins Opsin und Retinal
• 11-cis Retinal kann Licht absorbieren und wird bei Lichteinfall in die all-trans Form umgewandelt
• Abspaltung des Retinals vom Rhodopsin
• Aktivierung der Rhodopsin-Moleküle, welche im Anschluss Transducin-Moleküle aktivieren
• Das Resultat ist eine Hyperpolarisation – Erhöhung des Membranpotenzials – mit der Folge eines Nervenimpulses, der zur Sinneswahrnehmung führt
• Umwandlung des All-trans-Retinals in das 11-cis Retinal, welches sich an Opsin bindet und so wieder in das Rhodopsin-Molekül eingebracht wird [2, 3, 7]

Embryogenese

• Retinsäure-abhängige Rezeptoren werden schon in sehr frühen Entwicklungsphasen exprimiert und regeln die Entwicklung des Skelettsystems, des Neuralrohrs, verschiedener Organe und Gewebe
• Sowohl eine zu hohe als auch eine zu niedrige Vitamin-A-Zufuhr kann zu Fehlbildungen beim Ungeborenen führen [2]

Zellproliferation und -differenzierung 

• Vitamin A-Derivate sind in der Lage, das Wachstum verschiedener Zellen zu hemmen oder zu fördern beziehungsweise differenzierende oder dedifferenzierende Effekte einzuleiten – dies geschieht entweder durch Angriff von Vitamin A am Retinoidrezeptor, oder auch unabhängig davon [2, 3]
• Häufig ist die Wirkung auf Wachstum und Differenzierung gekoppelt – durch Retinsäure wird das Wachstum einer neoplastischen Zelle gehemmt und gleichzeitig kommt es zur Differenzierung normaler Zellen [3]
• Vitamin A regelt vor allem die regelrechte Differenzierung der Schleimhaut der Atemwege und der Haut [4]
• Vitamin A beeinflusst auch das Wachstum und die Differenzierung von Epithel-, Zahn- und Knochengewebe sowie plazentarem und embryonalem Gewebe [6, 7, 8, 10].

Durch die Beeinflussung von Zellwachstum und -differenzierung ist Vitamin A unerlässlich für eine gesunde Entwicklung von Haut, Haaren, Augen, Schleimhäuten, Lymphgefäßen, Geschlechtszellen, Knochen und Zähne [9].

Immunsystem 

• Retinol und seine Derivate schützen (durch die Aufrechterhaltung der Struktur und Funktion der Zellmembranen) Haut- und Mukosazellen (Schleimhautzellen) der Luftwege, des Verdauungstraktes und der Harnwege, die eine Barriere für Bakterien, Viren und Parasiten und damit für Infektionen darstellen [9]
• Retinol und Retinylester sind an der Produktion von Antikörpern beteiligt – verstärkte Stimulation der Antikörperbildung in Leukozyten (weiße Blutkörperchen) – und Aktivierung der T-Lymphozyten (die wichtigsten Regulatorzellen des Immunsystems) [7, 9]
• Den Carotinoiden werden neben antioxidativen und immunmodulierenden auch antikanzerogene Eigenschaften zugeschrieben [7]

Der Schutz der Haut- und Mukosazellen und die gesteigerte Antikörperbildung durch Vitamin A sind Voraussetzungen für ein funktionierendes Immunsystem [7, 9].

Weitere Funktionen des Vitamins A

• Initiierung und Steuerung der Produktion von Steroidhormonen, einschließlich der Corticosteroide [9]
• Erythropoese (Produktion roter Blutkörperchen) – zur Differenzierung von Stammzellen in Erythrozyten (rote Blutkörperchen) sind Retinoide erforderlich [9]
• Eisentransport – Vitamin A mobilisiert Eisen aus den Speichern, zum Einbau in das Hämoglobin (Blutfarbstoff) der Erythrozyten (rote Blutkörperchen) [9]
• Neben der Synthese von Proteinen und Fetten spielt Vitamin A auch in der Bildung von Androgenen und Östrogenen eine wesentliche Rolle – eine normale Spermienzahl, -form und -beweglichkeit setzt einen optimalen Vitamin-A-Status voraus [8, 10]
• Essentiell für das Hören, Schmecken und Riechen [8, 10]
• Myelinsynthese im Nervensystem [9]
• Erhöhung der Größe der dendritischen Stacheln und Verbesserung der Fähigkeit, Signale zwischen Neuronen zu übertragen [11]
• Regeneration von Knochenbrüchen [9]
• Antikanzerogene Wirkung der Retinsäure durch Beeinflussung der Genexpression in der Promotionsphase von Hautkrebs [1, 5]

Des Weiteren wurden die folgenden Fachbücher für die Verfassung dieses Artikels herangezogen [12-14].

Literatur

1. Bayer W, Schmidt KH: Vitamine in Prävention und Therapie. Hippokrates, Stuttgart 1991
2. Biesalski HK: Vitamine, Spurenelemente und Minerale. Indikationen, Diagnostik, Therapie. 3. Auflage, Georg Thieme Verlag, München 2024
3. Biesalski HK, Bischoff SC, Pirlich M, Weimann A (Hrsg.): Ernährungsmedizin. Nach dem Curriculum Ernährungsmedizin der Bundesärztekammer. 5. Auflage. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 2017
4. Chytil F: The lungs and vitamin A. Amer J Physiol. 1992: 262; L517-27
5. De Luca LM, Darwiche N, Celli G, Kosa K, Jones C: Vitamin A in epithelial differentiation and skin carcinogenesis. Nutr Rev. 1994 Feb;52(2 Pt 2):S45-52.
   
6. Hahn A: Nahrungsergänzungsmittel. 127-128, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart 2001 
7. Leitzmann C, Müller C, Michel P, Brehme U, Hahn A, Laube H: Ernährung in Prävention und Therapie. 30, 2005 Hippokrates Verlag in MVS Medizinverlage Stuttgart GmbH & Co. KG 
8. Russel RM: The vitamin A spectrum: from deficiency to toxicity. Am J Clin Nutr. 2000 Apr;71(4):878-84.
9. Schmidt E, Schmidt N: Leitfaden Mikronährstoffe. 96 - 102, Urban & Fischer Verlag; München, Februar 2004 
10. Solomons NW: Vitamin A and carotenoids. In: Present Knowledge in Nutrition. 8^th Edition. Bowman BA, Russel RM (Eds.). ILSI (2001)
11. Lenz M et al.:  All-Trans Retinoic Acid induces synaptic plasticity in human cortical neurons. eLife 2021;10:e63026. doi: https://doi.org/10.7554/eLife.63026
12. Hidgon J, Drake VJ: An Evidence-Based Approach to Vitamins and Minerals. Health Benefits and intake recommendations. 2nd Edition, Georg Thieme Verlag, München 2022
13. Hahn A, Ströhle A, Wolters M. Ernährung. Physiologische Grundlagen, Prävention, Therapie. 4. Auflage, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart 2023
14. Matissek R, Hahn A: Lebensmittelchemie. 10. Auflage, Springer Spektrum Verlag, Heidelberg 2023