Vitamine

Vitamine sind organische Verbindungen, die der Organismus nicht als Energieträger, sondern für andere lebenswichtige Funktionen benötigt, die jedoch der Stoffwechsel zum größten Teil nicht synthetisieren kann. Sie müssen deshalb mit der Nahrung aufgenommen werden. Einige Vitamine werden dem Körper als Vorstufen (Provitamine) zugeführt, die der Körper dann erst in die Wirkform umwandelt. Man unterteilt Vitamine in fettlösliche (lipophile) und wasserlösliche (hydrophile) Vitamine.

Dass Vitamine benötigt werden, ist zumindest bei einigen Vitaminen genetisch bedingt. So können z. B. Schweine ca. 100 mg Vitamin C/kg Körpergewicht produzieren, Menschen können dies aufgrund des Fehlens von L-Galactonolacton-Oxidase nicht. Somit ist Vitamin C für Schweine kein Vitamin. Verschiedene Lebewesen benötigen daher individuelle Vitamine. Allgemein werden nur die für Menschen lebenswichtigen Stoffe als Vitamine bezeichnet.

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Aufgabe und Funktion

Vitamine sorgen grundsätzlich für das Funktionieren des Stoffwechsels. Ihre Aufgabe besteht in einer Regulierung der Verwertung von Nährstoffen wie Kohlenhydraten, Eiweißen und Mineralstoffen, sorgen für deren Ab- beziehungsweise Umbau und dienen somit auch der Energiegewinnung. Vitamine stärken das Immunsystem und sind unverzichtbar beim Aufbau von Zellen, Blutkörperchen, Knochen und Zähnen. Jedes einzelne Vitamin erfüllt bestimmte Aufgaben. Sie unterscheiden sich dadurch auch hinsichtlich ihrer verschiedenartigen Wirkungen.

Geschichte

Nach dem Lesen eines Artikels des niederländischen Arztes Christiaan Eijkman beschäftigte sich der polnische Biochemiker Casimir Funk 1912 intensiv mit der Isolierung des Wirkstoffes gegen die Vitaminmangelkrankheit Beri-Beri, eine bis dahin unerklärliche neue Krankheit, die in Japan und auf Java auftrat. Eijkman hatte in einem Militärhospital in Batavia beobachtet, dass neben Patienten (Strafgefangenen) und Personal auch die Hühner im Hof des Hospitals die Symptome der Krankheit Beri-Beri (zu deutsch: Schafsgang) zeigten, da sie seit einiger Zeit ebenfalls mit weißem, geschälten Reis gefüttert worden waren, statt wie bisher mit braunem Reis. Beri-Beri ging mit Lähmungen und Kräfteverlust einher. Diese Krankheit trat erst auf, nachdem man in diesen Ländern europäische Reisschälmaschinen eingeführt hatte. Es wurde eine Mangelkrankheit vermutet. Casimir Funk isolierte aus Reiskleie einen Stoff, der die Mangelkrankheit heilen konnte. Die Analyse der Verbindung zeigte, dass es sich um eine stickstoffhaltige Verbindung, ein Amin handelte. Funk hatte das Thiamin, heute unter der Bezeichnung Vitamin B₁ bekannt, entdeckt. Auf Grund dieser Befunde schlug Funk das Kunstwort Vitamin (vita-das Leben und Amin für Stickstoffverbindungen) vor. 1926 wurde das Vitamin B₁ (Thiamin) erstmalig von den holländischen Chemikern B. C. P. Jansen und W. Donath in kristalliner Form aus Reiskleie isoliert. 1936 wurde die Struktur von Vitamin B₁ etwa gleichzeitig von R. R. Williams und M. Grewe aufgeklärt. Die Synthese erfolgte durch R. R. Williams 1936 und von H. Andersag und K. Westphal 1937.

Zwischen 1920 und 1980 wurden die heute (2004) bekannten Vitamine erstmals rein dargestellt. Für diese Vitamine sind inzwischen auch chemische Synthesewege bekannt. Krankheiten, als Folge von Vitaminmangelerscheinungen, wurden erst zu Beginn des 20. Jahrhundert erkannt.

In der Annahme, dass es sich um ernährungsbedingte Krankheiten handele, versuchte man durch die Zufuhr entsprechender Nahrungsmittel Krankheiten wie Skorbut, Beri-Beri, und Rachitis zu bekämpfen. Mit Hilfe von Tierversuchen wurde die Hypothese bestätigt, dass die Krankheiten durch das Fehlen bestimmter Nahrungssubstanzen verursacht wurden. Durch weitere Tierversuche fand man heraus, welches die essentiellen Nahrungsbestandteile sind. Im Anschluss daran konnte man aus diesen die jeweiligen Vitamine isolieren.

1913 wurde die Bezeichnung der Vitamine mit großen Buchstaben des Alphabets durch den amerikanischen Biochemiker Elmer Vermon McCollum eingeführt. Somit gab es ein Vitamin A, B, C und D. Anschließend kamen noch die Vitamine E und K hinzu. Bei der Analyse der Nahrung, die Vitamin B enthielt, stellte sich heraus, dass es sich hier um mehr als einen Faktor handelte, der mehrere Symptome ausschalten konnte. Somit sprachen die Biologen von Vitamin B₁, B₂, usw.

Benennung von Vitaminen

Der polnische Biochemiker Casimir Funk nahm 1912 an, dass alle lebensnotwendigen Stoffe eine NH₂-Gruppe enthielten. Er prägte deshalb den Begriff „Vitamin“ (aus lat. vita für Leben und amin für stickstoffhaltig).

Spätere Untersuchungen zeigten aber, dass bei weitem nicht alle Vitamine Amine sind oder sonstige basische Stickstoffatome enthalten. Gute Beispiele hierfür sind das Vitamin A (Retinol), ein stickstofffreier, ungesättigter Alkohol und das Vitamin C (Ascorbinsäure), eine strukturell den Kohlenhydraten ähnliche, jedoch sauer wirkende Substanz. Neben der chemischen Struktur, die dem Vitamin den Namen gibt, werden auch Buchstaben, kombiniert mit einer Nummernbezeichnung, und Trivialnamen verwendet, oft sogar mehrere für eine Substanz. Heute sind viele nicht mehr gebräuchlich. Lücken in der Buchstabenreihe entstanden, nach dem sich heraus gestellt hatte, dass nicht alle ursprünglichen Isolierungen sich als einheitliche Substanzen erwiesen. Andere, heute weitgehend verschwundene Bezeichnungen für Vitamine waren auch: Komplettine, Nutramine und akzessorische Nährstoffe oder auch Ergänzungsstoffe, weil die chemisch reinen Fette, Eiweiße und Kohlenhydrate erst durch das Hinzukommen von Vitaminen (und Mineralstoffen) zu vollwertigen Nährstoffen ergänzt werden. Im deutschsprachigen Raum sind sowohl die Buchstaben-/ Nummernbezeichnung des Vitamins als auch die Wortbezeichnung üblich. Von den in der medizinischen Wissenschaft gegenwärtig (2004) bekannten 20 Vitaminen gelten 13 Vitamine als unerlässlich:

Weitere, in der Literatur und anderen Ländern verwendete Trivialnamen für (meist fälschlich als solche bezeichnete) Vitamine:

Beschreibung

Vitamine sind wissenschaftlich gesehen keine chemisch einheitliche Stoffgruppe. Sie sind organische Verbindungen, die biologische Vorgänge im menschlichen (und tierischen) Organismus regulieren. Vitamine zählen, wie auch die Mineralstoffe und Spurenelemente, zu den nicht energieliefernden Nährstoffen, die der Körper zur Erhaltung seines Lebens und seiner Leistungsfähigkeit unbedingt benötigt. Da es sich bei den Vitaminen um recht komplizierte organische Moleküle handelt, kommen sie in der unbelebten Natur nicht vor. Vitamine müssen erst von Pflanzen, Bakterien oder Tieren gebildet werden. Der Mensch ist, bis auf wenige Ausnahmen, bei denen er bestimmte Vitamine selber erzeugen kann, auf die Aufnahme über die Nahrung angewiesen. Vitamine sind essentielle Wirkstoffe, das heißt, dass sie zur Aufrechterhaltung von Gesundheit und Leistungsfähigkeit des menschlichen Organismus lebensnotwendig sind. Einige Vitamine werden dem Körper als Vorstufe (Provitamine) zugeführt, die erst im Körper in die entsprechende Wirkform umgewandelt werden.

Als Provitamine bezeichnet man die biologische Vorstufe eines Vitamins, wie beispielsweise das von Pflanzen gebildete Beta-Carotin (β-Carotin), das dann von Tieren oder Menschen in Vitamin A Retinol umgewandelt wird.

Im Körper können bestimmte Vitamine gespeichert werden, man kann diese sozusagen auf Vorrat essen, andere wiederum können nicht gespeichert werden, sondern müssen über die Nahrung laufend zugeführt werden. Danach werden die Vitamine in zwei Gruppen eingeteilt: in die Gruppe der fettlöslichen, speicherbaren Vitamine und die Gruppe der wasserlöslichen, nicht speicherbaren Vitamine.

• Zu den fettlöslichen Vitaminen gehören:
  A Retinol/β-Carotin, D Calciferol, E Tocopherol und K Phyllochinon. Letzteres kann allerdings trotz seiner Fettlöslichkeit nur in unbedeutenden Mengen vom Körper gespeichert werden. Vitamin D wird heute allerdings nicht mehr zu den Vitaminen, sondern zu den Hormonen gerechnet.

• Zu den wasserlöslichen Vitaminen gehören die acht Vitamine des B-Komplexes.

Dies ist eine Sammelbezeichnung wasserlöslicher Vitamine, unterschiedlicher, chemischer Zusammensetzung. Sie sind in tierischen und pflanzlichen Lebensmitteln enthalten. Einzelne B-Vitamine kommen in der Natur niemals isoliert vor. Sie wirken aus diesem Grund in der Regel auch im Verbund.
B₁ Thiamin, B₂ Riboflavin, B₃ Niacin (Nicotinsäureamid und Nicotinsäure), B₅ Pantothensäure, B₆ Pyridoxin, B₇ Biotin, B₉ Folsäure, B₁₂ Cobalamin, sowie zusätzlich das Vitamin C Ascorbinsäure.

Eine Ausnahme bildet das Vitamin B12 Cobalamin. Es kann trotz seiner Wasserlöslichkeit vom Organismus gespeichert werden.

Vitaminabsorption

Fettlösliche Vitamine

• Vitamin A
• Vitamin D
• Vitamin E
• Vitamin K

Fettlösliche Vitamine sind nichtpolare Moleküle, die sehr gut in Lipiden löslich sind. Ihre Resorption bedarf daher der Micellenbildung. Sie werden in ähnlicher Weise wie Cholesterin in den Mukosazellen in Chylomikronen eingebaut. Um sich diese fettlöslichen Vitamine besser merken zu können, kann man als Eselsbrücke „EDEKA“ (für Österreicher "ADEG/K") verwenden.

Vitamin D wird heute allerdings nicht mehr zu den Vitaminen, sondern zu den Hormonen gerechnet.

Wasserlösliche Vitamine

• Vitamin C
• Vitamin B₁
• Vitamin B₂
• Niacin (Nicotinsäure, Vitamin B₃)
• Pantothensäure (Vitamin B₅)
• Vitamin B₆
• Biotin (Vitamin B₇, Vitamin H)
• Vitamin B₉ (Folsäure)
• Vitamin B₁₂

Wasserlösliche Vitamine werden im Dünndarm mittels Carriern oder Rezeptoren absorbiert. Während Vitamin B₂ durch passiven Transport aufgenommen wird, erfolgt die Absorption von Vitamin B₁, Vitamin B₁₂ und Vitamin C aktiv.

Die wasserlöslichen Vitamine sind Vorläufer von Coenzymen oder prosthetischen Gruppen verschiedener Enzyme.

In der nachfolgenden Tabelle werden nur einige Beispiele für das Vorkommen und die Wirkungen der Vitamine genannt. Mehr dazu ist unter dem Artikel des einzelnen Vitamins zu finden. Während gesichert ist, dass beispielsweise Zitrusfrüchte Vitamin C enthalten, so ist es hingegen schwer, eine quantifizierte Aussage zu treffen: Der Vitamingehalt der Ausgangsprodukte ist abhängig von zahlreichen Faktoren wie Bodenbeschaffenheit, Lagerdauer etc. Auch die Zubereitungstemperatur und -dauer können eine Rolle spielen, da viele Vitamine nicht hitzestabil sind. Der genaue Vitaminbedarf eines einzelnen Individuums (siehe unten) ist allerdings auch nicht geklärt, so dass es beim aktuellen Stand der Forschung nicht möglich ist zu entscheiden, wann die „richtige“ Vitaminmenge aufgenommen wurde.

Von den 13 Vitaminen, die in der medizinischen Wissenschaft als unerlässlich gelten, sind zwei nicht in strengem Sinne essentiell, nämlich Vitamin D (Calciferol) und Niacin (Vitamin B₃). Begründet wird dies damit, dass Stoffe mit Vitamin-D- und Niacin-Eigenschaften vom Körper unter bestimmten Umständen selbst gebildet (synthetisiert) werden können. So kann Vitamin D₃ Cholecalciferol beispielsweise unter Einwirkung des Sonnenlichtes aus 7-Dehydrocholesterin, einem biologischen Derivat des Cholesterin, entstehen. Niacin kann beim Abbau des Tryptophans gebildet werden.

Biologische Werte sind, anders als bei physikalischen Größen, nie absolut, sondern werden immer von einer Vielzahl von Beeinflussungsfaktoren bestimmt. Bei den nachfolgend genannten Bedarfsgrößen handelt es sich um Durchschnittswerte mit verallgemeinerndem Charakter. Neben dem Geschlecht und dem Alter sind noch eine Vielzahl anderer Faktoren ausschlaggebend, die den jeweiligen Bedarf einer Person unter bestimmten Lebensumständen beeinflussen. So gehören beispielsweise die beruflichen und umweltbedingten Belastungsfaktoren, die körperliche und nervliche Belastung, Stress, Ernährungsgewohnheiten, Schwangerschaft, Stillzeiten, Krankheit, Rauchen, Trinken usw. dazu, die den Bedarf ansteigen lassen.

Die benötigten Mengen liegen im Bereich von wenigen Milligramm (mg). So benötigt der menschliche Körper beispielsweise täglich 75 mg Vitamin C (Ascorbinsäure), aber nur etwa 0,8–1,0 mg an Vitamin A (Retinol) und 1,3–1,8 mg an Vitamin B1 (Thiamin). Die Empfehlungen variieren sehr stark. Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) empfiehlt beispielsweise täglich 100 mg Vitamin C zu sich zu nehmen und die Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfiehlt dagegen nur 30 mg pro Tag.

Einige Bakterien der Darmflora sind in der Lage, die Vitamine K und B₁₂ zu synthetisieren. Falls sie durch die Einnahme starker Antibiotika zerstört werden, kann leicht ein Mangel entstehen. Es gibt allerdings medizinische Möglichkeiten, diese Bakterien wieder im Darm anzusiedeln.

Vitamine (Übersicht)

(*) In pflanzlicher (auch fermentierter) Nahrung ist zum Teil für Menschen unverwertbares B12-Analoga vorhanden. Für Vegetarier und Veganer ist daher eine vielseitige vegetarische oder vegane Ernährung wichtig.

Mangelerscheinungen und Überversorgungen

Hypovitaminose

Siehe auch den Hauptartikel Hypovitaminose.

Ein Vitaminmangel kann entstehen als Folge eines erhöhten Bedarfs (während Schwangerschaft und Stillzeit, in der Kindheit und Jugend), aufgrund einer mangelnden Zufuhr, durch Malassimiliation infolge anderer Grunderkrankungen, als Folge von Medikamenteneinnahme (orale Kontrazeptiva) oder nach parenteraler Ernährung ohne Vitaminzugabe. Auch durch Aufbewahrung und Zubereitung der Lebensmittel bestimmen wir ihren Vitamingehalt, so dass trotz Auswahl der richtigen Nahrungsmittel ein Mangel entstehen kann.

Dies kann zu Mangelerscheinungen führen, die graduell in eine Hypovitaminose oder Avitaminose unterteilt werden. Vitaminmangelkrankheiten sind unter den europäischen Ernährungsbedingungen selten geworden und meist auf Alkoholabhängigkeit zurückzuführen. Betroffen sein können auch alte Menschen, Raucher oder strenge Vegetarier. Die Krankheitszeichen sind je nach dem betroffenen Vitamin verschieden. Je nach Art und Ausmaß der Schädigung kann sich der Organismus erholen. Bei Mangel an Vitamin B₁ kommt es zu Beri-Beri. Ein Mangel an Vitamin C führt zu Skorbut. Vitamin-A-Mangel führt zu Nachtblindheit und trockener Haut. Vitamin-K-Mangel erhöht die Blutungsneigung, da es zur Synthese einiger Gerinnungsfaktoren benötigt wird.

Bei Alkoholikern führen gleich mehrere Faktoren zu einem Vitaminmangel. Der chronisch Suchtkranke nimmt außer dem Suchtmittel kaum andere Nahrung zu sich, er leidet an einer Mangelernährung. Die Schleimhaut des Verdauungstraktes über Speiseröhre, Magen und Dünndarm kann schwer geschädigt sein, ebenso die Bauchspeicheldrüse. Nahrungseinnahme ist verbunden mit Übelkeit, Erbrechen, Durchfall. Die Verdauung und Aufnahme im Magendarmtrakt ist gestört (Malabsorption, Maldigestion). Zu Schäden des Blutbildes und des Nervengewebes kommt es v. a. durch Mangel der Vitamine B₁ (Wernicke-Korsakow-Syndrom), Vitamin B₆ und Folsäure (Polyneuropathie) und B₁₂ (perniziöse Anämie, funikuläre Myelose). Die Infektabwehr ist gemindert. Die Blutgerinnung ist – aus verschiedenen Gründen – gestört.

Hypervitaminose

Siehe auch den Hauptartikel Hypervitaminose.

Eine Vitaminüberversorgung wird Hypervitaminose genannt. Die fettlöslichen Vitamine (E, D, K, A) können im Körper, meist in der Leber, gespeichert werden. Damit kann es auch zu Überdosierungen kommen. Die wasserlöslichen Vitamine werden über die Niere rasch ausgeschieden.

Als Hypervitaminosen werden jene Erscheinungen zusammengefasst, die bei übermäßiger Zufuhr der entsprechenden Vitamine auftreten können. Dies ist durch herkömmliche Ernährung nicht zu erreichen. In Frage kommen aber hochdosierte Vitamingaben.

Vitamin D ist in Verbindung mit Calcium unstrittig bei der Behandlung der Osteoporose. Bei chronischer Einnahme von Konzentrationen über 0,3 mg/d kann durch die dauerhafte Ansammlung im Körper der gegenteilige Effekt erreicht werden, die Knochenentkalkung und damit die Entstehung einer Osteoporose werden gefördert. Das Provitamin Beta-Carotin (Vorstufe des Vitamin A) kann hochdosiert bei Rauchern vermutlich das Lungenkrebsrisiko erhöhen. Für die Vitamine der B-Gruppe (wasserlöslich) sind unerwünschte Wirkungen bei hohen Dosen nur für Vitamin B₆ bekannt, bei Einnahme von mehr als 50 mg pro Tag – der zwanzigfachen Tagesdosis – resultiert eine sensorische Polyneuropathie ^[1]. Eine aktuelle Bewertung vom Bundesinstitut für Risikobewertung ist 2005 erschienen (siehe Weblink).

Quellen

1. ↑ Quelle: Deutsches Ärzteblatt 102(17), 29. April 2005

Literatur

Ältere Literatur

• R. Kuhn: Vitamine und Arzneimittel. Die Chemie (Angewandte Chemie, neue Folge) 55(1/2), S. 1 – 6 (1942), ISSN 1521-3757

Aktuelle Literatur

• Dr. Med. M. O. Bruker: Unsere Nahrung, unser Schicksal. Emu Verlag, 2005, ISBN 3-89189-003-6
• Thomas Spengler: Gesundheit durch Vitalstoffe. Selbstverlag, 2004, ISBN 3-00-012604-X
• Hahn, Ströhle, Wolters: Ernährung. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH, 2005, ISBN 3-8047-2092-7
• Klaus Oberbeil: Fit durch Vitamine. Südwest-Verlag, 2003, ISBN 3-517-07824-7
• Autor unbekannt: Kalorien, Nährstoffe, Vitamine. Compakt Verlag, 2003,ISBN 3-8174-5514-3
• Harald Friesewinkel: Das Wichtigste über Vitamine. Knauer Verlag, 2004, ISBN 3-417-24718-7
• Uwe Gröber: Orthomolekulare Medizin. Wissenschaftliche Verlagsanstalt mbH Stuttgart, 2002, ISBN 3-8047-1927-9
• Andreas Jopp: Risikofaktor Vitaminmangel. Haug, 2002, ISBN 3-8304-2077-3
• Hans Konrad Biesalski, Josef Köhrle, Klaus Schürmann: Vitamine, Spurenelemente und Mineralstoffe. Thieme, 2002, ISBN 3-13-129371-3
• Karl-Heinz Bäßler, Ines Golly, Dieter Loew: Vitamin-Lexikon. Urban & Fischer, 2002, ISBN 3-437-21141-2
• Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) (Konzeption und Entwicklung: Arbeitsgruppe „Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr“): DACH-Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr. Umschau/Braus Verlag, 2000, ISBN 3-8295-7114-3
• Hans Glatzel: Sinn und Unsinn der Vitamine. Kohlhammer Verlag, 1987, ISBN 3-17-009574-9

Siehe auch

• Antivitamine
• Nahrungsergänzungsmittel
• Mikronährstoff (Medizin)
• Anreicherungsverordnung