Fettlösliche Vitamine und deren Mangelerscheinungen

Überblick

Definition

Vitamine sind wichtige organische Stoffe, die für das Funktionieren des Stoffwechsels benötigt werden. Diese Stoffe können vom Körper nicht synthetisiert werden; sie müssen mit der Nahrung aufgenommen werden. Sie werden in wasserlösliche und fettlösliche Vitamine unterteilt.

• Die klinisch wichtigsten fettlöslichen Vitamine sind die Vitamine A, D, E und K.
• Ein Mangel und ein übermäßiger Gebrauch dieser Vitamine können zu klinischen Manifestationen führen.
• Die empfohlenen Zufuhrmengen werden von der Deutschen Gesellschaft für Ernährung gelistet, die Höchstzufuhrmengen durch das Bundesinstitut für Risikobewertung benannt.
• Bei Säuglingen, älteren oder schwangeren Patient*innen können besondere Umstände vorliegen, die abweichende Mengen notwendig machen.

Resorption und Speicherung

Fettlösliche Vitamine werden mit Fetten aus dem Darm aufgenommen. Im Allgemeinen erfordert dieser Prozess:

• Zungen- und Magenlipasen
• Gallensalze zur Erhöhung der Löslichkeit und Produktion von Mizellen
• Pankreaslipasen
• Darmschleimhautresorption
• Verpackung in Chylomikronen innerhalb der Darmschleimhautzellen
• Transport der Chylomikronen über die Lymphgefäße zur Verarbeitung in die Leber Leber Leber
• Im Fettgewebe Fettgewebe Fettgewebe: Histologie gespeichert

Gruppen mit erhöhtem Mangelrisiko

Bei allen fettlöslichen Vitaminen haben Patient*innen mit Fettmalabsorptionsstörungen ein höheres Risiko für einen Mangel. Zu diesen Zuständen gehören:

• Pankreasinsuffizienz (unzureichender Lipase) aufgrund von Mukoviszidose Mukoviszidose Mukoviszidose (Zystische Fibrose), chronischer Pankreatitis Pankreatitis Akute Pankreatitis oder Pankreatektomie
• Cholestatische Lebererkrankung (unzureichende Gallensalze)
• Zöliakie Zöliakie Zöliakie
• Morbus Crohn Morbus Crohn Morbus Crohn
• Kurzdarmsyndrom Kurzdarmsyndrom Kurzdarmsyndrom
• Patient*innen mit bariatrischen Eingriffen in der Anamnese

Eselsbrücke

Um sich an die fettlöslichen Vitamine zu erinnern, kann man den Namen einer Supermarktkette gebrauchen: EDeKA

Vitamin A: Retinoide

Formen

Bekannt als Retinoide, Vitamin A kommt in mehreren aktiven Formen und mehreren Vorläuferformen vor:

• Retinol und Retinylester: Speicherform
• Retinal: Teil des Rhodopsin-Komplexes in Stäbchen-Zellen (zuständig für Licht- und Bewegungserkennung)
• Retinsäure: wichtig für die Zelldifferenzierung
• Beta-Carotin: eine Vitamin-A-Vorstufe

Funktionen

• Sehkraft:
  • Rhodopsin und Retinal wichtig für Nachtsicht
  • Retinal zuerst in der all-trans-Konfiguration → Umwandlung in die 11-cis-Retinal-Konfiguration, indem ein Photon absorbiert wird
  • Diese Konformationsänderung aktiviert Transducin, was letztendlich zum Schließen von Calciumkanälen führt. → verringert die Freisetzung von Neurotransmittern
  • ↓ Neurotransmitter: Signal an das Gehirn, dass Licht erkannt wurde
  • Eselsbrücke: Vitamin A (Retinal) ist für das Sehen wichtig → Retina ( Netzhaut Netzhaut Anatomie des Auges) Teil des Auges
• Zelldifferenzierung:
  • Retinsäure wichtig für Genexpression und Zelldifferenzierung
  • Kritisch für die Entwicklung von Augen, Herz, Lunge Lunge Lunge: Anatomie und Nieren Nieren Niere
• Vitamin A ist auch beteiligt an:
  • Epithelisierung der Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion
  • Wachstum
  • Immunfunktion
  • Reproduktion
• Vitamin A = Antioxidans

Resorption, Metabolisierung, Transport und Speicherung

• Unterschiedliche Formen von Vitamin A werden aus der Nahrung im Dünndarm Dünndarm Dünndarm aufgenommen.
• Am Bürstenrand der Schleimhaut zu Retinol hydrolysiert
• Wiederveresterung der Retinole → Einbau in Chylomikronen und Transport über die Lymphgefäße zur Leber Leber Leber
• Hauptmenge des Ganzkörper-Retinols in der Leber Leber Leber gespeichert

Tagesbedarf

Typische Tagesbedarfsmengen für Vitamin A sind:

• Kinder ≤8 Jahre (variiert je nach genauem Alter): 300–500 µg
• Kinder 9–13: 600 µg
• Frauen ≥14 Jahre: 700 µg (höher, wenn schwanger oder stillend)
• Männer ≥14 Jahre: 900 µg

Nahrungsquellen

Meistens gelbe und orange Lebensmitteln:

• Höchster Gehalt: Leber- und Fischöl
• Andere tierische Quellen:
  • Milchprodukte
  • Eigelb
• Orange Pflanzen:
  • Möhren
  • Süßkartoffeln
  • Kürbis
• Andere rote/gelbe Pflanzen:
  • Cantaloup-Melone
  • Mangos
  • Tomaten
  • Rote Paprika
• Grünes Blattgemüse:
  • Spinat
  • Brokkoli

Mangelerscheinungen

Die ersten Symptome mit klinischer Relevanz beziehen sich auf das Sehvermögen:

• Visuelle Symptome:
  • Schlechte Nachtsicht (Nyktalopie)
  • Trockene Augen (Xerophthalmie)
  • Blindheit
• Hyperkeratose (schuppige Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion) und Störung der Haarfollikel
• Schlechtes Knochenwachstum aufgrund verminderter enchondraler Knochenbildung und osteoblastischer Aktivität
• Beeinträchtigte Funktion des Immunsystems durch direkte Wirkung auf T-Zellen T-Zellen T-Zellen

Gruppen mit erhöhtem Mangelrisiko

Vitamin-A-Mangel ist in Industrieländern selten, kann aber in den folgenden Gruppen auftreten:

• Frühgeborene
• Kinder sowie Schwangere und Stillende in Entwicklungsländern
• Patient*innen mit Fettmalabsorption

Therapeutische Anwendungen

Formen von Vitamin A werden zur Behandlung der folgenden Erkrankungen verwendet:

• Akute myeloische Leukämie Akute myeloische Leukämie Akute myeloische Leukämie
• Akne: in topischen und oralen Medikamenten

Toxizität

Tritt typischerweise nur bei chronischer Einnahme großer Mengen synthetischer oder tierischer Vitamin-A-Quellen auf (ungefähr das 10-fache der empfohlenen Tagesdosis). Die Aufnahme von Beta-Carotin (pflanzliche Quellen) ist stark reguliert und es ist äußerst unwahrscheinlich, dass dies Toxizität verursacht. Zu den Vergiftungssymptomen gehören:

• Erbrechen Erbrechen Erbrechen im Kindesalter
• Kopfschmerzen
• Schwindel
• Verschwommene Sicht
• Teratogenität bei Anwendung bei schwangeren Patientinnen (z.B. Isotretinoin zur Behandlung von Akne)
• Hepatotoxizität

Vitamin D: Calciferol

Vitamin D ist genau genommen ein Hormon, weil es im Körper gebildet wird, während die eigentlichen Vitamine nicht im Körper gebildet werden. Vitamin D₃ wird in der Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion aller Wirbeltiere gebildet, wenn sie der Sonne ausgesetzt sind, während D₂ von einigen Fungusarten produziert wird und in Form von Nahrung oder Nahrungsergänzungsmitteln aufgenommen werden kann.

Funktionen

Die wichtigsten Wirkungen von Vitamin D hängen mit Calcium und Phosphat Phosphat Elektrolyte zusammen:

• Fördert die Aufnahme von Calcium und Phosphat Phosphat Elektrolyte aus dem Darm
• Stimuliert Osteoblasten Osteoblasten Knochenentwicklung und Ossifikation im Knochen Knochen Aufbau der Knochen und verbessert die Knochenmineralisierung
• Ist beteiligt an:
  • Immunfunktion und Inflammation
  • Glukose- und Cholesterinstoffwechsel Cholesterinstoffwechsel Cholesterinstoffwechsel
  • Zellwachstum, Proliferation, Differenzierung und Apoptose

Resorption, Metabolismus, Transport und Speicherung

Sonneneinstrahlung ist wichtig für die Umwandlung in die aktive Form.

• In der Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion bewirkt die UV-Belichtung eine temperaturabhängige Umlagerung von 7-Dehydrocholesterin und wandelt es in Vitamin D₃ (Cholecalciferol) um.
• Vitamin D₃ wird in der Leber Leber Leber zu 25-Hydroxyvitamin D₃ (25(OH)D₃) hydroxyliert:
  • Auch bekannt als Calcidiol und 25-Hydroxycholecalciferol
  • 25(OH)D₃ ist die primär zirkulierende Form von Vitamin D im Körper und wird als Laborparameter gemessen.
  • Halbwertszeit: 2–3 Wochen
• 25(OH)D₃ erfährt in der Niere eine zweite Hydroxylierung und bildet das physiologisch aktive 1,25-Dihydroxyvitamin D₃ (1,25(OH)D₃):
  • Auch bekannt als Calcitriol
  • Aktivste Form
  • Halbwertszeit: 4–6 Stunden
• Vitamin D₂ (Ergocalciferol) wird von Fungusarten synthetisiert, unterliegt zwei Hydroxylierungen und hat eine biologische Aktivität ähnlich der von 1,25(OH)D₃.
• Beide Vitamine D₂ und D₃ können aus dem Darm aufgenommen werden:
  • Resorbiert über einfache passive Diffusion und Membranträgerproteine
  • Fett verbessert die Aufnahme.
  • Vitamin D wird in Mizellen eingebaut, von Enterozyten resorbiert und in Chylomikronen verpackt.

Tagesbedarf

Die Richtlinien variieren weltweit mit Unterschieden zwischen Fachgesellschaften. Die Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Ernährung sind:

• Säuglinge: 400IE (10 µg)
• Personen im Alter von 1 bis 70 Jahren, einschließlich Schwangerer/Stillender: 800IE (20 µg)
• Menschen ≥71: 800IE (20 µg)

Vitamin D – Quellen

• Die Hauptquelle für Vitamin D ist die Sonneneinstrahlung:
  • 5–30 Minuten Mittagssonneneinstrahlung auf Gesicht, Arme, Hände und Beine
  • Sonnenschutzmittel blockieren die Vitamin-D-produzierende UV-Strahlung, aber viele Menschen wenden nicht ausreichende Mengen an, um die gesamte Vitamin-D-Synthese zu blockieren.
• Kein Vitamin D Vorkommen in der Muttermilch
• Nur wenige Lebensmittel enthalten Vitamin D, z.B.:
  • Fettiger Fisch (Forelle, Lachs, Thunfisch und Makrele) und Fischleberöle
  • Pilze (Vitamin D₂)

Risikogruppen für Vitamin-D-Mangel

• Diäten mit wenig Vitamin D; treten häufiger bei Menschen auf, die:
  • eine Milchallergie oder Laktoseintoleranz Laktoseintoleranz Laktoseintoleranz haben
  • restriktive Diäten einhalten (z.B. vegan)
• Gestillte Säuglinge
• Ältere Erwachsene: Keine effiziente Vitamin-D₃-Synthese der Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion
• Menschen mit eingeschränkter Sonneneinstrahlung
• Dunkelhäutige Menschen: Melanin in der Epidermisschicht der Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion führt zu einer verminderten Fähigkeit, Vitamin D aus Sonnenlicht zu produzieren
• Fettmalabsorptionsstörungen
• Adipositas Adipositas Adipositas (BMI ≥30): Vitamin D wird im Unterhautgewebe sequestriert, ↓ zirkulierende Spiegel
• Chronische Niereninsuffizienz: gestörte Hydroxylierung in den Nieren Nieren Niere

Mangelerscheinungen

Ein mäßiger und sogar schwerer Vitamin-D-Mangel ist weltweit weit verbreitet und eine ausreichende Zufuhr ist für die Knochen- und allgemeine Gesundheit erforderlich. Bei starkem Mangel kann Folgendes auftreten:

• Hypophosphatämie, Hypokalzämie Hypokalzämie Hypokalzämie und sekundärer Hyperparathyreoidismus Hyperparathyreoidismus Hyperparathyreoidismus → Knochendemineralisierung
• Rachitis Rachitis Osteomalazie und Rachitis bei Kindern, zeigt sich durch:
  • Schwache oder weiche Knochen Knochen Aufbau der Knochen
  • Geringes Wachstum
  • Gebogene Beine und Schwierigkeiten beim Gehen
  • Knochenschmerzen
• Osteomalazie Osteomalazie Osteomalazie und Rachitis bei Erwachsenen:
  • Darstellung ähnlich wie bei Rachitis Rachitis Osteomalazie und Rachitis bei Kindern
  • Erhöhtes Risiko für Knochenbrüche

Toxizität

• Hypervitaminose D: verursacht eine erhöhte Aufnahme von Calcium im GI-Trakt, was eine Hyperkalzämie Hyperkalzämie Hyperkalzämie verursachen kann, die zu Folgendem führen kann:
  • Übelkeit und Erbrechen Erbrechen Erbrechen im Kindesalter
  • Muskelschwäche
  • Neuropsychiatrische Störungen
  • Anorexie
  • Dehydration Dehydration Volumenmangel und Dehydration, Polydipsie, Polyurie Polyurie Kaliumregulation durch die Niere und Nierensteine
• In extremen Fällen verursacht eine Vitamin-D-Toxizität:
  • Nierenversagen
  • Verkalkung von Weichteilen im ganzen Körper (auch in Herzkranzgefäßen und Herzklappen)
  • Herzrhythmusstörungen

Vitamin E: Tocopherole

Vitamin E ist eine Gruppe von Verbindungen, die Tocopherole und Tocotrienole umfasst. Vitamin E ist ein wichtiges Antioxidans, das nur in Pflanzen synthetisiert wird.

Formen

Es gibt 8 chemische Formen von Tocopherol:

• α-, β-, ɣ- und Δ-Tocopherol
• α-, β-, ɣ- und Δ-Tocotrienol
• Nur α-Tocopherol hat eine signifikante Aktivität beim Menschen.

Funktionen

Vitamin E ist das fettlösliche Äquivalent von Vitamin C Vitamin C Wasserlösliche Vitamine und deren Mangelerscheinungen (welches wasserlöslich ist), da es als Antioxidans wirkt. Vitamin E ist ein Radikalfänger, kann Elektronen spenden und ist beteiligt an:

• Fettsäureoxidation
• Zellatmung
• Verlängerung der Lebensdauer von Erythrozyten Erythrozyten Erythrozyten durch Entfernung freier Radikale
• Schutz der Membranlipide vor Peroxidation
• Indirekte Hemmung des Arachidonsäurestoffwechsels → Hemmung der Thrombozytenaggregation
• Hemmung der Proteinkinase C, die an der Zellproliferation und -differenzierung beteiligt ist

Resorption und Transport

• Mit der Nahrung aufgenommen, von Enzymen verdaut, von Darmschleimhautzellen resorbiert und in Chylomikronen verpackt
• Chylomikronen transportieren die α-Tocopherol-Form von Vitamin E über das Lymphsystem Lymphsystem Lymphsystem zur Leber Leber Leber.
• In Hepatozyten Hepatozyten Leber wird α-Tocopherol in VLDLs verpackt und in den Blutkreislauf sezerniert.

Tagesbedarf

Die empfohlenen Tagesbedarfsmengen für Vitamin E sind:

• Säuglinge und Kinder: Der Bedarf steigt von 4 mg bei der Geburt auf 7 mg im Alter von 8 Jahren.
• Kinder 9–13: 11 mg
• Personen ≥14, einschließlich Schwangere: 13 mg täglich
• Stillende: 17 mg

Nahrungsquellen

• Weizenkeime
• Nüsse und Samen (insbesondere Mandeln, Erdnüsse und Erdnussbutter)
• Pflanzenöle:
  • Olivenöl
  • Sonnenblumenöl
  • Distelöl

Mangel

• Beim Menschen sehr selten
• Kann bei Patient*innen beobachtet werden mit:
  • Fettmalabsorption
  • Seltene genetische Störung namens „ Ataxie Ataxie Ataxie-Teleangiektasien und Vitamin-E-Mangel“ (Englisches Akronym: AVED)
• Klinische Manifestationen:
  • Neuromuskuläre Zeichen von Ataxie Ataxie Ataxie-Teleangiektasien und peripherer Neuropathie
  • Hämolytische Anämie Anämie Anämie: Überblick und Formen

Therapeutische Anwendungen und klinische Relevanz

• Bei Patient*innen mit Vitamin-E-Mangel ist eine Supplementierung angezeigt.
• Vitamin-E-Ergänzungen wurden bei vielen Krankheiten untersucht und werden derzeit nicht zur Behandlung oder Vorbeugung für andere Erkrankungen als Vitamin-E-Mangel empfohlen.

Toxizität

• Erhöhtes Risiko eines hämorrhagischen Schlaganfalls aufgrund der Fähigkeit von Vitamin E, die Thrombozytenaggregation zu hemmen und Vitamin K-abhängige Gerinnungsfaktoren zu antagonisieren
• Erhöhtes Risiko für Prostatakrebs bei Männern
• Gering erhöhtes Gesamtmortalitätsrisiko

Vitamin K: Chinone

Vitamin K wird mit der Nahrung aufgenommen und von der normalen Darmflora synthetisiert. Neugeborene können noch kein Vitamin K produzieren, da der Darm noch steril ist.

Formen

• Vitamin K₁: Phyllochinon, primäre Nahrungsform
• Vitamin K₂: Menachinon, hauptsächlich von Bakterien, einschließlich Bakterien im menschlichen GI-Trakt

Funktionen

• Vitamin K ist ein aktives Coenzym der Glutamat-Carboxylase, die wichtige Gerinnungsfaktoren carboxyliert:
  • Prokoagulationsfaktoren II, VII, IX und X; nach der Carboxylierung gewinnen diese Proteine Proteine Proteine und Peptide eine Affinität zu Blutplättchen und fördern die Blutgerinnung.
  • Antikoagulanzien Antikoagulanzien Antikoagulanzien: Proteine Proteine Proteine und Peptide C und S
• Vitamin K ist auch als Cofaktor für mehrere Proteine Proteine Proteine und Peptide wichtig, die an der Knochenmineralisierung beteiligt sind.

Resorption und Transport

• Mit der Nahrung aufgenommen, von Enzymen verdaut, von Darmschleimhautzellen resorbiert und in Chylomikronen verpackt
• In den Hepatozyten Hepatozyten Leber in VLDLs zur Sekretion ins Blut umgepackt
• Schnell metabolisiert und ausgeschieden (sehr wenig Vitamin K zirkuliert im Blut)

Tagesbedarf

Die empfohlenen Tagesbedarfsmengen für Vitamin K sind:

• Säuglinge: 4–10 µg/Tag
• Kinder 1–3 Jahre: 15 µg
• Kinder 4–13 Jahre: 20–40 µg
• Jugendliche 14–18 Jahre: 60-70 µg/Tag
• Erwachsene Frauen (einschließlich während der Schwangerschaft Schwangerschaft Schwangerschaft: Diagnostik, mütterliche Physiologie und Routineversorgung und Stillzeit): 60 µg/Tag
• Erwachsene Männer: 80 µg/Tag

Nahrungsquellen

• Vor allem in grünem Blattgemüse zu finden:
  • Kohl- und Rübengrün
  • Spinat
  • Grünkohl
  • Brokkoli
• Andere Nahrungsquellen mit geringeren Mengen sind:
  • Sojabohnen und Sojabohnenöl
  • Blaubeeren
  • Geflügel

Mangel

Ein Vitamin-K-Mangel ist äußerst selten, aber da er die für die Blutgerinnung essentielle Protein-Carboxylierung verhindert, kann ein schwerer Mangel zu Blutungsproblemen führen.

• Klinische Blutungssymptome aufgrund eines Vitamin-K-Mangels:
  • Ekchymosen (leichte Blutergüsse)
  • Meläna oder Hämatochezie (GI-Blutung)
  • Menorrhagie
  • Hämaturie
• Diagnose:
  • Bei Verdacht auf einen Mangel werden Labortests (PT/Protrombin und INR) durchgeführt.
  • Gleiche Tests wie bei Überwachung des Antikoagulationsstatus von Warfarin Warfarin Antikoagulanzien
• Chronischer Mangel kann auch zu einer verminderten Knochenmineralisierung führen.
• Mängel treten häufiger bei Patient*innen auf:
  • Mit Fettmalabsorption
  • Bei längeren Antibiotika-Zyklen mit Zerstörung der Darmflora

Therapeutische Anwendungen und klinische Relevanz

• Neugeborene sollten Vitamin K-Supplementierung (3x2mg p.o. zu U1, U2 und U3) erhalten, um Blutungen zu vermeiden (der Vitamin-K-Transport durch die Plazenta Plazenta Plazenta, Nabelschnur und Amnionhöhle ist schlecht).
• Bei Patient*innen mit totaler parenteraler Ernährung (TPN) ist eine Vitamin-K-Supplementierung unerlässlich.
• Vitamin K in Nahrungsquellen (z.B. beim Verzehr von Gemüse oder in einer Nahrungsergänzung) stört das Antikoagulationsmedikament Warfarin Warfarin Antikoagulanzien, ein Vitamin-K-Antagonist.
  • Bei Patient*innen mit Warfarin Warfarin Antikoagulanzien stabile Nahrungsaufnahme und Meiden einer großen täglichen Vielfalt an grünem Blattgemüse
  • Vitamin K ist Antidot Antidot Antidote: Gegenmittel der häufigsten Vergiftungen bei übermäßiger Antikoagulation.
• Antidot Antidot Antidote: Gegenmittel der häufigsten Vergiftungen bei Vergiftungen durch Rodentizide (enthalten hohe Dosen Cumarin)

Toxizität

• Bisher sind keine eindeutigen Überdosierungen mit Vitamin K aus Nahrungsquellen oder Nahrungsergänzungsmitteln bekannt.