Pyridoxin (Vitamin B6) – Definition, Synthese, Resorption, Transport und Verteilung

Vitamin B6 ist ein Sammelbegriff für alle vitaminwirksamen Derivate des 3-Hydroxy-2-Methypyridins.
Die einzelnen Pyridinderivate unterscheiden sich durch ihre verschiedenen Substituenten am vierten Kohlenstoffatom – C4. Bei den Substituenten handelt es sich um Methyl-Hydroxygruppen, Aldehydreste oder Methyl-Aminogruppen. Dementsprechend unterscheidet man zwischen dem Alkohol Pyridoxin beziehungsweise Pyridoxol (PN), dem Aldehyd Pyridoxal (PL) sowie dem Amid Pyridoxamin (PM).
PN, PL und PM können an ihrem fünften Kohlenstoffatom – C5 – phosphoryliert werden, sodass Pyridoxin-5́-phosphat (PNP), Pyridoxal-5́-phosphat (PLP) und Pyridoxamin-5́-phosphat (PMP) entsteht.
Alle 6 Derivate sind im Stoffwechsel ineinander überführbar und weisen gleiche Vitaminaktivitäten auf [3, 5, 6, 7, 10, 13, 17, 21].

Die 5́-Phosphorsäureester PLP und PMP sind die eigentlichen biologisch aktiven Formen. Sie erfüllen ihre Funktionen im Organismus in Form von Coenzymen und sind für viele enzymatische Reaktionen von wesentlicher Bedeutung [3, 5, 6, 7, 10, 13, 17, 21].

Hauptabbauprodukt ist die 4-Pyridoxinsäure (4-PA), die aus Pyridoxal entsteht und keine bekannte Stoffwechselfunktion besitzt [5, 6].

Vorkommen, Stabilität und Verfügbarkeit

Vitamin B6 ist nahezu ubiquitär verbreitet und kommt in Lebensmitteln sowohl pflanzlichen als auch tierischen Ursprungs vor.
In pflanzlichen Nahrungsmitteln findet sich in erster Linie Pyridoxin, während in tierischen Nahrungsmitteln vor allem Pyridoxal, Pyridoxamin und deren Phosphorsäureester vorhanden ist [5, 6, 10, 17].

Das in Pflanzen vorkommende Pyridoxin ist relativ hitzestabil, wodurch nur geringe Verluste – bis 20 % – bei der Verarbeitung pflanzlicher Kost auftreten. Pyridoxal und Pyridoxamin sind hingegen hitzelabil. So betragen die Koch- und Auslaugverluste von PL, PM und deren Phosphorsäureester bei beispielsweise Fleisch etwa 30 bis 45 %. Bei Milch sind durch Sterilisations- und Trocknungsprozesse mit Vitamin B6-Verlusten von bis zu 40 % zu rechnen [8].
Die Vitamin B6-Derivate, insbesondere diese aus tierischen Lebensmitteln sind überaus empfindlich gegenüber Tageslicht beziehungsweise UV-Licht. Wird Milch in Klarglasflaschen gelagert, kann es infolge der Sonneneinstrahlung innerhalb weniger Stunden zur Reduktion des Vitamin B6-Gehalts um 50 % kommen [3, 5, 8, 9, 10, 13, 17].
Trotz schonender Behandlung der Lebensmittel muss mit durchschnittlichen Vitamin B6-Verlusten von 20 % gerechnet werden [3, 5, 8, 9, 10, 13, 17].

Die Verfügbarkeit der B-Vitamere ist vor allem von ihrer Bindungsform abhängig [12].
In Lebensmitteln aus pflanzlichen Quellen, wie Sojabohnen, Weißbrot und Orangensaft, liegt Vitamin B6 zum Teil – 0 bis 50 % – an Glucose gebunden, als Glykosylat – Pyridoxin-5́-beta-D-Glykosid – vor.
Hitzebehandlung, UV-Bestrahlung und feuchtigkeitsarme Lagerung bestimmter pflanzlicher Lebensmittel führen zu Reaktionen zwischen Vitamin B6 und reduzierenden Zuckern, wie Glucose, wodurch sich der Glykosylat-Anteil auf bis zu 82 % erhöht [6,7]. Zudem kann es zu reduktiven Bindungen von Pyridoxal und Pyridoxal-5́-phosphat an Proteine kommen. Diese Bindung erfolgt über die delta-Aminogruppen der Lysinreste der Proteine [10]. Solche entstandenen Derivate, wie delta-Pyridoxylysin, sind biologisch inaktiv und können sogar Anti-Vitamin B6-Aktivität aufweisen [7, 10, 13, 12].
Die Bindung an reduzierenden Zuckern und Proteinen beziehungsweise Aminosäuren beeinträchtigt die Bioverfügbarkeit des Vitamin B6 [29]. Demzufolge weisen Glykosylate und an Proteine gebundene B6-Vitamere eine Absorptionsrate von nur 50-60 % im Vergleich zum freien Pyridoxin auf [7, 10, 12].

In Lebensmitteln tierischer Herkunft sind keine Pyridoxin-Glykoside nachweisbar. Somit hat Vitamin B6 aus tierischen Nahrungsmitteln eine höhere Bioverfügbarkeit als aus pflanzlichen [7].

Intestinale Bakterien sind in der Lage, Vitamin B6 zu synthetisieren und die verfügbare Menge an Pyridoxin zu erhöhen. Erkrankungen des Gastrointestinaltraktes vermindern die bakterielle Vitamin B6-Synthese. Zudem wird aufgrund geschädigter Transportmechanismen in der Mukosa (Dünndarmschleimhaut) oder fehlender Enzymsysteme die Bioverfügbarkeit beziehungsweise Absorption von Vitamin B6 signifikant verringert [12].
Diurese – erhöhte Harnausscheidung durch die Nieren – und die Aufnahme von Ballaststoffen hat ebenfalls eine reduzierte Pyridoxin-Verfügbarkeit zur Folge. Bei einer Diurese geht Vitamin B6 aufgrund seiner Wasserlöslichkeit vermehrt mit dem Urin verloren. Bei Ballaststoffen ist das ähnlich. Indem Ballaststoffe aufgrund ihrer Fähigkeit zur Gelbildung – "cage effect" – Vitamin B6 der Absorption entziehen, wird dieses aus dem Organismus über die Nieren eliminiert [12].
Weiterhin steht Vitamin B6 in Wechselwirkung mit Pharmaka. Beispielsweise erhöhen Tuberkulostatika, wie Isoniazid, die renale Vitamin B6-Ausscheidung und bilden zugleich einen Hydrazon-Komplex, der zur Inaktivierung des Vitamins führt [10].
Ebenso vermindern orale Kontrazeptiva – Antibabypille –, Antihypertensiva, wie Hydralazin, und Penicillamin die verfügbare Menge von Vitamin B6 [10, 12, 17].

Resorption

Über die Nahrung aufgenommenes Vitamin B6 wird im gesamten Dünndarm, vor allem im Jejunum – Leerdarm – resorbiert. Die Absorptionsgeschwindigkeit sinkt dabei von proximal nach distal ab [7, 13].
Um in die Enterozyten (Zellen der Dünndarmmukosa beziehungsweise -schleimhaut) aufgenommen werden zu können, müssen die an Phosphat beziehungsweise Glucose gebundenen B6-Vitamere zuvor durch unspezifische Phosphatasen beziehungsweise Glukosidasen im Darmlumen hydrolysiert werden. Dabei werden von den B6-Derivaten die Phosphat- und Glucosereste durch Reaktion mit Wasser abgespalten. In freier, ungebundener Form gelangen dann Pyridoxin, Pyridoxal und Pyridoxamin in einem nicht-sättigbaren, passiven Mechanismus in die Enterozyten [29]. Die Absorptionsrate wird auf 70-75 % geschätzt [3, 7, 21, 29].
In den Enterozyten werden PN, PL und PM mittels Katalyse unter Einfluss der Zink-abhängigen Pyridoxalkinase am C5 phosphoryliert. Diese Rephosphorylierung hat den Sinn der Zurückhaltung der Vitamin B6-Formen im Organismus – metabolic trapping.
Bevor die B6-Derivate an der basolateralen Membran der Enterozyten in das Blut abgegeben werden, kommt es erneut zu einer Dephosphorylierung [5, 7].

Transport und Speicherung

Absorbiertes Vitamin B6 gelangt über die Pfortader in die Leber, kann aber auch über den Blutweg in periphere Gewebe, wie in die Muskulatur transportiert werden. In den Hepatozyten (Leberzellen) beziehungsweise Zellen peripherer Gewebe kommt es zu einer sofortigen Phosphorylierung von PN, PL und PM und anschließenden Bildung der metabolisch aktiven Form Pyridoxal-5́-phosphat. Dazu wird PN, PL und PM in einem ersten Schritt mit Hilfe der Zink-abhängigen Pyridoxalkinase eine Phosphatgruppe angehängt, wodurch PNP, PLP und PMP entstehen. In einem zweiten Schritt führt die Vitamin B2-abhängige Pyridoxinphosphat-Oxidase zur Oxidation von PNP und PMP, wodurch Pyridoxal-5́-phosphat synthetisiert wird.
Durch eine Vielzahl von Transaminasen können PLP und PMP intrazellulär reversibel ineinander überführt werden [5, 7, 10, 13, 21]. Auch die erneute Dephosphorylierung von PNP zu PN, PLP zu PL und PMP zu PM mittels Phosphatasen ist möglich.
Die Vitamin B6-Vitamere werden aus den Hepatozyten sowie Zellen peripherer Gewebe in den Blutkreislauf abgegeben.
Im Blutplasma liegen über 90 % des gesamten Vitamin B6 als Pyridoxal und Pyridoxalphosphat vor [10]. Das Plasma-PLP stammt ausschließlich aus der Leber. Der Transport von PL und PLP im Blut erfolgt einerseits im Zusammenhang mit Albumin, andererseits in den Erythrozyten (rote Blutkörperchen). Während PLP in den Erythrozyten außer an den PLP-abhängigen Enzymen größtenteils an das N-terminale Valin der beta-Kette des Hämoglobins gebunden ist, steht PL mit dem N-terminalen Valin der alpha-Kette des Hämoglobins in Verbindung.
Im Gegensatz zu PL und PLP liegen Pyridoxin und 4-Pyridoxinsäure frei im Blutplasma vor. Aus diesem Grund sind PN und 4-PA in den Nieren gut glomerulär filtrierbar und können rasch mit dem Harn eliminiert werden [7, 21].
Um aus dem Blutkreislauf erneut in periphere Gewebe zu gelangen, müssen die phosphorylierten B6-Derivate zur Freisetzung aus diesem Komplex durch alkalische Phosphatasen im Plasma hydrolysiert werden. Die B6-Vitamere können nur in ihrer dephosphorylierten Form die Zellmembran durchdringen. Intrazellulär wird ihnen wieder mittels Zink-abhängiger Pyridoxalkinasen eine Phosphatgruppe angehängt [5]. PNP und PMP werden im Anschluss zum größten Teil zu der eigentlichen Wirkform PLP umgewandelt.
In unterschiedlichen Geweben und Organen, vor allem in der Muskulatur ist PLP als Coenzym an zahlreichen enzymatischen Reaktionen beteiligt.

Der Gesamtkörperbestand an Vitamin B6, überwiegend in Form von Pyridoxal-5́-phosphat, beträgt bei ausreichender Versorgung etwa 100 mg und verteilt sich auf Muskulatur und Leber. 80 % des im Körper retinierten PLP befinden sich gebunden an die Glykogenphosphorylase in der Muskulatur. Der restliche B6-Anteil wird in der Leber gespeichert. Nur 0,1 % befinden sich im Blutplasma.
Schließlich stellt enzymgebundenes Pyridoxal-5́-phosphat die wichtigste Speicherform für Vitamin B6 dar [7, 10, 21].

Abbau und Ausscheidung

In der Leber und auch im geringen Umfang in den Nieren wird die Phosphatgruppe von nicht enzymgebundenen Pyridoxal-5́-phosphat durch eine Phosphatase abgespalten. Das entstandene Pyridoxal erfährt unter Einfluss der Vitamin B2-abhängigen Aldehyd-Oxidase und der Vitamin B3-abhängigen Aldehyd-Dehydrogenase eine irreversible Umwandlung zu der biologisch unwirksamen Vitamin B6-Form 4-Pyridoxinsäure.
4-PA ist das wichtigste Abbauprodukt und die Hauptausscheidungsform im Stoffwechsel von Vitamin B6. Die Säure wird über die Nieren mit dem Urin eliminiert [15].
Bei einer besonders hohen Vitamin B6-Zufuhr werden auch andere Vitamin B6-Verbindungen in nicht phosphorylierter Form, wie PN, PL und PM, renal ausgeschieden [7].

Des Weiteren wurden die folgenden Fachbücher für die Verfassung dieses Artikels herangezogen [30, 31].

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