Vitamine: Wirkung, Abbau und Mangel

Vitamine gehören zu den wichtigsten Mikronährstoffen des menschlichen Organismus, da sie zwar nur in sehr kleinen Mengen benötigt werden, jedoch unverzichtbar für zahlreiche lebenswichtige Prozesse sind. Sie unterscheiden sich sowohl in ihrer chemischen Struktur als auch in ihrer Löslichkeit, weshalb man zwischen wasserlöslichen und fettlöslichen Vitaminen unterscheidet. Vitamine unterscheiden sich in ihren Aufgaben. Während einige als Cofaktoren im Energiestoffwechsel wirken, schützen andere als Antioxidantien die Zellen vor Schäden. Wiederum andere regulieren als hormonähnliche Substanzen den Stoffwechsel oder wirken in der Genexpression mit. Im Folgenden werden die Vitamine systematisch nach ihren Funktionen vorgestellt, sodass verdeutlicht wird, welche Rolle sie jeweils im Stoffwechsel spielen. Außerdem werden der Abbau und gesundheitliche Probleme, die bei einem Mangel der Vitamine auftreten, beschrieben.

Vitamine – Definition

Vitamine bilden eine Gruppe unterschiedlicher organischer Verbindungen dar, die der Körper bereits in sehr kleinen Mengen für seinen Stoffwechsel braucht. Dabei unterscheidet man zwischen wasserlöslichen und fettlöslichen Vitaminen. Sie erfüllen spezifische Aufgaben, die meisten dienen als Coenzyme verschiedener Reaktionen, während andere als Antioxidantien wirken.

Vitamine – Wirkung und Funktion

Vitamine sind wichtige Nährstoffe, die den Stoffwechsel unterstützen, als Cofaktoren wirken und wichtig für Gesundheit und Immunsystem sind. Mit Ausnahme von Vitamin D muss der Mensch sämtliche Vitamine über die Nahrung aufnehmen, denn sie zählen zu den essenziellen Nährstoffen. Die fettlöslichen Vitamine sind die Vitamine A, D, E und K und werde vor allem im Fettgewebe gespeichert, während die wasserlöslichen Vitamine (B- und C-Gruppe) kaum gespeichert vorliegen und regelmäßig zugeführt werden müssen. Eine Ausnahme ist das Vitamin B12, welches insbesondere in der Leber gespeichert wird.

B-Vitamine – Cofaktoren des Stoffwechsels

Beim Vitamin-B-Komplex handelt es sich um eine Gruppe von Vitaminen mit ähnlichen Funktionen im Energiestoffwechsel.

• Vitamin B1 (Thiamin): Cofaktor bei der Energiegewinnung aus Kohlenhydraten.
• Vitamin B2 (Riboflavin): Bestandteil der Coenzyme FMN (Flavinmononukleotid) und FAD (Flavin-Adenin-Dinukleotid); Cofaktor zahlreicher Redoxreaktionen.
• Vitamin B3 (Niacin, Nicotinsäure): Vorstufe von NAD+ und NADP+, die als Wasserstoff- und Elektronenüberträger bei Redoxreaktionen dienen; essenziell im Energiestoffwechsel (Glykolyse, Citratzyklus).
• Vitamin B5 (Pantothensäure): Bestandteil von Coenzym A und Phosphopantethein; zentral im Fettsäure- und Energiestoffwechsel.
• Vitamin B6 (Pyridoxin): Cofaktor im Aminosäure- und Neurotransmitterstoffwechsel.
• Vitamin B7 (Biotin): Cofaktor für Carboxylasen; wesentlich für Glukoneogenese, die Fettsäuresynthese und den Abbau bestimmter Aminosäuren.
• Vitamin B9 (Folsäure): Wichtige Rolle in der DNA-Synthese.
• Vitamin B12 (Cobalamin): Cofaktor im Homocystein-Methionin-Stoffwechsel und im Fettsäureabbau; essenziell für die DNA-Synthese.

Antioxidative Vitamine

• Vitamin C (Ascorbinsäure): Schützt Zellen vor oxidativem Stress und unterstützt die Kollagenbildung.
• Vitamin E (Tocopherol): Schützt Lipide in Zellmembranen.

Vitamine mit regulatorischer Funktion

• Vitamin A (Retinol): Essenziell für den Sehvorgang und die Epithelgesundheit.
• Vitamin D (Calciferol): Reguliert Calcium- und Phosphatstoffwechsel und unterstützt die Knochenmineralisierung; wirkt wie ein Hormon.
• Vitamin K (Phyllochinon): Cofaktor für die Blutgerinnung (γ-Carboxylierung von Gerinnungsfaktoren).

Insgesamt wirken Vitamine also als Cofaktoren (B-Vitamine, Vitamin A, Vitamin K), Hormone (Vitamin D), Antioxidantien (Vitamin C), Signaltransduktion (Vitamin A) und haben Einfluss auf die Genexpression (Vitamin A und Vitamin E).

Vitamine – Abbau und Mangel

Fettlösliche Vitamine sind im Fettgewebe gespeichert und bei Bedarf mobilisiert. Ihre Ausscheidung erfolgt überwiegend über die Galle. Wasserlösliche Vitamine sind meist direkt im Gewebe nützlich. Überschüssige Mengen scheiden die Nieren aus. Eine Besonderheit stellt das Vitamin B12 dar, das in der Leber gespeichert werden kann.

Mangel

Ein Vitaminmangel kann durch unzureichende Zufuhr, Resorptionsstörungen, erhöhtem Bedarf, Gendefekten oder Störungen beim Transport entstehen. Im Folgenden werden Beispiele zu jedem Mangel dargestellt:

• Vitamin-A-Mangel: Führt zur Nachtblindheit und Xeropthalmie (Austrocknung von Kornea und Konjunktiva)
• Vitamin-D-Mangel: Führt zu Rachitis bei Kindern, Osteomalazie bei Erwachsenen
• Vitamin-E-Mangel: Verursacht neuromuskuläre Störungen
• Vitamin-K-Mangel: Führt zu Gerinnungsstörungen
• Vitamin-B1-Mangel: Führt zu Beriberi (Störungen der Nerven, der Muskulatur und des Herz-Kreislauf-Systems), Wernicke-Enzephalopathie
• Vitamin-B2-Mangel: Verursacht Mundwinkelrhagaden, Glossitis, Dermatitis
• Vitamin-B5-Mangel: Es treten unspezifische Symptome auf, ein Mangel ist sehr selten
• Vitamin-B6-Mangel: Es kommt zu neurologischen Symptome (Krampfanfälle und Neuropathien)
• Vitamin-B7-Mangel: Verursacht Hautveränderungen, Haarausfall, neurologische Störungen (Mangel selten)
• Vitamin-B9-Mangel: Führt zur megaloblastären Anämie, Neuralrohrdefekte
• Vitamin-B12-Mangel: Führt zur megaloblastären Anämie, neurologische Ausfälle
• Vitamin-C-Mangel: Führt zu Skorbut (Bindegewebsschwäche, Zahnfleischbluten, Petechien)

Man unterscheidet zwischen einer Hypovitaminose – also einer Unterversorgung des Organismus mit einem Vitamin – und einer Avitaminose, die hingegen das vollständige Fehlen eines Vitamins beschreibt. Die Pathogenese eines Mangels verläuft dabei typischerweise in mehreren Phasen: Zunächst entleeren sich die Vitaminspeicher, anschließend entstehen dadurch biochemische Funktionsstörungen. Diese führen wiederum zu klinischen Symptomen und entwickeln sich schließlich weiter zu Organschäden. Folglich schreitet ein Vitaminmangel vom leeren Speicher über molekulare Störungen bis hin zu manifesten Erkrankungen fort.