Der Energiehaushalt und Vitamin B12

Mittwoch 7-April-2021

Mit seiner intensiv roten Farbe ist Vitamin B12 ein auffälliges Vitamin. Auffällig ist auch, dass Vitamin B12, auch Cobalamin genannt, im Körper in zwei verschiedenen Formen vorkommt. Diese Formen werden Adenosylcobalamin und Methylcobalamin genannt und beide haben besondere Funktionen. Dieser Artikel befasst sich mit der Rolle von Adenosylcobalamin im Fettsäurestoffwechsel. Anschließend werden die Folgen eines Vitamin-B12-Mangels für den Fettsäurestoffwechsel beschrieben.

Adenosylcobalamin fungiert als Cofaktor

Adenosylcobalamin ist ein Cofaktor für verschiedene Enzyme, die eine Rolle im Energiestoffwechsel spielen. Eines dieser Enzyme ist die Methylmalonyl-CoA-Mutase (MCM) [1, 2]. MCM ist ein mitochondriales Enzym, das die Verbrennung von Fettsäuren mit ungeraden Kohlenstoffkettenlängen katalysiert. Das Enzym wird auch für die Verbrennung der Aminosäuren Methionin, Threonin und Thymin sowie für die verzweigtkettigen Aminosäuren Isoleucin und Valin benötigt. Außerdem ist das Enzym für den Abbau von Cholesterin notwendig [1].

Der Fettsäurestoffwechsel

Fettsäuren können nicht direkt als Energiequelle genutzt werden. Bevor eine Fettsäure verbrannt werden kann, wird Coenzym A (CoA) an sie gebunden. Dieser Bindungsschritt wird auch als die Aktivierung der Fettsäure bezeichnet. Die aktivierte Fettsäure wird dann mit Hilfe des Enzyms Carnitin-Palmitoyltransferase (CPT-1) an Carnitin gebunden. Der Fettsäure-CoA-Carnitin-Komplex kann dann in die Mitochondrien transportiert werden. In den Mitochondrien wird die aktivierte Fettsäure in zwei Kohlenstoffatome gespalten. Dieser Prozess wird auch ß-Oxidation genannt [3].

Adenosylcobalamin und die Fettsäureverbrennung

Beim Abbau von ungeradkettigen Fettsäuren bleibt schließlich eine ungerade Kette mit fünf Kohlenstoffatomen übrig. Dieser Rest wird auch als C5-Fettsäure bezeichnet. MCM spielt eine entscheidende Rolle beim Abbau der C5-Fettsäure. Über einen Zwischenschritt wird aus der C5-Fettsäure das Molekül Methylmalonyl-CoA hergestellt. Methylmalonyl-CoA wird dann durch MCM in Succinyl-CoA umgewandelt. Succinyl-CoA kann innerhalb des Zitronensäurezyklus zur Energiegewinnung genutzt werden. Als essentieller Cofaktor des Enzyms MCM spielt Vitamin B12 somit eine Rolle beim Abbau der Restfragmente der ungeradkettigen Fettsäuren bei der Fettsäureverbrennung [1].

Adenosylcobalamin-Mangel hemmt Carnitin-Palmitoyltransferase

Auf den ersten Blick scheint Adenosylcobalamin also nur eine geringe Rolle beim Abbau von Fettsäuren zu spielen. Ein Vitamin-B12-Mangel kann jedoch weitreichende Folgen für die Fettverbrennung haben. Bei einem Adenosylcobalamin-Mangel arbeitet das Enzym MCM nicht mehr optimal, wodurch es zu einer Anhäufung von Methylmalonyl-CoA in den Mitochondrien kommt. Methylmalonyl-CoA ist nicht nur das Produkt der Fettsäureverbrennung, sondern wird auch bei der Verbrennung einiger Aminosäuren und von Cholesterin gebildet. Wenn die Methylmalonyl-CoA-Konzentrationen in der Zelle steigen, wird die Aktivität des Enzyms CPT1 gehemmt [4]. Dadurch ist die Bindungsreaktion von Carnitin an die aktivierte Fettsäure weniger effektiv und es können weniger Fettsäuren zur Verbrennung in die Mitochondrien transportiert werden. Dies hat zur Folge, dass sich Fett in der Zelle ansammeln kann und weniger Energie freigesetzt werden kann [3].

Symptome eines Adenosylcobalamin-Mangels

Ein Adenosylcobalamin-Mangel führt also zu Problemen im Energiehaushalt der Zelle. Dies kann zu verschiedenen Symptomen wie Müdigkeit, Kraftverlust und Schwäche führen [3]. Auf lange Sicht kann ein niedriger Vitamin-B12-Status zu verschiedenen Erkrankungen führen. Zum Beispiel scheint es einen Zusammenhang zwischen niedrigen Vitamin-B12-Werten und verschiedenen Stoffwechselstörungen zu geben [4]. Studien haben gezeigt, dass Kinder, die entweder während der Schwangerschaft einem Vitamin-B12-Mangel ausgesetzt waren oder in der Kindheit einen Vitamin-B12-Mangel erlitten haben, eher an Insulinresistenz, Adipositas und Typ-2-Diabetes erkranken. Die Entwicklung dieser Störungen wird teilweise durch ein Ungleichgewicht im Fettsäurestoffwechsel verursacht [3, 5].

Wissen in der Praxis

Die häufigsten Mangelerscheinungen eines Vitamin-B12-Mangels sind Anämie und neurologische Krankheitssymptome wie ein Kribbeln in den Extremitäten. Vitamin B12 ist aber nicht nur an der Blutbildung und der Reizübertragung der Nerven beteiligt; die Adenosylcobalamin-Form des Vitamins spielt auch eine wichtige Rolle im Energiestoffwechsel der Zelle und insbesondere im Fettsäurestoffwechsel. Ein Vitamin-B12-Mangel kann zu einem gestörten Fettsäurestoffwechsel führen.

Ein Vitamin-B12-Mangel ist besonders häufig bei Vegetariern und Veganern, da tierische Lebensmittel die Hauptquelle für Vitamin B12 sind. Ältere Menschen und Menschen, die bestimmte Medikamente einnehmen, haben ebenfalls ein höheres Risiko für einen Vitamin-B12-Mangel. Eine Vitamin-B12-Supplementierung kann effektiv eingesetzt werden, um einen Mangel zu beheben und einen gesunden Vitamin-B12-Spiegel zu erhalten.

Erfahren Sie mehr über die Aufnahme, Nahrungsquellen und Anwendungsbereiche von Vitamin B12 in der Monographie.

Literatur

[1]          Takahashi-Iñiguez T, García-Hernandez E, Arreguín-Espinosa R, et al. Role of vitamin B12 on methylmalonyl-CoA mutase activity. J Zhejiang Univ Sci B 2012; 13: 423–437.

[2]          Brown KL. Chemistry and Enzymology of Vitamin B12. Chem Rev 2005; 105: 2075–2150.

[3]          Rush EC, Katre P, Yajnik CS. Vitamin B12: one carbon metabolism, fetal growth and programming for chronic disease. Eur J Clin Nutr 2014; 68: 2–7.

[4]          Boachie J, Adaikalakoteswari A, Samavat J, et al. Low Vitamin B12 and Lipid Metabolism: Evidence from Pre-Clinical and Clinical Studies. Nutrients 2020; 12: 1925.

[5]          Yajnik CS, Deshpande SS, Jackson AA, et al. Vitamin B12 and folate concentrations during pregnancy and insulin resistance in the offspring: the Pune Maternal Nutrition Study. Diabetologia 2008; 51: 29–38.

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