Die fettlöslichen Vitamine A, D, E und K sind hydrophobe Verbindungen, die Nahrungsfett und Gallensalze für die Absorption benötigen. Sie werden in Chylomikronen transportiert, in der Leber und im Fettgewebe gespeichert und können bei übermäßiger Aufnahme toxische Werte erreichen.
Vitamin A
Vitamin A umfasst Retinol, Retinal und Retinsäure. Beta-Carotin, ein Provitamin-Carotinoid aus Pflanzen, wird durch die Beta-Carotin-Dioxygenase gespalten, um Retinal zu produzieren. Retinol ist die Transportform, Retinal ist für das Sehen essentiell, und Retinsäure reguliert die Genexpression über nukleäre Retinsäurerezeptoren und Retinoid-X-Rezeptoren.
Beim Sehen ist 11-cis-Retinal das Chromophor des Rhodopsins in den Stäbchen-Photorezeptoren. Lichtabsorption isomerisiert 11-cis-Retinal zu all-trans-Retinal und löst eine Signalkaskade aus, die zu einem Nervenimpuls führt. Retinsäure reguliert die Genexpression in der Embryonalentwicklung, Immunfunktion und Zelldifferenzierung. Vitamin A kommt in Leber, Milchprodukten und angereicherten Lebensmitteln vor, während Carotinoide reichlich in orangem und grünem Gemüse vorkommen.
Nachtblindheit ist das früheste Mangelsymptom, gefolgt von Xerophthalmie, Bitot-Flecken und Hornhautgeschwüren. Vitamin-A-Mangel ist eine der häufigsten vermeidbaren Ursachen für Erblindung bei Kindern. Überschüssiges Vitamin A verursacht Hypervitaminose A mit Kopfschmerzen, Leberschäden und Teratogenität.
Vitamin D
Vitamin D wird in der Haut aus 7-Dehydrocholesterin, einem Zwischenprodukt des Cholesterinstoffwechsels, durch UV-B-Strahlung produziert oder aus Nahrungsquellen aufgenommen. Es wird in der Leber zu 25-Hydroxyvitamin D und in der Niere zur aktiven Form 1,25-Dihydroxyvitamin D umgewandelt. Cholecalciferol ist die in der Haut produzierte Form, während Ergocalciferol aus pflanzlichen Quellen stammt.
Aktives Vitamin D bindet an den Vitamin-D-Rezeptor, einen nukleären Rezeptor, der die Calcium- und Phosphathomöostase reguliert. Es erhöht die intestinale Absorption von Calcium und Phosphat, fördert die Knochenmineralisierung und reguliert die Parathormonsekretion. Vitamin D hat auch immunmodulatorische und anti-proliferative Wirkungen.
Mangel verursacht Rachitis bei Kindern, gekennzeichnet durch weiche, deformierte Knochen, und Osteomalazie bei Erwachsenen mit Knochenschmerzen und Schwäche. Vitamin-D-Insuffizienz ist weit verbreitet und trägt zum Osteoporoserisiko bei. Toxizität verursacht Hyperkalzämie, Nephrokalzinose und Nierensteine.
Vitamin E
Vitamin E umfasst acht Tocopherole und Tocotrienole, wobei Alpha-Tocopherol die höchste biologische Aktivität hat. Es ist das wichtigste fettlösliche Antioxidans und schützt mehrfach ungesättigte Fettsäuren in Membranen vor Lipidperoxidation. Vitamin E gibt ein Wasserstoffatom an Lipidperoxyl-Radikale ab und beendet so die Kettenreaktion der Lipidperoxidation.
Vitamin E kommt in Pflanzenölen, Nüssen, Samen und grünem Blattgemüse vor. Mangel ist selten, tritt aber bei Fettmalabsorptionssyndromen und genetischen Störungen des Alpha-Tocopherol-Transferproteins auf. Mangel verursacht periphere Neuropathie, Muskelschwäche und hämolytische Anämie. Hohe Dosen werden gut vertragen, können aber den Vitamin-K-Stoffwechsel beeinträchtigen.
Vitamin K
Vitamin K ist ein Cofaktor für die Gamma-Glutamyl-Carboxylase, die spezifische Glutamat-Reste in Vitamin-K-abhängigen Proteinen in Gamma-Carboxyglutamat umwandelt. Diese Modifikation ist für die Calciumbindung dieser Proteine essentiell. Zu den Vitamin-K-abhängigen Proteinen gehören die Blutgerinnungsfaktoren II, VII, IX und X sowie die Antikoagulanzien-Proteine C und S. Osteocalcin, ein Knochenmatrixprotein, benötigt ebenfalls Gamma-Carboxylierung.
Phyllochinon aus grünem Blattgemüse und Menachinone aus bakterieller Synthese im Darm liefern Vitamin K. Warfarin und verwandte Antikoagulanzien hemmen die Vitamin-K-Epoxid-Reduktase, blockieren das Recycling von Vitamin K und beeinträchtigen die Gerinnungsfaktorsynthese. Neugeborene erhalten eine Vitamin-K-Prophylaxe zur Vorbeugung der hämorrhagischen Krankheit aufgrund steriler Därme und geringer Speicher. Mangel verursacht leichte Blutergüsse, Blutungen und beeinträchtigte Knochenmineralisierung.
