Carotin als Provitamin A beim Menschen^*

Zusammenfassung

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Frage, in welchem Umfang der Mensch imstande ist, seinen Vitamin-A-Bedarf durch Provitamine, insbesondere durch β-Carotin, zu decken. Das Problem ist von wesentlicher praktischer Bedeutung, da, in internationalen Einheiten ausgedrückt, der größere Teil der Vitamin-A-Zufuhr aus Carotinen besteht. Eine solche Berechnung führt jedoch zu Fehlschlüssen, weil nur bei der Ratte, unter Standardbedingungen, eine internationale Einheit Carotin mit einer internationalen Einheit Vitamin A wirkungsgleich ist. Beim Menschen ist mit einer gleichen Konversionskapazität für Provitamine nicht zu rechnen, da er, im Gegensatz zu den meisten Säugetierarten, Carotinoide in die Blutbahn und in die Fettdepots aufzunehmen vermag. Die bisher gebräuchlichen Methoden der Carotinstoffwechseluntersuchung beim Menschen (Vitamin-A-Mangel-Experiment, Carotinbilanz, vergleichende Messung der Carotinkonzentration im Blutplasma) lieferten zwar äußerst wichtige Befunde über die Bedeutung der Provitaminträger, ihrer Zubereitung und der Begleitnahrung für die Carotinresorption des Menschen, aber nur spärliche Daten über die quantitative Ausnutzung der Carotine als A-Provitamine. Es werden Versuche beschrieben, durch eine kinetische Auswertung der Vitamin-A- und Carotin-Blutspiegelkurven zu quantitativen Aussagen über den menschlichen Carotinoidstoffwechsel zu gelangen. Dabei läßt sich nachweisen, daß auch beim Menschen aus Carotin im Verlaufe der Resorption Vitamin A entsteht, das als Vitamin-A-Ester in den Blutkreislauf gelangt. Im Mittel werden gleichzeitig mit 1 γ unverändertem Carotin 1,08 ± 0,16 i. E. Vitamin A in die Blutbahn aufgenommen. Dieses Konversionsverhältnis wird durch die Art der Carotinzufuhr oder das Alter der Versuchspersonen nicht beeinflußt. Da unter fortlaufenden Carotingaben auch das freie Vitamin A im Blutplasma eindeutige Konzentrationszunahmen zeigt, liegt der Schluß nahe, daß beim Menschen auch aus unverändert resorbierten Provitaminen Vitamin A gebildet werden kann. Quantitativ berechnen lassen sich die Invasionsvorgänge von unverändert resorbiertem Carotin und neugebildetem Vitamin-A-Ester, da ihre Eliminationskonstanten bestimmt werden können; dies ist beim freien Vitamin A nicht möglich — hier gelingt nur eine Abschätzung der Größenordnung. Trifft diese Schätzung zu, ist die intermediäre Bildung von Vitamin A aus Carotin etwa gleich groß wie die Carotinkonversion beim Resorptionsvorgang — insgesamt etwa 70% der Vitamin-A-Wirksamkeit einer in internationalen Einheiten gleich hohen Dosis des vorgebildeten Vitamins in öliger Lösung. Bei Säuglingen wurde durch hochdosierte Einzelgaben von Carotin die Grenze der Aufnahmekapazität der Darmschleimhaut bestimmt. Dabei ergab sich, daß ein 5,5 kg schweres Kind im Mittel 2,8 mg β-Carotin gerade noch voll ausnützen kann; die Streuung ist recht erheblich. Voraussetzung hierfür ist, daß die Provitamine in optimal resorbierbarer Form, zum Beispiel als homogenisierte Möhren unter Zusatz von Milchfett, angeboten werden.

Summary

The question is considered to what extent human beings are able to cover their vitamin A needs by provitamins, especially β-carotene. This problem is of practical importance because the greater part of vitamin A supply consists of carotenes (expressed in international units). However, this calculation is erroneous, because only in the rat, under standard conditions, is an international unit of carotene of equal effect to one international unit of vitamin A. It is unlikely that human beings have the same conversion capacity for provitamins because, in contrast to most mammals, carotenoids can be taken up in the blood stream and transported to the fat depots. Present methods of determining carotene metabolism in man (vitamin A deficiency trials, carotene balance studies, comparative measurement of carotene concentration in plasma) supply important data on the significance of provitamin carriers, their production and carotene absorption, but only sparse data are available on the quantitative utilization of carotene as a provitamin A. — Experiments are described in which, by kinetic utilization of vitamin A and carotene blood-level curves, quantitative data on the human carotenoid metabolism were obtained. It was demonstrated that also in man carotene is converted in the course of absorption to vitamin A, which as vitamin A ester gains entry to the circulation. On the average, 1.08 ± 0.16 international units of vitamin A are taken up by the blood stream simultaneously with 1 γ of unchanged carotene. This conversion relationship is not influenced by the pathway of carotene supply or the age of the person. — Continuous intake of carotene leads to a definite increase in plasma concentration of free vitamin A; it is therefore likely that also in man vitamin A is made from provitamin A, which has been absorbed unchanged. Details of absorption can be quantified from the amount of unchanged absorbed carotene and newly formed vitamin-A ester, because their elimination constant can be determined; this is not possible for free vitamin A the levels of which can be only roughly estimated. If such an estimate is correct, the intermediary formation of vitamin A from carotene is approximately as much as carotene conversion in the course of absorption, i.e. about 70% of vitamin A activity of a preformed vitamin in oily solution containing the same number of international units. — By giving high single doses of carotene to infants, the limit of uptake capacity of the intestinal mucosa was determined: a 5.5 kg. infant can still fully utilize an average of 2.8 mg. β-carotene. However, the scatter is very wide. A prerequisite for such utilization is the presence of provitamin in optimally absorbable form, for example in homogenized form together with milk fats.

Resumen

Carotina como provitamina A en el hombre

El trabajo se ocupa de la cuestión, en qué extensión el hombre es capaz de cubrir sus necesidades de vitamina A por provitaminas, especialmente por carotina β. El problema tiene gran importancia práctica, puesto que la mayor parte, expresada en unidades internacionales, del ingreso de vitamina A se compone de carotinas. Pero tal cómputo conduce a conclusiones erróneas, porque una unidad internacional de carotina tiene igual efecto que una unidad internacional de vitamina A, en condiciones standard, sólo en la rata. En el hombre no se puede contar con igual capacidad de conversión respecto de provitaminas, ya que es capaz, en contraste con la mayor parte de las especies mamíferas, de acoger carotinoides a la vía sanguínea y los depósitos de grasa. Los métodos hasta ahora usuales del análisis del metabolismo carotínico en el hombre (experimento de carencia de vitamina A, balance de carotina, medición comparativa de la concentración de carotina en el plasma sanguíneo) facilitaban hallazgos muy importantes respecto de la importancia de los portadores de provitamina, de su preparación y de la alimentación acompañante para la resorción de carotina en el hombre, pero sólo datos escasos sobre el aprovechamiento cuantitativo de las carotinas como provitaminas A. — Se describen ensayos para llegar por un aprovechamiento cinético de las curvas de vitamina A y de carotina en el nivel sanguíneo a manifestaciones cuantitativas relativas al metabolismo de carotinoides humano. Se puede demostrar, que también en el hombre nace en el transcurso de la resorción de carotina vitamina A, que entra en la circulación sanguínea como éster de vitamina A. — Como promedio se acogen a la vía hemática 1,08 ± 0,16 unidades de vitamina A al mismo tiempo que 1 γ de carotina inalterada. — Esta relación de conversión no es influida por la índole del ingreso de carotina ni por la edad de las personas experimentales. Puesto que con dosis de carotina continuas muestra también la vitamina A libre en el plasma sanguíneo aumentos de concentración inquívocos, cabe deducir, que en el hombre puede formarse vitamina A también de provitaminas resorbidas sin alteración. Se pueden calcular cuantitativamente los procesos de invasión de carotina resorbida sin alteración y de éster de vitamina A de formación nueva, puesto que es posible determinar sus constantes de eliminación, lo cual no es posible en la vitamina A libre; aquí se logra solamente una estimación del orden de magnitud. Si acierta esta estimación, la formación intermediaria de vitamina A a base de carotina tiene aproximadamente la misma magnitud que la conversión de carotina en el proceso de resorción, en total cerca de 70% de la eficacia de vitamina A de una dosis de la misma altura, en unidades internacionales, de la vitamina preformada en solución oleosa. En lactantes fué determinado por altas dosis singulares de carotina el límite de la capacidad de acogida de la mucosa intestinal, resultando, que un niño de 5,5 kgs. de peso puede aprovechar todavía de pleno, justamente, 2,8 mgrs. de carotina β como promedio; la desviación es muy considerable. Condición previa es la oferta de las provitaminas en forma óptimamente resorbible, v. gr. como zanahorias homogeneizadas con adición de grasa láctea.