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Strukturformel
	(RRR)-Isomer von Tocopherol (α-Tocopherol)
Allgemeines
Trivialname	Vitamin E
Andere Namen	α-Tocopherol; (2R)-2,5,7,8-Tetramethyl-2-; [(4R,8R)-4,8,12-trimethyltridecyl]-; 3,4-dihydro-2H-chromen-6-ol;
Summenformel	C29H50O2
CAS-Nummer	10191-41-0
PubChem	14985
ATC-Code	A11HA03
DrugBank	DB00163
Kurzbeschreibung	gelbe bis braune Flüssigkeit
Vorkommen	Getreide, Nüsse, Samen, Pflanzenöle, Milch, Eier
Physiologie
Funktion	Antioxidans
Täglicher Bedarf	10 mg
Folgen bei Mangel	Unfruchtbarkeit, unspezifische Symptome wie: trockene, faltige Haut, Müdigkeit, verminderte Wundheilung
Überdosis	>300 mg/Tag
Eigenschaften
Molare Masse	430,71 g/mol
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	0,95 g·cm−3
Schmelzpunkt	2,5–3,5 °C
Siedepunkt	393 °C
Löslichkeit	fettlöslich, <1 mg/l in Wasser
Sicherheitshinweise
	Bitte die Befreiung von der Kennzeichnungspflicht für Arzneimittel, Medizinprodukte, Kosmetika, Lebensmittel und Futtermittel beachten
	GHS-Gefahrstoffkennzeichnung{{{GHS-Piktogramme}}}
H- und P-Sätze	H: {{{H}}}
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Version vom 16. März 2012, 18:28 Uhr

Vitamin E ist ein Sammelbegriff für fettlösliche Substanzen mit antioxidativen und nicht-antioxidativen Wirkungen. Die am häufigsten vorkommenden Vitamin-E-Formen werden Tocopherole und Tocotrienole genannt (abgeleitet von den altgriechischen Wörtern τόκος/tókos, „Geburt“ und φέρειν/phérein, „tragen“, „bringen“). Außerdem gibt es noch Tocomonoenole (T1) und MDT (marine derived tocopherols). Vitamin E ist Bestandteil aller Membranen tierischer Zellen, wird jedoch nur von photosynthetisch aktiven Organismen wie Pflanzen und Cyanobakterien gebildet. Häufig wird der Begriff Vitamin E fälschlicherweise allein für α-Tocopherol, die am besten erforschte Form von Vitamin E, verwendet.

Geschichte

Vitamin E wurde als „Fruchtbarkeits-Vitamin“ entdeckt. Herbert M. Evans und Katherine S. Bishop (zwei US-amerikanische Forscher) wiesen 1922 als erste auf einen bis dahin unbekannten fettlöslichen Faktor hin, der für die Reproduktion von Ratten notwendig war.^[1] In den Folgejahren wurde dieser Faktor vor allem aus Weizenkeimöl, Hafer und Mais isoliert, als Vitamin erkannt und aufgrund der bereits bekannten Vitamine A, B, C und D nun Vitamin E genannt. 1938 wurde die Struktur von Vitamin E (hier α-Tocopherol) aufgeklärt, zudem kam es im gleichen Jahr zur ersten chemischen Synthese. Vertreter der ebenfalls zu den Vitamin-E-Formen zählenden Tocotrienole wurden erstmals 1956 beschrieben und synthetisiert.

Beschreibung

Die Grundstruktur aller Vitamin-E-Formen bildet ein an Position 6 hydroxylierter Chromanring, dessen Methylierung diese in eine α-, β-, γ- oder δ-Form unterteilt. Durch unterschiedlich gesättigte Seitenketten werden wieder vier Familien unterschieden, nämlich die

Tocopherole mit einer gesättigten Seitenkette
Tocomonoenole (T1) und marinen Tocopherole (MDT) mit einer einfach ungesättigten Seitenkette und die
Tocotrienole (T3) mit einer dreifach ungesättigten Seitenkette.

Weitere natürlich vorkommende Tocopherole sind 5,7-Dimethyltocol und 7-Methyltocol. Beide wurden 1956 aus Reiskeimöl isoliert. Die Synthese für 5,7-Dimethyltocol erfolgte bereits 1938 und für 7-Methyltocol 1958.^[2]

Tocopherole liegen natürlicherseits in einer (RRR)-Konfiguration vor.


Name	R¹	R²
α-Tocopherol	CH₃	CH₃
β-Tocopherol	CH₃	H
γ-Tocopherol	H	CH₃
δ-Tocopherol	H	H


Name	R¹	R²	R³
α-Tocotrienol	CH₃	CH₃	CH₃
β-Tocotrienol	CH₃	H	CH₃
γ-Tocotrienol	H	CH₃	CH₃
δ-Tocotrienol	H	H	CH₃


Name	R¹	R²
α-Tocomonoenol	CH₃	CH₃
β-Tocomonoenol	CH₃	H
γ-Tocomonoenol	H	CH₃
δ-Tocomonoenol	H	H


Name	R¹	R²
α-MDT	CH₃	CH₃
β-MDT	CH₃	H
γ-MDT	H	CH₃
δ-MDT	H	H

Aufgabe/Funktion im Körper

Eine seiner wichtigsten Funktionen ist die eines lipidlöslichen Antioxidans, das in der Lage ist, mehrfach ungesättigte Fettsäuren in Membranlipiden, Lipoproteinen und Depotfett vor einer Zerstörung durch Oxidation (Lipidperoxidation) zu schützen. Freie Radikale würden die Doppelbindungen der Fettsäuren der Zell- und Organellmembranen angreifen. Tocopherol wirkt als Radikalfänger, indem es selbst zu einem reaktionsträgen, da mesomeriestabilisierten Radikal wird. Das Tocopherol-Radikal wird dann unter Bildung eines Ascorbatradikals reduziert. Das Ascorbatradikal wird mit Hilfe von Glutathion (GSH) regeneriert. Dabei werden zwei Monomere (GSH) zu einem Dimer (GSSG) oxidiert.

Vitamin E hat Funktionen in der Steuerung der Keimdrüsen und wird daher auch als Antisterilitätsvitamin bezeichnet.

Der menschliche Körper kann am besten RRR-α-Tocopherol speichern und transportieren. Der Grund hierfür: Das in der Leber befindliche α-Tocopherol-Transfer-Protein (α-TTP), welches für den Transport des Vitamin E via VLDL in den Blutkreislauf verantwortlich ist, hat die höchste Affinität zum natürlichen α-Tocopherol. Durch die Speicherkapazität kann eine einmalige Gabe für längere Zeit wirken. Das im Wesentlichen in Sojaprodukten vorkommende γ-Tocopherol zeigt eine geringere Aktivität. Neuerdings wird aber diskutiert, ob diesem eine besondere Rolle zugeschrieben werden muss^[3]. In humanen LDL, einem Lipoprotein, sind α-Tocopherol und in geringer Konzentration auch γ-Tocopherol vorhanden.

alpha-Tocopherol-Äquivalente

Angaben über den Vitamin E-Bedarf werden korrekt in mg TE (auch aTE oder aTÄ) gemacht. Diese mgTE geben die "Vitamin E Aktivität" an, das ist die relative Wirkung als Antisterilitätsvitamin. Die einzelnen Isomere gehen mit einem deutlich unterschiedlichen Faktor in die Rechnung der aTE ein. Hier eine Liste der relativen aTE der acht häufigen natürlichen Isomere. 1mg aTE entsprechen:

1mg alpha-Tocopherol (RRR-α-Tocopherol oder d-α-T0)
2mg beta-Tocopherol
4mg gamma-Tocopherol
100mg delta-Tocopherol
3,3mg alpha-Tocotrienol
6,6mg beta-Tocotrienol
13,2mg gamma-Tocotrienol
für delta-Tocotrienol existiert keine offizielle Umrechnung

Die Angabe der aTE korreliert nicht mit der antioxidativen Wirkung. Im Gegenteil zeigen Tocotrienole sowie generell delta- und gamma-Isomere eine wesentlich höhere antioxidative Aktivität. Bei Tocotrienolen wurde eine um 40-fach höhere antioxidative Schutzwirkung gegen Lipid-Peroxidation an Zellmembranen nachgewiesen.^[4]

Synthetische Erzeugnisse mit Vitamin E Wirkung haben im Vergleich zu natürlichem Vitamin E eine reduzierte Wirkung, da sie aus Gemischen ("all-RAC") verschiedener Isomere im Aufbau des Phytyl-Restes bestehen. Die älteren IE basierten auf der relativen Vitamin E Ativität von all-rac-α-Tocopherylacetat (1,49) und sollen nicht mehr verwendet werden.

Vorkommen

Besonders hohe Gehalte an Vitamin E weisen pflanzliche Öle wie Weizenkeimöl (bis 2435 mg/kg Gesamttocopherol mit 70 % α-Tocopherol^[5]), Sonnenblumenöl (454–810 mg/kg Gesamttocopherol mit 86-99 % α-Tocopherol), rotes Palmöl (800 mg/kg Gesamt-Vitamin E, davon 152 α-Tocopherol und 600 mg/kg Tocotienole) und Olivenöl (46–224 mg/kg Gesamttocopherol mit 89–100 % α-Tocopherol) auf. Die dosis- und matrixabhängige Absorptionsrate liegt bei durchschnittlich 30 %.

Vitamin E wird auch synthetisch [u. a. von BASF, E. Merck (India) und DSM Nutritional Products] als ein racemisches Gemisch hergestellt. Synthetisches Tocopherol ist jedoch relativ instabil und wird daher meist noch mit einer Acetyl-Gruppe versehen (siehe auch dl-α-Tocopherylacetat). Dieses besitzt keine antioxidativen Eigenschaften ^[3]. Es kann aber im Körper im Umfang von bis zu 50% in natürliches Vitamin-E umgewandelt werden.

In Palmöl wurde auch α-Tocomonoenol nachgewiesen, während manche marinen Organismen das sogenannte marine Tocopherol (marine derived tocopherol, MDT) enthalten.^[6]^[7].

Stabilität

Vitamin E ist relativ stabil gegen Hitze. Auch nach mehrstündigem Erhitzen auf bis zu 180 Grad (etwa beim Frittieren) blieben die Verluste im Bereich von 15%-60%. Alle acht Vitamin E Isomere haben dabei einen deutlich positiven Einfluss gegen die Entstehung unerwünschter Oxidationsprodukte. Je niedriger die Temperatur und je kürzer die Erhitzung, desto mehr Vitamin E bleibt unverbraucht. ^[8]

Bedarf

Der Mindestbedarf beträgt 4 mg/d, zuzüglich etwa 0,4 mg pro Gramm Zufuhr an mehrfach ungesättigten Fettsäuren^[3]. Um die von verschiedenen Autoren als protektiv angesehenen Plasmaspiegel zu erreichen, ist eine Zufuhr von 20–35 mg/d erforderlich. Aufgrund der geringen Toxizität^[3]^[9] werden teilweise Dosierungen von 268 mg/d empfohlen.^[10]

Vitamin E verstärkt durch seine Prostaglandin-Interaktion die Wirkung von Antikoagulantien (Gerinnungshemmer), deshalb muss bei Anwendung oraler Antikoagulantien und bei Vitamin K-Mangel die Therapie sorgfältig überwacht werden um ein erhöhtes Blutungsrisiko zu vermeiden.

Bei Patienten mit Neurodermitis führte eine Supplementierung mit 268 mg/d über acht Monate zu einer signifikanten Verbesserung der Symptome.^[11]

Pharmakoepidemiologische Untersuchungen zum Tocopherol

Zur Pharmakoepidemiologie des α-Tocopherols liegen umfangreiche Daten aus den Nationalen Untersuchungs-Surveys der Deutschen Herz-Kreislauf-Präventionsstudie (DHP) und aus dem Bundes-Gesundheitssurvey für die Bevölkerung der Bundesrepublik Deutschland vor.^[12]^[13] Durch die regelmäßige Anwendung α-tocopherolhaltiger Präparate kommt es danach zu einer dosisabhängigen und statistisch signifikanten Verringerung des β-, und des γ-Tocopherols im Serum^[14]. Gesundheitliche Aspekte einer möglichen erhöhten Blutungsneigung unter Komedikation mit Acetylsalicylsäurepräparaten werden in der Literatur diskutiert^[15]. Auch zu Tocopheroloxidationsprodukten, wie z.B. dem Tocopherolchinon liegen Untersuchungsergebnisse aus Survey-Daten vor^[16].

In einer grossangelegten Studie an 35533 Männern (SELECT) wurde untersucht, ob Vitamin E gegen Prostatakrebs schützt. Verwendet wurden 400 IU/d all rac-α-tocopheryl acetate (synthetisch hergestelltes dl-α-Tocopherylacetat). Im Ergebnis trat Prostatakrebs zu 17 Prozent häufiger im Vergleich zur Kontrollgruppe auf. ^[17] Dagegen wurde bei mehreren in vitro-Studien mit den gamma-Isomeren (gTP bzw gTE) eine apoptotische Wirkung auf Prostatakrebszellen beobachtet.^[18] ^[19] ^[20]

Mangelerscheinungen (Hypovitaminose)

Mangelerscheinungen beim Menschen sind heutzutage in Europa sehr selten, da Tocopherol sehr gut in der Leber und im Fettgewebe gespeichert werden kann. Nachgewiesene Mangelerscheinungen treten meist nur im Zusammenhang mit Krankheiten auf, bei dem die gleichzeitige Aufnahme von Fetten gestört ist. Folgen einer Hypovitaminose sind:

trockene, faltige Haut
Konzentrationsstörungen
Leistungsschwäche
Müdigkeit
Reizbarkeit
schlecht heilende Wunden
Begünstigung von Arteriosklerose

Überdosierung (Hypervitaminose)

Alter	UL (mg/Tag)
UL α-Tocopherol der EFSA für Kinder und Jugendliche^[21]
1-3	100
4-6	120
7-10	160
11-14	220
15-17	260

Genauso wie die fettlöslichen Vitamine Vitamin A, Vitamin D und Vitamin K wird RRR-α-Tocopherol und die 2R-Stereoisomere (RSR-, RRS- und RSS-α-Tocopherol) im Fettgewebe bzw. Blutplasma des Körpers angereichert. Die synthetisch hergestellten 2S-Stereoisomere (SRR-, SSR-, SRS- und SSS-α-Tocopherol) werden hingegen nicht im Blutplasma gespeichert.^[21]^[22]

Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) definiert 300 mg (~450 IE) α-Tocopherol oder seine Äquivalente als tolerierbare Höchstaufnahmemenge (Tolerable Upper Intake Level, UL), also die Menge, die ein gesunder Erwachsener ohne gesundheitliche Risiken lebenslang täglich verzehren kann.^[21]

Für Kinder hat eine Studie Mengen von 25 mg pro Kilogramm Körpergewicht und Tag als nicht toxisch und 10 mg pro 100 kcal Nahrung bei oraler Gabe als sichere Richtschnur bezeichnet.^[23]

In drei Meta-Analysen, die allerdings Gegenstimmen fanden^[24]^[25]^[26], wurde für Dosierungen > 400 IE eine erhöhte Sterblichkeit (alle Ursachen) gefunden.^[27]^[28]^[29]

Die mittlere letale Dosis (LD50) des α-Tocopherol liegt bei >2000 mg pro kg Körpergewicht; getestet an Mäusen, Ratten und Kaninchen.^[21]

Verwendung

Tocopherole finden in der Lebensmittelindustrie als Antioxidationsmittel Verwendung. Sie sind in der EU als Lebensmittelzusatzstoffe der Nummern E 306 (Tocopherol-haltige Extrakte), E 307 (Alpha-), E 308 (Gamma-) und E 309 (Delta-Tocopherol) für alle für Zusatzstoffe zugelassenen Nahrungsmittel, zum Teil (in Form von tocopherolhaltigen Extrakten natürlichen Ursprungs) auch für „Bio“-Lebensmittel (E 306), zugelassen.

Neben Lebensmitteln wird Vitamin E auch Kosmetika (Sonnenschutzmittel) und Anstrichmitteln zugesetzt. Bei Kondomen soll eine Vitamin-E-Beschichtung u. a. die Reißfestigkeit erhöhen.

Mit Sebacinsäure und Polyethylenglycol verestert erhält man das nichtionische Tensid Polyoxyethanyl α-tocopheryl sebacat (PTS), das als Hilfsmittel bei der Phasentransferkatalyse eingesetzt werden kann. ^[30]

Analytik

Die heute fast ausschließlich eingesetzten Methoden zur zuverlässigen qualitativen und quantitativen Bestimmung der einzelnen Tocopherole sind die HPLC, die Gaschromatographie und die Kopplungsverfahren der HPLC-MS^[31] und der GC/MS.^[32] Beide Verfahren werden sowohl in der lebensmittelchemischen Analytik als auch bei pharmazeutischen und physiologischen Fragestellungen verwandt. In Abhängigkeit von den zu untersuchenden Matrices empfehlen sich adäquate Probenvorbereitungsverfahren wie z. B. Extraktionsmethoden, auch unter Einsatz von Festphasenextraktionssäulen oder anderen Extraktionshilfsmitteln wie z. B. dem aus Diatomeenerde hergestellten Extrelut. Die früher häufig eingesetzten photometrischen Verfahren finden fast keine Verwendung mehr, da sie in der Regel keine Unterscheidung der einzelnen Tocopherole zulassen.

Siehe auch

Einzelnachweise

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Weblinks

Lebensmittelbeispiele - Vitamin E

[1] Evans H. M., Bishop K. S. (1922). "On the existence of a hitherto unrecognized dietary factor essential for reproduction". Science 56 (1458): 650–651. doi:10.1126/science.56.1458.650. PMID 17838496. http://links.jstor.org/sici?sici=0036-8075%2819221208%293%3A56%3A1458%3C650%3AOTEOAH%3E2.0.CO%3B2-Q.

[2] Merck-Index, 14th Ed. with CD-ROM, Merck & Co., Inc., Whitehouse Station, NJ, USA, ISBN 978-0-911910-00-1

[bfr-3] Bundesinstitut für Risikobewertung: Verwendung von Vitaminen in Lebensmitteln Toxikologische und ernährungsphysiologische Aspekte,S.88ff hier online;zuletzt eingesehen am 9. Jul. 2009

[4] Packer L, Weber SU, Rimbach G: Molecular aspects of alpha-tocotrienol antioxidant action and cell signalling. In: The Journal of Nutrition. 131. Jahrgang, Nr. 2, Februar 2001, S. 369S–73S, PMID 11160563 (nutrition.org).

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[7] Yamamoto Y, Fujisawa A, Hara A, Dunlap WC.: An unusual vitamin E constituent (alpha-tocomonoenol) provides enhanced antioxidant protection in marine organisms adapted to cold-water environments., Proc Natl Acad Sci U S A. 2001 Nov 6;98(23):13144-8. Epub 2001 Oct 30.PMID 11687648; http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.241024298

[aocs-8] AOCS Lipid Library: Action of Natural Antioxidants during Frying

[9] Kappus H, Diplock AT: Tolerance and safety of vitamin E: a toxicological position report, in: Free Radic Biol Med. 1992;13(1):55-74; PMID 1628854.

[10] Willett WC, Stampfer MJ: Clinical practice. What vitamins should I be taking, doctor?, in: N Engl J Med. 2001 Dec 20; 345(25): 1819–1824; PMID 11752359.

[11] Tsoureli-Nikita E, Hercogova J, Lotti T, Menchini G: Evaluation of dietary intake of vitamin E in the treatment of atopic dermatitis: a study of the clinical course and evaluation of the immunoglobulin E serum levels, in: Int J Dermatol. 2002 Mar; 41(3): 146–150; PMID 12010339.

[12] H. Knopf und H.-U. Melchert: Bundes-Gesundheitssurvey - Arzneimittelgebrauch - Konsumverhalten in Deutschland. Robert Koch-Institut, Berlin 2003, ISBN 3-89606-147-X (PDF).

[13] Melchert HU, Knopf H, Pabel E, Braemer-Hauth M, Du Y.: Co- and multimedication in users of ASA and vitamin E drugs in the Federal Republic of Germany. Results of the Federal Health Surveys 1984-1999. Int J Clin Pharmacol Ther. 2001 Nov;39(11):488-91. PMID 11727969

[14] H.-U. Melchert and E. Pabel: The Tocopherol Pattern in Human Serum Is Markedly Influenced by Intake of Vitamin E Drugs - Results of the German National Health Surveys, JAOCS 75 (No. 2), 213-216 (1998)

[15] Co-medication and multimedication in users of acetylsalicylic acid and vitamin E in Germany, Special review in: J.K. Aronson: Side Effects of Drugs Annual 26. Elsevier, Amsterdam, Boston, Heidelberg... (2003), http://books.google.de/books?id=VEVkxrDN4l8C&pg=PA423&dq=Side+Effects+of+drugs+26+Co-Medication&ei=MiCMSubLJ4mGzAS-kO30DQ#v=onepage&q=&f=false.--

[16] Dagmar Pollok: Bestimmung von Tocopheroloxidationspodukten im Humanserum, Dissertation, TU Berlin, 2004, http://opus.kobv.de/tuberlin/volltexte/2004/813/

[SELECT-17] Klein et al: Molecular and cellular activities of vitamin E analogues ;2011;PMID 21990298;

[a3-18] Jiang et al: Gamma-tocotrienol induces apoptosis and autophagy in prostate cancer cells by increasing intracellular dihydrosphingosine and dihydroceramide. ;2011;PMID 21400505;

[a2-19] Constantinou et al: Induction of DNA Damage and Caspase-Independent Programmed Cell Death by Vitamin E. ;2011;PMID 22172208;

[a1-20] Jiang et al: gamma-Tocopherol or combinations of vitamin E forms induce cell death in human prostate cancer cells by interrupting sphingolipid synthesis. ;2004;PMID 15596715;

[EFSA_2006-21] TOLERABLE UPPER INTAKE LEVELS FOR VITAMINS AND MINERALS | Scientific Committee on Food / Scientific Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies / European Food Safety Authority | S. 243-252 | 02/2006 | ISBN 92-9199-014-0 | online verfügbar

[22] Traber MG (1999). Vitamin E. In: Modern Nutrition in Health and Disease (eds: Shils ME, Olson JA, Shike M, Ross AC), 9th edition, Baltimore, MD: Williams and Wilkins.

[23] Bell,Upper Limit of Vitamin E in Infant Formulas Journal of Nutrition Vol. 119 No. 12_Suppl December 1989, pp. 1829-1831 Volltext (engl.)

[24] Comments and Responses zu MILLER, E.R. et al.: Ann. Intern. Med. 2004

[25] Prof. Dr. med. Hans Konrad Biesalski über die Bjelakovic-Studie.

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