HOOFDSTUK 6
OPNAME, TRANSPORT EN OPSLAG VAN VITAMINE B12 BIJ MENSEN
6.1 De bindings-, transport- en/of opname-eiwitten
Voor de opname in de darmen en het transport van B12 naar de cellen
bestaat een gespecialiseerd systeem waarbij vijf drager-eiwitten een rol
spelen. Vitamine B12 is de enige voedingsstof waarvoor door de maag een
speciaal drager-eiwit (intrinsieke factor) wordt afgescheiden om de opname
ervan te bewerkstelligen. De drager-eiwitmoleculen zijn erg groot, de structuur
is zeer complex en bovendien niet homogeen. De chemische en natuurkundige
gegevens zijn daarom niet eenduidig vast te stellen.
Drie van de vijf eiwitten zijn in water oplosbaar. Dit zijn: intrinsieke
factor (IF); transcobalamine (TC); en cobalophiline (CP). Het zijn eiwitten
die ketens van koolhydraten bevatten, zogenaamde glycoproteïnen. Naast
deze drie zijn er nog twee andere niet in water oplosbare eiwitten:
één eiwit (de CP-CBL-complex acceptor) dat zich in de
darmwand (het laatste 2/5 deel van de dunnen darm-het ileum) bevindt en
nodig is voor het kunnen laten passeren van B12
en één eiwit (de TC-acceptor) dat zich in de cel-membranen
van iedere cel bevindt en nodig is voor de opname van B12 door de cel [Schneider
1987].
6.1.1 Intrinsieke factor
Intrinsieke factor wordt bij mensen en apen afgescheiden door deklaagcellen
van het maagslijmvlies, de zogenaamde pariëtale cellen. Deze cellen
scheiden overigens ook maagzuur en R-binder af. Wanneer de maagwand maagzuur
(HCl) produceert betekent dit altijd dat er ook intrinsieke factor wordt
geproduceerd (behalve bij Addison's pernicieuze anemie). Wanneer er als
gevolg van ouderdom geen maagzuur meer wordt geproduceerd hoeft dit echter
niet te betekenen dat er eveneens geen intrinsieke factor wordt afgescheiden.
Het verlies van intrinsieke factor treedt in dat geval pas op lange tijd
na het verlies van maagzuur [Herbert 1988b].
Het molecuulgewicht van intrinsieke factor wordt geschat op ongeveer 60.000.
De IF-moleculen hebben twee hechtingsplaatsen (receptoren). Eén
voor B12 zelf en één voor het acceptor-eiwit in de cellen
in het laatste deel van de dunne darm (de CP-CBL-complex acceptor).
6.1.2 Transcobalamine
Andere namen voor transcobalamine zijn: transcobalamine II (TCII),
globuline, B12-binder, component B12 en small binder. Trancobalamine wordt
aangemaakt door onder andere de lever, de milt, en de monocyten en macrofagen
(dit zijn bepaalde soorten witte bloedcellen, zie 9.1).
Er worden twee soorten transcobalaminen onderscheiden: holo-TC (dat is
het TC-CBL complex, dus TC gebonden aan B12) en apo-TC (dat is vrije ongebonden
TC). Het molecuulgewicht is ongeveer 55.000. De hoeveelheid transcobalamine
in het bloed is goed voor een B12-bindingscapaciteit van ongeveer 800 picogram
B12 per milliliter. Transcobalamine heeft een transportfunctie in het bloed.
6.1.3 Cobalophiline
Cobalophiline heeft zowel een transportfunctie in het maag-darmkanaal
als in het bloed.
Voor cobalophiline in het maag-darmkanaal worden de volgende namen
gebruikt: non-intrinsieke factor, fastbinder, haptocorrin en R-binder.
De R van R-binder komt van 'rapid' (en niet van radicaal), omdat het eiwit
bij papierchromatografie sneller door het papier trekt dan intrinsieke
factor. De naam haptocorrin is om aan te geven dat cobalophiline zich aan
de 'corrin' (kern) van het B12-molecuul hecht (en zich daarom ook met non-cobalamine-corronoïden
verbindt).
Voor cobalophiline in het bloed worden namen gebruikt als: alfa-globuline,
B12-binder, plasma R-binder, component A en transcobalamine I (TC I). Een
transporteiwit dat iets afwijkend is van TC I is TC III. Ook deze is actief
in het bloed en wordt ook wel PV-binder genoemd. TC III speelt geen rol
in het spijsverteringskanaal. Cobalophiline, in dit boek meestal aangeduid
met CP, wordt in grote hoeveelheden aangemaakt door de speekselklieren,
door klieren in de maagwand, en door de granulocyten en de onvolgroeide
voorlopers hiervan (zie 9.1). Ook hier wordt
weer apo-CP en holo-CP onderscheiden. Molecuulgewicht: de uitkomsten van
de verschillende meetmethoden lopen nogal uiteen: van 55.000 tot 120.000.
De eiwitten van TC en CP zijn hetzelfde. De verschillen zitten in het koolhydratendeel.
De concentratie van zowel transcobalamine als cobalophiline in het bloed
is zeer laag: 20 - 50 microgram per liter [Friedrich
1988].
6.2 Opname en transport
De B12 in het voedsel wordt in de maag door de spijsverteringssappen
(zuur en enzymen) losgemaakt van de eiwitten (peptiden) waaraan de B12
gebonden is. De vrije cobalamine bindt zich aan R-binder dat door de maagwand
en de speekselklieren wordt afgescheiden. Dit bindingsproces begint al
in de mond [Hoffbrand] en (onder andere) daarom
is het van belang de B12-pillen goed te kauwen. Door de maagwand wordt
ook intrinsieke factor afgescheiden, deze bindt zich in de maag echter
nog niet aan B12. Dit komt door het zure milieu in de maag; bij een pH
= 2 (zuur) is de bindingskracht van cobalophiline veel groter dan die van
intrinsieke factor. Cobalophiline en intrinsieke factor zijn beiden bestand
tegen de spijsverteringssappen in de maag. Onder invloed van het enzym
trypsine, dat door de alvleesklier in de twaalfvingerige darm wordt uitgestort,
wordt het cobalophiline echter verteerd [Batt 1991].
De pH-graad in dit deel van het darmkanaal is bovendien hoger (dus minder
zuur, zelfs licht-alkalisch). De intrinsieke factor is bestand tegen het
licht-alkalische milieu, dat hier en in het eerste deel van de dunne darm
heerst, en blijft intact. Na de vernietiging van CP raakt de vrije B12
onmiddellijk gebonden aan intrinsieke factor. In het IF-CBL complex dat
nu ontstaat is de B12 beschermd. Het IF-CBL complex kan niet door de darmflora
worden opgenomen en/of worden verteerd. In het laatste 2/5 deel van de
dunne darm (het ileum) bevinden zich specifieke receptoren die het IF-CBL
complex aan zich kunnen binden. Dit is een aëroob proces waar zuurstof
en energie voor nodig zijn, en waarbij bovendien de aanwezigheid van het
element calcium (Ca) noodzakelijk is (het calcium kan deels door magnesium
(Mg) worden vervangen [Herbert 1990]). De pH
moet nu iets hoger zijn dan 5 (of 6.5 [Kunze 1977]);
een niet te zuur milieu dus. Vervolgens duurt het 2 tot 5 uur, via verschillende
chemische reacties waarbij energie nodig is, om de B12 door de darmwand
te krijgen. In de ileumcellen wordt de B12 aan transcobalamine gekoppeld.
Als TC-CBL-complex komt B12 vervolgens in de bloedbaan terecht. De hoogste
B12-concentraties in het bloed kunnen worden gemeten acht uur na B12-inname.
Via het bloed komt B12 in alle weefsels en alle cellen terecht. Om door
het celmembraan te komen zijn er in de cellen speciale eiwitten aanwezig
(de TC-acceptor). Tot in de cel blijft het transcobalamine intact. Door
inwerking van liposomen wordt het transcobalamine daar afgebroken. B12
heeft nu geen transporteiwit meer en bindt zich als co-enzym aan de apo-enzymen.
Als holo-enzym kunnen nu specifieke chemische reacties worden gekatalyseerd
(bevorderd): de methyl malonyl-CoA-mutase en homocysteïne methyltransferase
(zie Herbert
1990]. Tijdens het vasten wordt het totale transport van B12 verzorgd
door cobalophiline. Slechts 0,3 procent van de B12 komt via TC I in de
cellen terecht. Maximaal tien procent van de B12 in het bloed zit aan TC
III vast.
6.3 De enterohepatische kringloop
Een deel van het CP-CBL complex komt in de gal terecht en wordt uitgestoten
in de twaalfvingerige darm. De cobalophiline afkomstig uit de gal wordt
hier afgebroken door enzymen uit de alvleesklier (pancreas) en de B12 raakt
gebonden aan intrinsieke factor, waardoor deze opnieuw kan worden opgenomen.
Ook wordt een deel van de vitamine B12 die via de overige spijsverteringssappen
in de darmen terecht komt, opnieuw aan intrinsieke factor gebonden en opgenomen.
De dagelijkse hoeveelheid B12 die in het voedsel moet zitten is ongeveer
1 tot 2 microgram. De hoeveelheid B12 die door de gal in de twaalfvingerige
darm (duodeum) wordt uitgescheiden is enkele malen meer: 0,5 tot 6 microgram
per dag [Kanazawa 1983b], in een concentratie
van 1 tot 4 nanogram per ml [Zittoun 1989].
Volgens Herbert [1988b, 1975b en 1990] is dit
respectievelijk 1 tot 10, of 3 tot 7 microgram per dag. De dagelijkse aanvulling
van 1 tot 2 microgram is onder andere nodig omdat niet alle B12 die door
de gal wordt uitgestoten weer wordt opgenomen. Het opnamemechanisme werkt
zeer efficiënt, maar er is geen sprake van een 100 procent gesloten
kringloop. Volgens [Herbert 1990] wordt slechts
1 microgram opnieuw opgenomen. Het is begrijpelijk dat bij een defecte
enterohepatische kringloop de B12-voorraad snel uitgeput zal raken.
Van de drie transporteiwitten is intrinsieke factor het meest specifiek
voor cobalaminen. Op de tweede plaats komt transcobalamine. Het minst specifiek
is cobalophiline [Zittoun 1989]. Echt 100 procent
specifiek is echter geen enkel eiwit. Dit betekent dat altijd kleine hoeveelheden
analogen worden gebonden die via het ileum worden opgenomen en in het lichaam
terecht komen. Aangenomen wordt dat de enterohepatische B12-kringloop bedoeld
is om de analogen uit het lichaam te verwijderen. De analogen die opnieuw
in de darm worden gebracht binden erg slecht aan de intrinsieke factor
die zich in de twaalfvingerige darm bevindt en zullen dus na door de gal
te zijn uitgestoten voor het overgrote deel uitgepoept worden. Van de B12
die via de gal in het darmkanaal wordt uitgestoten is 50 tot 60 procent
analoog B12 [Herbert 1975b]. Bij mensen die
een galblaasoperatie hebben ondergaan worden soms hoge concentraties analogen
in het bloed gevonden. Wanneer er relatief veel analogen in het voedsel
zitten (en weinig B12), en het lichaam bovendien een kleine B12-voorraad
heeft (dus ook weinig TC-CBL-uitstoot door de gal), worden er relatief
meer analogen gebonden aan intrinsieke factor. Ook bestaat het vermoeden
dat analogen zonder tussenkomst van intrinsieke factor via de receptoren
in het ileum het lichaam binnen kunnen komen. Het IF-CBL-complex wordt
hierbij bij de receptoren van het ileum verdrongen [Herbert
1987a].
6.4 De maximale opname
De opname van B12 met behulp van eiwitten is aan een maximum gebonden.
Naast de B12 die via de gal in het lichaam komt is er voor de B12 uit het
voedsel slechts een hoeveelheid intrinsieke factor beschikbaar voor 1 tot
1,5 microgram B12 per maaltijd [Herbert 1987b].
Alle beschikbare intrinsieke factor is bij die hoeveelheid verzadigd (bij
een volgende maaltijd is er opnieuw intrinsieke factor beschikbaar). Ook
wanneer B12 tezamen met extra intrinsieke factor wordt ingenomen neemt
de totale opname niet toe. Dit komt doordat ook de receptoren in het ileum
(laatste 2 5 deel van de dunne darm) een beperkte capaciteit hebben: voor
0,7 - 1,3 microgram voedsel-B12 per dag [Documenta
Geigy 1962]. Naast de door eiwitten bewerkstelligde opname van B12
bestaat er nog een tweede weg. Een deel van de B12 kan via diffusie de
slijmvliezen van de mond, neusholte, maag en het eerste deel van de dunne
darm passeren [Baker 1967]; [Hoffbrand].
In de mond vindt de diffusie vooral plaats naar de bloedvaten in de bodem
van de mond [Domisse 1991]. Deze diffusie is
alleen interessant voor een medicinaal toegediende megadosis B12 omdat
slechts 1 procent van de B12 die niet aan intrinsieke factor gebonden raakt,
opgenomen kan worden [Herbert 1988b]. Via de
dikke darm vindt geen opname door middel van diffusie plaats.
Tabel 6.1 Opname van oraal toegediende doses cyanocobalamine (in microgrammen).
Dosis | Opname | Percentage |
0,1 | 0,08 | 80 |
0,25 | 0,19 | 76 |
0,5 | 0,35 | 70 |
0,6 | 0,38 | 63 |
1,0 | 0,56 | 56 |
2,0 | 0,92 | 46 |
5,0 | 1,4 | 28 |
10,0 | 1,6 | 16 |
20,0 | 1,2 | 6,0 |
25,0 | 0,9 | 3,6 |
50,0 | 1,5 | 3,0 |
1000 | < 10,0 | < 1,0 [Dalderup 1968/71] |
Opmerking: bovenstaande getallen zijn afkomstig van verschillende onderzoeken
en zijn bij elkaar gebracht door Chanarin [1969].
De meetresultaten lijken niet goed op elkaar aan te sluiten, zo zou er
volgens deze tabel van een dosis van 10 microgram meer B12 opgenomen worden
dan van doses van 25 of 50 microgram, en dat is uiteraard zeer onwaarschijnlijk.
De tabel zou echter als volgt kunnen worden geïnterpreteerd: bij doses
van 0 tot 5 microgram speelt opname via diffusie nog nauwelijks een rol
en vindt de opname hoofdzakelijk via dragereiwitten plaats. Naarmate de
dosis groter wordt, is er aanvankelijk een stijgende lijn in de opname,
maar bij 5 microgram lijkt de opname via dragereiwitten een maximum van
ongeveer 1,4 microgram te bereiken. Bij doses hoger dan 5 microgram gaat
de opname via diffusie een rol spelen en kan 1 procent van de toegediende
dosis bij de genoemde 1,4 microgram opgeteld worden. Dat leidt tot de volgende
theoretische dosis/opname-reeks: 5~1,4; 10~1,5; 20~1,6; 25~1,65; 50~1,9;
100~2,4; 200~3,4; 300~4,4; 400~5,4; enzovoort. Waarschijnlijk is de opname
in de praktijk iets lager. Bedenk dat de opname via dragereiwitten in belangrijke
mate kan worden beïnvloed door de manier en het tijdstip van inname.
Een maximale opname wordt bereikt door de laaggedoseerde pillen goed te
kauwen (met speeksel te vermengen) en ze aan het eind of direct na de maaltijd
in te nemen. Ook kan de opname worden verhoogd door de dagelijkse dosis
te verdelen over meerdere porties. De opname via diffusie kan eveneens
iets worden vergroot door de gekauwde hooggedoseerde pillen wat langer
in de mond te houden, diffusie kan namelijk gemakkelijk plaats vinden naar
de bloedvaten onder de tong (zie verder 6.5
De opslag van vitamine B12
De lever bevat ongeveer 50 tot 90 procent van de totale B12-voorraad
[Herbert 1987b]. De spieren bevatten ongeveer
30% van de totale voorraad [Friedrich 1988].
Deze totale lichaamsvoorraad is 1 tot 5 mg groot (1 mg = 1000 microgram)
[Herbert 1987b], andere bronnen spreken ook
wel van 1 tot 10 mg en gemiddeld zo'n 3 mg. Van de totale voorraad raakt
een mens per dag ongeveer 0,05 tot 0,2 procent kwijt, onafhankelijk van
de grootte van de voorraad. Bij een grote voorraad kan dit wel 0,8 microgram
per dag zijn. Bij een voorraad die zo laag is dat de symptomen van pernicieuze
anemie optreden, is de uitscheiding 0,4 microgram per dag [Herbert
1990]. De lichaamsvoorraad in de lever moet dan kleiner zijn dan 100
microgram en de B12-concentratie in het bloed lager dan 100 picogram per
ml (74 picomol per liter). In één onderzoek werd gevonden
dat de halfwaarde-verblijfstijd van één radioactief gemerkte
dosis B12 in het lichaam bij gezonde mensen 1360 dagen is [Herbert
1987b]. Een ander onderzoek komt op een halfwaardetijd van 480 tot
1284 dagen. Halfwaardetijd wil zeggen dat na die periode, van een dosis
van bijvoorbeeld 1 microgram opgenomen B12, de helft weer is uitgescheiden.
Weer eenzelfde periode later is ook de helft van het achtergebleven deel
uitgescheiden. Na 2 van dergelijke perioden is dus nog een kwart van 1
microgram over. Nog zo'n periode later is nog één achtste
deel over, enz. Uitgaande van de halfwaardetijd en van een berekende totale
voorraad kan de dagelijks uitscheiding worden berekend. In verschillende
onderzoeken kwam men uit op 2,55; 1,3 en 1,2 microgram per dag. Hiervan
wordt via de urine zo'n 0-0,25 microgram per dag uitgescheiden. Alleen
de kleine hoeveelheid B12 in het bloed die niet aan drager-eiwitten is
gebonden wordt door de lever uitgescheiden.
De hierboven berekende B12-verliezen zijn in overeenstemming met het feit dat de symptomen van B12-gebrek als gevolg van het ontbreken van intrinsieke factor (bijvoorbeeld bij Addison's pernicieuze anemie of na een maagoperatie waarbij de maag is verwijderd) ongeveer na 5 jaar optreden, nooit binnen 2 jaar optreden en het ook best 10 jaar kan duren voordat er symptomen van B12-gebrek optreden [Herbert 1987b]. Het belang van het goed functioneren van de enterohepatische B12-kringloop wordt duidelijk uit het feit dat het 20 tot 30 jaar kan duren voordat sommige veganisten met een B12-tekort te maken krijgen [Herbert 1987b], wat niet wil zeggen dat er al die tijd een voldoende hoeveelheid B12 beschikbaar is om optimaal gezond te zijn.