Inosit
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| Bezeichnungen | |
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| Bevorzugter IUPAC-Name
(1R,2S,3r,4R,5S,6s)-Cyclohexane-1,2,3,4,5,6-hexol | |
| Andere Bezeichnungen
cis-1,2,3,5-trans-4,6-Cyclohexanhexol
Cyclohexanhexol Maus-Antialopezie-Faktor Nucit Phaseomannit Phaseomannitol Faktor gegen Brillenglanz bei Ratten Scyllit (für das Isomer Scyllo-Inositol) Vitamin B8 | |
| Bezeichner | |
3D-Modell (JSmol)
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| ChEBI | |
| ChEMBL | |
| ChemSpider | |
IUPHAR/BPS
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| KEGG | |
PubChem CID
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| UNII | |
InChI
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SMILES
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| Eigenschaften | |
Chemische Formel
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C6H12O6 |
| Molekulare Masse | 180,16 g/mol |
| Dichte | 1,752 g/cm3 |
| Schmelzpunkt | 225 bis 227 °C (437 bis 441 °F; 498 bis 500 K) |
| Pharmakologie | |
ATC-Code
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A11HA07 (WHO) |
| Gefahren | |
| NFPA 704 (Feuerdiamant) |  
1
0
0 |
| Flammpunkt | 143 °C (289 °F; 416 K) |
Sofern nicht anders angegeben, gelten die Daten für Materialien im Standardzustand (bei 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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Infobox Referenzen
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Inositol, genauer gesagt Myo-Inositol, ist ein carbocyclischer Zucker, der im Gehirn und in anderen Säugetiergeweben reichlich vorkommt; er vermittelt die Zellsignalübertragung als Reaktion auf eine Vielzahl von Hormonen, Neurotransmittern und Wachstumsfaktoren und ist an der Osmoregulation beteiligt. ⓘ
Es ist ein Zuckeralkohol mit der Hälfte der Süße von Saccharose (Haushaltszucker). Er wird im menschlichen Körper auf natürliche Weise aus Glukose hergestellt. Eine menschliche Niere produziert etwa zwei Gramm pro Tag. Es wird auch in anderen Geweben synthetisiert, wobei die höchste Konzentration im Gehirn zu finden ist, wo es eine wichtige Rolle spielt, indem es andere Neurotransmitter und einige Steroidhormone an ihre Rezeptoren bindet. Inositol wird als Nahrungsergänzungsmittel bei der Behandlung des polyzystischen Ovarsyndroms (PCOS) angepriesen. Für die Wirksamkeit von Initol zur Steigerung der Fruchtbarkeit bei Frauen mit PCOS gibt es jedoch nur sehr schwache Belege. ⓘ
| Strukturformel ⓘ | ||||||||||||||||
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| Strukturformel von myo-Inosit | ||||||||||||||||
| Allgemeines | ||||||||||||||||
| Name | Inosit | |||||||||||||||
| Andere Namen |
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| Summenformel | C6H12O6 | |||||||||||||||
| Kurzbeschreibung |
weißer, kristalliner, geruchloser Feststoff mit süßlichem Geschmack | |||||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | ||||||||||||||||
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| Arzneistoffangaben | ||||||||||||||||
| ATC-Code | ||||||||||||||||
| Eigenschaften | ||||||||||||||||
| Molare Masse | 180,16 g·mol−1 | |||||||||||||||
| Aggregatzustand |
fest | |||||||||||||||
| Dichte |
1,75 g·cm−3 | |||||||||||||||
| Schmelzpunkt |
223–225 °C | |||||||||||||||
| Löslichkeit |
143 g·l−1 (19 °C) | |||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | ||||||||||||||||
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| Toxikologische Daten |
10.000 mg·kg−1 (LD50, Maus, oral) | |||||||||||||||
| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | ||||||||||||||||
Inosit (der Inosit; auch, vor allem im englisch: Inositol; veraltet: „Muskelzucker“) ist der Trivialname für Cyclohexanhexol, einen sechswertigen cyclischen Alkohol. ⓘ
Obwohl Inosit den Trivialnamen „Muskelzucker“ trägt, handelt es sich dabei nicht um ein Kohlenhydrat, da es keine Carbonylgruppe besitzt und daher kein cyclisches Halbacetal bilden kann. Er erfüllt lediglich das ursprüngliche Kriterium eines Kohlen-Hydrats (hydratisierter Kohlenstoff), nämlich dass dessen Summenformel Cn(H2O)n ist bzw. dass Inosit ein Isomer (dieselbe Summenformel) zu Glucose und Fructose ist. ⓘ
Die eigentlich aus dem angloamerikanischen Sprachraum stammende Variante Inositol hat sich in den Naturwissenschaften eingebürgert, vor allem in zusammengesetzten Begriffen ist sie die weitaus gebräuchlichere Variante. ⓘ
Früher wurde myo-Inosit den B-Vitaminen zugerechnet und teils (wie auch Adenosinmonophosphat) als „Vitamin B8“ bezeichnet. ⓘ
Überblick
myo-Inositol spielt eine wichtige Rolle als strukturelle Grundlage für eine Reihe von sekundären Botenstoffen in eukaryontischen Zellen, den verschiedenen Inositphosphaten. Darüber hinaus dient Inositol als wichtiger Bestandteil der Strukturlipide Phosphatidylinositol (PI) und seiner verschiedenen Phosphate, der Phosphatidylinositolphosphat (PIP)-Lipide. ⓘ
Inositol oder seine Phosphate und die damit verbundenen Lipide sind in vielen Lebensmitteln enthalten, insbesondere in Obst, vor allem in Melone und Orangen. Bei Pflanzen dienen das Hexaphosphat des Inositols, die Phytinsäure oder ihre Salze, die Phytate, als Phosphatspeicher in Samen, zum Beispiel in Nüssen und Bohnen. Phytinsäure kommt auch in Getreide mit hohem Kleieanteil vor. Phytat ist jedoch für den Menschen in der Ernährung nicht direkt bioverfügbar, da es nicht verdaulich ist. Einige Lebensmittelzubereitungsverfahren bauen Phytate teilweise ab, um dies zu ändern. Inositol in Form von Glycerophospholipiden, wie sie in bestimmten pflanzlichen Stoffen wie Lecithinen vorkommen, wird jedoch gut aufgenommen und ist relativ bioverfügbar. ⓘ
myo-Inositol (frei von Phosphat) wurde früher als Mitglied des Vitamin-B-Komplexes betrachtet und in diesem Zusammenhang als Vitamin B8 bezeichnet. Da es jedoch vom menschlichen Körper aus Glukose hergestellt wird, gehört es nicht zu den essenziellen Nährstoffen. ⓘ
Isomere und Struktur
Myo-Inositol ist die biologisch wichtige Form von Cylohexan-1,2,3,4,5,6-hexol. Es ist eine meso-Verbindung, d. h. optisch inaktiv, da es eine Symmetrieebene besitzt. Früher wurde es Meso-Inositol genannt, aber da es auch andere Meso-Isomere gibt, ist Myo-Inositol jetzt die bevorzugte Bezeichnung. Neben Myo-Inositol sind die anderen natürlich vorkommenden Stereoisomere Scyllo-, Muco-, D-Chiro- und Neo-Inositol, obwohl sie in der Natur nur in geringen Mengen vorkommen. Die anderen möglichen Isomere sind L-Chiro-, Allo-, Epi- und cis-Inositol. Wie ihr Name schon sagt, sind L- und D-Chiro-Inositol das einzige Enantiomerenpaar (spiegelbildliche Formen). Alle anderen sind meso-Verbindungen.
ⓘ
myo- scyllo- muco- chiro- 
neo- allo- epi- cis-
In seiner stabilsten Konformation nimmt das Myo-Inositol-Isomer die Chair-Konformation an, bei der die meisten Hydroxylgruppen in die äquatoriale Position verschoben werden, wo sie am weitesten voneinander entfernt sind. In dieser Konformation hat das natürliche Myo-Isomer eine Struktur, in der fünf der sechs Hydroxylgruppen (die erste, dritte, vierte, fünfte und sechste) äquatorial liegen, während die zweite Hydroxylgruppe axial liegt. ⓘ
Abhängig von der Stellung der Hydroxygruppen sind neun Stereoisomere möglich, davon ein Enantiomerenpaar (chiro-Inosit). Bei der in der Natur häufigsten Form stehen die Hydroxygruppen an den Kohlenstoffatomen 1, 2, 3 und 5 auf derselben Seite des Rings und die Hydroxygruppen an C4 und C6 auf der gegenüberliegenden Seite. Diese Form trägt den systematischen Namen Cyclohexan-cis-1,2,3,5-trans-4,6-hexol, den Trivialnamen myo-Inosit und kommt in vielen tierischen und pflanzlichen Geweben vor. ⓘ
Alle Isomere haben einen süßlichen Geschmack. ⓘ
Biosynthese
Myo-Inositol wird in zwei Schritten aus Glucose-6-phosphat (G6P) synthetisiert. Zunächst wird G6P durch ein Inositol-3-Phosphat-Synthase-Enzym (z. B. ISYNA1) zu Myo-Inositol-1-Phosphat isomerisiert, das dann durch ein Inositol-Monophosphatase-Enzym (z. B. IMPA1) dephosphoryliert wird, um freies Myo-Inositol zu erhalten. Beim Menschen wird das meiste Inositol in den Nieren synthetisiert, gefolgt von den Hoden, typischerweise in Mengen von einigen Gramm pro Tag. In der Peripherie wird Myo-Inositol durch eine spezifische Epimerase in D-Chiro-Inositol umgewandelt. Die Aktivität dieser Epimerase ist insulinabhängig. Es ist erwähnenswert, dass nur eine geringe Menge Myo-Inositol in D-Chiro-Inositol umgewandelt wird und die Umwandlung irreversibel ist. ⓘ
Inositol, Phosphatidylinositol und einige ihrer Mono- und Polyphosphate fungieren als sekundäre Botenstoffe in einer Reihe von intrazellulären Signaltransduktionspfaden. Sie sind an einer Reihe von biologischen Prozessen beteiligt, darunter:
- Insulin-Signaltransduktion
- Aufbau des Zytoskeletts
- Nervenleitung (Epsin)
- Kontrolle der intrazellulären Kalzium (Ca2+)-Konzentration
- Aufrechterhaltung des Zellmembranpotenzials
- Abbau von Fetten
- Genexpression
In einer wichtigen Familie von Stoffwechselwegen wird Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat (PIP2) in den Zellmembranen gespeichert, bis es von einem der zahlreichen Signalproteine freigesetzt und in verschiedene sekundäre Botenstoffe umgewandelt wird, z. B. Diacylglycerin und Inositoltriphosphat. ⓘ
Das 1D-myo-Inositol-1,4,5-trisphosphat (vereinfacht Inositoltrisphosphat, IP3) und andere Phosphoinositole spielen als sekundärer Botenstoff bei der Signalübertragung in Zellen eine wichtige Rolle. Es wird dabei durch Phospholipase-vermittelte hydrolytische Spaltung des Phospholipids Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat (PIP2) – in ein 1,2-Diacylglycerin (DAG) und eben IP3 – freigesetzt. IP3 ist in der Lage, den Zellstoffwechsel zu beeinflussen, so bewirkt es beispielsweise den Anstieg der Ca2+-Konzentration innerhalb der Zelle. ⓘ
Siehe auch:
- Signalwege des Insulins
- Inositol-1,4,5-triphosphat (IP3) als sekundärer Botenstoff
- Funktion der Phospholipase C, Signaltransduktion bei der Proteinkinase C
- Endoplasmatisches Retikulum als Calcium-Speicher ⓘ
Phytinsäure in Pflanzen
Inositolhexaphosphat, auch Phytinsäure oder IP6 genannt, ist die wichtigste Speicherform von Phosphor in vielen Pflanzengeweben, insbesondere in Kleie und Samen. Phosphor und Inositol in Phytatform sind für Nichtwiederkäuer im Allgemeinen nicht bioverfügbar, da diesen Tieren das Verdauungsenzym Phytase fehlt, das zur Entfernung der Phosphatgruppen erforderlich ist. Wiederkäuer sind aufgrund der von Pansenmikroorganismen produzierten Phytase in der Lage, Phytat leicht zu verdauen. Darüber hinaus chelatiert Phytinsäure auch wichtige Mineralien wie Kalzium, Magnesium, Eisen und Zink, so dass diese nicht absorbiert werden können und zu Mineralienmangel bei Menschen beitragen, deren Ernährung in hohem Maße auf Kleie und Samen für die Mineralienaufnahme angewiesen ist, wie dies in Entwicklungsländern der Fall ist. ⓘ
Inositolpenta- (IP5), -tetra- (IP4) und -triphosphat (IP3) werden auch "Phytate" genannt. ⓘ
Verwendung bei der Herstellung von Sprengstoffen
Auf der Tagung der American Chemical Society im Jahr 1936 stellte Professor Edward Bartow von der University of Iowa eine kommerziell nutzbare Methode zur Gewinnung großer Mengen Inosit aus der in Maisabfällen natürlich vorhandenen Phytinsäure vor. Als mögliche Verwendung für diese Chemikalie schlug er "Inositnitrat" als stabilere Alternative zu Nitroglycerin vor. Heute wird Inositnitrat zur Gelatinierung von Nitrocellulose verwendet und ist daher in vielen modernen Sprengstoffen und festen Raketentreibstoffen zu finden. ⓘ
Gegen das Streusalz
Wenn Pflanzen zunehmenden Konzentrationen von Streusalz ausgesetzt sind, werden die Pflanzenzellen funktionsunfähig und unterliegen der Apoptose, was zu einer Wachstumshemmung führt. Eine Vorbehandlung mit Inositol könnte diese Effekte umkehren. ⓘ
Forschung und klinische Anwendungen
Psychiatrie
Bipolare Störung
Inositol wurde als mögliche Augmentationsstrategie für depressive Episoden bei bipolarer Störung eingesetzt. Unabhängig davon, dass Initol mit Serotonin-, Dopamin- und Glutamatrezeptoren in Verbindung steht, gab es nur sehr wenige Studien und mehrere separate, aber ähnliche Experimente, die keine signifikante Überlegenheit gegenüber Placebo in Bezug auf die Wirksamkeit bei bipolaren Depressionen gezeigt haben. ⓘ
Depressionen
Hohe Dosen von Inositol wurden zur Behandlung von Depressionen untersucht, aber es sind weitere Studien erforderlich, um festzustellen, ob dies eine wirksame Behandlung ist. ⓘ
Panikstörungen und Zwangsneurosen
Es wurde festgestellt, dass Inositol bei Patienten mit Panik- oder Zwangsstörungen eine bescheidene bis mäßige Wirkung hat. ⓘ
Andere Erkrankungen
Inositol sollte nicht routinemäßig zur Behandlung von Frühgeborenen eingesetzt werden, die ein Atemnotsyndrom (RDS) haben oder bei denen ein solches Risiko besteht. Myo-Inositol trägt zur Vorbeugung von Neuralrohrdefekten bei, wobei es in Kombination mit Folsäure besonders wirksam ist. ⓘ
Inositol gilt als sichere und wirksame Behandlung des polyzystischen Ovarsyndroms (PCOS). Es erhöht die Insulinsensitivität, was die Funktion der Eierstöcke verbessert und den Hyperandrogenismus reduziert. Außerdem verringert es nachweislich das Risiko von Stoffwechselkrankheiten bei Menschen mit PCOS. Darüber hinaus ist Myo-Inositol dank seiner Rolle als FSH-Second-Messenger wirksam bei der Wiederherstellung des FSH/LH-Verhältnisses und der Regulierung des Menstruationszyklus. Die Rolle von Myo-Inositol als FSH-Second-Messenger führt zu einer korrekten Reifung der Eierstockfollikel und folglich zu einer höheren Eizellenqualität. Durch die Verbesserung der Oozytenqualität bei Frauen mit oder ohne PCOS kann Myo-Inositol als möglicher Ansatz zur Erhöhung der Erfolgschancen bei assistierten Reproduktionstechnologien angesehen werden. Im Gegensatz dazu kann D-Chiro-Inositol die Oozytenqualität dosisabhängig beeinträchtigen. Der hohe DCI-Spiegel scheint mit den erhöhten Insulinspiegeln zusammenzuhängen, die bei etwa 70 % der Frauen mit PCOS festgestellt werden. In diesem Zusammenhang stimuliert Insulin die irreversible Umwandlung von Myo-Inositol in D-Chiro-Inositol, was zu einer drastischen Verringerung von Myo-Inositol führt. Die Verarmung an Myo-Inositol ist besonders schädlich für die Ovarialfollikel, da es an der FSH-Signalgebung beteiligt ist, die durch die Myo-Inositol-Verarmung beeinträchtigt wird. Jüngste Erkenntnisse zeigen eine schnellere Verbesserung der metabolischen und hormonellen Parameter, wenn diese beiden Isomere in ihrem physiologischen Verhältnis verabreicht werden. Das plasmatische Verhältnis von Myo-Inositol und D-Chiro-Inositol bei gesunden Probanden beträgt 40:1 von Myo- bzw. D-Chiro-Inositol. Die Verwendung des Verhältnisses 40:1 zeigt die gleiche Wirksamkeit wie Myo-Inositol allein, jedoch in kürzerer Zeit. Darüber hinaus beeinträchtigt das physiologische Verhältnis nicht die Qualität der Eizellen. ⓘ
Der Einsatz von Inositolen bei PCOS gewinnt zunehmend an Bedeutung, und es wird über eine Wirksamkeit von mehr als 70 % bei einem guten Sicherheitsprofil berichtet. Andererseits könnten sich etwa 30 % der Patientinnen als inositolresistent erweisen. Neue Erkenntnisse zur Ätiopathogenese des PCOS beschreiben eine Veränderung der Spezies und der Menge der einzelnen Stämme, die die normale Magen-Darm-Flora charakterisieren. Diese Veränderung könnte zu einer chronisch niedrigen Entzündungsrate und Malabsorption führen. Eine mögliche Lösung könnte in der Kombination von Myo-Inositol und α-Lactalbumin liegen. Diese Kombination zeigt einen synergetischen Effekt bei der Erhöhung der Myo-Inositol-Resorption. In einer kürzlich durchgeführten Studie wurde berichtet, dass die Kombination von Myo-Inositol und α-Lactalbumin den plasmatischen Myo-Inositol-Gehalt bei inositolresistenten Patienten erhöhen kann, was zu einer relativen Verbesserung der hormonellen und metabolischen Parameter führt. ⓘ
Trotz ihrer antinutritiven Wirkung kann Phytinsäure in der Endodontie, der adhäsiven, präventiven und regenerativen Zahnheilkunde sowie zur Verbesserung der Eigenschaften und der Leistungsfähigkeit von Zahnmaterialien eingesetzt werden. ⓘ
Verwendung als Schneidmittel
Inositol wurde als Verfälschungs- oder Streckmittel für viele illegale Drogen wie Kokain, Methamphetamin und manchmal auch Heroin verwendet, wahrscheinlich wegen seiner Löslichkeit, seiner pulvrigen Textur oder seiner geringeren Süße (50 %) im Vergleich zu herkömmlichen Zuckern. ⓘ
Inositol wird auch als Ersatzrequisite für Kokain beim Filmdreh verwendet. ⓘ
Ernährungsspezifische Quellen
Myo-Inositol ist von Natur aus in einer Vielzahl von Lebensmitteln enthalten, wobei in Tabellen über die Zusammensetzung von Lebensmitteln nicht immer zwischen Lecithin, der relativ bioverfügbaren Lipidform und der bioverfügbaren Phytat/Phosphatform unterschieden wird. Zu den Lebensmitteln mit den höchsten Konzentrationen an Myo-Inositol und seinen Verbindungen gehören Obst, Bohnen, Getreide und Nüsse. Vor allem Obst, insbesondere Orangen und Melone, enthalten die höchsten Mengen an Myo-Inositol. Myo-Inosit ist auch in Bohnen, Nüssen und Getreide enthalten, allerdings in großen Mengen in Form von Phytat, das ohne Umwandlung durch Phytase-Enzyme nicht bioverfügbar ist. Bacillus subtilis, der Mikroorganismus, der das fermentierte Lebensmittel Natto herstellt, produziert Phytaseenzyme, die Phytinsäure im Darm in eine besser bioverfügbare Form von Inositolpolyphosphat umwandeln können. Außerdem scheiden Bacteroides-Arten im Darm Vesikel aus, die ein aktives Enzym enthalten, das das Phytatmolekül in bioverfügbaren Phosphor und Inositolpolyphosphat umwandelt, das ein wichtiges Signalmolekül im menschlichen Körper ist. ⓘ
Myo-Inositol ist auch als Bestandteil von Energydrinks zu finden, entweder in Verbindung mit oder als Ersatz für Glukose, angeblich um den Serotoninspiegel und die Wachsamkeit zu erhöhen. ⓘ
Beim Menschen wird Myo-Inositol auf natürliche Weise durch enzymatische Dephosphorylierung aus Glucose-6-phosphat hergestellt. ⓘ
Vorkommen und Bedeutung
Im Körper tritt Inosit zumeist mit Phosphaten verestert auf. Er wurde früher den B-Vitaminen zugeordnet. Aufgrund der Tatsache, dass der menschliche Körper Inosit aus Glucose selbst aufbauen kann, gilt diese Einordnung allerdings mittlerweile als veraltet. Jede der beiden menschlichen Nieren produziert beispielsweise ca. 2 g Inosit pro Tag, in Summe also 4 g/d. Dies ist ein Vielfaches der Menge, die täglich mit der Nahrung aufgenommen wird (225 bis 1800 mg/d, durchschnittlich 900 mg/d bei einer Standard-Diät von 2500 kcal/d). Andere Körperzellen können ebenfalls Inosit bilden und tragen geringfügig zur Versorgung bei. Die höchsten Inosit-Konzentrationen werden im Gehirn gemessen, wo er als sekundärer Botenstoff und Teil von Neurotransmittern fungiert. Bei Mikroorganismen wirkt Inosit als Wachstumsfaktor und wird dort als Bios I bezeichnet. In nahezu allen höheren Pflanzen tritt er als Komponente von Sphingolipiden auf. In Pilzen, Bakterien und manchen höheren Pflanzen kommt der Alkohol vorwiegend als Phytinsäure (Inositolhexaphosphorsäure) zur Phosphatspeicherung vor. ⓘ
Gewinnung
myo-Inosit wird durch Hydrolyse von Phytinsäure gewonnen, die wiederum aus Maisquellwasser isolierbar ist:
Verwendung
Inosit ist im Handel als Nahrungsergänzungsmittel für Menschen oder Pferde erhältlich. Aufgrund seiner optischen Ähnlichkeit, der leichten Verfügbarkeit und des geringen Preises wird Inositpulver oft zum Strecken von Kokain oder Methamphetamin verwendet. Es findet sich auch in verschiedenen Energy-Drinks. ⓘ
Inosit wird in der Behandlung des Polyzystischen Ovar-Syndroms (PCOS) eingesetzt. Studien zufolge kann Inosit bei PCOS und bei Prädiabetes und Übergewicht dazu beitragen, die Insulinresistenz und Hyperinsulinismus zu verringern. ⓘ
Historisches
Der deutsche Chemiker Josef Scherer, ein Schüler Justus Liebigs und späterer Professor in Würzburg, isolierte Inosit aus Muskelgewebe und schlug in seiner Veröffentlichung 1850 „nach seinem ersten Fundorte“ den Namen „Inosit“ vor, nach dem griechischen „is“, Genitiv „inos“, für Sehne, Muskel. ⓘ
Nachweis
Der Nachweis von Inosit kann durch Oxidation mit Salpetersäure erfolgen, wobei Rhodizonsäure C6H2O6 entsteht, die ein charakteristisches rotes Bariumsalz bildet. Diese 1852 von Josef Scherer publizierte Reaktion, bei der das Molekülgerüst, der Kohlenstoffsechsring, erhalten bleibt, wird nach ihrem Entdecker auch Scherer-Reaktion genannt. ⓘ