Betain

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 16. November 2016
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Betain ist eine quartäre Ammoniumverbindung mit drei Methylgruppen und kommt in vielen Pflanzen vor. Es dient als Hilfsstoff bei zahlreichen biologischen Prozessen. Die Medizin setzt Betain unter anderen zur Behandlung von Herzkrankheiten und bestimmten Fettstoffwechselstörungen ein.

Inhaltsverzeichnis

Was ist Betain?

Bei Betain handelt es sich um eine quartäre Ammoniumverbindung mit der Summenformel C5H11NO2. Eine quartäre Ammoniumverbindung zeichnet sich dadurch aus, dass sich an ein zentrales Stickstoffatom vier organische Stoffe binden, welche die Chemie als Reste kennzeichnet.

Damit ist die maximale Anzahl von Bindungen für das Stickstoffatom erreicht. Die Reste können unterschiedlich belegt sein, wodurch das Molekül seine endgültigen Eigenschaften erhält. Beim Betain sind drei der Plätze mit Methylgruppen belegt.

Methylgruppen sind die einfachsten Verbindungen, die auf Kohlenstoff basieren; die Chemie bezeichnet solche Gruppen als organische Verbindungen. Die Methylgruppen des Betains dienen als Methyl-Donatoren: Sie geben die Methylgruppen an andere Moleküle ab, zum Beispiel im Rahmen der Synthese bestimmter Aminosäuren. Da Methylgruppen an sich sehr reaktionsträge sind, beschleunigen im menschlichen Körper Enzyme oder andere biochemische Hilfsstoffe diese Reaktion.

Betain ist nicht identisch mit der Stoffgruppe der Betaine – ihre Struktur ist jedoch ähnlich. Betain ist auch unter den Namen Glycylbetain, Glycinbetain, N,N,N-Trimethylglycin und N,N,N-Trimethylammonioacetat bekannt. In Wasser ist es gut löslich und liegt in Reinform im festem Aggregatzustand vor. Betain schmilzt erst bei 301 °C.

Funktion, Wirkung & Aufgaben

Betain spielt bei verschiedenen biologischen Prozessen im menschlichen Körper eine Rolle. Da es über drei Methylgruppen verfügt, dient es zum Beispiel als Methyl-Donator. Eine solche Substanz gibt eine oder mehrere Methylgruppen an ein anderes Molekül ab. Dieser Schritt taucht beispielsweise bei der Synthese verschiedener Aminosäuren auf. Die Biologie bezeichnet den Vorgang auch als Transmethylierungsprozess.

Bei der Transmethylierung gibt Betain mindestens eine seiner Methylgruppen an ein anderes Molekül ab. Dieses Molekül hat eine biologische Funktion im Organismus; deshalb spricht die Biologie auch von Naturstoffen oder Biomolekülen. Da Methylgruppen sehr reaktionsträge sind, muss ein Enzym bei der Reaktion helfen: Methyltransferasen katalysieren die Übertragung der Methylgruppen. Betain tritt nicht nur als Methyl-Donator auf, sondern auch als Methyl-Akzeptor. Es erhält bei seiner Synthese ebenfalls Methylgruppen, bevor es sie später weitergeben kann. Neben Betain kommen auch Cholin, Kreatin, Methionin und andere als Methyl-Donatoren in Frage.

Betain scheint nicht nur für die Medizin von Nutzen zu sein; einige Studien zeigen, dass die zusätzliche Aufnahme von Betain bei Sportlern zu einer Verbesserung der Leistung führt. Möglicherweise hat Betain Auswirkungen auf den Fettstoffwechsel. Die genauen Mechanismen dahinter sind bislang noch weitestgehend unbekannt.

Bildung, Vorkommen, Eigenschaften & optimale Werte

Betain verdankt seinen Namen dem lateinischen Wort „Beta“, was „Rübe“ bedeutet: In diesen Pflanzen kommt Betain nicht nur in größeren Mengen vor, Wissenschaftler isolierten es auch erstmals aus Zuckerrüben. Betain ist jedoch auch in anderen Pflanzen zu finden. Durch eine ausgewogene Ernährung nimmt der Mensch mit der üblichen Ernährung in der Regel ausreichend Betain zu sich.

Menschen mit erhöhtem Betainbedarf können den Stoff als Nahrungsergänzungsmittel zu sich nehmen. Studien zeigen, dass die Aufnahme von Betain aus Nahrungsergänzungsmitteln ebenso gut ist wie aus natürlichen Nahrungsmitteln. In großen Mengen kann Betain allerdings giftig sein. Im Tierversuch lag die LD50 für Mäuse bei 830 mg pro kg Körpergewicht. Die LD50 gibt die Dosis an, bei der die Hälfte der Tiere starben. Im Rahmen von medizinischen Behandlungen kamen nach Cholewa, Guimarães-Ferreira und Zanchi Dosen von 500 – 9000 mg pro Tag zum Einsatz. Personen mit bestimmten Fettstoffwechselstörungen weisen häufig eine auffällige Betain-Konzentration im Urin auf.

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Krankheiten & Störungen

Mediziner setzen Betain unter anderem zur Behandlung von Erkrankungen der Leber ein – sowie bei Herzinfarkten und einigen anderen Herz-Kreislauf-Krankheiten. Auch Bakterien können den Stoff bilden. Es gibt Hinweise darauf, dass der Tuberkulose-Erreger Betain nutzt, um menschliche Zellen zu infizieren.

In Form von Betainhydrochlorid kommt Betain auch bei der Therapie von Hyperlipämie zum Einsatz. Bei Hyperlipämie ist die Menge an Triglyceriden im Blut erhöht. Triglyceride heißen auch Neutralfett oder Triacylglycerin. Diese Verbindungen aus Glycerin und Fettsäuren können Arteriosklerose hervorrufen: In den Blutbahnen lagern sich die Fette ab und verengen die Gefäße. Ein vollständiger Verschluss ist möglich. Durch das vorbeifließende Blut kann sich die Ablagerung lösen und durch den Körper bewegen. Wenn sie sich nicht auflöst, besteht das Risiko, dass sich die Fettablagerung an Engpässen oder in kleineren Arterien festsetzt. Das Blut kann den Verschluss nicht passieren.

Dahinterliegende Zellen können so keine oder nicht ausreichend Nährstoffe und Atmungsgase erhalten. Je nachdem, wo sich die Ablagerung befindet, kann Arteriosklerose zu Herzinfarkt, Schlaganfall oder Lungenembolie führen. Auch andere Komplikationen sind möglich; sie sind weniger gravierend und stellen unter Umständen keine unmittelbare Bedrohung dar, sind jedoch ernstzunehmen und können Gewebe und Organen ebenfalls schaden. Das gleiche klinische Bild wie bei Hyperlipämie zeigt sich auch bei Hypertriglyceridämie. Betain steht auch im Zusammenhang mit anderen Fettstoffwechselstörungen.

Menschen, die zu wenig Magensäure bilden, können sich betainhaltige Medikamente potenziell zunutze machen, um die fehlende Säure zu supplementieren. Die Regelmäßigkeit der Einnahme und die genaue Dosis können im Einzelfall stark variieren; der behandelnde Arzt muss die optimale Betain-Menge deshalb sorgfältig abschätzen. Potenzielle Nebenwirkungen sind unter anderem Appetitlosigkeit, Haarausfall, Hautveränderungen, Hirnödem, Unruhe, Schlafstörungen und psychische Veränderungen.

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