Selain fungsi metabolik oleh karboksilase, biotin juga telah dipelajari dalam konteks mekanisme kerja lainnya, seperti dalam regulasi ekspresi gen dan cell-signaling. Proses sistemik lainnya yang dapat dipengaruhi oleh biotin adalah fungsi reproduksi dan fungsi perkembangan.[1,5,10]

Mekanisme Kerja Biotin sebagai Carboxylase Prosthetic Group

Berbagai reaksi kimia penting dalam tubuh membutuhkan enzim karboksilase. Dalam hal ini, biotin bekerja dalam tahap metabolisme intermediate di mana biotin menjadi “carrier” karboksilase. Pada mamalia, telah ditemukan 5 jenis karboksilase yang bersifat biotin-dependent.[10,11]

Keseluruhan karboksilase bertanggung jawab terhadap metabolisme yang berbeda. Contohnya, acetyl-CoA-carboxylase yang satu-satunya ditemukan pada sitoplasma sel berperan dalam sintesis asam lemak. Karboksilase lain seperti pyruvate carboxylase, propionyl-CoA carboxylase, dan 3-methylcrotonyl-CoA di mitokondria berperan dalam metabolisme asam amino dan kolesterol serta glukoneogenesis.[1,5,10]

Biotin dalam Sistem Regulasi Gen Eukariotik

Selain fungsi biotin yang terkait kerja karboksilase, penelitian sejak tahun 1960 telah menunjukkan bahwa biotin turut berpartisipasi dalam regulasi dan modulasi ekspresi gen, terutama pada organisme eukariotik.[1,10]

Hipotesis ini didasarkan pada temuan kejadian defisiensi biotin yang berefek terhadap penurunan aktivitas transkripsi enzim-enzim hepatik, seperti glukokinase dan piruvat kinase, serta peningkatan ekspresi gen Sodium-Dependent Multivitamin Transporter (SMVT) yang berperan dalam proses uptake biotin.[10-14]

Proses kerja biotin untuk regulasi gen terjadi melalui mekanisme yang berkaitan dengan unsur histon yang berperan penting dalam menentukan struktur kromatin DNA dan juga melalui mekanisme guanylate cyclase-signaling cascade.[1,10]

Biotin dalam Metabolisme

Biotin dapat meningkatkan aktivitas dan ekspresi mRNA enzim glukokinase yang berperan dalam stimulasi sekresi insulin dan homeostasis kadar glukosa darah. Dalam penelitian terhadap sampel tikus dengan diabetes, biotin juga menurunkan ekspresi gen-gen yang berperan dalam glukoneogenesis.[10,12,14]

Untuk metabolisme lemak, biotin yang diberikan dalam dosis farmakologi menunjukkan penurunan kejadian dislipidemia. Pada penelitian dengan sampel pasien hiperlipidemia, pemberian biotin 5 mg selama 4 minggu menurunkan kadar kolesterol dan trigliserida.

Mekanisme ini masih belum diketahui secara pasti tetapi diyakini ada hubungannya dengan penurunan ekspresi mRNA gen-gen lipogenik di hepar dan jaringan adiposa. Kadar acetyl-CoA-carboxylase-1 yang berperan dalam sintesis asam lemak juga mengalami perubahan secara signifikan.[10,12,14]

Biotin dalam Fungsi Reproduksi

Biotin juga dilaporkan berpengaruh pada sejumlah aspek fungsi reproduksi mamalia. Pada penelitian yang membandingkan penambahan suplementasi biotin pada diet tumbuhan biji-bijian, tampak peningkatan performa reproduksi pada hewan coba yang diobservasi melalui fluktuasi kadar hormon (induksi siklus estrus) bila dibandingkan dengan kelompok diet kontrol.[10,15]

Hasil positif lainnya ditunjukkan dengan peningkatan produksi air susu pada sapi yang diberikan suplementasi biotin. Sebaliknya, kadar biotin yang melebihi batas akan berdampak negatif pada fungsi reproduksi. Pada penelitian lain, ditemukan gangguan motilitas dan morfologi spermatozoa, penurunan berat uterus, dan kecenderungan resorpsi plasenta pada pemberian suplementasi biotin dosis tinggi.[10,15]

Biotin dalam Fungsi Lain dalam Tubuh

Selain efek kontrol kadar gula dalam darah, penelitian menggunakan sampel tikus dengan strain spesifik hipertensi menunjukkan bahwa konsumsi biotin selama 8 minggu dapat menurunkan tekanan darah sistolik, penebalan arteri koroner, dan menekan angka insidensi stroke.[4,10,16]

Suplementasi biotin juga memiliki pengaruh terhadap fungsi sistem imun dan ekspresi sitokin-sitokin, terutama yang berperan dalam proses inflamasi. Pada kondisi defisiensi biotin, sistem imunitas alami (sel dendritik) saat terdapat stimulus cenderung akan memproduksi lebih banyak sitokin proinflamasi.[4,10,16]

Farmakokinetik

Aspek farmakokinetik biotin bisa dijelaskan berdasarkan proses absorpsi, metabolisme, distribusi, dan eliminasinya.

Absorpsi

Biotin bersifat larut dalam air. Biotin yang terkandung dalam bahan-bahan makanan dapat diserap oleh usus. Biotin harus melalui serangkaian proses pencernaan oleh protease dan peptidase agar ikatan proteinnya terlepas. Bentuk bebas ini merupakan bentuk yang paling efektif untuk diserap dan memiliki bioavailabilitas tertinggi.[1,2]

Proses ini sangat tergantung pada suatu carrier yang memfasilitasi terjadinya absorpsi di usus, yaitu hSMVT (Human Sodium-Dependent Multivitamin Transporter). hSMVT tidak hanya bertanggung jawab untuk absorpsi, melainkan juga untuk uptake biotin ke hepar dan jaringan perifer. Bioavailabilitas biotin bisa mencapai 100%, tergantung pada jenis makanan dan sediaan farmakologis yang dikonsumsi.[1,2]

Metabolisme

Biotin dimetabolisme di hepar, tetapi kapasitas hepar untuk menyimpan biotin sangat terbatas. Hepar menggunakan biotin yang ada di sirkulasi melalui reuptake.[1,2]

Distribusi

Biotin terdistribusi ke seluruh jaringan dalam bentuk bebas (81%) maupun dalam bentuk ikatan kovalen (12%) dan ikatan reversibel (7%). Biotin cenderung tidak dapat melewati sawar darah otak karena kerja carrier hSMVT dihambat asam pantotenat.[1,2]

Eliminasi

Biotin dan metabolitnya dieliminasi lewat urine dan feses. Sekitar 50% dari total volume ekskresi adalah bentuk biotin itu sendiri. Sisanya diekskresi dalam bentuk bisnorbiotin, biotin-D,L-sulfoxide, bisnorbiotin methyl ketone, dan biotin sulfone. Waktu paruh biotin adalah 1,8 jam bila dikonsumsi dalam satuan µg. Bila dosis ditingkatkan menjadi lebih tinggi (misalnya hingga satuan mg), waktu paruh akan memanjang.[1,2]

Konsentrasi Biotin dalam Darah

Konsentrasi biotin dalam darah pada populasi yang tidak mengonsumsi suplementasi biotin biasanya tergolong rendah (0,4–1,2 ng/mL). Namun, status defisiensi sebenarnya baru ditetapkan dengan konsentrasi biotin dalam serum <0,2 ng/mL. Status biotin suboptimal berkisar antara 0,2–0,4 ng/mL, sedangkan status yang adekuat adalah >0,4 ng/mL. Konsentrasi biotin tertinggi dicapai dalam 2–3 jam setelah konsumsi oral.[1,17]

Dengan dosis suplementasi harian 1 mg, konsentrasi serum biotin baru akan turun ke batas bawah nilai rujukan setelah 2 jam. Sementara itu, dosis 10 mg membutuhkan waktu 8 jam dan dosis 20 mg membutuhkan waktu sekitar 3 hari.[1,17]

Waktu paruh biotin sangat tergantung pada konsentrasi saat intake awal. Waktu paruh ini berguna untuk menentukan periode washout sebelum pemeriksaan laboratorium pada pasien-pasien yang telah mengonsumsi suplementasi biotin secara rutin karena dikhawatirkan akan mengganggu akurasi hasil pemeriksaan.[1,17]

 

 

Direvisi oleh: dr. Irene Cindy Sunur