Retinol

Retinol, auch Vitamin A₁ oder Axerophthol, ist ein fettlosliches, essenzielles Vitamin. Chemisch gesehen gehort Retinol zu den Diterpenoiden und ist ein einwertiger primarer Alkohol. Der enthaltene Ring aus sechs Kohlenstoffatomen wird b-Jononring genannt, und das Molekul weist zudem eine Reihe konjugierter Doppelbindungen auf, die fur seine Beteiligung am Sehvorgang entscheidend sind.

Oftmals wird - auch in vielen Lehrbuchern - Retinol vereinfachend mit Vitamin A gleichgesetzt. Man versteht jedoch unter Vitamin A vielmehr eine Stoffgruppe von b-Jononderivaten, die dasselbe biologische Wirkungsspektrum wie all-trans-Retinol aufweisen, ausschliesslich der Provitamine A.^[4]

Retinol wurde 1913 von Elmer McCollum und Marguerite Davis (1887-1967) entdeckt.^[5] Sie beschrieben es als ein fettlosliches Vitamin und dessen Bedeutung als antixerophthalmatischen Faktor. Erst 20 Jahre spater erfolgte die Reindarstellung des Retinols aus Lebertran durch Paul Karrer.

Die erste Totalsynthese von Retinol gelang 1947 den hollandischen Chemikern Jozef Ferdinand Arens (1914-2001) und David Adriaan van Dorp (1915-1995) durch schrittweise Reduktion von Tretinoin. Nach ihnen wurde diese Synthese Arens-van Dorp-Synthese genannt.^[6]

Tiere und Menschen sind zur De-novo-Synthese von Vitamin A unfahig. Die Bedarfsdeckung erfolgt uber die Nahrung. Wahrend Fleischfresser Vitamin A uberwiegend in Form von Retinylestern oder Retinol aufnehmen, verwenden Pflanzenfresser Carotinoide als Quelle. Naturliche Hauptnahrungsquellen fur Retinylester und Retinol sind Leber, Fischleberole (Lebertran), Eigelb sowie Milch und Milchprodukte, wobei Leber die mit Abstand grossten Mengen enthalt.^[7]

Der Mensch kann zur Vitamin-A-Bedarfsdeckung sowohl Retinol und Retinylester als auch Provitamin A nutzen. Da das Provitamin nicht gleichermassen verwertbar ist (Resorption, Umwandlung), ist sein Bedarf hoher.

Von der Deutschen Gesellschaft fur Ernahrung (DGE) der tagliche Bedarf fur Erwachsene (18 bis 65 Jahre) mit 0,85 mg (Manner) bzw. 0,70 mg (Frauen) Retinolaktivitatsaquivalent angegeben.^[8] 0,1 mg Retinolaktivitatsaquivalent (retinol activity equivalent, RAE) entspricht 0,1 mg Retinol, 1,2 mg b-Carotin oder 2,4 mg andere Provitamin-A-Carotinoide. Schwangeren wird 0,8 mg und Stillenden 1,3 mg empfohlen.^[8]

Der Verzehr grosserer Mengen von Vitamin A in Form von Retinsaure, wie es bereits nach einer Lebermahlzeit oder einer uberdosierten Supplementierung der Fall sein kann, birgt das Risiko fur lebertoxische und teratogene Wirkungen.^[9] Das Bundesinstitut fur Risikobewertung (BfR) hat die tolerierbare obere Einnahmemenge (UL) fur Retinol und Retinylester (ohne Vitamin A-aktive Carotinoide) fur Erwachsene, Stillende und Schwangere auf 3 mg pro Tag beschrankt, bei Kindern oder postmenopausalen Frauen ist diese noch geringer.^[9]

Butterersatzerzeugnisse wie z. B. Margarine oder Mischfetterzeugnisse mussen in Deutschland verpflichtend mit Vitamin A angereichert werden (1 mg pro 100 Gramm Lebensmittel).^[9] Bei allen anderen Lebensmitteln soll eine Anreicherung von praformierten Vitamin A aufgrund der geringen Sicherheitsbreite nicht erfolgen. Gemass BfR soll der Zusatz von praformiertem Vitamin A zu Nahrungserganzungsmitteln (NEM) entweder ganz entfallen. Alternativ wird eine Hochstmenge von 0,2 mg pro Tagesverzehrempfehlung eines NEM angegeben.

Die Katze benotigt ebenfalls Retinol oder Vitamin A₁, nimmt jedoch eine Sonderstellung ein, da sie im Gegensatz zu fast allen anderen Tieren b-Carotin nicht in Retinol umwandeln und sich daher naturlicherweise nur durch den Verzehr von Leber ausreichend mit Vitamin A versorgen kann.^[10] Trockenfuttermittel werden daher haufig mit Lutein aus Tagetesblutenextrakt angereichert, welches von der Katze in Retinol umgewandelt werden kann.

Retinylester stellen die Hauptform des in der Nahrung vorkommenden Vitamin A dar, konnen jedoch nicht direkt aus der Nahrung aufgenommen werden. Zunachst mussen sie im Darmlumen zu Retinol hydrolysiert werden. Nach der Aufnahme des Retinols in die Enterozyten erfolgt dessen Wiederveresterung mit langkettigen Fettsauren.^[11]

In Saugetieren befinden sich circa 50 bis 80 Prozent des gesamten Vitamin A, bestehend aus Retinylestern und Retinol, in der Leber. Die Ito-Zellen der Leber speichern davon circa 90 bis 95 Prozent. Fast das gesamte Vitamin A (98 %) in den Ito-Zellen liegt in der Esterform vor und ist in Fetttropfchen verpackt.^[12] Eine Hydrolyse ist somit auch Voraussetzung fur die Freisetzung von Vitamin A aus der Leber. Diese erfolgt unter Wirkung eines Enzyms (Retinylester-Hydrolase).^[13]

Der Vitamin-A-Stoffwechsel wird im Wesentlichen durch sogenannte RBPs (Retinol-Bindeproteine) gesteuert. Nur mit deren Hilfe wird Vitamin A fur den Korper nutzbar, wodurch ein Mangel an diesen Proteinen zu ahnlichen Symptomen fuhren kann wie ein Vitamin-A-Mangel (Hypovitaminose) selbst.

Kann uberschussiges Retinol nicht durch RBPs gebunden werden, so treten Vergiftungserscheinungen auf. Sie spielen daher auch bei einer Hypervitaminose A eine entscheidende Rolle. Da sie einen sogenannten Zinkfinger besitzen, ist das Spurenelement Zink wichtig fur den gesamten Vitamin-A-Haushalt - sowohl bei Unter- als auch Uberversorgung.

Die erste vollstandige Synthese des Retinols stammt aus dem Jahr 1937 und ging von b-Ionon aus. Dieses wird zunachst mit Ethylbromacetat und Zink in einer Reformatzki-Reaktion umgesetzt. Der erhaltene Carbonsaureester wird mit ortho-Toluidin und Methylmagnesiumiodid in ein Carbonsaureamid uberfuhrt. Dieses wird durch Umsetzung mit Phosphorpentachlorid und anschliessende Reaktion mit Chrom(II)-chlorid in ein Imin uberfuhrt. Hydrolyse ergibt den entsprechenden Aldehyd, der in einer Aldol-Kondensation mit 3-Methyl-2-butenal das Retinal ergibt. Dieses kann in einer Meerwein-Ponndorf-Verley-Reduktion mit Aluminiumisopropanolat zum Retinol reduziert werden.^[14]

Die erste industrielle Synthese, die bei Roche entwickelt wurde, ging ebenfalls von b-Ionon aus. Dieses wird in einer Darzens-Glycidester-Kondensation mit Methylchloracetat zu einem Aldehyd umgesetzt. An diesen wird dann ein Grignard-Reagenz aus Ethylmagnesiumbromid und 3-Methylpent-2-en-4-in-1-ol addiert. Die eingefuhrte Dreifachbindung wird durch Lindlar-Hydrierung in eine Doppelbindung umgewandelt. Die terminale Hydroxygruppe wird mittels Acetylchlorid / Pyridin acetyliert und die zweite Hydroxygruppe durch Erhitzen mit Iod eliminiert, um Retinylacetat zu erhalten. Durch dessen Hydrolyse ist Retinol erhaltlich.^[14]

Spater entwickelte die BASF mithilfe von Georg Wittig eine weitere industrielle Synthese. Wittig teilte seine Erkenntnisse zur von ihm entdeckten und nach ihm benannten Wittig-Reaktion und diese wurde ein Schlusselschritt in der entwickelten Synthese. b-Ionon wird mit Vinylmagnesiumchlorid oder Vinylmagnesiumbromid zu einem Allylalkohol umgesetzt. Umsetzung mit Triphenylphosphan und einer Saure (Chlorwasserstoff, Bromwasserstoff oder Schwefelsaure) ergibt ein Phosphoniumsalz mit zwei konjugierten Doppelbindungen. Dieses kann mit 4-Acetoxy-2-methyl-2-butenal und Natriummethanolat in einer Wittig-Reaktion zu Retinylacetat umgesetzt werden.^[14]

Die Biosynthese Vitamin-A-aktiver Verbindungen geht von einem Retinylester (meist Vitamin-A-Palmitat) aus:

Retinol ist die Stammkomponente der Retinoide. Die Oxidation des Alkohols fuhrt zum Retinal, das zu Retinsaure (Tretinoin) weiter oxidiert werden kann.^[15]

Die zuverlassige qualitative und quantitative Bestimmung erfolgt nach angemessener Probenvorbereitung durch Kopplung der HPLC mit der Massenspektrometrie.^{[16][17][18][19]} Auch zum Einsatz der Gaschromatographie in Kopplung mit der Massenspektrometrie wurden Arbeiten veroffentlicht.^[20]

Retinylester sind Konjugate des Retinols mit Fettsauren. Uberwiegend werden die gesattigten Fettsauren Palmitinsaure und Stearinsaure, in geringeren Mengen auch die ungesattigten Fettsauren Olsaure, Linolsaure und Linolensaure zur Konjugation genutzt.^[7]

• Hochstmengenvorschlage fur Vitamin A in Lebensmitteln inklusive Nahrungserganzungsmitteln. (PDF) Bundesinstitut fur Risikobewertung, 2021, abgerufen am 6. Januar 2022.
• Hochstmengenvorschlage fur Beta-Carotin in Lebensmitteln inklusive Nahrungserganzungsmitteln. (PDF) Bundesinstitut fur Risikobewertung, 2021, abgerufen am 6. Januar 2022.

1. | Eintrag zu RETINOL in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 25. September 2021.
2. | ^{a b c d} Eintrag zu Retinol in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 13. April 2020. (JavaScript erforderlich)
3. | ^{a b} Datenblatt Retinol synthetic, >=95% (HPLC), crystalline bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 18. April 2025 (PDF).
4. | Hanck, Kuenzle, Rehm: Vitamin A. Blackwell Wissensch., Berlin 1991, ISBN 3-8263-2879-5.
5. | McCollum, Davis: The necessity of certain lipids during growth. In: J. Biol. Chem., Band 15, 1913, S. 167-175.
6. | Jozef Ferdinand Arens, David Adriaan van Dorp: Synthesis of Vitamin A Aldehyde. In: Nature, 1947, 160, S. 189; doi:10.1038/160189a0.
7. | ^{a b} Thomas Arnhold: 1.4.1 Vitamin-A-Quellen. In: Untersuchungen zum Metabolismus von Vitamin A / Retinoiden im Hinblick auf eine Risikoabschatzung ihrer teratogenen Wirkung beim Menschen. Dissertation, Braunschweig, 7. Marz 2000, S. 6-7. Volltext
8. | ^{a b} Vitamin A. Deutsche Gesellschaft fur Ernahrung, 2020, abgerufen am 6. November 2021.
9. | ^{a b c} Hochstmengenvorschlage fur Vitamin A in Lebensmitteln inklusive Nahrungserganzungsmitteln. (PDF) Bundesinstitut fur Risikobewertung, abgerufen am 6. November 2021.
10. | James G Morris: Idiosyncratic nutrient requirements of cats appear to be diet-induced evolutionary adaptations. In: Nutrition Research Reviews, 2002, 15:, S. 153-168; Cambridge University Press
11. | Thomas Arnhold: 1.4.2 Absorption und Metabolismus im Intestinaltrakt. In: Untersuchungen zum Metabolismus von Vitamin A / Retinoiden im Hinblick auf eine Risikoabschatzung ihrer teratogenen Wirkung beim Menschen. Dissertation, Braunschweig, 7. Marz 2000, S. 7-8; Volltext
12. | Rune Blomhoff: Vitamin A in Health and Disease. CRC Press, 1994, ISBN 0-8247-9120-7, S. 9.
13. | Thomas Arnhold: 1.4.4 Mobilisierung aus der Leber und Aufnahme in extrahepatische Zellen. In: Untersuchungen zum Metabolismus von Vitamin A / Retinoiden im Hinblick auf eine Risikoabschatzung ihrer teratogenen Wirkung beim Menschen. Dissertation, Braunschweig, 7. Marz 2000, S. 7-8; Volltext
14. | ^{a b c} Werner Bonrath, Bo Gao, Peter Houston, Tom McClymont, Marc-Andre Muller, Christian Schafer, Christiane Schweiggert, Jan Schutz, Jonathan A. Medlock: 75 Years of Vitamin A Production: A Historical and Scientific Overview of the Development of New Methodologies in Chemistry, Formulation, and Biotechnology. In: Organic Process Research & Development. Band 27, Nr. 9, 15. September 2023, S. 1557-1584, doi:10.1021/acs.oprd.3c00161.
15. | Thomas Arnhold: 1.2.3 Struktur naturlicher und synthetischer Retinoide. In: Untersuchungen zum Metabolismus von Vitamin A / Retinoiden im Hinblick auf eine Risikoabschatzung ihrer teratogenen Wirkung beim Menschen. Dissertation, Braunschweig, 7. Marz 2000, S. 3; Volltext
16. | Y. Zhang, J. Kong, X. Jiang, J. Wu, X. Wu: Serum fat-soluble vitamins and the menstrual cycle in women of childbearing age. In: Food Funct. 3. Januar 2023, 14(1), S. 231-239; PMID 36484265.
17. | R. Pang, S. Feng, K. Cao, Y. Sun, Y. Guo, D. Ma, CP. Pang, X. Liu, J. Qian, Y Xie, Y. Shi, H. He, J. Peng, C. Chen, J. Cui, SA. Labisi, Y. Zhang, Y. Fu, J. Li, Y. Wan, C. Xin, H. Liu, Q. Zhang, RN. Weinreb, H. Wang, N. Wang: Association of serum retinol concentration with normal-tension glaucoma. In: Eye (London), September 2022, 36(9), S. 1820-182s41433-021-01740-6; PMID 34385698.
18. | P. Huang, G. Ke, X. Lin, Q. Wang, W. Lu, L. Zeng, S. Xu: Correlation analysis between vitamin A, D, and E status with altitude, seasonal variation, and other factors, among children aged 0-6 years in a Chinese population living in the Tibetan plateau of Ganzi prefecture. In: J Clin Lab Anal., September 2022, 36(9), S. e24620; PMID 35908778.
19. | X. Chen, Z. Gong, S. Shen: Determination of vitamin A and vitamin E in human serum by ultra-high performance liquid chromatography-tandem triple quadrupole mass spectrometry. In: Wei Sheng Yan Jiu, Marz 2021, 50(2), S. 301-307 (chinesisch); PMID 33985641
20. | J.L. Napoli, B.C. Pramanik, J.B. Williams, M.I. Dawson, P.D. Hobbs: Quantification of retinoic acid by gas-liquid chromatography-mass spectrometry: total versus all-trans-retinoic acid in human plasma. In: J Lipid Res., Marz 1985, 26(3), S. 387-392; PMID 3989394.

• ATC-A11
• ATC-D10
• ATC-R01
• ATC-S01
• Sensibilisierender Stoff
• Augenreizender Stoff
• Stoff mit reproduktionstoxischer Wirkung
• Umweltgefahrlicher Stoff (chronisch wassergefahrdend)
• Alkylcyclohexen
• Allylalkohol
• Pentaen
• Vitamin
• Arzneistoff