Biotin bekerja sebagai agen prostetik enzim karboksilase. Biotin akan membentuk suatu ikatan kovalen dengan karboksilase sehingga enzim ini dapat bekerja dan berfungsi menjalankan berbagai reaksi kimia penting dalam tubuh.[5,10]

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

Mekanisme Kerja Biotin sebagai Carboxylase Prosthetic Group

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

Keseluruhan karboksilase ini bertanggungjawab pada fungsi metabolisme yang berbeda. Contohnya, acetyl-CoA-carboxylase yang satu-satunya ditemukan pada sitoplasma sel berperan dalam sintesis asam lemak.

Karboksilase lainnya seperti pyruvate carboxylase, propionyl-CoA carboxylase, dan 3-methylcrotonyl-CoA yang tersimpan dalam mitokondria, berperan dalam metabolisme asam amino, kolesterol, serta proses glukoneogenesis.[1,5,10]

Biotin dalam Sistem Regulasi Gen Eukariotik

Selain fungsinya 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]

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

Biotin dalam Proses Metabolisme

Biotin dapat meningkatkan aktivitas dan ekspresi mRNA enzim glukokinase yang berperan dalam stimulasi sekresi insulin dan homeostasis kadar glukosa darah. Pada penelitian menggunakan sampel tikus dengan diabetes, biotin juga menurunkan ekspresi gen-gen yang berperan dalam proses glukoneogenesis.

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

Mekanisme ini masih belum diketahui secara pasti namun 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, didapatkan hasil peningkatan performa reproduksi pada hewan coba yang diobservasi melalui fluktuasi kadar hormon (induksi siklus estrus) dibandingkan kelompok diet kontrol.

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 lainnya, ditemukan adanya gangguan motilitas dan morfologi spermatozoa, penurunan berat uterus, dan kecenderungan resorpsi plasenta pada suplementasi biotin dosis tinggi.[10,15]

Biotin dalam Fungsi Lainnya 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.

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 dijelaskan berdasarkan proses absorpsi, metabolisme, distribusi, dan eliminasinya.

Absorpsi

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

Proses ini sangat tergantung terhadap 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 dapat mencapai angka 100% tergantung dari 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 berada di sirkulasi melalui mekanisme reuptake.[1,2]

Distribusi

Biotin terdistribusi ke seluruh jaringan dalam bentuk bebas (81%), maupun dalam bentuk ikatan kovalen (12%) dan ikatan reversibel (7%).[1,2]

Biotin cenderung tidak dapat melewati sawar darah otak karena kerja carrier hSMVT dihambat oleh asam pantotenat.

Eliminasi

Biotin dan metabolitnya diekskresi secara utama di urine dan feses. Sebanyak 50% dari total volume ekskresi adalah dalam bentuk biotin itu sendiri. Sisanya adalah dalam bentuk bisnorbiotin, biotin-D,L-sulfoxide, bisnorbiotin methyl ketone, dan biotin sulfone.

Waktu paruh biotin adalah 1,8 jam bila dikonsumsi dalam satuan mikrogram. Setelah adanya peningkatan asupan hingga 300 mg, waktu paruh juga meningkat hingga menjadi 7,8–18,8 jam.[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 yang adekuat adalah >0,4 ng/mL. Konsentrasi biotin tertinggi dicapai dalam 2-3 jam setelah dikonsumsi secara oral.

Contohnya, pada dosis suplementasi harian 1 mg, konsentrasi serum biotin baru akan turun mencapai batas bawah setelah melewati 2 jam. Sedangkan suplementasi 10 mg membutuhkan waktu 8 jam dan dosis 20 mg membutuhkan waktu sekitar 3 hari.

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