МЕТАБОЛИЗМ ВИТАМИНА D

Метаболизм витамина D: как организм использует витамин D. Синтез витамина D в коже, преобразование в активные формы и регуляция гормона витамина D.

Метаболизм витамина D

Чтобы понять, как витамин D действует в организме, стоит сначала разобраться в метаболизме витамина D. Этот процесс можно разделить на четыре широкие области, которые будут рассмотрены ниже.

1. Различные формы витамина D в организме
2. Различные пути поступления витамина D
3. Синтез витамина D в коже
4. Регуляция гормона-витамина D

Преобразование витамина D в организме

При всех гормональных эффектах витамина D он проходит несколько этапов преобразования в организме в различные химические формы.

В процессе витамин D сначала преобразуется в циркулирующую форму 25(OH)D (25-гидрокси-витамин D), а затем в актуальную гормональную форму 1,25-дигидрокси-витамин D или кальцитриол.

Пути витамина D

Это преобразование может происходить двумя различными путями.

• Эндокринный путь.
  Здесь преобразование витамина D в 25(OH)D происходит в печени, а второй этап преобразования — в почках. Этот путь подвержен строгой регуляции со стороны различных гормонов и веществ-медиаторов.
• Аутокринный/паракринный путь.
  Здесь преобразование происходит независимо и индивидуально непосредственно в клетках.

На первом этапе эндокринного пути 25(OH)D вырабатывается в печени, связывается с транспортной молекулой DBP и таким образом циркулирует в организме. На втором этапе из этой циркулирующей формы образуется активный гормон витамина D — кальцитриол. Оба этапа преобразования подвержены гормональной регуляции, которая зависит от концентрации кальция в крови. Эндокринный путь в основном отвечает за влияние витамина D на усвоение кальция и, следовательно, на здоровье костей.

Большинство других эффектов витамина D зависит от второго, паракринного/автокринного пути, который происходит внутри отдельных клеток. Ведь, как было показано, клетки многочисленных тканей обладают всеми необходимыми ферментами для самостоятельного преобразования витамина D в 25-OH-D и далее в кальцитриол. В этом заключается биологический смысл, поскольку для того, чтобы обеспечить независимый сигнальный эффект в ткани или органе, уровень кальцитриола в этой ткани должен регулироваться независимо от основного уровня в организме, который в основном служит для обеспечения кальцием. Паракринный путь имеет решающее значение для так называемых некальциемических эффектов витамина D, таких как иммунитет и регуляция более 2000 генов.

Прежде чем мы подробно рассмотрим эти два пути, мы должны сначала рассмотреть их отправную точку: сам витамин D.

Метаболизм витамина D: синтез витамина D в коже

У человека есть два способа удовлетворить свои потребности в витамине D:

1. Продукты питания/добавки
2. Солнце

В то время как пища играет довольно незначительную роль из-за низкого содержания витамина D в ней, поступление витамина D от солнечных лучей является, с эволюционной точки зрения, естественной формой его поступления. Однако, сегодня это становится все труднее, поэтому добавки витамина D приобретают все большее значение.

Витамин D может вырабатываться самим организмом с помощью солнца. Все, что необходимо, — это достаточное воздействие солнечного света на кожу. Химически одна из форм холестерина преобразуется под воздействием ультрафиолетовых лучей солнечного света в коже в так называемый превитамин D — предварительную форму настоящего витамина D3. Находясь в коже, этот превитамин D под воздействием тепла превращается в настоящий витамин D3 (холекальциферол).

При каких обстоятельствах этот эндогенный синтез витамина D под воздействием солнца может быть успешным, подробно описано в нашей статье «Витамин D и солнце«:

Витамин D и солнце — собственный синтез витамина D организмом в коже.

Витамин D из пищи

В качестве альтернативы синтезу в коже, метаболизм витамина D может, конечно, также начаться с поступлением витамина D из пищи или добавок. Однако, в данном случае витамин D может иметь две различные химические формы:

1. Витамин D3 — идентичен витамину D, вырабатываемому солнцем.
2. Витамин D2 — химически другая форма, содержащаяся в основном в растениях.

D3 более эффективен, чем D2

Для обеих форм метаболизм витамина D довольно схож, но витамин D3 гораздо эффективнее, чем витамин D2. Это связано с тем, что витамин D2 меньше связан с транспортными молекулами и ферментами, которые будут играть важную роль в дальнейшем ходе метаболизма витамина D. Соответственно, витамин D2 быстрее выводится из организма и хуже преобразуется в активные формы. (2)

Метаболизм витамина D: различные формы

Витамин D является отправной точкой для обоих активных путей витамина D. На первом этапе фермент с несколько загадочным названием 25-гидроксилаза витамина D (CYP2R1) обеспечивает преобразование витамина D3 в форму для циркуляции и хранения: Кальцидиол или 25(OH)D3. 

25-OH-D3 — циркуляторная и накопительная форма

25(OH)D3 является наиболее распространенной формой витамина D в организме, но сам по себе является неактивной формой витамина D. В этой форме он циркулирует и хранится в организме. В этой форме он циркулирует повсюду в организме, и связан с DPb. 25(OH)D является прямым предшественником гормона витамина D, а также формой, которая измеряется в анализе крови на витамин D.

Таким образом, поступление витамина D оценивается по этой форме циркуляции и хранения, а не по фактической эффективности витамина D. Причина этого в том, что действительно активная форма витамина — кальцитриол — вырабатывается организмом только по мере необходимости и быстро становится неэффективной, как только работа выполнена. Поэтому уровень сильно колеблется и позволяет сделать лишь незначительные выводы об общем объеме предложения.

Кальцитриол — гормон витамина D

Превращение 25(OH)D3 в гормон кальцитриол происходит, с одной стороны, концентрированно в почках, а с другой — децентрализованно в отдельных клетках. Опять же, за преобразование отвечают специальные ферменты — в данном случае 1-альфа-гидроксилаза (CYP27B1).

С помощью кальцитриола (также 1,25-(OH)2-D3) витамин D достигает формы, которая функционирует как гормон. Кальцитриол связывается со специальными рецепторами витамина D (VDR), которые находятся почти во всех клетках. Через эти рецепторы VDR кальцитриол контролирует многочисленные клеточные процессы.

На эндокринном пути кальцитриол также подчиняется сложному регуляторному механизму, который всегда поддерживает гормон именно в той концентрации, в которой он необходим в данный момент. В случае с витамином D этот механизм особенно сложен и еще не до конца изучен, поэтому здесь будут описаны только основные его особенности.

Эндокринный путь и гормональная регуляция

Наиболее важными регуляторными партнерами витамина D в эндокринном пути являются кальций, фосфат и паратиреоидный гормон (паратгормон ПТГ). Основной задачей эндокринного пути является регуляция баланса кальция: Витамин D контролирует активное всасывание кальция и фосфатов в кишечнике и, следовательно, уровень кальция в крови. Это чувствительно регулируется специальным механизмом регулирования.  На этом примере кратко и несколько упрощенно объясняется регуляция гормона витамина D.

Если уровень кальция в крови падает, это обнаруживается паращитовидной железой, которая постоянно контролирует уровень кальция в крови. Затем паращитовидная железа вырабатывает гормон ПТГ, который оказывает два действия: Во-первых, кальций мобилизуется из костей для прямого противодействия дефициту, а во-вторых, ПТГ действует как сигнал для почек, чтобы преобразовать больше 25(OH)D3 в кальцитриол. В результате повышения уровня гормона витамина D происходит более активное всасывание кальция в кишечнике, что нормализует уровень кальция в крови. Паращитовидная железа обнаруживает это и снова регулирует выработку ПТГ. В почках это распознается, и выработка кальцитриола прекращается.

Этот цикл регуляции происходит постоянно и поддерживает постоянный уровень кальция в крови. Для оптимального функционирования, конечно, необходимо достаточное количество кальция в рационе, а также достаточный уровень 25(OH)D. Более подробную информацию можно найти в нашей статье на эту тему:

Регуляция витамина D — как организм контролирует гормон витамина D

Паракринный/аутокринный путь витамина D

До сих пор считалось, что клетки используют циркулирующий 25-OH-D только в качестве исходного материала для внутриклеточного преобразования в кальцитриол — именно поэтому он также используется в качестве единственного показателя поступления витамина D.

Однако, почти весь 25-OH-D в крови связан с DBP и не может проникать в клетки в этой форме. Только около 0,003 % 25-OH-D присутствует в свободной форме, которая может легко поступать в клетки и таким образом использоваться в качестве предшественника для преобразования внутри клетки. Этого количества недостаточно для объяснения влияния витамина D на паракринный путь.

Поэтому сегодня предполагается, что помимо свободного 25-OH-D важен и сам витамин D как исходный материал для обеспечения клеток витамином D. 

Важность свободного витамина D

Это имеет серьезные последствия для нашего понимания витамина D и особенно для терапии, и может поставить под сомнение большую часть исследований витамина D, проведенных на сегодняшний день.

Это связано с тем, что в то время как 25-OH-D циркулирует в крови очень долго, уровень витамина D падает до нуля в течение 24 часов, поэтому его поступление зависит от ежедневного приема — как это было бы в естественных условиях под воздействием солнца.

Период полураспада метаболитов витамина D

Это означает, что достаточное количество витамина D — независимо от того, насколько высок его уровень в крови — можно получить только при работе с ежедневными дозами 3000-6000 МЕ, поскольку только в этом случае образуется достаточное количество свободного витамина D.

Это обстоятельство может объяснить, почему исследования, в которых использовались недельные или месячные дозы, в большинстве случаев не выявили положительного влияния витамина D на некальциемические эффекты: Несмотря на высокий уровень 25-OH-D в крови, достаточного запаса витамина D в клетках нет, так как свободный витамин D истощается через 24 часа. Это подтверждают результаты мета-исследований, которые установили, что только при ежедневном приеме витамин D оказывает достаточное влияние, например, на борьбу с инфекциями.

Для поддержания влияния витамина D на паракринный путь необходимо ежедневное потребление витамина D в диапазоне 3000-6000 МЕ.

Кофакторы витамина D

Обзор метаболизма витамина D был бы неполным без рассмотрения кофакторов. Витамин D имеет особенно тесную связь с двумя питательными веществами:

1. Магний — необходим для всех этапов преобразования витамина D.
2. Витамин K2 — необходим для утилизации кальция.

Магний играет роль в преобразовании витамина D различными ферментами, о которых говорилось выше. Соответственно, при дефиците магния витамин D не может преобразовываться в его активные формы.

В свою очередь, без витамина K2 кальций, поглощенный через витамин D, не может быть правильно использован, что может привести к опасным отложениям кальция в сосудах и органах. Более подробную информацию с рекомендациями по дозировке можно также найти в нашей большой статье на тему кофакторов.

Кофакторы витамина D — без этих питательных веществ витамин D не может работать.

Заключение: метаболизм витамина D

Витамин D — это сложная тема, которую можно понять, имея хотя бы элементарные знания о метаболизме витамина D. Особенно область дозировки и кофакторов имеет большое практическое значение и должна рассматриваться как часть любой терапии витамином D.  

Читать также:

Кофакторы витамина D — Почему вы всегда должны принимать витамин вместе с кофакторами.

Дозировка витамина D — почему официальные рекомендации не соответствуют действительности