Биохимическая роль витамина д в
Источники
Пищевые источники
- печень, дрожжи, жирномолочные продукты (сливочное масло, сливки, сметана), желток яиц (в основном витамин D2),
- рыбий жир, печень трески (витамин D3).
Синтез в коже
- образуется (витамин D3) в эпидермисе при ультрафиолетовом облучении (длина волны 290-315 нм) из 7-дегидрохолестерола.
Суточная потребность
Потребность в витамине може измеряться как микрограммах, так и в международных единицах (МЕ) – 25 мкг витамина D соответствует 1000 МЕ.
Физиологическая потребность для маленьких детей – 10 мкг, для старших детей и взрослых – 10-20 мкг, для лиц старше 60 лет – 15 мкг.
Верхний допустимый уровень потребления — 50 мкг/сутки.
Воздействие УФ-излучения индуцирующего покраснение кожи в минимальной эритемной дозе в течение 15-20 мин способно, в зависимости от типа кожи, индуцировать выработку до 250 мкг витамина D (10000 МЕ). Однако превращение провитамина D3 в неактивные метаболиты люмистерол и тахистерол уравновешивает кожный биосинтез витамина D3 по механизму обратной связи. Этот механизм эффективно предотвращает “передозировку” витамина D3 при УФ-облучении.
Показано, что витамин D2, вырабатываемый растениями и грибами, и поступающий с зерновыми и молочными продуктами, гораздо менее эффективен по сравнению с витамином D3.
Dietary Guidelines for Americans (США, 2015–2020гг) рекомендованы суточные нормы потребления витамина D: детям и взрослым лицам обоего пола с 0 до 70 лет включительно – 15 мг, пожилым людям, начиная с 71-го года – 20 мг
Строение
Витамин представлен двумя формами – эргокальциферол и холекальциферол. Химически эргокальциферол отличается от холекальциферола наличием в молекуле двойной связи между С22 и С23 и метильной группой при С24.
Строение двух форм витамина D
Метаболизм
Витамины D3 и D2 в плазме крови соединяются с витамин-D-связывающим белком (VDBP) и транспортируются в печень. Здесь они гидроксилируются по С25 и являются основной формой хранения. Далее транспортным белком 25-гидроксивитамин D переносится в почки, где еще раз гидроксилируется, уже по С1. Образуется активная форма витамина – 1,25-дигидроксихолекальциферол или, по-другому, кальцитриол.
Строение кальцитриола
Реакция гидроксилирования в почках стимулируется паратгормоном, пролактином, соматотропным гормоном и подавляется высокими концентрациями фосфатов и кальция.
Биохимические функции
Наиболее изученными и известными являются следующие функции витамина:
1. Увеличение концентрации кальция и фосфатов в плазме крови.
Для этого кальцитриол в мишеневых клетках индуцирует синтез кальций-связывающего белка и компонентов Са2+-АТФазы и в результате:
- увеличивает всасывание ионов Ca2+ в тонком кишечнике,
- стимулирует реабсорбцию ионов Ca2+ и фосфат-ионов в проксимальных почечных канальцах.
2. Подавляет секрецию паратиреоидного гормона через повышение концентрации кальция в крови, но усиливает его эффект на реабсорбцию кальция в почках.
3. В костной ткани роль витамина D двояка:
- стимулирует мобилизацию ионов Ca2+из костной ткани, так как способствует дифференцировке моноцитов и макрофагов в остеокласты, разрушению костного матрикса, снижению синтеза коллагена I типа остеобластами,
- повышает минерализацию костного матрикса, так как увеличивает производство лимонной кислоты, образующей здесь нерастворимые соли с кальцием.
4. Кроме этого, как показано в последнее десятилетие, витамин D, влияя на работу около 200 генов, участвует в пролиферации и дифференцировке клеток всех органов и тканей, в том числе клеток крови и иммунокомпетентных клеток. Витамин D регулирует иммуногенез и реакции иммунитета, стимулирует выработку эндогенных антимикробных пептидов в эпителии и фагоцитах, лимитирует воспалительные процессы путем регуляции выработки цитокинов.
Обобщенная схема эффектов кальцитриола
Гиповитаминоз D
В настоящее время с недостаточностью витамина D связывают повышенный риск развития
- вирусных инфекций (!), обычно в условиях РФ это — грипп,
- остеопороза,
- артериальной гипертонии,
- атеросклероза,
- аутоиммуных заболеваний,
- сахарного диабета,
- рассеяного склероза,
- шизофрении,
- опухолей молочной и предстательной желез,
- рака 12-перстной и толстой кишки.
Приобретенный гиповитаминоз
Часто встречается при пищевой недостаточности (вегетарианство), при недостаточной инсоляции у людей, не выходящих на улицу, при национальных особенностях одежды.
Также причиной гиповитаминоза может быть снижение гидроксилирования кальциферола (заболевания печени и почек) и нарушение всасывания и переваривания липидов (целиакия, холестаз).
Недостаточность витамина D отмечается у 50% населения Земли.
В странах северной Европы распространенность дефицита достигает 85%.
Показано, что зимой в Российской Федерации недостаточность витамина D обнаруживается у более, чем 90% населения.
Клиническая картина
Наиболее известным, «классическим» проявлением дефицита витамина D является рахит, развивающийся у детей от 2 до 24 месяцев. При рахите, несмотря на поступление с пищей, кальций не усваивается в кишечнике, а в почках теряется. Это ведет к снижению концентрации кальция в плазме крови, нарушению минерализации костной ткани и, как следствие, к остеомаляции (размягчение кости). Остеомаляция проявляется деформацией костей черепа (бугристость головы), грудной клетки (куриная грудь), искривление голени, рахитические четки на ребрах, увеличение живота из-за гипотонии мышц, замедляется прорезывание зубов и зарастание родничков.
У взрослых тоже наблюдается остеомаляция, т.е. остеоид продолжает синтезироваться, но не минерализуется. Кроме нарушения костной ткани, отмечается общая гипотония мышечной системы, поражение костного мозга, желудочно-кишечного тракта, лимфоидной системы, атопические состояния.
Вирус гриппа определяется в организме человека круглый год, но эпидемии заболевания в северных широтах встречаются только в зимнее время, когда содержание витамина D в крови достигает минимальных значений. Поэтому низкое сезонное обеспечение витамином D, а не увеличение вирусной активности, рассматривается некоторыми исследователями как причина эпидемий гриппа в холодные месяцы года.
Наследственный гиповитаминоз
Витамин D-зависимый наследственный рахит I типа, при котором имеется рецессивный дефект почечной α1-гидроксилазы. Проявляется задержкой развития, рахитическими особенностями скелета и т.д. Лечение – препараты кальцитриола или большие дозы витамина D.
Витамин D-зависимый наследственный рахит II типа, при котором наблюдается дефект тканевых рецепторов кальцитриола. Клинически заболевание схоже с I типом, но дополнительно отмечаются аллопеция, milia, эпидермальные кисты, мышечная слабость. Лечение варьирует в зависимости от тяжести заболевания, помогают большие дозы кальциферола.
Витамин D-резистентный рахит. Наблюдается при болезни де Тони-Дебре-Фанкони, аутосомно-рецессивном заболевании, при котором происходит поражение проксимальных почечных канальцев. Недостаточность витамина D проявляется как рахитоподобные деформации скелета, боли в костях, переломы, диффузная остеомаляция.
Гипервитаминоз
Причина
Избыточное потребление с препаратами (не менее 1,5 млн МЕ в сутки).
Клиническая картина
Ранними признаками передозировки витамина D являются тошнота, головная боль, потеря аппетита и веса тела, полиурия, жажда и полидипсия. Могут быть запоры, гипертензия, мышечная ригидность.
Хронический избыток витамина D приводит к гипервитаминозу, при котором отмечается:
- деминерализация костей, приводящая к их хрупкости и переломам.
- увеличение концентрации ионов кальция и фосфора в крови, приводящее к кальцификации сосудов, ткани легких и почек.
Лекарственные формы
Витамин D – рыбий жир, эргокальциферол, холекальциферол, аквадетрим, детримакс, кальцийD3-никомед.
Активные формы витамина D (1α-оксикальциферол, кальцитриол) – альфакальцидол, остеотриол, оксидевит, рокальтрол, форкал.
Эргокальциферол (витамин D2), составляющий основу некоторых препаратов, не способен длительно удерживать в крови уровень активной формы витамина D, и плохо подходит пациентам со средним и тяжелым дефицитом.
Источник
Приветствую вас, друзья! Лето подходит к своему логическому завершению и я решила продлить его своими статьями. Давайте ответим на такой вопрос: “Что мы знаем о витамине Д?” В современном обывательском представлении – это вещество, которое нужно детям, чтобы не было рахита – тяжелого нарушения кальциево-фосфорного обмена.
Только ли эту, несомненно важную, роль выполняет солнечный витамин? Сегодня ваше представление об этом веществе изменится раз и на всегда. Давайте начнем!
Биохимия Витамина D
А начать я хочу немного с биохимии витамина Д: где синтезируется, какие этапы метаболизма проходит.
Наши мамы и бабушки гоняли нас на улицу, чтобы мы больше были на свежем воздухе под солнечными лучами. И не зря! Ведь они знали, что под действием солнечных лучей, а именно УФ-В спектра с длиной волны 290-315 нм, в коже синтезируется очень ценный витамин, который предохраняет от патологии костной и мышечной систем.
И действительно из субстрата под названием 7-дегидрохолестерол (читай холестерин) в коже синтезируется холекальциферол (Витамин D3). После чего эта форма витамина связывается с белком переносчиком и устремляется в кровоток (см. фото выше). Кроме этого, небольшое количество поступает с пищей.
Далее в печени холекальциферол путем гидроксилирования превращается в активный метаболит 25-гидроксивитамин D3, который обозначается как 25(ОН)D3 или просто КАЛЬЦИДИОЛ. Именно по этому лабораторному маркеру мы смотрим достаточно ли в организме витамина Д.
Следующим этапом с током крови данная форма витамина попадает в почки, где подвергается еще одной реакции гидроксилирования и в результате образуется метаболит со сложным названием 1,25-диоксихолекальциферол или 1,25 (ОН)2D3 или по-простому КАЛЬЦИТРИОЛ.
Это самая активная и самая нестабильная форма витамина Д. Именно за счет этого метаболита реализуются все его биологические эффекты. Кальцидол связывается со своим белком-переносчиком (VDBP) и разносится по всему организму творить добрые дела.
Биологические эффекты солнечного витамина
Эффекты витамина Д разделяют на:
- Геномные
- Внегеномные
Влияние на гены
Почти каждая клеточка нашего тела имеет на своей поверхности специальное стыковочное место для витамина Д – это рецептор VDR. У рецептора есть два домена, которые связываются с витамином и ДНК клетки.
Да, это не опечатка. Уникальность витамина Д в том, что он посредством своего рецептора действует сразу на клеточную ДНК, давая сигнал на реализацию (экспрессию) того или иного гена.
Только вдумайтесь в эту фразу: «Витамин Д регулирует работу ДНК каждой клетки организма». Особенно это касается тканей кожи, толстого кишечника и коры надпочечников.
На ДНК есть специальные участки, которые реагируют на наличие или отсутствие этого важного вещества. Их назвали – витамин-Д-связывающие элементы (VDRE).
Когда активный метаболит КАЛЬЦИТРИОЛ, который в 100 раз активнее кальцидиола, приземляется на свой рецептор VDR, то этот рецептор сразу подсоединяется в ядерной ДНК, а именно к отдельным участкам ДНК (VDRE) и начинается самое интересное.
Запускаются процессы, которые запрограммированы в определённом гене, например, синтез специфического белка для какой-нибудь системы, например, иммунной. Витамин Д влияет на уровни других гормонов, факторов роста и воспаления, многочисленных белков и, конечно же, на уровень кальция в крови.
Уже установлено и доказано, что витамин Д контролирует более чем 200 генов, но также предполагается, что это число реально достигает 5000 генов. Кстати, в регуляцию кальция в крови вовлечено всего 7-10 % генов от общего количества генов, которые контролирует Вит Д.
Так что, если вы думали, что витамин Д отвечает только за развитие костей, то вы сильно ошибались, т.е. мы все сильно ошибались, поскольку спектр действия данного вещества намного шире и масштабнее.
Именно из-за своего механизма витамин Д теперь считают вовсе не витамином, а самым настоящим гормоном. Только гормоны имеют способность влиять на работу ДНК!
И недавно стало известно, что данное вещество может оказывать эпигенетическое влияние. Приставка “эпи” обозначает “над”, т. е. надгенетическое влияние. Другими словами, витамин D может изменять информацию, записанную в наших генах, т. е. влиять на гены, меняя их.
Это происходит за счет процессов со сложными названиями – метилирование ДНК, ацетилирование ДНК-стабилизирующих белков-гистонов и других. Может когда-нибудь я попробую подробнее рассказать об этом. Подписывайтесь на обновления блога, чтобы не пропустить.
Внегеномные эффекты
Но у витамина-гормона Д есть еще и негеномные механизмы воздействия на клетку. Как правило это контролирование работы различных ферментов в клеточном матриксе (аденилатциклазы, фосфолипазы, протеинкиназы и других), влияние на митохондрии, а значит активное участие в энергетическом обеспечении клеток.
Что контролирует Витамин Д
- Регуляция кальция, а именно всасывание в кишечнике и ремоделирование костей. При дефиците развивается рахит, остеопороз, остеомаляция.
- Регуляция клеточного цикла, т.е. чтобы клетка выросла, развилась и вовремя умерла. При дефиците повышаются риски многих видов злокачественных онкологических заболеваний, особенно рак простаты, молочной железы, толстого кишечника и прямой кишки, лейкемии.
- Влияние на иммунную систему, а именно на работу макрофагов и синтез антимикробных пептидов. Нехватка приводит к частым инфекционным заболеваниям, вплоть до туберкулеза, а также аутоиммунным нарушениям (сахарный диабет 1 типа, аутоиммунный тиреоидит, рассеянный склероз, псориаз, язвенный колит и болезнь Крона и другие)
- Участвует в синтезе инсулина. Недостаток витамина Д приводит к нарушению секреции инсулина, толерантности к глюкозе и сахарному диабету.
- Регуляция сердечно-сосудистых заболеваний. Если витамина не хватает, то развивается высокорениновая (почечная) гипертензия, повышенное тромбобразование, увеличиваются риски сердечных заболеваний, инфаркта миокарда в частности.
- Контролирует мышечную систему. Дефицит приводит к различным миопатиям.
- Влияет на работу головного мозга. При недостатке витамина в период внутриутробного развития высок риск нарушений поведения в уже взрослом возрасте, а у взрослых людей повышается риск болезни Паркинсона и умственной деградации.
- Участвует в регенерации (заживлении ран, регуляция процессов воспаления).
Перечисленный список – это малая толика, которая отражает огромное влияние витамина Д на организм человека. Эффектов на самом деле намного больше и некоторые настолько сложны для понимания далекого от медицины человека, что я не стану заострять на этом внимание.
Целью сегодняшней статьи было посеять в ваши головы идею о ценности и суперважности солнечного витамина-гормона Д для здоровья человека. И совершенно не важно сколько вам лет, есть ли у вас диабет или нет, а для диабетика это особенно важно знать, также не имеет значения какой у вас исходный уровень здоровья, потому что это касается каждого человеческого существа на планете.
Как вы могли заметить, что я в своих статьях давно вышла за рамки диабета. Теперь мои рекомендации ценны и полезны даже для здорового человека, если он хочет жить долго и здорово. Сегодня я открываю цикл статей, которые будут посвящены «солнечному чуду».
Следите за новостями, регулярно просматривайте электронную почту, ждите моих статей, потому что дальше информация будет еще полезнее, сочнее и вкуснее. Через некоторое время ждите статью про то, насколько нам хватает солнца для восполнения дефицита витамина Д.
Ставьте лайки под статьей, делитесь с родными и друзьями. Эту информацию должен знать каждый человек! До встречи!
С теплотой и заботой, эндокринолог Лебедева Диляра Ильгизовна
С теплотой и заботой, эндокринолог Лебедева Диляра Ильгизовна 
Источник
Витамин D (кальциферол;
антирахитический витамин) существует в виде нескольких соединений,
различающихся как по химическому строению, так и по биологической активности.
Для человека и животных активными препаратами считаются витамины D2и D3, хотя в литературе известен и
витамин D4(дигидроэргокальциферол). В
природных продуктах содержатся преимущественно провитамины D2и D3– соответственно эрго-стерин и
холестерин.
В 1924 г. А.
Гесс, М. Вейншток и независимо от них Г. Стинбок из растительных масел и
продуктов питания после воздействия на них УФ-лучами с длиной волны 280–310 нм
получили активный препарат, предотвращающий развитие рахита у детей. Оказалось,
что активное начало связано с каким-то стерином, который был идентифицирован с
эргостерином и назван витамином D1. В
1932 г. А. Виндаус выделил эргостерол из дрожжей и показал, что истинным
витамином D является не эргостерин, а продукт его
превращения, образующийся при УФ-облучении, который был назван витамином D2,
или кальциферолом. В 1956 г. Международная комиссия по химической
номенклатуре предложила для витамина D2новое название
– «эргокальциферол».
С химической
точки зрения эргостерин(ол) представляет собой одноатомный ненасыщенный
циклический спирт, в основе структуры которого лежит конденсированная кольцевая
система циклопентанпергидрофенантрена. Под
действием УФ-лучей эргостерин через ряд промежуточных продуктов (люмистерин,
тахистерин) превращается в витамин D2:
Витамин D2образуется из эргостерина в результате разрыва связи между 9-м и 10-м
углеродными атомами кольца В под действием УФ-лучей.
В 1936 г. в
лаборатории А. Виндауса был выделен активный в отношении рахита препарат из
рыбьего жира и назван витамином D3. Выяснилось,
что предшественником витамина D3является не
эргостерин, а холестерин. А. Виндаус в 1937 г. выделил из поверхностных слоев
кожи свиньи 7-дегидрохолестерин, который при УФ-облучении превращался в
активный витамин D3:
Следует
отметить, что благодаря наличию холестерина и 7-дегидро-холестерина в составе
липидов кожи человека возможен синтез витамина D3при
солнечном облучении или облучении лампой ультрафиолетового излучения
поверхности тела. Этим приемом особенно широко пользуются при лечении рахита у
детей.
Витамины D2и D3представляют собой бесцветные
кристаллы с температурой плавления 115–117°С, нерастворимые в воде, но хорошо
растворимые в жирах, хлороформе, эфире и других жирорастворителях.
Недостаток
витамина D в рационе детей приводит к возникновению
широко известного заболевания – рахита,
в основе развития которого лежат изменения фосфорно-кальциевого обмена и
нарушение отложения в костной ткани фосфата кальция. Поэтому основные симптомы
рахита обусловлены нарушением нормального процесса остеогенеза. Развивается остеомаляция – размягчение костей. Кости
становятся мягкими и под тяжестью тела принимают уродливые О- или Х-образные
формы. На костно-хрящевой границе ребер отмечаются своеобразные утолщения – так
называемые рахитические четки. У детей, больных рахитом, относительно большая
голова и увеличенный живот. Развитие последнего симптома обусловлено гипотонией
мышц. Нарушение процесса остеогенеза при рахите
сказывается также на развитии зубов; задерживаются появление первых зубов и
формирование дентина. Для авитаминоза D взрослых характерной
особенностью является развитие остеопороза вследствие
вымывания уже отложившихся солей; кости становятся хрупкими, что часто приводит
к переломам.
Биологическая роль. Значение витамина D начинает
проясняться в последнее время. Получены доказательства, что при физиологических
условиях кальциферолы функционально инертны. По данным Г. де Лука и соавт.,
витамин D выполняет свои биологические функции в
организме в форме образующихся из него активных метаболитов, в частности
1,25-диоксихолекальциферола [сокращенно обозначается 1,25(OH)2D3]
и 24,25-диоксихолекальциферола [24,25(ОН)2D3] ,
причем если гидрокси-лирование в 25-м положении осуществляется в печени, то
этот процесс в 1-м положении протекает в почках. Ферменты, катализирующие эти
реакции, называются гидроксилазами, или монооксигеназами. В реакциях
гидрокси-лирования используется молекулярный кислород. Показано, что
специфическая lα-гидроксилаза содержится, помимо почек, в костной ткани и
плаценте. Имеются бесспорные доказательства, что именно эти активные
метаболиты, выполняя скорее гормональную, чем биокаталитическую, роль,
функционируют в системе гомеостатической регуляции обмена кальция и
минерализации костной ткани. В частности, 1,25(OH)2D3участвует в регуляции процессов всасывания Са и Р в кишечнике, резорбции
костной ткани и реабсорбции Са и Р в почечных канальцах. Процессы остеогенеза и
ремоделирования костной ткани, напротив, регулируются 24,25(OH)2D3.
Методом ауторадиографии показано накопление 1,25(OH)2D3в ядрах клеток органов-мишеней (почки, мозг, поджелудочная железа,
гипофиз, молочная железа), где он способствует синтезу мРНК, Са-связывающих
белков и гормонов, регулирующих обмен кальция; в то же время он не
обнаруживается в печени, селезенке, скелетной и сердечной мышцах. Подтвердилось
предположение о существовании специфического внутриклеточного белка,
являющегося рецептором кальциферолов. Показано, что 1,25(OH)2D3вызывает дифференцировку некоторых лейкозных клеток, что, по-видимому,
указывает на возможную связь между витаминами группы D и опухолевым
ростом. Это не означает, однако, что функции витамина D осуществляются
только через ядерный аппарат клетки. Совсем недавно открыты новые пути
метаболизма витаминов группы D, включающие окисление в
23-м положении с образованием 23,25(OH)2D3или
23-гид-роксилированной формы 1,25(OH)2D3. Более
того, 24- и 26-гидрокси-лированные метаболиты D3, в
частности 1-оксипроизводные последних, по биологическому действию оказались в
10 раз более активными, чем нативный 1,25(OH)2D.
Распространение в природе и суточная потребность. Наибольшее количество витамина D3содержится в продуктах животного происхождения: сливочном масле, желтке
яиц, печени и в жирах, а также в рыбьем жире, который широко используется для
профилактики и лечения рахита. Из растительных продуктов наиболее богаты
витамином D2растительные масла (подсолнечное,
оливковое и др.); много витамина D2в дрожжах. Для
профилактики рахита в детском возрасте, помимо полноценного питания,
включающего масло, молоко, жиры, мясо и другие продукты, рекомендуется УФ-облучение поверхности кожи
(солнечное облучение, лампы ультрафиолетового
облучения), а также продукты растительного происхождения, способствующие
обогащению их витамином D. Суточная потребность в
витамине D для детей колеблется от 10 до 25 мкг
(500–1000 ME) в зависимости от возраста, физиологического
состояния организма, соотношений солей фосфора и кальция в рационе и др. Для
взрослого человека достаточно минимального количества витамина D.
Случаи
гипервитаминоза D у людей наблюдаются при
«ударной» терапии рахита и некоторых дерматозов (волчанка). Гипервитаминоз был
отмечен после приема более 1500000 ME витамина D в
сутки. Прием очень больших доз витамина D может вызвать
смертельный исход. У экспериментальных животных гипервитаминоз сопровождается
увеличением отложения гидроксилапатита в костях и некоторых внутренних органах.
У собак, например, отмечена кальцификация почек. Все эти симптомы исчезают
после прекращения приема витамина.
Источник