Метаболизм и биологические функции витамина Д | Про аутизм и другие нарушения развития
Метаболизм витамина Д в организме человека

Метаболизм и биологические функции витамина Д

Какие бывают формы витамина Д?

Витамин D существует в двух формах — холекальциферол и эргокальциферол, которые известны как витамин D3 и витамин D2. Отличаются они только строением боковой цепи; различия не влияют на обмен веществ, обе формы витамина D функционируют как гормоны. Однако трансформация эргокальциферола в активные формы витамина D происходит более медленно, поэтому витамин D2 достаточно редко используется для компенсации дефицита витамина.

Холекальциферол (витамин D3) синтезируется под действием ультрафиолетовых (УФ) лучей в коже и поступает в организм человека с пищей. Во время пребывания на солнце 7-дигидрохолестерин в коже превращается в провитамин D, а затем преобразуется в витамин D3.

Эргокальциферол (витамин D2) вырабатывается растениями и грибами, содержится в дрожжах и хлебе, поступает в организм только с пищей, в том числе в виде обогащенных витамином D2 продуктов питания, либо в виде биологических активных добавок к пище.

Особенности УФ-излучения, как источника витамина Д

При оценке УФ-излучения как источника обеспечения организма витамином D следует учитывать следующие особенности:

  1. Большая часть территории России расположена в зоне низкой инсоляции, и большинство населенных пунктов характеризуются малым числом солнечных дней в году (не более 40–70);
  2. Для синтеза витамина D необходим не просто солнечный свет, а УФ-излучение спектра В, которое достигает поверхности Земли далеко не во всех регионах страны;
  3. Интенсивность УФ-излучения спектра В, достаточная для синтеза витамина D, наблюдается только в определенное время суток (в основном с 11:00 до 14:00);
  4. Синтез витамина D в коже сильно снижается (практически до нуля) при повышенной облачности, тумане, пыльных бурях, загрязненности воздуха и пр.;
  5. Солнечный свет УФ-излучения спектра В не проникает через стекло, одежду, при использовании кремов от загара с высокой степенью защиты;
  6. Активность синтеза витамина D3 в коже находится в обратной зависимости от степени пигментации кожи; у ребенка с исходно светлой кожей синтез витамина D прогредиентно падает по мере усиления загара; дети с темным цветом кожи составляют группу риска по гиповитаминозу, т. к. синтез витамина D3 в коже у них минимален;
  7. Активный переход синтезированного витамина D из эпидермиса в кровоток происходит только при интенсивной физической нагрузке; гиподинамия существенно снижает поступление синтезированного в коже витамина в кровеносное русло.

Таким образом, при сочетании неблагоприятных факторов (недостаточная интенсивность УФ-излучения спектра В, темный цвет кожи, плохие экологические условия, использование кремов с защитными факторами, гиподинамия и т. д.) синтез витамина D резко снижается [1].

Эффекты воздействия солнечного света в разные времена года и разное время суток на конверсию (от латин. conversio — оборот, превращение) витамина D были изучены в одном из южных регионов Закавказья (Грузия), где, казалось бы, бывает «много» солнца. Исследование показало, что в период с октября по март конверсии вообще не происходит, а в июне и июле — месяцы с самым высоким уровнем конверсии — процесс совершается только с 11:00 до 14:00 по местному времени. Ограниченные уровни синтеза витамина D под воздействием солнечного света в течение большей части года и низкое потребление витамина с пищей объясняют высокую распространенность недостаточности витамина D у людей даже в южных регионах материка [2].

Метаболизм витамина Д

Витамин D становится биологически активным после того, как пройдет два этапа ферментативных преобразований в виде гидроксилирования (рис. 2.1). На первом этапе метаболизма витамин D связывается с витамин D-связывающим белком (VDBP) плазмы крови, который взаимодействует с альбумином и транспортируется в печень. В купферовских клетках печени под воздействием мембранного фермента семейства цитохрома P450 25-гидроксилазы (CYP3A4) холекальциферол превращается в первый активный метаболит —25-гидроксихолекальциферол [25(OH)D], или кальцидиол
(см. рис. 2.1). В осуществлении этой реакции также задействованы цитохромы CYP2C9 и CYP2D6 [3].

метаболизм витамина Д

25(OH)D является основной формой витамина D, циркулирующей в крови. Образование 25(OH)D в печени регулируется по механизму обратной связи и поддерживается на относительно постоянном уровне. Уровень этого метаболита в крови может служить критерием обеспеченности организма витамином D [4]

Второй этап метаболизма происходит в почках с помощью фермента 1-гидроксилазы (CYP27B1), преобразующего 25(OH)D в биологически активный гормон кальцитриол —1,25-дигидроксихолекальциферол [1,25(ОН)2D]. Именно 1,25(ОН)2D вместе с паратгормоном и тиреокальцитонином обеспечивает фосфатно-кальциевый гомеостаз, процессы минерализации и роста костей.

25(OH)D метаболизируется в 1,25(ОН)2D также в различных тканях и клетках организма, участвуя в регуляции клеточной пролиферации и дифференцировки, способствует синтезу интерлейкинов и цитокинов, в том числе кателицидина D — противомикробного полипептида в макрофагах, а также обеспечивает другие внескелетные эффекты витамина D [5, 6].

Люди негроидной расы имеют более низкие уровни 25(ОН)D, им чаще ставят диагноз дефицита витамина D, они имеют более высокую минеральную плотность костной ткани и более низкий риск переломов по сравнению с представителями белокожей расы.

Выделены три основных циркулирующих варианта VDBP (Gc1F, С2, Gc1S), которые отличаются их сродством к 25(OH)D. Распространенность этих вариантов различается у разных этносов и популяций: вариант Gc1F более распространен среди лиц африканского происхождения [7].

1,25(ОН)2D (кальцитриол) связывается с рецептором в таргетных (от англ. target — цель, мишень) тканях. Кальцитриол имеет в 100 раз большее сродство к рецептору витамина D (VDR), чем 25(OH)D. Связываясь с ним, кальцитриол вызывает изменение транскрипции на уровне всего генома.

Экспрессия гена VDR

На сегодня экспрессия (от латин. еxpressio — выражение) гена рецептора VDR установлена практически во всех тканях организма человека [8]. Экспрессия гена — это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок. Повышенные (по сравнению с другими тканями) уровни экспрессии VDR найдены в миелоидных клетках, клетках кожи, толстого кишечника и коры надпочечников [4–6].

Молекулярные эффекты активированного VDR включают влияние на уровни гормонов, факторов роста и воспаления, белков и, безусловно, уровни кальция в крови [9]. Установлено и подтверждено существенное воздействие активированного VDR на экспрессию более чем 200 генов [10] (предполагается, что возможно воздействие на экспрессию более 5000 генов [11]). Примеры генов, обеспечивающих
некоторые характерные биологические эффекты витамина D, приведены в табл. 2.1.

Гены, регулируемые рецептором витамина Д

Биологические и клинические эффекты витамина D на организм человека не ограничиваются «классическими» и выходят далеко за рамки просто «профилактики рахита» и «метаболизма кости» (рис. 2.2)

Эффекты витамина Д

Среди активируемых рецептором VDR генов только небольшая часть (7–10%) регулирует экспрессию белков, вовлеченных в гомеостаз кальция и фосфора [12, 13]. Результаты физиологических исследований, клинических наблюдений, рандомизированных контролируемых исследований показывают, что дефицит витамина D является универсальным фактором риска развития различных многофакторных заболеваний. В табл. 2.2 перечислены физиологические системы и процессы, реагирующие на гормонально активную форму витамина D [14–16].

Физиологические системы и процессы, регулируемые активной формой витамина Д

Мицеллы

Фармакологические и физико-химические исследования показали, что абсорбция витамина D в тонком кишечник наиболее полно происходит из растворов так называемых мицелл (от латин. mica — крупинка) [17].

Мицеллы — наночастицы (10–1000 нм в диаметре) с «жировой начинкой» (содержащей витамин D) и гидрофильной оболочкой, которая позволяет наночастицам равномерно распределяться по всему объему водного раствора. Именно за счет образования мицелл и происходит «солюбилизация» витамина D (т. е. переход в водорастворимую форму) [18].

В водной среде мицеллы образуются особыми амфифильными молекулами (поверхностно активными веществами, или эмульгаторами), т. е. молекулами, имеющими гидрофобный «хвост» (выталкиваемый из водного раствора вследствие сил поверхностного натяжения) и гидрофильную «голову» (наоборот, обладающую повышенны сродством к водному раствору) (рис. 2.3).

Мицелярные структуры

Рекомендуемым препаратом для профилактики и лечения дефицита витамина D является холекальциферол (D3)

В норме мицеллы, содержащие витамин D, образуются при транзите в кишечнике под действием природных эмульгаторов — желчных и жирных кислот. Благодаря процессу мицеллообразования (эмульгации) происходит всасывание в тонкой кишке не только витамина D, но и сложных липидов (например, лецитина), других
жирорастворимых витаминов (А, Е и К).

Исследование свойств мицелл, образованных различными жирными кислотами, показало, что длинноцепочечные жирные кислоты в концентрациях порядка 500 мкмоль/л снижают всасывание холекальциферола, а омега-9 олеиновая кислота и омега-3 эйкозапентаеновая кислота значительно повышают всасывание холекальциферола [19].

У пациентов с муковисцидозом, холестазом и другими нарушениями функции печени (стеатогепатоз и др.) секреция желчных кислот снижается. Это затрудняет мицеллообразование и, следовательно, резко снижает усвоение витамина D (в т. ч. из масляных растворов) и других жирорастворимых витаминов. Синтез жирных кислот снижается в пожилом возрасте, при соблюдении определенных
диет, при включении в рацион блокаторов мицеллирования
и усвоения витамина D (пальмитиновой кислоты, насыщенных жиров, маргарина).

Литература

Источник: Национальная программа «Недостаточность витамина D у детей и подростков Российской Федерации: современные подходы к коррекции»

Нам очень важно ваше мнение, пожалуйста оцените статью. Надеемся, что она была вам полезна.
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (3 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...

Об авторе

Врач-педиатр, Кононова Лариса Дмитриевна
автор статей Proautism.info в | Сайт

Врач-педиатр, Кононова Лариса Дмитриевна, образование высшее медицинское, опыт в практическом здравоохранении 20 лет, в организации медицинской помощи детскому населению региона - 5 лет, преподавание в медицинских образовательных учреждениях - 4 года.
Навыки и опыт работы : лечебно-диагностическая деятельность, аналитические исследования, написание научных статей. В настоящее время пишу статьи для сайта Proautism.info

Не забудьте поделиться этой важной информацией с теми, кто может в ней нуждаться!