ergokalcyferol (witamina D 2 ), naturalnie występujący w organizmach roślinnych/drożdżach

Transkrypt

1 Witamina D grupa rozpuszczalnych w tłuszczach steroidowych organicznych związków chemicznych, które wywierają wielostronne działanie fizjologiczne, przede wszystkim w gospodarce wapniowofosforanowej oraz utrzymywaniu prawidłowej struktury i funkcji kośćca. Witaminy D w organizmie człowieka tradycyjnie zalicza się do witamin, jednak spełniają one rolę prohormonów, ponieważ w wyniku przekształceń metabolicznych powstaje aktywna biologicznie postać 1A,25dihydroksycholekalcyferol. Witamina D obejmuje witaminę D1 (kalcyferol), D2 (ergokalcyferol) oraz D3 (cholekalcyferol). Witamina D1 znajduje się w tranie, D2 jest wytwarzana w roślinach wystawionych na działanie promieni ultrafioletowych, natomiast witamina D3 powstaje w skórze ludzi i zwierząt i jako jedną z niewielu witamin organizm może wyprodukować sam pod wpływem promieni słonecznych, które przemieniają zawarty w skórze człowieka 7dehydrocholesterol (tzw. prowitamina D3) przemienia się w cholekalcyferol. Podstawowe znacznie mają dwie formy witaminy D, różniące się budową łańcucha bocznego: ergokalcyferol (witamina D 2 ), naturalnie występujący w organizmach roślinnych/drożdżach cholekalcyferol (witamina D 3 ), naturalnie występujący w organizmach zwierzęcych Zarówno witamina D 2 jak i D 3 nie ma aktywności biologicznej. Uzyskuje ją poprzez enzymatyczną hydroksylację przy tych samych atomach węgla ich cząsteczek. U ludzi biologicznie czynną formą witaminy D jest 1α,25dihydroksywitamina D (1,25(OH) 2 D). Prowitaminą D 2 jest ergosterol, a D 3 pochodna cholesterolu 7dehydrocholesterol. W skórze, przede wszystkim w naskórku (głównie w keratynocytach 1 / 14

2 warstwy rozrodczej), pod wpływem światła słonecznego 7dehydrocholesterol ulega nieenzymatycznej fotoizomeracji do prewitaminy D, która pod działaniem energii cieplnej ciała przekształcona zostaje w ciągu kilku godzin w witaminę D 3. Przekształcenie prowitaminy D w prewitaminę D zachodzi pod wpływem promieniowania UV o długości nm (zakres UVB), a eksperymentalnie ustalono, że najbardziej efektywną długością fali świetlnej jest nm (z maksimum przy 297 nm). Nie ma niebezpieczeństwa powstawania toksycznych ilości witaminy D 3 w wyniku nadmiernej ekspozycji na światło słoneczne, ponieważ w takiej sytuacji nadmiar prewitaminy i witaminy jest przez nie rozkładany. Ocenia się, że ok % dobowego zapotrzebowania na witaminę D 3 pochodzi z biosyntezy w skórze, a tylko w niewielkim stopniu wspomagane jest przez źródła pokarmowe. Jednak bardzo często skórna produkcja witaminy D (wraz ze spożytą z pokarmem) nie jest wystarczająca dla zapewnienia dobowego zapotrzebowania. Na produkcję w skórze mają wpływ m.in.: pora roku, zachmurzenie i zanieczyszczenia powietrza, szerokość geograficzna, stosowanie kremów z filtrem, pigmentacji skóry i starzenie się skóry. Chole i ergokalcyferol w połączeniu z białkiem wiążącym witaminę D są transportowane z jelita cienkiego, gdzie są wchłaniane, i ze skóry, gdzie cholekalcyferol jest produkowany, do wątroby. W wątrobie zachodzi pierwszy etap biosyntezy aktywnej postaci witaminy D. Po enzymatycznej hydroksylacji przy węglu C25 powstaje witamina 25(OH)D. Reakcję tę katalizuje prawdopodobnie zespół hydroksylaz wchodzących w skład cytochromu P450 (CYP27A1, CYP3A4 oraz CYP2R1). 25(OH)D przekazywana jest, także w połączeniu z białkiem wiążącym witaminę D, z wątroby do nerek (a także do niektórych innych tkanek, np. skóry oraz komórek odpornościowych) gdzie przez działanie enzymu 1αhydroksylazy (CYP27B1) dochodzi do powstawania aktywnej formy witaminy D 1α,25(OH) 2 D. Obie aktywne formy (1α,25(OH) 2 D 2 i 1α,25(OH) 2 / 14

3 2 D 3 ) charakteryzują się identycznymi własnościami, jednak ze względu na rozpowszechnienie częściej stosowana jest 1α,25dihydroksycholekalcyferol (1,25(OH) 2 D 3 ) czyli kalcytriol. Istnieje około 10 prowitamin, z których powstają związki wykazujące aktywność witaminy D. Przemysłowa produkcja witaminy D ogranicza się głównie do tych dwóch. Ważnym metabolitem witaminy D jest 24R,25dihydroksywitamina D, która powstaje na alternatywnym szlaku hydroksylacji 25(OH)witaminy D. Główne działanie witaminy D polega na jej wpływie na regulację homeostazy wapnia i fosforanów. Dwa główne narządy efektorowe związane z tą funkcją, na które działają aktywne metabolity witaminy D to przede wszystkim jelita i kości, a w mniejszym stopniu nerki. W jelitach dochodzi do zwiększenia wchłaniania wapnia, z kości uwalnia wapń i fosforany (przy hipokalcemii) w nerkach współdziała z parathormonem w reabsorbcji wapnia. Aktywne metabolity witaminy D charakteryzują się szerokimi i różnorodnymi działaniami biologicznymi. Aktywność witaminy D wywierana jest poprzez działania genomowe i niegenomowe. Witamina D w wielu tkankach i komórkach łączy się z jądrowym receptorem witaminy D (VDR), a następnie tworzy heterodimer z receptorem kwasu 9cis retinowego (RXR) o własnościach czynnika transkrypcyjnego, przez co zapoczątkowuje działania genomowe. Witamina D kontroluje ponad 200 genów. Działania niegenomowe mediowane są przez zlokalizowany w błonie komórkowy receptor, który jest odmienny od receptora jądrowego i uruchamia wewnątrzkomórkowe szlaki metaboliczne modulujące działania wynikające z ekspresji genowej Pierwotnie stosowano nazwę witamina A (od antirachitic przeciwkrzywicza), ponieważ 3 / 14

4 zauważono, że chroni przed krzywicą i osteoporozą oraz pomaga w leczeniu tych chorób. Witamina D posiada wspólny dla steroidów rdzeń cyklopentanoperhydrofenatrenowy, z tą różnicą, że pierścień B uległ rozszczepieniu. Nie rozpuszcza się w wodzie, ale jest rozpuszczalna w tłuszczach. Jest dość odporna na działanie podwyższonej temperatury. Nie ulega rozpadowi w czasie długotrwałego przechowywania, o ile zostaną zapewnione odpowiednie warunki (m.in. brak ekspozycji na promieniowanie UV). Ponadto jest stosunkowo trwała w środowisku zasadowym i zarazem wrażliwa na działanie kwasów. Ergokalcyferol ogrzewany powyżej temperatury C przechodzi w biologicznie nieaktywne izomery. Prowitaminą D 2 jest ergosterol, a prowitaminą D 3 jest 7dehydrocholesterol. Choroby wywołane niedoborem witaminy D: osteoporoza, najczęstsza choroba, przyczyną której jest złe wchłanianie wapnia; rak prostaty, rak piersi, rak jajników, rak okrężnicy; krzywica niedobór witaminy D powoduje niezrównoważoną produkcję insuliny w trzustce i jest przyczyną cukrzycy typu 2 otyłość pogarsza wykorzystanie witaminy D w organizmie, co oznacza, że otyli ludzie mają wyższe potrzeby witaminy D; witaminą D leczy się łuszczycę; 4 / 14

5 depresja i schizofrenia niedobór witaminy D jest często mylnie diagnozowany jako fibromialgia z uwagi na symptomy: słabość mięśni, bóle mięśni, itp Niektórzy naukowcy również podają hipotezę, że niski poziom witaminy D może odgrywać rolę w rozwoju autyzmu. Podczas gdy istnieje wiele środowiskowych i genetycznych czynników wywołujących tę chorobę, dr John Cannell, założyciel Rady Witaminy D (organizacji nonprofit), uważa, że witamina D odgrywa istotną rolę, a jej niskie poziomy przyczyniają się do zwiększonego ryzyka autyzmu. W swojej pracy dr Cannell tłumaczy rozprzestrzeniania się autyzmu teorią witaminy D. Wyjaśnia również, jak powszechne objawy, włączając ich różnorodność, można wytłumaczyć jego teorią. Wyjaśnia też w końcu, jak najczęściej podejrzewana przyczyna autyzmu, czyli zatrucie rtęcią i stres oksydacyjny są włączone do jego teorii. Witamina D odgrywa ważną rolę w rozwoju mózgu oraz regulacji genów, a także w wielu innych aspektach np. regulacji immunologicznej i wzmacnianiu kości. Dr Cannell mówi, że kilka najsilniejszych dowodów działania witaminy D to fakt, że witamina ta w organizmie przemieniana jest na hormon steroidowy, który w doświadczeniach na zwierzętach miał istotny wpływ na rozwój mózgu. Przy niskich poziomach witaminy D rozwój mózgu, bez względu na obszary których dotyczy, będzie zaburzony. Autyzm występuje częściej na obszarach o obniżonej penetracji UVB, takich jak zbliżonych do biegunów szerokościach geograficznych, na obszarach miejskich oraz o dużym zanieczyszczeniu powietrza, a także terenach o wysokiej sumie opadów. W wielu pracach badawczych zauważono, że niezwykle wysoka ilość zaburzonych dzieci rodzi się na wiosnę, w porze roku, w której poziom witaminy D u matki jest zwykle najniższy. Są również badania, które wiążą ciemniejszą karnację skóry z podwyższonym ryzykiem wystąpienia autyzmu. Ciemniejsza skóra wymaga większej ekspozycji na słońce, by sprostać zapotrzebowaniu organizmu na witaminę D. 5 / 14

6 Badania nad tym tematem są we wczesnym stadium i nie ma mocnych dowodów, że witamina D zmniejsza ryzyko ujawnienia się autyzmu, ale przeprowadzono już kilka prac potwierdzających tę hipotezę. W 2010 roku opublikowano w Journal of Alternative and Complementary Medicine (J Altern Complement Med Jun;16(6):6415.) pracę badająca możliwy związek. Opracowanie to stwierdza, że grupa dzieci autystycznych ma znacznie niższe poziomy witaminy D niż grupa dzieci zdrowych. W innym badaniu uzyskano podobne wyniki. Praca dr Elisbeth Fernell i jej kolegów (Szwecja) przyjrzeli się poziomowi witaminy D u somalijskich matek, u których dzieci zdiagnozowano autyzm. Te matki miały bardzo niskie poziomy witaminy D, o wiele niższe niż u matek zdrowych dzieci. Ostatnie badania, które opublikował dr Fernell w 2008 i 2010 roku w Developmental Medicine and Child Neurology (Medycyna Rozwojowa i Neurologia Dziecięca), odkryły, że u dzieci somalijskich żyjących w Szwecji autyzm rozwija się 34 razy częściej niż u dzieci innego pochodzenia. Społeczność somalijska nawet nazwała auztym szwedzką chorobą. Somalijczycy żyjący w Minnesocie mają podobny problem. Problem. Szwecja i Minnesota nie mają wystarczająco dużo promieni słonecznych w ciągu roku, do których przyzwyczajeni są Somalijczycy i ich ciemna skóra absorbują znacznie mniej witaminy D niż rasa kaukaska żyjąca w tym rejonie. Dane z badań na zwierzętach wielokrotnie wykazały, że przy niedoborze witaminy D w czasie ciąży może nastąpić dysregulacja kilkudziesięciu białek biorących udział w rozwoju mózgu. Prowadzić to może do wzrostu jego wielkości oraz do powiększenia komór zaburzeń, których występowanie stwierdzano u dzieci autystycznych. Dzieci z zespołem Williamsa, które mogą mieć znacznie podwyższony poziom kalcytriolu (jedna z form wit. D) w okresie niemowlęctwa, przejawiają zazwyczaj fenotypy, które są przeciwieństwem autyzmu. Dzieci z krzywicą, związaną z niedoborem witaminy D, prezentują kilka markerów związanych z autyzmem, które najwyraźniej znikają po leczeniu dużymi dawkami witaminy D. Estrogen i testosteron mają bardzo różny wpływ na metabolizm kalcytriolu, różnice tego typu mogą wyjaśniać uderzające proporcje płci osób z autyzmem. Kalcytriol hamuje produkcję cytokin zapalnych w mózgu, tych, które zostały powiązane z autyzmem. Poziomy witaminy D są kojarzone z niezliczoną ilością innych chorób zarówno u dzieci jak i dorosłych, łącznie z rakiem, stwardnieniem rozsianym, cukrzycą typu 1 i 2, chorobą kości. Kobiety w ciąży powinny być uświadamiane o istotności adekwatnego spożycia witaminy D podczas ciąży dla ogólnego zdrowia i powinny zapewnić odpowiedni poziom witaminy D ich dziecku po urodzeniu. Mleko matki niestety nie jest źródłem witaminy D. Amerykańska Akademia Pediatryczna (American Academy of Pediatrics) zaleca, by wszystkie niemowlęta karmione piersią dostawały 400IU witaminy D dziennie. Kobiety w ciąży i karmiące powinny 6 / 14

7 otrzymywać min. 600 IU dziennie a tolerowana górna granica to 4,000 IU dziennie. Jeśli dziecko ma zdiagnozowany autyzm lub zaburzenie z spektrum autyzmu warto zapytać lekarza o badanie witaminy D, testem znanym też jako 25 (OH) D. wówczas będzie można zdecydować, czy dziecko potrzebuje dodatkowych suplementów z uwagi na niski poziom witaminy D. nie zaleca się podawania witaminy D bez wskazań lekarza. Jeśli teoria wiążąca autyzm z niedoborem witaminy D w ciąży i we wczesnym dzieciństwie jest prawdą poruszające jest to, lekarze mogą zapobiegać chorobie przepisując odpowiednie dzienne dawki witaminy D w tych okresach. Co równie ważne, mechanizm działania witaminy D pociąga za sobą skutki w leczeniu dzieci autystycznych. Anna Minasya (Uniwersytet Tampere, Finlandia, 2008): Witamina D i układ nerwowy abstrakt i wnioski Metabolity witaminy D3 (25hydroksywitamina D3 25(OH)D; i 1A25dihydroksywitamina d3 1,25(OH)2D) mają wpływ poprzez receptor witamy D i zmieniają część genów. System endokrynologiczny witaminy D3 jest istotny dla homeostazy wania i kości. Wiele Komórek nerwowych, niektóre obszary układu nerwowego i komórki mięśniowe są receptorami witaminy D. centralny układ nerwowy jest uważany za docelowy organ da witaminy D3. Kika klinicznych i eksperymentalnych badań na zwierzętach pokazują regulację fizjologicznych funkcji mózgu (takich jak neuroochrona, efekty przeciwepilepsyjne, immunomodulacja, reugulacja zachowania raz funkcje motoryczne) poprzez witaminę D. W opracowaniu skoncentrowano się na biologicznym działaniu systemu witaminy D i jej receptorów oraz genów zaangażowanych w jej metabolizm. Opracowanie pokazuje, że witamina D reguluje róże funkcje układu nerwowego praz potwierdza, że mózg może być uważany za docelowy organ dla witaminy D. 7 / 14

8 Otrzymano wnioski: 1. Nawet jeśli myszy pozbawione receptorów witaminy D mają normalny poziom wapnia, wykazują szereg subtelnych zaburzeń zachowania, łącznie z zachowaniami emocjonalnymi. Badania wykazały, że myszy te mają odbiegające od normy irracjonalne reakcje na nowe pokarmy, podczas gdy pamięć przestrzenna, zmysł węchu, smaku wydają się być normalne. 2. Zwiększona wrażliwość na napady padaczkowe u zmutowanych myszy, zwiększony wartość progowa u myszy leczonych 1,25(OH)2D oraz wyższa śmiertelność u myszy zmutowanych i nieleczonych wskazuje na prawdopodobną regulację receptorów witaminy D poprzez system neuroendokrynologiczny mózgu. 3. Myszy zmutowane wykazywały nienormalny fenotyp w teście pływania oraz nienormalną równowagę w testach. Ciekawostką jest fakt, że zmutowane myszy na dwóch różnych podkładach genetycznych wykazywały podobnie nienormalny sposób pływania. Chociaż morfologia organu przedsionkowego nie wykazywała żadnych różnic między dwoma genotypami, dane mocno wskazują na rolę układ receptorów witaminy D w regulacji funkcji przedsionkowych/ równowagi, koordynacji ruchowej i kontroli posturalnej. 4. W przeciwieństwie do mysz pozbawionych receptorów witaminy D myszy bez 1aOH wykazywały normalny sposób pływania i prawidłowe zachowanie w testach na równowagę, co sugeruje, że metabolit D3 nie jest istotny dla funkcji równowagi. 5. Receptory witaminy D znajdują się również w ślimaku usznym, co sugeruje, że są one zaangażowane w proces słyszenia. Zwiększony próg ABR u mysz pozbawionych receptorów witaminy D obserwowany przez 6 miesiącem życia, co sugeruje, że u mysz pozbawionych receptorów następuje progresywna sensoryczna i neuronalna utrata słuchu. Morfologia ślimaka była normalna. 8 / 14

9 6. Uzyskane dane popierają ważną rolę zarówno witaminy D i jej receptorów w układzie nerwowym, włączając kluczowe obszary jak zachowanie, emocjonalność oraz funkcje motoryczne i sensoryczne. Trzynaście faktów o witaminie D i ekspozycji na słońce, które prawdopodobnie są nieznane 1. Witamina D jest produkowana przez skórę w odpowiedzi na ekspozycję na ultrafioletowe promieniowanie z naturalnego światła słonecznego. 2. Lecznicze promienie słoneczne nie mogą przenikać przez szkło. Dlatego nie generuje się witaminy D siedząc w domu lub w samochodzie. 3. Prawie niemożliwe jest uzyskanie odpowiedniego poziomu witaminy D z diety. Ekspozycja na słońce to jedyny sposób na wytworzenie witaminy D w organizmie. 4. Należałoby wypić 10 wysokich szklanek mleka wzbogaconego witaminą D, by uzyskać minimalny wymagany poziom witaminy D w diecie. 5. Im dalej mieszka się od równika, tym dłuższa ekspozycja na słońcu jest potrzebna w celu 9 / 14

10 wytworzenia witaminy D. 6. Ludzie o ciemnej karnacji mogą potrzebować 2030 razy większej ekspozycji na światło słoneczne w porównaniu do osób o jasnym odcieniu skóry, aby wytworzyć tyle samo witaminy D. 7. Wystarczające poziomy witaminy D są podstawowe dla absorpcji wapnia w jelitach. Bez tego organizm nie może przyswajać wapnia, a podawanie suplementów wapnia jest wówczas bezcelowe. 8. Chroniczny niedobór witaminy D nie może być odbudowany w ciągu jednego dnia. Potrzeba miesięcy suplementowana witaminą D i ekspozycji na słońce, by odbudować układ kostny i nerwowy. 9. Nawet słabe filtry przeciwuv (SPF=8) blokują organizmowi możliwość wytwarzania witaminy D o 95%. 10. Nie można wytworzyć za wiele witaminy D ze światła słonecznego: organizm ma mechanizm samoregulacjii wygeneruje tylko tyle, ile potrzebuje. 11. Jeśli mocny nacisk na mostek powoduje ból, prawdopodobnie przyczyną jest chroniczny brak witaminy D. 12. Witamina D przed wykorzystaniem w organizmie jest aktywowana przez nerki i wątrobę. W przypadku choroby nerek lub wątroby mogą występować duże zaburzenia możliwości do 10 / 14

11 aktywacji witaminy w organizmie. 13. Chociaż witamina D jest jednym z najpotężniejszych lekarstw, organizm sam ją wytwarza, zupełnie za darmo i bez recepty. Szokujące statystyki dotyczące niedoborów witaminy D. Na niedobory witaminy D cierpi 32% lekarzy i studentów szkół medycznych; 40% populacji amerykańskiej ; 42% kobiet afroamerykańskich w wieku rozrodczym; 48% dziewcząt (911 lat); do 60% pacjentów szpitalnych; 11 / 14

12 76% ciężarnych ma niedobór witaminy D, co powoduje niedobory tej witaminy u ich dzieci. A to predysponuje je do zachorowania w przyszłości na cukrzycę typu 1, artretyzm, stwardnienie rozsiane i schizofrenia. Na niedobory cierpi 81% dzieci tych matek. Do 80% pacjentów chorujących w domu Źródło: / 14

13 6. Medical Hypotheses, 2008, vol. 70 (4) Hanna Myśliwiec, Michał Myśliwiec. Rola witaminy D w ustroju. Medycyna po Dyplomie. Wrzesień /9, s , Luz TaveraMendoza, John White. Słoneczna tarcza. Świat Nauki. Styczeń (197). S Dobrzańska A. i Zespół Ekspertów Polskie zalecenia dotyczące profilaktyki niedoborów witaminy D Zdzisław Sikorski, Chemia żywności, Wydawnictwa NaukowoTechniczne. Warszawa ISBN / 14

14 14 / 14