Wpływ witaminy d na patogenezę i przebieg stwardnienia rozsianego The role of vitamin d in the pathogenesis and course of multiple sclerosis

Wiadomości Lekarskie 2015, tom LXVIII, nr 1 Aluna Wpływ witaminy d na patogenezę i przebieg stwardnienia rozsianego The role of vitamin d in the pathogenesis and course of multiple sclerosis Anna Góral 1, Waldemar Brola 1, Marta Kasprzyk 1, Wojciech Przybylski 2 1 Oddział Neurologii Szpitala Specjalistycznego w Końskich, Końskie 2 Wydział Nauk o Zdrowiu, Instytut Pielęgniarstwa i Położnictwa, Zakład Profilaktyki Chorób Układu Pokarmowego, Uniwersytet Świętokrzyski, Kielce STRESZCZENIE Stwardnienie rozsiane (SR) jest postępującą zapalno-demielinizacyjną chorobą ośrodkowego układu nerwowego o nieznanej etiologii. W patogenezie podstawową rolę odgrywa proces autoimmunologiczny przy współudziale czynników środowiskowych oraz predyspozycji genetycznej. W ostatnich latach niedobór witaminy D został uznany za niezależny czynnik wpływający na wzrost ryzyka zachorowania na stwardnienie rozsiane. Niedoborem witaminy D określa się stan, w którym stężenie 25(OH)D w surowicy jest mniejsze niż 75 nmol/l (30 ng/ml). W wielu badaniach udokumentowano związek między występowaniem SR, jego przebiegiem i aktywnością a stężeniem witaminy D zależnym od ekspozycji na światło słoneczne i podaży w pożywieniu. Zaprezentowano również wnioski z badań nad skutecznością suplementacji, które wskazują na konieczność stosowania wyższych dawek kalcytriolu. Większość autorów uznaje dawkę profilaktyczną 4000 IU dziennie dla mieszkańców krajów o niskim nasłonecznieniu za bezpieczną i dobrze tolerowaną. Zwrócono uwagę, że suplementacja witaminą D jest wskazana i skuteczna tylko przy jej rzeczywistym niedoborze. Bezpieczeństwo, pozytywne nastawienie pacjentów do suplementacji oraz jej niski koszt dają nadzieję na zmniejszenie zachorowalności i złagodzenie przebiegu stwardnienia rozsianego. Słowa kluczowe: stwardnienie rozsiane, witamina D, patogeneza ABSTRACT Multiple sclerosis (MS) is a progressive, inflammatory demyelinating disease of the central nervous system, with an unknown aetiology. The pathogenesis of MS is mainly related with the autoimmune process, environmental factors and genetic predispositions. In recent years, hypovitaminosis D has been considered as an independent factor increasing the risk of multiple sclerosis. Hypovitaminosis D is defined as a condition in which the concentration of 25(OH)D in serum is lower than 75nmol/l (30 ng/ml). Numerous studies have documented the relation between the occurrence of MS, its course and activity, and vitamin D concentration dependent on sunlight and dietary intake. Conclusions from research on the effectiveness of supplementation have also been presented. They indicate the necessity of using higher doses of calcitriol. Most authors consider a preventive dose of 4000 IU daily as safe and well-tolerated by people living in low-insolation latitudes. It has been pointed out that vitamin D supplementation is indicated and effective only in cases of actual deficiency. The low risk and low cost of vitamin D supplementation, as well as patients positive attitude towards it, makes it a promising strategy for decreasing the incidence and alleviating the signs and symptoms of multiple sclerosis. Key words: multiple sclerosis, Vitamin D, pathogenesis Wiad Lek 2015, 68 (1), 58-64 WSTĘP Stwardnienie rozsiane (SR) jest chorobą o niejasnej etiologii, inspirującą badaczy do ciągłego poszukiwania możliwych przyczyn i patomechanizmów jej rozwoju. W patogenezie SR uwzględnia się czynniki immunologiczne, genetyczne i środowiskowe [1]. Najważniejszym elementem tych rozważań są badania mechanizmów immunologicznych. Bierze się pod uwagę również uwarunkowania genetyczne i potencjalne czynniki środowiskowe predysponujące do rozwoju choroby. Spośród czynników środowiskowych wiele uwagi poświęcono infekcjom wirusowym (zwłaszcza wirusowi Epsteina-Barr), szczepieniom, paleniu tytoniu, właściwościom geologicznym terenu, zanieczyszczeniom powietrza czy stresowi [1, 2]. Zainteresowanie wzbudzają badania nad kolejnym potencjalnym czynnikiem niskim poziomem witaminy D w surowicy. Od wielu lat wiadomo, że osoby mieszkające na dużych szerokościach geograficznych i mające ograniczony dostęp do światła słonecznego, nie wytwarzają wystarczającej ilości witaminy D i częściej chorują na SR [3]. W okolicach równika, gdzie jest duża ekspozycja na światło słoneczne, choroba prawie nie występuje. Do wyjaśnienia tego zjawiska zaproponowano hipotezę, że wysoki 58

Wpływ witaminy d na patogenezę i przebieg stwardnienia rozsianego poziom witaminy D może mieć ochronny wpływ na zachorowalność na stwardnienie rozsiane. Nadal jest wiele pytań, na które brak jeszcze konkretnych odpowiedzi: w jak sposób witamina D wywiera ochronny efekt, jaki wpływ na czynniki genetyczne ma działanie witaminy, czy suplementacja witaminą D może wpłynąć na naturalny przebieg stwardnienia rozsianego? BIOSYNTEZA I ROLA WITAMINY D Witamina D została odkryta w 1919 roku przez Mellanbe a, który wykazał, że krzywica może być spowodowana przez jej niedobory w diecie [4]. Obecnie witaminą D nazywamy grupę związków steroidowych rozpuszczalnych w tłuszczach, z których najbardziej znane są dwie formy: witamina D 2 (ergokalcyferol) i D 3 (cholekalcyferol). Witamina D 2 występuje w produktach roślinnych i grzybach natomiast witamina D 3 wytwarzana jest w organizmach zwierzęcych. Synteza skórna, zachodząca pod wpływem promieni ultrafioletowych B (UVB ultraviolet B radiation), zapewnia około 80 90% dobowego zapotrzebowania na witaminę D [2]. Niewielka jej ilość jest dostarczana z pokarmem. Prowitaminą D w skórze jest 7-dehydrocholesterol, który pod wpływem promieniowania UVB przechodzi w cholekalcyferol, ulegający następnie dwukrotnej hydroksylacji. W wątrobie dochodzi do hydroksylacji na pozycji 25, a w nerkach na pozycji 1. W wyniku tych procesów powstaje 1,25-dihydroksycholekalcyferol (1,25-dihydroksywitamina D), czyli kalcytriol najbardziej aktywna biologicznie postać witaminy D [5, 6]. Kalcytriol (1,25OH 2 D 3 ) jest hormonem podlegającym regulacji zwrotnej [5, 6]. Obecnie wiadomo, że hydroksylacja witaminy D w pozycji 1 zachodzi także w mózgu, jelicie grubym, płucach, gruczole sterczowym, gruczołach sutkowych, komórkach β wysp trzustki, monocytach i komórkach przytarczyc [6]. Pozanerkowa produkcja kalcytriolu wiąże się z lokalnym zapotrzebowaniem na ten hormon, powodujący między innymi zahamowanie proliferacji i stymulowanie różnicowania komórek, pobudzający wytwarzanie innych hormonów oraz biorący udział w procesach immunomodulacji. Ostatnie doniesienia podają, iż zdolność hydroksylacji witaminy D do formy aktywnej biologicznie mają także komórki układu odpornościowego [2, 5 8]. Kalcytriol w surowicy transportowany jest po związaniu z nośnikiem białkowym, globuliną DBP (vitamin D binding protein), następnie poprzez receptory cytoplazmatyczne i jądrowe łączy się ze specyficznymi sekwencjami DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy) nazywanymi receptorami dla witaminy D VDR (vitamin D receptor). Połączenie kalcytriolu z VDR działa jako czynnik transkrypcyjny prowadzi do zmian konformacyjnych oraz do interakcji z receptorem retinoidowym (RXR retinoid X receptor). Powstaje kompleks 1,25D-VDR-RXR, który łączy się z elementem odpowiedzi (VDRE vitamin D response element) w obrębie DNA [9, 10]. Rezultatem jest regulacja licznych funkcji komórkowych, m.in.: procesów metabolicznych zaangażowanych np. we wchłanianie wapnia w obrębie przewodu pokarmowego i kanalików nerkowych, naprawę DNA, różnicowanie i apoptozę komórek, stres oksydacyjny [6, 7]. Receptory VDR są szeroko rozpowszechnione w komórkach całego organizmu, włączając komórki immunologiczne, makrofagi, monocyty, komórki dendrytyczne, limfocyty B i T, neurony, oligodendrocyty, astrocyty i komórki glejowe [7 10]. Witamina D znana jest głównie jako regulator poziomu wapnia i fosforu, a jej niedobór wiąże się z krzywicą u dzieci, osteomalacją i osteoporozą u dorosłych. Wpływa ona również na rozwój i prawidłowe funkcjonowanie układu nerwowego oraz wykazuje wpływ ochronny na system sercowo-naczyniowy, układ rozrodczy, mięśnie, działa antyproliferacyjnie, przeciwinfekcyjnie i neuroprotekcyjnie [6, 7]. Ostatnie doniesienia przedstawiają ją jako substancję o działaniu plejotropowym, mającym ogromny wpływ na regulację aktywności procesów immunologicznych - przywraca korzystne proporcje pomiędzy populacjami limfocytów Th 2 i Th 1, czego globalnym efektem jest hamowanie reakcji zapalnej [8]. Wykazano, że aktywna postać witaminy D może wpływać na ekspresję ponad 500 genów [8 11]. Chociaż 1,25(OH)-dihydroksywitamina D jest najbardziej aktywną postacią witaminy D, rutynowo oznacza się w surowicy stężenie jej głównego metabolitu 25(OH)D, która doskonale odzwierciedla ilość witaminy D organizmie, pochodzącą zarówno z diety, jak i syntezy skórnej [6]. Niedoborem witaminy D określa się stan, w którym stężenie 25(OH)D jest mniejsze niż 75 nmol/l (poniżej 30 ng/ml) [11, 12]. Szacuje się, że globalnie niedobór witaminy D występuje u miliarda osób [6, 11]. Właściwe jej stężenie w surowicy powinno wynosić pomiędzy 30 80 ng/ml (tj. 75 200 nmol/l) [6]. Zapotrzebowanie dzienne wynosi około 5 μg; w diecie powinna znaleźć się 1/5 tej dawki, reszta natomiast jest syntetyzowana w organizmie pod wpływem promieni słonecznych. Bogatym źródłem witaminy D jest również tran, wątroba, grzyby, sery oraz żółtka jaj. W niektórych krajach europejskich, w których często poziom witaminy D w surowicy jest bardzo niski, margaryna oraz płatki śniadaniowe wzbogacane są w witaminę D. WITAMINA D A RYZYKO WYSTĄPIENIA STWARDNIENIA ROZSIANEGO W większości przeprowadzonych dotychczas badań poszukiwano zależności między stężeniem 25(OH)D a występowaniem i przebiegiem stwardnienia rozsianego. Zauważono, że populacje żyjące na północ lub południe od 40. równoleżnika, zarówno na półkuli północnej, jak i południowej są narażone na niedobór witaminy D. W tych rejonach, zamieszkałych przez 15% ludności świata, rozpowszechnienie SR jest największe [3, 14]. Na obszarze tym, na półkuli północnej położona jest większość obszaru Europy, Kanada, północne stany Stanów Zjednoczonych i Rosja. Na półkuli południowej leży Patagonia (o szczególnie dużym odsetku SR w populacji), Nowa Zelandia i Tasmania. Pozostałe 85% ludności świata żyje pomiędzy dwoma 40. równoleżnikami, na terenach o dużym nasłonecznieniu i tam też stwierdza się najniższą zachorowalność na SR [3, 14]. Już w 1960 roku Acheson dostrzegł zależność między występowaniem SR a ekspozycją na promienie słoneczne związaną z szerokością geograficzną [15]. Natomiast hipotezę łączącą niedobór witaminy D ze stwardnieniem rozsianym sformułował w 1974 roku Paul Goldberg [16]. Zauważył on związek czynników środowiskowych (nasłonecznienie) oraz nawyków żywieniowych (podaż witaminy D) z występowaniem stwardnienia rozsianego [16]. Wyniki kolejnych badań, oparte na niezbyt licznych populacjach pokazały, że zbyt mała ekspozycja na światło słoneczne, 59

Anna Góral i wsp. niedostateczna podaż witaminy D w diecie oraz niskie stężenie 25(OH)D może powodować zwiększone ryzyko zachorowania na tę chorobę [17,18]. Ascherio wykazał, że ryzyko zachorowania było o 62% mniejsze u młodych zdrowych osób, które miały stężenie witaminy D powyżej lub równe 99,2 nmol/l w porównaniu do osób, u których stężenie 25(OH)D było mniejsze niż 63,3 nmol/l [19]. Jedno z pierwszych obszernych badań oceniających związek stężenia witaminy D w surowicy z ryzykiem zachorowania na SR przeprowadzono w Stanach Zjednoczonych [20]. Badanie miało formę analizy prospektywnej oceniano dużą populację osób, pracujących dla wojska w latach 1992 2004 (ponad 7 mln osób) oznaczając poziomy witaminy D w próbkach surowicy przechowywanych w laboratoriach US ARMY i US NAVY. Poziomy witaminy D powiązano następnie z faktem zachorowania na SR. W badaniu uwzględniono także szerokość geograficzną rejonu zamieszkiwanego przez badanych przed wstąpieniem do służby wojskowej. Rezultaty pokazały silne korelacje między wysokim poziomem krążącej we krwi witaminy D i zmniejszonym ryzykiem zachorowania. W populacji rasy białej wykazano spadek ryzyka SR o 41% na każde 50 nmol/l wzrostu stężenia witaminy D, natomiast stężenie witaminy D powyżej 100 nmol/l wiązało się z 51% redukcją ryzyka zachorowania [20]. Wyniki badań epidemiologicznych wskazują również na ochronne działanie witaminy D przyjmowanej z pożywieniem a ryzykiem wystąpienia SR. Na podstawie danych pochodzących z bazy Nurses Health Study i Nurses Health Study II (około 190 tys. kobiet obserwowanych w latach 1980 2001) stwierdzono, że ryzyko zachorowania na SR u kobiet przyjmujących co najmniej 400 IU witaminy D dziennie jest o 41% niższe w stosunku do kobiet nie stosujących suplementacji. [21]. Salzer i wsp. oceniali stężenia 25-hydroksywitaminy D w próbkach krwi pobranych od ponad 164 000 osób na przestrzeni około 30 lat [22]. Porównywano stan zdrowia osób, w których krwi poziom 25(OH)D wynosił co najmniej 75 nmol/l i mniej niż 75 nmol/l. Stwierdzono, że wyższe stężenie we krwi było związane z mniejszym ryzykiem zachorowania na stwardnienie rozsiane (iloraz szans OR:0,39). W ocenie autorów badanie potwierdziło ochronne właściwości wyższych stężeń hydroksywitaminy D [22]. Badano również wpływ ekspozycji słonecznej na ryzyko wystąpienia stwardnienia rozsianego. Wpływ promieni UVB na syntezę witaminy D zależy od wielu czynników m.in. pory dnia, karnacji skóry, ubrania, używania kremów przeciwsłonecznych [2]. Simpson i wsp. na podstawie analizy 839 przypadków wykazali, że praca w warunkach dużej ekspozycji na światło słoneczne niesie mniejsze ryzyko względne zachorowania na SR [23]. Badanie retrospektywne oceniające 79 par bliźniąt jednojajowych, z których jedno było chore na SR wykazało wzrost ryzyka wystąpienia choroby w związku ze zmniejszoną ekspozycją na słońce w dzieciństwie. Iloraz ryzyka zachorowania na SR dla bliźniąt, które zażywały kąpieli słonecznych, wyniósł 0,40 [24]. Zaobserwowano także zmniejszanie się ryzyka rozwoju SR u osób migrujących z krajów położonych na wyższych szerokościach geograficznych w rejony o większym nasłonecznieniu [25]. Chociaż światło słoneczne dla większości ludzi jest głównym źródłem witaminy D, to pochodzenie tej witaminy z diety lub suplementów może być znaczące szczególnie w zimie i na dużych szerokościach geograficznych. Przeprowadzone przez Westlunda badanie wykazało bardzo rzadkie występowanie SR w nadbrzeżnych wioskach norweskich [26]. Związane to było ze spożywaniem dużej ilości ryb bogatym źródle witaminy D, które jest rekompensatą za niski poziom światła słonecznego podczas długo trwających zim [26]. Miesiąc narodzin także może być czynnikiem wpływającym na ryzyko wystąpienia SR. Salzer i wsp. analizowali miesiąc urodzenia ponad 9000 chorych w Szwecji i stwierdzili, że najwięcej osób urodzonych było w czerwcu [27]. Australijskie badania 1524 chorych na SR wykazały, że najwięcej chorych rodzi się w maju i czerwcu, a najmniej w listopadzie i grudniu [28]. Natomiast analiza 967 pacjentów z amerykańskiego rejestru chorych w SR wykazała, że urodzeni w okresie zimy rozpoczynają chorować na SR średnio 2,8 roku wcześniej niż urodzeni w innych porach roku [29]. Willer i wsp. na podstawie analizy danych obejmujących ponad 42 000 chorych z Kanady, Wielkiej Brytanii, Danii i Szwecji, stwierdzili, że znacząco mniej urodziło się w listopadzie i znacząco więcej w maju [30]. W polskich badaniach Cendrowski wykazał wyższe ryzyko dla chorych urodzonych w kwietniu [31]. Obserwacje te sugerują, że ekspozycja na słońce w okresie prenatalnym lub w pierwszych miesiącach życia może być ważna w etiologii SR, lecz związki z poziomem witaminy D są niejasne. Ekspozycja słoneczna i ryzyko SR może się bezpośrednio wiązać z ochronnym wpływem UVB. Mirzaei i wsp. tłumaczą to zjawisko niskimi poziomami witaminy D u matki w późnej ciąży, wynikającymi z mniejszego nasłonecznienia w zimie i wczesnej wiośnie. W celu weryfikacji tej hipotezy, przeprowadzili badanie, w którym wykazali, że wyższe stężenie 25(OH)D we krwi matki wiązało się z mniejszym ryzykiem wystąpienia SR u dziecka [32]. WPŁYW WITAMINY D NA PRZEBIEG STWARDNIENIA ROZSIANEGO Pacjenci ze stwardnieniem rozsianym wykazują relatywnie niskie stężenia 25OH-D 3 w surowicy, a wraz z przebiegiem choroby poziom ten ma tendencję do obniżania się. Zauważono jednocześnie, że spadek stężenia witaminy D może zwiększać prawdopodobieństwo pojawienia się nowych rzutów i świeżych ognisk demielinizacyjnych w badaniu MRI oraz wiązać się ze zwiększeniem stopnia niepełnosprawności [2, 23, 33]. Aktualnie prowadzonych jest wiele badań, które mają wyjaśnić, w jaki sposób poziom witaminy D może modyfikować przebieg stwardnienia rozsianego. Pierwsze pionierskie doniesienia Goldberga i wsp. na ten temat były bardzo optymistyczne suplementacja dawką 5 000 IU/d przez 2 lata u 10 pacjentów z rzutowo-remisyjną postacią SR wiązała się ze spadkiem liczby rzutów nawet o 50% [34]. Burton i wsp. podawali przez rok 14 000 IU/d witaminy D 25 pacjentom z rzutowo-remisyjną postacią SR, natomiast kolejnych 25 chorych otrzymywało placebo [35]. Odnotowano spadek liczby rzutów o 47 % vs. 17% w grupie kontrolnej. W innym trwającym 12 miesięcy badaniu, zaprojektowanym przez Wingerchuka i wsp. objęto obserwacją 15 pacjentów z rzutowo-remisyjną postacią SR. Suplementacja witaminą D spowodowała spadek częstości zaostrzeń o 27% względem stanu wyjściowego [18]. Kimball i wsp. obserwo- 60

Wpływ witaminy d na patogenezę i przebieg stwardnienia rozsianego wali 12 pacjentów otrzymujących witaminę D w dawkach 28 000 280 000 IU tygodniowo przez 28 tygodni [36]. Stwierdzili zależność między suplementacją a spadkiem średniej liczby zmian wzmacniających się po kontraście w obrazach rezonansu magnetycznego [36]. W jedynym polskim, dotychczas opublikowanym badaniu dotyczącym stwardnienia rozsianego, oceniano stężenie 25(OH)D i gospodarkę wapniowo-fosforanową u pacjentów z nawracająco-zwalniającą postacią choroby [37]. Stwierdzono znacząco niższe poziomy 25(OH)D u chorych z SR w porównaniu do grupy kontrolnej. Pacjenci w bardziej zaawansowanych stadiach (chorujący 5 6 lat) mieli niższe poziomy 25(OH)D w porównaniu do okresu wczesnego choroby. Różnice te były wyraźniejsze u kobiet, natomiast nie znaleziono wpływu niskiego stężenia 25(OH)D na gospodarkę wapniowo-fosforanową ani na stopień niepełnosprawności oceniany w Expended Disability Status Scale (EDSS)[37]. W randomizowanym, kontrolowanym placebo, prowadzonym metodą podwójnie ślepej próby badaniu Soilu- Hänninen i wsp. obserwowano 66 osób z SR leczonym interferonem β-1b [38]. Jako terapię uzupełniającą 34 osoby otrzymywały tygodniową dawkę 20 tys. IU witaminy D przez rok, natomiast pozostali pacjenci stanowili grupę kontrolną. Następnie analizowano obrazy MRI przed oraz po okresie suplementacji i porównywano w obu grupach. W grupie otrzymującej witaminę D nieznacznie zmniejszyła się liczba zmian w obrazach T2, znacząco mniej było zmian w T1, jednak nie przełożyło się to na poprawę stanu klinicznego [38]. Mowry i wsp. w badaniu kohortowym obejmujących 469 pacjentów z SR (obserwacja pięcioletnia) stwierdzili, iż na każdy wzrost stężenia witaminy D o 25 nmol/l (10 ng/ml), przypadał 15% spadek ilości nowych zmian obrazowych w T2 i 32% spadek ilości zmian wzmacniających się po gadolinie. Obserwowano polepszenie sprawności ogólnej chorych, poprawę siły mięśniowej i szybkości chodu [39]. W kolejnym badaniu oceniającym suplementację witaminą D w dawce 3010 IU/d przez okres 2,5 roku, zaobserwowano, że stężenie witaminy D powyżej 50 nmol/l wiązało się ze znacznym spadkiem liczby rzutów, a poziom witaminy D korelował z ciężkością i stopniem niesprawności chorych [40]. Autorzy sugerują ponadto, że utrzymanie poziomów witaminy D w surowicy między 60 a 110 nmol/l powoduje największy spadek liczby rzutów. Przekraczanie powyższych stężeń nie przynosi większych korzyści [40]. Wielu autorów podkreśla również, że niski poziom witaminy D jest ważnym czynnikiem ryzyka konwersji CIS (clinical isolated syndrome) w pełnoobjawowe stwardnienie rozsiane [23, 42, 43]. Kanadyjskie badania obejmujące grupę dzieci z izolowanym zespołem objawów, wykazały u 100% obniżony poziom 25(OH) D w surowicy krwi. Przez minimum rok obserwacji podawano dzieciom witaminę D 3. Pełny obraz choroby rozwinął się u 16% i w grupie tej poziom witaminy D był niższy niż u pozostałych dzieci [43]. Mimo zachęcających wyników, należy pamiętać, że suplementacja witaminą D jest skuteczna tylko u osób mających jej niedobory [2, 40]. Większość dotychczasowych prób trwała jednak zbyt krótko, badania rzadko miały grupę kontrolną i obejmowały niewielkie populacje. Konieczne są dalsze wieloletnie, randomizowane, kontrolowane placebo i oparte na dużych grupach pacjentów badania wpływu witaminy D na przebieg stwardnienia rozsianego. WPŁYW WITAMINY D NA UKŁAD IMMUNOLOGICZNY I EKSPRESJĘ GENÓW Od wielu lat dysponujemy dowodami świadczącymi o udziale witaminy D w regulacji szeroko pojętej odpowiedzi immunologicznej, co jest jednym z najlepiej udokumentowanych nieklasycznych jej działań. Wiele komórek limfocyty B, T, monocyty, makrofagi, komórki dendrytyczne posiada zarówno zdolność hydroksylacji 25(OH)D do jej aktywnej postaci, jak i receptory VDR [7, 9, 10, 4]. Przez długi czas uważano, że witamina D jest odpowiedzialna za tzw. odporność wrodzoną, wynikającą z jej zdolności do stymulacji różnicowania prekursorowych monocytów do dojrzałych postaci makrofagów, co traktowano jako działanie antybakteryjne witaminy D. Obecnie wiadomo, że 1,25(OH) 2 D pozytywnie reguluje ekspresję genów określonych peptydów przeciwbakteryjnych, np. katelicydyny, wykazującej działanie przeciwbakteryjnie wobec prątków gruźlicy oraz B 2 -defensyny [45]. Natomiast rola witaminy D w zakresie odporności typu humoralnego jest bardziej złożona. Zarówno pobudzone limfocyty B, jak i T wykazują ekspresję dla VDR. Kalcytriol wpływa na przesunięcie profilu wytwarzania cytokin z limfocytów Th 1 na Th 2 [46]. Aktywna postać witaminy D hamuje produkcję przeciwciał przez limfocyty B i jest ujemnym sygnałem dla wytwarzania przez makrofagi cytokin (IL-12, IL-2, INF-γ) oraz ekspresji na tych komórkach cząsteczek powierzchniowych [47]. W próbach wyjaśnienia tła autoagresji wielu chorób i roli, jaką odgrywa w nich witamina D, wiele miejsca poświęca się limfocytom T regulującym, tzw. Treg (fenotyp CD4/CD25), wydzielającym interleukinę 10 (IL-10), których aktywność istotnie stymuluje kalcytriol [5]. Limfocyty Treg są odpowiedzialne za hamowanie nadmiernej reakcji przeciwzapalnej, m.in. dlatego witaminie D przypisuje się działanie immunomodulujące. Zarówno w badaniach eksperymentalnych, jak i klinicznych wykazano, że niedobór witaminy D sprzyja rozwojowi chorób autoimmunologicznych w tym stwardnienia rozsianego [49] oraz cukrzycy typu 1 [50]. Model zwierzęcy stwardnienia rozsianego, tzw. eksperymentalne autoimmunologiczne zapalenie mózgu i rdzenia (EAE experimental autoimmune encephalomyelitis), jest następstwem zaburzeń odpowiedzi immunologicznej o typie komórkowym aktywne wobec antygenów mielinowych pobudzone limfocyty T, przekraczają barierę krew mózg powodując demielinizację [51]. Model ten zdaje się w pełni potwierdzać wpływ immunomodulujący witaminy D, bowiem kilka badań wykazało, iż stosowanie 1,25(OH)D skutecznie zapobiega wystąpieniu EAE i jego progresji u myszy [51, 52]. Dokładne mechanizmy komórkowe nie są znane, przypuszcza się, że znaczenie tu ma wzrost liczby i aktywności limfocytów regulatorowych stymulujących syntezę dwóch cytokin o silnym działaniu przeciwzapalnym: IL-4 i TGF-β [51, 52]. Correale i wsp. oceniali stężenie witaminy D u pacjentów z rozpoznanym SR. Kohorta liczyła 132 osoby, w tym 58 osób z rzutowo-remisyjną postacią SR, 34 podczas rzutu, 40 z po- 61

Anna Góral i wsp. stacią pierwotnie postępującą, a wyniki porównywano z grupą kontrolną 60 zdrowych osób [53]. Wykazano znacznie niższe poziomy stężeń witaminy D u osób z postacią rzutowo-remisyjną w porównaniu do grup kontrolnej. Podczas rzutu poziomy te były również niższe niż w remisji. W badaniu wykazano, że witamina D odgrywa bardzo ważną rolę w homeostazie komórek limfocytów T: witamina hamowała proliferację limfocytów T CD4 + oraz limfocytów MBP specyficznych, nasilała rozwój komórek produkujących IL-10 (działanie przeciwzapalne), hamowała komórki produkujące IL-6 i IL-17 [53]. Inne badania również potwierdzały zdolność witaminy D do hamowania proliferacji autoreaktywnych limfocytów [9, 18, 23, 54]. Na poprawę stanu układu immunologicznego wpływ ma również suplementacja witaminą D. W badaniu Smoldersa i wsp. wykazano, że suplementacja witaminą D w dawce 20 000 IU przez 12 tygodni powodowała wzrost odsetka limfocytów T CD4 + IL-10 + [54]. Kimball i wsp. dowiedli, że stężenie 25(OH) D przewyższające 100 nmol/l (40 ng/ml) powoduje hamowanie nadmiernej aktywacji limfocytów T [55]. Burton i wsp. wykazali, że pacjenci przyjmujący 40 000 IU lub 10 000 IU witaminy D dziennie wykazują zmniejszenie aktywności proliferacyjnej limfocytów T [35] natomiast Mahon i wsp. znaleźli zależność między suplementacją witaminą D a zwiększeniem stężenia transformującego czynnika wzrostu β1 (TGF-β1 transforming growth factor-β) we krwi [56]. Mosayebi i wsp. 62 chorym z SR przez 6 miesięcy podawali domięśniowo 300 000 IU witaminy D lub placebo i wykazali znamiennny wzrost stężenia interleukiny (IL)-10 i TGF-β w grupie badanej względem grupy kontrolnej [57]. Kolejną ważną kwestią jest wpływ witaminy D na ekspresję genów. Ramagopalan i wsp. odkryli, że ekspresja kompleksu zgodności tkankowej HLA-DRB1*1501, obecnego u 14 30% osób z populacji o wysokim ryzyku zachorowania na SR, jest regulowana przez witaminę D, dzięki obecności w jego sekwencji rejonu VDRE [58, 59]. Handunnetthi i wsp. w oparciu o wyniki kolejnych badań postawili tezę, że allel HLA-DRB1*15 ma istotne znaczenie tylko wtedy, gdy u chorych istnieje niedobór witaminy D [60]. Na podstawie tych obserwacji powstała hipoteza mówiąca, że niedobór witaminy D we wczesnym dzieciństwie może wiązać się z ekspresją HLA-DRB1 w grasicy, co prawdopodobnie zwiększa ryzyko autoimmunizacji i wystąpienia SR w wieku późniejszym [59, 60]. Obecnie uważa się, że haplotyp HLA-DRB1*1501 jest najsilniejszym genetycznym czynnikiem ryzyka SR u osób pochodzących z północnej Europy, u których stwierdzono około trzykrotnie większe ryzyko rozwoju SR [60, 61]. Przypuszcza się, że również inne kombinacje funkcjonalne genów związanych z witaminą D mogą wpływać na ryzyko rozwoju SR. Najczęściej badanymi genami są VDR i IRF8 (interferon regulatory factor 8), które wydają się odgrywać istotną rolę w patogenezie SR [61]. Jednak jak na razie wyniki nie są przekonywujące. Podobnie związek miedzy polimorfizmem VDR a SR jest niespójny, chociaż może to być spowodowane wpływem środowiska, mogącym modyfikować genetyczny związek z SR. W kolejnych latach badanie całego genomu (GWAS genomewide association study) wykazało znaczenie genów CYP27B1 i CYP24A1 związanych z metabolizmem witaminy D i wpływających na odporność komórkową w SR [62]. Inne badania donoszą o możliwej interakcji pomiędzy spożyciem witaminy D i polimorfizmem VDR oraz pomiędzy ekspozycją słoneczną a dwoma innymi polimorfizmami związanymi z witaminą D: CDX2 (rejon receptora VDR) oraz allelem genu MC1R, kodującego receptor melanokortyny 1 [62, 63]. Obserwacje te są kolejnym przyczynkiem wspierającym hipotezę wpływu czynników środowiskowych na ryzyko wystąpienia SR. PODSUMOWANIE Spośród licznych czynników środowiskowych, niski poziom witaminy D w surowicy oraz infekcja wirusem Epsteina-Barr (EBV) i palenie tytoniu, zostały uznane za niezależne czynniki wpływające na wzrost ryzyka zachorowania na stwardnienie rozsiane [2, 19, 22, 65]. Witamina D ze względu na różnorodność działań jest szczególnie ważna dla układu odpornościowego. Dlatego jej niedobór w wieku młodzieńczym i wczesnej dojrzałości odgrywa główną rolę w zwiększeniu ryzyka wielu chorób autoimmunologicznych, w tym SR. Wyniki licznych badań wskazują na jej potencjalnie korzystne działanie profilaktyczne zwłaszcza w krajach o małym nasłonecznieniu. Przyczynami niedoboru witaminy D w zdrowej populacji są ograniczenie syntezy skórnej oraz niedostateczne spożywanie w diecie. Zmiany trybu życia, zanieczyszczenia atmosferyczne, a także stosowanie filtrów słonecznych sprawiły, że współczesny mieszkaniec Europy czy Ameryki Północnej otrzymuje zaledwie niewielką część dawki promieniowania UVB, koniecznego do syntezy skórnej witaminy. Dwudziestominutowa ekspozycja na światło słoneczne w miesiącach letnich zapewnia produkcję 10000 IU/d witaminy D, podczas gdy dieta może dostarczyć najwyżej 40 400 IU/d [2]. Dlatego też niedobór witaminy 25(OH)D występuje powszechnie u zdrowej populacji ogólnej niezależnie od rasy, płci i wieku [13]. Obecnie uważa się, że dzienne zapotrzebowanie osoby dorosłej wynosi 800 1000 IU/d, jeżeli jej ekspozycja na słońce jest niewystarczająca (w Polsce od października do kwietnia) [6]. Taka dawka powinna być przyjmowana przez osoby unikające nasłonecznienia, jak również stosowana przez wszystkich w wieku powyżej 65 lat z powodu spowolnienia skórnej syntezy witaminy D oraz ze względu na udowodnione działanie przeciw osteoporozie [6]. W profilaktyce stwardnienia rozsianego dawki powinny być jednak wyższe. Mimo wszystkich dowodów na współistnienie niskiego stężenia 25(OH)D ze stwardnieniem rozsianym, nie ma jednoznacznych zaleceń dotyczących suplementacji, a tym bardziej wysokości dawki witaminy D u tych chorych. Sugerowana dzienna dawka powinna wynosić 4000 IU/d, aby zapewnić stężenie we krwi między 30 a 80 ng/ml (75 a 200 nmol/l) [57, 65, 66]. Przed podjęciem decyzji o suplementacji witaminą D należy oznaczyć jej poziom, bowiem nie jest korzystne, aby podnosić poziom 25(OH)D powyżej 80 ng/ml. Należy również rozważyć możliwe ryzyko hiperkalcemii w tym celu wskazane jest oznaczenie poziomu wapnia przed wdrożeniem leczenia oraz kontrola po 6 i 12 miesiącach. Ryzyko hiperkalcemii jest praktycznie równe zeru, gdy kalcemia przy pierwszym pomiarze jest prawidłowa i stosujemy naturalną witaminę D (cholekalcyferol). 62

Wpływ witaminy d na patogenezę i przebieg stwardnienia rozsianego Większość autorów propaguje profilaktyczne podawanie witaminy D u wszystkich mieszkańców krajów o niskim nasłonecznieniu, w których nie prowadzi się powszechnie wzbogacania produktów żywnościowych w cholekalcyferol (w tym Polsce). Zalecenia te dotyczą zwłaszcza rodzeństwa chorych na stwardnienie rozsiane, pacjentów z allelem HLA-DRB1*15, osób z wysokim mianem przeciwciał EBV, pacjentów z CIS oraz leczonych interferonem β [19, 32, 40, 43, 5]. Chociaż wyniki dotychczasowych badań potwierdzają bezpieczeństwo nawet dużych dawek witaminy D, to ostateczna weryfikacja hipotezy, że witamina D może redukować ryzyko SR i modulować jego przebieg wymaga dalszych obserwacji. Jedynie wieloletnie, prospektywne, randomizowane badania kliniczne pomogą ustalić jej realne miejsce w profilaktyce i terapii. PIŚMIENNICTWO 1. Potemkowski A. Epidemiologia. In: Losy J [ed.]. Stwardnienie rozsiane. Wydawnictwo Czelej, Lublin. 2013,59 73. 2. Ascherio A, Munger KL, Simon KC. Vitamin D and multiple sclerosis. Lancet Neurol. 2010;9:599 612. 3. Bulman D, Ebers GC. The geography of MS reflects genetic susceptibility. J. Trop. Geogr. Neurol. 1992;2:66 72. 4. Mellanby E. An experimental investigation on rickets. Lancet. 1919;1:407 412. 5. Prosser DE, Jones G. Enzymes involved in the activation and inactivation of vitamin D. Trends Biochem Sci. 2004;29:664 673. 6. Napiórkowska L, Franek E. Rola oznaczania witaminy D w praktyce klinicznej. Chor. Serca i Nacz. 2009;6:203 210. 7. Eyles DW, Smith S, Kinobe R, et al. Distribution of the vitamin D receptor and 1 alphahydroxylase in human brain. J. Chem Neuroanat. 2005;29:21 30. 8. Kalueff AV, Minasyan A, Keisala T, et al. The vitamin D neuroendocrine system as a target for novel neurotropic drugs. CNS Neurol. Disord. Drug Targets. 2006;5:363 371. 9. Norman AW. Vitamin D receptor (VDR): new assignments for an already busy receptor. Endocrinology. 2006;147:5542 48. 10. Norman AW. From vitamin D to hormone D: fundamentals of the vitamin D endocrine system essential for good health. Am J Clin Nutr. 2008;88:491S 99S. 11. Cannell JJ, Hollis BW. Use of vitamin D in clinical practice. Altern Med Rev. 2008;13:6 20. 12. Heaney RP. Functional indices of vitamin D status and ramifications of vitamin D deficiency. Am J Clin Nutr. 2004;80:1706S-1709S. 13. Holick MF. Vitamin D deficiency. N Engl J Med. 2007;357:266 281. 14. Vukusic S, Van Bockstael V, Gosselin S, Confavreux C. Regional variations in the prevalence of multiple sclerosis in French farmers. J Neurol Neurosur. Psychiatry. 2007;78:707 709. 15. Acheson E, Bachrach C, Wright F. Some comments on the relationship of the distribution of multiple sclerosis to latitude, solar radiation and other variables. Acta Psychiatr Scand Suppl 1960;35:37 42. 16. Goldberg P. Multiple sclerosis: vitamin D and calcium as environmental determinants of prevalence (a view point). Part I: sunlight, dietary factors and epidemiology. Int. J. Envion. Studies. 1974;6:19 27. 17. Nieves J, Cosman E, Herbert J, et al. High prevalence of vitamin D deficiency and reduced bone mass in multiple sclerosis. Neurology. 1994;44:1687-1692. 18. Wingerchuk DM, Lesaux J, Rice GP, et al. A pilot study of oral calcitriol (1,25-dihydroxyvitamin D3) for relapsing remitting multiple sclerosis. J Neurol Neurosurg. Psychiatr. 2005;76:1294 1296. 19. Ascherio A. Vitamin D deficiency as a risk factor. Multiple Sclerosis. 2010;16:S7 S39. 20. Munger KL, Levin LI, Hollis BW, et al. Serum 25-hydroxyvitamin D levels and risk of multiple sclerosis. JAMA 2006;296:2832 2838. 21. Munger KL, Zhang SM, O Reilly E, et al. Vitamin D intake and incidence of multiple sclerosis. Neurology. 2004;62:60 65. 22. Salzer J, Hallmans G, Nyström M, et al. Vitamin D as a protective factor in multiple sclerosis. Neurology. 2012;79(21):2140-2145. 23. Simpson S Jr, Taylor B, Blizzard L, et al. Higher 25-hydroxyvitamin D is associated with lower relapse risk in multiple sclerosis. Ann Neurol. 2010;68:193 203. 24. Islam T, Gauderman WJ, Cozen W, Mack TM. Childhood sun exposure influences risk of multiple sclerosis in monozygotic twins. Neurology. 2007;69:381 388. 25. Gale CR, Martyn CN. Migrant studies in multiple sclerosis. Prog Neurobiol. 1995;47:425 448. 26. Westlund K. Distribution and morality time trend of multiple sclerosis and some other disease in Norway. Acta Neurol Scand. 1970;46:455 483. 27. Salzer J, Svenningsson A, Sundström P. Season of birth and multiple sclerosis in Sweden. Acta Neurol. Scand. 2010;121:20 23. 28. Staples J, Ponsonby AL, Lim L. Low maternal exposure to ultraviolet radiation in pregnancy, month of birth, and risk of multiple sclerosis in offspring: longitudinal analysis. BMJ 2010;340:1640. 29. McDowell T, Amr S, Langenberg B, et al. Time of birth, residential solar radiation and age at onset of multiple sclerosis. Neuroepidemiology 2010;34:238 244. 30. Willer CJ, Dyment DA, Sadovnick AD, et al. Timing of birth and risk of multiple sclerosis: population based study. BMJ 2005;330:120. 31. Cendrowski W. Distortion of birth distribution in multiple sclerosis: relation to season, gender and residential province. Med Biol Sci. 2012;26:39-44. 32. Mirzaei F, Michels KB, Munger K, et al. Gestational vitamin D and the risk of multiple sclerosis in offspring. Ann Neurol. 2011;70:30-40. 33. Smolders J, Menheere P, Kessels A, et al. Association of vitamin D metabolite levels with relapse rate and disability in multiple sclerosis. Mult Scler. 2008;14:1 5. 34. Goldberg P, Fleming M, Picard E. Multiple sclerosis: decreased relapse rate through dietary supplementation with calcium, magnesium and vitamin D Med Hypotheses. 1986;21:193 200. 35. Burton J, Kimball S, Vieth R, et al. A phase I/II dose escalation trial of vitamin D3 and calcium in multiple sclerosis. Neurology. 2010;74:1852 1859. 36. Kimball SM, Ursell MR, O Connor P, Vieth R. Safety of vitamin D3 in adults with multiple sclerosis. Am J Clin Nutr. 2007;86:645 651. 37. Kubicka K, Pierzchała K. Stężenie 25(OH)D3 i gospodarka wapniowo-fosoranowa u chorych na postać nawracająco-zwalniającą stwardnienia rozsianego. Neurol Neurochir Pol. 2013;47(2):126-30. 38. Soilu-Hänninen M, Aivo J, Lindström B, et al. A randomised, double blind, placebo controlled trial with vitamin D3 as an add-on treatment to interferon β-1b in patients with multiple sclerosis. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2012;83:565 571. 39. Mowry E, Waubant E, McCulloch C, et al. Vitamin D status predicts new brain magnetic resonance imaging activity in multiple sclerosis. Ann Neurol. 2012;72:234 240. 40. Pierrot-Deseilligny C, Rivaud-Péchoux S, Clerson P, et al. Relationship between 25-OH-D serum level and relapse rate in multiple sclerosis patients before and after vitamin D supplementation. Ther Adv Neurol Disord. 2012;5:187 198. 41. Mowry E, Krupp L, Milazzo M, et al. Vitamin D status is associated with relapse rate in pediatric-onset MS. Ann Neurol. 2010;67:618 624. 42. Ascherio A, Munger K, Simon C, et al. Serum 25-hydroxyvitamin D concentrations among patients in BENEFIT predicts conversion to multiple sclerosis, MRI lesions, and brain volume loss. Mult. Scler. 2012;18(Suppl. 4):374 375. 43. Banwell B, Bar-Or A, Arnold DL, et al. Clinical, environmental, and genetic determinants of multiple sclerosis in children with acute demyelination: a prospective national cohort study. Lancet Neurol. 2011;10(5):436 45. 44. Hewison M. An update on vitamin D and human immunity. Clin Endocrinol. (Oxf) 2012;76:315 325. 45. Chocano-Bedoya P, Ronnenberg AG. Vitamin D and tuberculosis. Nutr Rev. 2009;67:289-3. 46. Lemire JM, Archer DC, Beck L, et al. Immunosuppressive actions of 1,25-dihydroxyvitamin D3: preferential inhibition of Th1 functions. J Nutr. 1995;125:1704S-8S. 47. Provvedini DM, Tsoukas CD, Deftos LJ, et al. 1,25-dihydroxyvitamin D3 receptors in human leukocytes. Science 1983;221:1181-3. 63

Anna Góral i wsp. 48. Lagishetty V, Liu NQ, Hewison M.:Vitamin D metabolism and innate immunity. Mol Cell Endocrinol. 2011;347:97-105. 49. Holmøy T, Kampman MT, Smolders J. Vitamin D in multiple sclerosis: implications for assessment and treatment. Expert Rev Neurother. 2012;12:1101-12. 50. Mathieu C, Badenhoop K. Vitamin D and type 1 diabetes mellitus: state of the art. Trends Endocrinol Metab. 2005;16:261-6. 51. Lemire JM, Archer DC. 1,25-dihydroxyvitamin D3 prevents the in vivo induction of murine experimental autoimmune encephalomyelitis. J Clin Invest. 1991;87:1103-1107. 52. Hayes CE, Cantorna MT, DeLuca HF. Vitamin D and multiple sclerosis. Proc Soc Exp Biol Med. 1997;216:21-27. 53. Correale J, Ysrraelit MC, Gaitan MI. Immunomodulatory effects of Vitamin D in multiple sclerosis. Brain. 2009;132:1146 1160. 54. Smolders J, Menheere P, Thewissen M et al. Regulatory T cell function correlates with serum 25-hydroxyvitamin D, but not with 1,25-dihydroxyvitamin D, parathyroid hormone and calcium levels in patients with relapsing remitting multiple sclerosis. J Steroid Biochem Mol Biol. 2010;121(1 2):243 246. 55. Kimball S, Vieth R, Dosch HM, et al. Cholecalciferol plus calcium suppresses abnormal PBMC reactivity in patients with multiple sclerosis. J Clin Endocrinol Metab. 2011;96:2826-2834. 56. Mahon BD, Gordon SA, Cruz J, et al. Cytokine profile in patients with multiple sclerosis following vitamin D supplementation. J Neuroimmunol. 2003;134:128-132. 57. Mosayebi G, Ghazavi A, Ghasami K, et al. Therapeutic effect of vitamin D3 in multiple sclerosis patients. Immunol Invest. 2011;40:627-639. 58. Ramagopalan SV, Knight JC, Ebers GC. Multiple sclerosis and the major histocompatibility complex. Curr Opin Neurol. 2009;22:219 25. 59. Ramagopalan SV, Maugeri NJ, Handunnetthi, et al. Expression of the multiple sclerosisassociated MHC class II Allele HLA-DRB1*1501 is regulated by vitamin D. PLoS Genet. 2009;5:e1000369. 60. Handunnetthi L, Ramagopalan SV, Ebers GC. Multiple sclerosis, vitamin D, and HLA- DRB1*15. Neurology. 2010;74:1905-1910. 61. Ramagopalan SV, Heger A, Berlanga A, et al. A ChIP-seq defined genome-wide map of vitamin D receptor binding: associations with disease and evolution. Genome Res. 2010;20:1352-1360. 62. Sawcer S, Hellenthal G, Pirinen M, et al. Genetic risk and a primary role for cell-mediated immune mechanisms in multiple sclerosis. Nature. 2011;476:214-219. 63. Dickinson J, Perera D, van der Mei A, et al. Past environmental sun exposure and risk of multiple sclerosis: a role for the Cdx-2 vitamin D receptor variant in this interaction. Mult Scler. 2009;15:563 570. 64. Dwyer T, van der Mei I, Ponsonby AL, et al. Melanocortin 1 receptor genotype, past environmental sun exposure, and risk of multiple sclerosis. Neurology. 2008;71:583 89. 65. Lucas RM, Ponsonby AL, Dear K, et al. Sun exposure and vitamin D are independent risk factors for CNS demyelination. Neurology 2011;76(6):540-8. 66. Bischoff-Ferrari HA, Giovannucci E, Willett WC, et al. Estimation of optimal serum concentrations of 25-hydroxyvi tamin D for multiple health outcomes. Am J Clin Nutr. 2006;84:18 28. ADRES DO KORESPONDENCJI: Waldemar Brola Oddział Neurologii Szpitala Specjalistycznego w Końskich ul. Gimnazjalna 41B, 26-200 Końskie, tel. 41 3902 259, 601313415 e-mail: wbrola@wp.pl Nadesłano: 15.01.2014 Zaakceptowano: 26.02.2015 64