Витамин D представлява a родов термин за секостероиди (B-пръстенът в стероида е отворен) с биологично активна активност. Медицински значими са:
- Ергостерол (провитамин) → витамин D2 (ергокалциферол) - намира се в растителните храни.
- 7-Дехидрохолестерол (провитамин) → витамин D3 (холекалциферол) - среща се в животински храни.
- Калцидиол (25-хидроксихолекалциферол, 25-OH-D3) - ендогенен синтез в черен дроб.
- Калцитриол (1,25-дихидроксилхолекалциферол, 1,25- (OH) 2-D3) - ендогенен синтез в бъбреците; хормонална активна форма
Структурно, както всички стероиди, витамин D2 и D3 съдържат типичната пръстенна система на холестерол (A, B, C, D), със скъсан пръстен B. Количествата на витамин D се изразяват в единици за тегло:
- 1 Международна единица (IU) е еквивалентна на 0.025 µg от витамин D.
- 1 µg съответства на 40 IU витамин D
Синтез
Изходното вещество за ендогенния синтез на витамин D3 в кожа е 7-дехидрохолестерол. Този провитамин се намира в най-високата концентрация в слоя базал (основен слой) и слой спинозум (бодлив клетъчен слой) на кожа и произлиза от холестерол в червата лигавицата (чревна лигавица) и черен дроб чрез действието на дехидрогеназа (водород-разделящ ензим). Последните от своя страна могат да се синтезират ендогенно в червата лигавицата (чревна лигавица) и черен дроб и погълнат чрез храна от животински произход. Под въздействието на UV-B радиация с дължина на вълната между 280-315 nm с максимален ефект около 295 nm, в първа стъпка фотохимичната реакция води до разцепване на B-пръстена в стеранния скелет, което води до превръщането на 7-дехидрохолестерол в превитамин D3. Във втория етап превитамин D3 се превръща във витамин D3 чрез независима от светлината термична изомеризация (превръщане на молекулата в друг изомер) [2-4, 6, 11]. Витамин D2 може да се синтезира ендогенно от ергостерол. Ергостеролът произхожда от растителни организми и навлиза в човешкото тяло чрез консумация на растителни храни. Аналогично на ендогенния синтез на витамин D3, витамин D2 се синтезира от ергостерол в кожа под въздействието на UV-B светлина чрез фотохимична реакция, последвана от независима от светлината термоизомеризация (превръщане на молекулата в друг изомер под въздействието на топлина). Повече от 50% от дневния витамин D изискването е изпълнено от ендогенно производство.Хипервитаминоза не е възможно при продължително излагане на UV-B радиация, тъй като над превитамин D3 концентрация от 10-15% от първоначалното съдържание на 7-дехидрохолестерол, както превитамин D3, така и витамин D3 се превръщат в неактивни изомери. Скоростта на синтез на витамин D зависи от няколко фактора, като например:
- Сезон
- Място на пребиваване (географска ширина)
- Степен на замърсяване на въздуха, замърсяване с озон в индустриални агломерации.
- Стойте на открито
- Използване на слънцезащитни продукти със слънцезащитен фактор (> 5)
- Покритие на тялото по религиозни причини
- Цвят на кожата и пигментация
- Кожни заболявания, изгаряния
- възраст
резорбция
Подобно на всички мастноразтворими витамини, витамин D се абсорбира (поема) в горната част на тънките черва като част от храносмилането, т.е. наличието на хранителни мазнини като транспортери на липофилни (мастноразтворими) молекули и жлъчни киселини за разтваряне (увеличаване разтворимост) и образуват мицели (образуват транспортни глобули, които правят мастноразтворимите вещества транспортируеми във воден разтвор) е необходимо за оптимална чревна абсорбция (поглъщане през червата). Диетичният витамин D навлиза в тънките черва и се абсорбира като компонент на смесени мицели в ентероцити (клетки на тънкочревния епител) чрез пасивна дифузия. Абсорбцията е силно зависима от вида и количеството липиди, доставяни едновременно. Вътреклетъчно (в клетката) включването (усвояването) на витамин D се случва в хиломикрони (богати на липиди липопротеини), които транспортират витамин D чрез лимфата в периферната циркулация. С непокътнати функции на черния дроб / жлъчния мехур, панкреаса (панкреаса) и тънките черва, както и адекватен прием на хранителни мазнини, се абсорбира приблизително 80% от хранителния (диетичен) витамин D.
Транспорт и разпределение в тялото
По време на транспортирането до черния дроб хиломикроните се разграждат до остатъци от хиломикрон (остатъци от хиломикрон с ниско съдържание на мазнини) и абсорбираният витамин D се прехвърля в специфичен витамин D-свързващ протеин (DBP). Витамин D, синтезиран в кожата, се освобождава в кръвта и също се транспортира до черния дроб, свързан с DBP. DBP се свързва както с витамин D2, така и с витамин D3, както и с хидроксилиран (съдържащ OH група) витамин D. DBP се свързва с витамин D2 и витамин D3. Серумът концентрация на DBP е около 20 пъти по-висока от тази на горните лиганди (свързващи партньори). Предполага се, че при нормални условия само между 3-5% от свързващия капацитет на DBP е наситен. Витамин D3 се съхранява предимно в мазнините и мускулите с дълъг биологичен полуживот.
Биотрансформация
В черния дроб и бъбрек, витамин D3 се превръща в калцитриол (1,25-дихидроксилхолекалциферол, 1,25- (OH) 2-D3), метаболитно активният хормон на витамин D, чрез двукратно хидроксилиране (вмъкване на OH групи). Първата реакция на хидроксилиране настъпва в митохондрии („Енергийни централи“) или микрозоми (малки мембранно ограничени везикули) на черния дроб и в по-малка степен в бъбрек и червата, посредством 25-хидроксилаза (ензим), която превръща витамин D3 в 25-хидроксихолекалциферол (25-OH-D3, калцидиол). 1-алфа-хидроксилазата медиира втория етап на хидроксилиране в митохондрии на проксималния бъбречен канал (бъбречни тубули). Този ензим преобразува 25-OH-D3, свързан с DBP, от черния дроб в бъбрек чрез вмъкване на друга група OH в биологично активния 1,25- (OH) 2-D3, който упражнява своите хормонални ефекти върху целевите органи, включително тънко черво, кости, бъбреци и паращитовидна жлеза. Ниски активности на 1-алфа-хидроксилазата се откриват и в други тъкани с рецептори за витамин D, които имат автокрин (освободен хормони действат върху самата секретираща клетка) или паракринни функции (освободените хормони действат върху клетките в непосредствената среда), като напр двоеточие, простата, гърди и имунната система [2-4, 6, 7, 10, 11]. В алтернативен етап на хидроксилиране 25-OH-D3 може да се превърне в 24,25- (OH) 2-D3 в митохондрии на проксималната бъбречна тубула чрез действието на 24-хидроксилаза. Досега тази реакция на хидроксилиране се считаше за стъпка на разграждане с генерирането на неефективни метаболити (междинни продукти). Понастоящем обаче се смята, че 24,25-дихидроксилхолекалциферолът има функции в костния метаболизъм [2-4, 10, 11]. 25-OH-D3 е преобладаващият метаболит на витамин D, циркулиращ в плазмата и представлява най-добрият индикатор за състоянието на снабдяване с витамин D3. Концентрацията на циркулиращия 1,25- (OH) 2-D3 се регулира фино от плазмените нива на паратиреоиден хормон (PTH) и витамин D и калций нива, съответно. Хиперкалциемия (калций излишък) и повишените нива на витамин D стимулират активността на 24-хидроксилазата, като същевременно инхибират активността на 1-алфа-хидроксилазата. За разлика от тях, хипокалциемия (калций дефицит) и хипофосфатемия (фосфат дефицит) олово до увеличаване на активността на 1-алфа-хидроксилаза чрез стимулиране на производството на PTH [1-3, 6, 7, 10].
Еквивалентност на витамин D2 и витамин D3
По-рано установената гледна точка за еквивалентност и взаимозаменяемост на витамин D2 и витамин D3 е опровергана от последните фармакокинетични проучвания. В своята работа, Trang et al. установили 1.7 пъти по-висока серумна концентрация на 25-OH-D3 в групата на суплементирани с витамин D3 след 2 седмици прием на 4,000 IU витамин D2 и витамин D3, съответно. Mastaglia et al. заключи, че при жени в постменопауза, остеопороти при тримесечна интервенция, са необходими много по-високи орални дози витамин D2 в сравнение с обичайните препоръчителни дневни витамин D3 доза от 800 IU за постигане на адекватни серумни нива на 25-OH-D3. В допълнение се смята, че метаболитите на витамин D2 имат по-ниско свързване с плазматичния витамин D-свързващ протеин, нефизиологичен метаболизъм и по-кратък полуживот в сравнение с витамин D3. Поради несъответствието между двете форми на витамин D в моларен ниво, витамин D 2 не може да се препоръчва за добавки или обогатяване на храна.
отделяне
Витамин D и неговите метаболити се екскретират предимно чрез жлъчка и само в малка степен бъбречно.
