Vitamin D3

Vitamin D3

Cholekalciferol

Vitamin D byl dlouho považován pouze za látku, která je nezbytná pro metabolismus vápníku v těle. Postupně se ovšem ukázalo, že jeho nedostatek může hrát zásadní roli při vzniku mnoha nemocí a poruch, včetně nádorových chorob, poruch imunity, nemocí srdce a cév, diabetu či roztroušené sklerózy. Poslední výzkumy navíc prokázaly, že se vyznačuje velice silným epigenetickým působením – nedokáže sice měnit naši genetickou informaci, prostřednictvím chemických reakcí však může ovlivnit, které z našich genů se projeví a které nikoliv.

Historie

Vitamin D dostal svoje jméno proto, že byl objeven jako čtvrtý vitamin v pořadí. K tomu došlo v roce 1918. Izolován byl v roce 1932, o čtyři roky později byla určena jeho chemická struktura a až v roce 1959 se jej poprvé podařilo vyrobit syntetickou cestou.

Jinak jde ale o jednu z nejstarších molekul v rámci živé přírody, dokázaly ji vytvářet již jednobuněčné organismy žijící před 750 miliony let. Protože se tento vitamin zásadním způsobem podílí na výstavbě kostní hmoty, stoupla jeho důležitost v okamžiku, kdy živé organismy začaly opouštět vodní prostředí – pobyt na souši totiž zvýšil potřebu pevné opory těla.

Projevy nedostatku vitaminu D, zejména rachitida neboli křivice, jsou pak známy již řadu století. Poprvé byla tato choroba popsána již v roce 1582.

Popis

Vitamin D neboli kalciferol se vyskytuje v několika formách. Nejrozšířenější jsou D2 (ergokalciferol), který se vyskytuje v rostlinné říši, a D3 (cholekalciferol), jenž je původu živočišného. Pro lidské tělo je přitom zásadní zejména jeho forma známá jako D3, protože je mnohem lépe využitelná než vitamin D2, který pochází z rostlinných zdrojů (14).

Velmi důležité je již zmíněné epigenetické působení vitaminu D3. (To platí i pro vitamin D2, u něhož je však, jak jsme již zmínili, vstřebávání výrazně horší, proto budeme dále hovořit o vitaminu D3.) Z chemického hlediska jde totiž o steroidní hormon, a proto se může vázat na specifický steroidní receptor přímo na buněčném jádře, který se označuje zkratkou VDR (vitamin D receptor). Díky tomu pak může ovlivňovat řadu funkcí buňky, jako je proliferace (rychlé, opakované množení), diferenciace (přeměna z nespecializované buňky, například kmenové, na buňku specializovanou) či apoptóza (programovaná buněčná smrt) (12).

Účinky

Osteoporóza a podpora správného růstu

Asi nejznámější funkcí vitaminu D3 je jeho vliv na výstavbu kostní tkáně. Reguluje totiž prostřednictvím řady mechanismů rovnováhu vápníku a fosforu. Ve střevě například zvyšuje produkci proteinu, který zajišťuje vstřebávání vápníku do krevního řečiště, zlepšuje rovněž vstřebávání fosforu z trávicího traktu a zvyšuje resorpci (tj. zpětné vstřebávání) vápníku v ledvinách. Vitamin D3 rovněž stimuluje systém známý pod zkratkou RANKL (receptor activator of nuclear factor), který aktivuje kostní buňky osteoklasty, jež umožňují přestavbu kostní hmoty.

Díky tomu je vitamin D3 zásadně důležitý nejen v prevenci osteoporózy, ale i pro zajištění správného růstu a vývoje kostí. Jeho dostatečný příjem je proto zásadní u žen po menopauze, u dětí i u těhotných žen, protože hladina vitaminu D3 v těhotenství prokazatelně ovlivňuje růst kostí dítěte v časném dětství (15).

Ovlivnění imunitního systému

Vliv vitaminu D3 na imunitu je poměrně rozsáhlý, přičemž jde zejména o přímé ovlivnění aktivity buněk imunitního systému – makrofágů, T-buněk či dendritických buněk. Zajímavé přitom je, že umí jejich funkci jak zvyšovat, tak i potlačovat, a může tedy bránit vzniku a rozvoji autoimunitních onemocnění, jako jsou roztroušená skleróza (viz níže), zánětlivé choroby střev či lupus (16, 17).

Nádorová onemocnění

Možná největší pozornost v poslední době vzbudily výzkumy, které se zabývají rolí vitaminu D3 v prevenci a léčbě nádorových onemocnění. Podstatou této role je především epigenetické působení.

Vitamin D3 reguluje základní dráhy buněčného metabolismu a diferenciace prostřednictvím steroidního receptoru VDR v buněčném jádře. Jak jsme již řekli výše, touto cestou může ovlivňovat procesy proliferace (rychlého množení) a apoptózy (buněčné smrti), jejichž poruchy obvykle provázejí nádorové bujení. Má vliv také na další molekulární mechanismy, které hrají klíčovou roli při procesu vzniku rakoviny: konkrétně jde o aktivaci enzymů CYP27A1 a CYP27B1 a inaktivaci enzymů CYP24 (1). Vitamin D3 také působí proti metylaci DNA, což je negativní proces, který znemožňuje některým genům plnit jejich funkci. Epigenetické mechanismy vedoucí k metylaci DNA jsou přitom rovněž společným rysem většiny typů nádorového bujení (7).

Několik studií prokázalo, že vitamin D3 může zastavit buněčný cyklus a ovlivnit diferenciaci nádorových buněk různých typů nádorů (2–5). Platí to například pro rakovinu tlustého střeva (5), prsu (8) či prostaty (9). U osob trpících některými druhy rakoviny, zejména nádory prsu, prostaty a vaječníků, byla zároveň prokázána snížená hladina vitaminu D v těle (18).

Kardiovaskulární onemocnění

Deficit vitaminu D byl opakovaně nalezen prakticky u všech sledovaných osob, které utrpěly infarkt myokardu (22). Nízká hladina této látky byla prokázána i u dalších kardiovaskulárních chorob, jako je angina pectoris, srdeční selhání a mozková příhoda (20, 21).

I zde jsou s největší pravděpodobností na vině epigenetické mechanismy, jako je metylace DNA či modifikace histonů (23, 25, 26). Zajímavé přitom je, že epigenetické změny způsobující pozdější vyšší náchylnost ke kardiovaskulárním chorobám vznikají již v průběhu nitroděložního vývoje, i když zde byla zatím prokázána jen souvislost s nedostatečnou výživou matky v těhotenství, zejména pak s nízkým příjmem bílkovin (24, 27).

Roztroušená skleróza

Nadějně vypadají i výzkumy mapující pozitivní vliv vitaminu D3 na osoby trpící roztroušenou sklerózou, přičemž i tady hraje důležitou roli jeho epigenetické působení. Ačkoliv jsou výzkumy na toto téma záležitostí zhruba posledních deseti let, ukazuje se, že epigenetické změny se na vzniku nemoci podílejí významnou měrou – procesy zánětu a demyelinizace (tj. narušení obalů nervových vláken) jsou například dávány do souvislosti se zvýšenou diferenciací T-buněk, která prokazatelně souvisí s epigenetickými mechanismy (např. acetylací histonů). Receptor VDR navíc dokáže regulovat aktivitu genů, které se na vzniku roztroušené sklerózy podílejí.

Studie z roku 2014 například potvrdila, že se zvyšující se hladinou vitaminu D3 v těle se snižuje aktivita roztroušené sklerózy (10). Klinická studie z roku 2010 (6) přitom prokázala, že výraznější ochranný faktor má vitamin D3 u nemocných žen, což je dáno tím, že ženský pohlavní hormon estrogen podporuje metabolismus tohoto vitaminu.

Diabetes

Je známo, že lidé trpící cukrovkou 1. typu mají v těle sníženou hladinu vitaminu D. V pokusech na zvířatech pak vyšší dávky této látky potlačovaly zánětlivé procesy ve slinivce břišní, a bránily tak vzniku diabetu (19). U cukrovky 2. typu byla nalezena souvislost mezi hladinou vitaminu D a schopností metabolizovat glukózu, vitamin také ovlivňuje sekreci inzulinu (28). Rozsáhlá studie (29) také prokázala, že osoby, které mají v krvi hladinu vitaminu D vyšší než 32 ng/ml, mají o 41 % menší pravděpodobnost, že onemocní cukrovkou 2. typu, než lidé s hladinou nižší než 19,5 ng/ml.

Zdroje a způsob užívání

Největší množství vitaminu D3, za normálních okolností až 90 %, vzniká v pokožce při interakci s UVB zářením. S věkem se ovšem schopnost jeho produkce výrazně snižuje, a to až o 75 %. Negativní vliv na tvorbu vitaminu má i fakt, že většina populace tráví stále méně času na slunci, a pokud už ven vyrazí, používá opalovací krémy. V současnosti je tak nedostatkem vitaminu D ohroženo odhadem 30–35 % světové populace (12), u evropské populace (30) se počet lidí trpících jeho deficitem může pohybovat až okolo 70 %!

Vitamin D3 je však zastoupen i v řadě potravin živočišného původu. Nejvýznamnějším zdrojem je rybí tuk, dále vaječný žloutek, játra a mléko. Lze ho také užívat ve formě doplňků stravy, kdy platí, že právě ty s vitaminem D3 jsou efektivnější než s rostlinnou formou D2 (14).

Pokud jde o doporučené dávky, tak ty se výrazně liší od těch, které byly uváděny dříve. V současnosti je minimální dávkou 800 IU denně (12), můžeme se však setkat i s vyššími doporučeními. Pro terapeutické účely mohou být použity i dávky dokonce několikanásobně vyšší.

Klíčová slova

Vitamin D3, cholekalciferol, rakovina, nádorová onemocnění, srdce, kardiovaskulární, osteoporóza, imunita, roztroušená skleróza, diabetes, cukrovka.

Literatura

  1. Heidrun Karlic and Franz Varga. Impact of vitamin D metabolism on clinical epigenetics. Clin Epigenetics. 2011 Apr; 2(1): 55–61.
  2. Dace A, Martin-el Yazidi C, Bonne J, Planells R, Torresani J. Calcitriol is a positive effector of adipose differentiation in the OB 17 cell line: relationship with the adipogenic action of triiodothyronine. Biochem Biophys Res Commun. 1997;232:771–776. doi: 10.1006/bbrc.1997.6372.
  3. Gurlek A, Pittelkow MR, Kumar R. Modulation of growth factor/cytokine synthesis and signaling by 1alpha, 25-dihydroxyvitamin D(3): implications in cell growth and differentiation. Endocr Rev.2002;23:763–786. doi: 10.1210/er.2001-0044.
  4. Lin R, Nagai Y, Sladek R, Bastien Y, Ho J, Petrecca K, et al. Expression profiling in squamous carcinoma cells reveals pleiotropic effects of vitamin D3 analog EB1089 signaling on cell proliferation, differentiation, and immune system regulation. Mol Endocrinol. 2002;16:1243–1256. doi: 10.1210/me.16.6.1243.
  5. Palmer HG, Sanchez-Carbayo M, Ordonez-Moran P, Larriba MJ, Cordon-Cardo C, Munoz A. Genetic signatures of differentiation induced by 1alpha, 25-dihydroxyvitamin D3 in human colon cancer cells. Cancer Res. 2003;63:7799–7806.
  6. Correale J, Ysrraelit MC, Gaitan MI. Gender differences in 1,25 dihydroxyvitamin D3 immunomodulatory effects in multiple sclerosis patients and healthy subjects. J Immunol.2010;185:4948–4958. doi: 10.4049/jimmunol.1000588.
  7. Baylin, S. B., and Jones, P. A. (2011). A decade of exploring the cancer epigenome – biological and translational implications. Nat. Rev. Cancer 11, 726–734. doi: 10.1038/nrc3130
  8. Lopes, N., Carvalho, J., Duraes, C., Sousa, B., Gomes, M., Costa, J. L., et al. (2012). 1Alpha,25-dihydroxyvitamin D3 induces de novo E-cadherin expression in triple-negative breast cancer cells by CDH1-promoter demethylation. Anticancer Res. 32, 249–257
  9. Doig, C. L., Singh, P. K., Dhiman, V. K., Thorne, J. L., Battaglia, S., Sobolewski, M., et al. (2013). Recruitment of NCOR1 to VDR target genes is enhanced in prostate cancer cells and associates with altered DNA methylation patterns. Carcinogenesis 34, 248–256. doi: 10.1093/carcin/bgs331
  10. Bouillon, R., Carmeliet, G., Verlinden, L., Van Etten, E., Verstuyf, A., Luderer, H. F., et al. (2008). Vitamin D and human health: lessons from vitamin D receptor null mice. Endocr. Rev. 29, 726–776. doi: 10.1210/er.2008-0004
  11. Koch MW, Metz LM, Kovalchuk O., Epigenetic changes in patients with multiple sclerosis. Nat Rev Neurol. 2012 Nov 20. doi: 10.1038/nrneurol.2012.226.
  12. Munger KL, Köchert K, Simon KC, Kappos L, Polman CH, Freedman MS, Hartung HP, Miller DH, Montalbán X, Edan G, Barkhof F, Pleimes D, Sandbrink R, Ascherio A, Pohl C. Molecular mechanism underlying the impact of vitamin D on disease activity of MS. Ann Clin Transl Neurol. 2014 Aug;1(8):605-17. doi: 10.1002/acn3.91. Epub 2014 Aug 22.
  13. prof. MUDr. Vladimír Palička, CSc. Vitamin D a jeho role (nejen) v osteologii. http://www.internimedicina.cz/pdfs/int/2011/10/04.pdf
  14. Heaney RP, Recker RR, Grote J, et al. Vitamin D3 Is More Potent Than Vitamin D2 in Humans. J Clin Endocrinol Metab 2011; 96(3): E447–E452
  15. Viljakainen HT, Korhonen T, Hytinantti T, et al. Maternal vitamin D status aff ects bone growth in early childhood – a prospective cohort study. Osteoporos Int 2011; 22(3): 883–891.
  16. Mathieu Ch. Vitamin D and the Immune System: Getting It Right. IBMS BoneKEy 2011; 8(4): 178–186
  17. Prietl B, Pliz S, Wolf M, et al. Vitamin D Supplementation and Regulatory T Cells in Apparently Healthy Subjects: Vitamin D Treatment for Autoimmune Diseases? Israel Med Assoc J 2010; 12(3): 136–139
  18. Chesney RW. Vitamin D: It’s not just for bones anymore. J Pediat Biochem 2010/2011; 1(3): 233–237
  19. Thrailkill KM, Jo Ch-H, Cockrell GE, et al. Enhanced Excretion of Vitamin D Binding Protein in Type 1 Diabetes: A Role in Vitamin D Defi ciency? J Clin Endocrinol Metab 2011; 96(1): 142–149
  20. Anderson JL, May HT, Horne BD, et al. Relation of vitamin D defi ciency to cardiovascular risk factors, disease status, and incident events in a general healthcare population. Amer J Cardiol 2010; 106: 963–968.
  21. Mullie P, Autier P. Relation of Vitamin D Defi ciency to Cardiovascular Disease. Amer J Cardiol 2011; 107(6): 956.
  22. Lee JH, Gadi R, Spertus JA, et al. Prevalence of Vitamin D Defi ciency in Patients With Acute Myocardial Infarction. Amer J Cardiol 2011; 107(11): 1636–1638.
  23. Diane E. Handy, PhD; Rita Castro, PhD; Joseph Loscalzo, MD, PhD. Epigenetic Modifications.
  24. Basic Mechanisms and Role in Cardiovascular Disease. 2011. http://circ.ahajournals.org/content/123/19/2145.full
  25. Painter RC, Roseboom TJ, Bleker OP. Prenatal exposure to the Dutch famine and disease in later life: an overview. Reprod Toxicol. 2005;20:345–352.
  26. Gluckman PD, Hanson MA, Buklijas T, Low FM, Beedle AS. Epigenetic mechanisms that underpin metabolic and cardiovascular diseases. Nat Rev Endocrinol. 2009;5:401–408.
  27. Turunen MP, Aavik E, Yla-Herttuala S. Epigenetics and atherosclerosis. Biochim Biophys Acta. 2009;1790:886–891.
  28. Sherman RC, Langley-Evans SC. Early administration of angiotensin-converting enzyme inhibitor captopril, prevents the development of hypertension programmed by intrauterine exposure to a maternal low-protein diet in the rat. Clin Sci (Lond). 1998;94:373–381.
  29. Kumar J, Muntner P, Kaskel FJ, Hailpern SM, Melamed ML. Prevalence and associations of 25-hydroxyvitamin D defi- ciency in US children: NHANES 2001-2004. Pediatrics. 2009;124(3):e362-e370.
  30. Forouhi NG, Ye Z, Rickard AP, et al. Circulating 25- hydroxyvitamin D concentration and the risk of type 2 diabetes: results from the European Prospective Investigation into Cancer (EPIC)-Norfolk cohort and updated meta-analysis of prospective studies. Diabetologia. 2012;55(8):2173-2182.
  31. MUDr. M. Šašinka, MUDr. K. Furková; Pandémia nedostatku vitamínu D; 2012
Zanechat odpověď
Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. *