Биохимия витамина Д - образование активных форм

Дефицитные состояния — основная причина развития соматических заболеваний. Здоровье человека напрямую связано с уровнем ценных витаминов, микроэлементов, биохимических соединений.

Метаболизм витамина Д — сложный процесс, включающий в себя механизмы образования, усвоения и реализации важнейших свойств.

Что такое витамин Д и зачем он нужен

Витамин Д не является витамином в привычном смысле. Под этим определением скрывается целая группа биологически активных соединений, среди которых самые распространенные:

• холекальциферол;
• эргокальциферол;
• ситокальциферол;
• 2,2-дигидроэргокальциферол.

Ученых и врачей интересуют первые две формы — холекальциферол, известный нам, как витамин D3, и эргокальциферол (витамин D2).

В свете последних исследований особое внимание уделяется именно витамину Д3, который проходит сложный путь трансформации и в итоге превращается в активный Д-гормон. В этой форме он оказывает геномное стероидное воздействие на практически на весь организм.

Значение холекальциферола для здоровья человека изучается до сих пор. На сегодняшний день научными исследованиями доказано, что Д-гормон оказывает влияние на:

• усвоение кальция и фосфора;
• здоровье щитовидной и паращитовидных желез;
• качество жизни онкологических больных;
• состояние сердечно-сосудистой системы;
• течение сахарного диабета;
• формирование иммунитета;
• сохранность ментальных и когнитивных функций;
• тяжесть аутоиммунных процессов.

Настолько масштабное влияние витамина Д объясняется присутствием чувствительных к нему рецепторов в костях, кишечнике, почках, легких, паращитовидных железах, надпочечниках.

Посредством взаимодействия активной формы витамина Д с рецепторами образуются специфические белки, которые участвуют в важнейших биохимических реакциях. Доказано, что данный метаболит действует на уровне генетического аппарата клетки.

Источники витамина Д

Витамины группы Д поступают в организм несколькими путями:

• с продуктами питания;
• при воздействии ультрафиолетового солнечного излучения;
• с биологически активными добавками.

Продукты питания

Эргокальциферол (витамин D2) поступает только с продуктами. Холекальциферол (витамин D3) — содержится не только в пище, но может образовываться в коже при воздействии солнечного света.

Если говорить о продуктах питания, то в рационе обязательно должны присутствовать:

• молоко;
• сливочное масло;
• яйца;
• морская рыба жирных сортов;
• зеленые листовые овощи;
• грибы;
• говяжья печень;
• твердые сыры.

К сожалению масштабы производства не всегда позволяют при большом объеме продукции сохранить высокое качество. Все чаще наблюдается обеднение состава продуктов питания из-за искусственных условий выращивания мясных животных, домашней птицы.

Это же касается растений, грибов. Ситуация усугубляется некачественными кормами и добавками, которые стимулируют рост, но ухудшают качество натурального продукта. Тему продуктов питания как источника витамина Д мы подробно рассматривали в данной статье.

О синтезе кальциферола в коже

С солнечным светом тоже все не просто. Исследования показали, что для синтеза витамина Д необходимо, чтобы УФ-лучи проходили к поверхности земли под определенным углом.

Как угадать подходящее время для загара? Все просто - тень человека должна быть больше реального роста.

При этом кожа человека должна быть свободна от одежды и защитных средств не менее, чем на 40-50%. Обеспечить все эти условия в летнее время довольно непросто.

Прием препаратов D3

Прием активных добавок с витамином Д — единственный эффективный и безопасный способ обеспечить себя качественным холекальциферолом. Еще несколько лет назад их рекомендовали только новорожденным, беременным женщинам или пациентам с определенными заболеваниями/

Cегодня все изменилось. Врачи настаивают на том, чтобы витамин Д принимали дети и взрослые не зависимо от времени года с целью профилактики дефицитных состояний.

Пути превращения Д-метаболизм

Витамин Д поступает в организм в неактивной форме. Для того, чтобы он приобрел важнейшие качества и начал их реализовывать, необходимы определенные биохимические реакции. Для осуществления процессов превращения важно присутствие обязательных элементов и соблюдение необходимых условий.

Vitamin D - метаболизм в коже 7-дегидрохолестерин

Для начала следует сказать о том, что в нашей крови присутствует 7-дегидрохолестерин — органическое соединение, производное стероидов. Это вещество называют зоостерином, так как в организм оно поступает только с продуктами животного происхождения. 7-дегидрохолестерин — предшественник витамина Д3, так как именно из него образуется активный Д-гормон.

Запасы 7-дегидрохолестерина сосредоточены в базальном и сосочковом слоях эпидермиса. У здорового человека концентрация этого вещества наблюдается на уровне 25-50 мг/см² кожи. Для образования и поддержания уровня 7-дегидрохолестерина необходим витамин С (аскорбиновая кислота).

Ультрафиолетовые лучи проникают сквозь эпидермальный слой, где 7-дегидрохолестерин начинает их быстро поглощать. Выше мы говорили о том, что УФ-излучение должно быть особым. Так вот эта особенность заключается в длине волн — для оптимального усвоения УФ-лучи должны быть от 290 до 320 нм. В результате реакции фотолиза образуется холекальциферол, который широко известен, как витамин Д3.

Vitamin D - метаболизм в печени кальцидиол

На следующем этапе происходит «объединение» холекальциферола со специфическим Д-связывающим белком. Образованное соединение циркулирует в кровеносном русле. Практически 70% холекальциферола с током крови поступает в печень.

Важно уточнить, что на этом этапе витамин Д3 пребывает в неактивном состоянии. Именно в печени он вступает в реакцию с ферментом 25-гидроксилазой, и образует первый метаболит 25 (ОН)D — 25-гидроксихолекальциферол, который известен нам, как кальцидиол. Новое соединение характеризуется, как основной циркулирующий метаболит витамина Д.

Если вы употребляете в пищу продукты животного происхождения — рыбу, яйца, печень, то в организм поступает готовый холекальциферол. Изначально он не является активным. Для приобретения своих свойств он также проникает в кровоток и транспортируется в печень и превращается в неактивный метаболит кальцидиол.

Эргокальциферол (витамин D2)

Продукты растительного происхождения — листовые овощи, грибы — обеспечивают нас эргокальциферолом (витамином D2). Конечно, он проходит тот же путь, что и витамин D3, то есть уже через 25 минут после попадания в организм происходит гидроксилирование эргокальциферола в печени.

Vitamin D - метаболизм в почках кальцитриол

Образованный в печени кальцидиол с током крови транспортируется в почки. Здесь происходит следующее превращение. Известный нам 25-гидроксихолекальциферол вступает в реакцию с ферментом α-гидроксилазой. В результате биохимического взаимодействия образуется еще один метаболит — 1,25-гидроксихолекальциферол, который известен нам, как кальцитриол.

Кальцитриол — активная форма витамина Д, которую характеризуют, как Д-гормон. Именно Д-гормон реализует все эффекты витамина Д.

Участие витаминов в превращениях кальциферола

Витамин В2

Коферментные формы рибофлавина (витамина В2) обеспечивают активность флавопротеиновых монооксигеназ, которые необходимы для превращения витамина Д в 1,25 гидрокальциферол.

Витамин PP

В процессе гидроксилирования участвуют никотинамидные коферменты. Производные витамина РР - источники восстановительных эквивалентов, без которых реакция не может осуществляться.

Витамин В6

Витамин В6, точнее его кофермент пиридоксальфосфат, включается в процессы модификации структуры белков-рецепторов стероидных гормонов, в том числе и активного Д-гормона.

Витамин В9

Фолиевая кислота обеспечивает пролиферативные качества костной ткани. Если организм испытывает дефицит фолиевой кислоты, то витамин Д не может в полной мере влиять на рост и обновление костей скелета.

Витамин E и K

Без витаминов Е и К нарушается механизм посттрансляционной модификации кальций-связывающих белков, некоторые из которых индуцируются кальцитриолом.

Биохимические исследования говорят о том, что без участия синергистов витамин Д не проявляет в достаточной мере всю свою активность. Только устранение витаминных дефицитов позволяет эффективно реализовывать все его функции даже при поступлении в незначительных дозах.

Анализ на уровень витамина Д (масспектрометрия) заключается в оценке уровня 25 (ОН)D — кальцидиола. Почему именно этот метаболит является индикатором? Все просто — его период полувыведения составляет около 3 недель, что отражает скорость накопления всех соединений, относящихся к группе Д-витаминов.

Нормальный показатель 25 (ОН)D в крови здорового человека составляет не менее 30 нг/мл. Падение показателей до 10 нг/мл говорит о дефиците витамина Д, а ниже этого предела — о D-авитаминозе. Подробнее о нормах этого метаболита читайте здесь.

Что делают активные метаболиты витамина Д?

Кальцитриол — Д-гормон, синтезируемый в почках, является наиболее активной формой холекальциферола. Посредством специфического транспортного белка (транкальциферин) он переносится к органам-мишеням, где взаимодействует с рецепторами витамина Д и реализует его свойства.

Рецепторы, расположенные в кишечнике, усиливают всасывание кальция. Кости скелета обеспечивают постоянство костно-фосфорного равновесия. Минерализация и восстановление костной ткани происходит за счет активизации остеобластов и депонирования кальция.

Паратиреоидный гормон

Огромное значение в фосфорно-кальциевом обмене играет паратиреоидный гормон (ПТГ), который синтезируется паращитовидными железами. Совместная активность ПТГ и Д-гормона выражается в:

• почечной реабсорбции кальция и фосфора;
• кишечной абсорбции кальция и фосфора;
• активизации остеокластов с целью высвобождения кальция из костей.

Происходит своеобразный круговорот кальция и фосфора в организме. Участие Д-гормона гарантирует их совместную особенность «возвращаться» в костную ткань, обеспечивая ее высокую плотность и минерализацию.

Альфакальцидиол

Один из натуральных метаболитов кальцитриола - альфакальцидиол. Он оказывает непосредственное влияние на клетки-мишени.

Альфакальцидиол активизирует транскрипцию ДНК и РНК в тканях кишечника, паренхиме почек, скелетной мускулатуре, костях. Именно он способен усиливать механизмы абсорбции в кишечнике и реабсорбции в проксимальных канальцах почек.

Альфакальцидиол выпоняет важнейшие функции:

• стимулирует выработку остеокальцина;
• подавляет активность паратиреоидного гормона;
• влияет на дифференцировку клеток;
• снижает резорбцию костной ткани и частоту переломов.

На низкий уровень витамина Д организм реагирует повышенным синтезом ПТГ. При этом наблюдается повышение уровня кальция и падение показателей фосфора. При этом гиперкальциемия наступает в результате высвобождения кальция из костной ткани. Соответственно, кости становятся более хрупкими.

Нарушение фосфорно-кальциевого равновесия приводит к:

• образованию камней в почечных структурах и желчном пузыре;
• остеопорозу;
• остеомаляции;
• миопатии;
• скачкам артериального давления;
• панкреатиту;
• психоэмоциональным расстройствам.

В настоящее время ученые работают над изучением других продуктов метаболизма витамина Д. Известно, что существует более 50 активных метаболитов витамина Д, которые отвечают за геномные, внекостные эффекты.

Причины дефицита витамина Д

Первопричиной дефицита витамина Д могут стать :

• недостаточное пребывание на солнце, использование солнцезащитных средств, ношение закрытой одежды, проживание в северных регионах;
• смуглая кожа с повышенным содержанием мелатонина;
• неполноценное питание, соблюдение вегетарианской диеты, непереносимость лактозы;
• периоды активного роста;
• беременность, грудное вскармливание;
• ожирение;
• заболевания печени, почек и желудочно-кишечного тракта;
• использование некоторых лекарственных средств (противосудорожных, глюкокортикоидных, содержащих эстрогены и андрогены);
• период постменопаузы у женщин.

Недостаток Д-гормона отражается на функционировании внутренних органов. Это связано с тем, что рецепторы, чувствительные к холекальциферолу присутствуют во всех тканях. Не стоит недооценивать значение Д-гормона, потому что последствия дефицита могут быть крайне тяжелыми и непредсказуемыми:

• выпадение волос;
• рахит у маленьких детей;
• остеопороз, приводящий к частым переломам;
• остеомаляция;
• аутоиммунные заболевания (рассеянный склероз, системная волчанка, псориаз);
• шизофрения;
• опухоли различной локализации;
• сахарный диабет;
• дегеративные заболевания ЦНС (болезнь Альцгеймера, паркинсонизм).

Учитывая тот факт, что около 50% населения испытывают дефицит витамина Д, в ряде стран на законодательном уровне утверждено направленное обогащение продуктов питания. С этой целью используется альфакальцидол — аналог холекальциферола. Его применяют в сельском хозяйстве, как добавку к кормам домашних животных и птицы.

Причины избытка витамина Д

О гипервитаминозе говорят при концентрации 25 (ОН)D более 150 нг/мл. В практической медицине такое состояние регистрируется крайне редко.

Избыток витамина Д развивается при:

• повышенной чувствительности к холекальциферолу;
• передозировке препаратов, содержащих холекальциферол.

Длительный, неконтролируемый гипервитаминоз Д опасен развитием кальциноза внутренних органов. Склеротические изменения приводят к:

• стенозу легочной артерии;
• мочекаменной болезни;
• кальцинозу коронарных артерий;
• анемии;
• токсическому гепатиту;
• раннему атеросклерозу;
• хронической почечной недостаточности.

Во избежание чрезмерного повышения уровня витамина Д необходимо строго соблюдать дозировку, рассчитанную врачом после определения концентрации холекальциферола в крови.

Симптомы дефицита и гипервитаминоза витамина Д похожи на проявления некоторых соматических заболеваний. Прежде чем принимать какие-либо меры, необходимо оценить уровень 25 (ОН)D в крови.

Подсказкой станет и биохимия крови — анализ покажет содержание солей кальция, фосфора и магния, характерные для почечной, печеночной дисфункции.

Лучшие препараты витамина Д - ТОП-5

• Now Foods, Высокоактивный витамин D-3, 5000 МЕ — профилактическое средство, которое помогает улучшить иммунный статус, сохранить плотность костной ткани, предотвратить развитие остеопороза.
• California Gold Nutrition, витамин D3, 2000 МЕ — обеспечивает полноценный метаболизм витамина Д, поддерживает гормональный баланс, стимулирует защитные функции.
• Thorne Research, витамины D и K2 — содержит компоненты, необходимые для здоровья сердечно-сосудистой системы, мышц и суставов. Препарат рекомендован при онкологических заболеваниях.
• Детский Ddrops - жидкий витамин D3 — обеспечивает потребность детей старше 2 лет в витамине Д, способствует правильному формированию опорно-двигательного аппарата, назначается для профилактики рахита.
• ChildLife, Витамин D3, вкус натуральных ягод — идеальный препарат для новорожденных и малышей первого года жизни. Отличное средство для профилактики костных нарушений.

Заключение

Появление новых вирусных заболеваний, распространение соматических и психических нарушений ставит перед учеными новые задачи, заставляет по-новому взглянуть на устоявшиеся патоморфологические и патогенетические стереотипы.

Так исследование активных метаболитов витамина Д позволило пересмотреть механизмы развития тяжелых заболеваний и вселило надежду в пациентов и врачей относительно лечения и улучшения качества жизни.

Источники

1. К.Макрис, К.Семпос, Э. Кавалье. Измерение метаболитов витамина D: часть I-метаболизм витамина D и измерение 25-гидроксивитамина D. Гормоны. Афины. 2020 июнь; 19 (2): 81-96.
2. Р.С. Таки, Х. Ченг, А.Т. Сломинский Метаболизм витамина D в сыворотке крови: что мы знаем и что еще предстоит открыть. Стероид Мол Биол. 2019 февраль; 186: 4-21.
3. П.Х. Андерсон Активность и метаболизм витамина D в костях. Curr Osteoporos Rep 2017 Октябрь; 15 (5): 443-449.
4. С.В. Мальцев, Г.Ш. Мансурова Метаболизм витамина Д и реализация его основных функций. Практическая медицина. 2014 декабрь; 9 (85): 12-17.
5. Березов Т.Т., Биологическая химия/ Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. М. Медицина, 1990. - с. 140.
6. Autier P., Gaudini S. Vitamin D supplementation and total mortality /Arch Intern Med, 2007, 167 (16): 1730–1737.
7. Forman J.P., Giovannucci E., Holmes M.D. et al. Plasma 25–hydroxyvitamin D level and risk of incidents hypertension. /... [читать полную версию]