Витамин D: роль в организме и источники получения

Posted on by

Витамин D: Роль в организме и источники получения

I. Витамин D: Химическая природа и метаболизм

  1. Химическое строение: Витамин D – это группа жирорастворимых прогормонов, наиболее важными из которых для человека являются витамин D2 (эргокальциферол) и витамин D3 (холекальциферол). Они имеют стероидную структуру, включающую четыре соединенных кольца. Эргокальциферол образуется в растениях и грибах под воздействием ультрафиолетового излучения (УФ) из эргостерола. Холекальциферол синтезируется в коже человека и животных из 7-дегидрохолестерина под воздействием УФ-излучения.

  2. Синтез холекальциферола в коже: Процесс синтеза холекальциферола начинается с воздействия УФ-В излучения (длина волны 290-315 нм) на 7-дегидрохолестерин, присутствующий в клетках эпидермиса. УФ-В излучение разрывает В-кольцо 7-дегидрохолестерина, образуя превитамин D3 (прекальциферол). Превитамин D3 нестабилен и подвергается термической изомеризации, превращаясь в холекальциферол. Холекальциферол медленно диффундирует из кожи в кровоток, где связывается с витамин D-связывающим белком (VDBP) для транспортировки.

  3. Метаболизм и активация витамина D: Холекальциферол и эргокальциферол, поступающие в организм, являются биологически неактивными. Они должны пройти два этапа гидроксилирования для активации.

    • Первое гидроксилирование: Происходит в печени, где фермент 25-гидроксилаза (CYP2R1) катализирует присоединение гидроксильной группы (-OH) к 25-му углероду молекулы витамина D, образуя 25-гидроксивитамин D [25(OH)D]также известный как кальцидиол или кальцифедиол. 25(OH)D является основной циркулирующей формой витамина D в крови и используется для оценки статуса витамина D в организме. Он имеет период полувыведения около 2-3 недель, что обеспечивает относительно стабильный уровень.

    • Второе гидроксилирование: Происходит в почках, где фермент 1α-гидроксилаза (CYP27B1) катализирует присоединение гидроксильной группы к 1-му углероду молекулы 25(OH)D, образуя 1,25-дигидроксивитамин D [1,25(OH)2D]также известный как кальцитриол. Кальцитриол является биологически активной формой витамина D и обладает высокой аффинностью к рецептору витамина D (VDR). Процесс 1α-гидроксилирования строго регулируется паратиреоидным гормоном (ПТГ), концентрацией кальция и фосфатов в крови, а также уровнем самого 1,25(OH)2D.

  4. Регуляция метаболизма витамина D:

    • Паратиреоидный гормон (ПТГ): Снижение уровня кальция в крови стимулирует секрецию ПТГ. ПТГ, в свою очередь, стимулирует активность 1α-гидроксилазы в почках, увеличивая производство 1,25(OH)2D. 1,25(OH)2D повышает уровень кальция в крови, стимулируя его абсорбцию в кишечнике, реабсорбцию в почках и мобилизацию из костей.

    • Кальций и фосфаты: Низкий уровень кальция и фосфатов стимулирует активность 1α-гидроксилазы, а высокий уровень ингибирует ее.

    • 1,25(OH)2D (кальцитриол): Кальцитриол оказывает отрицательную обратную связь на синтез 1α-гидроксилазы, снижая собственное производство.

    • Фактор роста фибробластов 23 (FGF23): FGF23, секретируемый остеоцитами, ингибирует активность 1α-гидроксилазы в почках и стимулирует экскрецию фосфатов с мочой.

II. Механизм действия витамина D: Рецептор витамина D (VDR) и геномные эффекты

  1. Рецептор витамина D (VDR): 1,25(OH)2D оказывает свои биологические эффекты, связываясь с рецептором витамина D (VDR). VDR является членом суперсемейства ядерных рецепторов, которые регулируют транскрипцию генов в ответ на связывание с лигандом. VDR экспрессируется в большинстве тканей организма, включая кишечник, кости, почки, паращитовидные железы, иммунные клетки, мозг, сердце и кожу, что указывает на широкую роль витамина D в регуляции различных физиологических процессов.

  2. Геномные эффекты: После связывания 1,25(OH)2D с VDR, комплекс VDR-1,25(OH)2D образует гетеродимер с ретиноидным X-рецептором (RXR). Этот гетеродимер связывается с специфическими последовательностями ДНК, называемыми витамин D-респонсивными элементами (VDREs), расположенными в промоторных областях генов-мишеней. Связывание комплекса VDR-RXR с VDREs модулирует транскрипцию этих генов, увеличивая или уменьшая их экспрессию.

  3. Гены-мишени VDR: Витамин D регулирует экспрессию сотен генов, участвующих в различных процессах, включая:

    • Метаболизм кальция и костей:

      • Ген кальций-связывающего белка кальбиндина (calbindin): участвует в абсорбции кальция в кишечнике.
      • Ген рецептора ПТГ (PTHR): регулирует чувствительность тканей к ПТГ.
      • Ген остеокальцина (osteocalcin): участвует в минерализации костей.
      • Ген RANKL (receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand): участвует в дифференцировке и активации остеокластов (клеток, разрушающих кость).

    • Иммунная система:

      • Ген кателицидина (cathelicidin): антимикробный пептид, участвует в иммунной защите.
      • Гены цитокинов: регулируют воспалительные процессы.

    • Пролиферация и дифференцировка клеток:

      • Гены, участвующие в регуляции клеточного цикла и апоптоза.

  4. Негеномные эффекты: Помимо геномных эффектов, 1,25(OH)2D может оказывать быстрые негеномные эффекты, опосредованные через VDR, расположенные на клеточной мембране или через другие мембранные рецепторы. Эти эффекты могут включать активацию сигнальных путей, таких как протеинкиназа С (PKC) и фосфолипаза С (PLC), которые влияют на внутриклеточный кальций и другие сигнальные молекулы. Негеномные эффекты могут играть роль в регуляции секреции инсулина, сокращении мышц и других физиологических процессах.

III. Роль витамина D в организме

  1. Регуляция кальциевого и фосфорного обмена: Основная и наиболее изученная функция витамина D – поддержание нормального уровня кальция и фосфора в крови, что необходимо для здоровья костей, зубов и нормальной функции мышц и нервной системы. Витамин D способствует абсорбции кальция в кишечнике, реабсорбции кальция в почках и мобилизации кальция из костей (в случае дефицита).

  2. Здоровье костей: Витамин D необходим для минерализации костей и поддержания их прочности. Дефицит витамина D приводит к снижению плотности костей и повышенному риску развития рахита у детей и остеомаляции и остеопороза у взрослых.

    • Рахит: Заболевание детей, характеризующееся нарушением минерализации костей из-за дефицита витамина D, кальция или фосфора. Проявляется деформацией костей, задержкой роста, мышечной слабостью и повышенной восприимчивостью к инфекциям.

    • Остеомаляция: Заболевание взрослых, характеризующееся размягчением костей из-за дефицита витамина D, кальция или фосфора. Проявляется болями в костях, мышечной слабостью и повышенным риском переломов.

    • Остеопороз: Заболевание, характеризующееся снижением плотности костей и повышенным риском переломов. Витамин D играет важную роль в профилактике и лечении остеопороза.

  3. Иммунная функция: Витамин D играет важную роль в регуляции иммунной системы. Он влияет на активность различных иммунных клеток, включая Т-клетки, В-клетки, макрофаги и дендритные клетки. Витамин D может модулировать как врожденный, так и приобретенный иммунитет.

    • Врожденный иммунитет: Витамин D стимулирует экспрессию антимикробных пептидов, таких как кателицидин, которые играют роль в защите от инфекций. Он также может усиливать фагоцитоз микроорганизмов макрофагами.

    • Приобретенный иммунитет: Витамин D модулирует дифференцировку и функцию Т-клеток, снижая активность Th1 и Th17 клеток, которые участвуют в развитии аутоиммунных заболеваний. Он также может способствовать дифференцировке регуляторных Т-клеток (Tregs), которые подавляют иммунный ответ.

  4. Мышечная функция: Витамин D необходим для нормальной функции мышц. Дефицит витамина D может приводить к мышечной слабости, болям в мышцах (миалгии) и повышенному риску падений. Витамин D влияет на синтез белка в мышцах и улучшает нервно-мышечную передачу.

  5. Сердечно-сосудистая система: Исследования показывают, что дефицит витамина D связан с повышенным риском развития сердечно-сосудистых заболеваний, таких как гипертония, ишемическая болезнь сердца и сердечная недостаточность. Витамин D может оказывать защитное действие на сердечно-сосудистую систему, снижая артериальное давление, улучшая функцию эндотелия и уменьшая воспаление.

  6. Эндокринная система: Витамин D влияет на функцию различных эндокринных органов, включая поджелудочную железу, щитовидную железу и паращитовидные железы.

    • Поджелудочная железа: Витамин D может улучшать секрецию инсулина бета-клетками поджелудочной железы и повышать чувствительность тканей к инсулину. Дефицит витамина D связан с повышенным риском развития сахарного диабета 2 типа.

    • Щитовидная железа: Витамин D может влиять на функцию щитовидной железы и регулировать синтез тиреоидных гормонов. Дефицит витамина D связан с повышенным риском развития аутоиммунных заболеваний щитовидной железы, таких как тиреоидит Хашимото.

    • Паращитовидные железы: Витамин D регулирует синтез и секрецию ПТГ. Дефицит витамина D приводит к вторичному гиперпаратиреозу, который может способствовать развитию остеопороза.

  7. Нервная система: Витамин D играет важную роль в развитии и функционировании нервной системы. Он влияет на дифференцировку нейронов, синтез нейротрансмиттеров и нейротрофических факторов. Дефицит витамина D связан с повышенным риском развития нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона, а также депрессии и других психических расстройств.

  8. Другие функции: Витамин D может оказывать влияние на другие процессы в организме, включая:

    • Репродуктивная функция: Витамин D играет роль в регуляции репродуктивной функции у женщин и мужчин. Дефицит витамина D связан с повышенным риском развития бесплодия, синдрома поликистозных яичников (СПКЯ) и других репродуктивных нарушений.
    • Профилактика рака: Некоторые исследования показывают, что витамин D может оказывать защитное действие против некоторых видов рака, таких как рак толстой кишки, рак молочной железы и рак предстательной железы.
    • Беременность: Витамин D играет важную роль во время беременности, влияя на развитие плода и здоровье матери. Дефицит витамина D во время беременности связан с повышенным риском развития преэклампсии, гестационного диабета и преждевременных родов.

IV. Источники получения витамина D

  1. Солнечный свет: Основной источник витамина D для большинства людей – синтез в коже под воздействием УФ-В излучения. Количество витамина D, синтезируемого в коже, зависит от ряда факторов, включая:

    • Широта: В более высоких широтах, где угол падения солнечных лучей более острый, количество УФ-В излучения, достигающего поверхности Земли, меньше, особенно в зимние месяцы.
    • Время года: В зимние месяцы в умеренных и высоких широтах синтез витамина D в коже практически не происходит из-за низкого уровня УФ-В излучения.
    • Время суток: Наибольшее количество УФ-В излучения приходится на период с 10:00 до 15:00.
    • Облачность и загрязнение воздуха: Облака и загрязнение воздуха поглощают УФ-В излучение, снижая синтез витамина D в коже.
    • Цвет кожи: Люди с более темной кожей имеют больше меланина, который поглощает УФ-В излучение, что снижает синтез витамина D. Им требуется больше времени пребывания на солнце, чтобы синтезировать достаточное количество витамина D.
    • Возраст: С возрастом способность кожи синтезировать витамин D снижается.
    • Использование солнцезащитных кремов: Солнцезащитные кремы с высоким SPF блокируют УФ-В излучение и снижают синтез витамина D в коже.

    Для большинства людей достаточно 10-15 минут пребывания на солнце в середине дня, несколько раз в неделю, с открытыми руками, ногами и лицом, чтобы синтезировать достаточное количество витамина D. Однако, необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать солнечных ожогов.

  2. Пищевые источники: Витамин D содержится в небольшом количестве продуктов питания. Основные пищевые источники витамина D включают:

    • Жирная рыба: Лосось, тунец, скумбрия, сельдь и сардины являются хорошими источниками витамина D3.
    • Рыбий жир: Рыбий жир, особенно тресковый жир, является богатым источником витамина D3.
    • Яичные желтки: Яичные желтки содержат небольшое количество витамина D3. Количество витамина D в яичном желтке зависит от рациона кур.
    • Грибы: Некоторые виды грибов, такие как шиитаке и майтаке, содержат витамин D2, особенно если они были подвергнуты воздействию УФ-излучения.
    • Обогащенные продукты: Многие продукты питания, такие как молоко, йогурт, соки и злаки, обогащаются витамином D.

    Необходимо отметить, что содержание витамина D в пищевых продуктах может варьироваться в зависимости от источника и способа приготовления.

  3. Пищевые добавки: Пищевые добавки витамина D доступны в двух формах: витамин D2 (эргокальциферол) и витамин D3 (холекальциферол). Витамин D3 обычно считается более эффективным, чем витамин D2, в повышении уровня 25(OH)D в крови. Добавки витамина D могут быть особенно полезны для людей, которые не получают достаточно витамина D из солнечного света или пищевых источников, таких как пожилые люди, люди с темной кожей, люди, живущие в высоких широтах, и люди с определенными заболеваниями, такими как мальабсорбция.

V. Дефицит витамина D: Причины, симптомы и последствия

  1. Причины дефицита витамина D: Дефицит витамина D является распространенной проблемой во всем мире. Основные причины дефицита витамина D включают:

    • Недостаточное воздействие солнечного света: Ограниченное пребывание на солнце, особенно в зимние месяцы, использование солнцезащитных кремов и проживание в высоких широтах.
    • Недостаточное потребление витамина D с пищей: Низкое потребление продуктов, богатых витамином D, или обогащенных витамином D.
    • Малибсорбция: Заболевания, которые нарушают абсорбцию жиров, такие как целиакия, болезнь Крона, муковисцидоз и резекция кишечника, могут приводить к дефициту витамина D.
    • Ожирение: Витамин D является жирорастворимым витамином и может секвестрироваться в жировой ткани, снижая его доступность для организма.
    • Заболевания почек и печени: Заболевания почек и печени могут нарушать активацию витамина D.
    • Прием некоторых лекарственных препаратов: Некоторые лекарственные препараты, такие как глюкокортикоиды, противосудорожные препараты и антиретровирусные препараты, могут снижать уровень витамина D в крови.
    • Возраст: С возрастом способность кожи синтезировать витамин D и почек активировать витамин D снижается.

  2. Симптомы дефицита витамина D: Симптомы дефицита витамина D могут быть неспецифическими и часто остаются незамеченными. Основные симптомы дефицита витамина D включают:

    • Усталость и слабость: Чувство усталости и слабости, даже после достаточного отдыха.
    • Боли в костях и мышцах: Боли в костях, особенно в спине, тазу и ногах, а также боли в мышцах (миалгии).
    • Мышечная слабость: Слабость в мышцах, приводящая к затруднениям при подъеме по лестнице, вставании со стула и выполнении других физических упражнений.
    • Частые инфекции: Повышенная восприимчивость к инфекциям, таким как простуда и грипп.
    • Депрессия: Подавленное настроение, потеря интереса к деятельности и другие симптомы депрессии.
    • Замедленное заживление ран: Медленное заживление ран и ссадин.
    • Выпадение волос: Чрезмерное выпадение волос.
    • У детей: Рахит (деформация костей, задержка роста, мышечная слабость).

  3. Последствия дефицита витамина D: Дефицит витамина D может приводить к серьезным последствиям для здоровья, включая:

    • Рахит (у детей): Деформация костей, задержка роста, мышечная слабость и повышенная восприимчивость к инфекциям.
    • Остеомаляция (у взрослых): Размягчение костей, боли в костях, мышечная слабость и повышенный риск переломов.
    • Остеопороз: Снижение плотности костей и повышенный риск переломов.
    • Повышенный риск падений и переломов: Мышечная слабость и снижение плотности костей увеличивают риск падений и переломов, особенно у пожилых людей.
    • Повышенный риск сердечно-сосудистых заболеваний: Гипертония, ишемическая болезнь сердца и сердечная недостаточность.
    • Повышенный риск развития сахарного диабета 2 типа: Снижение секреции инсулина и повышение резистентности к инсулину.
    • Повышенный риск развития аутоиммунных заболеваний: Рассеянный склероз, ревматоидный артрит, воспалительные заболевания кишечника.
    • Повышенный риск развития некоторых видов рака: Рак толстой кишки, рак молочной железы и рак предстательной железы.
    • Когнитивные нарушения: Дефицит витамина D связан с повышенным риском развития деменции и болезни Альцгеймера.

VI. Диагностика и лечение дефицита витамина D

  1. Диагноз: Диагноз дефицита витамина D ставится на основании измерения уровня 25(OH)D в крови. Оптимальный уровень 25(OH)D в крови составляет 30-50 нг/мл (75-125 нмоль/л). Уровень 25(OH)D ниже 20 нг/мл (50 нмоль/л) считается дефицитом витамина D, а уровень 20-29 нг/мл (50-72,5 нмоль/л) считается недостаточностью витамина D.

  2. Уход: Лечение дефицита витамина D включает увеличение потребления витамина D с пищей, пищевыми добавками и/или увеличением времени пребывания на солнце.

    • Пищевые добавки: Витамин D3 (холекальциферол) обычно предпочтительнее витамина D2 (эргокальциферол) для повышения уровня 25(OH)D в крови. Доза витамина D, необходимая для лечения дефицита, зависит от степени дефицита, возраста, веса и наличия сопутствующих заболеваний. Взрослым с дефицитом витамина D обычно рекомендуется принимать 1000-5000 МЕ витамина D3 в день. Детям с рахитом требуется более высокие дозы витамина D, которые должны назначаться врачом.
    • Пищевые источники: Включение в рацион продуктов, богатых витамином D, таких как жирная рыба, рыбий жир, яичные желтки и обогащенные продукты.
    • Солнечный свет: Увеличение времени пребывания на солнце, особенно в летние месяцы, с соблюдением мер предосторожности для защиты от солнечных ожогов.

    После начала лечения необходимо регулярно контролировать уровень 25(OH)D в крови, чтобы убедиться, что он достиг оптимального уровня.

VII. Токсичность витамина D (гипервитаминоз D)

  1. Причины и симптомы: Передозировка витамина D встречается редко и обычно связана с чрезмерным приемом пищевых добавок. Гипервитаминоз D может приводить к гиперкальциемии (повышенному уровню кальция в крови), что может вызывать следующие симптомы:

    • Тошнота и рвота:
    • Слабость и усталость:
    • Запор:
    • Потеря аппетита:
    • Учащенное мочеиспускание:
    • Чрезмерная жажда:
    • Мышечная слабость:
    • Боли в костях:
    • Дезориентация:
    • Почечная недостаточность:
    • Образование камней в почках:
    • Аритмия сердца:

  2. Уход: Лечение гипервитаминоза D включает прекращение приема витамина D, ограничение потребления кальция, обильное питье и, в тяжелых случаях, применение лекарственных препаратов, снижающих уровень кальция в крови.

VIII. Рекомендации по потреблению витамина D

  1. Рекомендуемые нормы: Рекомендуемые нормы потребления витамина D варьируются в зависимости от возраста, пола и физиологического состояния.

    • Младенцы (0-12 месяцев): 400 МЕ (10 мкг) в день.
    • Дети и подростки (1-18 лет): 600 МЕ (15 мкг) в день.
    • Взрослые (19-70 лет): 600 МЕ (15 мкг) в день.
    • Взрослые старше 70 лет: 800 МЕ (20 мкг) в день.
    • Беременные и кормящие женщины: 600 МЕ (15 мкг) в день.

  2. Группы риска: Некоторые группы населения имеют повышенный риск развития дефицита витамина D и могут нуждаться в более высоких дозах витамина D. К этим группам относятся:

    • Пожилые люди:
    • Люди с темной кожей:
    • Люди, живущие в высоких широтах:
    • Люди с ожирением:
    • Люди с заболеваниями почек и печени:
    • Люди с мальабсорбцией:
    • Люди, принимающие некоторые лекарственные препараты:

  3. Индивидуальный подход: Оптимальная доза витамина D может варьироваться в зависимости от индивидуальных потребностей и должна определяться врачом на основании оценки статуса витамина D и общего состояния здоровья.

IX. Перспективы исследований витамина D

  1. Витамин D и хронические заболевания: Продолжаются исследования роли витамина D в профилактике и лечении различных хронических заболеваний, таких как сердечно-сосудистые заболевания, диабет, аутоиммунные заболевания, нейродегенеративные заболевания и рак.

  2. Витамин D и иммунитет: Активно изучается влияние витамина D на иммунную систему и его роль в профилактике и лечении инфекционных заболеваний, таких как грипп, COVID-19 и туберкулез.

  3. Витамин D и генетика: Исследуется взаимодействие генов и витамина D и влияние генетических факторов на метаболизм и действие витамина D.

  4. Новые формы витамина D: Разрабатываются новые формы витамина D, такие как аналоги витамина D, которые могут быть более эффективными или иметь меньше побочных эффектов.

  5. Оптимизация рекомендаций: Продолжаются исследования, направленные на оптимизацию рекомендаций по потреблению витамина D и определение оптимального уровня 25(OH)D в крови для различных групп населения.

X. Заключение (Removed as per instructions).

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *