Vorkommen

  • Als Vitamin D1 (Ergosterol) wird ein semi-essentielles Gemisch aus mehreren Stoffen bezeichnet. Das Vitamin D2 (Ergocalciferol) entsteht durch Photosynthese aus Ergosterin in Hefen und Pilzen. Beide kommen in verschiedenen Nahrungsmittel in sehr geringen Mengen vor.
  • Als inaktives Vitamin D3 wird das Cholecalciferol bezeichnet, welches v.a. in tierischer Nahrung wie Meeresfisch (Hering, Lachs usw.), Trane bzw. Fischöle, aber auch in Ei, Butter und Milch vorkommt und erst im Körper aktiviert werden muss.
  • Ein weiterhin bekanntes Vitamin D4 (Dihydroergosterin) ist im menschlichen Körper wie D1 und D2 auch biologisch nicht aktiv.

Bedarf

  • Im menschlichen Körper ist nur aktives Vitamin D3 (Calcitriol) lebensnotwendig (Schätzung: 200–800 IE bzw. 5-20µg pro Tag [1]). Diskussionen (Studien werden wie immer folgen) gehen mittlerweile von ca. 2-3000 IE bzw. 50-75µg pro Tag aus!
  • Es wird aber nur zu 10% durch die tägliche Nahrung gedeckt.

Bildung und Speicherung

  • Vom Organismus kann und muß also aktives Vitamin D3 (Calcitriol) aus den inaktiven Vorstufen selbst hergestellt werden:
  • Unter Einfluss von ultraviolettem Licht (UV-B mit Wellenlänge zwischen 280 und 320 nm) und Wärme kommt es in der Haut zur Umwandlung von v.a. Pro-Vitamin D3 (7-Dehydrocholesterol), welches aus Cholesterol in der Leber und anderen fetten Geweben gebildet wird. Dabei entsteht das inaktive Vitamin D3 (Cholecalciferol), welches auch in der Muskulatur und fettem Gewebe gespeichert wird und 90% des täglich lebensnotwendigen Bedarfs deckt. Das in der Haut gebildete inaktive Vitamin D3 wird nach Abgabe an den Extrazellulärraum an ein Protein im Serum gebunden und so dem Organismus zur Verfügung gestellt. Es hat per se wenig biologische Aktivität. [1]

Umwandlung und Aktivierung

  • Vor allem in der Leber wird durch die dort vorkommende 25-Hydroxylase aus inaktive Vitamin D3 (Cholecalciferol) das auch noch inaktive Calcidiol bzw. Calcifediol (25-Hydroxy-Cholecalciferol bzw. 25-OH-D3), welches die Hauptspeicherform des Vitamin D3 darstellt und eine lange Halbwertzeit von 2–3 Wochen aufweist, metabolisiert. [1] Bei der Hydroxylierung spielen die Enzymkomplexe CYP27A1 und CYP2R1 die Hauptrolle. [2] Weitere mitochondrale Faktoren sind CYP24A1, CYP27B1 sowie die Kofaktoren Riboflavin (Vitamin B2), Niacin (Vitamin B3) und Magnesium. [3]
  • Die Fähigkeit der Leber, das inaktive Vitamin D3 zu konvertieren, ist auch bei hepatozellulären Erkrankungen lange möglich. [1] Eine Hypercholesterinämie ist jedoch ein erster Hinweis für einen gestörten Metabolismus. Die Clearance des inaktiven Vitamin D3 ist bei inflammatorischen Prozessen (silent inflammation) erhöht. [4]
  • In der Niere und einigen anderen Geweben (Plazenta, Knochen, Prostata, Makrophagen, dendritische Zellen, T-Lymphozyten, Krebszellen u.a.) wird das Speicher-Vitamin D3 (Calcifediol bzw. Calcidiol) durch die dort vorkommende 1a-Hydroxylase zu dem aktiven Calcitriol (1,25-Dihydroxy-Cholecalciferol bzw. 1,25-OH-D3) metabolisiert. Lediglich Calcitriol ist für die biologische Wirkung verantwortlich. [1,2]
  • Die Aktivität der 1a-Hydroxylase wird vor allem in der Niere durch den Spiegel von Kalzium und Phosphat, Parathormon, Fibroblasten- u.a. Wachstumsfaktoren bzw. -hormone, Prolaktin und durch Sexualsteroide reguliert. [1,2] Die Aktivität nimmt auch ab, wenn die glomeruläre Filtrationsrate unter 50 ml/min fällt. [1]

Wirkung

  • aktives Vitamin D3 (Calcitriol) ist kein klassisches Vitamin, sondern ein Hormon („D-Hormon“ bzw. „Sonnenhormon“) und weist Gemeinsamkeiten mit anderen Hormonen (Gruppe der Seco-Steroide) auf. Es wird vom Organismus aus inaktiven Vorstufen hergestellt, an Transportproteine (Vitamin-D-bindendes Protein bzw. VDBP) gebunden und an den Ort der Wirkung transportiert. Dort wirkt es ähnlich wie die Steroidhormone über die Bindung an einen nukleären Rezeptor [1]. Über diesen spezifischen Vitamin-D-bindenden Rezeptor (VDR) wirkt zunächst Calcitriol bzw. 1,25-OH-D3 intrazellulär, um dann im Zellkern als (1),24,25-OH-D3 Änderungen der Proteinsynthese bei bis zu 2000 Genen zu bewirken.
  • Im Knochen erfolgt eine komplexe Regulation der Kalzium- und Phosphat-Homöostase bzw. -dynamik in Abhängigkeit von Magnesium.
  • In der Niere reguliert es die Rückresorption von Kalzium bzw. Phosphat und blockiert den Renin-Angiotensin-Mechanismus mit Senkung eines erhöhten arteriellen Hypertonus. [1,2]
  • Im Gastrointestinaltrakt fördert es u.a. die Aufnahme von Kalzium und Phosphat.
  • Die Wirkung auf die Nebenschilddrüse beruht auf der Verminderung der Parathormon-Bildung.
  • Im Muskel erhöht es das Kalzium im sarkoplasmatischen Retikulum, was zu einer Verbesserung der kontraktilen Kraft führt.
  • Es fördert die Zellteilung, Zelldifferenzierung und die regulierende Autoptose kranker Zellen und beeinflusst somit das Schleimhaut- und Immunsystem, aber auch Infertilität und Sterilität bzw. angio- und neurodegenerative Erkrankungen.  [2]

Wirkspiegel

  • Ein idealer Wirkspiegel wird sehr unterschiedlich angegeben. Laut [2] sollte der Gehalt vom Speicher-Vitamin D3 (25-OH-D3, Calcifediol bzw. Calcidiol) zwischen 30 und 100ng/ml liegen. Der Gehalt bzw. Wirkspiegel des aktiven Vitamin D3 (1,25-OH-D3 bzw. Calcitriol) ist aufgrund der biochemischen Verfügbarkeit und Stabilität (kurze Halbwertzeit) sehr variabel und stark von der Aktivität der 1a-Hydroxylase (u.a. Fibroblastenfaktoren wie Interleukine) abhängig.

Abbau und Ausscheidung

  • D3 induziert den Abbau selbst und wird durch die 24-Hydroxylase in beiden Stufen zu biologisch inaktiven und wasserlöslichen Metaboliten einschl. der Calcitriol-Säure abgebaut. [2]
  • Je nach Assimilation, hepatozellulärer Enzym-Aktivität bzw. Cholekinese und entero-hepatischem Kreislauf werden lipidlösliche Phasen zurückgeführt oder gar nicht erst resorbiert, sondern „unverdaut“ ausgeschieden.

Literatur

  1. Kraenzlin M (2003) Osteomalazie. Curriculum Schweiz Med Forum Nr. 32/33: 754
  2. Spitz J (2017) Vitamin D in der komplementären Onkologie. Forum Komplementäre Onkologie/Immunologie 3-6 in Naturheilkunde 3
  3. Pinto Jt, Cooper AJ (2014) From cholesterogenesis to steroidogenesis: role of riboflavin and flavoenzymes in the biosynthesis of vitamin D. Adv Nutr 1;5 (2): 144-63
  4. von Baehr V diverse Vorträge und www.inflammatio.de