Witamina D – historia odkrycia, metabolizm, pojęcia

Witamina D stanowi w ostatnich latach przedmiot rosnącego zainteresowania. Odkryta została na początku dwudziestego stulecia w toku badań nad krzywicą – chorobą występującą u dzieci, objawiającą się szerokim spektrum zmian w układzie kostnym, a także licznymi, innymi zaburzeniami rozwojowymi.

Historia odkrycia witaminy D

Choroba ta jest nazywana również „angielską chorobą” ze względu na ogromne ilości zachorowań w Anglii w XIX wieku. W kraju, który jak wiemy zapoczątkował w XVIII wieku rewolucję przemysłową, czego skutkiem było zanieczyszczenie środowiska i znaczne pogorszenie jakości powietrza. Ponadto Wyspy Brytyjskie charakteryzują się pochmurną pogodą, wysoką wilgotnością i niskim stopniem nasłonecznienia.  Te czynniki kumulując się doprowadziły do olbrzymiej, często określanej jako rozmiarów epidemicznych, skali zachorowań na krzywicę. Pod koniec XIX wieku Anglik Theobald Palm zauważył i opisał zależność pomiędzy występowaniem „angielskiej choroby”, a szerokością geograficzną. Kolejni badacze w dalszych latach również odkrywali zależność pomiędzy promieniowaniem UV, a leczeniem krzywicy.

W medycynie ludowej natomiast do walki i przeciwdziałania krzywicy używano tranu. Długo nie było wiadomo, który dokładnie składnik ma działanie przeciwdziałające krzywicy. W 1913 roku odkryto witaminę A, obecną w tranie, a określenie jej dokładnych właściwości było początkowo problematyczne. Sytuacja zmieniła się w 1922 roku, gdy Elmer McCollum rozłożył substancje znajdujące się w tranie, oddzielając witaminę A, od nietkniętej substancji odpowiadającej za działanie przeciwkrzywicze tranu. Ową substancję nazwano witaminą D. Badania jednak nie ustawały pragnąc dociec związku między substancją z tranu a promieniowaniem UV – obu czynników odpowiedzialnych za przeciwdziałanie krzywicy.

W wyniku naświetlania ergosterolu z drożdży (organiczny związek, który wchodzi w skład błon komórkowych grzybów; pełni tę samą funkcję co cholesterol w organizmach zwierząt) powstał produkt, który nazwano „witaminą D1”, lecz w istocie była to mieszanka dwóch składników – ergokalcyferolu i lumisterolu. W toku dalszych badań wyizolowano ergokalcyferol, który został nazwany witaminą D2.

Jak przebiega metabolizm witaminy D3? 

7-dehydrocholesterol jest pochodną cholesterolu i powstaje w naskórku człowieka. Pod wpływem promieniowania UVB powstaje z niego cholekalcyferol (witamina D3). Następnie musi dojść do jej aktywacji metabolicznej, która zachodzi poprzez działanie hydroksylacji (wprowadzenie grup hydroksylowych(-OH)) w wątrobie i w ten sposób powstaje metabolit (produkt metabolizmu) o nazwie: 25-hydroksywitamina D3, inaczej: 25(OH)D3 lub kalcyfediol – w takiej formie witamina jest transportowana i magazynowana. Na dalszym etapie pewna część kalcyfediolu ulega dalszym procesom hydroksylacji tym razem w nerkach dając 1,25-dihydroksywitaminę D3, inaczej: 1,25(OH)2D3 lub kalcytriol – najbardziej aktywny biologicznie metabolit witaminy D. Kalcytriol jest również hormonem kontrolującym gospodarkę fosforanowo-wapniową¹.

Badanie poziomu witaminy D

Badając poziom witaminy D3 najczęściej badamy stężenie kalcyfediolu (czyli 25(OH)D3) gdyż ma on  stosunkowo długi okres półtrwania (21 dni), co oznacza, że jego stężenie w surowicy nie ulega gwałtownym wahaniom dając miarodajny wynik. Badać można również poziom kalcytriolu, to badanie jest jednak stosowane tylko w określonych klinicznych przypadkach (szczególnie przy zaburzeniach gospodarki wapniowo-fosforanowej). Okres półtrwania kalcytriolu wynosi bowiem w zależności od źródeł 1-7 godzin².

Suplementacja witaminy D – jakie formy?

Zarówno witamina D2 jak i witamina D3 są w stanie przekształcić się do kalcyfediolu, jednak to witamina D3 jest w tym wypadku znacznie bardziej efektywna. Cholekalcyferol wywołuje szybszą produkcję kalcyfediolu i utrzymuje się dłużej i w wyższych stężeniach niż ergokalcyferol. Z tego powodu to witamina D3, nie D2 jest częściej stosowana w suplementach diety³. 

Zarówno kalcyfediol jak i kalcytriol nie są stosowane profilaktycznie. Kalcyfediol występuje w lekach i jest wskazany dla osób z przewlekłymi schorzeniami wątroby i/lub zaburzeniami hydroksylacji, których organizm nie jest w stanie prawidłowo przetworzyć go z cholekalcyferolu. Kalcytriol natomiast stosowany jest w lekach dla osób, u których upośledzony jest proces hydroksylacji w nerkach i/lub chorujących na choroby nerek m.in. niewydolność nerek. 

Zatem podsumujmy:

• Witamina D to grupa rozpuszczalnych w tłuszczach związków chemicznych.
  
• Możemy wyróżnić dwie formy witaminy D – ergokalcyferol (witaminę D2) i cholekalcyferol (witaminę D3).
  
• Nazwa „witamina D1” ma obecnie wyłącznie znaczenie historyczne, tym określeniem nazwano na pewnym etapie odkryć połączenie ergokalcyferolu (później nazwanego witaminą D2) i lumisterolu.
  
• Witamina D2 (ergokalcyferol) powstaje z syntezy ergosterolu pod wpływem promieni UV w grzybach.
  
• Witamina D3 (cholekalcyferol) powstaje z syntezy 7-dehydrocholesterolu pod wpływem promieni UV w organizmach zwierząt, w tym ludzi. 
  
• Jeśli cholekalcyferol jest witaminą, oznacza to, że 7-dehydrocholesterol jest prowitaminą, czyli związkiem, który w wyniku reakcji chemicznych zostaje przekształcony w witaminę.
  
• Zarówno cholekalcyferol (witamina D3) jak i ergokalcyferol (witamina D2) ulegają w organizmie człowieka dalszym przemianom: pod wpływem hydroksylacji zachodzącej w wątrobie powstaje kalcyfediol, inaczej: 25(OH)D3. Jednak to witamina D3 jest znacznie bardziej efektywna w tym procesie. 
  
• Najczęstszym „badaniem poziomu witaminy D” jest właśnie badanie poziomu kalcyfediolu 25(OH)D3.
  
• Kalcyfediol ulega w organizmie człowieka kolejnym przemianom: pod wpływem hydroksylacji zachodzącej w nerkach powstaje kalcytriol, inaczej: 1,25(OH)2D3. Kalcytriol jest aktywną formą witaminy D3, jest również hormonem, który kontroluje gospodarkę wapniowo- fosforanową w organizmie. 
  
• Jeśli kalcytriol jest hormonem, oznacza to, że cholekalcyferol (witamina D3) jest prohormonem, czyli związkiem pod wpływem, którego powstaje hormon. 
  
• W suplementach diety znajduje się cholekalcyferol, jeśli mimo suplementacji w dawce dopasowanej do stwierdzonego poziomu, stężenie w krwi w badaniu 25(OH)D3 nie ulega podniesieniu może to sugerować problemy z wątrobą, niemożność przeprowadzenia hydroksylacji i przekształcenia cholekalcyferolu do kalcyfediolu. Jeśli pomimo odpowiedniego poziomu 25(OH)D3 obserwuje się jednak zaburzenia gospodarki wapniowo-fosforanowej, może to sugerować problemy z nerkami, które uniemożliwiają hydroksylację kalcyfediolu do kalcytriolu. 

Bibliografia:

1. Miętka Aleksandra, Witamina D właściwości i działanie, Praca poglądowa w ramach specjalizacji z farmacji aptecznej, kierownik specjalizacji: mgr farm. Daria Mazurek, str. 1-6.
2. Miętka Aleksandra, Op. Cit. str. 4-5.
3. Tripkovic L, Lambert H, Hart K, et al. Comparison of vitamin D2 and vitamin D3 supplementation in raising serum 25-hydroxyvitamin D status: a systematic review and meta-analysis. Am J Clin Nutr. 2012;95(6):1357-1364. doi:10.3945/ajcn.111.031070.