Открытие и уникальность витамина D как прогормона
Витамин D занимает особое место в нутрициологии и эндокринологии, поскольку, несмотря на свое название, он не является классическим витамином в строгом смысле этого слова. Вместо этого, его корректнее называть прогормоном или стероидным гормоном, что подчеркивает его уникальный путь синтеза в организме и широкий спектр биологических функций, выходящих далеко за рамки традиционного представления о витаминах. Эта уникальность начинается с его способности производиться эндогенно, то есть самим организмом человека, при определенных условиях, что резко отличает его от большинства других витаминов, которые должны поступать исключительно извне с пищей.
Основная функция витамина D, которая была открыта первой и остается наиболее изученной, связана с поддержанием кальциево-фосфорного гомеостаза. Он играет ключевую роль в регуляции уровня кальция и фосфора в крови, что критически важно для здоровья костей и зубов. Витамин D стимулирует всасывание кальция из кишечника, реабсорбцию фосфора в почках и регулирует минерализацию костной ткани. Без достаточного количества активной формы витамина D, организм не может эффективно использовать поступающий кальций, что приводит к серьезным нарушениям, таким как рахит у детей и остеомаляция у взрослых – заболеваниям, характеризующимся размягчением и деформацией костей.
Существует две основные формы витамина D: эргокальциферол (витамин D2) и холекальциферол (витамин D3). Витамин D2 синтезируется растениями и грибами под воздействием ультрафиолетового излучения, тогда как витамин D3 – это та форма, которая образуется в коже человека и животных. Именно витамин D3, или холекальциферол, является более биологически активной и эффективной формой для человека, обладающей большей биодоступностью и дольше сохраняющейся в организме. Эта форма синтезируется в коже под воздействием ультрафиолетового B-излучения (УФБ), что и послужило основанием для его названия «солнечный гормон». Таким образом, природа снабдила нас внутренним механизмом производства этого жизненно важного соединения, который активируется прямым воздействием солнечного света.
Понимание витамина D как прогормона, а не просто витамина, имеет глубокие последствия для медицины и общественного здравоохранения. Это означает, что его воздействие на организм гораздо шире, чем просто участие в метаболических процессах; он действует как регулятор, влияя на экспрессию тысяч генов и модулируя функции множества клеток и тканей. Его гормоноподобные свойства позволяют ему взаимодействовать со специфическими рецепторами (VDR), которые обнаружены практически во всех клетках организма, включая иммунные клетки, клетки мозга, сердца, поджелудочной железы и многих других органов. Это объясняет, почему дефицит витамина D ассоциируется с таким широким спектром заболеваний, выходящих за рамки костной патологии, и почему его адекватный уровень так важен для общего здоровья и благополучия.
Название «солнечный гормон» витамин D получил благодаря уникальному механизму его эндогенного синтеза, который запускается исключительно под воздействием ультрафиолетового B-излучения (УФБ) солнечного спектра. Этот процесс представляет собой сложную многоступенчатую цепочку биохимических реакций, начинающуюся в коже и завершающуюся в печени и почках, где образуется его активная гормональная форма.
Первый этап синтеза происходит в эпидермисе кожи. Здесь содержится предшественник витамина D – 7-дегидрохолестерол, который является производным холестерина. Когда УФБ-лучи проникают в кожу, они вызывают фотолитическое расщепление двойной связи в молекуле 7-дегидрохолестерола, преобразуя его в превитамин D3. Этот процесс является быстрым и эффективным, но превитамин D3 нестабилен. В течение нескольких часов после воздействия солнца, под воздействием температуры тела, превитамин D3 претерпевает изомеризацию, превращаясь в стабильный холекальциферол, или витамин D3.
Механизм синтеза витамина D под воздействием солнца и его метаболизм
После образования в коже, витамин D3 высвобождается в кровоток и связывается со специфическим транспортным белком – витамин D-связывающим белком (DBP), который доставляет его к печени. В печени происходит первая стадия гидроксилирования: фермент 25-гидроксилаза добавляет гидроксильную группу к 25-му атому углерода молекулы D3, превращая ее в 25-гидроксивитамин D (25(OH)D), также известный как кальцидиол. Кальцидиол является основной циркулирующей формой витамина D в крови и служит наиболее точным показателем уровня витамина D в организме, используемым для лабораторной диагностики.
Следующий и заключительный этап активации происходит преимущественно в почках. Здесь фермент 1-альфа-гидроксилаза (CYP27B1) добавляет еще одну гидроксильную группу, на этот раз к 1-му атому углерода молекулы 25(OH)D. В результате этой реакции образуется 1,25-дигидроксивитамин D (1,25(OH)2D), известный как кальцитриол. Кальцитриол – это биологически активная гормональная форма витамина D, которая и осуществляет все его известные функции в организме. Активность фермента 1-альфа-гидроксилазы строго регулируется паратгормоном (ПТГ), уровнем кальция и фосфора в крови, а также фактором роста фибробластов 23 (FGF23), что подчеркивает его роль в тонкой настройке кальциево-фосфорного обмена.
Эффективность синтеза витамина D в коже зависит от множества факторов. К ним относятся: длина волны УФБ-излучения (наиболее эффективны волны в диапазоне 290-315 нм), широта местности (чем ближе к экватору, тем интенсивнее УФБ), время года (летом УФБ-излучение сильнее), время суток (наибольшая интенсивность УФБ в полдень), степень облачности и загрязненности воздуха, использование солнцезащитных средств (которые блокируют УФБ-лучи), площадь открытой кожи, а также содержание меланина в коже. Люди с темной кожей имеют больше меланина, который действует как естественный солнцезащитный фильтр, что требует более длительного пребывания на солнце для синтеза того же количества витамина D по сравнению с людьми со светлой кожей. С возрастом также снижается способность кожи синтезировать витамин D, поскольку уменьшается концентрация 7-дегидрохолестерола в эпидермисе. Все эти факторы объясняют, почему, несмотря на солнечный свет, дефицит витамина D остается глобальной проблемой здравоохранения.
Помимо своей фундаментальной роли в поддержании здоровья костей, активная форма витамина D, кальцитриол, выполняет широкий спектр функций, которые затрагивают практически все системы организма. Рецепторы витамина D (VDR) обнаружены в клетках большинства тканей и органов, что свидетельствует о его плейотропном воздействии. Он играет критическую роль в модуляции иммунной системы, обладая как иммуномодулирующими, так и противовоспалительными свойствами. Витамин D влияет на дифференцировку и функцию Т-клеток, В-клеток, макрофагов и дендритных клеток, тем самым участвуя в защите организма от инфекций, включая респираторные вирусные заболевания, и потенциально снижая риск развития аутоиммунных заболеваний, таких как рассеянный склероз, ревматоидный артрит и диабет 1 типа.
Исследования последних десятилетий также выявили связи между адекватным уровнем витамина D и сердечно-сосудистым здоровьем, включая регуляцию артериального давления, улучшение функции эндотелия и снижение воспалительных процессов, которые могут способствовать развитию атеросклероза. Витамин D также ассоциируется с контролем клеточного роста и дифференцировки, что предполагает его потенциальную роль в профилактике некоторых видов рака, таких как рак толстой кишки, молочной железы и простаты. Наблюдаются связи между уровнем витамина D и метаболическим синдромом, резистентностью к инсулину и риском развития сахарного диабета 2 типа. Более того, он влияет на нервную систему, с рецепторами, обнаруженными в различных областях мозга, что указывает на его роль в когнитивных функциях и настроении, а дефицит связывают с повышенным риском депрессии и нейродегенеративных заболеваний.
Функции, дефицит и современные рекомендации по витамину D
Несмотря на способность организма синтезировать витамин D под воздействием солнца, дефицит этого «солнечного гормона» остается одной из самых распространенных проблем здравоохранения во всем мире. К группам риска относятся люди, проживающие в высоких широтах, где солнечного света недостаточно для адекватного синтеза в течение большей части года; люди с темной кожей из-за высокого содержания меланина; пожилые люди, у которых снижена способность кожи к синтезу и почек к активации витамина D; люди с ожирением, так как витамин D является жирорастворимым и может депонироваться в жировой ткани, становясь менее доступным для организма; люди с заболеваниями, влияющими на всасывание жиров (например, целиакия, болезнь Крона); а также лица, которые проводят большую часть времени в помещении или используют солнцезащитные средства. Симптомы дефицита могут быть неспецифическими, включая хроническую усталость, мышечную слабость, боли в костях и суставах, снижение иммунитета и ухудшение настроения.
Для поддержания оптимального уровня витамина D существуют три основных источника: солнечный свет, диета и добавки. Солнечный свет является наиболее естественным и эффективным способом получения витамина D, однако из-за риска развития рака кожи и других неблагоприятных эффектов чрезмерного воздействия УФ-излучения, его использование требует осторожности. Рекомендуется умеренное пребывание на солнце без солнцезащитного крема в течение 10-30 минут несколько раз в неделю в часы, когда УФБ-излучение наиболее интенсивно, при условии отсутствия риска солнечных ожогов. Диетические источники витамина D крайне ограничены и в основном включают жирную рыбу (лосось, скумбрия, тунец), рыбий жир, яичные желтки и некоторые обогащенные продукты (молоко, злаки, апельсиновый сок). Эти источники, как правило, не могут полностью покрыть суточную потребность в витамине D.
Поэтому для большинства людей, особенно в группах риска, может потребоваться дополнительный прием витамина D в виде добавок. Современные рекомендации по суточной дозировке витамина D варьируются в зависимости от возраста, состояния здоровья и индивидуальных потребностей, но часто составляют от 600 до 2000 МЕ (международных единиц) в день для взрослых, а иногда и выше, особенно при диагностированном дефиците. Важно регулярно проверять уровень 25(OH)D в крови, чтобы определить исходный уровень и скорректировать дозировку. Оптимальный уровень 25(OH)D в крови обычно считается в диапазоне 30-60 нг/мл (или 75-150 нмоль/л). Самолечение высокими дозами витамина D может быть опасным, поэтому любые решения о приеме добавок должны приниматься после консультации с врачом и на основании лабораторных анализов. Понимание витамина D как «солнечного гормона» подчеркивает его уникальную связь с окружающей средой и его всеобъемлющее значение для поддержания здоровья и профилактики широкого спектра заболеваний на протяжении всей жизни человека.
Данная статья носит информационный характер.