Физиология витамина D

Витамин D3 синтезируется в коже летом под воздействием ультрафиолетового излучения солнца или поступает с пищей, особенно с жирной рыбой. После гидроксилирования в печени до 25-гидроксивитамина D [25(OH)D], а в почках — до 1,25-дигидроксивитамина D [1,25(OH)2D] активный метаболит проникает в клетку, связывается с рецептором витамина D, а затем — с витамин-D-зависимым геном, например геном кальций-связывающего белка. После транскрипции и трансляции образуется белок, например остеокальцин или кальций-связывающий белок. Кальций-связывающий белок обеспечивает всасывание кальция в кишечнике. Синтез 1,25(OH)2D стимулируется паратгормоном и снижается под влиянием кальция. Факторы риска дефицита витамина D — недоношенность, пигментация кожи, недостаточное пребывание на солнце, ожирение, мальабсорбция и пожилой возраст. К группам риска относятся иммигранты и пожилые люди. Обеспеченность витамином D зависит от пребывания на солнце, однако в Европе концентрация 25(OH)D в сыворотке выше в северных, чем в южных странах. Тяжёлый дефицит витамина D приводит к рахиту или остеомаляции, при которых новая костная ткань — остеоид — не минерализуется. Менее выраженный дефицит витамина D вызывает повышение концентрации паратгормона в сыворотке, что приводит к резорбции костной ткани, остеопорозу и переломам. Между концентрациями 25(OH)D и паратгормона в сыворотке существует обратная зависимость. Согласно большинству исследований, пороговая концентрация 25(OH)D в сыворотке, при снижении ниже которой начинает повышаться уровень паратгормона, составляет около 75 нмоль/л. Приём препаратов витамина D пожилыми людьми с его дефицитом подавляет секрецию паратгормона, повышает минеральную плотность костной ткани и может снижать частоту переломов, особенно у жильцов домов престарелых. Действие 1,25(OH)2D и рецептора витамина D изучали у пациентов с генетическими дефектами метаболизма витамина D, а также на моделях мышей с нокаутом соответствующих генов. Эти эксперименты показали, что для активного всасывания кальция, продольного роста костей и активности остеобластов и остеокластов необходимы как 1,25(OH)2D, так и рецептор витамина D. В то же время минерализация костной ткани может происходить при высокой концентрации кальция во внеклеточной среде — например, при приёме больших доз кальция внутрь или его инфузии. Активный метаболит 1,25(OH)2D реализует свои эффекты через рецептор витамина D, индуцируя экспрессию генов, например генов кальций-связывающего белка и остеокальцина, либо через рецептор плазматической мембраны и вторичные посредники, такие как циклический АМФ. Последние реакции развиваются очень быстро и включают воздействие на поджелудочную железу, гладкомышечные клетки сосудов и моноциты. В мышечных клетках присутствует рецептор витамина D, а в нескольких исследованиях показана связь между концентрацией 25(OH)D в сыворотке и физической работоспособностью. Активный метаболит 1,25(OH)2D оказывает антипролиферативное действие и снижает экспрессию маркеров воспаления. Внескелетный синтез 1,25(OH)2D происходит под влиянием цитокинов и важен для паракринной регуляции дифференцировки и функции клеток. Это может объяснять роль дефицита витамина D в патогенезе аутоиммунных заболеваний, таких как рассеянный склероз и сахарный диабет 1-го типа, а также рака. Таким образом, активный метаболит 1,25(OH)2D оказывает плейотропные эффекты через рецептор витамина D и витамин-D-зависимые регуляторные элементы многих генов, а также быстрые негеномные эффекты через мембранный рецептор и вторичные посредники. Активное всасывание кальция в кишечнике зависит от достаточного образования 1,25(OH)2D и сохранности рецептора витамина D. Минерализация костной ткани в основном зависит от концентрации кальция во внеклеточной среде. Метаболиты витамина D могут играть роль в профилактике аутоиммунных заболеваний и рака.