Vitamin důležitý pro lidský život

SOUHRN

V poslední době zažívá vitamin D neobyčejnou citační explozi. Je to jednak tím, že si uvědomujeme jeho důležitost pro zdraví, a jednak proto, že věda objevuje další nové aktivity tohoto důležitého vitaminu a jeho metabolitů, jež mají již řadu vlastností hormonů. Dobrým ukazatelem stavu vitaminu D v organismu je koncentrace kalcidiolu v plazmě ukazující hodnotu vitaminu D přijatého z potravy, z expozice kůže slunci a konverzi vitaminu D z tukových zásob v játrech. K základním účinkům vitaminu D patří jeho vliv na resorpci kalcia a fosforu střevem, regulace stálosti těchto prvků v organismu a kontrola kostní mineralizace. Má pozitivní účinek na svalovou hmotu, zvyšuje syntézu svalových proteinů, ovlivňuje transport kalcia a fosforu skrze buněčné membrány, metabolismus fosfolipidů a kontraktilních vláken svalů, funkci imunitního systému a reguluje velký počet genů. Vitamin D slouží jako signální molekula mezi buňkami a tím kontroluje kolem 200 genů účastnících se buněčné diferenciace, replikace a imunity. Kalcitriol se váže na jaderný receptor (VDR). Ten je ve všech tkáních stejný neboli kalcitriol se může vázat na VDR kdekoli, kde je receptor exprimován. To je pak příčinou velkého zájmu o účinky vitaminu D mimo jeho klasické působení. Podávání vitaminu D má prozatím výhradní postavení v klinické osteologii a při udržování koncentrace kalcia a fosfátu v krvi. Je jen otázkou času, zdali se i jeho další popisované účinky zcela potvrdí.

Klíčová slova: vitamin D, kalcidiol, kalcitriol, jaderný receptor, imunitní systémy

SUMMARY

In the last time we have a lot off citation about vitamin D. This is because we recognize its importance for health and secondly because science is discovering new activities of this important vitamin and its metabolites that already have a number of hormone properties. A good indicator of the vitamin D status in the body is plasma calcidiol concentration expressing vitamin D from food, exposure of the skin to the sun, and conversion of vitamin D from the fat stores in the liver. The essential effects of vitamin D include is its effects on calcium and phosphorus resorption through the intestines and the regulation of the stability of these elements in the body and finally the control of bone mineralization. It has a positive effect on muscle mass, increases muscle protein synthesis, affects the transport of calcium and phosphorus through the cell membranes, affects the metabolism of phospholipids and contractile muscle fibers, functions of the immune system and regulates a large number of genes. Vitamin D serves as a signal molecule between cells and thus controls about 200 genes involved in cell differentiation, replication, and immunity. Calcitriol binds to the nuclear receptor (VDR). The VDR of all tissues is the same, or calcitriol can bind to VDR wherever the receptor is expressed. Recent studies suggest that vitamin D may prevent several chronic diseases in addition to its well established role in guts resorption of calcium and phosphate and bone metabolism. These newly detected physiological functions of vitamin D involve regulation of cell differentiation in many cells and tumor cells. It is only a matter of time whether the other effects described are fully confirmed.

Key words: vitamin D, calcidiol, calcitriol, nuclear receptor, immune systems

Vápník je jedním z klíčových prvků pro správné fungování organismu. V případě, že nemáme normální hodnotu vitaminu D, nemůžeme v adekvátním množství odebírat vápník ze střeva a musíme jej získávat náhradní cestou z kostí, což má velmi neblahé účinky na jejich strukturu a pevnost. Snadněji se lámou, kvalita života (hlavně u seniorů) v důsledku toho prudce klesá a opakované fraktury především krčku stehenní kosti vedou k protrahovaným hospitalizacím a ke zkrácení doby dožití.

Vitamin D se dostává do našeho těla většinou jako prekurzor aktivních metabolitů, a to jednak jako cholekalciferol – vitamin D₃, jednak jako ergokalciferol – vitamin D₂. Vitamin D₃, který je tělu vlastní, je asi čtyřikrát účinnější než vitamin D₂. Vitamin D získaný z potravy se začleňuje do chylomikronů, které se uvolňují do lymfatického systému a odtud do krve, kde se váží na vitamin D vázající protein.

ZDROJE VITAMINU D

Devadesát procent vitaminu D se získává ze slunečního záření a z potravy. Mladší jedinci, přibližně ve věku do 50 let, jejichž přirozený enzymatický aparát v kůži je plně funkční, získávají vitamin D ze slunečního záření. Vitamin D₃ cholekalciferol se tvoří v kůži ultrafialovým slunečním zářením o vlnové délce 290–315 nm. Dochází ke vzniku previtaminu D₃ ze 7‑dehydrocholesterolu v buňkách v hlubokých vrstvách kůže. Pod vlivem teploty se tento previtamin D₃ mění na vitamin D₃ (cholekalciferol). V případě velké expozice kůže slunci je previtamin D₃ transformován do neaktivních substancí lumisterol a tachysterol, takže není možné se intoxikovat dlouhou silnou expozicí slunci. Je zde nutné připomenout, že prezence ultrafialového slunečního záření záleží na úhlu, který svírá slunce a zemský povrch. Je známo, že osoba se světlou kůží je schopna vytvořit kolem 10 000 IU vitaminu D₃ při expozici tváře, těla a rukou slunci po dobu 20 až 30 minut. V zimě ve stejné denní době a při stejných podmínkách slunění je třeba 20 hodin; 6 % těla ozářeného erytémovou dávkou slunečního záření se rovná 600 až 1 000 IU vitaminu D podaného per os. Je třeba vzít v úvahu, že při stejné expozici slunci je velký rozdíl mezi jednotlivými osobami. Osoba s tmavou kůží potřebuje být daleko déle exponována slunci než osoba s kůží světlou. Ve stáří dochází ke zmenšení schopnosti kůže tvořit vitamin D snížením kožních zásob 7‑dehydrocholesterolu. Jen 10–20 % cirkulujících forem vitaminu D pochází z potravy. Poločas cirkulujícího kalcidiolu je 24 hodin, zatímco poločas kalcitriolu je jen několik hodin.¹

V naší starší populaci je kritický nedostatek vitaminu D hodnocen pomocí koncentrace kalcidiolu 25(OH D, a je to jedna z příčin senilní osteoporózy. Až 80 % nemocných ve věku 83 ± 8 let má plazmatickou koncentraci 25(OH)D < 10 ng/ml. Insuficience vitaminu D, která se často objevuje u starých osob s osteoporózou, může být hodnocena podle sérové koncentrace kalcidiolu. Hodnota kalcidiolu menší než 25 nmol/l (10 ng/ml) je posuzována jako závažný nedostatek vitaminu D. Za mírný nedostatek je považována hodnota 10–20 ng/ml (25–30 až 50 nmol/l). Insuficience je pak představována hodnotou 20–30 ng/ml (50–70 nmol/l). I vyšší hodnoty kalcidiolu – do 20 ng/ml – jsou nedostatečné pro správnou mineralizaci kosti. Nízká koncentrace kalcidiolu je spojována s nízkou koncentrací kalcitriolu a s nižší absorpcí kalcia střevem vedoucí k hypokalcemii a k sekundárnímu zvýšení sekrece parathormonu. Koncentrace parathormonu (PTH) v séru se podle řady epidemiologických studií začíná zvyšovat již při hodnotách kalcidiolu nižších než 30 ng/ml. Pokles koncentrace vitaminu D pod 12 ng/ml vede k poklesu svalové síly. Vitamin D snižuje u starých osob riziko pádu o více než 20 %. Dávka vitaminu D nutná k prevenci pádů je přinejmenším 800 IU/den. Pro optimální svalovou sílu u aktivních, ale i inaktivních ambulantních pacientů je nutné dosáhnout koncentrace kalcidiolu alespoň 50 nmol/l, tj. 20 ng/ml.² Sérová koncentrace kalcidiolu vyšší než 75 nmol/l (30 ng/ml) koreluje se snížením výskytu osteoporotických zlomenin a pádů, s vyšší kostní denzitou a lepším stavem zubů.³

Různé odborné společnosti udávají rozdílné cílové hodnoty pro adekvátní zásobení vitaminem D. Endocrine Society doporučuje screening pouze u některých rizikových skupin. Nutnost substituce vitaminu D vidí Endocrine Society při koncentraci 25(OH)D nižší než 50 nmol/l. Protože jednotlivé laboratoře udávají hodnoty kalcidiolu v ng nebo v nmol/l, uvádíme zde přepočtový koeficient (1 ng/ml = 2,5 nmol/l; 1 mg = 40 000 IU). Optimální hodnota kalcidiolu je definována jako koncentrace kalcidiolu, která maximálně potlačuje sérovou hladinu (koncentraci) PTH.⁴ Většina expertů definuje deficienci vitaminu D jako koncentraci kalcidiolu < 20 ng/ml a insuficienci vitaminu D jako 21–29 ng/ml. Dostatek vitaminu D představuje koncentrace kalcidiolu > 30 ng/ml a intoxikace vitaminem D je pak definována jako koncentrace kalcidiolu > 150 ng/ml. Koncentrace 800 IU vitaminu D na den je dostatečná pro kosti.⁵

ÚČINKY VITAMINU D

K základním účinkům vitaminu D patří jeho vliv na resorpci kalcia a fosforu střevem a regulace stálosti těchto prvků v organismu a kontrola kostní mineralizace. Vitamin D má pozitivní účinek na svalovou hmotu, zvyšuje syntézu svalových proteinů, ovlivňuje transport kalcia a fosforu skrze buněčné membrány, ovlivňuje metabolismus fosfolipidů a kontraktilních vláken svalů.

Perorální suplementace vitaminu D v dávce 700–800 IU/den snižuje riziko jak zlomeniny pánve, tak zlomenin jiných kostí u ambulantních i dlouhodobě nemocných starších pacientů. Perorální dávka vitaminu D 400 IU/den je pro prevenci zlomenin nedostatečná. V klinické studii snižuje podávání vitaminu D riziko zlomenin. Pětiletá studie s vitaminem D podávaným v dávce 800 UI denně 2 686 pacientům vedla ke snížení výskytu zlomenin zápěstí, krčku kosti stehenní a obratlů o 33 %. Bylo prokázáno, že podávání kalcia a vitaminu D má velice příznivý účinek na zlomeniny u starších žen v domovech důchodců.⁶

Zlomený krček u pacientů starších 70 let znamená až 20% možnost úmrtí na dekubitus, urosepsi nebo hypostatickou pneumonii. Kosterní svaly jsou cílovým orgánem pro vitamin D. Vitamin D nukleární receptor je přítomen v lidském svalu a počet receptorů pro vitamin D klesá s věkem.⁷ Nedostatek vitaminu D zvyšuje u starých lidí sarkopenii. Myopatie navozená nedostatkem vitaminu D se manifestuje klinickým syndromem. Bolesti svalů, svalová slabost, vstávání, chůze ze schodů, poruchy rovnováhy – pády – zlomeniny. Nedostatek vitaminu D u starých lidí vede k ztrátě svalové síly např. m. quadriceps femoris a tím k poruchám rovnováhy. Vitamin D působí na receptory svalových buněk, svalová síla se zvyšuje, když koncentrace kalcidiolu přesahuje alespoň 20 ng/ml.

Vitamin D slouží jako signální molekula mezi buňkami a tím kontroluje kolem 200 genů účastnících se buněčné diferenciace, replikace a imunity. Kalcitriol ovlivňuje genovou expresi, buněčný růst, proliferaci a apoptózu, oxidační stres, membránové transporty, homeostázu matrixu, buněčnou adhezi, funkci imunitního systému a reguluje velký počet genů. To je pak příčinou velkého zájmu o účinky vitaminu D mimo jeho klasické. Kalcitriol se váže na jaderný receptor (receptor pro vitamin D₃, VDR). VDR je všech tkáních stejný neboli kalcitriol se může vázat na VDR kdekoli, kde je receptor exprimován.⁸

Kalcitriol snižuje riziko nádorového bujení pravděpodobně přes snížení invazivity a angiogeneze a tím snižuje metastatický potenciál nádoru. V některých epidemiologických studiích je deficit vitaminu D spojován se zvýšeným rizikem kolorektálního karcinomu a karcinomu prsu. Kalcitriol stimuluje apoptózu a diferenciaci různých karcinomových buněk a inhibuje proliferaci těchto buněk. Nejznámější práce jsou u kolorektálního karcinomu, karcinomu prostaty a karcinomu mléčné žlázy.⁹

Několik epidemiologických studií ukazovalo na vztah mezi onemocněním, ale i smrtí na kardiovaskulární nemoci a nízkou koncentrací vitaminu D. Mechanismus, jakým vitamin D zlepšuje stav kardiovaskulárních onemocnění (hypertenze, srdeční selhání a ischemická choroba srdeční), není zcela jasný. Nicméně hypotézy hovoří o snížené regulaci systému renin‑angiotenzin‑aldosteron, o přímém účinku vitaminu D na srdce, na endoteliální rezistenci a o zlepšení kontroly metabolismu glukózy. Vyšší koncentrace kalcidiolu a kalcitriolu velice příznivě zasahují do morbidity a mortality kardiovaskulárních onemocnění. Vysvětlení se zde nabízí přímým účinkem vitaminu D na cévní buňky. Kalcitriol může kontrolovat syntézu proteinu, jenž se účastní vaskulárních kalcifikací a endoteliálních funkcí. Do dnešního dne ale nemáme žádnou jasnou práci, která by přesvědčivě prokazovala příznivý účinek vitaminu D na kardiovaskulární mortalitu.^10,11 Vyšší koncentrace kalcidiolu zvyšuje účinnost inzulinu a jeho nízká koncentrace zvyšuje inzulinorezistenci. Kalcidiol je nezbytný pro správnou funkci beta buněk (přímo prostřednictvím receptoru pro vitamin D nebo nepřímo přes regulaci kalciové homeostázy). Vitamin D zlepšuje účinek inzulinu stimulací exprese inzulinových receptorů. Všechny tyto ‚,neklasické“ účinky vitaminu vyžadují další studie a potvrzení jejich výsledků.¹²

Nízká koncentrace kalcidiolu je spojována s vyšším rizikem a s aktivitou roztroušené sklerózy. Protizánětlivé působení, schopnost redukovat oxidační stres a posílení imunity jsou pravděpodobně důvody, proč je vitamin D schopen chránit centrální nervovou soustavu.¹³ Existují rovněž práce ukazující příznivé ovlivnění průběhu tuberkulózy normální nebo zvýšenou koncentrací kalcidiolu.¹⁴

Řada imunitních buněk vlastní receptor pro vitamin D a je schopna vitamin D dále metabolizovat. Kalcitriol účinkuje jako modulátor funkce makrofágů, lymfocytů T a B. Tlumí proliferaci lymfocytů T a uvolnění cytokinu tumory nekrotizující faktor alfa (TNFα), interferonu gama (IFNγ) a interleukinu 2 (IL‑2). Vitamin D aktivuje CD4 a T helper (pomocné) lymfocyty a vede k jejich diferenciaci na T helper 1 zvyšující celulární imunitu a T helper 2 zvyšující humorální imunitu. Hydroxylace kalcidiolu na úrovni imunitních systémů (na rozdíl od ledvin) je minimálně závislá na parathormonu a kalcemii. Hypovitaminózu D nacházíme u nemocných s autoimunitními onemocněními. Jako literární zajímavost uveďme, že směrem od rovníků k pólům narůstá výskyt autoimunitních onemocnění. U roztroušené sklerózy je výskyt ve vyšších zeměpisných šířkách až dvojnásobný proti rovníkovému pásmu. Podobná situace je i u revmatoidní artritidy.¹⁵

Všechno toto působení kalcitriolu je dále zkoumáno a vyžaduje delší čas, než bude potvrzeno nebo vyvráceno.

ZÁVĚR

Nebezpečí nedostatku vitaminu D se zvyšuje s proměnami životního stylu v posledních desetiletích, jako je např. zvýšený podíl práce v kancelářích a odlišné způsoby trávení volného času, v jejichž důsledku se u části populace zkracuje doba pobytu venku. Dále je insuficience vitaminu D spojována se stářím, s nízkou hodnotou HDL cholesterolu, se vzdáleností od rovníku, se zimním počasím, s medikací (antikonvulzivní léky, glukokortikoidy), s malabsorpcí a imunosupresí. Vůbec nejdůležitější příčinou nedostatku vitaminu D je nedostačující expozice kůže ultrafialovým paprskům. Další rizikovou skupinu představují obézní. Často se zjišťuje inverzní vztah mezi koncentrací 25(OH)D a indexem tělesné hmotnosti (BMI). Současně bývá u otylých osob koncentrace 1,25(OH)₂ D v krvi snížena a koncentrace parathormonu zvýšena. Kromě eventuálně zmenšené expozice ultrafialovému záření je vitamin D mj. také ve větší míře ukládán do tukové tkáně s důsledkem, že při snížené koncentraci 25(OH)D v krvi nejsou cílové buňky adekvátně zásobeny vitaminem D. Redukce tělesné hmotnosti vede naopak k mobilizaci vitaminu ze zásob.

Podávání vitaminu D má prozatím výhradní postavení v klinické osteologii a při udržování koncentrace kalcia a fosfátu v krvi. Je jen otázkou času, zdali se i jeho další popisované účinky zcela potvrdí.

LITERATURA

1. Broulík P. Onemocnění způsobená poruchami kalciofosfátového metabolismu. Praha: Maxdorf, 2017.

2. Pfeifer M, Begerow B, Minne H, et al. Effects of a long‑term vitamin D and calcium supplementation on falls and parameters of muscle function in community‑dwelling older individuals. Osteoporos Int 2009;20:315–322.

3. Dirks‑Naylor AJ, Lennon‑Edwards S. The effects of vitamin D on skeletal muscle function and cellular signaling. J Steroid Biochem Mol Biol 2011;125:159–168.

4. Holick MF. Vitamin D: extraskeletal health. Endocrinol Metab Clin North Am 2010;39:381–400.

5. Hin H, Tomson J, Newman C, et al. Optimum dose of vitamin D for disease prevention in older people. BEST‑D trial of vitamin D in primary care. Osteoporos Int 2017;28: 841–851.

6. Nanesen H, Samson MM, Verhaar HJJ. Vitamin D deficiency. Muscle function, and falls in elderly people. Am J Clin Nutr 2002;75:611–615.

7. Bishof‑Ferrari HA, Willett WC, Oray EJ, et al. A pooled analysis of vitamin D dose requirement for fracture prevention. N Engl J Med 2012;367:40–78.

8. Wang Y, Zhu J, DeLuca HF. Where is the vitamin D receptor? Arch Biochem Biophys 2012;523:123–133.

9. Baron JA, Barry EL, Mott LA, et al. A trial of calcium and vitamin D for the prevention of colorectal adenomas. N Engl J Med 2015;373:1519–1530.

10. Khaw KT, Luben R, Wareham N. Serum 25‑hydroxyvitamin D, mortality, and incident cardiovascular disease, respiratory disease, cancers, and fractures: a 13‑y prospective population study. Am J Clin Nutr 2014;100:1361–1370.

11. Garland CF, Kim JJ, Mohr SB, et al. Meta‑analysis of all‑cause mortality according to serum 25‑hydroxyvitamin D. Am J Public Health 2014;104:e43–50.

12. Molero IG, Martinez GR, Morcillo S, et al. Vitamin D and incidence of diabetes:A prospective cohort study. Clin Nutr 2012;31:571–573.

13. Gezen‑Ak D, Yilmazer S, Dursun E. Why vitamin D in Alzheimer disease? The hypothesis. J Alzheimers Dis 2014;40:257–269.

14. Huang SJ, Wang XH, Liu ZD, et al. Vitamin D deficiency and the risk of tuberculosis:a meta analysis. Drug Des Devel Ther 2017;11:91–102.

15. Denlinger LC, King TS, Cardet JC, et al. Vitamin D supplementation and the risk of colds in patients with asthma. Am J Respir Crit Care Med 2016;193,634–641.

Zdroj: MT