Vitamin D, was es ist und welche Funktionen es im menschlichen Körper erfüllt
Vitamin D ist Teil einer Gruppe von Molekülen, die allgemein als Vitamine bezeichnet werden. Vitamine sind Mikronährstoffe, die wir über die Nahrung aufnehmen oder die unser Körper selbst synthetisiert
Ihre Aufgabe ist es, bestimmte biochemische Reaktionen zu beschleunigen, die für unsere Zellen entscheidend sind.
Insgesamt gibt es 13 von ihnen, und jeder hat spezifische Funktionen und Eigenschaften.
Insbesondere Vitamin D hat die Eigenschaft, sich in organischen Lösungsmitteln und Fetten aufzulösen, gilt als fettlöslich und ist für das reibungslose Funktionieren unseres Körpers unerlässlich.
Unter dem Namen Vitamin D identifizieren wir 5 verschiedene Arten von Molekülen: Vitamin D1, D2, D3, D4 und D5
Die zwei wichtigsten Formen, in denen wir Vitamin D finden können, sind Vitamin D2 (Ergocalciferol) und Vitamin D3 (Cholecalciferol).
Ergocalciferol wird mit Nahrung eingenommen, während Cholecalciferol entweder mit Nahrung eingenommen oder durch Einwirkung von UV-Strahlen der Sonne synthetisiert werden kann.
Vitamin D reichert sich in der Leber an und wird bei Bedarf freigesetzt. Eine regelmäßige Einnahme ist daher nicht erforderlich[1].
Wie nehmen wir Vitamin D auf?
Zehn bis 20 Prozent des Tagesbedarfs an Vitamin D stammen aus der Nahrung.
Die Lebensmittel, in denen mehr enthalten ist (außer denen, die industriell damit angereichert sind), sind fetter Fisch (wie Lachs, Makrele und Hering), Eigelb und Leber.
Der Rest von Vitamin D wird in der Haut aus einem cholesterinähnlichen Fett (7-Dehydrocholesterin) gebildet, das durch Einwirkung einer bestimmten Komponente von UV-Strahlen, den UVB-Strahlen, in Cholecalciferol umgewandelt wird.
Diese Strahlen sind in der Zeit von April bis Oktober stärker präsent und wirken auf die erste Hautschicht (Epidermis).
In den Sommermonaten führt die erhöhte Sonneneinstrahlung zu einem Überschuss an Vitamin D, das für die spätere Verwendung im Winter gespeichert wird[1, 2].
Cholecalciferol wird über die Blutbahn von der Haut zur Leber transportiert.
Hier erfährt es seine erste Umwandlung in Calcifediol.
Letzteres wird zur Niere transportiert, wo es wieder zu Calcitriol modifiziert wird.
Das so modifizierte Vitamin D ist „aktiv“ und kann seine Funktion erfüllen, indem es in Zellen eindringt[1, 2].
Was ist der Zweck von Vitamin D?
Vitamin D ist an Prozessen beteiligt, die den Kalziumspiegel in unserem Körper im Gleichgewicht halten.
Calcium ist das häufigste Mineral im menschlichen Körper und ist für die Entwicklung und Gesundheit von Knochen und Zähnen unerlässlich.
Darüber hinaus durchlaufen Knochen einen kontinuierlichen Umbauprozess, der die Freisetzung und Ablagerung von Kalzium im Knochengewebe beinhaltet.
Nur 1% dieses Minerals ist an anderen Funktionen beteiligt:
- Muskelkontraktion,
- Nervenübertragung,
- die Ausschüttung von Hormonen,
- Vasodilatation
- die Kontraktion von Blutgefäßen.
Die Funktionen von Vitamin D sind eng mit diesem Mineralstoff verbunden.
Bei niedriger Calciumkonzentration im Blut spielt Vitamin D eine Schlüsselrolle bei den Prozessen: renale Calciumresorption, intestinale Calciumresorption und Knochendemineralisierung.
Bei Kalziummangel kann dieses Vitamin die Freisetzung von Kalzium aus der Niere (wo es sich ansammelt) anregen und/oder seine Aufnahme im Darm während der Verdauung erhöhen.
Als letztes Mittel ist es an den Prozessen der Kalziumfreisetzung aus dem Knochen beteiligt [2, 3].
Wie wirkt Vitamin D?
Vitamin D ermöglicht, wie alle Vitamine, präzise biochemische Reaktionen in der Zelle.
Insbesondere wirkt es als Hormon.
Hormone sind voneinander verschiedene Moleküle, aber sie alle haben die Funktion, „Signale“ an Zellen zu „übertragen“, indem sie an Strukturen auf ihnen, den sogenannten Rezeptoren, binden.
Jedes Hormon bindet an einen spezifischen Rezeptor, der auf der äußeren Oberfläche der Zelle oder in ihr vorhanden sein kann.
Vitamin D, das durch die verschiedenen strukturellen Veränderungen „aktiviert“ (Calcitriol) wird, dringt in die Zielzelle ein und bindet an seinen Rezeptor (VDR).
Die Bindung von Calcitriol an den VDR ist das „Signal“, das die Zelle empfängt und als Antwort spezifische Proteine erzeugt[4].
Vitamin D ermöglicht die Aufnahme von Calcium aus dem Darm
Nur 1% dieses Minerals ist an anderen Funktionen beteiligt:
- Muskelkontraktion,
- Nervenübertragung,
- die Ausschüttung von Hormonen,
- Vasodilatation
- die Kontraktion von Blutgefäßen.
Die Funktionen von Vitamin D sind eng mit diesem Mineralstoff verbunden.
Bei niedriger Calciumkonzentration im Blut spielt Vitamin D eine Schlüsselrolle bei den Prozessen: renale Calciumresorption, intestinale Calciumresorption und Knochendemineralisierung.
Bei Kalziummangel kann dieses Vitamin die Freisetzung von Kalzium aus der Niere (wo es sich ansammelt) anregen und/oder seine Aufnahme im Darm während der Verdauung erhöhen.
Als letztes Mittel ist es an den Prozessen der Kalziumfreisetzung aus dem Knochen beteiligt [2, 3].
Wie wirkt Vitamin D?
Vitamin D ermöglicht, wie alle Vitamine, präzise biochemische Reaktionen in der Zelle.
Insbesondere wirkt es als Hormon.
Hormone sind voneinander verschiedene Moleküle, aber sie alle haben die Funktion, „Signale“ an Zellen zu „übertragen“, indem sie an Strukturen auf ihnen, den sogenannten Rezeptoren, binden.
Jedes Hormon bindet an einen spezifischen Rezeptor, der auf der äußeren Oberfläche der Zelle oder in ihr vorhanden sein kann.
Vitamin D, das durch die verschiedenen strukturellen Veränderungen „aktiviert“ (Calcitriol) wird, dringt in die Zielzelle ein und bindet an seinen Rezeptor (VDR).
Die Bindung von Calcitriol an den VDR ist das „Signal“, das die Zelle empfängt und als Antwort spezifische Proteine erzeugt[4].
Vitamin D ermöglicht die Aufnahme von Calcium aus dem Darm
Eine niedrige Kalziumkonzentration im Blut wird von den Nebenschilddrüsen, den Nebenschilddrüsen, die mit der Schilddrüse verbunden sind, als Alarmsignal interpretiert.
So gewarnt, produzieren sie Parathormon (PTH), das die Niere anregt, aktiviertes Vitamin D (Calcitriol) zu produzieren.
Calcitriol wandert von der Niere zu den Darmzellen und dringt in diese ein, was zur Produktion bestimmter Proteine wie TRPV6 und Calbindin führt.
Das erste ist ein Protein, das als „Tunnel“ fungiert und den Übergang von Kalzium aus dem Darm in das Innere der Zelle ermöglicht.
Der zweite befindet sich in der Zelle und transportiert Kalzium zu den Blutgefäßen. Mit Hilfe dieser Proteine wird Calcium verstärkt aus dem Darm aufgenommen und gelangt in den Kreislauf[4].
Vitamin D ermöglicht die Freisetzung von Kalzium aus der Niere.
Eine erhöhte Aufnahme von Kalzium aus dem Darm reicht möglicherweise nicht aus, um den Kalziumspiegel im Blut wiederherzustellen.
Daher spielt Calcitriol neben der intestinalen Resorption eine Rolle bei der Calciumfreisetzung aus den Nieren.
Wie? Durch Steigerung der Produktion bestimmter Proteine (TRPV5, NCX1 und Calbindin D28k) durch Nierenzellen.
Ihre Funktion besteht darin, den Transport von Calcium außerhalb der Niere zu ermöglichen[4].
TRPV5 beispielsweise hilft dabei, Kalzium in den Blutkreislauf freizusetzen, sodass es nicht mit dem Urin ausgeschieden wird[5].
Vitamin D ermöglicht die Knochenresorption von Kalzium
Vitamin D dient auch dazu, in unseren Knochen gespeichertes Kalzium freizusetzen.
Wie? Calcitriol, das aufgrund niedriger Blutkalziumspiegel in großen Mengen produziert wird, wirkt auf die Zellen, die Knochen „aufbauen“, die Osteoblasten, und löst eine Reihe von Reaktionen aus, die stattdessen zur Aktivierung der Zellen führen, die Knochen „zerbröckeln“ lassen Osteoklasten.
Dieses „Abbröckeln“, Knochenabbau genannt, formt die Knochenstruktur um und setzt dabei Kalzium frei.
Aus Knochen freigesetztes Calcium gelangt in die Blutgefäße und erhöht den Calciumspiegel im Blut [2, 5, 6].
Vitamin D und Knochengesundheit
Man könnte meinen, dass Knochen durch den Kalziumentzug geschwächt werden.
Dem ist eigentlich nicht so: Calcium und Vitamin D tragen zur Gesunderhaltung der Knochen bei und verringern das Risiko von Osteoporose und Knochenbrüchen im Alter.
Knochen enthalten außerdem etwa 99 Prozent des Kalziums im Körper, und ihre Mineralisierung hängt hauptsächlich von der Kalziumkonzentration im Blut ab.
Die Regulation des Calciumspiegels wird hauptsächlich durch PTH und Vitamin D gesteuert.
PTH bewirkt die Aktivierung von Vitamin D in der Niere, was zu einer erhöhten Calciumabsorption im Darm und Freisetzung aus der Niere führt, wodurch der Calciumspiegel im Blut erhöht wird.
Es gibt viele Bestätigungen aus der Literatur, dass niedrige Vitamin-D-Spiegel ein Risikozustand für Knochenschwund und Knochenbrüche sind.
Daraus können wir schließen, dass Vitamin D auch für das Wohlbefinden unserer Knochen zuständig ist[2].
Bibliographie
1.„Vitamin-D-Physiologie“ P. Lips, Fortschritt in Biophysik und Molekularbiologie, 2006.
- „Vitamina D: tutto ciò che avreste voluto sapere e che non avete mai osato chiedere“ML Brandi, R. Michieli, Krankheitsmanagement, SIMG, 2015.
- „Die Rolle von Kalzium bei Gesundheit und Krankheit“ML Power, RP Heane, HJ Kalkwarf, RM Pitkin, JT Repke, RC Tsang, J. Schulkin, 1999.
- „Ein Modell der Kalziumhomöostase bei der Ratte“ David Granjon, Olivier Bonny, Aurélie Edwards, 2016.
5.„Nieren- und Kalziumhomöostase“ Un Sil Jeon, MD, Elektrolyt; Blutdruck, 2008.
6.„Vitamin D für die skelettale und nicht skelettale Gesundheit: Was wir wissen sollten.“ Nipith Charoenngam, Arash Shirvani, Michael F. Holick, Zeitschrift für klinische Orthopädie und Trauma, 2019.
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