Wit. D3

Wit. D3

Jej źródła, metabolizm i

Jej źródła, metabolizm i

znaczenie w homeostazie

znaczenie w homeostazie

wapnia

wapnia

Łukasz Bernat

Termin „witamina D” (kalcyferol) jest

Termin „witamina D” (kalcyferol) jest

używany w odniesieniu do dwóch

używany w odniesieniu do dwóch

sekosteroidów:

sekosteroidów:



witaminy D

witaminy D

2

2

(ergokalcyferolu) i

(ergokalcyferolu) i



witaminy D

witaminy D

3

3

(cholekalcyferolu).

(cholekalcyferolu).

Oba związki powstają w procesie

Oba związki powstają w procesie

fotolizy z występujących naturalnie

fotolizy z występujących naturalnie

prekursorów steroli.

prekursorów steroli.

Źródła pokarmowe

Źródła pokarmowe



Olej z ryb

Olej z ryb



Wątroba rybia

Wątroba rybia



Jaja

Jaja

Synteza wit.D w skórze

Synteza wit.D w skórze

Synteza wit.D

Synteza wit.D

3

3

jest tworzona w skórze z 7-

jest tworzona w skórze z 7-

dehydrocholesterolu w obrębie całego

dehydrocholesterolu w obrębie całego

naskórka i skóry

naskórka i skóry

Do rozszczepienia pierścienia B

Do rozszczepienia pierścienia B

7-dehydrochoesterolu konieczne jest

7-dehydrochoesterolu konieczne jest

światło ultrafioletowe

światło ultrafioletowe

prowitamina

prowitamina

D

D

gł. warstwa kolczysta i podstawna

gł. warstwa kolczysta i podstawna

Prowitamina D podlega następnie

Prowitamina D podlega następnie

termicznej izomeryzacji

termicznej izomeryzacji

witaminy D

witaminy D

3

3

(

cholekalcyferol)

cholekalcyferol)

oraz

oraz

nieaktywnych biologicznie związków:

nieaktywnych biologicznie związków:

lumisterolu i tachysterolu

lumisterolu i tachysterolu

Szybkość tworzenia proD

Szybkość tworzenia proD

3

3

:

:

-stopień pigmentacji naskórka

-stopień pigmentacji naskórka

-wiek skóry

-wiek skóry

-intensywność ekspozycji

-intensywność ekspozycji

Biosynteza wit. D

Biosynteza wit. D

3

3

W krążeniu witamina D jest przenoszona

W krążeniu witamina D jest przenoszona

głównie w połączeniu

głównie w połączeniu

białkiem

białkiem

wiążącym witaminę D (DBP)

wiążącym witaminę D (DBP)

– alfa-

– alfa-

globulina do wątroby

globulina do wątroby

gdzie w siateczce endoplazmatycznej

gdzie w siateczce endoplazmatycznej

gładkiej hepatocytów ulega zamianie w

gładkiej hepatocytów ulega zamianie w

25-hydroksycholekalcyferol

25-hydroksycholekalcyferol

[25(OH)D

[25(OH)D

3

3

]

]

pod wpływem 25-

pod wpływem 25-

hydroksylazy

hydroksylazy

25(OH)D

25(OH)D

3

3

nie wykazuje działania

nie wykazuje działania

biologicznego i może być uważna za

biologicznego i może być uważna za

prohormon stanowiący magazyn

prohormon stanowiący magazyn

właściwego hormonu

właściwego hormonu

Hamowanie wytwarzania prohormonu w

Hamowanie wytwarzania prohormonu w

wątrobie przez ten sam prohormon

wątrobie przez ten sam prohormon

umożliwia utrzymanie jego stałego

umożliwia utrzymanie jego stałego

stężenia we krwi, mimo dużych wahań

stężenia we krwi, mimo dużych wahań

w ilości spożywanej witaminy D

w ilości spożywanej witaminy D

3

3

.

.

Stęż.

25(OH)D

25(OH)D

3

3

we krwi

Obj. toksyczne

Prohormon 25(OH)D

Prohormon 25(OH)D

3

3

jest transportowany we

jest transportowany we

krwi w połączeniu z DBP z wątroby do nerek,

krwi w połączeniu z DBP z wątroby do nerek,

gdzie w kanalikach proksymalnych

gdzie w kanalikach proksymalnych

ostatecznie ulega

ostatecznie ulega

zamianie

zamianie

do

do

1,25(OH)D

1,25(OH)D

3

3

lub do

24,

25(OH)D

25(OH)D

3

3

bardziej aktywny w odniesieniu
do mobilizacji wapnia

słabsze działanie na komórki jelitowe i znacznie

mniej aktywny we wchłanianiu jelitowym

wapnia

Wydzielanie 25(OH)D

Wydzielanie 25(OH)D

3

3

przez nerki

przez nerki

zachodzi na zasadzie biernej dyfuzji i

zachodzi na zasadzie biernej dyfuzji i

po przedostaniu się do krwi hormon

po przedostaniu się do krwi hormon

łączy się z białkiem osocza (DBP).

łączy się z białkiem osocza (DBP).

Okres biologicznego półtrwania

Okres biologicznego półtrwania

1,25(OH)

1,25(OH)

2

2

D

D

3

3

w krążeniu wynosi ok.

w krążeniu wynosi ok.

15h i jest znacznie krótszy niż

15h i jest znacznie krótszy niż

25(OH)D

25(OH)D

3

3

, który wynosi około 15 dni.

, który wynosi około 15 dni.

Wydzielanie 1,25(OH)

Wydzielanie 1,25(OH)

2

2

D

D

3

3

jest

jest

kontrolowane na zasadzie ujemnego

kontrolowane na zasadzie ujemnego

sprzężenia.

sprzężenia.

Skóra

7-
Dehydrocholestero
l

prowitD

3

Wit.D

3

Wątroba

25(OH)D

3

25-
Hydroksylaza

Biosynteza hormonalnej postaci
witaminy D3

24,25(OH)

2

D

3

1,25(OH)

2

D

3

1,24,25(OH)

3

D

3

Nerki

Zamiana 25(OH)D

Zamiana 25(OH)D

3

3

na 1,25(OH)

na 1,25(OH)

2

2

D

D

3

3

przebiega

przebiega

tylko w obecności PTH, który pobudza

tylko w obecności PTH, który pobudza

syntezę i aktywność odpowiedniej

syntezę i aktywność odpowiedniej

hydroksylazy w hepatocytach. Sam

hydroksylazy w hepatocytach. Sam

1,25(OH)

1,25(OH)

2

2

D

D

3

3

działa na swe wytwarzanie i

działa na swe wytwarzanie i

wydzielanie na zasadzie ujemnego

wydzielanie na zasadzie ujemnego

sprzężenia zwrotnego.

sprzężenia zwrotnego.

Przy braku PTH zmniejsza się zamiana

Przy braku PTH zmniejsza się zamiana

prohormonu na aktywną postać witaminy D.

prohormonu na aktywną postać witaminy D.

Stężenie PTH jest regulowane na zasadzie

Stężenie PTH jest regulowane na zasadzie

ujemnego sprzężenia zwrotnego przez

ujemnego sprzężenia zwrotnego przez

stężenie jonów Ca

stężenie jonów Ca

2

2

+ w osoczu, a to z kolei

+ w osoczu, a to z kolei

zależy od szybkości wchłaniania wapnia z jelit

zależy od szybkości wchłaniania wapnia z jelit

pobudzanego przez aktywną postać witaminy

pobudzanego przez aktywną postać witaminy

D3.

D3.

Gdy zwiększa się wchłanianie wapnia z

Gdy zwiększa się wchłanianie wapnia z

jelit, zwiększa się także stężeni

jelit, zwiększa się także stężeni

wapnia zjonizowanego w osoczu,

wapnia zjonizowanego w osoczu,

które hamuje wydzielanie PTH i

które hamuje wydzielanie PTH i

zmniejsza jego stężenie we krwi, a to

zmniejsza jego stężenie we krwi, a to

z kolei zmniejsza hormonalnej

z kolei zmniejsza hormonalnej

postaci witaminy D3 w nerkach.

postaci witaminy D3 w nerkach.

Ponadto zwiększenie stężenia jonów

Ponadto zwiększenie stężenia jonów

Ca

Ca

2

2

+ wzmaga wydzielanie

+ wzmaga wydzielanie

kalcytoniny, która może zwiększać

kalcytoniny, która może zwiększać

odkładanie wapnia w kościach.

odkładanie wapnia w kościach.

Tak więc zwiększenie stężenia jonów

Tak więc zwiększenie stężenia jonów

Ca

Ca

2

2

+ hamuje na zasadzie sprzężenia

+ hamuje na zasadzie sprzężenia

zwrotnego ujemnego zarówno

zwrotnego ujemnego zarówno

syntezę aktywnej witaminy D3, jak i

syntezę aktywnej witaminy D3, jak i

stężenie samego wapnia w osoczu

stężenie samego wapnia w osoczu

krwi.

krwi.

Stanowi to główny mechanizm, dzięki

Stanowi to główny mechanizm, dzięki

któremu układ hormonalny utrzymuje

któremu układ hormonalny utrzymuje

stałe stężenie jonów Ca

stałe stężenie jonów Ca

2

2

+ w osoczu i

+ w osoczu i

płynie zewnątrzkomórkowym.

płynie zewnątrzkomórkowym.

(-)

(+)

Udział hormonalnej postaci witaminy

Udział hormonalnej postaci witaminy

D3 i PTH w homeostazie wapniowo-

D3 i PTH w homeostazie wapniowo-

fosforanowej

fosforanowej

7-dehydrocholesterol

Wit. D

3

25(OH)D

25(OH)D

3

3

24,25(OH)

24,25(OH)

2

2

D

D

3

3

1,

25(OH)

25(OH)

2

2

D

D

3

3

Fosforany

we krwi

Wapń

we krwi

PTH

Przytarczyce

Ca2+ we krwi

(-)

(-)

(-)

(+)

(+)

(+)

(+)

(+)

(+)

Mechanizmy działania

Mechanizmy działania

Witamina D3 działa na dwa główne narządy

Witamina D3 działa na dwa główne narządy

docelowe:

docelowe:

-jelito

-jelito

-kości

-kości

oraz jeden narząd pomocniczy

oraz jeden narząd pomocniczy

-nerki

-nerki

Zwiększa stężenia Ca i fosforanów w płynie

Zwiększa stężenia Ca i fosforanów w płynie

zewnątrzkomórkowym, zapewniając w ten sposób

zewnątrzkomórkowym, zapewniając w ten sposób

warunki niezbędne do prawidłowej mineralizacji i

warunki niezbędne do prawidłowej mineralizacji i

odbudowy kości

odbudowy kości

Aktywacja wit.D

Aktywacja wit.D

3

3

zapewnia utrzymanie stałego

zapewnia utrzymanie stałego

stężenia jonów Ca2+ w osoczu

stężenia jonów Ca2+ w osoczu

Działanie na nabłonek

Działanie na nabłonek

jelitowy

jelitowy

Transport wapnia

Transport wapnia

jako odpowiedź tkanki docelowej na

1,

25(OH)

25(OH)

2

2

D

D

3:

3:

1.

Wejście do komórki ze światła jelita przez

rąbek szczoteczkowy zgodnie z gradientem

elektrochemicznym

2.

Przejście przez cytozol

3.

Usuwanie z komórki wbrew gradientowi

elektrochemicznemu w podstawno-bocznej

części błony cytoplazmatycznej

Do transportu wapnia przez cytozol

Do transportu wapnia przez cytozol

niezbędne jest białko, zwane kalbindyną,

niezbędne jest białko, zwane kalbindyną,

na którego syntezę pobudzający wpływ

na którego syntezę pobudzający wpływ

może wywierać witamina D.

może wywierać witamina D.

W podstawno-bocznej części błony

W podstawno-bocznej części błony

enterocyta wapń jest usuwany z komórki

enterocyta wapń jest usuwany z komórki

przez pompę napędzaną ATP –

przez pompę napędzaną ATP –

Ca2+-ATP-azę – białko indukowane przez

Ca2+-ATP-azę – białko indukowane przez

1,

25(OH)

25(OH)

2

2

D

D

3

3

Szybkość transportu jest proporcjonalna do

gradientu stężeń wapnia i ilości białka

wiążącego wapń w enterocytach.

Wszystko to warunkuje wzmożenie procesów

wchłaniania wapnia z jelit.

Działanie wit. D w kościach

Działanie wit. D w kościach

1,

25(OH)

25(OH)

2

2

D

D

3

3

jest jednym z hormonów które

jest jednym z hormonów które

pobudzają wytwarzanie czynnika

pobudzają wytwarzanie czynnika

różnicowania osteoklastów (ODF), który

różnicowania osteoklastów (ODF), który

działa poprzez receptory obecne na

działa poprzez receptory obecne na

osteoklastach i ich prekursorach pobudzając

osteoklastach i ich prekursorach pobudzając

różnicowanie i aktywność osteoklastów

różnicowanie i aktywność osteoklastów

1,

25(OH)

25(OH)

2

2

D

D

3

3

pobudza również różnicowanie

pobudza również różnicowanie

osteoblastów. Wpływ zależy od stopnia

osteoblastów. Wpływ zależy od stopnia

zróżnicowania komórek przy jakim podawana

zróżnicowania komórek przy jakim podawana

jest

jest 1,

25(OH)

25(OH)

2

2

D

D

3

3

. we wczesnym etapie

. we wczesnym etapie

procesu różnicowania

procesu różnicowania 1,

25(OH)

25(OH)

2

2

D

D

3

3

pobudza

pobudza

produkcję kolagenu i aktywność fosfatazy

produkcję kolagenu i aktywność fosfatazy

zasadowej.

zasadowej.

Aktywna witamina D

Aktywna witamina D

3

3

nie działa bezpośrednio na

nie działa bezpośrednio na

tworzenie kości lub odkładanie fosforanu wapnia na

tworzenie kości lub odkładanie fosforanu wapnia na

osteoidzie. Mineralizacja kości jest procesem

osteoidzie. Mineralizacja kości jest procesem

spontanicznym, gdy stężenia Ca2+ i PO

spontanicznym, gdy stężenia Ca2+ i PO

4

4

3- są

3- są

odpowiednie.

odpowiednie.

Witamina D3 wzmaga wchłanianie wapnia i

Witamina D3 wzmaga wchłanianie wapnia i

fosforanów

fosforanów

, co ułatwia mineralizację kości.

, co ułatwia mineralizację kości.

Paradoksalnie

Paradoksalnie 1,

25(OH)

25(OH)

2

2

D

D

3

3

– podobnie jak PTH –

– podobnie jak PTH –

zwiększa liczbę i aktywność osteoklastów i

zwiększa liczbę i aktywność osteoklastów i

osteoblastów,

osteoblastów,

zwiększając jednocześnie resorpcję

zwiększając jednocześnie resorpcję

kości

kości

. Oba czynniki, PTH i

. Oba czynniki, PTH i 1,

25(OH)

25(OH)

2

2

D

D

3

3

,

,

wspomagają się wzajemnie.

wspomagają się wzajemnie.

Wrażliwość kości na PTH zmniejsza się przy

Wrażliwość kości na PTH zmniejsza się przy

niedoborze

niedoborze 1,

25(OH)

25(OH)

2

2

D

D

3

3

i odwrotnie – w razie braku

i odwrotnie – w razie braku

PTH potrzeba 30-100 razy więcej

PTH potrzeba 30-100 razy więcej 1,

25(OH)

25(OH)

2

2

D

D

3

3

do

do

uruchomienia wapnia i fosforanów z kości.

uruchomienia wapnia i fosforanów z kości.

Niedobór wit. D

Niedobór wit. D

Głównym patologicznym powikłaniem

Głównym patologicznym powikłaniem

niedoboru wit.D jest:

niedoboru wit.D jest:

krzywica

krzywica

– u dzieci z niezamkniętymi

– u dzieci z niezamkniętymi

nasadami

nasadami

osteomalacja

osteomalacja

– u dorosłych

– u dorosłych

co po części jest wynikiem niedoboru

co po części jest wynikiem niedoboru

wapnia i fosforanów – składników

wapnia i fosforanów – składników

niezbędnych do mineralizacji kości

niezbędnych do mineralizacji kości

Dziękuję za uwagę.

Dziękuję za uwagę.