Metabolizam

Apsorpcija

Koža se sastoji od dva sloja; površinski sloj, koji vidimo, je tanki pokrivač nazvan epidermis, a ispod epidermisa nalazi se deblji sloj, dermis. Površinski sloj kože epidermis sastoji se od 5 slojeva, lat. strata (poredano izvana prema unutra): stratum corneum, stratum lucidum,stratum granulosum, stratum spinosum i stratum basale. Vitamin D se proizvodi u stratum basale i stratum spinosum. Pri izlaganju sunčevoj svjetlosti, epidermalna zaliha provitamina D3 (7-dehidrokolesterol) se fotolizira u previtamin D3 koji se izomerizira preko nefotokemijske preraspodjele u vitamin D3. Vitamin D3 se proizvodi u koži pri valnim dužinama ultraljubičaste svjetlosti od 270 i 300 nm, sa najvećom proizvodnjom pri 295 i 297 nm, a prisutne su u sunčevoj svjetlosti kada je UV indeks veći od 3.  UV lampe u solarijima pretežno proizvode svjetlost UVA spektra (315 – 400 nm), no obično proizvode i  4-10 % svjetlosti UVB spektra (280 – 315).[1-9]

Količina proizvedenog vitamina D ovisi o više čimbenika: godišnjem dobu, podneblju u kojem živimo, izloženosti suncu, onečišćenju zraka, životnoj dobi, zdravstvenom stanju kože, jetre i bubrega. No, smatra se da je za dovoljnu proizvodnju vitamina D u koži preporučljivo izlaganje lica, ramena i ruku sunčevom svjetlu 10 do 15 minuta, dva do tri puta na tjedan, ovisno o individualnoj osjetljivosti kože. [7]

Duže izlaganje suncu ne uzrokuje stvaranje toksičnih količina vitamina D3 zbog fotopretvorbe previtamina D3 u lumisterol i tahisterol te fotopretvorbe vitamina D3 u suprasterole I i II te 5,6-transvitamin D3. Stvaranje lumisterola je povratno, te se on pretvara u previtamin D3 kako količina previtamina D3 opada. Pri 0 °C, vitamin D3 se ne stvara, dok pri temperaturama od 37 °C previtamin D3 se polako pretvara u vitamin D3. Prema tome, kratko izlaganje suncu uzrokuje polagano stvaranje vitamina D, zbog spore termalne pretvorbe previtamina D3 u vitamin D3 i zbog pretvorbe lumisterola u previtmin D3. Melanin u epidermisu može spriječiti učinkovitost proizvodnje vitamina D3 u koži. Naime, izlaganje sunčevoj svjetlosti povećava proizvodnju melanina, te se i time spriječava proizvodnja pretjeranih količina vitamina D.[10-12]

Ako se vitamin D (vitamin D2 i vitamin D3) dobiva hranom, probavom u želucu i crijevima se oslobađa iz hrane. Micele (sferne masne globule) prenose vitamin D do crijevnih resica gdje se on apsorbira pasivnom difuzijom. Za apsorpciju vitamina D dobivenog iz hrane bitne su i žučne soli u crijevima, a njegova apsorpcija se pospješuje kada se unosi sa hranom koja sadrži masti. Općenito, se apsorbira 50 % vitamina D unešenog hranom.[1-5]

Transport

Nakon apsorpcije, vitamin D se uklapa u hilomikrone (lipoproteinske čestice čija je uloga transport lipida) i prenosi se specifičnim proteinima do jetre preko limfnog sustava i krvotoka. Manji dio metabolita vitamina D je vezano i za albumin. Nakon hidroksilacija u jetri i bubrezima, kalcitriol (fiziološki aktivan oblik vitamina D) se otpušta u krvotok te se specifičnim proteinima prenosi do tkiva.[1-5,13]

Stanični metabolizam

Jetreni metabolizam

Vitamin D koji je prenešen do jetre specifičnim proteinima, metabolički se aktivira obaveznom hidroksilacijom na C-25 položaju da se dobije 25(OH)D3, kojeg još nazivaju 25-hidroksivitamin D3, kalcifediol ili kalcidiol. Ova enzimska reakcija se provodi uz pomoć 25(OH)D3-hidroksilaze, enzima koji se nalazi u jetrenim mikrosomima i mitohondriju. Taj enzim može hidroksilirati vitamin D na mjestima C-24, C-25 i C-27, no vitamin D2 se hidroksilira na C-24, a vitamin D3 na C-25 položju. Aktivnost enzima se smanjuje sa prisutnošću žučnih soli, inzulina i 1,25(OH)2D3(kalcitriola) u crijevima i bubrezima.[1-5, 14-16]

Bubrežni metabolizam

U bubrezima se kalcifediol (25(OH)D3) pretvara hidroksilacijama u 1,25(OH)2D3 (kalcitriol) ili 24,25(OH)2D3. Hidroksilacija na položaju C-1 je katalizirana 25-hidroksivitamin-D3-1α-hidroksilazom, koja se nalazi u mitohondriju proksimalnih tubula bubrega. 25-hidroksivitamin -D3-24-hidroksilaza je odgovorna za hidroksilaciju na C-24 položaju.[1-5, 14-16]

Regulacija stvaranja kalcitriola (1,25(OH)2D3, vitaminD3)

Stvaranje aktivnog oblika u bubrezima regulirano je paratiroidnim hormonom koji izlučuje doštitna žlijezda (paratiroidna žlijezda), kalcitoninom štitne žlijezde, koncentracijom kalcija i aktivnog vitamina D (1,25(OH)2D3, kalcitriola). Regulacija se provodi mehanizmom povratne sprege; kada su količine kalcitriola male, sinteza kalcitriola, tj. aktivnost bubrežne 1- hidrokislaze je na maksimumu, dok je sinteza 24,25(OH)2D3 zanemariva. Pri visokim količinama kalcitriola, situacija je obrnuta.

Pri nižim razinama kalcija, aktivnost 1-hidroksilaze je povećana, dok je aktivnost 24-hidroksilaze inhibirana. Pri hiperkalcijemiji situacija je obrnuta; ako je povećana koncentracija kalcija u krvi izlučuje se kalcitonin koji proizvodi štitna žlijezda te se smanjuje apsorpcija kalcija (kalcij se ne apsorbira nego se izlučuje).[1-5]

Skladištenje

Vitamin D i 25(OH)D3 (kalcidiol/kalcifediol) skladište se većim dijelom u adipoznom i mišičnom tkivu, dok se vrlo malo, za razliku od drugih vitamina topljivih u mastima, skladišti u jetri. Vitamin D se može skladištiti do 2 mjeseca, a izmjena ovog vitamina među tkivima je u ravnoteži, tj. otpuštanje skladištenog vitamina D je jednako skladištenju novog vitamina D.[1-5]

Izlučivanje

Jetra ima sposobnost kataboliziranja vitamina D u visoko polarne produkte koji se izlučuju u žuč, od kojih je većina konjugirana s glukuronskom kiselinom. Samo mali dio vitamina D se izlučuje u žuč u nepromijenjenom obliku, odnosno ¾ vitamina D se katabolizira i izlučuje bez da se skladišti u tijelu, niti se metabolizira u 25(OH)D3. Kalcitroična kiselina je glavni produkt metabolizma kalcitriola, no ima i drugih hidroksiliranih te oksidiranih metabolita. Manji dio vodotopljivh konjugata vitamina D se izlučuje urinom.[1-5]

"Literatura"

1. Bender, D.A. (2003) Nutritional biochemistry of the vitamins, Cambridge University Press, Cambridge.

2. Grooper, S.S., Smith, J.L., Groff, J.L. (2009) Advanced nutrition and human metabolism, Wadsworth Cengage Learning, Belmont.

3. Ball, G.F.M. (2004) Vitamins: Their Role in the Human Body, Blackwell Publishing Ltd, Oxford.

4. Hui, Y.H. (1992) Encyclopedia of food science and technology, John Wiley and sons, New York.

5. MacRae, R., Robinson, R.K., Sadler, M.J. (1993) Encyclopaedia of food science, food technology and nutrition, Academic Press, London.

6. Hume, E.M., Lucas, N.S., Smith, H.H. (1927) On the Absorption of Vitamin D from the Skin.Biochem. J. 21, 362–367.

7. American Academy of Dermatology (2008) Position statement on vitamin D. Online: http://www.aad.org/forms/policies/uploads/ps/ps-vitamin%20d.pdf.

8. DeLuca, H.F. (2004) Overview of general physiologic features and functions of vitamin D.Am. J. Clin. Nutr. 80, 1689S-1696S.

9. International Agency for Research on Cancer Working Group on ultraviolet (UV) light and skin cancer. (2006) The association of use of sunbeds with cutaneous malignant melanoma and other skin cancers: a systematic review. Int. J. Cancer. 120, 1116-1122.

10. Holick, M.F. (1995) Environmental factors that influence the cutaneous production of vitamin D. Am. J. Clin. Nutr. 61, 638S–645S.

11. Sutton, A.L., MacDonald, P.N. (2003) Vitamin D: more than a “bone-a-fide” hormone. Mol. Endocrinol. 17, 777-791.

12. Wolpowitz, D., Gilchrest, B.A. (2006) The vitamin D questions: how much do you need and how should you get it? J. Am. Acad. Dermatol. 54, 301-317.

13. Haddad, J.G., Matsuoka, L.Y., Hollis, B.W., Hu, Y.Z., Wortsman, J. (1993) Human Plasma Transport of Vitamin D after Its Endogenous Synthesis. Clin. Invest. 91, 2552-2555.

14. Adams, J. S., Hewison, M. (2010) Update in Vitamin D. J. Clin. Endocrinol. Metab.  95, 471–478.

15. Holick, M.F. (2003) Vitamin D: A millenium perspective. J. Cell Biochem. 88, 296-307.

16. DeLuca, H.F. (2004) Overview of general physiologic features and functions of vitamin D.Am. J. Clin. Nutr. 80, 1689S-1696S.