Vitamin D – Stoffwechsel

Vitamin D wird zusammen mit den Vitaminen A, E und K zu den fettlöslichen Vitaminen gezählt und wird in den beiden Formen Vitamin D3 (Cholecalciferol) und Vitamin D2 (Ergocalciferol) im menschlichen Körper über verschiedene Wege gebildet bzw. aufgenommen und in seine wirksame Form umgewandelt – es ist also in Wirklichkeit ein Hormon. Da diese Umwandlung durch die UV-B-Strahlen der Sonne angestoßen wird, spricht man von dem Vitamin D als dem „Sonnenschein-Vitamin D“ und der bioaktiven Form als dem „Sonnen-Hormon“.


› Entstehung und Stoffwechsel von Vitamin D

› Der endokrine Stoffwechsel über Leber und Nieren

› Der autokrine und parakrine Stoffwechsel in den Zellen und Geweben

› Der entscheidende Unterschied zwischen täglicher und wöchentlicher Einnahme


Entstehung und Stoffwechsel von Vitamin D

Vitamin D ist eine Substanz, die der menschliche Körper an vielen Stellen und zu vielen Zwecken braucht, so verfügen nahezu alle Körperzellen über Vitamin D-Rezeptoren (VDR). Der VDR fungiert dabei als Schleuse, die dafür sorgt, dass das Vitamin D in seiner wirksamen Form in die Zellkerne gelangt und dort seine steuernde und regulierende Wirkung ausüben kann.

Es spielt unter anderem eine Rolle bei der Regulation zahlreicher Prozesse wie bei der Knochen- und Muskelbildung, im Herz-Kreislauf-System, der Funktion der Atemwege, beim Aufbau, der Steuerung und der Teilung von Zellen und bei der Beseitigung fehlerhafter Zellen, im Immunsystem und bei verschiedenen Aufgaben des Gehirns.

Der Vitamin D-Stoffwechsel funktioniert über zwei verschiedene Systeme, dem endokrinen Weg und dem autokrinen/parakrinen Weg. Während der endokrine weg insbesodere für den Knochenstoffwechsel von Bedeutung zu sein scheint, ist der autokrine/parakrine Weg für alle anderen mit dem Sonnenhormon in Verbindung stehenden Wirkungen wichtig.

Der endokrine Stoffwechsel über Leber und Nieren

Die Synthese beginnt in der Leber aus dem Grundstoff Cholesterol, einem Fett, das wegen seiner Beteiligung an der Arteriosklerose zu unrecht in einen schlechten Ruf geraten ist. Aus ihm werden u. a. jedoch auch andere wichtige Hormone (Östradiol, Testosteron, Progesteron, Aldosteron und Cortison) hergestellt, sodass der Körper es dringend für seinen Stoffwechsel benötigt.

Die in der Leber gebildete Vorstufe (Prävitamin D) wird dann, an einen Eiweißkörper gebunden und mit dem Blutkreislauf in die Haut transportiert. Die in der Leber gebildete Vorstufe wird dann mit dem Blutkreislauf in die Haut transportiert. Dort entsteht unter der Einwirkung des ultravioletten Anteils der Sonnenstrahlen (UV-B mit 290 bis 315 nm Wellenlänge) und zusätzlicher Wärmeeinwirkung Vitamin D, das Cholecalciferol. Dabei können bei sehr guten Bedienungen bis zu 20.000 I.E. Vitamin D auf der Haut produziert werden.

Ein körpereigener Schutzmechanismus spaltet bei zu hoher UV-Einwirkung durch die Sonne die Vorstufe des Vitamin D in die inaktiven Abbauprodukte Lumisterol und Tachysterol auf, die keine direkte Vitamin-D-Wirkung besitzen. Darum kann Sonnenexposition allein niemals zu einer Vitamin D-Überdosierung bzw. Intoxikation führen.

Auch das durch Nahrung und Nahrungsergänzungsmittel aufgenommene Cholecalciferol (Vitamin D) wird teilweise in der Leber verarbeitet und als Calcidiol in das Blut abgegeben. Der Großteil des Calcidiols ist dabei aber an ein sogenanntes Bindungsprotein gebunden und hat abgesehen vom Knochenstoffwechsel eine niedrige Stoffwechselaktivität. Erst in den Zellen und in der Niere des Körpers entsteht dann die aktive Form von Vitamin D, das Calcitriol. Allerdings in relativ kleinen aber dafür konstanten Mengen, da nur ein geringer Teil des gebundenen Vitamin D zur Verfügung steht und in seine aktive Form umgewandelt werden kann.

In den Zellen reagiert das aktive Vitamin D (Calcitriol) mit den VD-Rezeptoren, die dann auf verschiedenen Signalübertragungswegen in den Zellstoffwechsel eingreifen und dabei auch Einfluss auf zahlreiche Gene ausüben. Diesen Teil des Vitamin D-Stoffwechsels nennt man das autokrine System.

Der Stoffwechsel des Vitamin D über die Leber und Niere ist schon lange bekannt und insbesondere für den Knochenstoffwechsel von Bedeutung – daher rührt der Name „Knochenvitamin“. Für diesen Aspekt der Vitamin D-Versorgung würde eine wöchentliche Verabreichung von Vitamin D  wahrscheinlich ausreichen, da das Calcidiol, welches als Speicher-Vitamin D in unseren Gefäßen zirkuliert, eine Halbwertszeit von etwa 3 Wochen aufweist.

Inzwischen weiß man jedoch weit mehr über den bedeutsameren, nicht endokrinen Vitamin D-Stoffwechsel.


Der autokrine und parakrine Stoffwechsel in den Zellen und Geweben

Der andere Teil des Cholecalciferols (freies Vitamin D), der nicht in der Leber zu Calcidiol umgewandelt wird (linke Seite im Schaubild), wandert durch den Blutkreislauf direkt in die Zellen und wird dort in Calcidiol und in weiterer Folge in Calcitriol, also in das aktive Vitamin D verstoffwechselt. Dort reagiert es, verglichen mit dem endokrinen weg in deutlich größerem Ausmaß mit den Vitamin D-Rezeptoren, die dann auf verschiedenen Signalübertragungswegen in den Zellstoffwechsel eingreifen und dabei Einfluss auf mehr als 2000 Gene ausüben. Diesen Teil des Vitamin D-Stoffwechsels nennt man das autokrine System.

Das freie Vitamin D, das an kein Bindungsprotein gebunden ist, hat im Gegensatz zum gebundenen Calcidiol aus dem endokrinen Stoffwechsel nur eine Halbwertszeit von 24 Stunden.


Der entscheidende Unterschied zwischen täglicher und wöchentlicher Einnahme

Lange Zeit wurde kein Unterschied gemacht, ob die benötigte Menge des Sonnenhormons täglich, wöchentlich oder monatlich zugeführt wurde. Hauptsache die über die Zeit verabreichte Gesamtdosis stimmte. Dies hat sich seit einer Veröffentlichung der Arbeitsgruppe von Dr. Bruce Hollis, einem Team von Top-Experten in Sachen Vitamin D aus den USA, gründlich geändert (2).

Es geht in der wissenschaftlichen Ausarbeitung um die hohe Verfügbarkeit von Vitamin D über den autokrinen/parakrinen Weg, unmittelbar nachdem es in den Körper gelangt ist. Der Grund für dieses Phänomen liegt darin, dass sich das zugeführte freie Vitamin D (Cholecalciferol) anders verhält als das zirkulierende Calcidiol nach der Leberpassage (endokriner Stoffwechsel). Letzteres ist wie bereits erwähnt nahezu völlig an das Vitamin D-Bindungsprotein gebunden und seine freie Fraktion so niedrig, dass seine Stoffwechselwirkung eindeutig geringer als die des frei verfügbaren Cholecalciferols ist.

Wird Vitamin D hingegen in einer üblichen Dosis von 4000-5000 I.E. oder höher pro Tag gegeben, kann es jeweils in seiner freien Form zirkulieren, für alle Zellen zur Verfügung stehen und damit einen bedeutenden Einfluss auf alle Krankheitsprozesse bewirken. Angesichts der kurzen Halbwertszeit von 24 Stunden des Vitamin D im Blut ist daher eine tägliche Zufuhr deutlich effektiver als eine Gabe von Vitamin D im Intervall von einer Woche oder gar einem Monat.

In anderen Worten: Ein Großteil der präventiven und therapeutischen Wirkungen des Vitamin D lässt sich auf das freie Vitamin D zurückführen, welches sich im Blut innerhalb eines Tages in seiner Konzentration halbiert. Darum ist eine tägliche Verabreichung von Vitamin D für die Entfaltung des vollen Wirkspektrum so bedeutsam.


Quellen:

  1. Hollis, Bruce W.; Wagner, Carol L. (2013): The Role of the Parent Compound Vitamin D with Respect to Metabolism and Function: Why Clinical Dose Intervals Can Affect Clinical Outcomes. In: The Journal of clinical endocrinology and metabolism 98 (12), S. 4619–4628. DOI: 10.1210/jc.2013-2653