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Vitamin D

Kritische Betrachtung

Vitamin D ist als Regulator des Calciumstoffwechsels bekannt, der die Calciumresorption aus dem Darm erhöht und den Calciumspiegel im Blut steigert. Es gilt zudem als Immunmodulator, der die angeborene Immunantwort stimuliert und das adaptive Immunsystem inhibiert.
Dieter Steinhilber
19.04.2020
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Die Gabe des »Sonnenvitamins« bei Vitamin-D-Mangel scheint die Gesamtmortalität zu reduzieren und die Immunabwehr bei akuten Infektionen zu verbessern (Abbildung 1). Obwohl der Hype groß ist: Verschiedene Studien zur Vitamin-D-Supplementierung deuten darauf hin, dass diese jedoch keine signifikanten therapeutischen Effekte bei chronischen Erkrankungen wie Diabetes mellitus, Tumoren, Hypertonie oder kardiovaskulären und renalen Komplikationen hat.

Doch von vorn: Die Entdeckung von Vitamin D (alternative Bezeichnung: Cholecalciferol) beruhte auf der Suche nach einem Heilmittel gegen Rachitis und der Beobachtung in den 1920er- Jahren, dass bestimmte Lebensmittel wie Lebertran, Butter oder Milch beziehungsweise die Bestrahlung der Patienten mit Licht in der Lage sind, Rachitis zu heilen. Erstmals wurde die Struktur von Vitamin D2 nach dessen Isolierung 1932/1935 aufgeklärt. 1932 und 1952 kamen die ersten Vitamin-D2- beziehungsweise Vitamin-D3-Präparate auf den Markt.

Da zum Zeitpunkt der Entdeckung bereits die Vitamine A, B und C bekannt waren, wurde die antirachitische Substanz als Vitamin D bezeichnet. Die Bezeichnung Vitamin leitet sich von »Vita« für Leben und »Amin« für stickstoffhaltige Verbindungen ab.

Aus heutiger Sichtweise ist die Bezeichnung »Vitamin D« aus zwei Gründen eigentlich nicht korrekt: Vitamin D enthält keine Aminofunktion und es ist auch kein essenzieller Nahrungsbestandteil, da Vitamin D3 vom Körper unter Lichteinstrahlung aus Cholesterol synthetisiert werden kann.

Kontroverse Diskussionen

Die Biosynthese von Vitamin D3 aus Cholesterol erfolgt zunächst in der Leber, wo mithilfe der 7-Dehydrocholesterol-Reduktase das 7-Dehydrocholesterol gebildet wird (Abbildung 2). Es kommt in der Haut unter Lichteinstrahlung (UV-B) zur Ringöffnung und nachfolgend zur Bildung von Vitamin D3. Dieses Intermediat hat keinerlei Affinität zum Vitamin-D-Rezeptor und stellt daher ein Prähormon dar.

Vitamin D3 wird sodann durch die Cholecalciferol-25-Hydroxylase, einem Vertreter der Cytochrom-P450-Familie, an Position 25 hydroxyliert. Zu den CYP mit 25-Hydroxylase-Aktivität gehören CYP2R1 und CYP27A1, wobei allerdings auch CYP3A4 und CYP2J3 in der Lage sind, Vitamin D3 an Position 25 zu hydroxylieren. Die verschiedenen Vitamin-D-Spezies sind größtenteils an das Vitamin-D-bindende Protein (DBP; 85 bis 90 Prozent) und an Albumin (10 bis 15 Prozent) gebunden. Nur ein sehr geringer Anteil (<1 Prozent) liegt in der freien Form vor.

25-Hydroxyvitamin D3 (25(OH)D3, Calcifediol) stellt die Speicherform von Vitamin D dar. Klinisch wird 25(OH)D3 als Marker für den Vitamin-D-Status verwendet. Die Halbwertszeit liegt bei circa 14 Tagen. Die 25(OH)D3-Konzentrationen im Serum von Gesunden liegen bei circa 30 bis 50 ng/ml (75 bis 125 nmol/l). Konzentrationen von 10 bis 20 ng/ml (25 bis 50 nmol/l) werden als suboptimal angesehen.

Ein ausgeprägter Vitamin-D-Mangel, der mit einem erhöhten Risiko für osteoporotische Knochenbrüche assoziiert ist, liegt bei Konzentrationen von 5 bis 10 ng/ml vor (Tabelle 1).

Vitamin-D-Spiegel Klassifizierung Folgen
ng/ml nmol/l
< 5 < 12,5 schwerer Mangel Osteomalazie, Rachitis
5 bis 10 12,5 bis 25 ausgeprägter Mangel erhöhtes Osteoporose-Risiko
10 bis 20 25 bis 50 leichter Mangel
30 bis 50 75 bis 125 Normbereich
70 bis 150 175 bis 375 Überdosierung
> 150 > 375 Intoxikation Erbrechen, Durchfälle, Kopf- und Gelenkschmerzen, Calciumablagerungen in der Niere und den Gefäßen
Tabelle 1: Klassifizierung der Vitamin-D-Spiegel im Plasma

Ein schwerer Mangel ist bei 25(OH)D3-Plasmakonzentrationen < 5 ng/ml (12,5 nmol/l) gegeben, was die Gefahr der Rachitis und der Osteomalazie beziehungsweise Osteoporose mit sich bringt.

Der 25(OH)D3-Schwellenwert, ab dem eine Substitution mit Vitamin D3 stattfinden soll, wird kontrovers diskutiert. Konservative Angaben liegen bei < 10 ng/ml. 25(OH)D3 wird vom Körper bei Bedarf durch Hydroxylierung an der 1α-Position in die aktive Form, das 1α,25-Dihydroxyvitamin D3 (1α,25(OH)2D3, Calcitriol) überführt (Abbildung 2).

Die Hydroxylierung wird von der 1α-Hydroxylase (CYP27B1) katalysiert, die ebenfalls der Cytochrom-P450-Familie angehört.

Neben Vitamin D3 spielt noch Vitamin D2 (Ergocalciferol), das durch UV-Bestrahlung von Ergosterol in Pilzen und anderen Organismen gebildet wird, eine Rolle. Es weist beim Menschen nach entsprechender Bioaktivierung etwa die gleiche Vitaminwirkstärke wie Calcitriol auf. Die Vorstufen Cholecalciferol (Vitamin D3) und Ergocalciferol (Vitamin D2) unterscheiden sich strukturell lediglich in der Seitenkette, die sich an C(17) befindet.

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