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Vitamin D

Kritische Betrachtung

Die 1α-Hydroxylase (CYP27B1) wird in der Niere exprimiert. Neuere Ergebnisse weisen allerdings darauf hin, dass zahlreiche weitere Zelltypen wie Keratinozyten, Leukozyten und verschiedene Gewebe wie Brust, Kolon, Pankreas oder Prostata bei Bedarf das Enzym hochregulieren können und in der Lage sind, Calcitriol zu produzieren, sodass ein beträchtlicher Teil des Calcitriols extrarenal und lokal synthetisiert wird (2).

Die Plasmakonzentration von Calcitriol ist circa 1000-fach niedriger als die der Vorstufe 25(OH)D3 und ist für viele endokrine Vitamin-D-Effekte nicht ausreichend. Die Daten legen nahe, dass verschiedene Vitamin-D-Effekte durch die bedarfsinduzierte lokale Bildung von Calcitriol durch die 1α-Hydroxylase (CYP27B1) und die damit verbundenen lokal erhöhten Calcitriol-Konzentrationen zustande kommen. Es ist daher davon auszugehen, dass vor allem autokrine und parakrine Effekte von großer Bedeutung sind und dass endokrine Effekte eher eine untergeordnete Rolle spielen.

Unter autokrinen Effekten versteht man, dass das von einer Zelle synthetisierte Hormon in derselben Zelle seine Wirkung entfaltet. Das bedeutet beispielsweise, dass ein Monozyt bei Bedarf Calcitriol herstellt, das umgehend an den Vitamin-D-Rezeptor im Monozyten gebunden wird und seine Wirkung entfaltet. Parakrin bedeutet, dass bestimmte Zellen ein Hormon produzieren und dieses Hormon dann in benachbarten Zellen entsprechende Effekte auslöst. Bei der parakrinen Sekretion werden die Sekretionsprodukte direkt in das Interstitium der Zellen in der unmittelbaren Umgebung und nicht – wie bei der endokrinen Sekretion – in das Blut und seine Zielzellen abgegeben, sodass primär eine lokale Wirkung entsteht.

Calcitriol wird ferner durch Hydroxylierung an Position 24 durch die 24-Hydroxylase (CYP24A1) inaktiviert. Das Enzym wird durch Calcitriol hochreguliert, sodass es durch diesen Regelkreis zur Limitierung von Vitamin-D-Effekten kommt.

Calcitriol steigert die Calciumresorption im Darm und die Rückresorption in der Niere durch die Induktion von Calciumtransportern und Calcium-bindenden Proteinen. Ferner erhöht 1α,25(OH)2D3 die Osteoklasten-Tätigkeit im Knochen. Zusammen mit Parathormon (Parathyrin) und Calcitonin regelt es die Calciumkonzentration im Blut, wobei 1α,25(OH)2D3 und Parathormon den Blutspiegel des Calciums erhöhen und Calcitonin den Blutspiegel senkt. Parathormon steigert den Calciumblutspiegel über die Freisetzung von Calcium aus dem Knochen und über die Steigerung der Rückresorption in der Niere. Bei Gabe von Calcium und Vitamin D3 kommt es zum Calciumeinbau in Knochen.

Die Überdosierung von Vitamin D führt zu Hypercalciämien. Als klinische Symptome treten Erbrechen, Durchfälle, Kopf- und Gelenkschmerzen auf. Die erhöhte Calciumkonzentration führt dann zu Calciumablagerungen in der Niere und den Gefäßen.

Die Wirkungen auf den Calcium- und Knochenstoffwechsel werden als die »klassischen« Vitamin-D-Effekte bezeichnet.

In experimentellen Arbeiten konnten zahlreiche Effekte auf kardiale, renale, neuronale oder muskuläre Funktionen nachgewiesen werden, die als pleiotrope beziehungsweise »nicht klassische« Vitamin-D-Effekte bezeichnet werden. Allerdings wurden für die Studien häufig Calcitriol-Konzentrationen verwendet, die weit über den physiologischen Plasmakonzentrationen liegen.

Die am besten charakterisierte nicht klassische Funktion von Vitamin D ist die als Immunmodulator (3, 4). Vitamin D stimuliert das angeborene Immunsystem, während es das adaptive Immunsystem inhibiert (Abbildung 4).

Es stärkt die antimikrobielle Aktivität von Phagozyten, induziert die Expression antimikrobieller Peptide wie Cathelicidin sowie die Monozyten-Makrophagen-Differenzierung. Es hemmt die Synthese inflammatorischer Zytokine wie Interleukin IL-6, IL-12 oder TNFα. Ferner induziert Vitamin D bei T-Lymphozyten einen Th1- zu Th2-Shift, was mit einer Hemmung der adaptiven Immunantwort in Zusammenhang steht (2).

Die Stimulation der angeborenen Immunantwort durch Vitamin D und die damit verknüpfte Verbesserung der antimikrobiellen Aktivität von Phagozyten ist eine naheliegende Erklärung für die beobachtete Verbesserung der Infektabwehr bei Vitamin-D-Supplementierung.

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