Von Fertilität bis Knochengesundheit

Chemisch betrachtet ist Vitamin D der Überbegriff für eine Gruppe von Secosteroiden, die auch als Calciferole bezeichnet werden. Der Großteil wird im Körper selbst mithilfe von Sonnenlicht synthetisiert, während nur ein geringer Teil (10 % bis maximal 20%) mit der Nahrung zugeführt werden kann (Tab. 1).

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Entstehung und Stoffwechsel von Vitamin D

Nahezu alle Körperzellen verfügen über Vitamin-D-Rezeptoren, die als Schleusen fungieren, damit das Sonnenvitamin in seiner wirksamen Form in die Zellkerne gelangen und dort steuernde bzw. regulierende Wirkungen übernehmen kann. Der Stoffwechsel funktioniert über 2 unterschiedliche Systeme: den endokrinen und den autokrinen/parakrinen Weg.
Während der schon seit längerer Zeit bekannte endokrine Weg überwiegend den Kalziumspiegel im Blut überwacht und für den Knochenstoffwechsel bedeutsam scheint, ist der zweite Pfad für alle anderen mit dem Sonnenhormon in Verbindung stehenden Wirkungen, z.B. Immunabwehr, Atmung, Herz-Kreislauf-System etc., verantwortlich.

Endokriner Stoffwechsel über Leber und Nieren

Vitamin D₃ wird unter physiologischen Bedingungen in der Haut mit Hilfe des ultravioletten Anteils der Sonnenstrahlung (UV-B mit 290–315 nm Wellenlänge) synthetisiert. Als Ausgangssubstanz dient Cholesterol, aus dem die Vitamin-D-Vorstufe 7-Dehydrocholesterol (7-DHC) gebildet wird. Das Prävitamin D₃ wird anschließend in die Blutbahn freigesetzt und zirkuliert – an ein Protein gebunden – im Blutkreislauf. Durch die photolytische Spaltung entsteht in der Haut das Vitamin D₃ (Cholecalciferol), wobei unter sehr guten Bedingungen sogar bis zu 20.000 I.E. Vitamin D₃ in der Haut produziert werden können. Bei zu hoher UV-Einwirkung wird Prävitamin D₃ in die inaktiven photoprotektiven Produkte Lumisterol und Tachysterol umgewandelt. Diese physiologische Reaktion verhindert eine Vitamin-D₃-Überdosierung durch Sonnenexposition. In der Leber wird Cholecalciferol teilweise an Position 25 hydroxyliert und dadurch zu 25-Hydroxycholecalciferol (Calcidiol) metabolisiert. Der Großteil des Calcidiols ist dabei an ein Bindungsprotein gebunden. Schließlich findet in der Niere mit Hilfe von 1a-Hydroxylase eine weitere Hydroxylierung an Position 1 statt, sodass 1,25-Dihydroxycholecalciferol (Calcitriol) entsteht.

Autokriner und parakiner Stoffwechsel in Zellen und Geweben

Der andere Teil des Cholecalciferols, der nicht in der Leber einer Hydroxylierungsreaktion unterliegt, wandert durch den Blutkreislauf direkt in die Zellen und wird dort in weiterer Folge in Calcidiol und schließlich Calcitriol umgewandelt. Intrazellulär reagiert es in deutlich größerem Umfang mit den Vitamin-D-Rezeptoren, die dann auf unterschiedlichen Signaltransduktionswegen in den Zellstoffwechsel eingreifen und zahlreiche Gene beeinflussen können. Das freie Calcidiol, das an kein Bindungsprotein gebunden ist, und das gebundene 25-Hydroxycholecalciferol aus dem endokrinen Stoffwechsel unterscheiden sich in ihren Halbwertszeiten stark voneinander. Ersteres weist eine HWZ von 24 Stunden auf, während sie bei der gebundenen Form etwa 3 Wochen beträgt. Diese Erkenntnisse sind ausschlaggebend für Anpassungen in der Dosierung: Aufgrund der eher kurzen Halbwertszeit des freien Vitamin D von 24 Stunden ist eine tägliche Zufuhr deutlich effektiver verglichen mit einer Gabe von Vitamin D in einem längeren Intervallzeitraum (z.B. frühere Empfehlung 1-mal pro Woche).

Bedarf

Der Messbereich ist in ng/ml und nmol/l angegeben, da die Ergebnisse verschiedener Labore unterschiedlich dokumentiert werden. Beide Angaben entsprechen sich mit einem (gerundeten) Umrechnungsfaktor: ng/ml × 2,5 = nmol/l (Tab. 2).

Ein (Frauen-)Leben lang wichtig: Vitamin D

Knochengesundheit

Die Wirkform von Vitamin D Calcitriol gilt als essenziell für die Regulation des Kalziumgleichgewichtes, da es einerseits die Kalziumresorption aus dem Darm, andererseits die Reabsorption in den Nieren erhöht, wodurch das Sonnenvitamin zu einem physiologischen Kalziumplasmaspiegel beiträgt. Vitamin D unterstützt weiters den Einbau von Kalzium in den Knochen, so zählen Mineralisation und Knochenhärtung zu Vitamin-D-abhängigen Vorgängen. Zusätzlich sorgt das Multitalent für eine reibungslose Funktion der Knochenzellen und gilt als entscheidender Faktor bezüglich Rekrutierung, Reifung sowie Aktivität – mit positiven Auswirkungen auf die Knochendichte und einem in weiterer Folge reduzierten Frakturrisiko. In der Skelettmuskulatur reguliert Calcitriol die neuromuskuläre Koordination und erhöht die Erhaltung von Muskelmasse sowie Muskelkraft. Insbesondere von Osteoporose betroffene Personen profitieren von den vorteilhaften Vitamin-D-Effekten auf die Knochen- und Muskelgesundheit.

Reproduktion

Speziell im Zusammenhang mit dem polyzystischen Ovarialsyndrom, der Hormonbildung und der Schwangerschaft genießt Vitamin D einen hohen Stellenwert. Das polyendokrine metabolische Ovarialsyndrom (PMOS – früher polyzystisches Ovarialsyndrom, PCOS) tritt häufig bei Frauen mit bestehendem Vitamin-D-Mangel auf und gilt als oftmalige Ursache für weibliche Fertilitätsstörungen. Die hormonelle Dysbalance führt zu einer zystischen Veränderung der Eierstöcke, die mit Zyklusstörungen und einer erhöhten Konzentration an männlichen Geschlechtshormonen einhergeht. Pathophysiologisch spielt dabei die mit PMOS assoziierte Insulinresistenz eine wesentliche Rolle. Vitamin D vermag den Glukose- und Insulinstoffwechsel – beispielsweise durch Stimulation der Expression des Insulinrezeptors sowie Regulation der Kalziumhomöostase – positiv zu beeinflussen. Vitamin D unterstützt die weibliche Fertilität über eine Stimulierung der Hormonproduktion, so kann Calcitriol die Synthese ovarialer Steroide wie Progesteron, Estradiol sowie Estron anregen. Auch während der Schwangerschaft ist der Vitamin-D-Status der werdenden Mutter von besonderer Bedeutung, um die optimale Versorgung des Fötus sicherzustellen. Ein Mangel des Sonnenvitamins gilt als Risikofaktor für Frühgeburten sowie Schwangerschaftskomplikationen wie Präeklampsie oder Schwangerschaftsdiabetes.