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Biochemie und Physiologie

Die Haut stellt eines der Schlüsselgewebe für das endokrine Vitamin D System des menschlichen Körpers dar, das für eine große Vielfalt unabhängiger physiologischer Funktionen von entscheidender Bedeutung ist. Bekanntlich ist 1,25-Dihydroxyvitamin D3 [1,25(OH)2D3; Calcitriol], der biologisch aktivste natürlich vorkommende Vitamin D Metabolit, essentiell für die Mineralhomöostase und Knochenintegrität (1;2). 1,25(OH)2D wird durch sequentielle Hydroxylierungen von Vitamin D, welches wiederum über die Nahrung oder in der Haut aus 7-Dehydrocholesterin unter der Einwirkung der UV-B Strahlung gewonnen wird (3). Die erste Hydroxylierung des Vitamin D3 erfolgt an der C-25 Position und wird durch die Vitamin D-25Hydroxylasen (CYP2R1; CYP27A1) in der Leber katalysiert, wobei 25-Dihydroxyvitamin D3 [25(OH)D3], die Hauptform des zirkulierenden Vitamin D bei Säugetieren, entsteht (2). 25(OH)D ist das Substrat für die zweite Hydroxylase, das renale Enzym 25-Hydroxyvitamin D-1-Hydroxylase (CYP27B1), deren Produkt 1,25(OH)2D ist. 10% des Bedarfs des Körpers für Vitamin D wird aus der Nahrung (unter den meisten Lebensbedingungen) und etwa 90% des Vitamin D Bedarfs wird aus der Synthese in der Haut mit Hilfe des Sonnenlichtes (UV-B) gedeckt (2) (Abb. D2).

Aktuell gibt es eine Diskussion in wissenschaftlichen und öffentlichen Kreisen, bei welchem Maß an Sonnen UV-Licht-Bestrahlung die positiven und negativen Effekte des Sonnenlichtes in einem ausbalancierten Verhältnis zueinander stehen (1) (Abb. D3). Heute wissen wir, dass 1,25(OH)2D nicht nur für die Mineralhomöostase und die Knochenintegrität essentiell ist, sondern auch für eine große Vielfalt anderer physiologischer Funktionen wie Regulation von Wachstum und Differenzierung für zahlreiche normale und maligne Gewebe und auch von Zellen, die aus Prostata, Brust und Knochen stammen (2). Es wurde geschätzt, dass weltweit etwa eine Milliarde Menschen Vitamin D defizient oder insuffizient sind (2). Eine große Zahl von Studien konnte Evidenzen für eine Assoziation zwischen Vitamin D Defizienz und der Inzidenz und/oder ungünstigen Prognose verschiedener Arten von Krebs (z.B. Colon, Prostata und Brustkrebs), Autoimmunerkrankungen, Infektionskrankheiten und kardiovaskulären Erkrankungen aufzeigen (2-4). Insbesondere gibt es eine zunehmende Evidenz für eine Assoziation zwischen den Vitamin D-Rezeptor (VDR) Polymorphismus und dem Krebsrisiko sowie der Progression (5). Im letzten Jahrzehnt gab es wesentliche Fortschritte, die das Verständnis für den Zusammenhang zwischen Vitamin D und maligne Erkrankungen betreffen. Von großer Bedeutung war die Entdeckung , dass Haut, Prostata, Kolon, Brust und viele andere Gewebe das Enzym CAP27B1 exprimieren, das 25(OH)D3 in die biologisch aktive Form 1,25(OH)2D umwandelt. 1,25(OH)2D wird heute nicht mehr nur als calciotropes Hormon verstanden, sondern auch als ein lokal produzierter potenter Regulator zahlreicher zellulärer Funktionen wie Wachstum und Differenzierung (2).

Referenzen

1.     Reichrath J. The challenge resulting from positive and negative effects of sunlight: how much solar UV exposure is appropriate to balance between risks of vitamin D deficiency and skin cancer? Prog Biophys Mol Biol 2006;92:9-16.
2.     Holick MF. Vitamin D deficiency. N Engl J Med 2007;357:266-81.
3.     Gorham ED, Garland FC, Garland CF. Sunlight and breast cancer incidence in the USSR. Int J Epidemiol 1990;19:820-4.
4.     Garland CF, Comstock GW, Garland FC, Helsing KJ, Shaw EK, Gorham ED. Serum 25-hydroxyvitamin D and colon cancer: eight-year prospective study. Lancet 1989;2:1176-8.
5.     Kostner K, Denzer N, Muller CS, Klein R, Tilgen W, Reichrath J. The relevance of vitamin D receptor (VDR) gene polymorphisms for cancer: a review of the literature. Anticancer Res 2009;29:3511-36.