Відродження вітаміну D: Старе вино в новій пляшці

Раджу Вайшья

старший консультант відділення ортопедії лікарні Індрапрастха Аполлон, Нью-Делі 110067, Індія

Віпул Віджай

b Консультант відділення ортопедії лікарні Індрапрастха Аполлон, Нью-Делі 110067, Індія

Аміт Кумар Агарвал

b Консультант відділення ортопедії лікарні Індрапрастха Аполлон, Нью-Делі 110067, Індія

Джабед Джахангір

c Клінічний співробітник, відділення ортопедії, лікарня Індрапрастха Аполлон, Нью-Делі 110067, Індія

Анотація

У стародавньому тексті є ранні згадки про нього, і лікарі обговорювали його значення та особливості його дефіциту в минулому. Вітамін D знову відновив інтерес завдяки різкому зростанню частоти дефіциту як у країнах, що розвиваються, так і в країнах, що розвиваються. У цій оглядовій статті ми обговорюємо біохімічні та роль вітаміну D у кістковій системі. Ми також обговорюємо рекомендовані дієтичні потреби та особливості скелетної недостатності. Останні скелетні функції дефіциту вітаміну D останнім часом стали предметом дискусій, і це також було детально обговорено в цій статті. На закінчення, не було б неправильно позначати вітамін D одним із найважливіших вітамінів, що бере участь у метаболізмі кістково-м’язової системи, і будь-який лікар, особливо ортопед, повинен добре знати його загальний механізм та роль в організмі людини.

1. Вступ

Хоча розлад дефіциту вітаміну D (VDD), а саме рахіт був відомий століттями, але його причинний фактор був відомий лише після відкриття вітаміну D (VD) Е.В. МакКоллум та його соратники в 1913 році. Але це зацікавило в останні роки, оскільки виявлено, що ВДД є пандемією у всьому світі та пов'язана з іншими захворюваннями. 1,2 Вітамін D Це група жиророзчинних секостероїдів (стероїд із «розбитим» кільцем) відіграє важливу роль у метаболізмі кісток і, схоже, має деякі протизапальні та імуномодулюючі властивості. Існує кілька форм (вітамінів) VD, а саме VD1 (ергокальциферол з люмістеролом), VD2 (ергокальциферол), VD3 (холекальциферол) VD4 (дигідроергокальціферол), VD5 (ситакальциферол). Найважливішими сполуками цієї групи є VD3 та VD2. 3–5 У цій оглядовій статті ми обговорюємо метаболізм вітаміну D та функції в організмі людини. Обговорено загальні причини дефіциту вітаміну D, щоденні потреби та поширеність дефіциту вітаміну D у світі та Індії, а також позакосткові прояви вітаміну D.

2. Метаболізм і функції вітаміну D

Ультрафіолетове (УФ) -В опромінення шкіри викликає фотоліз 7-дегідрохолестерину (proVD3) до preVD3 у плазматичній мембрані кератиноцитів шкіри людини. 6–8 Після утворення в шкірі клітинна плазматична мембрана preVD3 швидко перетворюється у VD3 за рахунок температури шкіри VD3 з шкіри та VD з раціону, що проходить два послідовних гідроксилювання, спочатку в печінці до 25 (OH) D, а потім нирка до її біологічно активної форми, 1,25-дигідроксиVD (1,25 [OH] 2D) (рис. 1).

Біосинтез та метаболізм вітаміну D (UVB = ультрафіолетовий промінь B, DBP = зв'язуючий білок VD, FGF = фактор росту фібробластів, PTH = паратормон, VDR = рецептор VD).

3. Механізм дії

VD діє двома способами:

Геномна дія VD: VD-рецептор (VDR) є членом надродини ядерних рецепторів для стероїдних гормонів, які можна класифікувати як фактор транскрипції, що активується лігандом. Вважається, що 9 VDR також відіграє важливу роль у забезпеченні швидкої дії 1, 25 (OH) 2D3. 10

Негеномна дія VD: Існують негеномні дії VD швидкої відповіді, які опосередковуються через рецептори клітинної поверхні, відомі як 1, 25 D3 MARRS (мембранно-асоційовані швидкі реакційні стероїдно-зв’язувальні білки). 11

4. Біореакції ВД

У кишці: 1, 25 (OH) 2D3 підвищує ефективність тонкої кишки для всмоктування кальцію та фосфору, заліза, магнію, цинку. 10

Про скелет: ВД необхідний для розвитку та підтримки мінералізованого скелета.

Для розвитку пластинки росту потрібні скоординовані дії кальцію та 1, 25 (OH) 2D3 та VDR, де в якості оптимального остеобластичного формування кістки та резорбції остеокластичної кістки потрібні як 1, 25 (OH) 2D3, так і VDR.1, 25 (OH) 2D3, що регулює остеокластогенез у взаємна регуляція активації рецептора ліганду NF-kB (RANK) (RANKL) та остеопротегерину (OPG). 12 Взаємодія між остеобластами та остеокластами включає реконструкцію кісток.

5. Вимога

Існує різниця в рекомендаціях щодо щоденних потреб різними органами влади, а загальновизнані рекомендовані дієтичні добавки (RDA) для ВД - від Health Canada. 13

6. Джерела ВД

Основні джерела VD2 і D3 включають 3,14–21: А) Природні джерела, такі як риба (лосось, сардини, скумбрія, тунці тощо), олія печінки тріски, гриби, яєчний жовток, вплив сонячного світла тощо; Б) збагачені продукти, такі як масло, молоко, йогурти, сир, маргарин, апельсиновий сік, каші для сніданку тощо; В) Фармацевтичні добавки, такі як VD2, D3 та полівітаміни.

7. Дефіцит

Дефіцит ВД є найпоширенішим та є найбільш діагностованим медичним станом у дітей та дорослих. Це багато в чому тому, що пацієнти зазвичай не мають явних клінічних ознак та симптомів, поки дефіцит не стане серйозним та тривалим. Зараз прийнято, що рівень циркулюючого 25-гідрокси VD слід використовувати як індикатор стану VD завдяки простоті вимірювання, тривалому періоду напіввиведення в циркуляції (приблизно 2 або 3 тижні) та кореляції його рівня з клінічні захворювання. 22–24 Хоча консенсусу щодо оптимального рівня 25-гідроксиВД не досягнуто, проте його рівень може визначати різні стани клінічних станів. 25–29:

Дефіцит: 100 нг/мл

8. Розлад дефіциту

Діти з встановленим дефіцитом ВД мають ознаки рахіт у вигляді скелетних відхилень, таких як деформації коліна (рис. 2), затримка розвитку, відмова від процвітання тощо з характерними біохімічними та радіологічними особливостями. Типові рентгенологічні ознаки включають розширення і складання метафізу тощо, тоді як дорослі мають ознаки та симптоми остеомаляція подібно до болю в кістках і болючості, слабкість проксимальних м'язів, що представляє труднощі підняття з положення сидячи з біохімічними та рентгенологічними ознаками Типові рентгенологічні ознаки включають переломи недостатності або більш рихлі зони (рис. 3), остеопороз, двояковогнуті диски, хребет із "міцнішим трикотажем" (рис. 4).

Двостороння деформація genu valgum через дефіцит вітаміну D.

Рентген малого тазу, що показує протрузіо ацетабулі (чорна стрілка) та множинні переломи недостатності (біла стрілка).

Бічний рентген хребта, що показує хребет із трикотажним джерсі та множину двовгнутої веретбри.

9. Причини дефіциту ВД

Люди похилого віку через зменшення присутності в шкірі 7-дегідрохолестерину, зниження рухливості або інституціоналізації (що перешкоджає перебуванню на сонці), зменшення ниркової продукції 1,25-дигідроксиВД, а також зменшення споживання збагачених продуктів. 30,31

Меланін конкурує з 7-дегідрохолестерином за поглинання фотонів UVB. Темна шкіра вимагає 10–50 разів впливу сонячного світла, щоб виробляти таку ж кількість ВД, як і біла людина. 32

Сезон, широта та час доби

Чим товщі озоновий шар, тим менша кількість фотонів UVB може потрапити на землю, отже може утворюватися мало preVD3. Зенітний кут, який визначається як кут сонячного світла, що досягає поверхні Землі, визначає товщину озонового шару, який сонячне світло повинен проникати. Зенітний кут залежить від таких факторів, як час доби, сезон року та широта. 33,34

Сонцезахисні креми можуть ефективно поглинати УФ-випромінювання. Це різко запобігає взаємодії UVB з 7-дегідрохолестерином - процесом генерації preVD3. 8,35

Дефіцит медичного/фізичного стану, порушення всмоктування жиру

Хвороба Крона, муковісцидоз (муковисцидоз), целіакія, хірургічне видалення частини шлунка або кишечника пов’язані з мальабсорбцією жиру і, отже, можуть призвести до дефіциту ВД. 36

Тривале застосування деяких протиепілептичних препаратів, включаючи фенобарбітал, фенітоїн та карбамазепін та антимікробний засіб рифампіцин (RIF), може призвести до остеомаляції. 37–41 Індукція катаболізму 1,25-дигідроксиВД цими препаратами, як вважають, сприяє їх шкідливим побічним ефектам. 37–41

Хронічна хвороба нирок

Хронічна хвороба нирок, а також хвороби, які потребують діалізу, призводять до нездатності виробляти достатню кількість 1,25-дигідроксиВД, що безпосередньо впливає на інгібування експресії паратиреоїдних гормонів. 42,43

Печінка - основна площадка, де відбувається гідроксилювання ВД у положенні С-25. Таким чином, не дивно, що ступінь дисфункції печінки корелює з рівнем кальцидіолу 44 і що поширеність недостатності ВД особливо висока у пацієнтів із хронічними захворюваннями печінки. 45–48 Рівні 25-гідроксиВД можуть бути низькими при важких захворюваннях печінки, а захворювання печінки безпосередньо можуть призвести до порушення всмоктування ВД.

Люди з ожирінням мають нижчий рівень 25-гідроксиVD. Підшкірний жир, який, як відомо, зберігає ВД, секвестрував більшу частину шкірно синтезованого ВД, що призводить до меншого вивільнення ВД із шкіри у кровообіг у ожирілого суб’єкта, ніж у людей, що страждають ожирінням. 49–54

10. Поширеність дефіциту ВД у світі та в Індії

Дефіцит ВД є пандемією, проте це найбільш недостатньо діагностований та недостатньо лікуваний дефіцит харчування у світі. 55–57 Кілька досліджень показали, що 40–100% американських та європейських літніх чоловіків та жінок, які все ще проживають у громаді (не в будинках престарілих), страждають на ВД. 25–27 Це вже стала переважно невизнаною глобальною епідемією. Неадекватність ВД може спостерігатися як у молодих дорослих, так і у здорових дітей. Наприклад, 48% білих дошкільних дівчаток у дослідженні в штаті Мен 58 та 52% підлітків латиноамериканського та темношкірого полів у дослідженні в Бостоні мають ВД. 59 В Європі, де дуже мало продуктів, збагачених ВД, діти та дорослі, здається, особливо ризиковані. 60–62 Дослідження серед дорослих британських людей середнього віку показало, що 60% - недостатньо ВД, а кількість їх зросла до 90% взимку та навесні. 63

11. Лікування захворювання та добавки

11.1. ДОЗУВАННЯ ВД, добавки та УФ-опромінення та/або розумне перебування на сонці

За оцінками, доповнення ВД запобігає дефіциту ВД приблизно у 98% загальної популяції. Показано, що добавки 70–72 ВД та вплив сонячного світла або змодельоване сонячне світло збільшують рівень 25 (OH) D у сироватці крові у пацієнтів літнього віку. 36,73–84 Достатнє споживання Інститутом медицини для США та Канади становить 200 МО/день для всіх дітей та дорослих молодше 51 року, 400 МО/день для людей у віці 51–70 років та 600 МО/день для ті, хто старше 70 років. 72,85 У звіті Наукового комітету з харчових продуктів, створеного Європейською Комісією, зазначається, що дорослі 65 років і старше повинні отримувати 400 МО/день VD3 та пропонується, що потреби всіх дорослих, включаючи тих, хто не має достатнього впливу сонячного світла, бути задоволеним цим дієтичним споживанням. 86 Ця рекомендація узгоджується з рекомендацією щоденного рекомендованого значення Управління з контролю за продуктами та ліками США 400 МО/день (10 мкг/день) VD3 незалежно від віку. 87 Оскільки припускають, що для підтримання здорового рівня 25 (ОН) D більш ніж 30 нг/мл (75 нмоль/л), 88–91 при вживанні 400 може знадобитися кількість до 1000 МО/день VD3 МО/д може становити мінімум. Це особливо актуально взимку або для дітей та дорослих, які не зазнають сонячних променів.

11.2. Лікування важкого дефіциту ВД

Хоча важкий дефіцит ВД (25 [ОН] рівнів 70,73 У деяких випадках може знадобитися ще один 8-тижневий 8-тижневий курс 50 000 МО ВД2 для підвищення рівня 25 (ОН) D до бажаного діапазону більше 30– 50 нг/мл (75–125 нмоль/л). Для пацієнтів, схильних до розвитку дефіциту ВД, після виправлення дефіциту, введення пацієнтам 50 000 МО кожні 2 тижні підтримуватиме їх у стані, достатньому для ВД. Альтернативно, 1000 МО споживання ВД3 Шкірний вплив сонячного світла або штучного УФ-В, наприклад, солярію, також корисний, особливо якщо пацієнт схильний до дефіциту ВД. 82–84,92–95 Вплив прямих сонячних променів, як правило, не більше 5– 10 хв на руках і ногах між 10:00 та 15:00 весною, влітку та восени запобігатимуть неадекватність ВД.33,70,71

11.3. Гіпервітаміноз

Інтоксикація ВД трапляється вкрай рідко. Дослідження показали, що дози понад 50 000 МО на день, що підвищує 25-гідроксиВД до більш ніж 150 нг/мл, пов’язані з гіперкальціємією та гіперфосфатемією. Токсичність 96–98 ВД не зумовлена впливом сонячного світла, але може бути спричинена доповненням високими дозами ВД, що проявляється гіперкальціємією у вигляді анорексії, нудоти та блювоти, що часто супроводжується поліурією, полідипсією, слабкістю, безсонням, нервозністю, свербінням та, зрештою, ниркова недостатність. Також можуть розвинутися протеїнурія, сечовиділення, азотемія та метастатична кальцифікація (особливо в нирках). Інші симптоми токсичності ВД включають розумову відсталість у маленьких дітей, аномальний ріст і формування кісток, діарею, дратівливість, втрату ваги та важку депресію. 16,99 Отже, слід припинити зловживання та зловживання добавками ВД лікарем та широкою громадськістю та створити достатню обізнаність щодо них.

12. Додаткові скелетні ефекти ВД

12.1. ВД та рак

ВД - один з найпотужніших гормонів для регулювання росту клітин; 1,25 (OH) 2D пригнічує проліферацію та індукує диференціювання в нормально функціонуючі клітини. 70,99,102,107,123 Деякі дані свідчать про те, що 1,25 (OH) 2D допомагає регулювати ріст клітин і запобігати прогресуванню раку 70,99,100,124 шляхом зменшення ангіогенезу, 125 посилення диференціації клітин і апоптозу ракових клітин, а також зменшення проліферації клітин 126–128 та метастазів. 70,99,100,106,107,112,112,129

12.2. ВД та серцево-судинні захворювання

До доказів впливу ВД на позакісткові тканини додаються дані, які свідчать про те, що неадекватність ВД та кальцію та проживання у вищих широтах можуть бути залежними чинниками, що сприяють патогенезу та прогресуванню гіпертонії та серцево-судинних захворювань. 70 110 130 130

12.3. ВД та розсіяний склероз

Як і у попередніх епідеміологічних даних, що повідомляють про градієнтний ширину градієнта раку та серцево-судинних захворювань 110,132–137, подібний градієнт ризику існує при розвитку розсіяного склерозу. 138–141 Один подвійний сліпий РКД із залученням пацієнтів із множинним клерозом, які були рандомізовані для прийому препаратів VD або плацебо, показав, що у пацієнтів, які отримували добавки, підвищений рівень трансформації фактора росту сироватки β1 порівняно з тими, хто не отримував добавки. 142 Підвищений рівень трансформаційного фактора росту β1 асоціюється зі стабільною фазою розсіяного склерозу, тоді як знижений рівень пов'язаний з рецидивуючо-ремітуючим розсіяним склерозом. 143 144

12.4. ВД та цукровий діабет I типу

1,25 (OH) 2D діє як імуномодулятор, зменшуючи вироблення цитокінів та проліферацію лімфоцитів, які були причетні до руйнування β-клітин, що секретують інсулін, у підшлунковій залозі та розвитку цукрового діабету 1 типу. 87 Крім того, клітини β-острівців експресують VDR і реагують на 1,25 (OH) 2D, збільшуючи вироблення інсуліну. 70,87,145,146

12.5. ВД та псоріаз

Одним з найбільших успіхів терапії ВД для лікування позакісткового розладу є лікування псоріазу. 122147 Сміт та співавт. 148 показали, що 1,25 (OH) 2D3 пригнічує проліферацію кератиноцитів людини, які експресують VDR in vitro, та прискорює їх диференціацію. Це припустило, що гіперпроліферативні шкірні розлади, такі як псоріаз, можуть реагувати на лікування 1,25 (OH) 2D3. 149 Первинне лікування місцевим препаратом 1,25 (OH) 2D3 продемонструвало значні покращення у зменшенні тяжкості та площі псоріатичних уражень з незначними або відсутністю побічних ефектів. 122 150–152 Сьогодні три аналоги VD, включаючи кальципотрієн, 1,24 (OH) 2D3 та 22-оксо-1,25 (OH) 2D3, є одними з перших ліній лікування, що застосовуються при псоріазі. 122,147,151,152

12.6. ВД при ОА та дегенеративній хворобі диска

Існує невелика, але статистично значуща клінічна користь від лікування ВД у пацієнтів з ОА коліна. Дефіцит VD 153 в значній мірі пов’язаний з ранньою стадією ОА, що передбачає прийом добавки VD до того, як відбудеться пошкодження хряща. 154 Було проведено та триває кілька клінічних випробувань. Ці дослідження знаходяться на початковій стадії, і на сьогоднішній день не існує вагомих доказів, що встановлюють роль вітаміну D в ОА. Є також деякі докази асоціації дегенеративного захворювання диска з дефіцитом ВД. 155156

12.7. ВД при інших захворюваннях

Можлива роль ВД також пов'язана з низкою інших захворювань, включаючи ревматоїдний артрит, запальні захворювання кишечника, системний червоний вовчак, остеоартрит та захворювання пародонту.