miniatura|Colecalciferol (D3). Un dos aneis da súa estrutura esteroide está roto. miniatura|Calcitriol (1,25-dihidroxicolecalciferol). Forma activa. Ten grupos OH extras. miniatura|Ergocalciferol (D2). Ten un dobre enlace e un grupo metilo extras. A vitamina D é un grupo de substancias esteroides cun anel da molécula roto (secosteroides) liposolubles. Nos humanos a vitamina D é única entre as vitaminas, porque funciona como unha prohormona e porque o corpo pode sintetizala en forma de vitamina D3 cando a nosa pel se expón ao sol.
As medidas dos niveis séricos de vitamina D3 son un reflexo da síntese endóxena por exposición á luz solar e da inxestión da vitamina na dieta, e pénsase que a síntese pode en xeral manter niveis séricos axeitados da vitamina. As evidencias indican que a síntese de vitamina D por exposición ao sol funciona como un bucle de retroalimentación que impide a súa toxicidade por exceso, pero advírtese que a exposición ao sol tampouco debe ser excesiva debido aos riscos de cáncer de pel.
Cando se sintetiza nos riles, o calcitriol (ou 1,25-dihidroxicolecalciferol) circula polo organismo como unha hormona, regulando a concentración de calcio e fosfato na corrente sanguínea e favorecendo o crecemento saudable e a remodelación dos ósos. A vitamina D prevén o raquitismo nos nenos e a osteomalacia nos adultos, e, xunto co calcio, axuda a protexer aos anciáns da osteoporose. A vitamina D tamén afecta á función neuromuscular, a procesos de inflamación, e inflúe na acción de moitos xenes que regulan a proliferación celular, diferenciación celular e apoptose.
As probas dos efectos saudables sobre a suplementación con vitamina D na poboación xeral son consistentes, especialmente en canto aos beneficios sobre a saúde ósea e o descenso da mortalidade en mulleres anciás.
Formas da vitamina D
Nome Composición química Estrutura Vitamina D1 composto molecular de ergocalciferol con lumisterol, 1:1 Vitamina D2 ergocalciferol (feito a partir de ergosterol)70px|Repárese no dobre enlace na parte central superior. Vitamina D3 colecalciferol (feito a partir de 7-deshidrocolesterol na pel).70px Vitamina D4 22-dihidroergocalciferol 70px Vitamina D5 sitocalciferol (feito a a partir de 7-deshidrositoesterol)80px
Existen varias formas de vitamina D, que se indican na táboa. As dúas formas principais son a vitamina D2 ou ergocalciferol, e a vitamina D3 ou colecalciferol, polo que cando se indica vitamina D sen subíndice faise referencia á forma D2 ou á D3 ou a ambas as dúas. Estas formas son coñecidas colectivamente como calciferol.Dorland's Illustrated Medical Dictionary, under Vitamin (Table of Vitamins) A vitamina D2 foi caracterizada quimicamente en 1932. En 1936, determinouse a estrutura da vitamina D3 e viuse que se orixinaba pola irradiación ultravioleta do 7-deshidrocolesterol.History of Vitamin D University of California, Riverside, Vitamin D Workshop.
Quimicamente, todas as formas de vitamina D son esteroides cun anel aberto (secosteroides).About Vitamin D Including Sections: History, Nutrition, Chemistry, Biochemistry, and Diseases. University of California Riverside A diferenza estrutural entre a vitamina D2 e a vitamina D3 está nas súas cadeas laterais, non na parte cíclica. A cadea lateral da D2 contén un dobre enlace entre os carbonos 22 e 23, e un grupo metilo no carbono 24.
A vitamina D3 (colecalciferol) prodúcese por irradiación ultravioleta do seu precursor 7-deshidrocolesterol. Esta molécula está presente de forma natural na pel dos animais e no leite. A vitamina D3 pode obterse por exposición da pel aos raios ultravioleta, ou por irradiación ultravioleta do leite para a súa produción comercial.
A vitamina D2 é un derivado do ergosterol, un esterol de membrana que recibiu o seu nome do fungo cornello do centeo (ergot en inglés), que é unha substancia producida polos fungos, algúns organismos do fitoplancto e invertebrados, os cales producen a vitamina por irradiación ultravioleta do ergosterol. As plantas terrestres e os vertebrados non producen a D2, porque carecen do precursor ergosterol."Vitamin D". Mayo Clinic Parece que A vitamina D2 é igual de efectiva ca a D en manter as concentracións circulantes de 25-hidroxivitamina D, aínda que existe algunha discusión sobre se a D3 pode ou non substituír totalmente pola D2 na dieta humana. Holick, M. F.; Biancuzzo, R. M.; Chen, T. C.; Klein, E. K.; Young, A.; Bibuld, D.; Reitz, R.; Salameh, W. et al. (2007). "Vitamin D2 is as Effective as Vitamin D3 in Maintaining Circulating Concentrations of 25-Hydroxyvitamin D". Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 93 (3): 677. doi:10.1210/jc.2007-2308. PMC 2266966. PMID 18089691. http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=2266966 .
Evolución A síntese fotoquímica da vitamina D evolucionou hai uns 750 millóns de anos; e o cocolitóforo do fitoplancto Emiliania huxleyi é un dos exemplos máis primitivos. A vitamina D xogou un papel crítico no mantemento do esqueleto calcificado dos vertebrados cando abandonaron o seu ambiente oceánico primixenio rico en calcio e colonizaron a terra hai uns 350 millóns de anos.
A vitamina D pode sintetizarse só por un proceso fotoquímico, polo que os primeiros vertebrados que pasaron a vivir en terra tiñan que inxerir alimentos que contiñan vitamina D ou tiñan que expoñerse á luz solar para sintetizaren fotoquimicamente a vitamina D na súa pel para satisfaceren os seus requirimentos.
Produción na pel miniatura|Nos estratos epidérmicos da pel, a produción é maior no estrato basal (coloreado en vermello na ilustración) e no estrato espiñoso (coloreado en castaño claro).
A vitamina D3 prodúcese na pel cando o 7-deshidrocolesterol reacciona coa luz ultravioleta (UV) con lonxitudes de onda entre 270 e 300 nm, cun pico de síntese entre 295 e 297 nm. Estas lonxitudes de onda están presentes na luz do sol cando o índice UV é maior de 3 e tamén na luz emitida polas lámpadas ultravioleta utilizadas para o bronceado. Estas lámpadas producen principalmente luz ultravioleta A (raios UVA), pero normalmente producen tamén entre un 4 e un 10% de UVB. Dependendo da elevación solar a vitamina D3 pode producirse na pel diariamente todo o ano nos trópicos, durante a primavera e verán nas rexións temperadas da Terra, e case nunca nos círculos polares. Porén, a latitude non predí consistentemente o nivel medio de 25OHD da poboación. A asunción de que os niveis de vitamina D na poboación seguen un gradiente latitudinal é especialmente cuestionable tendo en conta os informes de que os raios UVB que chegan á superficie terrestre en 24 horas durante o verán no norte do Canadá igualan ou exceden aos que chegan ao ecuador. En consecuencia, hai posibilidades máis que suficientes de que os seres humanos das latitudes altas produzan e almacenen vitamina D3 durante os meses de primavera, verán e outono.Dietary Reference Intakes for Calcium and Vitamin D (2011)Page 104 Dependendo da intensidade da radiación UVB e dos minutos de exposición, pode establecerse un equilibrio na pel, de modo que a vitamina D se degrade tan rápido como se xera.
A pel consta de dúas capas principais: a capa interna chamada derme, composta en boa parte de tecido conectivo, e a externa, máis delgada, a epiderme. A epiderme grosa da planta dos pés e palmas das mans consta de cinco estratos; que do máis externo ao máis interno son: o estrato córneo, estrato lúcido, estrato granuloso, estrato espiñoso, e estrato basal. A vitamina D prodúcese nos dous estratos máis internos da epiderme, o estrato basal (stratum basale) e o espiñoso (stratum spinosum).
O colecalciferol prodúcese fotoquimicamente na pel a partir do 7-deshidrocolesterol; o 7-deshidrocolesterol prodúcese en cantidades relativamente grandes na pel da maioría dos vertebrados, humanos incluídos. A rata toupa espida (Heterocephalus glaber) parece ser deficiente en colecalciferol de forma natural, xa que os niveis séricos de 25-OH vitamina D son indetectables nela. Nalgúns animais, a presenza de pelaxe espesa ou plumas impide que os raios ultravioleta cheguen á pel. Nos paxaros e animais con densa pelaxe, a vitamina D xérase a partir das secrecións aceitosas da pel depositadas en plumas e pelaxe e os animais incorpórana por vía oral durante o seu aseo co pico ou lambendo.
Produción industrial A vitamina D3 (colecalciferol) prodúcese industrialmente expoñendo o 7-deshidrocolesterol aos raios ultravioleta B, e purificándoo. O 7-deshidrocolesterol é unha substancia natural que aparece na graxa da la (lanolina) das ovellas e outros animais. A vitamina D2 (ergocalciferol) prodúcese de xeito similar utilizando ergosterol de lévedos ou cogomelos como material inicial.
Síntese
Na pel, o 7-deshidrocolesterol, un derivado do colesterol, sofre fotólise pola luz ultravioleta orixinando unha reacción electrocíclica conrotatoria de 6 electróns. O produto resultante é a previtamina D3. 400px A previtamina D3 isomerízase espontaneamente a vitamina D3 (colecalciferol). A temperatura moderada, a transformación da previtamina D3 a vitamin D3 leva uns 12 días. 400px Tanto o colecalciferol formado na pel coma o inxerido na dieta é hidroxilado no fígado na posición 25 (na parte superior dereita da molécula) orixinando 25-hidroxicolecalciferol (calcidiol ou 25(OH)D). Esta reacción está catalizada polo encima vitamina D 25-hidroxilase, presente nos hepatocitos. Unha vez sintetizado, o 25-dihidroxicolecalciferol (ou calcidiol) libérase no plasma, onde se une a unha α-globulina chamada proteína de unión á vitamina D.Laing, CJ and Cooke, NE. Vitamin D Binding Protein. In: Vitamin D (Vol. 1) David Feldman, Francis H. Glorieaux, J. Wesley Pike (eds.). Elsevier Press. 2005. pp 117-134. 400pxO calcidiol transpórtase aos tubos proximais dos riles, onde se hidroliza na posición 1-α (parte inferior dereita da molécula) formando calcitriol (tamén chamado 1,25-dihidroxicolecalciferol e abreviado como 1,25(OH)2D). este produto é un potente ligando do receptor da vitamina D (VDR), que media a maioría das accións fisiolóxicas da vitamina. A conversión do calcidiol a calcitriol está catalizada polo encima 25-hidroxivitamina D3 1-alfa-hidroxilase, os niveis da cal son incrementados pola hormona paratiroide (e adicionalmente polos niveis baixos de calcio ou fosfato). 400px
Mecanismo de acción miniatura|Modelo do colecalciferol (D3) A vitamina D transpórtase pola corrente sanguínea ao fígado, onde se converte na prohormona calcidiol. O calcidiol circulante pode despois ser convertido en calcitriol, a forma bioloxicamente activa da vitamina D, nos riles ou polos monocitos-macrófagos do sistema inmunitario. O calcitriol sintetizado polos monocitos-macrófagos actúa localmente como unha citocina, defendendo o corpo contra os microbios invasores. O calcitriol producido nos riles, que é a forma activa fisioloxicamente da vitamina D, libérase na circulación sanguínea. Únese no sangue á proteína de unión á vitamina D (VDBP), unha proteína transportadora do plasma sanguíneo, que transporta o calcitriol a varios órganos diana.
O calcitriol media os seus efectos biolóxicos uníndose ao receptor da vitamina D (VDR), que está localizado principalmente no núcleo celular das células diana A unión do calcitriol a dito receptor permite que este actúe como un factor de transcrición que modula a expresión xénica de certas proteínas de transporte (como a TRPV6 e a calbindina), que están implicadas na absorción do calcio nos intestinos.
O receptor da vitamina D pertence á superfamilia de receptores nucleares dos receptores das hormonas esteroides e tiroides, e o VDR exprésase nas células da maioría dos órganos do corpo, como o cerebro, corazón, pel, gónadas, próstata, e mama. A activación do VDR nas células do intestino, óso, riles, e glándulas paratiroides vai ligada ao mantemento dos niveis de calcio e fósforo no sangue (coa colaboración da hormona paratiroide e a calcitonina) e ao mantemento do contido do óso.