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Sommer ade, kaum Vitamin D?

von Dr. Gerhard Schilling

Mit dem Einzug des Herbstes ist es wieder soweit, die Sonne wandert in Richtung 23,5o südlicher Breite, die Tage verkürzen sich und die Strahlungsdauer in unseren Breitengraden nimmt ab. Die Sonnenstrahlen fallen mit kleinerem Winkel auf die Erde, verringern dadurch die Strahlungsbilanz und wärmen kaum noch. Das hat für uns erhebliche Folgen, denn die Vitamin DProduktion in unserer Haut lässt nun deutlich nach.

Die Vitamin D-Familie

Unter dem Begriff Vitamin D (V-D) werden mehrere im menschlichen Körper vorkommende Secosteroide zusammengefasst, von denen das V-D3 (Cholecalciferol, Calciol) unter Sonneneinstrahlung in großenMengen in der Haut gebildet wird, es ist damit die physiologische Form und eigentlich ein Hormon. V-D ist damit eigentlich ein Hormon, weil es vom Körper selbst produziert wird und nicht auf Substrate von außen angewiesen ist. Während V-D2 (Ergocalciferol, Calcidiol) vorwiegend aus Nahrungsmitteln pflanzlicher Herkunft stammt, wird V-D3 auch über tierische Nahrungsmittel aufgenommen. Vor allem Fische wie Lachs, Sardinen, Aale oder Heringe sind reich an V-D3 bzw. ihren Vorläufermolekülen.
Die Synthese von V-D3 in unserer Haut (Abb. 1) beginnt mit der Dehydrierungvon Cholesterin zu 7-Dehydrocholesterin (7- DHC). Dieses bindet an das V-D-Binding- Protein (VDBP), einem in der Leber produzierten ?-Globulin, und gelangt über den Blutkreislauf in die Haut. Dort wird es durch UV-Strahlung bei Wellenlängen von 280 – 320 nm zum Prävitanin D3 photolysiert. Dieses isomerisiert spontan zu V-D3. V-D2 bildet sich analog aus Ergosterin. Seine biologische Wirksamkeit ist aber wahrscheinlich geringer als die von V-D3.
Gebunden an VDBP wird V-D3 zur Lebertransportiert, wo es durch die V-D-25-Hydrolase zu 25-Hydroxycalciferol (Calcidiol; 25(OH)D) hydroxyliert wird. Auch das durch die Nahrung aufgenommene V-D3 wird so vom Körper verarbeitet. Schließlich erfolgt in der Niere die weitere Hydroxylierung zum eigentlich wirksamen Metabolid Calcitriol (1,25-Dihydroxyvitamin D).
Nach unserem heutigen Kenntnisstand besitzt Calcitriol eine 100 - bis 1000 - fach höhere biologische Aktivität als die anderenD- Vitamine. Calcitriol ist lipophil und diffundiertmithilfe seines Vehikels VDBP durch die Zellmembran in die Zelle, wandertweiter zum Zellkern und bindet dort mit hoher Affinität an seinen Rezeptor VDR (Vitamin D-Rezeptor).
Das an VDBP gebundene Calcidiol ist bei einer Halbwertszeit von etwa 15 Tagen in der Leber, im Fettgewebe und im Plasma vorhanden. Bei Bedarf wird daraus Calcitriolsynthetisiert. Die Halbwertszeit von Calcitriol beträgt nur etwa 15 h, seine Konzentration – verglichen mit der des Calcidiols– nur etwa 1 x 10 - 3. Diese wird im Blut über einen Feedback-Mechanismus, Parathormon, Calcium und Cytokinine wie Interferon g und Tumornekrosefaktor ? reguliert.
Der Abbau von Calcitriol wird durch eineweitere Hydroxylierung zum 45,25-Dihydroxycholcalciferol erreicht, das selbst kaum noch biologisch aktiv ist.

Weitere Photolyseprodukte

Bei längerer Sonneneinstrahlung wird Prävitamin D3 in die inaktiven PhotolyseprodukteLumisterol und Tachysterol überführt (Abb. 2). Die Konzentration von Prävitamin D3 kann deshalb keine toxischen Werte erreichen. Die Reaktion zu Lumisterol ist reversibel, bei kurzer Lichteinwirkung geht es wieder in Prävitamin D3 über. Auch das V-D3 kann bei weiterer Sonneneinstrahlung Lichtquanten absorbieren und isomerisiert dabei zum trans-V-D3 und den komplex gebauten Suprasterolen 1 und 2.

Jeder Sonnenstrahl zählt

Unter unseren geografischen Gegebenheiten und bei regelmäßigem Aufenthalt im Freien dürften etwa 80 – 90 % des V-D aus der körpereigenen Synthese resultieren, der Rest stammt aus der Nahrung.
Die Epidermis mit ihren Lipidschichten und Pigmenten sowie der Gehalt am 7-DHC sind verantwortlich für die V-D3-Synthese. Mit fortschreitendem Alter wird die Haut aber zunehmend dünner, damit verbunden ist bei älteren Menschen eine bis zu 2- bis 3-mal geringere Produktion von Prävitamin D zu beobachten. Unsere älteren Zeitgenossen sollten also dringend längere Zeit im Freien bei Sonnenschein zubringen, um ausreichende Mengen des so wichtigen Vitamins zu produzieren.
Während in den meisten Teilen unserer Erde ein kurzer Aufenthalt an der Sonne für eine ausreichende V-D3-Synthese genügt, werden in Deutschland nur in den Sommermonaten höhere UV-Indexwerte (UVI) bis acht erreicht. Spätestens im Herbst aber, wenn der trübere Teil des Jahres beginnt, ist eine ausreichende V-D3-Synthese nur noch schwer zu bewerkstelligen. Denn nun sinkt der UV-Index auf Werte, wie er bei Sommertagen am frühen Morgen oder am Abend erreicht wird. Beispielsweise lag am 17.10.2013 der UVI in Süddeutschland um 11 Uhr nur noch bei 3 und in Norddeutschlan d bei 1 (Bundesamt für Strahlen schutz).

Unser Schutzschild

Die Funktion von Calcitriol bei der Regulation des Calcium-und Phosphathaushalts (Ca, P) und damit eines gesunden Knochenaufbaus ist schon lange bekannt. Während die Substanz bei Kindern Rachitis verhindert, ist sie beim Erwachsenen für die Knochendichte verantwortlich. Sinkt der Serum-Ca-Spiegel im Blut, wird über die Ausschüttung des Parathormons die Synthese von Calcitriol angeregt. Die damit stimulierte Ca-Aufnahme aus dem Darm und die Mobilisierung aus den Knochen lässt den Ca-Spiegel wieder ansteigen. Steigt der Ca-Spiegel an, sorgt der Gegenspieler des Parathormons, das Calcitonin aus der Schilddrüse, für die Rückresorption in der Niere.
Seit den 1990er-Jahren Jahren weiß man, dass die Substanz in das Zellgeschehen selbst (autokrin) eingreift. Eine Unterversorgung nach heutigem Wissen ist offenbar ein erheblicher Risikofaktor für viele Krankheitsbilder wie Krebskrankheiten, kardiovaskuläre Krankheiten, Diabetes, Osteo porose, Parodontidis, Demenz etc. Intensiv wird diskutiert, ob vor allem bei älteren Menschen zwischen mangelnder V-D-Versorgung und dem Auftreten von chronischen Krankheiten ein Zusammenhang besteht. Das derzeit vorliegende Unter suchungsmaterial zeigt, dass eine ausreichende Vorsorgung mit V-D offensichtlich das Risiko für Stürze, Knochenbrüche, Kraftverlust, Mobilitäts- und Gleichgewichtsstörungen vermindern kann.

Die Vitamin D-Versorgung

Nach einer Stellungnahme der Deutschen Gesellschaft für Ernährung e.V. (DGE) in 2011 und vom Januar 2012 sind 60 % der Bevölkerung nach internationalen Kriterien mit V-D unterversorgt, denn der Marker für die Blutkonzentration, das 25(OH)D, liegt bei Werten < 50 nmol/l. Die DGE empfiehlt daher unter der Annahme einer unzureichenden körpereigenen Synthese eine Zufuhr von 20?g V-D pro Tag. Der Schätzwert bei fehlender eigener Synthese für die V-D-Zufuhr beträgt 20 ?g pro Tag. Davon werden dem Körper über Nahrungsmittel 2 – 4g zugeführt. Dies reicht nicht aus, um den Schätzwert zu erreichen, der die gewünschte 25(OH)D-Konzentration (50g /d) sicherstellt. Die Differenz muss deshalb über die körpereigene Synthese oder durch V-D-Einnahme behoben werden.
Also verlassen wir uns doch auf unsere körpereigene V-D-Synthese und gehen auch bei weniger gutem Herbst- und Winter wetter regelmäßig, am besten täglich, an die frische Luft, denn Stubenhocker werden es schwerer haben, ohne körperliche Aktivität im Freien unbeschadet durch den Winter zu kommen.

Foto: © Dr. Gehard Schilling