Витамин D: из чего он образуется и как становится активным

Витамин D часто называют одним веществом, хотя это группа близких жирорастворимых соединений. Организм получает их двумя основными путями: синтезирует витамин D3 в коже под действием ультрафиолетовых лучей диапазона UVB или получает витамин D2 и D3 из пищи и добавок. Но ни D2, ни D3 не являются конечной активной формой. После поступления в кровь они проходят последовательные превращения: сначала главным образом в печени образуется 25-гидроксивитамин D — 25(OH)D, или кальцидиол, а затем преимущественно в почках из него получается кальцитриол — 1,25(OH)2D. Именно кальцитриол действует как гормон и участвует в регуляции кальция и фосфата.^1,2

Что называют витамином D: исходные соединения, D2 и D3

Термин «витамин D» объединяет несколько веществ с похожим строением и общим путем действия в организме. Наиболее известны витамин D2, или эргокальциферол, и витамин D3, или холекальциферол. D2 получают из эргостерола — стерола, который содержится, например, в дрожжах и грибах. Под действием ультрафиолетового излучения эргостерол превращается в витамин D2. Предшественник D3 другой: это 7-дегидрохолестерол, естественно присутствующий в коже человека. При облучении UVB-лучами он становится превитамином D3, а затем самопроизвольно превращается в витамин D3.^1,2

Называть D2 или D3 «активной формой витамина D» неправильно. Это исходные формы, которые организм должен химически изменить. В обоих случаях сначала присоединяется гидроксильная группа в печени, а затем еще одна — преимущественно в почках. Так образуется кальцитриол. Различие между D2 и D3 связано главным образом с их боковой цепью и происхождением, а не с принципиально разным механизмом работы после активации. Обе формы способны повышать уровень 25(OH)D в крови. Однако данные, обобщенные NIH, показывают, что D3 обычно повышает этот показатель сильнее и дольше поддерживает его на более высоком уровне, чем D2.¹

Как витамин D3 синтезируется в коже под действием солнечного света

Кожный синтез начинается не с готового витамина, а с 7-дегидрохолестерола. Это соединение находится в слоях кожи и участвует также в пути образования холестерина. Когда на кожу попадают UVB-лучи, 7-дегидрохолестерол превращается в превитамин D3. Наиболее эффективный для этой реакции диапазон ультрафиолетового излучения находится примерно между 290 и 310 нанометрами. Затем превитамин D3 перестраивает свою молекулу под действием тепла тела и становится витамином D3. Этот второй этап не требует фермента: он происходит самопроизвольно после световой реакции.²

Количество D3, которое образуется в коже, не сводится к одной универсальной цифре времени на солнце. На него влияют широта, сезон, время суток, облачность, загрязнение воздуха, площадь открытой кожи, ее пигментация, возраст и другие условия. Кроме того, при продолжающемся UV-облучении часть превитамина D3 преобразуется в другие соединения, включая люмистерол и тахистерол. Поэтому кожный путь не работает как простая линейная система, где более долгое пребывание на солнце всегда означает пропорционально больше витамина D3. После образования витамин D3 поступает из кожи в кровоток и далее проходит печеночную и почечную активацию.^1,2

Пищевые источники и добавки: откуда организм получает D2 и D3

С пищей витамин D поступает в небольшом числе натуральных продуктов и в обогащенных продуктах. Витамин D3 присутствует, в частности, в жирной рыбе, рыбьем жире, яичном желтке и печени. D2 чаще связан с грибными источниками и продуктами, обогащенными эргокальциферолом. В пищевых добавках встречаются обе формы. Для промышленного получения D2 обычно используют UV-облучение эргостерола из дрожжей. D3 традиционно получают путем облучения 7-дегидрохолестерола, который может быть получен из ланолина — вещества из овечьей шерсти. Также существуют варианты D3 из лишайников.^1,3

Независимо от источника, D2 и D3 всасываются в тонкой кишке. Поскольку витамин D жирорастворим, наличие жира в кишечнике улучшает его всасывание, хотя некоторое количество усваивается и без него. После всасывания пищевой витамин не превращается мгновенно в кальцитриол и не начинает действовать как готовая гормональная форма. Он поступает в общий путь метаболизма: сначала становится 25(OH)D, затем при необходимости — кальцитриолом. Поэтому формулировка «активный витамин D из пищи» требует уточнения: обычные пищевые D2 и D3 — это не кальцитриол, а вещества-предшественники.¹

Двухэтапная активация: роль печени и почек

Первый этап активации происходит главным образом в печени. Ферменты печени присоединяют к витамину D гидроксильную группу, и витамин D2 или D3 превращается в 25-гидроксивитамин D — 25(OH)D, также называемый кальцидиолом. Это главная форма, которая циркулирует в крови. Она отражает суммарный вклад кожного синтеза, пищи и добавок. У 25(OH)D сравнительно долгий период циркуляции: по данным NIH, около 15 дней. Именно поэтому его используют как основной лабораторный показатель обеспеченности организма витамином D.¹

Следующий этап проходит преимущественно в почках. Там фермент 1-альфа-гидроксилаза, также известный как CYP27B1, превращает 25(OH)D в 1,25-дигидроксивитамин D — 1,25(OH)2D, или кальцитриол. Это физиологически активная форма. Слово «преимущественно» важно: некоторые другие ткани тоже могут локально превращать 25(OH)D в кальцитриол для местных задач. Но именно почечное образование кальцитриола играет центральную роль в его гормональном действии на уровне всего организма и в поддержании баланса кальция и фосфата.^1,2

Почему кальцитриол считают гормональной активной формой

Кальцитриол связывается с рецептором витамина D, который есть во многих тканях. Этот рецептор работает как регулятор активности генов: после связывания с кальцитриолом он влияет на образование белков, необходимых для ответа организма. Один из главных эффектов — усиление всасывания кальция в кишечнике и участие в поддержании концентраций кальция и фосфата в крови. Эти минералы нужны не только костям: кальций важен также для работы мышц, нервной системы и других процессов. Поэтому кальцитриол относят не просто к витаминам, а к гормонально активному метаболиту витамина D.^1,2

При этом кальцитриол и 25(OH)D нельзя использовать как взаимозаменяемые показатели. Кальцитриол имеет короткий период циркуляции, измеряемый часами, и его концентрация жестко регулируется потребностями организма в кальции и фосфате. Уровень 25(OH)D меняется медленнее и отражает, сколько витамина D организм синтезировал или получил извне. Поэтому обычный анализ на витамин D определяет именно 25(OH)D. Анализ на кальцитриол может быть нужен при отдельных нарушениях обмена кальция или заболеваниях почек, но обычно не подходит для оценки обычной обеспеченности витамином D.^1,3

Что регулирует образование активной формы и когда этот путь нарушается

Почечное образование кальцитриола регулируется не только количеством доступного 25(OH)D. Важную роль играют паратиреоидный гормон, или ПТГ, кальций, фосфат, FGF23 и сам кальцитриол. ПТГ вырабатывается паращитовидными железами и стимулирует почечную 1-альфа-гидроксилазу. FGF23 — гормон, связанный с обменом фосфата, — напротив, снижает образование кальцитриола в почках. Такая система обратной связи помогает организму не поддерживать активную форму витамина D на постоянно высоком уровне, а менять ее производство в зависимости от минерального обмена.^2,4

Болезни почек могут нарушать второй этап активации, потому что почки являются главным местом образования кальцитриола. При хронической болезни почек снижение способности превращать 25(OH)D в кальцитриол — один из факторов нарушений минерального и костного обмена. Болезни печени могут затруднять первый этап — образование 25(OH)D. Наконец, состояния с нарушением всасывания жиров в кишечнике способны уменьшать поступление пищевого витамина D, поскольку он относится к жирорастворимым веществам. В таких ситуациях интерпретация анализов и выбор лечения требуют оценки причины, а не только приема стандартной добавки.^1,3,5

Понимание этого пути помогает не путать разные формы в результатах анализов и назначениях. Витамин D3, полученный в коже или из добавки, — не то же самое, что 25(OH)D в анализе, и тем более не то же самое, что кальцитриол. Это последовательные звенья одной системы. Обычные препараты D2 и D3 увеличивают количество исходного вещества для образования 25(OH)D. Кальцитриол — уже активный метаболит с иным профилем действия и более строгой регуляцией, поэтому его применение относится к медицинским решениям, особенно если есть болезни почек или нарушения уровня кальция.^1,2,5