فيتامين ضوء الشمس وأنظمة الدفاع في الخلية

يدرك العلماء اليوم أن فيتامين د له العديد من الفوائد التي لا تؤدي فقط إلى بناء عظام جديدة، وأن الكثير من الناس ليس لديهم ما يكفي من هذا النوع من الفيتامين. هل يساهم النقص الشائع في فيتامين د في تطور أمراض خطيرة؟

بقلم لوز أ. تافارا ميندوزا وجون إتش وايت

كان يسمى قديماً "الشفاء بأشعة الشمس"، وفي بداية القرن العشرين، قبل عصر المضادات الحيوية، كان العلاج الفعال الوحيد المعروف لمرض السل. لم يكن أحد يعرف لماذا كان العلاج مفيدًا، وكل ما كانوا يعرفونه هو أن مرضى السل الذين يتم إرسالهم للراحة في المناطق المشمسة غالبًا ما يعودون بصحة جيدة. تم اكتشاف نفس "العلاج" بالضبط في عام 20 كعلاج فعال لكارثة تاريخية أخرى، وهي الكساح، وهو مرض تشوه يصيب الأطفال بسبب عدم قدرة الجسم على إنتاج عظام صلبة. انتشر مرض الكساح في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر في أوروبا، حيث جرت عمليات التصنيع والانتقال من القرى إلى المدن الملوثة بالهواء. وفي ذلك الوقت، لاحظ أحد الأطباء في مدينة وارسو أن المشكلة نادرة نسبيًا بين أطفال القرى البولندية. بدأ بإجراء تجارب على أطفال المناطق الحضرية، ووجد أنه من الممكن علاجهم من الجذام عن طريق تعريضهم لأشعة الشمس.

وفي عام 1824، اكتشف العلماء الألمان أن زيت السمك كان أيضًا فعالًا جدًا ضد الكساح، لكن هذا العلاج لم يستخدم على نطاق واسع، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن الأطباء لم يفهموا بعد أن الطعام قد يحتوي على كميات ضئيلة من العناصر الغذائية غير المرئية المهمة للصحة. ومرت مائة سنة أخرى حتى ربط العلماء بين العلاجات الغذائية للكساح والتأثيرات المفيدة لأشعة الشمس. في بداية القرن العشرين، اختبر الباحثون الفئران التي تسببت في مرض الكساح، ووجدوا أن إطعامها قطعا من الجلد المعرضة للشمس ساعدها على الشفاء، مثل زيت السمك. ولم يتم تحديد العامل الحاسم المشترك بين الجلد وزيت السمك إلا في عام 20 وكان يسمى فيتامين د. وفي ذلك الوقت كانت فكرة "الأمينات الحيوية" -أو الفيتامينات- موضوعا علميا جديدا وشائعا. الدراسات اللاحقة التي بحثت بعمق وظائف الفيتامين في الجسم تأثرت إلى حد كبير بالرأي القائل بأن فيتامين د هو أحد العناصر الغذائية التي تعتبر كمياته الضئيلة ضرورية للصحة ولا تتوفر للإنسان إلا في الغذاء.

ونظراً لارتباطه بالكساح، فبعد مرور 50 عاماً على اكتشاف الجزيء، انصبت معظم الأبحاث حول هذا الموضوع على دراسة دوره في بناء العظام وفهم نشاطه في الكلى والأمعاء والهيكل العظمي نفسه كوسيلة التحكم في دخول الكالسيوم من مجرى الدم إلى العظام وخروجه منها. لكن في السنوات الـ 25 الأخيرة، توسعت الدراسات حول وظائف فيتامين د، واكتشفت أن "فيتامين أشعة الشمس" ضروري لأشياء أخرى إلى جانب بناء العظام. تظهر الأدلة الشاملة الآن أن المادة تسبب نشاطًا قويًا مضادًا للسرطان وتعمل كمنظم مهم لاستجابات الجهاز المناعي. بالإضافة إلى ذلك، فإن العديد من فوائد فيتامين د المكتشفة مؤخرًا تصل إلى ذروتها عندما تكون مستويات المادة في الدم أعلى بكثير من المستوى الموجود في العديد من المجموعات السكانية. هذه النتائج والبيانات الوبائية التي تربط بين انخفاض مستويات فيتامين د والأمراض تعزز الحجة القائلة بأن النقص الواسع النطاق في فيتامين د يساهم في تطور بعض الأمراض الخطيرة.

مفتاح متعدد الأغراض

من أجل فهم النتائج الجديدة، من المفيد العودة ومراجعة ما هو فيتامين د بالفعل وكيف يستخدمه جسم الإنسان. يمكن للناس الحصول على الجزيء المعروف بفيتامين د من مصادر غذائية معينة مثل الأسماك الدهنية وزيت السمك، واليوم أيضًا من المكملات الغذائية. ومع ذلك، يمكننا أيضًا إنتاجه بأنفسنا من خلال التفاعل الكيميائي الذي يحدث في الجلد عندما يتعرض للأشعة فوق البنفسجية في النطاق B (UVB). ولذلك، يبدو أن فيتامين (د) ليس فيتامينًا على الإطلاق، حيث أن التعرض المعتدل للأشعة فوق البنفسجية (ب) يتجنب الحاجة إلى الحصول عليه من خلال الطعام. لكن في المناطق المعتدلة من العالم لمدة ستة أشهر من السنة لا يوجد ما يكفي من ضوء الأشعة فوق البنفسجية لتحفيز إنتاج فيتامين د في الجلد، وفي هذه الأشهر من الضروري الحصول على المادة من مصادر الغذاء.

مصطلح فيتامين د هو في الواقع تسمية لجزيئين متشابهين للغاية يأتيان من كل مصدر من المصادر، الضوء والغذاء. يتم إنشاء فيتامين د3، الذي يسمى أيضًا كوليكالسيفيرول، في خلايا الجلد التي تسمى الخلايا الكيراتينية من المادة 7-هيدرو-كولسترول، وهو منتج كيميائي للتحلل الكيميائي للكوليسترول استجابة لضوء الأشعة فوق البنفسجية. فيتامين د2، ويسمى أيضًا إرغوكالسيفيرول، هو مشتق من ستيرول نباتي مشابه، ويختلف قليلاً عن فيتامين د3 في تركيبته. ومع ذلك، لا تشارك أي من هذه الإصدارات الجزيئية في النشاط البيولوجي في الجسم. أولاً، يخضع كل جزيء لسلسلة من التغييرات باستخدام الإنزيمات المناسبة في عملية تسمى الهيدروكسيل. تضيف العملية ثلثي جزيء الماء (مجموعة OH) إلى جزيء الفيتامين وتنتج مادة 25 هيدروكسي فيتامين د (أو 25 د).

يحدث التحويل بشكل رئيسي في الكبد، ولكن بعض أنواع الخلايا في الجلد قادرة على القيام بذلك محليًا أيضًا. ومع ذلك، فإن معظم فيتامين د الموجود في مجرى الدم هو 25 د، والذي يتم تصنيعه في الكبد. عندما يحتاج الجسم إلى الفيتامين، تتم خطوة تحويل أخرى وأخيرة يتم فيها إنتاج مادة أخرى وهي المادة الفعالة بيولوجيا: تخضع جزيئات 25D لخطوة أخرى من الهيدروكسيل للحصول على مادة 1,25،1,25-ثنائي هيدروكسي-فيتامين د. (أو 1 د). تم اكتشاف الإنزيم المسؤول عن هذه المهمة، 1,25-ألفا-هيدروكسيلاز، لأول مرة في الكلى، وعملية المعالجة التي تحدث في الكلى هي المسؤولة عن معظم الإمداد الحالي بـ XNUMX د في الجسم.

يدرك العلماء اليوم أن العديد من الأنسجة الأخرى، بما في ذلك خلايا الجهاز المناعي والجلد، قادرة على إنتاج الإنزيم وتحويل 25D بنفسها. وبالتالي فإن الجلد عبارة عن نسيج فريد قادر على إنتاج المادة 1,25D من تلقاء نفسه عند تعرضه للأشعة فوق البنفسجية. ومع ذلك، فإن أحد المصادر المهمة لفيتامين د النشط بيولوجيًا والذي لم يتم تقدير أهميته بشكل صحيح حتى وقت قريب هو الإنتاج المحلي لـ 1,25 د في الأنسجة الأخرى من خلال تحويل 25 د الموجود في مجرى الدم. عندما تفكر في النطاق الواسع لتأثير فيتامين د، فإنك تفهم لماذا قد تحتاج أنواع معينة من الخلايا إلى الإنتاج المحلي لشكله النشط.

يعمل جزيء 1,25D كمفتاح قادر على "تشغيل" و"إيقاف" الجينات في كل نسيج في جسم الإنسان. يرتبط هذا النوع من فيتامين د ببروتين يسمى مستقبل فيتامين د، VDR، والذي يعمل كعامل نسخ داخل نواة الخلية. عندما يرتبط بروتين VDR بـ 1,25D، فإنه يبحث عن شريكه، البروتين المسمى بمستقبل الريتينويد-X، RXR، ويرتبط به. يرتبط الاتحاد الناتج بمنطقة معينة من الحمض النووي الخلوي المجاور للجين المستهدف. يؤدي ربط البروتينات بالحمض النووي إلى تنشيط آلة خلوية تبدأ في نسخ الجين المجاور وإنتاج نسخة يمكن للخلية ترجمتها إلى بروتين.

المادة 1,25،XNUMX د تجعل الخلية تنتج بروتين معين، وبالتالي تغير وظيفة الخلية فعليا. هذه القدرة على تحفيز النشاط الجيني في الخلايا المختلفة هي أساس التأثير الفسيولوجي الواسع لفيتامين د. وبما أن فيتامين د يتم إنتاجه في نسيج واحد، ويتحرك في جميع أنحاء الجسم ويؤثر على العديد من الأنسجة الأخرى، فيمكن تعريفه تقنيًا على أنه هرمون. في الواقع، ينتمي بروتين VDR إلى عائلة البروتينات التي تعمل كمستقبلات في نواة الخلية وتستجيب لهرمونات الستيرويد القوية مثل هرمون الاستروجين والتستوستيرون.

وتشير التقديرات إلى أن 1,25D ينظم نشاط ما لا يقل عن 1,000 جين، بما في ذلك بعض الجينات المشاركة في معالجة الكالسيوم في الجسم، وهذا ما يفسر دوره المعروف في بناء العظام. ومع ذلك، في العشرين عامًا الماضية، حدد العلماء العديد من الجينات الأخرى التي تتأثر بنشاط فيتامين د في الجسم، بما في ذلك الجينات التي تلعب أدوارًا رئيسية في مجموعة متنوعة من آليات الدفاع عن الخلايا.

تحصينات فيتامين د

منذ الثمانينيات، تشير العديد من الأدلة إلى أن فيتامين د يساعد الجسم على الدفاع ضد السرطان. وقد وجدت العديد من الدراسات الوبائية وجود علاقة عكسية واضحة بين التعرض لأشعة الشمس والإصابة بعدة أنواع من السرطان. الدراسات التي فحصت الحيوانات ومزارع الخلايا دعمت هذا الافتراض وساعدت في تحديد الآليات المعنية.

على سبيل المثال، في الفئران المستخدمة كنموذج لسرطان الرأس والرقبة، وجد أن المركب EB1089، وهو نسخة صناعية من 1,25D، قلل من نمو الورم بنسبة 80%. وتم الحصول على نتائج مماثلة في الحيوانات المستخدمة كنموذج لسرطان الثدي وسرطان البروستاتا. وساعد تحديد الجينات التي تنشطها هذه النسخة الاصطناعية من فيتامين د في تفسير استجابة الجسم للمركب. يعد انقسام الخلايا أو النمو غير المنضبط من السمات المميزة للخلايا السرطانية. وتبين في التجارب أن المركب EB1089 غيّر طريقة عمل عدة جينات وبالتالي كبح قدرة الخلايا على الانقسام. أحد الجينات التي يحفزها المركب هو جين GADD45a، الذي يتم تنشيطه في الخلايا الطبيعية بعد تلف الحمض النووي الخاص بها. ويطلق الجين رد فعل يوقف انقسامها ويقلل من خطر تحول الخلايا السليمة التالفة إلى خلايا سرطانية. بالإضافة إلى ذلك، يقوم EB1089 بتنشيط الجينات التي تزيد من تمايز الخلايا السرطانية وإيصالها إلى مرحلة نمو أكثر نضجًا مما يحد من قدرتها على التكاثر.

تم ربط حوالي عشرة جينات أخرى تشارك في إدارة توازن الطاقة في الخلية وإزالة السموم منها بالنشاط المضاد للسرطان لـ EB1089. هذا المركب التجريبي، المصمم لتقليد النشاط البيولوجي لـ 1,25D دون أن يصل الكالسيوم في الدم والأنسجة إلى مستوى سام، هو واحد من العديد من الأدوية المحتملة لعلاج السرطان التي تطورها شركات الأدوية بناءً على الخصائص الفعالة المضادة للسرطان لـ فيتامين د.

في الواقع، انخرط فريقنا البحثي في ​​جامعة ماكجيل في عام 2004 في دراسة نشاط فيتامين د فيما يتعلق بالسرطان. أثناء البحث اكتشفنا بالصدفة شكلاً مختلفًا تمامًا من الدفاع الفسيولوجي الذي يتحكم فيه 1,25D. تم اكتشاف العديد من الجينات التي يتحكم فيتامين د في نشاطها في السنوات الأخيرة من قبل العلماء الذين قاموا بمسح الجينوم البشري للعثور على أقسام تسمى مواقع استجابة فيتامين د (VDREs) - تسلسلات كود الحمض النووي الخاصة المجاورة للجينات التي يرتبط بها بروتين VDR-RXR. الروابط المترافقة. بالتعاون مع سيلفي مادير من جامعة مونتريال، قمنا بمسح الجينوم بأكمله باستخدام خوارزمية حاسوبية لتحديد موقع VDREs ورسم خريطة لموقعها مقارنة بالجينات الموجودة في المناطق المجاورة لها.

لم تساعدنا دراسات رسم الخرائط على فهم بعض التأثيرات المضادة للسرطان لفيتامين د بشكل أفضل فحسب، بل كشفت أيضًا عن وجود VDREs بالقرب من جينين آخرين يشفران الببتيدات ذات النشاط المضاد للميكروبات: كاثليسيدين وبيتا ديفينسين 2. يعمل هذان البروتينان الصغيران كمضادات حيوية طبيعية ضد نوع من البكتيريا. مجموعة واسعة من البكتيريا والفيروسات والفطريات. كان هذا قمة جبل الجليد لمزيد من الدراسات التي أجريناها على مزارع الخلايا البشرية. وجدنا في هذه الدراسات أن التعرض لـ 1,25D أدى إلى زيادة معتدلة نسبيًا في إنتاج بروتين ديفينسين بيتا 2 في الخلايا. ومع ذلك، في بعض أنواع الخلايا الأخرى، بما في ذلك خلايا الجهاز المناعي والخلايا الكيراتينية، كانت هناك زيادة حادة في إنتاج الكاثيليسيدين. وأظهرنا أيضًا أن خلايا الجهاز المناعي التي عولجت بـ 1,25D ثم تعرضت للبكتيريا المسببة للأمراض، أطلقت مواد، ربما كاثليسيدين، تقتل البكتيريا.

قام فيليب ليو وروبرت مودلين من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس ومعاونوهم بتطوير هذا النوع من البحث بشكل كبير في عام 2006. وأظهروا أن خلايا الجهاز المناعي البشري تستجيب للجدار الخلوي للبكتيريا عن طريق إنتاج بروتينات VDR والإنزيم الذي يحول 25D إلى 1,25D النشط بيولوجيًا في مجرى الدم. في التجارب التي أجرتها هذه المجموعة البحثية، حفزت هذه الأحداث خلايا الجهاز المناعي لإنتاج الكاثيليسيدين والقيام بنشاط مضاد للميكروبات ضد مجموعة متنوعة من البكتيريا، بما في ذلك البكتيريا التي ربما تكون الأكثر روعة على الإطلاق: بكتيريا السل، المتفطرة السلية. وهكذا كشفت المجموعة لأول مرة عن آلية معقولة وراء العلاج الفعال والغامض لمرض السل عن طريق ضوء الشمس. وحفزت حمامات الشمس خلايا الجهاز المناعي للمرضى على إنتاج المادة الخام اللازمة لإنتاج مضاد حيوي طبيعي يحارب بكتيريا السل.

عندما أصبحت فسيولوجيا فيتامين د أكثر وضوحًا، أدرك الباحثون أن بعض الإجراءات الوقائية للمادة في الجسم ربما تكون مستمدة من وظائفها في الأنسجة المصدر للجزيء: الجلد. لذلك، من الممكن فهم تثبيط تكاثر الخلايا السرطانية بمقدار 1,25D، حيث أنه من المعروف أن التعرض المفرط للأشعة فوق البنفسجية UVB يضر بالحمض النووي لخلايا الجلد، وقد يتسبب في تحولها إلى خلايا سرطانية. ويتكهن البعض بأن الاستجابة المضادة للميكروبات التي يتحكم فيها فيتامين د تطورت للتعويض عن دور الفيتامين في قمع بعض استجابات الجهاز المناعي الأخرى، وخاصة تلك التي تسبب التهابات حادة. لسوء الحظ، يعاني الكثير منا من بشرة "محروقة" بسبب التعرض المفرط للأشعة فوق البنفسجية. على مستوى الأنسجة، يأتي الاحمرار من تراكم السوائل والالتهاب. على الرغم من أن الالتهاب الخاضع للسيطرة هو آلية تساعد على التئام الجروح ومساعدة الجهاز المناعي على مكافحة العدوى، إلا أن الالتهاب المفرط يمكن أن يسبب الضرر.

لذلك ليس من المستغرب أن تظهر بعض الدراسات الآن أن 1,25D يعمل أيضًا كعامل مضاد للالتهابات من خلال التأثير على تفاعلات الجهاز المناعي. على سبيل المثال، تتواصل أنواع فرعية مختلفة من الخلايا المناعية مع بعضها البعض من خلال إفراز مواد تسمى السيتوكينات، والتي تؤدي إلى استجابات مناعية معينة. تم العثور على فيتامين د لقمع الاستجابة المناعية المفرطة عن طريق منع التواصل السيتوكيني.

تم العثور على أول دليل مباشر على الدور الطبيعي لفيتامين د في الوقاية من الالتهابات في التجارب التي أجريت في أوائل التسعينيات على الحيوانات. وأظهرت التجارب أن الفئران التي عولجت بـ 90D كانت محمية من الالتهابات التي تسببها عادة الجروح والمادة الكيميائية المهيجة ثنائي نيتروبنزين. وفي المقابل، أظهرت الفئران التي عانت من نقص فيتامين د فرط الحساسية لنفس الإصابات. إن دور فيتامين د كمثبط للمناعة يعيد إلى الأذهان على الفور مجموعة جديدة من الاحتمالات لعلاج أمراض المناعة الذاتية الناجمة عن الإفراط في إطلاق السيتوكينات، مثل مرض السكري المناعي الذاتي، والتصلب المتعدد (MS) ومرض القولون العصبي، وذلك باستخدام فيتامين د أو مشتقاته. .

على مر السنين، أدرك العلماء أن العديد من أنواع الخلايا، بما في ذلك خلايا الجهاز المناعي، قادرة على الاستفادة من 1,25 د الموجود في الدورة الدموية وتحويل 25 د في الدم إلى الشكل النشط للفيتامين. وهذا يدعم الافتراض القائل بأن الإجراءات المضادة للالتهابات لـ 1,25D لا تقتصر على خلايا الجلد المحروقة بسبب الشمس.

نقص الوباء؟

إن الفهم بأن 1,25D له نطاق واسع من النشاط البيولوجي، بالإضافة إلى دوره في توازن الكالسيوم، يتوافق مع الكثير من الأدلة الوبائية التي تشير إلى أن المستويات المنخفضة من فيتامين د ترتبط بقوة بعدة أنواع من الأمراض، بما في ذلك السرطان وأمراض المناعة الذاتية والسرطان. وحتى الأمراض المعدية مثل الأنفلونزا، والتغيرات الموسمية في معدلات الإصابة بالأمراض. بالإضافة إلى ذلك، فقد وجد سواء في المختبر أو في الدراسات السريرية أن العديد من التفاعلات الفسيولوجية الموصوفة سابقًا تكون فعالة بشكل خاص عندما يكون تركيز 25D في الجسم أعلى من المستوى الشائع في العديد من المجموعات السكانية. هناك إجماع واسع بين أعضاء مجتمع أبحاث فيتامين د على أن مستوى فيتامين د في أجسام العديد من الأشخاص في المناطق المعتدلة من العالم أقل بكثير من التركيز اللازم للحفاظ على الصحة، خاصة في أشهر الشتاء. .

إن اختراق الأشعة فوق البنفسجية عبر الغلاف الجوي للأرض يكون أكثر كفاءة في المناطق الاستوائية منه في المناطق المعتدلة، حيث يصل بشكل رئيسي في فصل الصيف. يحصل معظم البشر على فيتامين د في المقام الأول من خلال التعرض للأشعة فوق البنفسجية. وبالتالي فإن مستوى D25 في السكان يتناقص مع زيادة خطوط العرض، ولكن هناك انحرافات عن هذا الاتجاه ناتجة عن الاختلافات العرقية والغذائية والتغيرات في المناخ المحلي والارتفاع. وبحسب نشاط فيتامين د في تنظيم النشاط الجيني، فقد وجد ارتباط واضح بين زيادة خطوط العرض وزيادة خطر الإصابة ببعض الأمراض، خاصة أمراض المناعة الذاتية مثل مرض التصلب المتعدد.

التصلب المتعدد هو مرض مزمن يتفاقم مع مرور الوقت، وينتج عن هجوم خلايا الجهاز المناعي على الغلاف المايليني الذي يحيط بالألياف العصبية للجهاز العصبي المركزي ويحميها. ومعدل الإصابة بالمرض أعلى بكثير في المناطق الأبعد عن خط الاستواء في أمريكا الشمالية وأوروبا وأستراليا، وهناك أدلة مقنعة تربط هذا التوزيع بالتعرض القليل للغاية للأشعة فوق البنفسجية. يشير تقدم المرض وتكرار الهجمات إلى دورة تعتمد على الفصول: يصل نشاط المرض إلى ذروته في الربيع (بعد الشتاء، عندما تكون مستويات D25 في الجسم في أدنى مستوياتها) وينحسر في الخريف بعد تلقيه. زيادة فيتامين د3 في الصيف. ووجد العلماء في جامعة جنوب كاليفورنيا في 79 زوجا من التوائم المتماثلة علاقة عكسية بين زيادة التعرض لأشعة الشمس في مرحلة الطفولة وخطر الإصابة بالتصلب المتعدد أثناء الحياة. انخفض خطر إصابة التوائم الذين أمضوا وقتًا أطول خارج المنزل في طفولتهم بمرض التصلب العصبي المتعدد بنسبة تصل إلى 57٪.

كما تم العثور على أنماط مخاطر مماثلة لمرض السكري المناعي الذاتي، ومرض كرون، وهو أحد أمراض المناعة الذاتية التي تؤثر على الأمعاء، وعدة أنواع من الأمراض الخبيثة. على سبيل المثال، يبلغ معدل الإصابة بسرطان المثانة وسرطان الثدي وسرطان القولون وسرطان المبيض وسرطان المستقيم بين سكان شمال الولايات المتحدة ضعف معدل الإصابة بين سكان جنوب الولايات المتحدة.

بالإضافة إلى العديد من الدراسات التي وجدت علاقة بين التعرض للشمس والإصابة بالأمراض، فقد أجريت مؤخراً دراسات وجدت علاقة مماثلة بين خطر الإصابة بالتصلب المتعدد وتركيز 25د في سائل الدم، كما تم قياسه بواسطة جهاز قياس. فحص الدم المباشر. أجرى الباحثون في كلية الصحة العامة بجامعة هارفارد مسحًا واسع النطاق فحص عينات سوائل الدم المخزنة من حوالي سبعة ملايين من أفراد الجيش والبحرية الأمريكية وقارنوها بسجلاتهم الطبية للعثور على أولئك الذين أصيبوا بالتصلب المتعدد بين عامي 2004 و1992. ووجد الباحثون أن خطر الإصابة بالمرض بعد اختبار الدم كان أقل بكثير بين الأشخاص الذين كان تركيز 25D في سائل الدم لديهم مرتفعًا في وقت الاختبار. كان خطر إصابة الجنود الذين كان تركيز 25D في سائل دمهم أعلى من 40 نانوجرام/مل بالمرض أقل بنسبة 62% من خطر إصابة الجنود الذين كان تركيز 25D في دمهم أقل من 25 نانوجرام/مل من الإصابة بالمرض.

يعد قياس مستويات 25D في الدم الطريقة الأكثر قبولًا لمراقبة فيتامين د المتوفر في الجسم. وينص المعيار الصحي المقبول، والذي يعتمد أساسًا على الحاجة إلى بناء العظام، على أن تركيزات 25D في نطاق 30-45 نانوجرام / مل تعتبر الحد الأدنى الضروري. يعتبر تركيز 25D في سائل الدم أقل من 29-21 نانوجرام لكل مل تركيزًا غير كافٍ وغالبًا ما يكون مصحوبًا بانخفاض كثافة العظام. قد تظهر بعض أعراض الكساح عندما ينخفض ​​التركيز إلى أقل من 20 نانوجرام/مل وعندها يزداد أيضًا خطر الإصابة بسرطان القولون.

ولسوء الحظ، فإن مثل هذه التركيزات المنخفضة ليست نادرة، خاصة في فصل الشتاء. في فبراير ومارس 2005، على سبيل المثال، أجريت دراسة استقصائية شملت 420 امرأة تتمتع بصحة جيدة في بلدان أوروبا الشمالية، والدانمرك (كوبنهاجن، خط عرض 55 درجة)، وفنلندا (هلسنكي، 60 درجة)، وأيرلندا (كورك، 52 درجة) وبولندا (وارسو، 52 درجة). 92°) وجدت أن 25% من الفتيات المراهقات في هذه البلدان يعانين من مستويات 20D أقل من 37 نانوغرام لكل مل، ومن بين هؤلاء 25% يعانين من نقص حاد أقل من عشرة نانوغرام من 37D لكل مل. كما تبين أن 17% من النساء الأكبر سناً يعانين من نقص فيتامين د وXNUMX% منهن يعانين من نقص حاد.

إلى جانب العرض، هناك عوامل أخرى تساهم في نقص فيتامين د، أهمها لون البشرة. تنتج البشرة البيضاء فيتامين د أسرع بست مرات من البشرة الداكنة، لأن ارتفاع مستوى الميلانين في البشرة الداكنة يمنع تغلغل الأشعة فوق البنفسجية. وبالتالي فإن مستويات 25D بين الأمريكيين من أصل أفريقي في الولايات المتحدة تبلغ بشكل عام حوالي نصف مستويات 25D بين البيض في الولايات المتحدة. في الواقع، تظهر البيانات التي تم جمعها في المسح الوطني لفحص الصحة والتغذية في الولايات المتحدة أن 42٪ من النساء الأميركيات من أصل أفريقي اللاتي تم اختبارهن كان لديهن نقص حاد في 25D، حيث وصل إلى تركيزات أقل من 15 نانوغرام لكل مل من سائل الدم.

ولا شك أن الوعي العام المتزايد بأضرار الجلد الناجمة عن التعرض الطويل لأشعة الشمس يساهم أيضًا في نقص فيتامين د. تعمل مستحضرات التسمير على تصفية الإشعاع وتقليل إنتاج فيتامين د في الجلد بنسبة تزيد عن 98٪، إذا يتم تطبيقها بشكل صحيح على مناطق الجسم المعرضة للشمس. ومع ذلك، من أجل إنتاج ما يكفي من فيتامين د للحفاظ على الصحة الطبيعية، يجب أن يتعرض الشخص لأشعة الشمس بدرجة تسبب احمرارًا طفيفًا على الأقل. للقيام بذلك، يحتاج معظم الأشخاص ذوي البشرة الفاتحة والمتوسطة في أمريكا الشمالية إلى التعرض لأشعة الشمس لمدة تتراوح من 5 إلى 15 دقيقة بين الساعة 10 صباحًا و3 مساءً خلال فصل الصيف.

قد تحل مكملات فيتامين د النقص الشائع في المناطق المعتدلة، لكن هناك جدل حول الجرعة الصحيحة. توصي الأكاديمية الأمريكية لطب الأطفال بتناول 200 وحدة دولية (IU) يوميًا للأطفال، لكن العديد من الباحثين يعتقدون أن هذه القيمة أقل مما هو مرغوب فيه حتى للوقاية من الكساح. [يتم تعريف الوحدة الدولية من فيتامين د على أنها النشاط البيولوجي الناتج عن استهلاك 25 نانوغرام من فيتامين د2 أو د3 - ​​المحررون.] ويتراوح المدخول اليومي الموصى به للبالغين في أمريكا الشمالية وأوروبا بين 200 وحدة دولية و600 وحدة دولية، وفقًا للمحررين. إلى العمر. في عام 2006، وبعد مراجعة العديد من الدراسات التي تقارن تناول فيتامين د وتركيز 25 د المتكون منه في سائل الدم، خلص باحثون من كلية الصحة العامة بجامعة هارفارد وآخرون إلى أن المدخول اليومي الموصى به غير كافٍ. ويعتقدون أن نصف البالغين على الأقل في الولايات المتحدة يحتاجون إلى استهلاك ما لا يقل عن 1,000 وحدة دولية من فيتامين د3 يوميًا لرفع تركيزات مصل 25د إلى حد أدنى صحي يبلغ 30 نانوغرام / مل. لا توجد قاعدة تسمح بحساب مستويات 25D في سائل الدم الناتج نتيجة تناول المكملات الغذائية بسبب الفروق الفردية وربما أيضًا بسبب اختلاف معدلات النقص. أظهرت دراسة بين النساء الحوامل، على سبيل المثال، أن الجرعات اليومية البالغة 6,400 وحدة دولية أدت إلى زيادة مستويات 25D في سائل الدم، وهي زيادة ملحوظة تصل إلى تركيز حوالي 40 نانوغرام / مل ثم استقرت. كما وجد أن فيتامين د2 أقل فعالية من فيتامين د3 في رفع تراكيز 25د في سائل الدم والحفاظ عليها مع مرور الوقت.

ليس هناك شك في إمكانية تناول جرعة زائدة سامة من مكملات فيتامين د، على الرغم من أنه لم يتم ملاحظة ذلك إلا بعد تناول يومي طويل الأمد قدره 40,000 وحدة دولية أو أكثر. من ناحية أخرى، لم يتم ملاحظة أي سمية لفيتامين د تنشأ من التعرض لفترات طويلة لأشعة الشمس. كمرجع: امرأة بيضاء بالغة تتعرض لأشعة الشمس في الصيف بالبيكيني تنتج حوالي 10,000 وحدة دولية من فيتامين د في 15 إلى 20 دقيقة. لا يؤدي التعرض لأشعة الشمس لفترة أطول إلى إنتاج كميات أكبر من فيتامين د، لأن الأشعة فوق البنفسجية فئة B تعمل أيضًا على تكسير الفيتامين وبالتالي يتم منع تراكمه في الجلد.

تشير الأدلة المتراكمة إلى أن الآثار الخفيفة والطويلة الأجل لنقص فيتامين د، وحتى النقص الخفيف، قد تتراكم وتظهر لاحقًا في الحياة في زيادة التعرض لكسور العظام، وزيادة التعرض للالتهابات وأمراض المناعة الذاتية، وارتفاع معدلات أنواع معينة من سرطان. وتشير الدراسة بوضوح إلى أن هناك حاجة، على أقل تقدير، لزيادة الوعي بالفوائد الواسعة لفيتامين د، وإجماع طبي قائم على أسس متينة بشأن درجة التعرض لأشعة الشمس المرغوبة، وتوصيات واضحة بشأن الجرعة اليومية المثلى من فيتامين د. د من المصادر الغذائية. كل هذا سيجلب فائدة كبيرة لعامة الناس.

المفاهيم الرئيسية

فيتامين د، الذي كان لسنوات عديدة يُنسب إليه دور فقط في تكوين العظام، ينشط في جميع أعضاء الجسم البشري تقريبًا وله تأثير قوي على تفاعلات الجهاز المناعي وآليات الدفاع للخلايا.

ويمكن لجسم الإنسان الحصول على الفيتامين من الطعام أو إنتاجه في الجلد المتعرض للشمس. ومع ذلك، تظهر اختبارات الدم أن العديد من الأشخاص لديهم كمية أقل من فيتامين د في دمائهم مما هو مطلوب للحفاظ على صحتهم.

تشير العلاقة الواضحة بين انخفاض مستويات فيتامين د والسرطان وأمراض المناعة الذاتية والأمراض المعدية إلى أن هناك حاجة إلى تغيير توصيات المدخول اليومي لهذه العناصر الغذائية الأساسية.

حقائق أساسية

إنتاج فيتامين نشط

مصطلح "فيتامين د" هو في الواقع اسم لجزيئين يختلفان قليلاً عن بعضهما البعض: الجزيء D3 الذي يتم إنتاجه في جلد الإنسان والجزيء D2 الذي يأتي من النباتات ويمكن للإنسان الحصول عليه من الطعام. يجب أن يمر كلا الإصدارين من فيتامين د بعدة خطوات من التحويل الكيميائي بواسطة الإنزيمات حتى يصبح شكلهما هو الشكل النشط بيولوجيًا، المعروف باسم 1,25D.

مصادر فيتامين د

توجد الفيتامينات D3 وD2 بشكل طبيعي في بعض الأطعمة ويتم إضافتها إلى بعض المنتجات "المخصبة". يوفر الطعام كمية صغيرة نسبيًا من فيتامين د مقارنة بفيتامين د الذي يتم إنتاجه في الجلد استجابة لضوء الأشعة فوق البنفسجية (IU = الوحدات الدولية).
زيت السمك (ملعقة صغيرة): 1,360 وحدة دولية من D3.
التونة المطبوخة، السردين، الماكريل أو السلمون (100-85 جم): 360 وحدة دولية - 200 وحدة دولية من فيتامين د3.
فطر الشيتاكي الطازج (100 جم): 100 وحدة دولية من D2.
فطر الشيتاكي الجاف (100 جم): 1,600 وحدة دولية من D2.
صفار البيض: 20 وحدة دولية من D3 أو D2.
منتجات الألبان المدعمة، عصير البرتقال أو الحبوب (حصة واحدة): 100 وحدة دولية – 60 وحدة دولية من د3 أو د2.
التعرض للأشعة فوق البنفسجية لكامل الجسم (لمدة 15 إلى 20 دقيقة في منتصف النهار في منتصف الصيف، للأشخاص ذوي البشرة الفاتحة): 10,000 وحدة دولية من D3.

فيتامين د في العمل

مفتاح حديقة واسع النشاط

إن الشكل النشط بيولوجيا لفيتامين د، المسمى 1,25،1,25 د، "يعمل" على تشغيل جينات معينة ويحفزها على إنتاج البروتينات التي ترمز لها. قد يكون لهذه البروتينات تأثير فسيولوجي محلي أو واسع النطاق في الجسم. والتفسير هو أن 1,000D يتحكم في نشاط أكثر من XNUMX جينة مختلفة في ما لا يقل عن اثني عشر من الأنسجة وأنواع الخلايا في جميع أنحاء الجسم.

عن المؤلفين

درس لوز أ. تافيرا ميندوزا (تافيرا ميندوزا) وجون إتش وايت معًا النشاط الجزيئي لفيتامين د في الخلايا البشرية في مختبر وايت بجامعة ماكجيل. وكشفوا جوانب من دور الفيتامين في الوقاية من السرطان، واكتشفوا، مع زملائهم، أن فيتامين د ينظم عمل الجينات المشاركة في استجابات الخلايا للغزاة الميكروبيين. تافارا ميندوزا حاليا زميلة ما بعد الدكتوراه في كلية الطب بجامعة هارفارد تجري أبحاثا حول فيتامين د وسرطان الثدي. وبعد أن تعرف الباحثون بشكل مباشر في المختبر على الفوائد الصحية للفيتامين، بدأوا بتناول مكملاته في الأشهر التي لا يكون فيها ما يكفي من ضوء الشمس في المدن الشمالية التي يعيشون فيها، من أجل إنتاج الكمية اللازمة من الفيتامين. فيتامين في الجلد. يأخذ وايت 4,000 وحدة دولية من فيتامين د 3 يوميًا خلال أشهر "فيتامين د الشتاء". تافارا ميندوزا تأخذ 1,000 وحدة دولية.

كم هو مطلوب 25D؟

ويعتمد تقييم كمية فيتامين د المتوفرة في الجسم على قياس تركيز 25 د في سائل الدم. ويعتبر تركيز 45-30 نانوجرام لكل مل من سائل الدم هو الحد الأدنى للتركيز اللازم لصحة العظام، على الرغم من وجود تفاعلات خلوية مفيدة تعمل بأقصى قدر من الكفاءة عند التركيزات الأعلى. وتزداد المخاطر الصحية بتركيزات أقل من 30 نانوجرام لكل مل. التركيزات التي تزيد عن 150 نانوجرام/مل تسبب تراكم الكالسيوم الزائد في الدم والأنسجة وقد تسبب أعراض التسمم.

فيتامين د: هذا هو الفرق

تشير الأدلة المتراكمة إلى أن المستويات المنخفضة المزمنة من فيتامين د تزيد من خطر الإصابة بالعديد من الأمراض الخطيرة.
أمثلة على النتائج المبنية على مستويات فيتامين د في سائل الدم لدى السكان أو على التعرض للأشعة فوق البنفسجية:
أولئك الذين يعانون من تركيزات 25D أقل من 20 نانوغرام لكل مل من سائل الدم لديهم خطر متزايد بنسبة 50-30٪ للإصابة بسرطان الثدي وسرطان البروستاتا وسرطان القولون.
النساء اللاتي يعشن في مناطق خطوط العرض العليا (مثل النرويج وأيسلندا) أكثر عرضة للإصابة بسرطان المبيض بخمس مرات مقارنة بالنساء عند خط الاستواء.
النساء اللاتي يبلغن من العمر 55 عامًا أو أكبر ويعيشن في نبراسكا ويتناولن 1,100 وحدة دولية من D3 يوميًا لمدة ثلاث سنوات يقل لديهن خطر الإصابة بجميع أنواع السرطان بنسبة 77% مقارنة بنظيراتهن اللاتي يعشن في نبراسكا ولا يتناولن IU.
أولئك الذين لديهم مستويات D25 أعلى من 40 نانوجرام / مل من سائل الدم لديهم خطر أقل بنسبة 62٪ للإصابة بالتصلب المتعدد مقارنة بأولئك الذين لديهم مستويات أقل من 25 نانوجرام / مل.
الأطفال الفنلنديون الذين تلقوا جرعة يومية قدرها 2,000 وحدة دولية من فيتامين د3 في السنة الأولى من حياتهم انخفض لديهم خطر الإصابة بمرض السكري المناعي الذاتي (النوع الأول) بنسبة 80% طوال حياتهم.

مشكلة عالمية

"شتاء فيتامين د"
يحصل معظم الناس على فيتامين د بشكل رئيسي من خلال التعرض للأشعة فوق البنفسجية. وبالتالي يؤثر الموقع والموسم على خطر إصابة مجموعة معينة من السكان بنقص الفيتامينات. خلال فترات السنة، المعروفة باسم "فصل الشتاء بفيتامين د"، تكون الأشعة فوق البنفسجية فئة B في بعض خطوط العرض أضعف من أن تبدأ حتى في إنتاج الفيتامين في الجلد. يحجب الأوزون الأشعة فوق البنفسجية، وبالتالي فإن شدتها تكون في ذروتها بالقرب من خط الاستواء، حيث يكون مسار أشعة الشمس عبر الغلاف الجوي هو الأقصر، ويمكن إنتاج فيتامين د على مدار السنة. تؤدي زاوية الاختراق الأكثر حدة عند خطوط العرض الأعلى إلى إضعاف قوة الأشعة فوق البنفسجية إلى مستوى منخفض جدًا لإنتاج الفيتامينات، خاصة في الشتاء.

والمزيد حول الموضوع:

كشف لغز فيتامين د. سلسلة ما بعد الاكتشاف، الأكاديمية الوطنية للعلوم، 2003. www.beyonddiscovery
.org/content/view.
المادة.asp?a=414

1,25،3-ثنائي هيدروكسي فيتامين د173 هو محفز مباشر للتعبير الجيني للببتيد المضاد للميكروبات. تيان تيان وانغ وآخرون. في مجلة علم المناعة، المجلد. 2909، الصفحات 2912-2004؛ XNUMX.

الإجراءات متعددة المظاهر لفيتامين د. روبرتو لين وجون إتش وايت في BioEssays، Vol. 26، لا. 1، الصفحات 21-28؛ يناير 2004.

الحاجة الملحة إلى التوصية بتناول فيتامين د الفعال. رينهولد فيث وآخرون. في المجلة الأمريكية للتغذية السريرية، المجلد. 85، لا. 3، الصفحات 649-650؛ مارس 2007.

نقص فيتامين D. مايكل ف. هوليك في مجلة نيو إنجلاند للطب، المجلد. 357، لا. 3، الصفحات 266-281؛ 19 يوليو 2007.