متابولیسم و فعال‌سازی ویتامین D

ویتامین D یک پرو‌هورمون سکوستروئیدی است که باید طی دو مرحله متوالی هیدروکسیلاسیون متابولیزه شود تا بتواند به عنوان یک هورمون تنظیم‌کننده کلسیم عمل کند. کوله‌کلسیفرول (ویتامین D3) در پوست از 7-دهیدروکلسترول تحت تأثیر نور فرابنفش تولید می‌شود یا از طریق رژیم غذایی به دست می‌آید؛ سپس در کبد به 25-هیدروکسی‌ویتامین D و در نهایت در کلیه به 1,25-دی‌هیدروکسی‌ویتامین D فعال هورمونی، معروف به کلسی‌تریول، هیدروکسیله می‌شود.

Definition

متابولیسم ویتامین D عبارت است از فعال‌سازی دو مرحله‌ای پرو‌هورمون سکوستروئیدی ویتامین D — تبدیل کبدی به 25-هیدروکسی‌ویتامین D و به دنبال آن 1-آلفا-هیدروکسیلاسیون کلیوی به هورمون فعال 1,25-دی‌هیدروکسی‌ویتامین D (کلسی‌تریول).

Scope

این موضوع سنتز و مسیر فعال‌سازی ویتامین D را پوشش می‌دهد: تولید پوستی، 25-هیدروکسیلاسیون کبدی، 1-آلفا-هیدروکسیلاسیون کلیوی به کلسی‌تریول، تنظیم آنزیم‌های فعال‌کننده و غیرفعال‌کننده توسط PTH، فسفات، FGF23 و خود کلسی‌تریول، و دلیل اندازه‌گیری 25-هیدروکسی‌ویتامین D به عنوان شاخص وضعیت ویتامین D. مکانیسم‌های عمل کلسی‌تریول بر اندام‌های هدف در یک موضوع مرتبط مورد بررسی قرار می‌گیرند. این یک گزارش مرجع-آموزشی از فیزیولوژی طبیعی است.

Key concepts

• 7-دهیدروکلسترول و سنتز پوستی
• کوله‌کلسیفرول (ویتامین D3)
• 25-هیدروکسیلاسیون کبدی
• 25-هیدروکسی‌ویتامین D (کلسی‌دیول)
• 1-آلفا-هیدروکسیلاز کلیوی (CYP27B1)
• 1,25-دی‌هیدروکسی‌ویتامین D (کلسی‌تریول)
• 24-هیدروکسیلاز (CYP24A1) و غیرفعال‌سازی
• تنظیم توسط PTH، فسفات و FGF23

Mechanisms

تابش فرابنفش B، 7-دهیدروکلسترول پوستی را به پره‌ویتامین D3 تبدیل می‌کند که به کوله‌کلسیفرول ایزومریزه می‌شود؛ ویتامین D2 و D3 رژیم غذایی نیز به این فرآیند کمک می‌کنند. در کبد، 25-هیدروکسیلاز، 25-هیدروکسی‌ویتامین D را تولید می‌کند که شکل فراوان در گردش خون و نشانگر استاندارد وضعیت ویتامین D است. مرحله فعال‌سازی محدودکننده سرعت در توبول کلیوی پروگزیمال رخ می‌دهد، جایی که 1-آلفا-هیدروکسیلاز (CYP27B1) هورمون فعال کلسی‌تریول را تولید می‌کند. این مرحله کلیوی نقطه اصلی کنترل است: PTH و هیپوفسفاتمی، 1-آلفا-هیدروکسیلاز را تحریک می‌کنند، در حالی که FGF23 و خود کلسی‌تریول آن را سرکوب کرده و 24-هیدروکسیلاز کاتابولیک (CYP24A1) را القا می‌کنند که هم 25-هیدروکسی‌ویتامین D و هم کلسی‌تریول را غیرفعال می‌کند. این فعال‌سازی تنظیم‌شده، وضعیت ویتامین D را به نیازهای کلسیم و فسفات بدن مرتبط می‌کند.

Clinical relevance

مسیر متابولیک توضیح می‌دهد که چرا 25-هیدروکسی‌ویتامین D، به جای کلسی‌تریول فعال، به عنوان شاخص وضعیت ویتامین D استفاده می‌شود و چرا عملکرد کلیه و کبد بر فعال‌سازی ویتامین D تأثیر می‌گذارد. این مدخل فیزیولوژی طبیعی را توصیف می‌کند و مبنایی برای آستانه‌های تشخیصی، مکمل‌درمانی یا تصمیمات درمانی نیست.

History

شناخت این موضوع که ویتامین D به صورت خوراکی فعال نیست و باید تحت هیدروکسیلاسیون‌های متوالی کبدی و کلیوی به یک شکل هورمونی تبدیل شود، یک پیشرفت عمده در اواسط تا اواخر قرن بیستم بود که ویتامین D را به عنوان یک پرو‌هورمون در یک سیستم غدد درون‌ریز بازتعریف کرد. کارهای بعدی، آنزیم‌های سیتوکروم P450 فعال‌کننده و غیرفعال‌کننده و سیگنال‌های هورمونی تنظیم‌کننده آن‌ها را شناسایی کرد و متابولیسم ویتامین D را با کنترل PTH، فسفات و FGF23 یکپارچه ساخت.

Key figures

• Michael F. Holick
• Daniel D. Bikle
• Sylvia Christakos

Seminal works

• christakos-2016
• bikle-2014
• holick-2007

Frequently asked questions

چرا ویتامین D نیاز به فعال‌سازی دارد؟

ویتامین D خوراکی یا مشتق‌شده از پوست یک پرو‌هورمون است؛ تنها پس از 25-هیدروکسیلاسیون کبدی و سپس 1-آلفا-هیدروکسیلاسیون کلیوی به کلسی‌تریول، که شکل هورمونی آن است، از نظر بیولوژیکی فعال می‌شود.

کدام شکل نشان‌دهنده وضعیت ویتامین D است؟

25-هیدروکسی‌ویتامین D متابولیت فراوان در گردش خون است و به عنوان شاخص وضعیت ویتامین D استفاده می‌شود، در حالی که کلسی‌تریول هورمون فعال با عمر کوتاه است.