เมแทบอลิซึมและการกระตุ้นวิตามินดี

วิตามินดีเป็นซีโคสเตียรอยด์โปรฮอร์โมนที่ต้องผ่านกระบวนการเมแทบอลิซึมสองขั้นตอนต่อเนื่องกันด้วยการเติมหมู่ไฮดรอกซิลก่อนที่จะทำหน้าที่เป็นฮอร์โมนควบคุมแคลเซียม คอเลแคลซิเฟอรอล (วิตามินดี 3) ผลิตขึ้นในผิวหนังจาก 7-ดีไฮโดรคอเลสเตอรอลภายใต้แสงอัลตราไวโอเลต หรือได้รับจากอาหาร จากนั้นจะถูกเติมหมู่ไฮดรอกซิลในตับเป็น 25-ไฮดรอกซีวิตามินดี และสุดท้ายในไตเป็น 1,25-ไดไฮดรอกซีวิตามินดี ซึ่งเป็นรูปแบบฮอร์โมนที่ออกฤทธิ์ และรู้จักกันในชื่อแคลซิไตรออล

Definition

เมแทบอลิซึมของวิตามินดีคือการกระตุ้นโปรฮอร์โมนซีโคสเตียรอยด์วิตามินดีสองขั้นตอน — การเปลี่ยนในตับเป็น 25-ไฮดรอกซีวิตามินดี ตามด้วยการเติมหมู่ 1-อัลฟา-ไฮดรอกซิลในไตเป็นฮอร์โมนที่ออกฤทธิ์ 1,25-ไดไฮดรอกซีวิตามินดี (แคลซิไตรออล)

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการสังเคราะห์และกลไกการกระตุ้นของวิตามินดี: การผลิตในผิวหนัง, การเติมหมู่ 25-ไฮดรอกซิลในตับ, การเติมหมู่ 1-อัลฟา-ไฮดรอกซิลในไตเป็นแคลซิไตรออล, การควบคุมเอนไซม์ที่กระตุ้นและยับยั้งโดย PTH, ฟอสเฟต, FGF23 และแคลซิไตรออลเอง, และเหตุผลในการวัด 25-ไฮดรอกซีวิตามินดีเพื่อบ่งชี้สถานะวิตามินดี กลไกการออกฤทธิ์ของแคลซิไตรออลต่ออวัยวะเป้าหมายจะกล่าวถึงในหัวข้อที่เกี่ยวข้อง นี่คือข้อมูลอ้างอิงเชิงการศึกษาเกี่ยวกับสรีรวิทยาปกติ

Key concepts

• 7-ดีไฮโดรคอเลสเตอรอลและการสังเคราะห์ในผิวหนัง
• คอเลแคลซิเฟอรอล (วิตามินดี 3)
• การเติมหมู่ 25-ไฮดรอกซิลในตับ
• 25-ไฮดรอกซีวิตามินดี (แคลซิดิออล)
• 1-อัลฟา-ไฮดรอกซิเลสในไต (CYP27B1)
• 1,25-ไดไฮดรอกซีวิตามินดี (แคลซิไตรออล)
• 24-ไฮดรอกซิเลส (CYP24A1) และการยับยั้ง
• การควบคุมโดย PTH, ฟอสเฟต และ FGF23

Mechanisms

รังสีอัลตราไวโอเลตบีเปลี่ยน 7-ดีไฮโดรคอเลสเตอรอลในผิวหนังเป็นพรีวิตามินดี 3 ซึ่งจะเกิดไอโซเมอไรเซชันเป็นคอเลแคลซิเฟอรอล; วิตามินดี 2 และดี 3 จากอาหารก็มีส่วนเสริมด้วย ในตับ เอนไซม์ 25-ไฮดรอกซิเลสจะผลิต 25-ไฮดรอกซีวิตามินดี ซึ่งเป็นรูปแบบที่หมุนเวียนในกระแสเลือดมากที่สุดและเป็นเครื่องหมายมาตรฐานของสถานะวิตามินดี ขั้นตอนการกระตุ้นที่เป็นตัวจำกัดอัตราจะเกิดขึ้นในท่อไตส่วนต้น ซึ่งเอนไซม์ 1-อัลฟา-ไฮดรอกซิเลส (CYP27B1) จะสร้างฮอร์โมนที่ออกฤทธิ์คือแคลซิไตรออล ขั้นตอนนี้ในไตเป็นจุดควบคุมหลัก: PTH และภาวะฟอสเฟตในเลือดต่ำจะกระตุ้น 1-อัลฟา-ไฮดรอกซิเลส ในขณะที่ FGF23 และแคลซิไตรออลเองจะยับยั้งและกระตุ้นเอนไซม์ 24-ไฮดรอกซิเลส (CYP24A1) ที่ทำลายทั้ง 25-ไฮดรอกซีวิตามินดีและแคลซิไตรออล การกระตุ้นที่ถูกควบคุมนี้เชื่อมโยงสถานะวิตามินดีกับความต้องการแคลเซียมและฟอสเฟตของร่างกาย

Clinical relevance

กลไกเมแทบอลิซึมนี้อธิบายว่าเหตุใด 25-ไฮดรอกซีวิตามินดี แทนที่จะเป็นแคลซิไตรออลที่ออกฤทธิ์ จึงถูกใช้เป็นตัวบ่งชี้สถานะวิตามินดี และเหตุใดการทำงานของไตและตับจึงมีอิทธิพลต่อการกระตุ้นวิตามินดี ข้อมูลนี้อธิบายสรีรวิทยาปกติและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการกำหนดเกณฑ์การวินิจฉัย การเสริม หรือการตัดสินใจในการรักษา

History

การตระหนักว่าวิตามินดีไม่ได้ออกฤทธิ์ทันทีเมื่อรับประทานเข้าไป แต่ต้องผ่านการเติมหมู่ไฮดรอกซิลในตับและไตอย่างต่อเนื่องเพื่อเปลี่ยนเป็นรูปแบบฮอร์โมน ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในช่วงกลางถึงปลายศตวรรษที่ 20 ซึ่งเป็นการจัดกรอบวิตามินดีใหม่ให้เป็นโปรฮอร์โมนภายในระบบต่อมไร้ท่อ งานวิจัยต่อมาได้ระบุลักษณะของเอนไซม์ไซโตโครม P450 ที่กระตุ้นและยับยั้ง และสัญญาณฮอร์โมนที่ควบคุมเอนไซม์เหล่านี้ ซึ่งเป็นการรวมเมแทบอลิซึมของวิตามินดีเข้ากับการควบคุม PTH, ฟอสเฟต และ FGF23

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

ทำไมวิตามินดีจึงต้องถูกกระตุ้น?

วิตามินดีที่ได้รับจากการรับประทานหรือที่ผลิตในผิวหนังเป็นโปรฮอร์โมน; มันจะออกฤทธิ์ทางชีวภาพก็ต่อเมื่อผ่านการเติมหมู่ 25-ไฮดรอกซิลในตับ และตามด้วยการเติมหมู่ 1-อัลฟา-ไฮดรอกซิลในไตเป็นแคลซิไตรออล ซึ่งเป็นรูปแบบฮอร์โมน

รูปแบบใดที่บ่งชี้สถานะวิตามินดี?

25-ไฮดรอกซีวิตามินดีเป็นเมแทบอไลต์ที่หมุนเวียนในกระแสเลือดมากที่สุดและใช้เป็นตัวบ่งชี้สถานะวิตามินดี ในขณะที่แคลซิไตรออลเป็นฮอร์โมนที่ออกฤทธิ์และมีอายุสั้น