ویتامین D
معانی مترادف: ویتامین آفتاب، فاکتور ضد راشیتیس، کلکسیفرول، ارگوکلسیفرول
ویتامین D از یک گروه از ترکیبات محلول در چربی تشکیل شده است که برای تنظیم میزان کلسیم و فسفات در بدن برای انجام کارهایی مثل تامین مواد مغذی برای حفظ سلامت استخوانها، دندانها و عضلات، ضروری هستند. این ویتامین بعد از قرار گرفتن در معرض نور UV مثل قرار گرفتن در معرض نور خورشید، در پوست تولید میشود. با این حال، این ویتامین در برخی از غذاها مثل ماهی چربی، گوشت قرمز، کبد و زرده تخم مرغ و همجنین غذاهای تقویتی و مکملهای غذایی وجود دارد. اگر کمبود ویتامین D در بدن ایجاد شود، بیماریهایی مثل نرمی استخوان که در کودکان اکثر کشورهای در حال توسعه وجود دارد، یا تخلخل و شکنندگی استخوان، ایجاد میشود.
شیمی ویتامین D
ویتامین D به خانوادهای از ترکیبات مشابه ساختاری مربوط میشود که فعالیت ضد ورم مفاصل دارند. اعضاس خانواده ویتامین D از ساختار حلقهای شکل سیکلوپنتانوپرهیدرو-فنانترن استروئیدها تشکیل شدهاند. ویتامین D به عنوان آسکو-استروئید شناخته میشود. سکو-استروئیدها شکسته هستند، در ساختار ویتامین D، ۹۱۰ پیوند کربن-کربن شکسته است.
عملکردهای ویتامین D
- تنظیم سوختوساز فسفات و کلسیم
- تثبیت مواد معدنی در استخوان و تشکیل دندانها
- عملکرد سلولها، تکثیر و تمایز سلولی
- تنظیم عملکرد سیستم ایمنی
- پیام رسانی انتقالدهندههای عصبی
- انقباض عضلات
- تنظیم ضربان قلب
- کاهش تشکیل لخته خونی
کاربردهای ویتامین D
بعد از جذب یا سنتز داخلی، ویتامین باید برای عملکرد زیستی به فرم دیگری تبدیل شود. کلسیفرول در کبد به فرم ۲۵-هیدروکسی کلکلسیفرول (۲۵(OH)D) تبدیل میشود که در این حالت به کلسیدیول معروف است. این مهمترین فرم در جریان خون است که در مواقع ضروری به فرم فعال خود متابولیزه میشود. ۱و۲۵-دیهیدروکسی-کلکلسیفرول (۱,۲۵(OH)2D) به دلیل اینکه هورمون مسئول انجام بسیاری از واکنشهای زیستی در بدن است، اهمیت بیشتری دارد. تشکیل ۱,۲۵(OH)2D مستقیما بر اساس نیاز بدن به کلسیم تنظیم میشود. مهمترین فاکتورهای کنترل کننده مقدار موجود از ۱,۲۵(OH)2D و سطح هورمون پاراتیروئید، کلسیم و فسفر در خون است. به همین دلیل، ۱,۲۵(OH)2D نقش مهمی را در عملکرد صحیح عضلات، اعصاب و لخته شدن خون ایفا میکند و برای تشکیل استخوان به فرم طبیعی و تجمع مواد معدنی در آن بسیار ضروری است. برای انجام فعالیتهای زیستی ۱,۲۵(OH)2D همانند دیگر هورمونها، این ترکیب به یک گیرنده اختصاصی در هسته (گیرنده ویتامین D، VDR) متصل میشود. بعداز میانکنش با این گیرنده، ۱,۲۵(OH)2D عملکرد بیش از ۲۵۰ ژن را در بافتهای مختلف تنظیم میکند. ویتامین D همچنین برای کنترل غلظت کلسیم و فسفات در خون، ضروری است. این ترکیب برای جذب کلسیم و فسفات در روده ضروری است و میتواند غلظت کلسیم و فسفات در خون را از طریق رسوب در استخوان و افزایش بازجذب در کلیهها، حفظ کند. همچنین نتایج نشان داده است که ویتامین D نقش مهمی را در کنترل تکثیر سلولهاف تمایز، پاسخهای ایمنی و ترشح انسولین، دارد.
منابع غذایی ویتامین D
منابع غذایی
ویتامین D تنها در تعداد محدودی از غذاها یافت میشود. غنیترین منبع ویتامین D روغن کبد ماهی و ماهیهای آب شور مانند ساردین، شاهماهی، سالمون و ماهی خال خالی است. تخم مرغ، گوشت، شیر و کره نیز میزان اندکی از ویتامین D دارند، گیاهان منبع ضعیفی هستند و میوهجات و مغزیجات نیز ویتامین D ندارند. میزان ویتامین D در شیر مادر نیز به اندازهای نیست که نیازهای نوزادان را تامین کند و باید تکمیل شود.
جذب و ذخیرهسازی در بدن
جذب ویتامین D در بدن در قسمت بالایی روده کوچک و با کمک نمکهای صفراوی اتفاق میافتد. این ماده در بافت چربی ذخیره میشود و برای فعال شدن و انجام عملکرد زیستی خود باید متابولیزه شود.
مقدار ویتامین D از طریق سنجش غلظت ۲۵(OH)D در پلاسمای خون اندازهگیری میشود که نشاندهنده مقدار دریافت از غذا و تولید ویتامین D با واسطه نور UV در پوست است. غلظت معمول ویتامین D در پلاسما بین ۲۵ و ۱۳۰ نانومول در لیتر بسته به موقعیت جغرافیایی است. یک میگروگرم ویتامین D معادل با ۴۰ واحد است (IU). غلظتهای کمتر از ۲۵ نانومول بر لیتر، به عنوان حالت کمبود ویتامین D در نظر گرفته میشوند.
ویتامین D در غذاها نسبتا پایدار است. ذخیره، پردازش و پختن غذاها تاثیر اندکی بر فعالیت آن دارد اگرچه در شیر غنی شده تا ۴۰ درصد، ممکن است ویتامین افزوده شده در اثر تماس با نور از بین برود.
- ویتامین D همراه با ویتامین K، C، B6 و کلسیم برای تشکیل استخوان ضروری هستند.
- زنانی که از داروهای ضد بارداری خوراکی استفاده میکنند، میزان بیشتری از ترکیب ۱,۲۵(OH)D را در خون خود دارند.
- شواهد نشان میدهد که غلظتهای بالای ویتامین D منجر به ایجاد لکهای پوستی میشود.
- کلستیرامین (نوعی رزین که برای توقف بازجذب نمکهای صفرا استفاده میشود) و داروهای ضد یبوثت بر پایه روغنهای معدنی، مانع جذب ویتامین D در روده میشوند.
- هورمونهای اورتیکواستروئیدی، داروهای ضد تشنج و الکل ممکن است با کاهش پاسخ بدن به ویتامین D جذب کلسیم را تحت تاثیر قرار دهند.
- مطالعات بر روی حیوانات نشان داده است که داروهای ضد تشنج آنزیمهای کبدی را تحریک میکنند و منجر به افزایش شکستن و ترشح ویتامین D میشوند.
- داروهای ضد بیهوشی خاصی نیز سطح ۱,۲۵(OH)D در پلاسما را کاهش میدهند و منجر به کمبود ویتامین D میشوند.
کمبود ویتامین D باعث افزایش سطح هورمون پاراتیروئید (PTH) میشود که به دنبال آن هومئوستازی یا تنظیم طبیعی کلسیم و فسفات دچار اختلال میشود. در کودکان، علایم غیر اختصاصی مثل بیقراری، تحریکپذیری، تعریق زیاد و اشتهای کم ممکن است ایجاد شود. کمبود طولانی مدت ویتامین D باعث ایجاد نرمی استخوان (حالتی که با کندی پیشرفته و ناهنجاریهای استخوانی در نتیجه کاهش دسترسی به فسفات و کلسیم ایجاد میشود) میشود. شکنندگی استخوان نیز باعث تجمع ناکافی مواد معدنی در مینای دندان میشود که به پوسیدگی دندان منجر میشود. از علایم نرمی استخوان که حالتی مثل ریکتز در بزرگسالان است، میتوان به درد استخوان و عضلات اشاره کرد که در صورت پیشرفت، به ضعف عضله و اسپاسم یا گرفتگی عضلات منجر میشود و همچنین احتمال ابتلا به عفونتها را نیز افزایش میدهد. کمبود شدید ویتامین D باعث شکنندگی استخوانها میشود. ناکافی بودن ویتامین D نیز باعث تخلخل در استخوان (حالتی که کمبود تراکم در استخوان باعث ضعیفتر شدن استخوانها و افزایش احتمال افتادگی، ترک برداشتن و ضعف عضلات، میشود. در کنار علایم مربوط به استخوانها، کمبود ویتامین D باعث افزایش احتمال ابتلا به بیماریهای مزمن مثل بیماریهای خودایمن، بیماریهای قلبی، عفونی و دیابت نوع ۲، میشود.
گروههای در معرض خطر
- کلیه افرادی که در یک موقعیت جغرافیایی با عرض جغرافیایی بیشتر از ۴۰ درجه در طول زمستان زندگی میکنند
- افرادی که به صورت طبیعی پوست تیرهتری دارند
- گیاهخواران
- افرادی که در معرض نور خورشید قرار نمیگیرند یا به میزان کمی قرار میگیرند:
- افراد پیری که در خانه سالمندان زندگی میکنند
- افرادی که به دلیل مراقبت از سلامت و یا آرایش در معرض نور خورشید قرار نمیگیرند
- کارکنان شیفتی یا معادن زغالسنگ
- افرادی که از پوششهای خاصی استفاده میکنند (افراد مذهبی یا در فرهنگهای مختلف)
- افراد بیمار (برای مثال افراد مبتلا به سرطان پوست و کسانی که طولانی مدت در بیمارستان بستری هستند)
- اختلالات پزشکی خاص مثل چاقی یا کمبود وزن، بیماری کبد آخرین مرحله، بیماری کلیه و سندروم سوء جذب مواد غذایی (مثل سیستیک فیبروزیس، بیماریهای شکمی و بیماری التهابی روده، یا داروهایی که بر متابولیسم ویتامین D تاثیر میگذارند
- نوزادان (در صورتی که شیر مادر میزان کمی ویتامین D داشته باشد)
مسمومیت با ویتامین D تنها با مصرف مقادیر مکمل بیش از ۵۰۰۰۰ IU در روز، ایجاد میشود. افزایش ویتامین D مشکلات جدی را ایجاد میکند به طوری که باعث ایجاد آسیب دائمی در کلیهها، عقب ماندگی رشد، سخت شدن یا کلسیفه شدن بافت نرم و حتی مرگ میشود. علایم خفیف مسمومیت با ویتامین D باعث ایجاد تهوع، ضعف، یبوثت و تحریکپذیری، است. افزایش بیش از حد ویتامین D با تماس طولانی مدت با آفتاب ارتباطی ندارد به دلیل اینکه یک مکانیزم تنظیمی از تولید بیش از حد ویتامین D جلوگیری میکند. حداکثر میزان دریافت ویتامین D در حدود ۱۵۰۰ IU در روز برای نوزادان، ۲۵۰۰-۳۰۰۰ IU در روز برای کودکان و ۴۰۰۰ IU در روز برای بزرگسالان، مشخص شده است.
در درمان نرمی استخوان، دز یا غلظت روزانه ۴۰ میکروگرم (۱۶۰۰ IU) ویتامین D باعث تنظیم غلظت طبیعی کلسیم و فسفر در پلاسما بعد از ۱۰ روز میشود. این دز میتوانند به طور پیوسته تا ۱۰ میکروگرم (۴۰۰ IU) در روز بعد از یک ماه درمان، کاهش یابد. آنالوگهای ویتامین D (ویتامین D سنتزی) اغلب برای درمان بیماریهای التهابی پوستی مثل پسوریازیس استفاده میشوند. ویتامین D همچنین به عنوان درمان پیشگیری کننده برای تعدادی از بیماریها عمل میکند. نتایج مطالعات اپیدمیولوژیک و شواهد به دست آمده از مدلهای حیوانی نشان میدهد که احتمال چندین بیماری خود ایمنی (شامل مالتیپل اسکلروزیس یا MS، دیابت وابسته به انسولین و روماتیسم) با میزان کافی ویتامین D در بدن، کاهش مییابند.
همچنین به طور واضحی نتایج نشان میدهد که ویتامین D نقش مهمی را در پیشگیری از شکنندگی استخوان دارد چون کمبود این ویتامین عامل اصلی ایجاد این بیماریها است. یک مطالعه در میان ۷۲۰۰۰ زن یائسه در طول ۱۸ سال انجام شد و نتایج نشان داد که زنانی که حداقل ۱۵ میکروگرم در روز (۶۰۰ IU VD/day) از طریق غذا یا به فرم مکمل ویتامین D را مصرف میکنند، ۳۷ درصد کمتر از بقیه زنان دچار شکستگی استخوان ران میشوند. شواهد مطالعات بالینی نشان میدهد که مکمل ویتامین D فقدان مواد معدنی استخوان و احتمال ایجاد تخلخل و شکستگی استخوان در زنان و مردان را کاهش میدهد. مطالعات و تحقیقات گوناگون نشان داد که کمبود دریافت ویتامین D در بدن منجر به افزایش احتمال ابتلا به سرطان روده، سینه و پروستات میشود. مطالعات اخیر نشان داد که ویتامین D3 تا ۸۷ درصد قویتر از ویتامین D2 عمل میکند و همین امر نشان میدهد که ویتامین D3 اثر قویتر در جلوگیری از شکستگی استخوان دارد.
نرمی استخوان ارثی وابسته به ویتامین D (نوع ۱ و ۲)
این فرمهای نادر نرمی استخوان بر خلاف تامین مقادیر کافی از ویتامین D ایجاد میشوند. این بیماریها بیماریهای ارثی هستند که در آن ساخت یا استفاده از ۱,۲۵(OH)D به طور ناقصی اتفاق میافتد.
میزان پیشنهادی دریافت روزانه (RDI)
در سال ۱۹۹۷، هیات کارشناسان غذا و تغذیه، AI را با فرض اینکه ویتامین D توسط پرتو UV تولید نمیشود، پایهگذاری کردند. یک AI با ۵ میکروگرم (۲۰۰ IU) در روز برای نوزادان، کودکان و بزرگسالان (سن ۱۹ تا ۵۰ سال)، توصیه میشود. بر اساس مطالعات علمی که تاکنون منتشر شده است، ویتامین D امروزه با غلظت ۵ تا ۱۵ میکروگرم (۲۰۰-۶۰۰ IU در روز) برای کودکان تا جوانان توصیه میشود. برای افراد مسن، میزان دریافت بیشتر ۱۵ تا ۲۰ میکروگرم (۶۰۰-۸۸ IU در روز) نیز برای حفظ سوخت و ساز طبیعی کلسیم و افزایش سلامت استخوانها که برای کنترل غلظت طبیعی کلسیم و فسفات در خون ضروری است، توصیه میشود. این ویتامین برای جذب کلسیم و فسفات در روده کوچک ضروری است و میتواند غلظت کلسیم و فسفات را حین رسوب در استخوان افزایش دهد و همچنین بازجذب آنها را در کلیهها افزایش دهد. نتایج نشان داده است که ویتامین D نقش مهمی را در کنترل تکثیر سلولها، تمایز، پاسخ سیستم ایمنی و ترشح انسولین دارد.
مکملها و غذاهای تقویتی
ویتامین D و سایر ترکیبات وابسته به آن به فرم تکی به صورت قرص، کپسول، محلولهای روغنی و تزریقی در دسترس است. ویتامین D همچنین به صورت ترکیبی با ویتامین A، کلسیم و در مولتیویتامینها، استفاده میشود. در بسیاری از کشورها، شیر و محصولات شیری، مارگارین، و روغنهای گیاهی با ویتامین D غنی میشوند و به عنوان منبع غذایی اصلی ویتامین D عمل میکنند.
تولید
کلکلسیفرول به طور اقتصادی از طریق عملکرد پرتوهای UV بر ۷-دهیدروکلسترول که از کلسترول طی روشهای مختلف ایجاد میشود، تولید میشود. ارگوکلسیفرول نیز در روش مشابهی از ارگوسترول که از مخمر به دست آمده است، تولید میشود. مواد آغازگر برای تولید کلسیتریول مشتقات کلسترول به نام پرگنئولون است.
میزان توصیه شده برای مصرف روزانه ویتامین D
میزان مصرف در جدول زیر به ترتیب در ستون سمت چپ، بازه سنی در ستون وسط و مقدار دز مصرفی در روز در ستون سمت راست جدول ذکر شده است. گروههای ذکر شده در ستون سمت چپ شامل نوزادان، مردان، زنان، زنان باردار و زنان شیرده هستند. در این جدول *، انجمن امنیت غذای اروپا است و علامت ** نشاندهنده (در نبود تماس کافی با نور خورشید، دریافت کافی با AI نشان داده میشود). در سایر موارد که چیزی مشخص نشده است، این جدول نشاندهنده RDIs است. میزان مجاز مواد مغذی بسته به قوانین ملی و کاربرد نهایی متفاوت است.
تاریخچه ویتامین D
۱۶۴۵
Whistler اولین گزارش علمی نرمی استخوان را نوشت
۱۸۶۵
Trousseau در این کتاب علمی پزشکی روغن کبد نوعی ماهی را به عنوان درمانی برای نرمی استخوان معرفی کرد. او همچنین متوجه اهمیت نور خورشید شد و اوستئومالاسی را به عنوان فرم بزرگسالی ریکتز یا نرمی استخوان (که در کودکان دیده میشود)، معرفی کرد
۱۹۱۹
Mellanby اعلام کرد که نرمی استخوان به دلیل کمبود مواد مغذی محلول در چربی ایجاد میشود
۱۹۲۲
McCollum و تیمش تمایز بین ویتامین A و فاکتور ضد راشیتیک یا نرمی استخوان را مشخص کردند (پیشگیری یا درمانی برای نرمی استخوان)
۱۹۳۶
Windaus ساختار ویتامین D را در روغن کبد نوعی ماهی شناسایی کرد
۱۹۶۷
Bruck و همکارانش تولید اولین ماده شیمیایی خالص از ویتامین D را بدون مرحله پرتودهی شناسایی کردند
۱۹۷۰
Fraser و Kodicek کشف کردند که کلسیتریول در کلیهها تولید میشود
۱۹۷۳
Fraser و همکارانش وجود یک خطای مادرزادی در متابولیسم ویتامین D گزارش کردند که بیماری نرمی استخوان را به درمان با ویتامین D مقاوم میکند
۱۹۷۸
De Lucas فرم دوم بیماری نرمی استخوان وابسته به ویتامین D را شناسایی کرد
۱۹۸۱
Abe و همکارانش در ژاپن نشان دادند که کلسیتریول در تمایز سلولهای مغز استخوان موثر است
۱۹۸۳
Povvedini و همکارانش وجود گیرندههای کلسیتریول را در سلولهای لوکوسیت انسانی نشان دادند
۱۹۸۴
گروههای مشابهی نشان دادند که کلسیتریول نقش تنظیمی در عملکرد سیستم ایمنی دارد
۱۹۸۹
Baker و تیمش گیرنده ویتامین D را کلون کردند و نشان دادند که این گیرنده متعلق به خانواده ژنی گیرندههای هورمونهای استروئیدی است
۱۹۸۹
مطالعات محققان دانشگاه هاروارد بر روی سرطان و دسترسی به ویتامین D در حدود ۴۷۰۰۰ مرد سالم نشان داد که مقادیر بالای ویتامین D (1500 IU در روز) باعث کاهش شیوع ۱۷ درصدی همه انواع سرطان و کاهش ۲۹ درصدی مرگ و میر ناشی از همه سرطانها میشود و بیشترین تاثیر را بر سرطان سیستم گوارشی دارد
۲۰۰۳
یک مطالعه جامع بر روی ۷۲۰۰۰ زن یائسه با سن بالای ۱۸ سال نشان داد که مصرف حداقل ۶۰۰ IU ویتامین D در روز از غذاها و مکملها، ۳۷ درصد احتمال شکستگی استخوان ران را کاهش میدهد