Ernährung / Vitamine

Vitamin D

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Inhaltsverzeichnis
1 Allgemeines
2 Grenzwert
3 Aktivierung des Vitamins zum Hormon
4 Vitamin-D-Rezeptor
5 Kalziumspiegel und Knochen
6 Einfluss auf Stoffwechselkrankheiten, Krebs und Organsysteme
7 Krebs
8 Haut
9 Herzkrankheiten
10 Blutdruck
11 Zentrales Nervensystem, Gehirn
12 Immunmodulation
13 Tuberkulose (Tb)
14 Entzündung, TNF-α
15 Lungenentwicklung bei Frühgeborenen
16 Vitamin- D-Supplementierung
17 Krebs oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen
18 Augenbefunde
19 Niereninsuffizienz
20 Psoriasis
21 Schwangerschaft
22 Hypervitaminose
23 Hypovitaminose
24 Prophylaxe
25 Verweise
26 Referenzen

Allgemeines

Vitamin D gehört mit A, D, E und K zu den fettlöslichen Vitaminen. Es nimmt eine Sonderstellung ein. Unter gesunden Bedingungen kann es vom Körper selbst ausreichend gebildet werden; damit ist es kein echtes Vitamin. Es beeinflusst den Kalzium- und Knochenstoffwechsel sowie eine Reihe von Signalwegen in verschiedenen Organen inkl. dem Gehirn. Viele der Wirkungen sind hormonartig und beruhen teilweise auf einer Beeinflussung der Aktivität von Genen. Daher wird auch der Begriff Vitamin-D-Hormon verwendet. 1

Formen

Vitamin D kommt in der Natur in zwei Formen vor:

  • Vitamin D2: Ergocalciferol (Ergosterol = Vorstufe des Vitamin D2); es ist pflanzlicher Herkunft,
  • Vitamin D3: Cholecalciferol; es ist tierischer Herkunft.

Vitamin D ist wasserunlöslich, dagegen sehr gut fettlöslich. Es wird daher zusammen mit Fett über den Dünndarm aufgenommen. Bei einer Fettverdauungsstörung oder einer Dünndarmkrankheit (z. B. einer Sprue oder einem Kurzdarmsyndrom) kann es daher zu einem Vitamin-D-Mangel kommen.

Vorkommen

Am meisten Cholecalciferol enthält Lebertran. Relativ viel enthalten verschiedene Fettfisch- und Aalsorten, ausreichend noch Butter und einige Käsesorten. Der Tagesbedarf liegt etwa zwischen 7 und 10 µg. Er ist enthalten in etwa 50g Aal, 100 g Fettfisch (wie Sardelle, Hering, Lachs), 300 g Kalbfleisch oder 100 g Butter oder Käse.

Muttermilch enthält relativ wenig Vitamin D, daher die Empfehlung einer Rachitis-Prophylaxe für Säuglinge und Kleinkinder (z. B. täglich bis zum 2. Lebensjahr 500 I. E.

Umrechnung: 100 µg Vit D3 entsprechen 4000 IU bzw. IE.

Grenzwert

Die untere Grenze wird je nach Auswahlstrenge in Studien unterschiedlich (oft unter 10 , 20 oder 30 ng/ml) angesetzt. 2

Ein Vitamin-D-Mangel wird in der Praxis meist als ein 25(OH)D-Blutspiegel unter 12 ng/ml (30 nmol/Liter) definiert. Werte von 12-20 ng/ml (30-50 nmol/Liter) werden als grenzwertig (Vitamin-D-Insuffizienz) betrachtet. 3

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Aktivierung des Vitamins zum Hormon

Beide Formen, Vitamin D2 und D3, werden im Körper zu Calcitriol (1,25-Dihydroxycholecalciferol) umgewandelt, das als Hormon wirkt.

Unter normalen Lebensbedingungen kann der Körper Calcitriol aus körpereigenem Cholesterin selbst bilden, wozu allerdings Sonneneinwirkung auf die Haut notwendig ist. Damit wären D2 und D3 als Vitamine eigentlich nicht erforderlich. Sie erhöhen jedoch die Reserven für den Körper zur Herstellung des Hormons Calcitriol, wenn Sonneneinstrahlung mangelt, und dienen daher als eine Sicherheit. Calcitriol und ebenso gelegentlich auch schon Cholecalciferol werden daher manchmal auch als D-Hormon bezeichnet.

Rolle der Haut

Der normale Bedarf an D-Vitamin wird zu über 80% durch die uv-Strahlung der Sonne in der Haut produziert. 4 In ihr wird die Vorstufe 7-Dehydrocholesterol, das in der Leber auch Cholesterin gebildet wird, durch UV-Licht verändert, so dass Cholecalciferol (Vitamin D3) entsteht. Da bei ausreichender Sonnenexposition die körpereigene Calcitriol-Bildung ausreicht, ist dies zumindest unter diesen Bedingungen kein eigentliches Vitamin. Wenn Sonnenlicht mangelt, wie in den dunkleren Monaten, bei vollständiger Körperbekleidung und bei Aufenthalt in Kunstlicht, ist der Körper auf von außen zugeführtes Vitamin D (D2 oder 3) angewiesen, das dann Vitamin-Charakter annimmt. Mangelnde Sonneneinwirkung in der Kindheit führt ohne Ausgleich zur Rachitis (Knochenweichheit und Knochenverkrümmungen). Im Alter und bei bestimmten Krankheiten führt ein D-Vitamin-Mangel zur Osteopenie (Knochenverdünnung: Osteomalazie und Osteoporose).

Rolle der Leber

Ausgehend vom Cholecalciferol wird in der Leber eine Hydroxylgruppe in Position 25 eingefügt (25-Hydroxylierung). Das 25-Hydroxycholecalciferol ist ein Speicher für die weitere Umwandlung, die in der Niere geschieht.

Rolle der Niere

In der Niere wird die 1ß-Hydroxylierung durchgeführt. Dieser Schritt wird durch Parathormon (Hormon der Nebenschilddrüse) stimuliert. Das entstehende 1,25-Dihydroxycholecalciferol (Calcitriol) ist das „Vitamin-D-Hormon“. Bei einer Niereninsuffizienz kann es zu einer Umwandlungsstörung und damit zu einem Calcitriol-Mangel kommen.

Vitamin-D-Rezeptor

Die biologische Wirkung von Calcitriol wird durch einen „Vitamin-D-Rezeptor“ vermittelt, der in die Zellkerne gelangt und dort an spezifische DNA-Stellen bindet, wodurch bestimmte Zielgene aktiviert werden. 5

Ein Rezeptor-Polymorphismus soll bei der Empfänglichkeit für Vitaminmangel-Folgen eine Rolle spielen. Bezüglich einer Osteoarthritis (OA) zeigte eine Metaanalyse von Studiendaten eine Assoziation bestimmter Polymorphismen mit einer OA-Anfälligkeit in der Wirbelsäule. 6 Eine Assoziation zu einer Bandscheibendegeneration der Lendenwirbelsäule dagegen ist wahrscheinlich sehr gering, wenn überhaupt vorhanden. 7 Bezüglich einer Hüftgelenks-Osteoarthritis konnte keine Assoziation mit FokI-Polymorphismen gefunden werden. 8

Bezüglich einer linksventrikulären Hypertrophie bei Hämodialyse kann laut einer Untersuchung ein Rezeptor-Polymorphismus das kardiovaskuläre Erkrankungsrisiko vorhersagen. 9

Kalziumspiegel und Knochen

Die biologischen Wirkungen sind vielfältig:

  • Die Beeinflussung des Körpers im Darm und am Knochen ist jeweils derart, dass die Kalzium-Konzentration im Blut angehoben wird:
    • Erhöhung der Kalzium-Aufnahme im Darm (über Steigerung der dafür notwendigen Transportproteine), damit Erhöhung des Serum-Kalziums, was über die konsekutive Wirkung von Calcitonin zu einer Verbesserung der Mineralisierung der Knochen führt. Vitamin D wird daher zur Vorbeugung einer Rachitis in der Jugend und einer Osteoporose im Alter verwendet.
    • Beeinflussung des Knochenstoffwechsels, so des Stoffwechsels der Osteoblasten (Hemmung) und Osteoklasten (Erhöhung der Tätigkeit). Diese Wirkung kommt bei Kalziummangel zur Wirkung und dient der Konstanthaltung der Kalziumkonzentration im Blut.

Einfluss auf Stoffwechselkrankheiten, Krebs und Organsysteme

Das D-Hormon übt vielfältige weitere Wirkungen aus:

Krebs

  • Vitamin-D-Mangel erhöht das Risiko für Krebs 10, eine Schutzwirkung wird diskutiert für verschiedene Krebsarten, allerdings in Dosen, die eine Gefährdung bezüglich einer Hyperkalzämie darstellen. 11
    • Brustkrebs, 12 Dem entspricht, dass eine vermehrte Sonnenexposition (die für die Vitamin-D-Aktivierung erforderlich ist) das Risiko für Brustkrebs senkt. 13 Laut Metaanalyse von Studien war ein Mangel an 25(OH)D mit Brustkrebs assoziiert. Ein höherer Spiegel von Gesamt-Vitamin-D und eine zusätzliche Zufuhr waren mit einem niedrigeren Risiko verbunden. 14
    • Ovarialkarzinom: 15 Ein positiver Effekt Cholecalciferol auf diesen Krebs wird jedoch durch Auswertung weiterer Studien in Zweifel gezogen. 16 Experimentell (im Mausmodell) lässt sich das Wachstum von Eierstockkrebs durch ein D-Analog hemmen. 17
    • Leberkrebs (hepatozelluläres Karzinom): 18 Eine Assoziation von Vitamin D und dem hepatozellulärem Karzinom (HCC) ist nicht schlüssig. Klinische Studien besagen, dass der D-Spiegel beim HCC keinen Einfluss auf das Überleben hat. 19 Experimente zeigen jedoch, dass HCC-Zellen durch Vitamin D und seine Analoga gehemmt werden. 20
    • Bauchspeicheldrüsenkrebs: Vitamin D kann das Pankreaskarzinom möglicherweise über Angriff auf den Apoptosesignalweg therapeutisch beeinflussen. Es hemmt die Freisetzung von TNF-alpha (Tumornekrosefaktor α) und reaktiviert einen Signalweg für die Antitumorwirkung. 21
    • das kolorektale Karzinom, 23 24 25 Eine höhere Aufnahme von Vitamin D und Kalzium senkte laut einer chinesischen Studie das Darmkrebsrisiko um etwa 50%. 26 Eine Studie zeigt eine Assoziation von Vitamin-D-Rezeptor(VDR)-Polymorphismen mit dem Risiko von Darmkrebs auf. Eine D-Rezeptor-Genanalyse vermag Personen mit erhöhtem Risiko zu identifizieren. 27
    • möglicherweise auch für den Hautkrebs und das Melanom, 28 Experimentell hemmt Vitamin D das Melanom; in bisherigen klinischen Studien lassen sich jedoch die Schutzeigenschaften nicht eindeutig nachweisen. 29
    • Vitamin D stärkt die Immunabwehr von Krebs über eine Beeinflussung des Darmmikrobioms. Dies wird jetzt untermauert durch den Befund, dass die Induktion von Gene durch Vitamin D mit einer erhöhten Abwehrkraft von Krebs und einem erhöhten Gesamtüberleben und einer verbesserten Reaktion auf die Behandlung mit Immun-Checkpoint-Inhibitoren korrelierten. Am Mäusemodell ließ sich nachweisen, dass dies mit einer verbesserten Funktion von Darmepithelzellen durch Vitamin D zusammen hing. Diese beeinflussen die Zusammensetzung des Mikrobioms zugunsten von Bacteroides fragilis, was sich wiederum günstig auf die Regulation der Krebsimmunität auswirkt. 30

Haut

  • Vitamin D und Psoriasis-Exacerbation sind miteinenader verbunden. Topisches Vitamin D stellt aufgrund seiner Wirkung auf die Proliferation und Reifung von Keratinozyten (Zellen der basalen Zellschicht, von der aus sich die Haut regeneriert) für manche Hautkrankheiten eine wichtige therapeutische Option dar. 31 Bezüglich der Psoriasis wurden signifikante Zusammenhänge zu einem niedrigem Vitamin-D-Status beobachtet. Wegen seiner Rolle bezüglich der Zellteilung und Reifung von Keratinozyten ist Vitamin D zu einer lokalen Therapieoption geworden. Der tatsächliche Nutzen ist noch umstritten. 32

Zuckerkrankheit (Diabetes mellitus),

  • Vorbeugung eines Diabetes Typ1 bei postnataler Prophylaxe (Hintergrund: im Tierexperiment ist ein erniedrigter Vitamin-D-Spiegel mit einem gehäuften Auftreten eines Typ-1-Diabetes assoziiert), 34

Herzkrankheiten

Calcitriol beeinflusst den Herzmuskel direkt. 35 Ein niedriger Spiegel ist mit erhöhter Mortalität bei KHK-Patienten verbunden. 36 Es besteht ein Zusammenhang zwischen dem kardiovaskulären Risiko und einer Hypovitaminose D bei T2DM (Typ-2-Diabetes). 37 Calcitriol wird eine Rolle bei der Vorbeugung und Behandlung der koronaren Herzkrankheit zugesprochen. 38 39

Blutdruck

Zentrales Nervensystem, Gehirn

  • Neuroprotektion, 40
    •  Schutz vor neurodegenerativen Krankheiten: Es gibt Hinweise darauf dass das D-Hormon den Abbau von Nervenzellen im Gehirn hemmen kann. Es reguliert laut Untersuchungsbefunden Signalwege zur Aufrechterhaltung der Ca2+-Homöostase, der Verringerung von oxidativem Stress, der Hemmung von Entzündungen, der Unterdrückung der Bildung Amyloidprotein. Es scheint geeignet zu sein, die Alzheimer-Krankheit, Parkinson-Krankheit, Multiple Sklerose und vaskuläre Demenz günstig zu beeinflussen. 2 Ein Vitamin-D-Mangel ist als Risikofaktor für die Alzheimer-Demenz festgestellt worden. 41
    • Vorbeugung einer Schizophrenie bei postnataler Prophylaxe. Hintergrund: ein niedriger Vitamin-D-Spiegel wird mit einem erhöhten Risiko für eine Schizophrenie in Zusammenhang gebracht. 42

Immunmodulation

Tuberkulose (Tb)

  • Ein D-Mangel ist mit einem erhöhten Risiko für eine Tuberkulose verbunden. Dabei spielt ein Rezeptor-Polymorphismus (mit verringerter Affinität für das Vitamin-D-Hormon) eine infektionsfördernde Rolle. 48 Eine Calcitriol-Supplementierung senkt das Risiko, an einer Tb zu erkranken, was über eine günstige Beeinflussung der Immunantwort auf den Erreger sowie durch eine günstige Beeinflussung der oxidativen Balance erklärt wird. 49  50

Entzündung, TNF-α

  • Adipositas, Gewichtsabnahme: Eine Vitamin-D-Supplementierung (83 Mikrogramm/Tag) von Übergewichtigen mit unzureichendem Vitamin-D-Status während der Gewichtsabnahme erhöhte die 25(OH)D– und Calcitriol-Konzentration im Blut um 55,5 und 40.0 pmol/l (vs. 11,8 und 9,3 in Kontrollen) und senkte die Konzentration des Parathormons (Hormon der Nebenschilddrüse, siehe hier) um 26,5 % (vs. 18,7 %), der Triglyceride um 13,5 % (vs. +3,0 %) und von TNF-alpha um 10,2 % (vs. 2,5 %); allerdings erhöhte die Supplementierung die Konzentration an LDL-Cholesterin im Blut um 5,4 % signifikant. 51
  • Dämpfung von (durch TNF-alpha induzierten) Entzündungsprozessen in der Plazenta. 52

Lungenentwicklung bei Frühgeborenen

  • Eine Untersuchung zeigt, dass ein erniedrigter Serum-25-(OH)D-Spiegel bei Frühgeborenen bei der Geburt mit einer Unterentwicklung der Lungen und des Bronchialsystems (BPD, bronchopulonale Dysplasie) assoziiert ist. 53 Dies erfordert bei Müttern während der Schwangerschaft eine Überprüfung des D-Spiegels und ggf. eine Supplementierung (s.u.).

Vitamin- D-Supplementierung

Krebs oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen

Eine große eine landesweite, randomisierte, Placebo-kontrollierte Studie über 5,3 Jahre zum klinischen Effekt einer Supplementierung mit Vitamin D bezüglich des Risikos von Krebs oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen ergab, dass keine eindeutige Beziehung besteht. Krebs wurde insgesamt bei 1617 Teilnehmern festgestellt, davon 793 in der Vitamin-Gruppe und 824 in der Placebo-Gruppe (Hazard Ratio 0,96, statistisch nicht signifikant). 54

Augenbefunde

Die altersbedingte Makuladegeneration (AMD, age-related macular degeneration) soll nach Beobachtungsstudien auf Vitamin D und Omega-3-Fettsäuren ansprechen. Eine große Studie konnte einen signifikanten Gesamteffekt auf das Auftreten oder Fortschreiten von AMD nicht nachweisen. 55

Niereninsuffizienz

Eine Studie wies nach, dass bei Erwachsenen mit Typ-2-Diabetes die Supplementierung mit Vitamin D3 oder Omega-3-Fettsäuren im Vergleich zu Placebo innerhalb von 5 Jahren keinen signifikanten Effekt auf die Entwicklung der Nierenfunktion (eGFR) ausübt. 56

Psoriasis

Eine große prospektive Studie zeigte, dass der Vitamin-D-Spiegel (25OHD) umgekehrt proportional war zum Risiko einer neu auftretenden Psoriasis; dies war besonders deutlich in der Untergruppe mit Adipositas. Je niedriger der D-Spiegel desto höher das Risiko einer Psoriasis und umgekehrt. 57

Schwangerschaft

Ein Vitaminmangel ist mit Stoffwechselkomplikationen assoziiert. Eine Supplementierung wird empfohlen. Eine Studie zeigte: Die tägliche Einnahme von 2000 bzw. von 1000 IE/Tag erhöhte jeweils die Serumkonzentration deutlich, aber unterschied sich nicht wesentlich in den anderen gemessenen Parametern: Beide Dosen erhöhten die Serumkonzentration von HDL-C und senkten die Serumkonzentration von iPTH (Parathormon) jeweils nur tendenziell. 58 Aber eine Supplementierung verhindert laut einer anderen Studie einen D-Mangel im Umbilikalblut. Die 25-OH-Vit-D-Konzentrationen im Nabelschnurserum bei der Geburt waren bei Neugeborenen von Müttern der Behandlungsgruppe höher als in der Kontrollgruppe (81 nmol/l vs. 42 nmol/l). Es bestand eine stark positive Korrelation zu den Konzentrationen im mütterlichen Blut. 59

Hypervitaminose

Vitamin D kann bei Überdosierung toxisch wirken. Eine tägliche Aufnahme von 50 µg (2000 IE) sollte nicht überschritten werden, bei Heranwachsenden entsprechend weniger. Zuerst macht sich eine Überversorgung durch eine erhöhte Kalzium-Ausscheidung im Urin bemerkbar.

Die Nieren können durch Kalkablagerungen (Nephrokalzinose) eine tubuläre Schädigung erfahren mit den Folgen einer Einschränkung der Konzentrationsfähigkeit, Polyurie und Polydipsie.

Allgemeinsymptome sind Kopfschmerzen, Muskelschmerzen (hyperkalzämische Myopathie), Koliken, Bauchschmerzen, Erbrechen und Obstipation.

Hypovitaminose

Die Bestimmung von 25-Hydroxy-Cholecalciferol ist die verlässlichste Methode zur Erkennung eines D-Hormon-Mangels. Unter 50 ng/ml liegt eine leichte Unterversorgung, unter 30 ng/ml ein klinisch wirksamer Mangel und unter 12,5 ng/ml ein schwerer Mangel vor. 60

Als die bekannteste Folge eines Vitamin-D-Mangels ist die mangelhafte Knochenverkalkung (Osteopenie und Rachitis) bekannt. Auch eine Reihe weiterer Auswirkungen auf den Körper werden einem Vitamin-D-Mangel zugeordnet (siehe hier).

Bei der therapeutischen Korrektur eines niedrigen Vitamin-D-Spiegels sollte berücksichtigen, dass eine D-Supplementierung anfangs zu einem kritischen Absinken des Serum-Kalziumspiegels (siehe unter Hypokalzämie) führen kann, so dass gleichzeitig Kalzium supplementiert werden und der Kalziumspiegel im Blut kontrolliert werden sollte.

→ Dazu siehe hier.

Prophylaxe

Die AWMF-Leitlinie zur Vitamin-D-Mangel-Rachitis (Registernummer 027/37) empfiehlt eine „Vitamin-D-Prophylaxe mit 500 IU im ersten Lebensjahr, ggf. auch bei heranwachsenden Mädchen mit einem erhöhten Gefährdungsrisiko“. (Umrechnung: 100 μg Vit D3 entsprechen 4000 IU bzw. IE) Eine bestehende Rachitis sollte laut Leitlinie ab dem 2. Lebensjahr
bis zum Alter von 12 Jahren mit 3000-6000 IU Vitamin D3 und zusätzlichen Calcium-Gaben (mindestens 500 mg Calcium pro Tag) erfolgen. Die Empfehlungen werden in Abständen durch die Leitlinienkommissionen adaptiert (siehe hier).

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Verweise

Hinweis: Alle Dosisangaben sind ohne Gewähr! Bitte nachprüfen.

 

Referenzen

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