Biochemie und Pathobiochemie: Vitamin-D-Stoffwechsel

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Allgemeines

Vitamin D-Hormon fördert die Kalziumresorption und darüber die Knochenmineralisierung. Die Vorstufe Vitamin D3 wird bei Sonneneinstrahlung in der Haut gebildet und/oder über die Nahrung aufgenommen.

Biosynthese

Tr.	⇓	Subst.	( ⇑ )	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
	7-Dehydrocholesterol (Provitamin D3)
	hν ~
	Cholecalciferol (Vitamin D3)
	O2, NADPH/H+ H2O, NADP+			Häm-Thiolat	Vitamin-D–25-Hydroxylase (CYP2R1) Leber	1.14.15.15	Ox	VDDR 1B
	25-Hydroxy- cholecalciferol (Calcidiol)
+ PTH + PRL	O2, NADPH/H+ H2O, NADP+			Häm-Thiolat	Calcidiol-1-Monooxygenase (Cyp27B1) Niere	1.14.15.18	Ox	VDDR 1A
	1,25-Dihydroxy- cholecalciferol (Calcitriol)

Vitamin D-Hormon ist eigentlich kein echtes Vitamin, da es im Körper selbst aus der Cholesterin-Vorstufe 7-Dehydrocholesterol gebildet wird. Das Ringsystem von 7-Dehydrocholesterol, das vor allem in der Leber synthetisiert wird, wird in der Haut durch UV-Licht gesprengt, so dass Cholecalciferol (Vitamin D3) entsteht. Vitamin D3 wird auch aus der Nahrung aufgenommen. Dieses wird nun in der Leber zu 25-Hydroxycholecalciferol und bei Bedarf unter Einfluss von Parathormon (PTH) in der Niere zum aktiven 1,25-Dihydroxycholecalciferol (D-Hormon, Calcitriol) hydroxyliert.

Der größte Teil des Vitamins wird bei ausreichender Lichtexposition im Körper selbst gebildet. In Nahrungsmitteln kommt es in nennenswerten Mengen nur in tierischen Produkten vor (Fisch, Eigelb, Milchprodukte, Rinderleber). Pflanzliche Lebensmittel enthalten meist nur das Provitamin Ergosterol, eine Vorstufe des Vitamin D2.

Ausscheidung

Wie bei allen anderen Steroiden (lipophile Moleküle!) erfolgt die Ausscheidung vorwiegend über die Leber.

Wirkung

Wie viele andere lipophile Signalstoffe (z.B. Steroidhormone) wirkt Calcitriol über die Bindung an intrazelluläre Rezeptoren, die die Genexpression beeinflussen. Calcitriol fördert die Kalzium- und Phosphatresorption im Darm und die Kalzium- und Phosphatrückresorption in der Niere und ist somit an der Konstanthaltung des Serum-Kalziumspiegels und an der Knochenmineralisierung beteiligt. Es spielt auch eine Rolle bei der Differenzierung und Reifung der Immunzellen. Weiterhin gibt es Hinweise für eine tumorprotektive Wirkung.

Mangelerkrankungen

Ein beginnender Mangel manifestiert sich in brüchigen Fingernägeln, unter den Nägeln bilden sich mehrere weiße Flecken. Rachitis bei Kindern, Osteomalazie bei Erwachsenen. Ein Calcitriol-Mangel ist zu befürchten bei völlig fehlender Sonnenexposition und bei Niereninsuffizienz.

sekundärer Hyperparathyreoidismus

Weblinks

• KEGG: Biosynthesis of steroids - Homo sapiens (human)
• RCSB PDB: Vitamin D Receptor
• Cholecalciferol Mangel

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Allgemeine Hintergrundfarbe für Substrate	Hintergrundfarbe Reaktionspfeile	„Schlüsselenzyme“
Energiereiche Phosphate Reduktionsäquivalente	CO2 / HCO3− C1-Reste Stickstoff

Abk.: Tr.: Transkriptionelle Regulation, Tl.: Regulation der Translation, Lok.: Regulation über die Enzymlokalisation, Kov.: Regulation durch kovalente Modifikation, All.: Allosterische Regulation, Koop.: Kooperativer Effekt, Co.: Cofaktoren, EC: Enzymklassifikation, EG: Enzymgruppe (Oxidoreductase, Transferase, Hydrolase, Lyase, Isomerase, Ligase), Erkr.: Assoziierte Erkrankungen.

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