Zusammenfassung: Großes Interesse für Vitamin D

Einleitung

Vitamin D erfüllt im Körper wichtige Funktionen, unter anderem sorgt es für starke Knochen und Zähne und unterstützt eine normale Muskelfunktion und das Immunsystem. Ein guter Vitamin-D-Status ist in allen Lebensabschnitten sehr wichtig.(1) Das Anheben des Vitamin-D-Spiegels auf ausreichende Werte ist eine effektive und kostengünstige Möglichkeit, die Gesundheit zu fördern. Es gibt sogar Untersuchungen, die nahelegen, dass eine Verbesserung des Vitamin-D-Status zu einer höheren Lebenserwartung führt.(2,3) Ein Vitamin-D-Mangel wird schon lange nicht mehr nur mit dem Auftreten von Rachitis*, Osteomalazie* und Osteoporose in Verbindung gebracht, sondern zunehmend auch mit anderen (chronischen) Krankheiten wie Infektionen der oberen Atemwege, Asthma, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Autoimmunerkrankungen sowie neurodegenerativen und psychiatrischen Störungen.(1,3,4)

 

Vitamin D im Körper

Vitamin D ist in der Nahrung und in Nahrungsergänzungsmitteln als Vitamin D3 (Cholecalciferol, tierischen Ursprungs) oder D2 (Ergocalciferol, pflanzlichen Ursprungs) enthalten, wobei Vitamin D3 dem Vitamin D2 als Nahrungsergänzungsmittel vorzuziehen ist. Der Beitrag der mit der Nahrung aufgenommenen Menge zu einem ausreichenden Vitamin-D-Status ist zu vernachlässigen: Die durchschnittliche Aufnahme von Vitamin D über die Nahrung wird auf 3-4 µg pro Tag geschätzt. Die Hauptquelle von Vitamin D ist die Bildung von Cholecalciferol in der Haut unter dem Einfluss von Sonnenlicht. Das Ausgangsmaterial ist 7-Dehydrocholesterin, ein Stoffwechselprodukt des Cholesterins. In höheren Breitengraden reicht die Sonne nur im Sommer für eine ausreichende Produktion aus. Vitamin-D-Mangel ist jedoch ein Problem, das weltweit in Erscheinung tritt, auch in (sub-) tropischen Ländern.

In der Leber wird Cholecalciferol zu Calcidiol umgesetzt, einer Vitamin-D-Form mit geringer biologischer Aktivität, die – gebunden an das Vitamin-D-bindene-Protein DBP – im Blut zirkuliert und als interner Vitamin-D-Speicher dient. Die Bestimmung des Serumspiegels von Calcidiol liefert einen guten Anhaltspunkt für den Vitamin-D-Status. Nach Bedarf wird Calcidiol in den Nieren und anderen Zellen und Geweben in das biologisch aktive Hormon Calcitriol umgewandelt. Diese Umsetzung wird durch das Parathormon* und eine niedrige Phosphorkonzentration im Blut stimuliert und durch hohe Calcium- oder Calcitriol-Konzentrationen gehemmt.

Cholecalciferol wird hauptsächlich im Fett gespeichert, während Calcidiol gleichmäßiger verteilt ist: 20% im Muskelgewebe, 30% im Serum, 35% im Fettgewebe und 15% in anderen Geweben.(5)

 

Wirkung von Vitamin D

Eine der wichtigsten Funktionen von Vitamin D besteht darin, die Resorption von Calcium und Phosphat im Darm und die Rückresorption von Calcium in den Nieren zu fördern. Dies ist essentiell für einen adäquaten Calcium- und Phosphathaushalt, der das Wachstum und den Erhalt der Knochen, die Muskelkontraktion, Nervenleitung und Zellfunktion im gesamten Körper bestimmt.

Die meisten Körperzellen haben einen Rezeptor für Calcitriol, der sich im Zellkern befindet. Dieser Vitamin-D-Rezeptor wirkt als Transkriptionsfaktor und reguliert direkt und indirekt die Transkription* von etwa 1000 Genen. Das Vorhandensein von Vitamin-D-Rezeptoren in über 30 verschiedenen Zelltypen und Gewebearten, darunter Immunzellen, Gehirn, Muskeln, Herz, Bauchspeicheldrüse, Schilddrüse, Nebenschilddrüse, Thymus, Darm, Plazenta und Keratinozyten*, legt nahe, dass Vitamin D ein breites Aufgabengebiet hat. Mit zunehmendem Lebensalter nimmt die Expression des Vitamin-D-Rezeptors ab.(6)

Wenn eine Infektion vorliegt, sind Immunzellen, darunter Makrophagen und dendritische Zellen*, in der Lage, Calcidiol in Calcitriol umzuwandeln, das seinerseits die in diesen und anderen Immunzellen vorhandenen Vitamin-D-Rezeptoren aktiviert. Dadurch übt Calcitriol einen lokal sehr begrenzten Einfluss auf das Immunsystem aus.(7-9) Untersuchungen haben gezeigt, dass Calcitriol die angeborene Immunität verbessern kann, indem es unter anderem die Aktivität dendritischer Zellen steigert und die Bildung antimikrobieller Proteine (durch Makrophagen) und verschiedener Zytokine stimuliert.(7-11) Durch Verbesserung der Antigenpräsentation und von Zellwachstum und Zellteilung aktivierter T-Zellen stimuliert Calcitriol auch die spezifische Abwehr.(7,11,12)

Vitamin D trägt durch entzündungshemmende Mechanismen dazu bei, das Immunsystem auszubalancieren. Im Ergebnis werden Entzündungsreaktionen gehemmt und die Immuntoleranz stimuliert, wodurch die Entwicklung der Autoimmunität, also der Angriff des Immunsystems auf körpereigene Proteine, aufgehalten wird.(9,11) Eine unkontrollierte Immunreaktion kann irreparable Schäden verursachen. Dies ist unter anderem bei schwerkranken COVID-19-Patienten und bei Autoimmun-Erkrankungen zu beobachten.

 

Vitamin-D-Bedarf

Der niederländische Gesundheitsrat gibt als unteren Grenzwert für den Vitamin-D-Gehalt im Blut 30 nmol/l an und für Frauen über 50 Jahre und für Männer über 70 Jahre 50 nmol/l.(4,13) Eine Vitamin-D-Supplementierung wird bei Kindern bis zu 4 Jahren und bei Erwachsenen mit unzureichender Sonnenlichtexposition oder dunkler Haut (10 µg/Tag), bei Schwangeren und Frauen über 50 Jahre (10 µg/Tag) und bei Personen über 70 Jahre (20 µg/Tag) empfohlen.(13) Diese Empfehlung bezieht sich ausschließlich auf die Wirkung von Vitamin D auf die Knochen und Muskeln.

Hinsichtlich der Wirkung von Vitamin D auf die Gesamtgesundheit vertreten internationale Vitamin-D-Experten die Meinung, dass ein optimaler Vitamin-D-Status dann vorliegt, wenn der Serumcalcidiolspiegel bei jedem Menschen mindestens 75 bis 80 nmol/l beträgt.(14,15) Um einen solchen Calcidiolspiegel zu erreichen, ist bei Erwachsenen eine Vitamin-D-Tagesdosis von mindestens 25 µg (1000 IE) erforderlich. Das Linus Pauling Institute empfiehlt eine tägliche Supplementierung von 50 µg (2000 IE) Vitamin D für Erwachsene und von 10-25 µg (400-1000 IE) für Kinder und Heranwachsende.(16) Ältere Menschen haben oft einen höheren Vitamin-D-Bedarf als Erwachsene jungen und mittleren Alters. Bei Personen mit Übergewicht liegt der Vitamin-D-Bedarf um den Faktor 1,5 bis 3 höher als bei Normalgewichtigen. 


Vitamin-D-Status und Serumcalcidiolspiegel(13)

Vitamin-D-Defizienz: <12,5 nmol/l

Vitamin-D-Insuffizienz: 12,5-50 nmol/l

Hypovitaminose D: 50 bis 75-80 nmol/l

Vitamin-D-Suffizienz: ³75-80 nmol/l

 

Indikationen

Erkrankungen des Bewegungsapparats

Bei einem Serumcalcidiolspiegel <12,5 nmol/l entstehen die typischen Vitamin-D-Mangelerkrankungen Rachitis und Osteomalazie. Ein weniger stark ausgeprägter Vitamin-D-Mangel (Vitamin-D-Insuffizienz) ist sehr häufig und eine wichtige Ursache für Osteoporose, Sarkopenie* und Myopathie*. Osteoporose tritt vor allem bei Frauen nach den Wechseljahren auf, bedingt durch hormonelle Veränderungen. Auch bei Männern nimmt die Knochendichte mit zunehmendem Alter ab, allerdings später und langsamer als bei Frauen. Um Knochenbrüchen vorzubeugen, ist es wichtig, den Verlust an Knochenmasse so weit wie möglich zu begrenzen. Wenn man den Vitamin-D-Status bei älteren Menschen verbessert, führt dies zu weniger Verlust an Knochenmasse und weniger Knochenfrakturen. Auch die Gleichgewichtskoordination und die Muskelkraft nehmen zu, wodurch das Sturzrisiko sinkt.(17,18) Bei postmenopausalen Frauen scheint Vitamin D allein wenig zur Gesundheit der Knochen beizutragen.(19) In Kombination mit Calcium kann Vitamin D bei diesen Frauen aber dazu beitragen, der Osteoporose vorzubeugen und das Risiko von Knochenbrüchen zu senken.(20,21) Vitamin D zeigt zudem eine starke Synergie mit Vitamin K2. Vitamin K2 ist ein sehr wichtiger Nährstoff, der zusammen mit Vitamin D stark zu einer guten Knochenqualität, einem geringeren Risiko für Knochenbrüche, einer größeren Elastizität der Blutgefäße und weniger Kalkablagerungen in den Blutgefäßen beiträgt.

 

Atemwegsinfektionen

Die Anfälligkeit für Infektionskrankheiten wie akute Atemwegsinfektionen, Tuberkulose, HIV-Infektionen, Pilzinfektionen und Sepsis steigt mit einem niedrigeren Vitamin-D-Status, ebenso wie das Auftreten chronischer Atemwegserkrankungen wie Asthma.(7,22,23) Vitamin D scheint eine einfache und kostengünstige Möglichkeit zu sein, die Anfälligkeit für akute Atemwegsinfektionen zu reduzieren, und möglicherweise gilt dies auch für die Coronavirus-Variante SARS-CoV-2.(24,25) Bei der Mehrzahl der COVID-19-Patienten, die schwer erkrankt sind und auf die Intensivstation verlegt wurden, hat sich ein zu niedriger Serumcalcidiolspiegel herausgestellt. Vitamin D trägt zu einer guten Funktion des Immunsystems bei und hat eine starke immunmodulatorische Wirkung. Unter dem Einfluss von Vitamin D werden die physischen Barrieren (Schleimhäute) gestärkt, und die Ausschüttung der antimikrobiellen Proteine Cathelicidin und ?-Defensin durch Immunzellen wird erhöht.(10,26) Cathelicidin besitzt antivirale Aktivität gegen verschiedene Lungenviren wie z. B. SARS-CoV-2, den Erreger von COVID-19.(7,27) Darüber hinaus steigert Vitamin D die Bildung entzündungshemmender Zytokine, reguliert die Aktivität von Immunzellen und sorgt für eine gut ausgewogene Immunantwort.(7,28) Obwohl die Wirksamkeit von Vitamin D zur Prävention und Behandlung von COVID-19 noch nicht nachgewiesen ist, wird empfohlen, den Serumcalcidiolspiegel auf 100-150 nmol/l zu erhöhen und mit SARS-CoV-2 infizierte Personen mit hohen Dosen Vitamin D3 zu behandeln.(24)

 

Autoimmun-Krankheiten

Vitamin D spielt eine wichtige Rolle bei der Immunmodulation. Ein niedriger Vitamin-D-Status steht mit der Entwicklung und Schwere von Autoimmunerkrankungen wie Typ-1-Diabetes, rheumatoider Arthritis, entzündlichen Darmerkrankungen und Multipler Sklerose in Zusammenhang.(7,29) Daher scheint Vitamin D eine Rolle bei der Entwicklung, aber auch Vorbeugung und Behandlung von Autoimmunerkrankungen zuzukommen.

Die Vitamin-D-Supplementierung während der Schwangerschaft, aber auch schon im frühen Kindesalter, senkt beim Kind das Risiko für Typ-1-Diabetes.(30,31) Die Vitamin-D-Supplementierung bei Menschen mit Typ-1-Diabetes trägt zur Aufrechterhaltung der Betazellfunktion und zu einer Senkung des Hämoglobin-A1c-(HbA1c)-Spiegels, einem Indikator für den Grad der Diabeteskontrolle, bei.(32,33)

 

Metabolisches Syndrom und Diabetes

Übergewichtige oder adipöse Personen haben signifikant niedrigere Serumcalcidiolspiegel als Personen mit Normalgewicht und reagieren weniger gut auf eine Vitamin-D-Supplementierung, möglicherweise weil mehr Vitamin D im Fettgewebe gespeichert wird.(5,6) Je niedriger der Serumcalcidiolspiegel ist, desto größer ist das Risiko für Insulinresistenz, Metabolisches Syndrom und Typ-2-Diabetes.(15) Ein niedriger Vitamin-D-Status wird auch mit höheren Werten von Gesamtcholesterin, LDL-Cholesterin und Triglyceriden und niedrigeren Werten von HDL-Cholesterin assoziiert.(5)

Eine Vitamin-D-Supplementierung wirkt sich bei Menschen mit Übergewicht positiv auf das Gewicht und den BMI aus.(34) Zudem gibt es Hinweise, dass Vitamin D die Fettzusammensetzung im Blut günstig beeinflusst und der Bildung neuer Fettzellen (Adipogenese) und niedriggradigen Entzündungen entgegenwirkt.(5,9,15,35-39) Vitamin D unterstützt den Glukose-Stoffwechsel durch Regulation der Insulinsekretion der Betazellen in der Bauchspeicheldrüse und verringert die Insulinresistenz.(6,37,40,41) Bei Personen mit Typ-2-Diabetes und einem niedrigen Vitamin-D-Status kann Vitamin D die glykämische Kontrolle verbessern.(38,40) Darüber hinaus ist Vitamin D vorteilhaft bei chronischen niedriggradigen Entzündungen, die mit Typ-2-Diabetes einhergehen: Die Supplementierung mit Vitamin D führt zur Abnahme der Blutwerte des C-reaktiven Proteins* und des proinflammatorischen Zytokins TNF? (Tumornekrosefaktor-alpha).(42)

 

Polyzystisches Ovarialsyndrom (PCOS)

PCOS ist ein Syndrom, bei dem die Eierstöcke aufgrund von Störungen des Hormonsystems nicht richtig funktionieren. Außer an Eierstockzysten leiden die betroffenen Frauen oft an Insulinresistenz und am Metabolischen Syndrom. Vitamin D wirkt sich positiv auf die PCOS-Symptome aus, indem es den Testosteronspiegel, den Serum-Insulinspiegel und den Nüchtern-Blutzucker senkt und die Insulinresistenz verringert.(43-45) Bei Männern wird dagegen übrigens ein Anstieg des Testosteronspiegels als Folge einer Vitamin-D-Supplementierung beobachtet.(46)

 

Hauterkrankungen

Vitamin D spielt eine Rolle bei der Barrierefunktion der Haut. Beim atopischen Ekzem*, einer Erkrankung, die durch eine Dysfunktion der Hautbarriere und eine Dysregulation des Immunsystems gekennzeichnet ist, zeigt Vitamin D positive Wirkungen. Es normalisiert das Gleichgewicht zwischen T-Helferzellen Typ 1 und Typ 2 (TH1 und TH2), hemmt die Aktivierung der Mastzellen und die Bildung von IgE durch B-Lymphozyten. Vitamin-D-Mangel ist mit dem Schweregrad des Ekzems verbunden, und eine Vitamin-D-Supplementierung reduziert den Schweregrad der Symptome.(9,47-49)

Psoriasis ist eine chronische Hauterkrankung, die durch eine außer Kontrolle geratene Entzündungsreaktion verursacht wird, bei der Immunzellen das körpereigene Gewebe schädigen. Die Hautläsionen (Schuppung, Juckreiz und Rötung) werden durch eine beschleunigte Teilung unvollständig ausgereifter Keratinozyten verursacht, was mit einer Entzündung der Haut einhergeht. Die Einwirkung von Sonnenlicht kann – sofern sie langsam gesteigert wird – die Psoriasis-Symptome verringern. Vitamin D wirkt entzündungshemmend und hat einen regulierenden Effekt auf die Differenzierung (Spezialisierung) von Keratinozyten. Bei Menschen mit Psoriasis kann eine Vitamin-D-haltige Creme (lokale Anwendung) oder eine Vitamin-D-Supplementierung die Größe der betroffenen Hautfläche und den Schweregrad der Hautläsionen reduzieren.(50-53)

 

Darmgesundheit

Veränderungen in der Zusammensetzung des Darmmikrobioms werden mit einer Vielzahl von Krankheiten in Verbindung gebracht, wobei oft unklar ist, ob die Veränderungen vor oder als Folge der Krankheit auftreten. Bei mehreren Krankheiten wie Atherosklerose und Depressionen wird inzwischen ein kausaler Zusammenhang zwischen dem Mikrobiom und der Erkrankung vermutet.(28) Untersuchungen zeigen, dass Vitamin D die Zusammensetzung des Darmmikrobioms beeinflusst.(28,54) Eine Supplementierung mit einer hohen Dosis Vitamin D erhöht den Anteil der Firmicutes und Bifidobacterium im Darm und verringert den Anteil der Bacteroidetes. (55) Ein gutes Verhältnis zwischen Firmicutes und Bacteroidetes ist sehr wichtig; eine gesunde Darmflora sollte zwei- bis dreimal so viele Firmicutes wie Bacteroidetes enthalten. Das Darmmikrobiom von Kindern, die nach der Geburt Vitamin D erhalten, enthält weniger von einem Bakterienstamm, der mit Asthma und viralen Atemwegsinfektionen in Verbindung gebracht wird, was darauf hindeutet, dass Vitamin D das Risiko von Asthma im späteren Leben verringern könnte.(56)

Vitamin D spielt auch eine wichtige Rolle für die Integrität der Darmbarriere, die entscheidend dafür ist, dass keine Krankheitserreger eindringen können.  (28) Diese Barrierefunktion ist nicht nur physischer Natur, auch biochemische Komponenten und das Immunsystem sind daran beteiligt. Eine gestörte Barrierefunktion des Darms wird mit mehreren Entzündungs- und Autoimmunerkrankungen in Verbindung gebracht, darunter Asthma, atopisches Ekzem und entzündliche Darmerkrankungen. Vitamin D kann das Aufflammen entzündlicher Darmerkrankungen wie z. B. Colitis ulcerosa und Morbus Crohn abschwächen.(57)

 

Müdigkeit, Schlafprobleme und Depressionen

Die Supplementierung mit Vitamin D reduziert Müdigkeitsbeschwerden bei Menschen mit Vitamin-D-Mangel.(58) Bei unerklärlichen Ermüdungszuständen ist es sinnvoll, den Vitamin-D-Status bestimmen zu lassen. Darüber hinaus wurde ein Zusammenhang zwischen einem niedrigen Vitamin-D-Status und verminderter Schlafqualität nachgewiesen.(59) Untersuchungen zeigen, dass eine Vitamin-D-Supplementierung die Schlafqualität fördert, die Zeit bis zum Einschlafen verkürzt und die Schlafdauer bei Menschen mit Schlafproblemen verlängert.(60-61) Menschen mit Restless-Legs-Syndrom, einer häufigen Schlafstörung, können ebenfalls von Vitamin D profitieren.(62)

Ein Vitamin-D-Mangel erhöht das Risiko für Niedergeschlagenheit und Depressionen. Eine Vitamin-D-Supplementierung kann Depressionssymptome bei Jugendlichen, Erwachsenen, Senioren und Schwangeren reduzieren.(63) Je niedriger der Vitamin-D-Status und je schwerer die Depression ist, desto größer ist die positive Wirkung von Vitamin D.(41,64) Vitamin D beeinflusst indirekt die Serotoninbildung im Gehirn über ein Enzym, das an der Serotoninsynthese beteiligt ist.(65) Darüber hinaus tragen die entzündungshemmenden und antioxidativen Eigenschaften von Vitamin D zum Schutz der Gehirnzellen bei.(63)

 

Muskelkraft und Ausdauer

Vitamin D ist sehr wichtig für die Funktion der Skelettmuskulatur. Über den im Muskelgewebe reichlich vorhandenen Vitamin-D-Rezeptor und möglicherweise auch über die Erhöhung der Effizienz und Quantität der an der Muskelkontraktion beteiligten Calcium-Bindungsstellen im Muskelgewebe beeinflusst Vitamin D die Muskelkraft.(66) Untersuchungen zeigen, dass eine Vitamin-D-Supplementierung bei jungen gesunden Menschen die Muskelkraft vergrößern kann.(67) Bei Sportlern wirkt sich eine Vitamin-D-Supplementierung positiv auf ihre körperliche Leistungsfähigkeit aus. Ebenso wie die Muskelkraft und die aerobe und anaerobe Ausdauer nimmt auch die maximale Sauerstoffkapazität (VO2-max) zu.(68-70)

 

Unbedenklichkeit und Wechselwirkungen

Vitamin D ist fettlöslich. Die Resorption im Darm ist am besten, wenn es mit etwas Fett oder Öl eingenommen wird. Ein Serumcalcidiolspiegel von ³220 nmol/l kann zur Hyperkalzämie mit dem erhöhten Risiko von Kalkablagerungen in Weichteilgeweben wie zum Beispiel Blutgefäßen führen.(71) Solche toxischen Werte werden jedoch erst nach sehr langer Einnahme von hohen Dosen (>250 µg/Tag) erreicht. Verschiedene Arzneimittel beeinflussen den Vitamin-D-Status negativ, so z. B. Antiepileptika, Corticosteroide, Cimetidin, Colestipol, Cyclosporin, Orlistat, Abführmittel und Heparin. Vitamin D erhöht die Aufnahme von Calcium und in geringerem Maße von Magnesium im Darm.

 

Erläuterung der Begriffe

Atopisches Ekzem – oder auch chronisch konstitutionelles Ekzem ist eine häufige Ekzemform, die mit chronischer Entzündung der Haut, Juckreiz, Rötung und Schuppung einhergeht. Oft spielen erbliche Faktoren eine Rolle.

C-reaktives Protein – (CRP), ein Akute-Phase-Protein, das in der Leber gebildet wird. Ein erhöhter CRP-Blutwert kann auf eine Entzündung hinweisen. Bei einer niedriggradigen Entzündung werden ständig kleine Mengen CRP gebildet.

Dendritische Zellen – eine Art weißer Blutkörperchen, die körperfremde Eiweiße (z. B. von Bakterien und Viren) intrazellulär aufnehmen und dem Immunsystem so präsentieren, dass es spezifisch darauf reagieren kann.

Keratinozyten – hornbildende Zellen, die in der untersten Schicht der Oberhaut gebildet werden, nach oben wandern und allmählich in eine tote verhornte Zellschicht übergehen. 

Myopathie – Muskelschwäche insbesondere in den Muskeln der Oberarme und Oberschenkel, diffuse Muskelschmerzen, Knochenschmerzen und Müdigkeit.

Osteomalazie – Knochenerweichung bei Erwachsenen durch unzureichenden Einbau von Mineralien in die Knochen infolge eines schweren Vitamin-D-Mangels.

Parathormon – auch Parathyreoidhormon (PTH) genanntes Hormon, das von den Nebenschilddrüsen als Reaktion auf einen Abfall der Calcium-Konzentration im Blut produziert und abgegeben wird. Durch eine direkte Wirkung auf die Knochen und Nieren und eine indirekte Wirkung (über Vitamin D) auf den Darm bewirkt PTH einen Anstieg des Calcium-Spiegels.

Rachitis – Englische Krankheit; Knochenbildungsstörung bei Kindern infolge eines schweren Vitamin-D-Mangels.

Sarkopenie – Verlust von Muskelmasse und Muskelkraft

Transkription – der Prozess, durch den die Nukleotidsequenz eines Stücks DNA (eines Gens) auf messenger-RNA (mRNA, Boten-RNA) übertragen wird.

 

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