Witamina D3 – suplementować czy nie?

Witamina D znana jako „witamina słońca” jest pierwszą z witamin wyprodukowaną na ziemi przez organizmy żywe już 750 mln lat temu przez fitoplankton oceaniczny. Pod wpływem naturalnej ewolucji wykorzystana jako źródło przyswajania wapnia zaczęła brać udział w wielu procesach metabolicznych – szczególnie nerwowo-mięśniowych i kostnych w żywychorganizmach. W trakcie ewolucji kręgowców ze środowiska wodnego do życia na lądzie niezbędne stało się utrzymanie syntezy witaminy D i przyswajanie wapnia w nowych warunkach [1].

Wpływ słońca i regulacja syntezy cholekalcyferolu

Promieniowanie słoneczne ultrafioletem B (UVB, fotonami 290-315 nm) absorbowane przez 7-dehydrocholesterol w błonie komórkowej powoduje jego zmianę w niestabilny precholekalcyferol i dalszą rearanżację do cholekalcyferolu, który zostaje przeniesiony do przestrzeni pozakomórkowej, by połączyć się z odpowiednim białkiem (vitamin D binding protein - DBP) i działać.

Kolor skóry nie ma właściwie istnego wpływu na poziom produkcji witaminy D i nie dochodzi w tej sytuacji do przedawkowania mimo intensywnego opalania. Związane jest to z powstawaniem różnych form fotoizomerowych (konfiguracji przestrzennych w budowie) witaminy, przez co krążą jej mniej aktywne odmiany. Melanina jest naturalnym blokerem produkcji witaminy D.

Metabolizm witaminy D i mechanizm działania

W metabolizmie wykorzystywane są dwie postacie witaminy D – ergokalcyferol (witamina D2) i cholekalcyferol (witamina D3), które ulegają dwukrotnej hydroksylacji: pierwszej w wątrobie i po połączeniu z białkiem nośnikowym – DBP – 25(OH)D kompleks transportowany jest do nerek, gdzie w mitochondriach następuje ponowna hydroksylacja. 1,25 (OH)2D łączy się z receptorem jądrowym (vitamin D receptor - VDR), a kompleks aktywuje genetyczną informację jądrową do rozpoczęcia działania witaminy D w komórce. Równolegle kompleks białko-witamina D w jelicie cienkim otwiera kanały wapniowe i pobudza szereg białek, co prowadzi do wzrostu wchłaniania wapnia do krwiobiegu. Jednocześnie w kościach aktywuje osteoblasty do magazynowania w nich wapnia. Parathormon, hipokalcemia i hipofosfatemia mobilizują produkcję 1,25 (OH)2D w nerkach. W ciąży i okresie laktacji oraz w czasie skoku wzrostowego u młodzieży steroidy płciowe, prolaktyna, hormon wzrostu, insulinopodobny czynnik wzrostu 1 (insulin-like growth factor 1 - IGF-1) wpływają na utrzymanie produkcji nerkowej, by zabezpieczyć bieżąco narastające potrzeby.

Nerki i kości to niejedyne miejsca, gdzie zidentyfikowano receptory dla witaminy D. Można je wykryć niemalże we wszystkich komórkach ciała, nie wyłączając: mózgu, serca, skóry, trzustki, piersi, jelita grubego i komórek układu immunologicznego. 1,25 (OH)2D reguluje wzrost komórek i procesy dojrzewania, wpływa na sekrecję insuliny, hamuje wydzielanie reniny, moduluje funkcję pobudzonych limfocytów T i B oraz makrofagów [2].

Konsekwencje niedoborów witaminy D

Miłośnicy różnych zwierząt domowych, a w szczególności gadów, wiedzą, że w ich środowisku naturalnym ruch i słońce odgrywają niepośrednią rolę w utrzymaniu dobrej kondycji i zdrowia. 

Jako kręgowce trzymane w sztucznych warunkach, narażone są na liczne niedobory. Nieobce hodowcom jest zalecenie, że oprócz karmienia odpowiednim zbilansowanym pokarmem (często jedynie roślinnym) niezbędne jest prowadzenie suplementacji witaminą D oraz intensywnej kuracji słonecznej – naturalnej lub sztucznej - w celu zapobiegania w pierwszej kolejności krzywicy i szeregu innych schorzeń, do zgonu pupila włącznie. 

Czy ludzie różnią się mocno od jaszczurek

Podobnie jak jaszczurki, ludzie potrzebują do życia ruchu i odpowiedniego zbilansowanego oraz bogatego w witaminy pokarmu, nie wyłączając witaminy D (naturalnej lub sztucznej).

Przy całkowitym braku witaminy D aktywne przyswajanie jelitowe wapnia z pokarmu spada do ok. 10-15%. U osoby z jej niedoborem wynosi ono ok. 30% normy, a w czasie zwiększonego zapotrzebowania na wapń 
(intensywny wzrost ciała, ciąża i laktacja) wydajność wchłaniania spada o 80%. 

U ludzi także najbardziej spektakularnym efektem niedoboru witaminy D w czasie osobniczego wzrostu jest krzywica u dzieci. U dorosłych wzrost się zatrzymał, ale zachodzą ciągły remodeling kostny i procesy naprawcze. Niedobór wpływa na powstanie wtórnego hiperparatyroidyzmu i w konsekwencji narastanie osteoporozy przy dobrym poziomie wapnia we krwi. Utrata fosforu przez nerki powoduje osteomalację i zaburzenia w postaci demineralizacji kolagenu macierzy kostnej, co może doprowadzić do zwiększenia ryzyka złamań.

Jak częsty jest niedobór witaminy D

Pierwsze narażone są noworodki i niemowlęta w trakcie karmienia piersią, gdyż mleko kobiece praktycznie nie zawiera witaminy D, a jeśli już, to bardzo małe jej ilości. Szczególnie dzieci kobiet ras kolorowych mogą niesuplementowane dodatkowo wygenerować niedobór, a w konsekwencji krzywicę. 

Osoby starsze też znajdują się w grupie zwiększonego ryzyka ze względu na pogorszenie z wiekiem wchłaniania drogą przewodu pokarmowego i unikanie nasłoneczniania skóry. Wydawałoby się, że ciężko pracujący młodzi i w średnim wieku ludzie nie mają takiego problemu. Jednakże postęp cywilizacji, zmiana nawyków oraz profil aktywności życiowej – praca biurowa, siedzący tryb pracy, dress code oraz kosmetyki z filtrami UV mają czynny wpływ na potencjalne jej niedobory. 

Co ciekawe, tylko 2-7% Greków stosuje suplementację witaminą D mimo takich potrzeb, a jak wiadomo, mieszkają w słonecznym kraju. Z kolei w krajach skandynawskich, w których dieta mieszkańców zawiera dużo tłustych ryb będących przecież źródłem witaminy D, nie osiągnięto zadowalającego poziomu populacyjnego i wprowadzono politykę perspektywicznej sterowanej rządowo suplementacji i wspomagania produktów spożywczych w witaminę D [3]. 

Mieszkańcy Bostonu (42o N), Edmonton w Kanadzie (52o N) oraz Bergen w Norwegii (61o N) nie są w stanie wyprodukować w skórze odpowiedniej dawki witaminy D, pokrywającej ich potrzeby w kwietniu, maju i czerwcu [4].

W populacji afroamerykańskiej w Stanach Zjednoczonych ok. 42% kobiet w wieku 15-49 lat ma niedobory witaminy D. Osoby te są z tego powodu szczególnie narażone na gruźlicę. Jest to problem różnych stref klimatycznych i regionów, nie wykluczając także Arabii Saudyjskiej czy Indii [2].

Również otyłość często jest wiązana z niedoborem witaminy D z powodu kumulacji jej w tłuszczu tkankowym, a przez to braku biodostępności [4].

Od lat 80. XX w. obserwowano, że osoby mieszkające w obrębie Ameryki Północnej w regionach położonych bardziej na północ chorują częściej na nowotwory, np. piersi, jelita grubego, prostaty, przełyku, jajnika, chłoniaki, niż mieszkańcy obszarów południowych. 

Badania prowadzone na modelach zwierzęcych potwierdziły wpływ niedoboru witaminy D na ryzyko powstawania niektórych częstych chorób autoimmunologicznych, takich jak stwardnienie rozsiane, reumatoidalne zapalenie stawów, zapalenie skórno-mięśniowe, zwłaszcza u dzieci. Ważna rola witaminy D też była opisywana w różnych chorobach skóry, w szczególności łuszczycy. 

Osoby mieszkające w rejonach o ograniczonej ekspozycji na słońce mają większe ryzyko zachorowania na nadciśnienie tętnicze, udowodniono także powiązanie niedoboru witaminy D z wystąpieniem schizofrenii i depresji. Obserwowano, że pacjenci z chorobami sercowo-naczyniowymi, u których występuje niedobór witaminy D, mają większe ryzyko zawału serca, a pacjenci z chorobami naczyń obwodowych skarżą się na bardziej nasilone dolegliwości [2, 5].

Nie ulega wątpliwości, że zainteresowanie witaminą D wzrosło w ciągu ostatnich kilku dekad. W latach 1995–2015 czterokrotnie zwiększyła się objętość dostępnej literatury fachowej. Wraz z tym obserwuje się istotny wzrost zainteresowania rządów w poszczególnych państwach świata i mediów tematem suplementacji witaminą D, bo jest to aktualnie problem ogólnoświatowy [3, 6].

Na konferencji w październiku 2003 r. w Bethesdzie zorganizowanej przez Amerykański Narodowy Instytut Pediatrii oraz Rozwoju Człowieka, a także Narodowy Instytut Zdrowia: Biuro do Spraw Suplementacji Żywności przy współudziale Narodowego Instytutu Nowotworów, Instytutu Chorób Metabolicznych i Nerek, narodowych instytutów, 
takich jak Biuro do Spraw Badań nad Zdrowiem Kobiet, Instytut Reumatologii i Chorób Mięśni oraz Dermatologii, Biuro do Spraw Zdrowia Kobiet, Biuro Sekretarza Stanu, Amerykański Departament Zdrowia i Spraw Społecznych, a także Departament Rolnictwa z Naczelną Radą Mleczarską i producentem Coca-Coli na Amerykę, zaprezentowano szerokiemu gremium wiedzę podzieloną na pięć tematów:

• jakość i zakres aktualnej wiedzy na temat poziomu witaminy D u mieszkańców Ameryki Północnej i społeczności międzynarodowej,
• aktualny stan wiedzy na temat biologicznej roli witaminy D w zakresie: wpływu na odporność, choroby przewlekłe i szczególnie nowotwory,
• siła dowodów przemawiających za ponownym rozpatrzeniem aktualnej polityki dotyczącej spożycia witaminy D,
• braki w zrozumieniu, jakie czynniki wpływają na poziom witaminy D i jakie są aktualne opcje poprawy poziomu witaminy D w populacji amerykańskiej i społeczności międzynarodowej,
• luki w wiedzy dotyczącej oceny poziomu we krwi aktywnej witaminy D, procesów biologicznych i wymagań laboratoryjnych.

W pięciu sesjach przedstawiono bieżąco prowadzone badania oraz dane na ten temat określające wpływ witaminy D na różne aspekty zdrowia w przebiegu życia ludzkiego - od oceny aktualnego stanu wiedzy przez stworzenie mapy obrazującej rozkład populacyjny witaminy D w poszczególnych regionach świata do wytycznych metodologiczych oceny biochemicznej czy też regionalnie i rasowo specyficznych wytycznych właściwej suplementacji lub czasu słonecznej ekspozycji.

Nie ustalono jak dotąd:

• jaki jest normalny lub optymalny poziom witaminy D we krwi, 
• jaka jest najbardziej efektywna strategia jej skutecznej celowanej na region, rasę czy wiek suplementacji [3, 6],

Wiele kwestii pozostało jeszcze do ustalenia, uznano, że: 

• ważny obszar badawczy stanowi ocena względnego wpływu suplementacji na różne grupy w zależności od rasy, 
• konieczne jest określenie, kiedy i czy różne oraz jak wysokie dawki witaminy D mogą być uzasadnione, aby osiągnąć pożądane cele,
• niezbędne jest poszukiwanie odpowiedzi na pytanie, jak skutecznie złagodzić niewydolność lub w postaci profilaktyki zapobiegać pewnym niekorzystnym efektom ubocznym niedoboru witaminy D na zdrowie. 

Przyjmuje się, że poziom 25(OH)D3 > 55,00 ng/ml jest optymalny dla dzieci i dorosłych, szczególnie w kontekście wpływu na fizjologię i prawidłowy rozwój kości [3].

Dobowa dawka suplemantacji witaminą D powinna wynosić 3000-5000 IU.

Niezbędne powinno być oznaczenie badaniem biochemicznym krwi poziomu witaminy w surowicy, a następnie w razie niestwierdzenia nieprawidłowości przeprowadzenie oceny ryzyka wystąpienia indywidualnego niedoboru w przyszłości na podstawie dziennego spożycia w diecie (naturalne produkty i suplementacja) oraz poziomu produkcji pod wpływem ekspozycji słonecznej [7, 8]. W przypadku stwierdzenia istotnego niedoboru witaminy D o decyzji, jak intensywną terapię należy wdrożyć, powinna przesądzić wnikliwa ocena głębokości niedoboru.

Jak suplementować witaminą D

Aktywność witaminy D2 stanowi ok. 30-50% aktywności witaminy D3 w kontekście oceny poziomu osoczowego 25(OH)D, co nie znaczy, że gorzej działa, lecz jej dawka powinna być wyższa, by zapewnić w niedoborze odpowiedni mierzalny w osoczu jego wzrost.

Dzieci w każdym wieku i dorośli do 50. roku życia wymagają 200 IU witaminy D dziennie, a w wieku 51-70 lat oraz≥ 71. roku życia powinni przyjmować 400-600 IU dziennie.

Dla kobiet w okresie pomenopauzalnym rekomendowana dzienna dawka wynosi 800-1000 IU.

Inni badacze uznają za optymalną dawkę na poziomie 600-800 IU dziennie – bez narażania na nadmierną ekspozycję na słońce (unikanie narażenia na nowotwory skóry). Witamina D podlega naturalnym sezonowym wahaniom we krwi w zależności od stężenia parathormonu i dostępności wapnia. Aktywność osobnicza genów białka wiążącego witaminę D (DBP) i jej receptora mają istotny wpływ na idywidualne zapotrzebowanie na witaminę oraz odpowiedź na wdrożoną suplementację [3].

Wielu badaczy zgodnie uważa, że aby zapewnić ustabilizowanie stężenia witaminy D niezależnie od pory roku powinno się podawać w 800-1000 IU witaminy D na dobę wszystkim dzieciom i dorosłym niezależnie od wieku, szczególnie w okresie ograniczenia ekspozycji słonecznej [9]. Jeszcze wyższe dawki można rozważyć w sytuacji ograniczonego spożycia tłuszczów, w otyłości lub sytuacjach zdrowotnych powodujących szybszy metabolizm lub jej rozpad.

Najprostszą metodą szybkiej korekty niedoboru witaminy D jest podawanie 50 000 IU w tygodniu przez osiem tygodni kuracji. To powinno podnieść poziom 25(OH)D do powyżej 20 ng/ml. Jeśli taki wzrost nie nastąpi i „magazyny” nie są pełne, kolejne osiem tygodni kuracji powinno skorygować niedobór. Obserwując wzrost osoczowy nie większy niż 25%, można przypuszczać, że pacjent cierpi na zaburzenia wchłaniania tłuszczów lub nie stosował się rzetelnie do zaleceń. Konieczne będzie rozważenie dodatkowego opalania lub kontrolowanych wizyt w solarium [4].

Witamina D jest produkowana endogennie przez skórę w trakcie ekspozycji na słońce – nawet osoby starsze korzystające z kąpieli słonecznych są w stanie w ten sposób skutecznie zwiększyć jej osoczowy poziom.

Może ona także pochodzić egzogennie z naturalnie ją zawierających produktów pokarmowych, pokarmów dodatkowo wzbogacanych oraz z suplementów diety. 

Niewiele produktów spożywczych zawiera naturalnie duże ilości witaminy D. Dobrym jej źródłem przy spożyciu 3-4 razy w tygodniu są olej z wątroby dorsza oraz tłuste ryby: łosoś, makrela, sardynki. Mleko krowie, podobnie jak sok pomarańczowy, zawiera 100 IU witaminy D w 237 ml, do niektórych produktów zbożowe i pieczywa dodaje się ją w procesie produkcyjnym. 

Na rynku polskim dostępne są suplementy o różnych dawkach, niektóre z nich w połączeniu z witaminą K2 - MK-7.

Czy ten kompleks ma uzasadnienie w terapii, czy jednak wybrać produkt mono? Nie są dostępne proste metody oceny stanu zaopatrzenia w witaminę K w organizmie. Nie ma też potwierdzenia w badaniach z randomizacją, że MK-7 jest jej najkorzystniejszą formą. Witamina K to grupa związków pochodnych 2-metylo-1,4-naftochinonu: 

• K1 – syntetyzowana przez rośliny zielone: kapusta włoska, szpinak (> 300 μg/100 g), brokuły, brukselka, obecna w olejach – rzepakowym sojowym, średnio w mięsie i nabiale, wątrobie, mało w owocach i ziarnach,
• K2 (MK-4 do MK-12) – pochodzi z produkcji bakteryjnej (m.in. bakterii jelitowych): najwięcej znajduje się jej w wątrobie zwierząt oraz produktach poddanych fermentacji – sery, mleko, jogurty, kiszona kapusta, też mięso i jaja (10-25 μg/100 g), sfermentowana soja (1000 μg/100 g); MK4 nie jest produkowana przez bakterie, ale może pochodzić z przemian innych spożytych witamin K (K3, K1, MK-7 i innych MK),
• K3 – jej syntetyczna forma – menadion.

Żywność zawiera różne MK w zależności od rodzaju bakterii w procesie produkcyjnym. Dopuszczone jako suplementy w UE są głównie MK-7 i MK-6 [10, 11]. 

Dobrym źródłem witaminy D przy spożyciu 3−4 razy w tygodniu są olej z wątroby dorsza oraz tłuste ryby: łosoś, makrela, sardynki. 

Jak dotąd nie ustalono poziomu warunkującego hipowitaminozę. Wpływ na ten stan może mieć aktywny transport kompleksów lipoproteinowych dla K1, K2 przez lipoproteiny o bardzo małej (very low-density lipoproteins - VLDL), małej (low-density lipoproteins - LDL) i dużej gęstości (high-density lipoproteins - HDL).

Niezbędne zasoby witamin K1 (10%), K2 (90%) zdeponowane są w wątrobie.

Rola biologiczna witaminy K polega na aktywacji enzymów reakcji kokarboksylacji zamieniającej kwas glutaminowy w gamma-karboksyglutaminowy w białkach zależnych od witaminy K (białko Gla) wiążących jony wapnia w celu aktywacji czynników krzepnięcia.

Badano porównywalnie wpływ witaminy K1 i MK-7 na metabolizm kostny, ale wyniki nie są jednoznaczne. W innych obserwacjach stwierdzono lepszy wpływ niższych dawek MK-7 niż K1 i MK-4 na układ krążenia. 

Czy obecność witaminy K2  przyczynia się do poprawy wchłaniania witaminy D

Aktywne działanie witaminy K zachodzi po kilku przekształceniach chemicznych (KH2-KO-VKOR), a ostatecznie cząsteczka powraca do formy pierwotnej i może być wykorzystana kilka tysięcy razy, co tłumaczy niewielkie na nią dzienne zapotrzebowanie [8, 12].

Jak już wspomniano, najlepsze wchłanianie zachodzi w obecności tłuszczów i kwasów żółciowych, a zaburzenia przyswajania witaminy D to problem wynikający z niskiego poziomu cholesterolu w przebiegu zapalenia trzustki, celiakii czy schorzeń z upośledzeniem wchłaniania tłuszczów.

Dawka witaminy K (K1 i K2) zapewniająca krzepnięcie to 1 μg filochinonu/kg m.c./dobę.

Oszacowano, że witamina MK w populacji Europy spożywana jest w ok. 25% zapotrzebowania, co wynosi 30-50 μg/dobę.

Mitem więc należy nazwać konieczność dodawania witaminy K2 w celu zapewnienia poprawy absorpcji witaminy D [12].

Okazjonalna ekspozycja na słońce i w jej konsekwencji naturalna produkcja witaminy D powinna zabezpieczyć niezbędny poziom, ale nie zawsze tak jest, w szczególności wśród mieszkańców Europy, nie wyłączając mieszkańców Polski. Dlatego warto interesować się poziomem witaminy D – czy nie warto byłoby wprowadzić do standardowego postępowania corocznych kontrolnych pomiarów jej poziomu w ramach ochrony przed konsekwencjami jej niedoboru i rozważyć jej rozsądną, celowaną suplementację (niewskazane jest stosowanie zwiększonych porcji preparatów wielowitaminowych ze względu na zawartość witaminy A – co powoduje ryzyko wad u płodu oraz osteoporozy) jako wyraz troski o zdrowie na całe życie [4]. 

Piśmiennictwo

1. Tsiaras W.G., Weinstock M.A. Influencing Vitamin D status. Act Derm Venorol 2011; 91: 115–124.
2. Holick M.F. The Vitamin D Epidemic and its Health Consequences. J Nutr 2005;135: 2739S–2748S.
3. Quraishi S.A., Camargo C.A., Manson J.E. Low vitamin D status in Europe: moving from evidence to sound of public health policies. Am J Clin Nutr 2016; 103: 957–958.
4. Holick M.F. Vitamin D: importance in the prevention of cancers, type 1 diabetes, heart disease and osteoporosis. Am J Clin Nutr 2004; 79: 362–371.
5. Cipriani C., Pieminte S., Cilli M. i wsp. Update on vitamin D: pros and cons. Clinical Cases in Mineral Bone Metabolism 2015; 12: 222–223.
6. Raiten D.J., Picciano M.F. Vitamin D and health in the 21 century: bones and beyond. Executive summary. Am J Clin Nutr 2004; 80 (suppl): 1.673S-7S.
7. Ovesen L., Andersen R., Jakobsen  J. Geographical differences in vitamin D status, with particular reference to European countries” Proc Nutr Soc 2003; 62 (4): 813–821.
8. Holick M.F. Vitamin D deficiency. N Engl J Med 2007;357: 266–281.
9. Holick M.F., Chen T.C. Vitamin D deficiency: a worldwide problem with health consequences. Am J Clin Nutr 2008; 87 (9 Suppl): 1080S–1086S.
10. Beulens W.J., Booth S.L., van den Heuvel E.G. i wsp. The role of nanquinonens  (vitamin K2) in human health. Brit J Nutr 2013; 110: 1357–1368.
11. Sherarer M.J., Newman P. Metabolism and cell biology of vitamin K. Thromb Haemost 2008; 100: 530–547.
12. Palermo A., Tuccinardi D., D’Onofrio L. i wsp. Vitamin K and osteoporosis: Myth or reality? Metabolism 2017; 70: 57–71.