Vitamin D (Colecalciferol) wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts im Rahmen der Ursachenforschung der damals in den Industrieländern grassierenden Rachitis entdeckt. Entsprechend ist noch heute die am besten untersuchte physiologische Funktion von Vitamin D die der Aufrechterhaltung der Kalzium- und Phosphathomöostase im Zusammenwirken mit Parathormon und Calcitonin. Kalzium und Phosphat sind notwendig zur Mineralisierung der Knochen, für die Muskelkontraktionen, Nervenleitung sowie die allgemeine Funktion aller Körperzellen [20].

Erst in den 1970er Jahren wurde gezeigt, dass Colecalciferol biologisch inaktiv ist und durch zwei Hydroxylierungsschritte, an Position 25 in der Leber (Calcidiol) und dann an Position 1 in der Niere zu einem aktiven Hormon, dem 1,25-Dihydroxy-Vitamin D3 (Calcitriol oder D-Hormon) wird [5] (Abb. 1). Damit wurde auch klar, dass die primäre Bezeichnung Vitamin genau genommen unzutreffend ist. Colecalciferol ist kein essenzieller, stoffwechselaktiver Nahrungsbestandteil, sondern ein Prohormon, das ganz überwiegend im menschlichen Körper produziert wird [11].

 

Abb. 1 Stoffwechselweg zum Calcitriol.

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Abb. 1 Stoffwechselweg zum Calcitriol.

 

Die Hauptquelle des Menschen für Vitamin D ist die Eigensynthese in den oberen Hautschichten. Hier wird die Vorstufe, das 7-Dehydrocholesterol mithilfe des UV-Lichtes in Colecalciferol (Vitamin D3) umgewandelt. Für diesen Vorgang ist UV-Licht mit einer Wellenlänge von 290 bis 315 nm (UV-B-Licht) notwendig [11]. Die Nahrung ist eine sekundäre Quelle der Vitamin-D-Versorgung. Die alimentäre Zufuhr ist unregelmäßig, schwankend und in den meisten Fällen nicht ausreichend. Am meisten Vitamin D enthält frischer, fetter Seefisch, deutlich weniger Eigelb, Butter und Milch [14].

Die große Bedeutung einer adäquaten Vitamin-D-Versorgung zeigt sich daran, dass die Gefahr eines Vitamin-D-Mangels im Laufe der Evolution der Menschheit offenbar zu einem wichtigen Selektionskriterium wurde. Bei der Ausbreitung der Menschheit von ihrem Ursprungsgebiet in Ostafrika in andere Regionen der Erde haben sich unterschiedliche Rassen und Hautfarben entwickelt. Besonders auffällig ist die Tatsache, dass bei denen, die in sonnenärmere Gebiete vordrangen, also deutlich nördlich bzw. südlich vom Äquator, die Hautfarbe immer heller wurde. In Afrika, wo die Sonne im Übermaß scheint, stellt die dunkle Hautfarbe einen Schutz vor den schädlichen Auswirkungen der Sonnenstrahlen dar. 

In Gebieten, in denen nur vergleichsweise wenig UV-B-Strahlung die Erdoberfläche erreicht, ist dieser Schutz aber nicht mehr von Nutzen, sondern ungünstig, da die dunklen Pigmente die Bildung von Vitamin D in der Haut erheblich einschränken bzw. völlig unmöglich machen. Das Vorhandensein eines ausreichend hohen Vitamin-D-Spiegels ist also offensichtlich für das Überleben des Organismus so wichtig, dass nur die Individuen sich langfristig durchsetzen konnten, deren Hautfarbe hell genug war, um genügend Sonnenstrahlung aufzunehmen und ausreichend Vitamin D zu bilden.

UV-B-Strahlung hat eine kürzere Wellenlänge als UV-A und wird von der Atmosphäre und der Ozonschicht stark reflektiert bzw. absorbiert, am wenigsten in Äquatornähe, mit zunehmenden Breitengraden aber in steigendem Maße. Deshalb erreichen während des Winterhalbjahres in den äquatorferneren, polnäheren Gebieten so gut wie keine UV-B-Strahlen die Erdoberfläche. Die Eigensynthese mithilfe des Sonnenlichts findet daher in den Ländern der nördlichen/südlichen Erdhalbkugel (> 45° nördlicher/südlicher Breite) in der so genannten „dunklen Jahreszeit“ (Norden: Oktober bis April) praktisch nicht statt [822]. Bei reichlicher Sonnenexposition in den Sommermonaten wird Vitamin D im Fettgewebe gespeichert. Meist reicht jedoch das Depot nicht bis zum Ende des nächsten Frühjahres aus.

Pleiotxrope Effekte von Vitamin D

Das aus Vitamin D gebildete D-Hormon wirkt durch Bindung an den Vitamin–D-Rezeptor (VDR) pleiotrop auf multiple Gewebe und Organe. Die positiven Wirkungen auf Osteopathien sind bereits pleiotropen Effekten auf Knochen, Darm, Nebenschilddrüse und Muskulatur zu verdanken. Belege hierfür sind u. a. Studien, die zeigen, dass die Schwank- und Sturzneigung und somit auch die Häufigkeit von Frakturen mit zunehmendem Vitamin-D-Spiegel abnimmt [2421].

In den letzten Jahren wurde gezeigt, dass Vitamin D darüber hinaus für eine Vielzahl von biologischen Vorgängen bedeutsam ist: Als weitere extraskeletale Effekte wurden antiproliferative, antikanzerogene, immunmodulatorische und antiinflammatorische Wirkungen beschrieben. Diese extraskeletalen, pleiotropen Effekte werden zurzeit weltweit intensiv beforscht (Tab. 1).

Tabelle 1 Pleiotrope Effekte von Vitamin D bzw. D-Hormon

Skelett und Kalziumphosphatstoffwechsel

  • Dualer, osteoanaboler und antiresorptiver Effekt auf Umbau
  • Mineralisation der Knochenmatrix
  • Verbesserung der intestinalen Kalzium- und Phosphatresorption
  • Hemmung einer gesteigerten Parathormonsekretion
  • Sturzrisiko
  • Muskel (Masse und Kraft) [2, 4]
  • Zentrales Nervensystem (Koordination, Balance) [2, 4]

Weitere extraskeletale Effekte

  • Antiinflammatorisch-immunosuppressive Effekte [14] (Risikominderung Infektionen viral/bakteriell)
  • Antiproliferative Effekte, Zelldifferenzierung (Psoriasis) [14]
  • Risikominderung Karzinomerkrankungen [7, 9]
  • Risikominderung Diabetes, kardiovaskuläre Mortalität u. a. [6, 13, 23, 17]

So zeigen etliche Studien einen Zusammenhang zwischen Vitamin-D-Mangel und bestimmten Karzinomen, insbesondere Dickdarm-, Prostata-, Brust- und Hautkrebs [79]. Weiterhin gibt es valide Forschungsergebnisse, die zeigen, dass z. B. das Auftreten von Herz-Kreislauf-Erkrankungen mit der Versorgung mit Vitamin D zusammenhängt [131723]. Fast täglich werden Studienergebnisse veröffentlicht, die weitere positive Gesundheitseffekte einer ausreichenden Vitamin-D-Versorgung aufzeigen. Nach gängiger Meinung werden die Vitamin-D-Wirkungen dem Metaboliten Calcitriol zugerechnet, sodass Vitamin D und Calcidiol als biologisch unwirksam gelten. Inzwischen mehren sich aber die Hinweise, dass dem nicht so sein könnte, d. h. Vitamin D und auch Calcidiol könnten durchaus auch biologisch wirksam sein [1].

Eine verlässliche Information über die Vitamin-D-Versorgung vermittelt der 25-Hydroxy-Vitamin-D-(25-OH-VitD-) Spiegel. Aufgrund verschiedener Untersuchungen und Studien gilt heute ein 25-OH-VitD-Spiegel von mindestens 30 ng/ml als Suffizienz. Werte zwischen 20 und 30 ng/ml gelten als Insuffizienz, Werte von weniger als 20 ng/ml als Mangel und von weniger als 7 ng/ml als schwerer Mangel [31214].

Eigene Studie zur Vitamin-D-Versorgung in Deutschland

Um die Frage zu prüfen, ob in Deutschland eine womöglich relevante Unterversorgung vorliegt, wurde im Jahre 2007 eine bundesweite Querschnittsstudie zum Ende der Winterzeit (Februar bis Mai) durchgeführt. In der „De-Vitamin-in-Deutschland“ Studie (DeViD) wurde der Vitamin-D-Status deutschlandweit bei unselektierten Probanden aus hausärztlichen Praxen ermittelt, um so auf die Versorgung der Gesamtbevölkerung in Deutschland schließen zu können. Von 1343 Probanden (615 Männer, 728 Frauen), gleichmäßig verteilt über Lebensalter von 20 bis 99 Jahren, konnten auswertbare Daten erhoben werden. Der gefundene Gesamtmittelwert für 25-OH-VitD lag mit 16,23 ng/ml deutlich unterhalb der Schwelle von 20 ng/ml, ab der von einem Vitamin-D-Mangel gesprochen wird. 

Ein Unterschied zwischen den beiden Geschlechtern fand sich dabei nicht. Insgesamt zeigten 92% der Untersuchten Vitamin-D-Werte im Bereich der Insuffizienz (< 30 ng/ml), 74% der Blutwerte im Bereich des Mangels (< 20 ng/ml) und des schweren Mangels (< 7 ng/ml). Nur etwa 8% der Probanden hatten einen suffizienten 25-OH-VitD-Wert von > 30 ng/ml. Altersbezogen lagen die 25-OH-VitD-Werte von 80% der über 70-Jährigen, 73% der 50- bis 70-Jährigen und 69% der unter 50-Jährigen unterhalb von 20 ng/ml, also im Bereich des Mangels und schlechter [1518]. Ähnliche Daten fand der German National Health Interview and Examination Survey für 1998 (Mittelwert: 18 ng/ml) [10].

Konsequenzen der Vitamin-D-Unterversorgung in Deutschland

Die Daten der DeViD-Studie machen deutlich, dass eine unzureichende Vitamin-D-Versorgung nicht nur bei älteren Menschen zu finden ist, sondern einen Mangel darstellt, der in der gesamten Bevölkerung und in allen Altersklassen bei beiden Geschlechtern verbreitet ist. Bei den untersuchten Personen handelte es sich um Menschen, die zumindest zum Zeitpunkt der Untersuchung in ärztlicher Behandlung standen. Dass dennoch 92% der Untersuchten Vitamin-D-Werte im Bereich der Insuffizienz und 74% sogar im Bereich des Mangels bzw. schweren Mangels hatten, zeigt sehr eindrücklich, dass ein Bewusstsein, dass hier ein Mangel existieren könnte, offensichtlich bei Betroffenen und Ärzten fehlt. 

Dass dies sogar für Patienten zutrifft, die eine eindeutig Vitamin-D-Mangel-assoziierte Erkrankung haben, zeigen die Werte der Subgruppe der Probanden mit Osteoporose/Osteopenie (n = 109). Diese Gruppe hatte im Mittel einen signifikant höheren 25-OH-VitD-Spiegel (19,28 ng/ml) als die Gesamtpopulation (16,23 ng/ml), vermutlich aufgrund einer teilweisen Substitution. Dennoch wurde aber der Versorgung mit Vitamin D offensichtlich in den meisten Fällen nicht ausreichend Beachtung geschenkt, da der mittlere Vitamin-D-Spiegel immer noch unterhalb von 20 ng/ml und damit weiterhin im Bereich des Mangels lag. Es ist zurzeit allgemein akzeptiert, dass zum Schutz der Knochenmasse Vitamin-D-Werte von mindestens 30 ng/ml erreicht werden sollten [3].

In zwei größeren prospektiven Studien aus dem Jahre 2008 wurde ein signifikanter Zusammenhang zwischen dem Vitamin-D-Spiegel und der Übersterblichkeit ermittelt [616]. In einer weiteren Untersuchung wurde auf der Basis dieser Daten und den Ergebnissen der DeViD- Studie berechnet, wie die Mortalität in der deutschen Bevölkerung durch eine Anhebung des Vitamin-D-Spiegels in der Gesamtbevölkerung verändert werden könnte. Es zeigte sich, dass bei einer Anhebung des durchschnittlichen Vitamin-D-Spiegels auf 30 ng/ml, je nach Berechnung 2,2% bis 18% der Todesfälle vermieden werden könnten [1924].

Vor dem Hintergrund, dass Vitamin D nicht nur den Kalziumspiegel reguliert und bei Rachitis, Osteomalazie und Osteoporose indiziert ist, sondern offenbar für die Gesunderhaltung insgesamt von großer Bedeutung ist, scheint es dringend notwendig, hier entsprechende Aufklärungsarbeit zu leisten. In unserem modernen Leben ist der natürliche Aufenthalt im Sonnenlicht stark reduziert bzw. die Sonneneinwirkung auf die Haut wird durch Kleidung und Benutzen von Sonnencremes mit starken Lichtschutzfaktoren ausgebremst. Der daraus resultierende Vitamin-D-Mangel kann als Zivilisationserkrankung angesehen werden, die womöglich schwerwiegende andere Erkrankungen nach sich zieht.

Um diesen Mangel zu beheben stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Natürlicherweise geschieht die Versorgung, indem man sich der Sonnenbestrahlung aussetzt. Die aktuellen Leitlinien zur Prävention, Diagnostik und Therapie der Osteoporose bei Erwachsenen des Dachverbands Osteologie e. V. (DVO) empfehlen dazu eine tägliche, etwa halbstündige Bestrahlung des unbedeckten Gesichtes und der Unterarme. Dies sollte in der Zeit von Mai bis September möglichst zwischen 10:00 und 15:00 Uhr geschehen, da in unseren Breiten nur dann ausreichend UV-B die Erdoberfläche erreicht. Die Verwendung von Sonnenbänken kann je nach Ausstattung ebenfalls einen Beitrag zur Vitamin-D-Versorgung leisten. Notwendig hierfür sind Röhren mit einem UV-A-Anteil von 95–97% sowie einem UV-B-Anteil von 3–5%.

Am zuverlässigsten und einfachsten ist die Einnahme von Vitamin-D-Supplementen in einer täglichen Dosis zwischen 800 und 2000 IE (20–50 µg Colecalciferol). Inwiefern eine Anhebung des Vitamin-D-Spiegels in der Gesamtbevölkerung zu einer Reduzierung von Morbidität und auch Mortalität und damit auch zu einer Verminderung von Krankheitskosten führen könnte, muss Gegenstand weiterer Untersuchungen sein.

Interessenkonflikt

Prof. Ringe erhält Honorare bzw. finanzielle Unterstützung von Amgen, Servier, MSD, Novartis und Madaus. Diese beeinflussen nicht die hier gemachten Aussa - gen zu Vitamin D. Dr. Kipshoven ist Mitarbeiter der Rottapharm|Madaus Madaus GmbH.

Literatur

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