Vitamin D – Mehr als nur für die Knochen wichtig?

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Wofür wir Vitamin D benötigen und welchen Einfluss es auf unsere Gesundheit hat

Ein Beitrag von Frau Dr. rer. nat. Larissa Tetsch

Der Mensch benötigt Vitamin D, um das Hormon Calcitriol herzustellen. Gut belegt ist dessen Förderung des Knochenaufbaus und damit ein Zusammenhang von Vitamin D-Mangel und Knochenerkrankungen wie Rachitis und Osteoporose. Dazu mehren sich Hinweise auf einen Einfluss von Vitamin D auf viele andere Organsysteme und Krankheitsbilder. Weltweit herrscht eine große Unterversorgung mit Vitamin D, und viele Menschen nehmen dieses in Tablettenform ein. Ob eine Gabe von Vitamin D-Pärparaten über den Einfluss auf den Knochenaufbau hinaus positive Effekte hat, wird in einer neuen Übersichtsstudie beleuchtet.

 

Unter dem Begriff Vitamin D wird eine Gruppe fettlöslicher Substanzen zusammengefasst, die eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Calcium-Spiegels im Blut und damit beim Knochenaufbau spielen.

Abb. 1: Produktion von Vitamin D3 und Calcitriol. Vitamin D3 (Cholecalciferol) wird in der Haut unter Einwirkung von UVB-Strahlung des Sonnenlichts aus 7-Dehydrocholesterol hergestellt. In der Leber entsteht daraus die Speicherform Calcidiol, die wiederum in den Zielgeweben wie der Niere zum aktiven Hormon Calcitriol umgewandelt wird. Dies geschieht jeweils durch das enzymatische Anhängen einer OH-Gruppe an Cholecalciferol bzw. Calcidiol (rote Kreise). Der zweite dieser Umwandlungsschritte wird durch das Enzym 1-Hydroxylase durchgeführt. Das Hormon Calcitriol bindet schließlich an den Vitamin D-Rezeptor in den Zellen der Zielgewebe und löst dort verschiedene Reaktionen – die biologische Wirkung des Hormons – aus.

Ein Mangel an Vitamin D kann bei Kindern zu einer als Rachitis bekannten Fehlbildung der Knochen und bei Erwachsenen zur einer schmerzhaften Knochenerweichung (Osteomalazie) führen. Vitamin D ist die Vorstufe des Hormons Calcitriol und wird in der Haut aus 7-Dehydrocholesterol gebildet, das mit der Nahrung aufgenommen wird (Abb. 1). Die Umwandlung in Vitamin D3 (auch Cholecalciferol) geschieht nur unter Einwirkung von Sonnenlicht, genauer dem UVB-Anteil des Sonnenlichts. Durch die Bestrahlung entsteht aus 7-Dehydrocholesterol zuerst Prävitamin D3, das aber spontan zu Vitamin D3 umgewandelt wird. Dabei werden 80 % des Prävitamins in der Haut innerhalb von acht Stunden zu Vitamin D3 umgesetzt.

Dieses gelangt ins Blut und wird so in die Leber transportiert. Dort wird es durch das Anhängen einer OH-Gruppe in Calcidiol (auch 25(OH)-Vitamin D3) umgewandelt. Calcidiol ist eine Speicherform von Vitamin D3, die zur Verfügung steht, wenn die Produktion für kurze Zeit, beispielsweise bei fehlendem Tageslicht, unterbrochen wird. Anhand der Menge der Speicherform im Blut kann auch die Vitamin-D-Versorgung im Körper bestimmt werden. Das Calcidiol gelangt dann ebenfalls über den Blutstrom zu seinen Zielgeweben, zum Beispiel zu den Nieren, wo es zum physiologisch aktiven Hormon Calcitriol (auch 1α,25(OH)2-Vitamin D3) umgewandelt wird. Dies geschieht durch das Enzym 1α-Hydroxylase, die eine weitere OH-Gruppe an das Molekül anfügt.

 

Vitamin D-Mangel ist häufig

In den Zellen der Zielorgane wirkt Calcitriol, indem es an den Vitamin-D-Rezeptor (auch Calcitriol-Rezeptor) bindet und mit diesem in den Zellkern wandert. Dort bindet der Komplex an die DNA und sorgt dafür, dass bestimmte Gene abgelesen und dadurch Eiweiße mit entsprechenden biologischen Wirkungen gebildet werden. Schon lange ist bekannt, dass Calcitriol den Knochenstoffwechsel reguliert und insbesondere den Aufbau von Knochensubstanz fördert. Dabei spielt vor allem die durch Calcitriol bewirkte bessere Aufnahme von Calcium aus dem Darm eine Rolle, denn Calcium wird für den Einbau in die Knochenmatrix benötigt.

Seit einiger Zeit häufen sich außerdem Beobachtungen zu einem Zusammenhang von niedrigen Vitamin D3-Blutspiegeln mit verschiedenen Krankheiten wie Krebserkrankungen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Bluthochdruck, Diabetes Typ 2, Übergewicht, Atemwegsinfekte und Depressionen. Da sich der Vitamin D-Rezeptor und die 1a-Hydroxylase als Enzym, das die Umwandlung von Calcidiol in das aktive Hormon Calcitriol umwandelt, in vielen Geweben nachweisen lässt, ist dies durchaus plausibel. Vor diesem Hintergrund scheint es problematisch, dass weltweit eine große Unterversorgung mit Vitamin D vorliegt, insbesondere auch bei Schwangeren und alten Menschen, die sich wenig im Freien aufhalten. Auch dunkelhäutige Menschen, die in gemäßigten Breiten leben, sind oft schlecht mit Vitamin D versorgt, da ihre Haut an die starke Sonneneinstrahlung in tropischen Regionen angepasst ist.

Zudem enthalten nur wenige Lebensmittel nennenswerte Mengen an Vitamin D. Dazu gehören vor allem Fettfische wie Hering, Aal, Lachs, Sardine und Thunfisch, aber auch Lebertran (einzige Vitamin D-Quelle der Eskimos in der Polarnacht!), Hühnereier, Käse, Butter, Pilze, Avocados und Margarine. Tierische Vitamin D-Quellen enthalten Vitamin D3 und damit die Form, die auch der Mensch herstellen kann. Pflanzliche Quellen enthalten das strukturell verwandte Vitamin D2 (Ergocalciferol), das im Körper zu Vitamin D3 umgewandelt werden kann. Als Grenze für eine Unterversorgung mit dem Vitamin gilt allgemein eine Konzentration im Blut von zwischen 50 und 80 nmol/L, während man unterhalb einer Konzentration von 50 nmol/L von einem Vitamin D-Mangel spricht.

Eine aktuelle Übersichtsarbeit hat nun alle verfügbaren Metaanalysen, in denen die Daten von klinischen Studien zur Wirkung einer Gabe von Vitamin D-Präparaten zusammengefasst sind, neu ausgewertet und daraufhin untersucht, ob es Hinweise auf eine über den Knochenstoff­wechsel hinausgehende positive Wirkung des Vitamins gibt.

 

Überprüfte Anwendungsgebiete von Vitamin D-Präparaten

Herz-Kreislauf-Erkrankungen

Ein Zusammenhang von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Vitamin D-Mangel erscheint plausibel, weil der Vitamin D-Rezeptor und die 1a-Hydroxylase in Geweben der Blutgefäße und Herzmuskelzellen nachweisbar sind. So soll eine ausreichende Versorgung mit dem Vitamin das übermäßige Wachstum von glatten Muskelzellen in der Gefäßwand verhindern und einen entzündungshemmenden Einfluss ausüben. Niedrige Vitamin D-Blutspiegel gehen oft mit erhöhten Entzündungsmarkern einher, die für viele Herz-Kreislauf-Erkrankungen mitverantwortlich sind. Die neu ausgewerteten Daten lieferten allerdings keine Hinweise darauf, dass Vitamin D-Präparate das Auftreten von Herz-Kreislauf-Erkrankungen verringern können.

 

Blutdruck

Vitamin D könnte außerdem über die Hemmung des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems einem Bluthochdruck entgegenwirken. So deuten Studien darauf hin, dass Vitamin D die Bildung von Renin unterdrückt, denn Patienten mit Vitamin D-Mangel weisen erhöhte Mengen an Renin auf. Letzteres steht am Anfang einer als Renin-Angiotensin-Aldosteron-System bekannten Kaskade, die den Flüssigkeits- und Elektrolythaushalt des Körpers reguliert und somit in entscheidender Weise auf den Blutdruck einwirkt. Eine hohe Konzentration an Renin sorgt durch die Aktivierung von Angiotensin für eine Verengung der Gefäße und die Produktion des Hormons Aldosterol, das wiederum dafür sorgt, dass in der Niere Wasser und Elektrolyte zurückgehalten werden. Sowohl die Wirkung von Angiotensin als auch die von Aldosterol sorgen somit für einen Anstieg des Blutdrucks. Medikamente zur Blutdrucksenkung wie Betablocker verringern die Ausschüttung von Renin und hemmen damit die Renin-Angiotensin-Aldosterol-Kaskade. Insgesamt deuteten immerhin zwei von neun untersuchten Metananalysen und 9 von 59 klinischen Studien auf eine blutdrucksenkende Wirkung von Vitamin D hin.

 

Diabetes Typ 2

Da Tierversuche darauf hindeuten, dass Vitamin D-Mangel die Ausschüttung von Insulin hemmt, könnte eine Vitamin D-Gabe einen positiven Einfluss auf den Blutzuckerspiegel ausüben. So führte in Ratten die Gabe von Vitamin D dazu, dass die Tiere mehr Insulin ausschieden und folglich nach der Aufnahme von Zucker keine erhöhten Blutzuckerwerte aufwiesen. Die nun ausgewerteten Daten sahen allerdings keine Anzeichen für einen positiven Einfluss von Vitamin D auf die Entwicklung von Typ 2-Diabetes. Für die Auswertung standen jedoch nur wenige Studien zur Verfügung, und die meisten Studienteilnehmer wiesen vor der Behandlung keinen nachgewiesenen Vitamin-Mangel auf. Deshalb kann ein positiver Effekt des Vitamins auf den Zuckerstoffwechsel anhand der vorliegenden Daten noch nicht ausgeschlossen werden.

 

Körpergewicht

Übergewichtige Menschen weisen in der Regel geringere Blutwerte für Vitamin D3 auf als normalgewichtige. Dies könnte zum einen daran liegen, dass Vitamin D im Fettgewebe gespeichert wird, und somit möglicherweise weniger Vitamin ins Blut gelangt. Zum anderen scheint aber bei Übergewichtigen auch weniger Vitamin D von der Haut ins Blut abgegeben zu werden. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, dass übergewichtige Menschen ihre Haut weniger dem Sonnenlicht aussetzen, entweder weil sie sich anders kleiden als normalgewichtige oder weil sie sich insgesamt weniger im Freien aufhalten. Ob dagegen niedrige Vitamin D-Werte auch Übergewicht begünstigen, ist noch unklar, denn die Datenlage dazu ist widersprüchlich. Da Fettleibigkeit allgemein mit chronischen Entzündungsprozessen assoziiert wird und Vitamin D tendenziell entzündungshemmend wirkt, ist ein solcher Zusammenhang denkbar. Nachgewiesen ist, dass ein Vitamin D-Mangel und die dadurch erniedrigten Calciumspiegel im Blut zu einem sekundären Hyperparathyreoidismus führen können: Dieser ist durch eine vermehrte Bildung des Nebenschilddrüsenhormons Parathormon gekennzeichnet, infolgedessen es zu einer verstärkten Zunahme von Fettgewebe kommen kann. Obwohl diese Zusammenhänge im Großen und Ganzen gut dokumentiert sind, lässt sich anhand der Daten aus den ausgewerteten Metaanalysen nicht ableiten, dass eine Vitamin D-Gabe Übergewicht entgegenwirkt.

 

Geburtsgewicht

Schwangeren Frauen weisen oft einen Vitamin D-Mangel auf. Niedrige Vitamin D-Werte in der Schwangerschaft werden schon länger mit einem niedrigen Geburtsgewicht des Neugeborenen, dem Risiko einer Frühgeburt, einem Schwangerschaftsdiabetes und dem Auftreten einer Präeklampsie (früher als Gestose oder Schwangerschaftsvergiftung bezeichnet) in Verbindung gebracht. Es wird vermutet, dass Vitamin D die Entwicklung der Plazenta und auch die frühe Embryonalentwicklung beeinflusst, indem es die Produktion von Geschlechts- und Schwangerschaftshormonen reguliert. Die meisten ausgewerteten Studien zeigten zwar keinen positiven Einfluss einer Vitamin D-Gabe auf das Geburtsgewicht, doch war bei den teilnehmenden Frauen nicht untersucht worden, ob sie vor der Behandlung an einem Vitaminmangel litten. Außerdem waren nur wenige Studien zu diesem Thema verfügbar und diese begannen erst in einer späten Schwangerschaftsphase, während die beobachtenden Studien, die einen positiven Effekt der Vitamin D-Gabe nahegelegt hatten, bereits in den ersten beiden Trimestern begonnen hatten. Ein Einfluss von Vitamin D auf das Geburtsgewicht kann deshalb aufgrund der vorliegenden Datenlage noch nicht ausgeschlossen werden.

 

Krebserkrankungen

Studien an Zellkulturen haben gezeigt, dass Vitamin D einen regulierenden Einfluss auf verschiedene zelluläre Prozesse wie das Wachstum, die Entwicklung und den Tod von Körperzellen sowie auf die Blutgefäßbildung ausübt und somit der Entstehung von Krebs entgegenwirken könnte. Obwohl beobachtende Studien dies tatsächlich nahelegen, kommt die Neuauswertung der Daten zu dem Schluss, dass belastbare Hinweise für eine Senkung des Risikos für Krebserkrankungen durch eine Gabe von Vitamin D-Präparaten noch nicht vorliegen. Allerdings wurden auch in den relevanten Studien keine Patienten mit niedrigem Vitamin D-Spiegel untersucht, und die Studien liefen nur über einen kurzen Zeitraum, während sich Krebserkrankungen typischerweise über einen längeren Zeitraum entwickeln. Interessanter­weise deuten gerade die Studien, die am längsten liefen, einen umgekehrten Zusammenhang zwischen der Häufigkeit von Krebserkrankungen und der Vitamin D-Versorgung an.

 

Atemwegsinfekte

Schon seit mehr als hundert Jahren wird vermutet, dass ein Mangel an Vitamin D die Empfänglichkeit für Atemwegsinfektionen erhöht. So werden die im Winter häufigen und für viele Todesfälle verantwortlichen Infektionen mit Erkältungs- und Grippeviren auch auf den jahreszeitlich bedingten Vitamin D-Mangel zurückgeführt. Vitamin D stimuliert die angeborene Immunantwort, die eine erste Verteidigungslinie gegen Infektionserreger darstellt, und regt dabei insbesondere die Produktion des antimikrobiellen Peptids Cathelicidin als eine Art körpereigenes Antibiotikum an. Obwohl die meisten Studien, die den Einfluss von Vitamin-D-Präparaten auf die Häufigkeit von Atemwegsinfekten untersuchten, wenige Teilnehmer hatten und nur von kurzer Dauer waren, zeigten immerhin 9 von 30 (30%) eine positive Wirkung der Vitamin D-Gabe. Möglicherweise wird dieser Effekt noch deutlicher, wenn in zukünftigen Studien die Teilnehmer in Altersgruppen aufgeteilt und verschiedene Infektionskrankheiten getrennt betrachtet werden.

 

Depressionen

Auch im Gehirn sind sowohl der Vitamin D-Rezeptor als auch das Enzym zur Produktion von Calcitriol vorhanden. Somit kann Vitamin D das zentrale Nervensystem einschließlich des Gehirns beeinflussen. Insbesondere sieht es so aus, als würde Vitamin D die Synthese der Aminosäure Tryptophan aktivieren, die wiederum für die Produktion des Botenstoffes Serotonin benötigt wird. Niedrige Vitamin D-Spiegel können deshalb einen niedrigen Serotoninspiegel verursachen und dadurch die Entstehung von Depressionen begünstigen. Die meisten Studien zeigten jedoch keinen Effekt einer Vitamin D-Gabe auf die Entstehung oder die Schwere von Depressionen oder sahen einen positiven Effekt sogar nur bei Patienten, die zuvor nachweislich unter keinem Vitamin D-Mangel gelitten hatten.

 

Allgemeine Sterblichkeit

Verschiedene beobachtende Studien deuten darauf hin, dass niedrige Vitamin D-Spiegel mit einer erhöhten Sterblichkeit durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Krebs und anderen Todesursachen im Zusammenhang stehen. Dies macht Sinn, wenn man davon ausgeht, dass die einzelnen Todesursachen selbst durch Vitamin D beeinflusst werden. Interessanterweise existieren Studien, die zwar kein verringertes Auftreten von Krebserkrankungen nach Vitamin D-Gabe, aber dennoch ein damit zusammenhängendes gesunkenes Sterblichkeitsrisiko nahelegen. Insgesamt bestätigte die Neuauswertung der verfügbaren Studien einen positiven Einfluss der Vitamin D-Gabe auf das Sterblichkeitsrisiko. Dabei wirkte offensichtlich nur Vitamin D3 und nicht das strukturell verwandte Vitamin D2 in dieser Weise. Da jedoch durchweg niedrige Vitamindosen verabreicht worden waren, können noch keine Aussagen zu einer Dosis-Wirkungs-Beziehung gemacht werden. Grundsätzlich ist zu erwarten, dass der beobachtete positive Effekt der Vitamingabe noch ausgeprägter wird, wenn ausschließlich Personen mit starkem Vitamin D-Mangel betrachtet werden.

 

Fazit: Nicht bestätigt heißt nicht widerlegt

Insgesamt wurden 54 Metaanalysen ausgewertet, von denen 16 einen positiven Effekt einer Vitamin D-Gabe zeigten (Abb. 2). Dabei berichteten 8 von 12 Metaanalysen (66%) von einer reduzierten Sterblichkeit, 3 von 7 (43%) von einer reduzierten Anzahl an Atemwegsinfekten, 2 von 6 (33%) von einem höheren Geburtsgewicht, eine von 4 (25%) von einem reduzierten Depressionsrisiko und 2 von 9 (22%) von niedrigerem Blutdruck bei Personen, die Vitamin D-Präparate erhalten hatten.

Abb. 2: Mögliche Aufgaben von Vitamin D im menschlichen Körper. Die positive Wirkung des Vitamins auf den Knochenstoffwechsel gilt als hinreichend bestätigt. Für die grün gedruckten Anwendungsgebiete ergab die Übersichtsarbeit Hinweise auf einen positiven Einfluss von Vitamin D-Präparaten, bei den orange gedruckten konnte ein solcher Einfluss bislang nicht bestätigt werden.

Im Gegensatz dazu wurde kein Einfluss der Vitamingabe auch Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Typ 2-Diabetes, Übergewicht und Krebserkrankungen gefunden. Gerade diese Krankheiten entwickeln sich jedoch über einen sehr langen Zeitraum, während die meisten Studien nur kurze Zeit liefen und damit möglicherweise Effekte übersehen wurden.

Die meisten Studien haben außerdem nicht gezielt Menschen mit nachweislichem Vitamin D-Mangel untersucht, so dass davon auszugehen ist, dass die Versuche durch Teilnehmer, die ausreichend mit Vitamin D versorgt waren und bei denen die Vitamingabe deshalb keinen Zusatznutzen brachte, die Ergebnisse verfälschen. Auch die überwiegend kurze Dauer der Studien und die Gabe von zu niedrig konzentrierten Vitamindosen könnten dazu geführt haben, dass positive Effekte übersehen wurden. Generell ist ebenfalls noch nicht auszuschließen, dass die niedrigen Vitamin D-Spiegel nicht die untersuchten Krankheiten begünstigen, sondern dass sie eher eine Folge dieser Krankheiten sind. Zudem hat die Übersichtsarbeit die möglichen Anwendungsgebiete für Vitamin D-Präparate nicht erschöpfend behandelt, so dass weitere wie die Vorbeugung von Demenz und Karies in anderen Studien untersucht werden sollten. Im Moment werden dazu einige großangelegte Studien mit zwischen 6 000 und 25 874 Patienten durchgeführt, die sich auf die knochenunabhängigen Wirkungen von Vitamin D konzentrieren. Die Ergebnisse werden für dieses Jahr erwartet und helfen hoffentlich weiter, den Nutzen von Vitamin D-Präparaten richtig zu bewerten.

Vitamin D – Mehr als nur für die Knochen wichtig?
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Literatur


 

Letzte Aktualisierung am 04.08.2017