Vitamin D3 (Colecalciferole)

Physiologische Bedeutung

Unter den Vitaminen hat Vitamin D eine Son­derstellung, da der menschliche Organis­mus es in den Keratinozyten der Haut aus 7-Dehydrocholesterol (Provitamin D3) durch die Einwirkung von UV-Licht selber bilden kann. Das endogen gebildete Vitamin D(Colecalciferol) wird über Cytochrom P450-abhängige Enzymsysteme in der Leber zu 25-Hydroxy-Colecalciferol und anschließend in der Niere zu 1,25-Dihydroxy-Colecalciferol (Calcitriol), der eigentlichen Wirkform hydroxyliert. Da Cholesterol in der Regel im Organismus ausreichend verfügbar ist und die Bildung der eigentlichen Wirkform in der Leber und der Niere erfolgt, stellt Calcitriol im engeren Sinne kein Vitamin, sondern ein Hormon dar. Das in den Nebenschilddrüsen gebildete Parathormon steigert die Hydroxylierungsrate in der Niere und damit die Bil­dung von Calcitriol. Im Zusammenspiel mit Calcitonin und Parathormon ist Vitamin Dessenziell für die Aufrechterhaltung physio­logischer Calcium- und Phosphatkonzentra­tionen.

Vitamin D3 steigert die Resorption von Calcium aus dem Darm, indem es in der Dünndarmschleimhaut die Bildung eines calciumbindenden Proteins induziert. Zusätz­lich fördert es die Rückresorption von Calci­um in den Nieren und stimuliert die Osteoklastentätigkeit. Durch die Aktivität der Osteoklasten wird ein Skelettwachstumfak­tor (SGF) freigesetzt, der die Osteoblasten stimuliert. Der Anstieg des Blutcalciumspiegels führt zu verstärktem Knochenaufbau durch die Osteoblasten. Über seinen Einfluss auf den Calciumstoffwechsel ist Vitamin Dfür den normalen Aufbau von Knochen und Zähnen sowie die Erregungsleitung in Mus­kel- und Nervenzellen essenziell. Ein Vita­min D-Mangel ist daher mit einer mangelhaf­ten Mineralisierung des Knochens und gerin­ger Knochendichte assoziiert, der sich bei Kleinkindern in Form der Rachitis, beim Er­wachsenen als Osteomalazie äußert.

Neben seiner Bedeutung für den Calcium­stoffwechsel ist Vitamin D3 wichtig für eine normale Differenzierung und Proliferation der Hautzellen. Immunkompetente Zellen wie Makrophagen, B- und T-Lymphozyten besitzen Vitamin D-Rezeptoren, über die Vi­tamin D3 zusätzlich eine immunmodulieren­de Wirkung ausübt. Auch immunsupprimierende Effekte auf die Karzinogenese werden für Vitamin D beschrieben.

Vitamin D kann bei ausreichender Sonnenbe­strahlung vom Organismus selbst produ­ziert werden, so dass die Ermittlung eines tatsächlichen Bedarfs schwierig ist. Bei Säuglingen und Kleinkindern reicht in unse­ren Breiten aufgrund der hohen Luftver­schmutzung die endogene Vitamin D-Synthe­se nicht aus, um Hypovitaminosen zu ver­meiden. Auch bei Menschen, deren Haut auf­grund ihrer Lebensgewohnheiten oder aus Altersgründen selten Kontakt mit Sonnen­licht hat, sollte auf eine ausreichende Vitamin D-Versorgung geachtet werden (siehe Tab. 3.14). Die D-A-CH-Referenzwerte empfeh­len für Säuglinge die tägliche Aufnahme von 10 pg (400 I.E.), für Schwangere und Stillen-

Vitamin D-Gehalt ausgewählter Nah­rungsmittel

Nahrungsmittel     Vitamin D-Gehalt (pg/100 g)

Hering                           26,7

Lachs                             16,3

Thunfisch                        4,5

Butter                              1,2

de, für Kinder, Jugendliche und Erwachsene 5 pg (200 I.E.) Vitamin D3, für Personen ab dem 65. Lebensjahr 10 pg (400 I.E.) Vitamin D3 (1 pg Vitamin D3 entspricht 40 I.E.).

Neben der endogenen Synthese wird exo­gen zugeführtes Vitamin D3 mit Hilfe von Gallensäuren in Chylomikronen inkorporiert, als fettlösliche Verbindung im Dünndarm mittels passiver Diffusion resorbiert und anschließend wie das endogen gebildete Colecalciferol hydroxyliert.

  • Alter: Eingeschränkte Nierenfunktion, un­genügende Versorgung mit Nährstoffen, geringe Sonnenlichtexposition, geringe körperliche Aktivtät.
     
  • Arzneimittel: Antiepileptika (z.B. Pheno-barbital, Primidon) beschleunigen den Vi­tamin D-Metabolismus (Cyt-P450). Ohne eine Vitamin D-Substitution führt eine Langzeitmedikation mit Antiepileptika in bis zu 10% der Fälle zu einer Hypovitami­nose D („Osteopathia antiepileptica"). Paraffin und Colestyramin verursachen ei­ne Malabsorption fettlöslicher Vitamine. Glucocorticoide wirken Vitamin D anta­gonistisch: Sie vermindern die Calciumresorption im Darm, fordern die Calciumex-kretion über die Nieren und erniedrigen die Knochenneubildung durch Osteoblas­ten („Corticoid-Osteoporose").
  • Erhöhter Bedarf: Säuglinge, Kleinkinder, Menopause, Schwangerschaft, Stillzeit, Wachstum, dunkle Hautfarbe.

  • Ernährung: Rein vegetarische Kost ver­bunden mit geringer Sonnenlichtexposi­tion; Calciummangel erhöht den Vitamin D-Stoffwechsel Hypoparathyreodismus (PTH-Sekretion), Pseudohypoparathyreoidismus (renale Resistenz gegen PTH), primärer Hyperpa-rathyreoidismus (erhöhter Stoffwechsel) Maldigestion/-absorption: CED, Leber­und Gallenblasenerkrankungen, Magenre­sektion, Kurzdarmsyndrom, Mukoviszi­dose, Pankreasinsuffizienz, Niereninsuffizienz (Störung der loc-Hydroxylierung), nephrotisches Syndrom, Hämodialyse.

  • Abfall der 25(OH)D3-Spiegel im Serum (Referenzbereich: a) Sommer: 50-300 nmol/1, b) Winter: 25-125 nmol/1). 25(OH)D3-Spiegel 3-Spiegel: > 100 nmol/1).

  • Blut: Die reduzierten Calcium- und Phos­phatspiegel im Blut führen zu einer gestei­gerten Aktivität der alkalischen Phospha­tase und zu sekundärem Hyperparathy-reoidismus (Osteolyse). Pyridinium cross-links (Pyridinolin, De-soxypyridinolin): Erhöhte renale Exkre­tion. Pyridinium cross-links verbinden im Knochengewebe benachbarte Kollagen-Moleküle.
     
  • Rachitis: Vitamin-D-Mangel verursacht bei Säuglingen und Kleinkindern Rachitis, auch „Englische Krankheit" genannt. Zu den typischen Kennzeichen gehören: Ver­formungen der Röhrenknochen, des Schä­dels und der Wirbelsäule. Das Absinken des Blutcalciumspiegels führt zu tetani-schen Krämpfen (Spasmophilie).
  • Beim Erwachsenen wird die aufgrund der gestörten Einlagerung von Mineralien ver­ursachte Knochenerweichung als Osteo­malazie (Skelettdeformierungen, Kno­chenschmerzen und Spontanbrüche) be­zeichnet.

  • Vitamin D-Mangel kann sich auch in Form unspezifischer Symptome wie chronische Müdigkeit, Reizbarkeit, erhöhte Infektan­fälligkeit und Schlafstörungen äußern. Erhöhtes Risiko für Tumoren der Mamma und des Kolons.

Diabetes mellitus

Die Inselzellen des Pankreas benötigen für die normale Insulinausschüttung Vitamin D. Ein Mangel an Vitamin D kann mit einge­schränkter Glucosetoleranz einhergehen. In einer Untersuchung an 142 Holländern im Alter von 70 bis 88 Jahren wurde anhand ei­nes oralen Glucosetoleranztestes festgestellt, dass bei Vitamin D-Mangel die Glucosetole­ranz, die Insulinsekretion und die Insulinsen-sitivität deutlich beeinträchtigt sind. Hypovi­taminose D könnte nach Meinung der Auto­ren ein eigenständiger Risikofaktor bei der Entwicklung einer Glucoseintoleranz und des Altersdiabetes darstellen. In einer eu­ropäischen Multizenterstudie wurden die Da­ten von insgesamt 820 jugendlichen Diabeti­kern und 2335 altersgleichen Kontrollen aus­gewertet. Kinder, die in den ersten Lebens­jahren mit Vitamin D supplementiert wur­den, hatten ein signifikant reduziertes Risiko an einem Typ-I-Diabetes zu erkranken. Mög­licherweise hemmt Vitamin D die bei der Diabetesentstehung beteiligten Autoimmun­prozesse.

Epilepsie - Osteopathia antiepileptica

Über die Induktion mikrosomale Enzymsys­teme in der Leber und chronisch erhöhter Cytochrom-P450-Aktivität steigern Antiepi­leptika (Phenytoin, Carbamazepin, Pheno-barbital) den enzymatische Abbau von Vita­min D. Es kommt zu einem signifikanten Ab­fall der 25-Hydroxy- und 1,25-Dihydroxy-Vitamin D3-Spiegel im Serum und als Folge der Hypocalcämie zu einem Anstieg des Parathormonspiegels (sekundärer Hyperparathyreoidimus). Die Exkretion von Pyridino-lin-Crosslinks steigt als Zeichen der erhöhten Knochenresorption an. Abnehmende Knochendichte (Lendenwirbelsäule L2-L4) und Knochenzellproliferation sind mit einem er­höhten Frakturrisiko assoziiert. Unter Lang­zeitmedikation mit Antiepileptika sollte da­her unabhängig vom Alter und Geschlecht grundsätzlich auf eine adäquate Versorgung der Patienten mit Calcium und Vitamin D (400-1000 I.E./d) geachtet werden.

Hypoparathyreoidismus

Parathormonmangel ist mit einer Hypocalc­ämie und Hyperphosphatämie verbunden. Durch den Calciummangel kann sich eine Te­tanie entwickeln. Zur Therapie wird Colecalciferol (10000-20000 I.E./d, CAVE: Serumcalcium-Kontrollen) eingesetzt.

Krebs

Neben der Regulierung der Calcium-homöostase ist der Einfluss des Vitamin D auf die Zelldifferenzierung, das Immunsys­tem und das Tumorwachstum von besonde­rer Bedeutung. Epidemiologische Studien ge­ben Hinweise darauf, dass eine gute Versor­gung mit Vitamin D (800 I.E./Tag) und Cal­cium (1800 mg/Tag) einen gewissen Schutz­faktor gegenüber dem Auftreten von Kolon-und Mammakarzinomen darstellt. Im Zu­sammenhang mit Brustkrebs wird eine Wech­selwirkung von Vitamin D mit Östrogenre­zeptoren und Hemmung des durch Östrogene induzierten Zellwachstums in der Brustdrüse diskutiert.

Chronische Niereninsuffizienz

Colecalciferol (Vitamin D3) wird in der Nie­re in die eigentliche Wirkform Calcitriol überführt. Bei eingeschränkter Nierenfunkti­on kann diese Aktivierung nicht mehr statt­finden. Es entwickelt sich eine renale Osteo­pathie. Zur Therapie werden deshalb hydroxylierte Vitamin D-Derivate, wie Calcitri­ol, eingesetzt. Neben der Substitution von Calcitriol ist eine Normalisierung des Serum­phosphatspiegels von elementarer Bedeutung (Hyperphosphatämie!)

Osteoporose

Insbesondere ältere Menschen und Frauen in der Menopause weisen häufig erniedrigte Vitamin D-Plasmaspiegel auf. Durch eine rechtzeitige und permanente Zufuhr von Cal­cium und Vitamin D kann bei Senioren die Inzidenz von Oberschenkelhalsfrakturen signi­fikant gesenkt werden. Für die Osteoporose-Prävention sollte vor allem bis zum 30. Le­bensjahr auf eine calciumreiche Ernährung mit reichlich Milch und Milchprodukten ge­achtet werden. Zur Osteoporose-Prophylaxe werden täglich 400 bis 1000 I.E. Vitamin D in Kombination mit 1000 bis 1500 mg Calcium gegeben. In der unterstützenden Therapie der Osteoporose wird Vitamin D in Dosierungen von 1000 bis 3000 I.E. eingesetzt (regelmäßi­ge Calcium-Kontrollen!).

Psoriasis

In Therapie der Psoriasis wird Vitamin D (Calcitriol) systemisch und in Form seiner Derivate wie Calcipotriol zur lokalen Thera­pie eingesetzt. Vitamin D greift regulierend in die gestörte Zelldifferenzierung und -proliferation ein.

Vitamin D-Supplementierung bei Säuglingen -Rachitisprophylaxe

Die Deutsche Gesellschaft für Kinderheil­kunde empfiehlt unabhängig von der Vita­min D-Produktion durch UV-Licht in der Haut und der Vitamin D-Zuführ durch Frau­enmilch bzw. Säuglingsmilch zur Rachitis­prophylaxe bei gestillten und nicht gestillten Säuglingen die tägliche Gabe einer Vitamin D-Tablette von 10-12,5 pg (400-500 I.E.) ab dem Ende der ersten Lebenswoche bis zum Ende des 1. Lebensjahres. Die Prophylaxe kann im 2. Lebensjahr im Herbst und Winter fortgeführt werden. Kinder mit dunkler Haut­farbe haben ein erhöhtes Risiko für Rachitis und benötigen daher eine höhere Dosierung. Ebenfalls gefährdet sind Kinder, die nicht ausreichend mit Calcium versorgt werden (asiatischer Kulturbereich, vegane Ernäh­rung). Eine Vitamin D-Substitution in den er­sten Lebensjahren war in der EURODIAB-Studie mit einem signifikant geringeren Risi­ko an einem Typ-I-Diabetes zu erkranken as­soziiert!

Rachitistherapie

In der Rachitistherapie werden 1000-5000 I.E. Vitamin D3 täglich über ein Jahr (zusam­men mit Calcium- und Phosphationen) gege­ben. Zur Einleitung können eimalig 200000 I.E. Vitamin D3 appliziert werden.

Weitere Anwendungsgebiete

Mukoviszidose, Multiple Sklerose, CED, Osteomalazie, Polyarthritis, Psoriasis.

Bei den fettlöslichen Vitaminen A und D be­steht das Risiko einer Hypervitaminose. In Dosierungen von bis zu 1000 I.E. täglich verursacht Vitamin D nur in Ausnahmefal­len Nebenwirkungen. Dennoch ist eine hochdosierte Vitamin D- oder A-Substitu-tion kein Fall für die Selbstmedikation und sollte grundsätzlich nur nach Rücksprache mit dem Arzt erfolgen. Die regelmäßige Einnahme hoher Vitamin D-Dosen kann in Folge einer Hyperkalzämie zu ernsten Nebenwirkungen führen. Als klinische Sym­ptome treten Durchfälle, Übelkeit, Kopf-und Gelenkschmerzen auf. Die mit der Ablagerung von Calcium in den Gefäßen verbundene Gefaßverkalkung führt zu Arte­riosklerose und Nierenversagen. Allerdings ist man weder durch zu langen Aufenthalt in der Sonne noch durch die Aufnahme Vita­min D-haltiger Nahrungsmittel einem erhöhten Risiko ausgesetzt. Nach Ernäh­rungsberichten der DGE besteht in Deutsch­land eher die Gefahr einer Unterversorgung mit Vitamin D. Frauen aller Altersgruppen sowie Männer bis zum 25. Lebensjahr liegen deutlich unter den täglichen Zuführempfeh­lungen der DGE!

Wechselwirkungen

Bei gleichzeitiger Einnahme von Thiazi­den kann sich das Risiko einer Hypercalcämie erhöhen, da Thiazide die renale Calciumausscheidung verringern.

Gegenanzeigen

Patienten mit Hypercalcämie dürfen nicht mit Vitamin D behandelt werden. Bei Nieren­steinen, Sarkoidose und Immobilisation soll­te unbedingt vor Einnahme eines Vitamin D-Präparates der Arzt konsultiert werden.

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