Журнал «Боль. Суставы. Позвоночник» 4 (08) 2012

В організм людини вітамін D надходить у формі ерго­ чи холекальциферолу. Ергокальциферол є найбільш поширеною природною формою вітаміну D, що утворюється в рослинах з ергостеролу під ­дією сонячного світла. В організм людини ергокальциферол надходить у відносно невеликій кількості — не більше ніж 20–30 % від потреб. Основними джерелами його поповнення є продукти зі злакових рослин [1].

Холекальциферол утворюється в організмі хребетних тварин, у тому числі амфібій, рептилій, птахів і ссавців, у зв’язку із чим відіграє вагомішу роль у процесах життєдіяльності людини, ніж ергокальциферол, що надходить із їжею. Вітамін D₃ утворюється в дермальному шарі шкіри з попередника провітаміну D₃ — 7­дегідрохолестеролу під впливом короткохвильового ультрафіолетового опромінення спектра В (УФ­В) (довжина хвилі 290–315 нм) у результаті фотохімічної реакції розкриття кільця стероїдного ядра й термоізомеризації, характерної для секостероїдів [2]. Саме холекальциферол розглядають як справжній вітамін D, тоді як інші представники цієї групи вважаються модифікованими похідними вітаміну D [3].

Вітамін D (надходить із їжею або утворюється в організмі в процесі ендогенного синтезу) в результаті двох послідовних реакцій гідроксилювання біо­логічно малоактивних прегормональних форм піддається перетворенню в активні гормональні види: найбільш важливий якісно і кількісно значущий — 1,25­дигідроксивітамін D (1,25(ОН)₂ D) — так званий D­гормон (кальцитріол), і мінорний — 24,25(ОН)₂D [2, 4, 5].

Рівень утворення D­гормону в організмі дорослої здорової людини становить близько 0,3–1,0 мкг/добу. Перша реакція гідроксилювання здійснюється переважно в печінці (до 90 %) за участю мікросомального ферменту 25­гідроксилази з утворенням проміжної біологічно малоактивної транспортної форми — 25(ОН) вітаміну D, або кальцидіолу [6, 7].

Гідроксилювання вітаміну D в печінці здійснюється без будь­яких позапечінкових регуляторних впливів і є повністю субстратзалежним процесом [8]. Реакція 25­гідроксилювання перебігає досить швидко й веде до підвищення рівня 25(ОН) вітаміну D (25(ОН)D) у сироватці крові. Його рівень відображає як утворення вітаміну D у шкірі, так і надходження з їжею, у зв’язку з чим він може використовуватися як маркер концентрації вітаміну D в сироватці крові [3, 9]. Частково транспортна форма 25(ОН)D, що надходить у жирову й м’язову тканини, може створювати тканинні депо з невизначеним терміном існування (рис. 1).

Подальша реакція 1a­гідроксилювання 25(ОН)D перебігає переважно в клітинах проксимальних відділів канальців кори нирок за участю ферменту 1a­гід­ро­ксилази (25­гідроксивітамін­D­1a­гід­ро­кси­ла­за, CYP27В1). У значно меншому, ніж у нирках, обсязі 1a­гідроксилювання здійснюється і клітинами лімфогемопоетичної системи, у кістковій тканині і, як установлено останнім часом, клітинами деяких інших тканин, що містять як 25(ОН)D, так і 1a­гідроксилазу. Як СYP27В1 та її інші ізоформи, так і 1a­гідроксилаза є класичними мітохондріальними і мікросомальними оксидазами зі змішаними функціями, які беруть участь у перенесенні електронів від НАДФ через флавопротеїни і феродоксин у цитохром Р450 [3, 4].

1,25(OH)2D взаємодіє з ядерними рецепторами вітаміну D (RVD) тонкого кишечника, нирок та інших тканин. 1,25(OH)2D підсилює кишкову абсорбцію кальцію в тонкому кишечнику за рахунок взаємодії зі специфічними RVD та утворює рецепторний комплекс ретинової кислоти, що веде до експресії в кишковому епітелії кальцієвих каналів (рис. 1).

В ентероцитах активація RVD супроводжується анаболічним ефектом — підвищенням синтезу кальбіндину 9К — кальцій­зв’язуючого білка, що декретується у просвіт кишечника, зв’язує Са²⁺ і транспортує його через кишкову стінку в лімфатичні судини, а потім у судинну систему [8–10]. Про ефективність даного механізму свідчить той факт, що без участі вітаміну D лише 10–15 % кальцію і 60 % фосфору абсорбуються в кишечнику. Взаємодія між 1,25(ОН)₂D та RVD підвищує ефективність кишкової абсорбції Са²⁺ до 30–40 %, а фосфору — до 80 % [11, 12]. Подібні механізми дії D­гормону лежать в основі реабсорбції Са²⁺ у нирках [13] (рис. 1).

1,25(OH)2D взаємодіє з рецептором вітаміну D в остеобластах, стимулюючи експресію ліганду рецептора — активатора ядерного фактора kB, який, у свою чергу, взаємодіє з рецептором — активатором ядерного фактора kB, індукуючи трансформацію незрілих моноцитів у зрілі остеокласти, що розчиняють матрикс і мобілізують кальцій та інші мінерали з кісткової тканини [9].

Утворення в нирках 1,25(ОН)₂D суворо регулюється низкою ендогенних та екзогенних чинників. Зокрема, регуляція синтезу 1,25(ОН)₂D в нирках є безпосередньою функцією паратиреоїдного гормону, на концентрацію якого в крові, у свою чергу, за механізмом зворотного зв’язку впливають як рівень самого активного метаболіту вітаміну D, так і концентрація кальцію й фосфору в плазмі крові. Крім того, активуючий вплив на 1a­гідроксилазу і процес 1a­гідроксилювання мають і інші фактори, зокрема статеві гормони (естрогени та андрогени), кальцитонін, пролактин, гормон росту (через інсуліноподібний фактор росту­1) та інші. Інгібіторами 1a­гідроксилази є 1,25(ОН)₂D і ряд його синтетичних аналогів, зокрема глюкокортикостероїди, фактор росту фібробластів, що секретується в клітинах кісткової тканини та викликає утворення натрій­фосфат­котранспортера, який діє в клітинах нирок і тонкого кишечника, справляє гальмівний вплив на синтез 1,25(ОН)₂D. Також на метаболізм вітаміну D впливають деякі лікарські препарати (наприклад, протиепілептичні засоби, глюкокортикоїди та інші) [9–11].

1,25(ОН)₂D підвищує експресію 25­гідроксивітаміну D­24­гідроксилази (CYP24R) — ферменту, який каталізує його подальше перетворення, що приводить до утворення водорозчинної біологічно неактивної кальцитрієнової кислоти, яка виділяється з жовчю.

Усі перераховані компоненти метаболізму вітаміну D та RVD об’єднують в ендокринну систему вітаміну D, функції якої полягають у здатності генерувати біологічні реакції більше ніж у 40 тканинах­мішенях за рахунок регуляції RVD­транскрипції генів (геномний механізм) і швидких позагеномних реакцій, здійснюваних при взаємодії з RVD, які локалізуються на поверхні низки клітин. За рахунок геномних і позагеномних механізмів D­ендокринна система бере участь у регуляції мінерального гомео­стазу (насамперед у рамках кальцій­фосфорного обміну), концентрації електролітів та обміну енергії, пригнічує клітинну проліферацію та індукцію кінцевого диференціювання, інгібує ангіогенез, стимулює синтез інсуліну, пригнічує секрецію реніну та підвищує синтез кателіцидину в макрофагах [4, 12–14].

Унаслідок дефіциту вітаміну D знижується всмоктування кальцію та фосфору в кишечнику, через що підвищується рівень ПТГ, виникає вторинний гіперпаратиреоз, при якому загальний рівень кальцію в сироватці крові знаходиться в межах норми за рахунок мобілізації кальцію з кісткової тканини та підвищеного виведення фосфору нирками [11, 15, 16]. Опосередковане ПТГ підвищення активності остеокластів викликає зниження загальної мінеральної щільності кісткової тканини, унаслідок чого розвиваються остеопенія й остеопороз [16, 17]. Фосфатурія, зумовлена вторинним гіперпаратиреозом, приводить до зниження рівня фосфору в сироватці крові, що знаходиться на нижній межі норми або й менше. Наслідком цього є порушення співвідношення кальцію й фосфору, що викликає дефекти мінералізації скелета [15]. У дітей грудного та переддошкільного віку внаслідок дефіциту вітаміну D розвивається рахіт, що характеризується множинними деформаціями кісток [18]. У дорослих зони росту кісток уже закриті, а тому в кістках скелета міститься достатньо мікроелементів для запобігання деформаціям, тому цей дефект мінералізації, відомий як остеомаляція, часто не діагностується [3, 9].

25(OH)D є основною циркулюючою формою вітаміну D із періодом напіввиведення з кровотоку 2–3 тижні та вважається найкращим індикатором для його моніторингу [2, 19–21]. Для визначення рівня 25(ОН)D, що відображав би дефіцит та недостатність вітаміну D, було проведено декілька широкомасштабних досліджень.

Так, S.M. Pietras та співавт. (2009) дослідили, що лише в пацієнтів із вихідним рівнем 25(OH)D нижче від 20 нг/мл спостерігалося статистично суттєве зниження вмісту ПТГ на тлі терапії вітаміном D (учасники дослідження приймали 50 000 МО ергокальциферолу один раз на тиждень протягом 2 місяців при одночасному прийомі препаратів кальцію) [22].

M.C. Chapuy (1996), M.F. Holick (2005), M.K. Thomas (1998) повідомили про існування вірогідного зворотного зв’язку між рівнями ПТГ і 25(OH)D, довели, що рівень ПТГ починає знижуватися та досягає плато в пацієнтів із вмістом 25(OH)D у сироватці крові між 30 і 40 нг/мл [23, 24]. Ці результати також узгоджуються із пороговим рівнем 25(ОН)D для профілактики невертебральних переломів та переломів стегнової кістки, що отримали при проведенні нещодавнього метааналізу подвійних сліпих рандомізованих контрольованих досліджень вітаміну D для перорального прийому [21]. R.P. Heaney (2003) довів, що в жінок у постменопаузальному періоді при підвищенні середнього рівня 25(OH)D у сироватці крові з 20 до 32 нг/мл, збільшувалася абсорбція кальцію в кишечнику на 45–65 % [25].

Визначення та класифікація дефіциту вітаміну D. Зважаючи на вищеописані результати досліджень, Інститут медицини (Institute of Medicine) та Комітет ендокринологів із створення настанов із клінічної практики (Endocrine Practice Guidelines Committee) постановили, що дефіцит вітаміну D в дітей та дорослих — це клінічний синдром, зумовлений низьким рівнем 25(OH)D у сироватці крові (нижче від 20 або 50 нмоль/л). Рівень 25(OH)D від 21 до 29 нг/мл (тобто від 50,1 до 74,9 нмоль/л) розглядати як недостатність вітаміну D. Достатнім рівнем вітаміну D слід вважати показник 25(ОН)D вище від 30 нг/мл (75 нмоль/л). Інтоксикація вітаміном D настає при рівні 25(OH)D вище від 150 нг/мл (375 нмоль/л) [9].

Групи ризику із розвитку дефіциту вітаміну D, причини дефіциту вітаміну D. Основним джерелом поповнення вітаміном D організму дітей і дорослих є інсоляція. Небагато харчових продуктів містять вітамін D або збагачені ним [15]. Тому основною причиною дефіциту вітаміну D є недостатнє перебування людини на сонці.

Кут, під яким промені Сонця досягають поверхні Землі, визначає кількість фотонів УФ­В, які може отримати певна територіальна одиниця нашої планети. Цей факт зумовлює низький або неможливий синтез вітаміну D у шкірі взимку або вранці чи у вечірній час доби [26, 27].

Меланін є особливо ефективним в абсорбції ультрафіолету, тому пігментація шкіри суттєво пригнічує синтез вітаміну D [15]. Подібно застосування сонцезахисних засобів із фактором захисту 15 зменшує синтез вітаміну D у шкірі більше ніж на 95 % [27]. Цим фактом також можна пояснити те, що афроамериканці, які проживають біля екватора (найбільш сонячна частина Землі) мають дефіцит вітаміну D, оскільки здатність їх шкіри синтезувати холекальциферол є дуже низькою [28]. Тому люди, у яких від природи темна шкіра, забезпечені природним захистом від сонця, для синтезу однакової кількості вітаміну D повинні перебувати на сонці принаймні в 3–5 разів довше, ніж особи зі світлою шкірою [29].

Із віком зменшується кількість 7­дегідрохолестеролу в дермальному шарі шкіри. Люди віком понад 70 років мають приблизно 25 % 7­дегідрохолестеролу від загальної кількості у молодих, тому в осіб літнього віку спостерігається зниження синтезу холекальциферолу на 75 % [30].

Існує обернений зв’язок між рівнем 25(OH)D та індексом маси тіла (ІMT) понад 30 кг/м²: ожиріння асоціюється з дефіцитом вітаміну D [31].

Пацієнти із синдромом мальабсорбції жирів та хворі, які перенесли баріатричні операції (хірургічна корекція ожиріння), часто не здатні всмоктувати жиророзчинний вітамін D [15].

У пацієнтів із нефротичним синдромом 25(OH)D виводиться із сечею вітамін D­зв’язаним білком [15].

До групи ризику входять пацієнти, які приймають ряд лікарських засобів, включаючи протисудомні, глюкокортикоїди, препарати для лікування ВІЛ/СНІДу, оскільки останні посилюють катаболізм 25(OH)D і 1,25(OH)₂D [32].

Хворі на хронічні захворювання, що супроводжуються утворенням гранульом, пацієнти з деякими лімфомами та хворі на первинний гіперпаратиреоз також належать до групи підвищеного ризику дефіциту вітаміну D, оскільки в них відзначається підвищений рівень метаболізму 25(OH)D до 1,25(OH)₂D [33, 34].

Метою дослідження було вивчення частоти дефіциту вітаміну D серед населення України та встановлення факторів ризику його розвитку.

Матеріали та методи

Обстежені 1575 жителів України віком 20–95 років. Переважну більшість становили жінки (86,3 %). Середній вік останніх — 58,61 ± 0,37 року, чоловіків — 54,93 ± 1,09 року (р < 0,001). Розподіл пацієнтів за віком та регіоном проживання поданий у табл. 1, 2.

Усім обстеженим досліджували рівень 25(ОН)D у сироватці крові. Слід зауважити, що в дане дослідження включали лише тих пацієнтів, які не приймали препаратів кальцію та вітаміну D протягом останніх 6 місяців.

Дослідження 25(ОН)D проводили за допомогою електрохемілюмінесцентного методу на аналізаторі Eleсsys 2010 (Roche Diagnostics, Німеччина) тест­системами cobas. Даний метод на сьогодні є найбільш чутливим та дозволяє вимірювати концентрацію досліджуваної речовини в широкому діапазоні з високою точністю (CV до 10 %).

Результати та обговорення

Результати проведених досліджень показали, що лише в 4,6 % жителів України рівень 25(ОН)D був у межах норми, у 13,6 % із них відзначено недостатність, а в 81,8 % — дефіцит вітаміну D (ДВD) (рис. 2). Необхідно зазначити, що тяжка форма ДВD (рівень 25(ОН)D нижче від 25 нмоль/л) зустрічалася в 37,3 % обстежених, а в 12,2 % із них рівень 25(ОН)D був нижче від роздільної здатності приладу.

Проведений аналіз рівня 25(ОН)D у сироватці крові населення країни в кожній віковій групі поданий у табл. 3.

Згідно з даними табл. 3, в усіх вікових групах середній рівень 25(ОН)D знаходився в межах ДВD. Проте спостерігалася його залежність від віку обстежених осіб. Так, вірогідно вищий рівень 25(ОН)D — 41,16 ± 2,53 нмоль/л реєструвався в молодих людей порівняно з обстеженими віком 35–44 роки (p < 0,01), 60–74 роки (p < 0,05) та 75 років і старше (p < 0,05). Найнижчі показники 25(ОН)D встановлено у групі пацієнтів віком 35–44 роки — 30,97 ± ± 1,74 нмоль/л, що вірогідно  відрізнялися від груп пацієнтів віком 45–59 та 60–74 роки (p < 0,05).

Вірогідно нижчий відсоток ДВD виявлено в молодих осіб порівняно з іншими віковими групами (p < 0,05 — p < 0,01). Найбільш часто ДВD реєструвався в осіб віком понад 75 років (84,3 %).

Середній рівень 25(ОН)D у жінок становив 33,8 ± 0,6 нмоль/л та був вірогідно нижчим (p < 0,001) порівняно з середнім рівнем цього ж показника у чоловіків — 38,9 ± 1,6 нмоль/л. Таким чином, стать вірогідно впливає на варіабельність показника 25(ОН)D в сироватці крові обстежених (F = 10,87, p < 0,001).

У табл. 4 показано частоту ДВD серед обстежених залежно від ІМТ. Виявлено, що рівень 25(ОН)D був вірогідно нижчим в осіб із дефіцитом маси тіла і становив 25,5 ± 4,2 нмоль/л та із ІМТ понад 35 кг/м² — 29,8 ± 1,4 нмоль/л. У цих же групах обстежених реєструвався найвищий відсоток ДВD і тяжкого ДВD. Слід зазначити, що частота ДВD вірогідно вищою була в обстежених із ІМТ 30,0–34,9 кг/м² та найбільш суттєвою в групі з ІМТ понад 35 кг/м² і становила відповідно 85,1 та 88,8 % порівняно з групою осіб із ІМТ у межах норми (p < 0,05 — p < 0,01). У групі оглянутих осіб із дефіцитом маси тіла спостерігався найвищий відсоток тяжкого ДВD (58,9 %). Таким чином, ІМТ нижче від 18,5 та вище 35 кг/м² є фактором ризику розвитку ДВD.

На рис. 3 подані результати вивчення впливу сезонного фактора на середній рівень 25(ОН)D у сироватці крові обстежених. Проведений аналіз показав, що вірогідно вищі показники рівня 25(ОН)D реєструвалися в літню пору року — 40,11 ± 0,99 нмоль/л, найвищими вони були в серпні (р < 0,00001). Найнижчі показники рівня 25(ОН)D відзначали взимку — 30,47 ± 1,20 нмоль/л. Весною та восени середній рівень 25(ОН)D становив 31,04 ± 1,28 нмоль/л та 23,97 ± 1,12 нмоль/л відповідно (рис. 3).

У молодих людей (20–34 роки) найвищий рівень 25(ОН)D фіксували влітку. Даний показник вірогідно відрізнявся в обстежених (р < 0,001) однолітків в іншу пору року (рис. 4).

В осіб зрілого віку реєструвалася вірогідна різниця середнього рівня 25(ОН)D лише взимку (р < 0,05), показник якого на 30,2 % був нижчим порівняно з середніми даними обстежених улітку.

Аналіз рівня 25(ОН)D у людей зрілого віку встановив найнижчі його показники навесні, що були на 29,9 % менші від аналогічного рівня влітку (р < 0,0001) та на 17 % — узимку (p < 0,05).

В осіб похилого віку рівень 25(ОН)D реєструвався найнижчим узимку і навесні та становив 29,1 ± ± 1,4 нмоль/л та 31,2 ± 1,6 нмоль/л порівняно з показниками влітку — 37,9 ± 1,2 нмоль/л.

У літніх людей середній рівень 25(ОН)D був найнижчим узимку і дорівнював 26,9 ± 3,3 нмоль/л та вірогідно відрізнявся від середніх даних рівня 25(ОН)D в однолітків, обстежених улітку, — 37,7 ± ± 3,4 нмоль/л (р < 0,05).

Середньомісячні коливання рівня 25(ОН)D у різних вікових групах населення подані на рис. 5. Так, найнижчий рівень 25(ОН)D реєструвався в грудні та становив 12,36 ± 1,23 нмоль/л у людей літнього віку, а в осіб похилого віку він відповідав 22,34 ± ± 2,06 нмоль/л. В обстежених молодого та зрілого віку 25(ОН)D — 18,53 ± 5,86 нмоль/л та 18,97 ± ± 3,84 нмоль/л відповідно.

Оскільки відомо, що синтез вітаміну D залежить від географічної широти, виникла необхідність проведення епідеміологічних досліджень рівня 25(OH)D у населення в різних географічних регіонах країни. За допомогою дисперсійного аналізу встановлено вплив регіону проживання населення на варіабельність показника 25(ОН)D у сироватці крові (F = 13,16, p < 0,001). Результати дослідження рівня 25(ОН)D подані на рис. 6.

Як видно з рис. 6, для жителів Південного регіону характерні вищі показники 25(ОН)D порівняно з іншими регіонами (p < 0,001).

Отже, проведені дослідження виявили ще один фактор, що суттєво впливає на рівень 25(ОН)D, — це географічне положення території, де проживають обстежені пацієнти.

Висновки

1. Епідеміологічні дослідження встановили, що більшість населення України має дефіцит вітаміну D (81,8 %). Недостатність вітаміну D реєструється у 13,6 % обстежених, лише 4,6 % жителів мають рівень 25(ОН)D у сироватці крові в межах норми.

2. Аналіз показників 25(ОН)D у кожній віковій групі показав, що вірогідно вищий його рівень (41,16 ± 2,53 нмоль/л) реєструвався у молодих людей порівняно з особами віком 35–44 роки (p < 0,01), 60–74 роки (p < 0,05) та 75 років і старше (p < 0,05). Найчастіше дефіцит вітаміну D діагностувався в групі осіб віком понад 75 років (84,3 %).

3. Факторами розвитку дефіциту вітаміну D серед населення України є жіноча стать, ожиріння (ІМТ понад 35 кг/м²), дефіцит маси тіла (ІМТ менше від 18,5 кг/м²), зимова пора року та проживання не в Південному регіоні країни.