Desde la Vitamina D hacia la Hormona D

Introducción

La Vitamina D3 es esencial para la vida de los animales superiores (aves, mamíferos, reptiles, peces y anfibios). Esta también funciona como uno de los reguladores biológicos primarios de la homeostasis del calcio.

Todos los efectos biológicos importantes de la Vitamina D3 son la consecuencia de su metabolismo, lo que da lugar a una familia de metabolitos, incluyendo el metabolito clave (producido en los riñones) el 1α,25-dihidroxivitamina D3 [1 α,25(OH)2D3].

Los investigadores consideran que la 1 α,25(OH)2D3 es una hormona esteroide y funciona de la misma forma que las demás hormonas esteroides – al interactuar con su Receptor de Vitamina D.

Desde hace varias décadas esta Vitamina ha estado recibiendo mucha atención en la literatura científica, pero como sabemos, más conocimientos científicos sobre algo no siempre se traduce, al menos en la misma magnitud, hacia su aplicación práctica y en términos de salud pública. Durante el 13er taller de Vitamina D (2006) los expertos acordaron en consenso que la mitad de los adultos mayores en Norte América, y dos tercios de los del resto del mundo no estaban recibiendo suficiente Vitamina D para mantener una densidad ósea saludable, disminuir el riesgo de fracturas y mejorar la salud dental.

Esta deficiencia también disminuye la fuerza muscular y aumenta el riesgo de caídas, estando incluso relacionado con el riesgo aumentado de cáncer colorrectal, entre otros tipos de cáncer.

La idea de esta serie de artículos es aprender los fundamentos del Sistema Endocrino de la Vitamina D y las acciones de la 1 α,25(OH)2D3 que son esenciales para la buena salud, teniendo en cuenta que la totalidad de sus contribuciones depende de la adecuada disponibilidad de la 25-hidroxivitamina D3 [25(OH)D3], lo que en términos simples depende de un estado nutricional apropiado de Vitamina D. Este estado nutricional es determinado por la exposición a la radiación ultravioleta y la ingesta de Vitamina D3.

Fuentes de Vitamina D:

La vitamina D no es técnicamente una vitamina, ya que se podría decir que no es un factor esencial en la dieta; más bien es una prohormona (molecula precursora de una hormona) producida fotoquímicamente (transformaciones químicas provocadas o catabolizadas por la emisión o absorción de luz) en la piel desde la 7-dehidrocolesterol.

Esquema completo de síntesis de la Vitamina D3.

La estructura molecular de la vitamina D esta muy similar a la de las hormonas esteroides clásicas (como el estradiol, cortisol y aldosterona) ya que tienen la misma estructura de anillo ciclopentanoperhidrofenantreno (ciclopentano-perhidro-fenantreno, así es más fácil aprender a pronunciarlo).

Ciclopentanoperhidrofenantreno.

Tecnicamente, la vitamina D es un secoesteroide (un esteroide que tiene una fisión en una de sus estructuras en anillo) porque uno de sus anillos de la estructura ciclopentanoperhidrofenantreno tiene un enlace carbono-carbono roto (enlace carbono-carbono 9,10 del anillo B).

Entonces retomando, la piel produce vitamina D3 fotoquímicamente desde la provitamina D, el 7-dehidrocolesterol, la cual esta presente en la epidermis o la piel de animales superiores, por la acción de la luz solar en la mayoría de las ubicaciones geográficas o la luz Ultravioleta artificial.

Esquema simplificado.

Su estructura química (sistema conjugado doble enlace del anillo B) permite la absorción de parte de la luz a ciertas longitudes de onda en el rango de luz Ultravioleta, iniciando una compleja serie de transformaciones de la provitamina que finalmente resulta en la generación de Vitamina D3. Por lo tanto, la Vitamina D3 puede ser producida endógenamente. Siempre que el animal o humano tenga acceso de forma regular a una adecuada luz solar, este no necesitara obtener la vitamina de la dieta.

Sin embargo, los dermatólogos están preocupados de que los individuos con excesiva exposición a la radiación Ultravioleta puedan tener un riesgo aumentado de cáncer de piel o melanoma. Y ya que la vitamina D3, también es una vitamina, los animales y los humanos puede alcanzar algunos o todos sus requerimientos a través de la alimentación.

Por las últimas 6 decadas, la literatura indicaba que la Vitamina D3 y la Vitamina D2 tenían efectos biológicas equivalentes en los humanos. Sin embargo, con el análisis del biomarcador 25 hidroxi vitamina D (25(OH)D) del estado nutricional de la vitamina D, los investigadores pudieron determinar lo siguiente respecto de esta disyuntiva:

La Vitamina D3 es sustancialmente más efectiva que la Vitamina D2, siendo menos de 1/3 la potencia de esta última, comparada con la Vitamina D3, para aumentar las concentraciones de 25(OH)D.

Comparación entre Vitamina D2 y Vitamina D3.

Sistema endocrino de la vitamina D:

Diferencias entre la Vitamina D3 y la hormona esteroide D3.

La Vitamina D3 no tiene ninguna actividad biológica intrínseca conocida. Esta debe ser primero metabolizada a 25(OH)D3 (25 hidroxivitamina D3) en el hígado y luego a 1α, 25(OH)2D3 (1 α, 25 dihidroxivitamina D3), 24R,25-dihidroxivitamina D3 [24R,25(OH)2D3], o ambas en los riñones.

Esquema del sistema endocrino de la Vitamina D.

Así, los investigadores lograron aislar y caracterizar químicamente 37 metabolitos de la Vitamina D3.

Los pasos de la Vitamina D en el sistema endocrino son los siguientes:

  • Fotoconversión desde 7-dehidrocolesterol hacia Vitamina D3 en la piel o la ingesta en la dieta de Vitamina D3
  • Metabolismo de la Vitamina D3 en el hígado a 25(OH)D3, la mayor forma de vitamina D circulante en la sangre
  • Conversión de 25(OH)D3 por el riñón (funcionando como una glándula endócrina) hacia la hormona 1 α, 25(OH)2D3 y la hormona candidato 24R, 25(OH)2D3
  • Transporte sistémico de los metabolitos dihidroxilados nombrados arriba hacia los órganos distales diana
  • Unión del 1,25(OH)2D3 a su receptor nuclear, receptor de membrana plasmática, o ambos en el órgano diana, seguido de la generación de las respuestas biológicas apropiadas.

Un componente clave adicional de la operación del sistema endocrino de la vitamina D es la proteína de unión a la vitamina D plasmática, la cual carga a la vitamina D3 y sus metabolitos hacia su metabolismo y órganos objetivo.

Gracias a un descubrimiento en un paciente hipercalcémico anéfrico con sarcoidosis, se pudieron comenzar a descubrir enzimas de los metabolitos de la vitamina D fuera de los riñones. Los investigadores reconoces que en individuos con cualquier numero de enfermedades granulomatosas, la producción de la hormona 1 α, 25(OH)2D3 frecuentemente termina en la circulación general, lo que resulta en una hipercalcemia.

Existen 36 tejidos que poseen definitivamente el receptor de vitamina D, lo que significa que las células en estos tejidos tienen el potencial de producir respuestas biológicas, dependiendo de la disponibilidad de cantidades apropiadas de Vitamina D3. Esto pone en evidencia su importancia biológica potencial.

Vitamina D y la salud:

El propósito de una recomendación de ingesta adecuada para la vitamina D puesta por la Food and Nutrition Board del Institute of Medicine en 1999 fue proveer guías para la ingesta de vitamina D3 con el fin de obtener niveles séricos normales de 25(OH)D, siendo este el metabolito por excelencia para conocer el estado nutricional de la vitamina D.

Los 2 roles históricos de la vitamina D son la estimulación de la absorción de calcio intestinal y aumento del contenido mineral y remodelación ósea. Cuyos descubrimientos fueron entre 1922 y 1937 en diferentes grupos de investigación.

Sin embargo, además de estas dos funciones, hoy en día podemos enumerar nuevas respuestas biológicas muy importantes para la salud que fueron relacionadas con la vitamina D:

  • Funcionamiento de los linfocitos B y T, los que constituyen el sistema inmune adaptativo
  • El sistema inmune innato
  • Secreción de insulina por las células pancreáticas beta
  • Funcionamiento multifactorial del corazón y la regulación de la presión sanguínea
  • Multitud de actividades en el cerebro

También, la vitamina D y su hormona 1α, 25(OH)2D3 junto al receptor de vitamina D se relacionan con varias enfermedades. Esto incluye la prevención y tratamiento de varios tipos de cáncer (mama, colon y próstata) a través de la prodiferenciación, anti proliferación o inducción de efectos de apoptosis, hipertensión (fallo cardiaco infante), inmunomodulación (psoriasis, diabetes tipo 1, enfermedad inflamatoria intestinal, enfermedad periodontal, esclerosis múltiple y posiblemente artritis reumatoide) y efectos neuromusculares (fuerza muscular y mejor equilibrio).

Otro punto crítico por conocer es el rol de una apropiada nutrición de Vitamina D y las acciones moleculares del receptor de vitamina D y la 1α, 25(OH)2D3 para todos los momentos del desarrollo fetal.

En este sentido debemos entender los fundamentos del sistema endocrino de la vitamina D:

  • Estado nutricional de la vitamina D (ingesta y exposición solar), el cual viene definido por la concentración de 25(OH)D
  • El funcionamiento del riñón como una glándula endocrina
  • Las actividades paracrinas de la 1α – hidroxilasa en 10 tejidos para producir la hormona esteroide 1α, 25(OH)2D3
  • La interacción del receptor de vitamina D en más de 36 tejidos objetivo para generar respuestas óptimas en el sistema de homeostasis del calcio.

Nueva paradigma de la salud de la Vitamina D.

Conclusiones:

  • Investigación reciente ha mostrado que la esfera biológica de influencia de la Vitamina D3 es mucho mayor de los que los investigadores pensaron originalmente, como lo muestra la distribución de receptores de vitamina D en los tejidos, desde solamente mediar la homeostasis del calcio (intestino, huesos, riñón y paratiroidea) a funcionar como una hormona pluripotente en 5 arenas fisiológicas en las cuales los investigadores tiene identificadas claramente las acciones biológicas adicionales de la 1α, 25(OH)2D3 a través de el receptor de vitamina D

 

Estas arenas fisiológicas son el sistema inmune adaptativo, el sistema inmune innato, la secreción de insulina por las células pancreáticas beta, funcionamiento multifactorial del corazón y regulación de la presión sanguínea y desarrollo del cerebro y fetal.

  • Los investigadores también han ampliado la esfera de influencia nutricional de la Vitamina D3 desde un foco de la salud ósea, hacia incluir 5 sistemas fisiológicos adicionales
  • Las guías nutricionales de la ingesta de Vitamina D3 deben ser cuidadosamente reevaluadas para determinar una ingesta adecuada (equilibrando la exposición solar con la ingesta en la dieta) para conseguir buena salud al tener en cuenta los 36 órganos diana en lugar de solo los primeros 4 órganos clásicos (intestino, riñón, huesos y glándula paratiroidea).

Corolario

Dado el hecho de que la vitamina D2 significativamente menor activa biológicamente en humanos que la vitamina D3, su uso biológico y como suplemento debería ser discontinuado y su uso en formato de dosis elevada (500 000 UI/mL de ergocalciferol) debe ser remplazado por la formulación de la vitamina D3 en dosis elevada.

Predicción

Dada la gran expansión del sistema endocrino de la vitamina D, el número de enfermedades identificadas o consecuencia de la deficiencia o insuficiencia de vitamina D va a crecer de gran forma para reflejar el hecho de que el número de órganos diana de la 1α, 25(OH)2D3 ha aumentado en 9 veces desde el descubrimiento del receptor de vitamina D en el intestino, huesos, riñón y tejidos paratiroides en los años 1970.

 

Fuente:

Norman, A. W. (2008). From vitamin D to hormone D: fundamentals of the vitamin D endocrine system essential for good health. The American Journal of clinical nutrition, 88(2), 491S-499S.

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