doc. PharmDr. Radek Kučera, Ph.D.
Oddělení imunochemické diagnostiky, FN Plzeň

Úvod

Dostatečná hladina a efektivní využití vitaminu D v organizmu záleží na mnoha vnitřních a vnějších faktorech. Hořčík (Mg), jako kofaktor enzymů přeměňujících vitamin D v aktivní účinnou formu, hraje významnou roli v efektivním fungování vitaminu D v organizmu.

Vitamin D a jeho funkce v organizmu

Vitamin D je produkován s pomocí slunečních paprsků v lidské kůži. Zde se tvoří vitamin D₃ (cholekalciferol). Spolu s externím přívodem vitaminu D do těla ve formě vitaminu D₂ (ergokalciferolu), který je přítomen v rostlinách a cholekalciferolu ze živočišných zdrojů, je vitamín D metabolizován v játrech za vzniku zásobní formy vitaminu D (kalcidiolu). Hladiny kalcidiolu v krvi se běžně používají k posouzení celkové zásoby vitaminu D v lidském těle. V případě potřeby je kalcidiol metabolizován v ledvinách a jiných tkáních za vzniku aktivní formy vitaminu D (kalcitriolu). Účinek vitaminu D je zprostředkován jeho specifickým receptorem a v současnosti chápeme mechanizmus účinku vitaminu D ve smyslu působení steroidního hormonu.¹ Formy vitaminu D jsou uvedeny v Tabulce 1.

Hlavním zdrojem vitaminu D je pro nás jeho produkce v kůži za pomoci slunečních paprsků. Důležitý je ale úhel dopadu slunečního světla. K syntéze v pokožce dochází pouze v případě, že úhel dopadu slunečního paprsku je 45° nebo vyšší. Ve střední Evropě je možné získat vitamin D „ze slunce" přibližně od poloviny dubna do poloviny září. Efektivita "výroby vitaminu D" se též snižuje v případě oblačného počasí, znečištěním vzduchu, použitím krémů na opalování, oblečením a je také ovlivněna typem a stářím pokožky. U starších lidí pokožka produkuje méně vitaminu D ve srovnání s mladšími lidmi, při srovnatelné dávce slunečního světla.²

Po mnoho let je známa role vitaminu D v prevenci křivice u dětí, osteomalacie u dospělých a osteoporózy u starších osob. Dnes víme, že vitamin D je zapojen do řady metabolických dějů v organizmu. Vitamin D ovlivňuje funkce centrálního a periferního nervového systému včetně kognitivních funkcí.³ Vitamin D podporuje syntézu svalových bílkovin, ovlivňuje transport vápníku a fosfátů buněčnými membránami, přispívá k růstu a diferenciaci svalových vláken a má pozitivní vliv na kontraktilní vlákna a tím i sílu svalů.⁴ Vitamin D stimuluje vrozenou i získanou imunitu. Bylo prokázáno spojení mezi zimními a jarními virózami a bakteriálními infekcemi a oslabením imunitního systému způsobeného nedostatkem vitaminu D. Takové infekce lze snížit na polovinu řádnou suplementací vitaminem D, zejména ve skupině pacientů s nejnižšími hladinami vitaminu D (pod 30 nmoL/L). Normální hladiny vitamínu D též snižují výskyt astmatu, který je aktivován respiračními viry.⁵

Nedostatek vitamin D a suplementace

Po mnoha letech informačních kampaní je obecné povědomí o nezbytnosti dostatečných hladin vitaminu D v lidském těle stále neuspokojivé. Po letech výzkumů byly popsány souvislosti mezi nízkými hladinami vitaminu D a mnoha civilizačními chorobami. Seznam nemocí a patologických stavů začíná autoimunitními chorobami, roztroušenou sklerózou a cukrovkou, pokračuje osteoporózou a končí různými typy rakoviny.⁶ V současnosti je známo, že při regulaci hladiny vitaminu D v lidském organizmu hraje roli řada faktorů: sluneční svit, pigmentace kůže, zeměpisná šířka, genetická predispozice k využití vitaminu D a faktory životního stylu, jako jsou kulturní zvyklosti v oblékání, stravovací návyky pobyt venku či v uzavřených prostorách atd.

Vitamin D hraje důležitou roli v mnoha metabolických procesech v lidském organizmu. Mírný nebo v některých případech výrazný nedostatek vitaminu D může přetrvávat bez viditelných příznaků po mnoho let. Nedostatek vitaminu D je možné odhalit měřením jeho hladin v krvi. Potvrzené nízké hladiny by měly být vždy signálem pro doplnění vitaminu D s ohledem na individualitu každého pacienta (věk, pohlaví, genetika, současně probíhající jiná onemocnění atd.)⁷ Podle dostupných statistik trpí 70 % světové populace nedostatkem vitaminu D. To zahrnuje lidi žijící ve vyšších zeměpisných šířkách, ale překvapivě také populace žijící v zeměpisných šířkách, kde je slunečního svitu po celý rok dostatek. 

Suplementace vitaminem D se může odehrávat ve dvou rovinách, preventivní a léčebné. Preventivní užívání vitaminu D samozřejmě navozuje otázku bezpečnosti užívání s ohledem na možné předávkování. Při preventivním užívání volně dostupných přípravků s obsahem vitamin D je znalost vlastní hladiny vitaminu D v organizmu výhodou, nikoliv však podmínkou. Vezmeme-li v úvahu, že většina populace má hladiny vitaminu D nedostatečné a že suplementační dávky v preventivně užívaných přípravcích nepřevyšují 2000 IU vitamin D v denní dávce, tak můžeme jednoznačně hovořit pouze o zdravotním přínosu pro konkrétní osobu, přičemž riziko předávkování nepřichází v úvahu.

Každá suplementace z léčebných důvodů by měla být vždy zahájena měřením 25-hydroxyvitaminu D (kalcidiolu), hlavní zásobní formy vitamínu D, který je v současné době považován za zlatý standard při hodnocení stavu vitaminu D v lidském organizmu.⁸

Doporučené dávky vitaminu D jsou uvedeny v Tabulce 2 v souvislosti s hladinami kalcidiolu naměřenými v séru.

Vitamin D₃ (cholekalciferol) je nejvíce doporučovaná forma pro substituci. Vitamin D₃ je o 85 % účinnější díky své lepší biologické dostupnosti ve srovnání s vitaminem D₂ (ergokalciferolem). V řadě prací se uvádí, že doporučená denní dávka (DDD) vitaminu D₃ (potrava nebo suplementace) je 15-20 µg/den (600-800 IU/den). Tato DDD je v současné době považována za dostatečnou pouze u lidí s pravidelnou expozicí slunečnímu záření. Pokud je expozice slunečnímu záření omezená, DDD by měla být 50 µg/den (2000 IU/den) nebo vyšší.⁹ Na regulaci příjmu nebo syntézy vitaminu D a jeho dalšího využití v lidském těle se však podílí mnoho faktorů. Při stanovování správných dávek pro suplementaci je třeba vzít v úvahu následující faktory: roční období a intenzitu slunečního svitu, individuální životní styl, stravu, současně probíhající jiná onemocnění, genetickou predispozici k využití vitamínu D atd. V současné době jsou široce dostupné metody pro měření vitaminu D v krvi. I když toxické nebo vedlejší účinky jsou velice vzácné, měření hladiny vitaminu D by mělo být nedílnou součástí každého procesu suplementace.¹⁰

Úloha hořčíku při využití vitamin D v organizmu

Hořčík (Mg) patří k základním minerálům lidského těla, má mnoho fyziologických funkcí a hraje důležitou roli v prevenci chronických chorob.¹¹ Výskyt nízkých hladin hořčíku kvůli nízkému příjmu z potravy je poměrně vysoký, což může mít ve svém důsledku negativní dopad na lidské zdraví. Tabulka 3 uvádí doporučené denní dávky hořčíku v závislosti na věku a pohlaví.

Hořčík hraje významnou roli v regulaci metabolismu adenosintrifosfátu, syntéze ribonukleových a deoxyribonukleových kyselin,¹² krevního tlaku¹³ a metabolizmu inzulinu.¹⁴ Nedostatek hořčíku může ovlivnit produkci parathormonu (PTH), hormonu, který se podílí na regulaci koncentrace vápníku (Ca) v krvi.¹⁵ Nadměrná produkce PTH může způsobit oxidativní stress a systémový zánět.16 Léčba zvýšené produkce PTH obvykle zahrnuje použití velkých dávek vitaminu D, kde nastává riziko vedlejších účinků, jako je např. kalcifikace měkkých tkání.¹⁷ Hořčík napomáhá efektivnímu fungování Vitaminu D, a tím snižuje riziko vedlejších účinků. V nedávno publikované studii bylo pozorováno daleko efektivnější využití vitaminu D, s následným snížením hladin PTH. Toto snížení se projevilo pouze ve skupině osob, které měly dostatečné hladiny hořčíku. Popsaný efekt se vysvětluje skutečností, že hořčík je kofaktorem enzymů zajišťujících přeměnu vitaminu D v jeho účinnou formu. Jedná se o enzymy: vitamin D-25-hydroxylázu, která metabolizuje cholekalciferol a ergokalciferol na zásobní formu vitaminu D, kalcidiol, a 25-hydroxyvitamin D-1-alpha-hydroxylázu, která metabolizuje kalcidiol na aktivní formu, kalcitriol.¹⁸ Nízký příjem hořčíku v potravě může vést ke snížení produkce kalcitriolu, protože enzymy v metabolické kaskádě vitaminu D jsou závislé na hořčíku. Nedostatečná produkce kalcitriolu vede ke snížení absorpce vápníku ve střevě a nedostatečné hladině vápníku v séru, což v konečném důsledku stimuluje produkci PTH.

Závěr

Vitamin D působí jako steroidní hormon a podílí se na mnoha metabolických procesech v lidském těle. Nízké hladiny vitaminu D v séru by měly být jasným signálem pro jeho doplnění v každém věku, od novorozenců až po seniory. V současné době jsou běžně dostupné metody pro stanovení vitaminu D v krvi. Pokud je indikována suplementace vitaminem D, je doporučeno monitorovat sérové hladiny kalcidiolu, aby byla zajištěna optimální individuální dávka vitaminu D. Toxicita vitaminu D byla v minulosti nadhodnocována. Nové poznatky společně s dobrou dostupností monitorace hladin vitaminu D v krvi snižují možnost předávkování a toxických projevů na minimum.

Hořčík se podílí na efektivním fungování osy vitamin D - PTH, přičemž významné úloze hořčíku není v současné době věnována patřičná pozornost. Nedostatek hořčíku neumožňuje dostatečnou tvorbu kalcitriolu, což má za následek nižší vstřebávání vápníku ve střevě, snížení jeho hladiny v krvi a reflexní zvýšenou produkci PTH se všemi jeho důsledky, pokud tato zvýšená produkce trvá nepřiměřeně dlouho.

Literatura:
1. Bouillon R, Marcocci C, Carmeliet G, et al. Skeletal and Extraskeletal Actions of Vitamin D: Current Evidence and Outstanding Questions. Endocr Rev. 2019;40(4):1109-1151. doi:10.1210/er.2018-00126
2. Wacker M, Holick MF. Sunlight and Vitamin D: A global perspective for health. Dermatoendocrinol. 2013;5(1):51-108. doi:10.4161/derm.24494
3. Koduah P, Paul F, Dörr JM. Vitamin D in the prevention, prediction and treatment of neurodegenerative and neuroinflammatory diseases. EPMA J. 2017;8(4):313-325. doi:10.1007/s13167-017-0120-8
4. Chiang CM, Ismaeel A, Griffis RB, Weems S. Effects of Vitamin D Supplementation on Muscle Strength in Athletes: A Systematic Review. J Strength Cond Res. 2017;31(2):566-574. doi:10.1519/JSC.0000000000001518
5. Martineau AR, Jolliffe DA, Hooper RL, et al. Vitamin D supplementation to prevent acute respiratory tract infections: systematic review and meta-analysis of individual participant data. BMJ. 2017;356:i6583. doi:10.1136/bmj.i6583
6. Feldman D, Krishnan AV, Swami S, Giovannucci E, Feldman BJ. The role of vitamin D in reducing cancer risk and progression. Nat Rev Cancer. 2014;14(5):342-357. doi:10.1038/nrc3691
7. Leary PF, Zamfirova I, Au J, McCracken WH. Effect of Latitude on Vitamin D Levels. J Am Osteopath Assoc. 2017;117(7):433-439. doi:10.7556/jaoa.2017.089
8. Pludowski P, Holick MF, Grant WB, et al. Vitamin D supplementation guidelines. J Steroid Biochem Mol Biol. 2018;175:125-135. doi:10.1016/j.jsbmb.2017.01.021
9. Binkley N, Dawson-Hughes B, Durazo-Arvizu R, et al. Vitamin D measurement standardization: The way out of the chaos. J Steroid Biochem Mol Biol. 2017;173:117-121. doi:10.1016/j.jsbmb.2016.12.002
10. Kennel KA, Drake MT, Hurley DL. Vitamin D deficiency in adults: when to test and how to treat. Mayo Clin Proc. 2010;85(8):752-758. doi:10.4065/mcp.2010.0138
11. Gröber U, Schmidt J, Kisters K. Magnesium in Prevention and Therapy. Nutrients. 2015;7(9):8199-8226. Published 2015 Sep 23. doi:10.3390/nu7095388
12. Jahnen-Dechent W, Ketteler M. Magnesium basics. Clin Kidney J. 2012;5(Suppl 1):i3-i14. doi:10.1093/ndtplus/sfr163
13. Volpe SL. Magnesium in disease prevention and overall health. Adv Nutr. 2013;4(3):378S-83S. doi:10.3945/an.112.003483
14. Rodríguez-Morán M, Guerrero-Romero F. Oral magnesium supplementation improves insulin sensitivity and metabolic control in type 2 diabetic subjects: a randomized double-blind controlled trial. Diabetes Care. 2003;26(4):1147-1152. doi:10.2337/diacare.26.4.1147
15. Rodríguez-Ortiz ME, Canalejo A, Herencia C, et al. Magnesium modulates parathyroid hormone secretion and upregulates parathyroid receptor expression at moderately low calcium concentration. Nephrol Dial Transplant. 2014;29(2):282-289. doi:10.1093/ndt/gft400
16. Cheng SP, Liu CL, Liu TP, Hsu YC, Lee JJ. Association between parathyroid hormone levels and inflammatory markers among US adults. Mediators Inflamm. 2014;2014:709024. doi:10.1155/2014/709024
17. Zittermann A, Schleithoff SS, Koerfer R. Vitamin D and vascular calcification. Curr Opin Lipidol. 2007;18(1):41-46. doi:10.1097/MOL.0b013e328011c6fc
18. Lotito A, Teramoto M, Cheung M, Becker K, Sukumar D. Serum Parathyroid Hormone Responses to Vitamin D Supplementation in Overweight/Obese Adults: A Systematic Review and Meta-Analysis of Randomized Clinical Trials. Nutrients. 2017;9(3):241. doi:10.3390/nu9030241