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Unsere Inforeihe "ESSpertenwissen" geht in die dritte Runde: Nach dem essentiellen Spurenelement Eisen und dem Mineralstoff Calcium dreht sich heute alles um den Nährstoff Vitamin D.
Laut Definition sind Vitamine essentielle organische Verbindungen, welche der der Körper nicht oder nur in unzureichenden Mengen synthetisieren kann und welche deshalb über die Nahrung aufgenommen werden müssen [1]. Im Falle von Vitamin D trifft dies jedoch nur bedingt zu, denn unser Körper ist durchaus in der Lage diese Substanz, mit Hilfe des Sonnenlichts, selbst zu produzieren. Wie und unter welchen Umständen erfahrt ihr im Verlaufe des folgenden Artikels.
Im Falle von Vitamin D ist es nötig vorerst ein paar Begriffe zu klären. Über die Nahrung aufgenommen kommt Vitamin D in zwei unterschiedlichen Formen vor: Cholecalciferol (D3) und Ergocalciferol (D2). Neben der Nahrungsaufnahme ist unser Körper jedoch auch in der Lage, Vitamin D in der Haut zu produzieren. In diesem Fall wird Cholecalciferol (D3) aus der Vorstufe 7-Dehydro-Cholesterin gebildet. Über unterschiedliche Zwischenstufen entstehen in unserem Körper dann die Substanzen 25(OH)D oder auch Calcidiol genannt und 1,25(OH)2D oder auch Calcitriol genannt. Letzteres stellt dabei die aktive Wirkform in unserem Körper dar und kann zu den Hormonen gezählt werden [1].
In Supplementen findet ihr in den meisten Fällen das Cholecalciferol (D3). Bei einer Blutanalyse bei einem*einer Ärzt*in sollte nach derzeitigem Wissensstand das 25(OH)D untersucht werden.
So ziemlich jeder denkt bei Vitamin D zuallererst an die Knochengesundheit. Den ersten Zusammenhang dazu stellte ein englischer Professor im Rahmen des Krankheitsbildes der Rachitis (früher auch „englische Krankheit“) her. Im späten 16. Jahrhundert fiel den ÄrztInnen in London bei Kindern ein gehäuftes Auftreten von Knochendeformationen und weichen Knochen auf. London war zu dem Zeitpunkt schon mitten in der Industrialisierung und dicker Nebel sowie der Rauch der Kamine und Fabriken hüllten die Stadt in einen dunklen Schleier. Dies machte es der Sonne schwer, bis zu den Menschen durchzudringen und so stellte man irgendwann fest, dass es einen Zusammenhang zwischen dem Auftreten der Knochenkrankheit und der Exposition zum Sonnenlicht gab [2].
Etwas später, im 19. Jahrhundert, entdeckte der Schweizer Arzt Dr. Oscar Bernard die Heilkraft der Sonne, auch "Heliotherapie" genannt. Die Idee hatte der Arzt von der Trockenfleischkonservierung, bei der man das UV-Licht der Sonne nutzte, um Bakterien auf der Oberfläche des Fleischs abzutöten. Dieses Prinzip übertrug man auf die Behandlung von PatientInnen, welche unter schwer heilenden Wunden und später auch Knochentuberkulose litten. Anfangs beschränkte man sich hierbei nur auf die betroffenen Areale, später wurde jedoch der ganze Körper der Sonne ausgesetzt [3]. Mittlerweile weiß man, dass die Sonnenstrahlung nicht nur bakterienhemmende Eigenschaften haben kann, sondern auch die Bildung von Vitamin D anregt, welches im Körper weitere positive Einflüsse hat und bei der Bekämpfung der Tuberkulose half [4]. Die Heliotherapie ist heutzutage fester Bestandteil unterschiedlicher Therapieansätze und wird sehr häufig in der Dermatologie - beispielsweise bei Erkrankungen wie Schuppenflechte oder Neurodermitis - eingesetzt [5].
Vitamin D besitzt eine essenzielle Funktion in unserem Knochenstoffwechsel. Die aktive Form (1,25(OH)2D) fördert sowohl die Calcium- und Phosphatabsorption aus dem Dünndarm sowie die Calcium- und Phosphatmobilisierung in die Knochen, als auch die Calciumrückresorption in den Nieren. Mittlerweile sind jedoch noch viele weitere Funktionen bekannt. Vitamin D wirkt über die Bindung an den sogenannten Vitamin-D-Rezeptor, wodurch eine Hemmung oder Aktivierung der Transkription* bestimmter Gene gestartet wird. Dieser Rezeptor wurde mittlerweile in den unterschiedlichsten Geweben und Zellen nachgewiesen, weshalb sich die Wirkung von Vitamin D weit über den Knochenstoffwechsel hinaus bewegt. Unter anderem zeigen sich Zusammenhänge mit dem Zellstoffwechsel, dem Immun- und Herzkreislaufsystem sowie dem Muskelstoffwechsel [6, 7]. Ein Mangel kann zu einer ungenügenden Knochenmineralisierung bei Kindern im Wachstumsalter (Rachitis) oder einer Entmineralisierung der Knochen von Erwachsenen (Osteomalazie) führen. Außerdem kann es zur Entstehung eines sekundären Hyperparathyreodismus (Nebenschilddrüsenüberfunktion) kommen [1].
*Die Transkription stellt den ersten Schritt der Proteinbiosynthese dar. Es wird begonnen auf genetischer Ebene eine Kopie zu erstellen.
Vitamin D scheint sowohl Wirkungen auf die angeborene, als auch die erlernte Immunantwort zu haben. Unterschiedliche Zellen des Immunsystems besitzen nicht nur den Rezeptor für Vitamin D, sondern auch Enzyme, welche am Vitamin-D-Stoffwechsel beteiligt sind. So kann Vitamin D die Genexpression unterschiedlicher antimikrobieller Peptide ankurbeln, welche bei der Bekämpfung akuter Erkrankungen wie Tuberkulose, Grippe oder Erkältungen eine Rolle spielen. Des Weiteren lassen Studien einen positiven Einfluss auf unterschiedliche Entzündungsgeschehen und Gewebeschädigungen, sowie die Aktivierung natürlicher Killerzellen vermuten. Vitamin-D-Mangel scheint sich negativ auf Infektionen der oberen Atemwege auszuwirken und kann möglicherweise einen Einfluss auf andere Erkrankungen wie Diabetes Typ 1, Multiple Sklerose, Rheuma und Psoriasis (Schuppenflechte) haben [7–9].
Derzeit gilt die Messung des Serumwertes von 25(OH)D mittels Massenspektometrie (LC-MS/MS) als Goldstandart, um den Versorgungsstatus des Körpers zu ermitteln. Welcher Wert hierbei jedoch als optimal, suboptimal oder zu wenig angesehen wird, ist in der Literatur uneindeutig und wird kritisch diskutiert. Die Entwicklung von Referenzwerten orientierte sich bisher hauptsächlich an Parametern der Knochengesundheit. Einige WissenschaftlerInnen sind jedoch der Meinung, dass der Einfluss auf andere gesundheitliche Bereiche auch miteingeschlossen werden sollte. Hierzu ist die Studienlage derzeit jedoch noch nicht ausreichend. Es wird zudem in Frage gestellt, ob 25(OH)D der geeignete Parameter ist, um dies festzustellen [7, 9]. Einen Überblick über die derzeitigen Empfehlungen der verschiedenen Institutionen und Gruppen findest du in Tabelle 1.
Gleichzeitig gibt es derzeit keine klaren Aussagen über die Dosis-Wirkungs-Beziehung zwischen der oralen Aufnahme von Vitamin D und dem Anstieg der 25(OH)D Konzentration im Blut, weshalb sich auch hier die Werte der einzelnen Institutionen unterscheiden. Einen Überblick über die Empfehlungen zur täglichen Aufnahme, welche einen Vitamin-D-Mangel verhindern sollen, findest du in Tabelle 2. Auch hier plädieren einige AutorInnen für höhere Werte, um positive Effekte über den Knochenstoffwechsel hinaus miteinzubeziehen. Für die Behandlung eines Vitamin-D-Mangels gibt es nochmals andere Therapieempfehlungen. Einen genaueren Überblick dazu findest du hier [6].
Vitamin D kann im Körperfett und unseren Muskeln gespeichert werden. Über diesen Mechanismus vermutet man eine Versorgung des Körpers über die Winterzeit, wenn eine endogene Synthese in der Haut nicht stattfindet. Mittlerweile hat man jedoch verschiedenste Einflussgrößen festgestellt, welche unsere Vitamin-D-Produktion und -Aufnahme beeinflussen können. Es ist daher schwierig, generalisierte Aussagen über die optimale Zufuhrmenge zu treffen. So können Hautfarbe, genetische Variationen bestimmter Enzyme, Sonnencremeanwendung, Lifestyle, Standort, Tageszeit aber auch Erkrankungen des Verdauungstraktes oder der Nieren den Status beeinflussen [6, 7].
Die UVB-Strahlung aus der Sonne gilt als eine der Haupteinflussgrößen. Durch unterschiedliche Einfallswinkel kann die UVB-Strahlung je nach Breitengrad variieren und sich im Laufe der Jahreszeiten verändern. Es ist davon auszugehen, dass die UVB-Strahlung ab einer geographischen Breite von 40°N zwischen November und Februar und ab einer geographischen Breite von 50°N zwischen Oktober und April unzureichend ist. Des Weiteren kann bei einem UV-Index von unter 3 davon ausgegangen werden, dass kein Vitamin D produziert wird. In einer Kleinstadt in Deutschland (Rinteln 52°N) konnte dies zwischen Anfang Oktober und Ende März nachgewiesen werden. Zusätzlich wurde ein Tag im August gemessen, bei dem sich herausstellte, dass auch hier die Werte nur zwischen 10:30 und 16:30 Uhr erreicht wurden. Schlussfolgernd könnten Menschen, welche zur Mittagszeit nicht in der Sonne sind, dort bereits in diesen Monaten eine unzureichende Synthese aufweisen [11].
Außerhalb dieser Zeiten und bei ausreichender UVB-Strahlung scheint eine Präsentation des ganzen Körpers für 20 Minuten täglich etwa 3 mal die Woche auszureichen, um adäquate Vitamin-D-Werte im Blut aufrechtzuhalten [11]. In anderen Studien reichte bei heller Haut bereits die Exposition von Armen und Beinen für 5-15 Minuten zwischen 10:00-15:00 Uhr (42°N). Auch hier unterscheiden sich die Studienergebnisse jedoch etwas [6].
Ja, gibt es. Hohe Konzentrationen an Vitamin D3 finden wir in Fischleberölen und Fettfischen (Hering, Makrele). Des Weiteren können Margarine, Butter, Eigelb und Milch zur Versorgung mit Vitamin D beitragen. Auch einige Speisepilze enthalten Vitamin D, hier jedoch in Form von Vitamin D2 (Ergocalciferol), welches biologisch nicht so wirksam ist [1]. Einen Überblick darüber findest du in Tabelle 3.
Eine Überdosierung kommt in den meisten Fällen nur durch die Einnahme von Supplementen vor [6]. Dabei kann eine Überdosierung zu einem Anstieg des Calciumspiegel im Blut und Urin führen. Als Folge entsteht das sogenannte Hypercalcämie-Syndrom. Es kommt zur Einlagerung von Calcium in Gewebeschichten der Blutgefäße sowie von Nieren, Herz und Lunge. Im Anfangsstadium können Symptome wie Übelkeit, Erbrechen, häufiges Wasserlassen, Verdauungsbeschwerden und Lethargie auftreten. Später kann es jedoch auch zum Auftreten von Nephrocalcinosen und Nierensteinen, bis hin zur Niereninsuffizienz kommen [1, 6].
Vitamin D ist eine ziemlich coole Sache und hat neben der Stärkung unserer Knochen auch noch viele andere positive gesundheitliche Effekte. Und noch viel cooler ist, dass unser Körper es in den Sommermonaten sogar selber produzieren kann! Wir sind dadurch unabhängig von jeglicher externen Zufuhr. Im Winter sieht das leider anders aus und gerade Personen, welche keinen Fisch essen, nehmen meist kein oder nur sehr wenig Vitamin D über die Nahrung auf. Sollten unsere Speicher in den Sommermonaten prall gefüllt sein, kann uns das über den Winter bringen. Wenn man über eine Supplementierung mit Vitamin D nachdenkt, ist es auf Grund der vielen Einflussgrößen und individuellen Gegebenheiten ratsam, vorher seinen Serumwert an 25(OH)D von einem*einer Ärzt*in bestimmen zu lassen und mit ihm oder ihr über ein geeignetes Supplementierungsschema zu sprechen.
Quellen
1. Schek A. Ernährungslehre kompakt: Kompendium der Ernährungslehre für Studierende der Ernährungswissenschaft, Medizin und Naturwissenschaften und zur Ausbildung von Ernährungsfachkräften, 5. Aufl. Sulzbach im Taunus: Umschau Zeitschriftenverl., 2013
2. Glanzmann E. Die Entdeckung des Vitamins D. In: Glanzmann E (Hrsg.). Einführung in die Kinderheilkunde: In 195 Vorlesungen für Studierende und Ärzte, 3. Aufl. Wien: Von J. Springer, 1949: 70–4
3. https://www.rosenfluh.ch/sprechstunde-2011-04/sonnenlichttherapie (letzter Zugriff am 07.07.2021)
4. Selvaraj P, Harishankar M, Afsal K. Vitamin d: Immuno-modulation and tuberculosis treatment. Can J Physiol Pharmacol 2015; 93: 377–84
5. Katja Schulte | Redaktion. Heliotherapie (Phototherapie) | Heilen mit Licht. Infothek-Gesundheit 09.11.2016 (letzter Zugriff am 07.07.2021). https://infothek-gesundheit.de/heliotherapie-phototherapie/
6. Ramasamy I. Vitamin d metabolism and guidelines for vitamin d supplementation. Clin Biochem Rev 2020; 41: 103–26
7. Owens DJ, Allison R, Close GL. Vitamin d and the athlete: Current perspectives and new challenges. Sports Med 2018; 48: 3–16
8. Amrein K, Scherkl M, Hoffmann M, et al. Vitamin d deficiency 2.0: An update on the current status worldwide. Eur J Clin Nutr 2020; 74: 1498–513
9. Charoenngam N, Holick MF. Immunologic effects of vitamin d on human health and disease. Nutrients 2020; 12: 2097
10. https://www.imd-potsdam.de/nc/imd-labor/service/einheitenrechner.html (letzter Zugriff am 08.07.2021)
11. Zittermann A. The estimated benefits of vitamin d for Germany. Mol Nutr Food Res 2010; 54: 1164–71
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