Do najważniejszych wydarzeń lat 60-80-tych XX wieku należy zaliczyć odkrycie i zbadanie działania metabolitów witaminy D, a także ocenę dostępności witaminy D w różnych grupach populacyjnych. W ten sposób w latach 1966-1967 ustalono obecność w organizmie polarnych metabolitów witaminy D3, które charakteryzowały się wyższą aktywnością biologiczną niż pierwotna witamina. W 1973 roku zsyntetyzowano wysoce aktywny analog witaminy D – alfakalcidol.
Powstawanie witaminy D
Witamina D powstaje w skórze pod wpływem promieniowania UVB lub z pożywienia, następnie zachodzi łańcuch procesów metabolicznych z wytworzeniem aktywnych metabolitów witaminy D, które wraz z hormonem przytarczyc i kalcytoniną regulują wymianę wapniowo-fosforanową – tzw. klasyczne działanie witaminy D. Syntezę witaminy D zmniejsza życie na wysokich szerokościach geograficznych (bliżej regionów polarnych), zwłaszcza w miesiącach zimowych, wysoki poziom zanieczyszczeń atmosferycznych, gęste zachmurzenie, zakryta skóra, stosowanie filtrów przeciwsłonecznych i ciemniejszy typ skóry.
Rozwój badań nad witaminą D
Obecnie nastąpił znaczny rozwój wiedzy o witaminie D, wyjaśniono szlaki metaboliczne i nowe mechanizmy działania immunologicznego (antyrakowe, immunomodulacyjne, przeciwzapalne itp.). Dzięki badaniom wielu grup naukowych, koncepcje dotyczące roli witaminy D w organizmie uległy w ostatnich dziesięcioleciach znacznej zmianie. Wykazano, że aktywne metabolity witaminy D wpływają na wiele procesów fizjologicznych. Stwierdzono, że niedobór witaminy d jest silnie związany z ryzykiem wystąpienia chorób zakaźnych (ostre wirusowe zakażenia układu oddechowego, gruźlica), sercowo-naczyniowych (nadciśnienie tętnicze, niewydolność serca) przewlekłe choroby zapalne (choroba Leśniowskiego-Crohna, celiakia), alergiczne (astma oskrzelowa), autoimmunologiczne (stwardnienie rozsiane, cukrzyca typu 1, łuszczyca) oraz różne choroby nowotworowe (rak piersi, rak jelita grubego, rak prostaty). Tak więc uznaje się, że witamina D przekroczyła granice metabolizmu wapnia i fosforanów i stała się czynnikiem istotnych funkcji fizjologicznych
Dokonano znacznego postępu w badaniach nad metabolizmem witaminy D w organizmie, mechanizmami i drogami jej biologicznego działania. Do grupy witaminy D należy sześć steroli (witaminy D1, D2, D3, D4, D5 i D6). Dwie z nich odgrywają kluczową rolę w organizmie człowieka: witamina D2 – ergokalcyferol i witamina D3 – cholekalcyferol. Są one podobne w budowie chemicznej i mają podobne etapy metabolizmu. Są to bezbarwne i bezwonne kryształy, odporne na ciepło, nierozpuszczalne w wodzie i bardzo dobrze rozpuszczalne w tłuszczach i związkach organicznych. W postaci prekursorów mogą one dostawać się do organizmu człowieka jako rozpuszczalny w tłuszczach składnik pożywienia roślinnego (ergosterol) lub zwierzęcego (7-dihydrocholesterol) i być wchłaniane wraz z tłuszczami w jelicie cienkim.
Witamina D2
Witamina D2 – ergokalcyferol powstaje w komórkach roślinnych z ergosterolu. Głównymi źródłami ergokalcyferolu są ryby, mleko, a także pieczywo i grzyby. Dietetyczna witamina D2 jest wchłaniana w jelicie cienkim, koniecznie w obecności żółci, a następnie wbudowywana w chylomikrony i transportowana przez układ limfatyczny do krwiobiegu żylnego, przechodząc podobne etapy metaboliczne jak cholekalcyferol. Jego normalne wchłanianie wymaga obecności wystarczającej ilości tłuszczu w żywności. Upośledzone wydzielanie żółci w chorobach wątroby i dróg żółciowych znacznie utrudnia wchłanianie tej witaminy w jelitach. Ergokalcyferol jest również dostępny w postaci różnych preparatów, ale ma bardzo małą aktywność witaminową i dlatego jest rzadko stosowany.
Witamina D3
Witamina D3, cholekalcyferol, powstaje w warstwie podstawnej naskórka skóry z 7-dehydrocholesterolu (prewitamina D) w nieenzymatycznej, zależnej od promieniowania UV reakcji fotolizy o długości fali 290-315 nm. Aktywność procesu jest bezpośrednio związana z intensywnością napromieniowania i odwrotnie proporcjonalna do stopnia pigmentacji skóry. W naskórku cholekalcyferol łączy się z białkiem wiążącym witaminę D i 70% z krwiobiegu trafia do wątroby, a kolejna część do komórek tłuszczowych, gdzie powstaje magazyn witaminy D. Wykazano, że ekspozycja ludzkiej skóry na pojedynczą rumieniową dawkę światła słonecznego zwiększa zawartość witaminy D3 we krwi w taki sam sposób, jak po doustnej dawce 10 000 IU witaminy D3. Do rozwoju hiperwitaminozy D nie dochodzi jednak przy długotrwałym nasłonecznieniu, ze względu na blokowanie nadmiaru witaminy D ze skóry do krwiobiegu i przekształcanie jej w związki nieaktywne. Zawartość7-dehydrocholesterolu w naskórku zmniejsza się wraz z wiekiem, a synteza witaminy D3 odpowiednio spada, jej poziom zmniejsza się ponad 4-krotnie po 65 roku życia.
Chociaż witamina D3 ma większą aktywność metaboliczną, a zatem jest ważniejsza u ludzi, bardziej poprawne jest mówienie o metabolizmie witaminy D w ogóle. Sama witamina D jest biologicznie nieaktywna, realizacja jej biologicznych efektów może nastąpić dopiero po przemianach metabolicznych w wątrobie do 25-hydroksywitaminy D (25(OH)D, czyli kalcytriolu) i w nerkach do 1,25-dihydroksywitaminy D (1,25 (OH)2D, czyli kalcytriolu), która jest końcowym i najbardziej aktywnym metabolitem witaminy D, ale w specyfice działania dorównuje hormonowi (D-hormonowi). Jest to hormon steroidowy o działaniu endokrynnym, parakrynnym i autokrynnym.