D-vitamin és ultraibolya fény - figyelemre méltó folyamat
Az a mód, ahogyan sok gerinces használja a napfényt a D3-vitamin termelésében a bőrben, és hogy ezt a folyamatot maga a fény is szabályozza, még mindig sok kutatás tárgyát képezi. A legtöbb tanulmány az emberi biológiához kapcsolódik, de az olyan kutatók, mint Holick, Ferguson és Gehrmann az Egyesült Államokban bizonyítékot gyűjtenek arra, hogy a folyamat nagyon hasonló a hüllőbőrben.
Egy egyszerűsített animált diagram (1. ábra, lent) szemlélteti a D-vitamin útvonalát.
Az útvonal akkor kezdődik, amikor a koleszterint, a D provitamint (teljes név 7-dehidrozolterol vagy 7DHC) a bőr sejtjei állítják elő. Amikor 290-315 nm hullámhosszon UVB-nek van kitéve, ez a D provitamin, amely a sejtmembránban van, nagyon gyorsan átalakul, hogy D3 previtamin legyen. A csúcstermelés 297nm.
A previtamin D3 ezután izomerizálódik (a molekulában lévő atomok újrarendezésével átalakul) lassan, meleg bőrben, több órán keresztül D3-vitaminná alakul át. Melegre van szükség ahhoz, hogy a reakció normális ütemben folytatódjon. A hüllők ezt a hőt a napból kapják, miközben sütkéreznek.
A D3-vitamin felszabadul a bőr sejtmembránjaiból, és egy "D-vitamin-kötő fehérje" veszi fel a plazmába. Így a véráramban a bőrtől a májig szállítják, ahol hidroxilátot ad kalcitiolnak, 25-hidroxi-D3-vitaminnak. Ez az az anyag, amelyet a hüllő D-vitamin állapotának értékelésére vett vérmintákban vizsgálnak.
A kalkediol ezután a véráramban kering a test körül. A vesékben néhány átalakul az aktív hormon kalcitriol. Ez jelentős szerepet játszik a kalcium metabolizmusában, szabályozza a kalcium szintjét a vérben azáltal, hogy szabályozza a kalcium felszívódását a bélből és a csontokból is, ha az étrendi szintek nem rendelkeznek a szervezet igényeivel.
A kalkediolról az elmúlt években azt is megállapították, hogy létfontosságú szerepet játszik más szervek normális működésében. A sejtek az egész testben felveszik, és intracellulárisan kalketriollá alakulnak át. Ez a helyi hatás jótékony hatással van az immunrendszerre, a szív- és érrendszerre, és megakadályozza, hogy sok szerv sejtjei rákosak kákává váljanak a sejtosztódás szabályozásával.
Új bizonyíték van arra is, hogy a napfényben lévő bőrsejtek valójában teljessé tehetik a D provitamintól a kalcitriolig intracellulárisan, ami növelheti a bőr rákellenességét.
A kalkediol, az emberekben, körülbelül két hetes felezési idejű a véráramban. Egyes hüllőknél ez a keringő kalcitol a szervezet D-vitamin-tárolójaként működhet.
A D3-vitamin nem marad magas koncentrációban a véráramban. Emberekben az, ami nem hidroxilát a májban lévő kalcitilálhoz, a testzsírba kerül, ahol nyilvánvalóan 23-at tárolnak, de nincs tudomásunk olyan tanulmányról, amely megállapítja, hogy az ilyen tárolás hüllőkben történik-e, vagy ha igen, mennyi ideig tarthat egy ilyen tároló.
A D3-vitamin termelés szabályozása.
A D3-vitamin olyan anyag, amely nagy mennyiségben mérgező. Az 1920-as évekig d-vitamint adtak a tejhez emberi fogyasztásra, hogy felszámolják az angolkórt; ezt azonban az 1950-es években betiltották Európában, mert a gyermekek túladagoltságban szenvedtek.22
A hüllőknél az étrendhez hozzáadott túl sok D-vitamin hipervitaminózis-D-hez vezet, ami vesekárosodást, a lágy szövetek meszesedését, beleértve a fő ereket is, és korai halált okoz.
A hipervitaminózis-D azonban nem ismert, hogy előfordul a napfényből származó D-vitamint kapó hüllőkben (vagy bármely más fajban), függetlenül attól, hogy mennyi ideig sütkéreznek.23 Ez azért van, mert beépített biztonsági mechanizmusok vannak, amelyek megakadályozzák a D-vitamin túltermelését a bőrben. Érdekes módon ezek az ultraibolya fényre is támaszkodnak, amint az az animált ábrán látható, 2. ábra (lent).
Amint azt korábban láttuk, amikor egy hüllő teljes napfényben sütkérezik, a D3 previtamin nagyon gyorsan keletkezik és felhalmozódik a bőrben. A D3-vitaminra való áttérés sokkal lassabb, hőfüggő folyamat. Lehet, hogy hatalmas mennyiségű preD3 épül fel, de ez nem történik meg. Ez azért van, mert a preD3 érzékeny az ultraibolya fényre akár 325 nm-ig; egy arány meglehetősen gyorsan átalakul két biológiailag inaktív termékké, a lumisterol3-ra és a tachysterol3-ra. Ezek a bőrben is felhalmozódnak.
A legtöbb vizsgálatot emberi bőrön végezték, de úgy vélik, hogy ugyanez a folyamat fordul elő hüllőknél; a lumisterolt3 a napfénynek kitett gekkó bőrmintákból izolálták.
Van egy második védelmi vonal is a D3 túltermelése ellen. Mint korábban láttuk, a D3-vitamint, miután előállították, a véráramba szállítják a májba. Ha azonban a felesleges D3-vitamin felhalmozódik a bőrben - ha például többet termelnek, mint amennyit a kötőfehérje eltávolíthat - az ultraibolya fény ezt is három új anyagra bontja: két szupraszterinre és 5,6 transz-D-vitaminra. Ez utóbbi terméknek van némi biológiai aktivitása; A többiekről úgy gondolják, hogy tehetetlenek.
Mi történik ezekkel az inert melléktermékekkel? A kutatás folyamatban van; azonban feltételezhetjük, hogy a lumisterol3 és a tachysterol3 különösen a preD3 forrásaként használható. Ez azért van, mert a preD3-ból származó termelésük reverzibilis reakció.
Ultraibolya fényben egyensúly alakul ki a három különböző koncentrációjával, részben a fény pontos hullámhosszától függően. A három anyag kissé eltérő hatásspektrummal rendelkezik. A lumisterol3 legfeljebb 315 nm hullámhosszúságú fényben visszaváltható a preD3-ra; a tachysterol3 akár 335 nm-re is reagál, ami az UVA tartományban van.
Ez nem tűnik jelentős különbségnek, amíg nem vesszük figyelembe a légkör hatását a napsugárzásra. Az alacsonyabb hullámhosszakat könnyebben elnyeli a légkör. Amikor a nap alacsonyan van az égen, kora reggel, késő délután, és a tél nagy részében az északi szélességi körökben, a 300 nm alatti hullámhosszak soha nem érik el a Föld felszínét. Ezekben az időkben a D provitaminból származó preD3 szintézis szinte teljesen megszűnik,44,21 de elméletileg lehetséges, hogy a kissé magasabb hullámhosszú ultraibolya fény elősegítheti a tachysterol3 átalakítását, amely egyébként a leginkább reaktív a három anyag közül, a preD3-ra. Ha ez megtörténik, akkor a preD3 forrása lehet, ha nincs elég alacsony hullámhosszú UVB ahhoz, hogy elegendő legyen a D provitaminból.
Az UVB expozíció viselkedési szabályozása.
Egyes hüllők képesek lehetnek érzékelni, hogy szükségük van-e D-vitaminra, és ennek megfelelően megváltoztathatják az UVB fény alatt sütkérező időt. Az egyik vizsgálatban a párduc kaméleonok (Furcifer pardalis) alacsony D3-vitaminnal táplált étrendet fogyasztottak, és több időt töltöttek ultraibolya fényben sütkérezve, mint a magas D3 étrendben. Ezenkívül jobban vonzotta őket az UVB-t kibocsátó lámpák, mint az UVA-t kibocsátó, ugyanolyan fényes lámpák. Hogy valóban látják-e az UVB-t, nem ismert, de úgy tűnik, hogy valamilyen módon képesek észlelni.