Vitamin D - Das Sonnenvitamin und seine Funktionen

Vitamin D – Bildung im Körper und Vitamin D-Status in Deutschland

Vitamin D wird unter Einwirkung von Sonnenstrahlung (oder genauer UVB-Strahlung) in der Haut aus einer Cholesterin-Vorstufe (7-Dehydrocholesterin) gebildet. Dabei entsteht erst eine Vorstufe und anschließend Vitamin D3 (Cholecalciferol). Die häufigste Form im Körper ist die Speicherform Calcidiol, die aus Vitamin D3 in der Leber entsteht und auch in der Diagnostik als „Vitamin D-Wert“ bestimmt wird.

Die aktive Vitamin D-Form (Calcitriol) entsteht aus der Speicherform in den Nieren und ist ein Hormon und kein Vitamin im eigentlichen Sinne. Calcitriol spielt bei vielen Prozessen im Körper eine essenziell wichtige Rolle.

Der Vitamin D-Status in Deutschland ist mangelhaft

Die körpereigene Vitamin-D Synthese ist ein effizienter Prozess. Bereits 15 Minuten eines Sonnenbades (ganzer Körper) reichen aus um mühelos 10.000-20.000 I.E. Vitamin D herzustellen1.

Die durchschnittliche Versorgung in Deutschland liegt jedoch ganzjährlich unter 20 ng/ml2. Unter 20 ng/ml spricht man in Deutschland von einer suboptimalen Versorgung, von Mangel ab 12 ng/ml3. Die meisten Empfehlungen liegen jedoch aufwärts der 30 ng/ml4.
Die Gründe dafür, liegen vorwiegend im heutigen Lebensstil. Es wird zu viel Zeit in geschlossenen Räumen verbracht, der Großteil des Körpers wird mit Kleidung bedeckt und zudem meist Sonnencreme benutzt. Im Alter nimmt die natürliche Vitamin D-Produktion noch zusätzlich ab.

Weitere Faktoren, die zu einem Vitamin D-Mangel beitragen können, sind ein Wohnort in nördlichen Ländern, eine starke Hautpigmentierung (das Hautpigment Melanin ist ein natürlicher Sonnenschutz), Magnesiummangel oder eine eingeschränkte Nierenfunktion.

Vitamin D für starke Knochen

Der Zusammenhang zwischen Vitamin D und der Knochengesundheit, ist den meisten bekannt. Vitamin D reguliert die Aufnahme von Calcium und Phosphor aus dem Darm sowie die Ausscheidung über die Nieren. Darüber hinaus aktiviert es Zellen, die für den Aufbau der Knochenmatrix wichtig sind (Osteoblasten) und hemmt die Bildung des Parathormons (PTH).

Hohe PTH-Spiegel sind ein Risikofaktor für die Knochengesundheit, da sie die Abgabe von Calcium aus den Knochen ins Blut forcieren5, 6. Durch die Hemmung der PTA-Bildung trägt Vitamin D damit zu einer gesunden Knochenstruktur bei.

Vitamin D – Funktionen außerhalb der Knochen

In der aktiven Vitamin D Form (Calcitriol) kann Vitamin D an den Vitamin D Rezeptor (VDR) binden und eine intrazelluläre Reaktion vermitteln. Den VDR findet man auf fast allen Körperzellen, was schon vermuten lässt, dass Vitamin D auch außerhalb der Knochen wichtig ist.

Eine besonders hohe Konzentration des Vitamin D-Rezeptors findet sich auf den Zellen der Knochen, auf Immunzellen und den Zellen der Bauchspeicheldrüse. Aber auch auf Nervenzellen im Gehirn und auf Muskelzellen ist er präsent7.

Vitamin D im Rahmen der Muskelfunktion

All unsere Muskelzellen tragen Rezeptoren für Vitamin D (VDR) auf ihrer Oberfläche. Besonders für die Funktion und Aktivität von sogenannten Satellitenzellen (Muskel-Stammzellen) scheint Vitamin D wichtig zu sein. Gerade nach Verletzungen oder sportlicher Betätigung steigt die Bildung des VDR an, weshalb vermutet wird, dass Vitamin D eine Rolle bei Regenerationsprozessen zukommt8, 9.

Aber auch die allgemeine Muskelfunktion und Gesundheit ist abhängig von Vitamin D. Gerade bei älteren Menschen wird ein Vitamin D-Mangel mit Muskelschwäche und Muskeldegeneration assoziiert (Sarkopenie/Muskel-Atrophie)10, 11. Allerdings ist Vitamin D auch bei gesunden jungen Sportlern ein beliebtes Nahrungsergänzungsmittel , dem positive Effekte auf Muskelfunktion und Regeneration zugeschrieben werden.

Vitamin D im Zusammenhang mit Psyche und Stimmung

Neben den weniger bekannten Effekten von Vitamin D auf die Muskelfunktion, kennt wahrscheinlich jeder den sogenannten „Winter-Blues“. Der „Winter Blues“ bezeichnet das Stimmungstief, in das viele Menschen nach den ersten dunklen Wintermonaten hineinfallen. Der Fachbegriff dafür ist „saisonal affektive Störung“ (SAD). Es wird schon lange diskutiert, ob der im Winter abfallende Vitamin D-Wert in Zusammenhang mit der Entstehung dieser „Winterdepression“ steht oder nur korreliert. Die Ergebnisse dazu sind jedoch bisher nicht eindeutig. In der Erfahrungsheilkunde wird Vitamin D jedoch schon lange und erfolgreich für die Behandlung depressiver Verstimmungen eingesetzt12.

Darüber hinaus werden noch weitere Effekte von Vitamin D auf kognitive Funktionen und die Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer intensiv untersucht und diskutiert13.

Vitamin D stimuliert die Entwicklung und den Erhalt von Nervenzellen

Schon lange sind schützende Funktionen von Vitamin D auf Nervenzellen bekannt. Unter anderem stimuliert Vitamin D im Gehirn die Bildung von neuronalen Wachstumsfaktoren wie beispielsweise dem sog. GDNF (Glial cell-derived neurotrophic factor). Neuronale Wachstumsfaktoren sind maßgeblich an der Entwicklung und dem Erhalt von Nervenzellen beteiligt14.

Vitamin D reguliert Entzündungsreaktionen

Ein weiterer Mechanismus über den Vitamin D seine schützende Funktion auf Nervenzellen vermittelt, ist der regulierende Effekt auf Entzündungsreaktionen.

Darüber hinaus korreliert ein Vitamin D-Mangel in zahlreichen Studien negativ mit der Amyloid-Last und der Abnahme kognitiver Funktionen bei Alzheimer15, Vitamin-D Mangel gilt daher als ein Risikofaktor bei der Entstehung dieser Krankheit.

Vitamin D steuert das Immunsystem

In der kalten Jahreszeit ist Vitamin D nicht nur für die Stimmungslage interessant. Auch die Immunfunktion ist in vielerlei Hinsicht von Vitamin D abhängig.

Der Vitamin D-Rezeptor (VDR) findet sich auf der Oberfläche eines Großteils der Zellen des Immunsystems. Dadurch hat das Vitamin hat einen steuernden und regulierenden Einfluss auf mehrere Zellarten, die in die Abwehr von Infekten, Krebs und bei der Entstehung von Autoimmunerkrankungen involviert sind, Vitamin D gilt daher als „immunmodulatorisch“16. Es wurde außerdem gezeigt, dass (außer den spezialisierten Zellen in der Niere) auch viele Immunzellen in der Lage sind, die aktive Vitamin-D Form (Calcitriol) selbst zu bilden17.

T-Zellen werden Vitamin D-abhängig aktiviert

So ist beispielsweise gezeigt, dass sogenannte „naive“ (nicht aktivierte) T-Zellen durch Vitamin D aus ihrem „Schlafmodus“ in den aktiven Zustand versetzt werden. T-Zellen haben sowohl regulatorische Funktionen im Immunsystem aber sind auch als Cytotoxische T-Zellen („Killerzellen“) an der Bekämpfung von Virus-infizierten Zellen und entarteten Zellen (Tumorzellen) beteiligt17, 18.

Vitamin-D hat einen dämpfenden Einfluss auf das Immunsystem

Auf Basis der wichtigen regulatorischen Funktionen von Vitamin D, wird Vitamin-D Mangel als möglicher Risikofaktor bei der Entstehung von Autoimmunerkrankungen diskutiert (bei Autoimmunerkrankungen greift das eigene Immunsystem körpereigene Strukturen an).
Vitamin-D scheint eine dämpfenden (suppressiven) Effekt auf bestimmte Bereiche des Immunsystems zu haben und darüber einen Einfluss auf die Entwicklung solcher „Überreaktionen“. Besonders ausgiebig wird hier der Zusammenhang von Vitamin D und Zellen der Bauchspeicheldrüse bei der Entwicklung von Diabetes Typ-1 untersucht19, 20.

Vitamin D stimuliert die Bildung von Cathelicidinen

Die wohl bekannteste Funktion von Vitamin D im Rahmen des Immunsystem ist seine Rolle bei der Bildung der sogenannten Cathelicidine (körpereigene antibakterielle Peptide). Cathelicidine sind Teil des angeborenen Immunsystems und sind zum einen selbst antibakteriell, können aber nach ihrer Aktivierung auch die zelluläre Immunantwort stimulieren21.

Vitamin D und Diabetes mellitus

Wie bereits erwähnt finden sich auf den Zellen der Bauchspeicheldrüse eine hohe Dichte von Vitamin D-Rezeptoren (VDRs). Vor allem die sogenannten die β-Zellen der Bauchspeicheldrüse sind reich damit bestückt und scheinen in ihrer Funktion von Vitamin D beeinflusst zu werden. Die β-Zellen sind der Produktionsort von Insulin – dem wahrscheinlich wichtigsten Hormon zur Regulation des Blutzuckers15.

Diabetes Typ 2 stellt den Zustand dar, wenn die Körperzellen nicht mehr sensitiv genug auf Insulin reagieren. Die Folge sind hohe Blutzuckerwerte , aber auch Blutfettwerte – eine ungesunde Kombination mit gravierenden Folgen für die kardiovaskuläre Gesundheit.
Eine ausreichende Vitamin D Versorgung wird in Verbindung mit einer normalen Funktion der β-Zellen gebracht und korreliert ebenfalls mit einer verbesserten Insulin-Sensitivität (Das Gegenteil von Resistenz)7, 22.

Eine ausreichende Vitamin D Versorgung ist daher einer von vielen Faktoren, die dazu beitragen, Diabetes Typ-2 zu verhindern (neben Körperzusammensetzung, Eisenstatus, täglicher Bewegungsumfang, Ernährungsprofil, Schlafzeit, etc.).

Vitamin D für eine normale Testosteronproduktion und Fruchtbarkeit?

Wie auch in anderen Geweben, in denen Vitamin D seine Effekte vermittelt, finden sich auf den Zellen von Hodengewebe Vitamin D-Rezeptoren (VDRs). Eine ausreichende Versorgung mit Vitamin D scheint wichtig für eine normale Testosteronproduktion bei Männern zu sein, da Vitamin D-Mangel mit sinkenden Testosteronwerten assoziiert wird. So gibt es beispielsweise eine saisonale Schwankung in der Testosteronproduktion, die mit dem Vitamin D-Wert korreliert23, 24.

Auch auf andere sexuelle Parameter hat Vitamin D einen positiven Einfluss. So sind positive Effekte auf die Beweglichkeit und Überlebensrate von Spermien und damit auf die Fruchtbarkeit bekannt26.

Neben einem Einfluss auf Fruchtbarkeitsparameter beim Mann wird auch ein Einfluss auf die Fruchtbarkeit bei Frauen vermutet27.

Vitamin D für die Schlafqualität?

Klingt erst mal Paradox, aber das Sonnenvitamin soll sich positiv auf die Schlafqualität auswirken? Aber ja – eine Studie (doppelblind, Placebo-kontrolliert) mit 89 Menschen stellte eine signifikante Verbesserung der Schlafqualität fest. Dies betraf vor allem die Teilnehmer, deren Vitamin D-Werte zu Studienbeginn die niedrigsten waren28. Diese Studie ist nicht die Einzige, die sich mit dieser Thematik befasst, der Zusammenhang wird aktuell ausgiebig untersucht29.

Die Mechanismen sind noch nicht bekannt, die Korrelation zwischen niedrigen Vitamin D-Werten und schlechter Schlafqualität ist jedoch auffallend.

Hinweis: Vitamin D wird meist morgens eingenommen. Einige Erfahrungsberichte sprechen über einen negativen Einfluss auf die Schlafqualität bei einer zu späten Einnahme.

Der Körper braucht wichtige Cofaktoren für die Bildung und Wirkung von aktivem Calcitriol

Die beschriebenen Funktionen von Vitamin-D sind molekular deutlich komplexer und von weiteren Faktoren abhängig.

Die körpereigene Synthese von Vitamin D wird von sogenannten Enzymen bewerkstelligt. Diese funktionalen Proteine vermitteln die Umwandlung von „7-Dehydrocholesterin“ bis zum Calcitriol. Enzyme benötigen jedoch häufig bestimmte Mikronährstoffe (wie Vitamine oder Spurenelemente) um ihre Funktion auszuüben – man spricht von Cofaktoren. Im Falle der Bildung von Vitamin D und der Umwandlung bis zu Hormonform ist vor allem Magnesium von hoher Bedeutung. Ein niedriger Vitamin D-Wert trotz ausreichender Sonnenexposition kann bspw. auf niedrige Magnesiumwerte zurückzuführen sein5.

Neben der Bildung ist auch die Funktion von Calcitriol abhängig von bestimmten Mikronährstoffen. Wichtig sind hier vor allem Vitamin A (Retinol, ebenfalls ein Hormon) und Zink. Im Calciumstoffwechsel hängen viele Vitamin D-abhängige Prozesse auch von einer ausreichenden Versorgung mit Vitamin-K ab . So regt Vitamin D beispielsweise die Bildung von Osteocalcin an, welches nur durch Vitamin K aktiviert werden kann, um seiner Funktion in den Knochen nachzukommen.

Quellen

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Klaudius Breitkopf

Sportökonom

„Als erfahrener Sportökonom weiß ich, dass Ernährung und Sport einfach zusammengehören. Dabei spielt die Qualität der Lebensmittel eine große Rolle. Aus diesem Grund bieten wir unseren Mitgliedern die Nahrungsergänzungen von Lebenskraftpur an.“