Raju Vaishya

un consultant senior, Departamentul de Ortopedie, Spitalul Indraprastha Apollo, New Delhi 110067, India

Vipul Vijay

b Consultant, Departamentul de Ortopedie, Spitalul Indraprastha Apollo, New Delhi 110067, India

Amit Kumar Agarwal

b Consultant, Departamentul de Ortopedie, Spitalul Indraprastha Apollo, New Delhi 110067, India

Jabed Jahangir

c Clinical Fellow, Department of Orthopedics, Indraprastha Apollo Hospital, New Delhi 110067, India

Abstract

Există referințe timpurii ale acestuia în textul antic și medicii au discutat despre importanța și caracteristicile deficienței sale în trecut. Vitamina D și-a recăpătat interesul, odată cu creșterea dramatică recentă a incidenței deficitului în țările în curs de dezvoltare, precum și în cele în curs de dezvoltare. În acest articol de revizuire, discutăm biochimicul și rolul vitaminei D în sistemul osos. Discutăm, de asemenea, despre cerințele dietetice recomandate și caracteristicile deficienței scheletice. Rolurile extra-scheletice ale deficitului de vitamina D au fost în ultima vreme o chestiune de dezbatere și a fost, de asemenea, discutată în detaliu în acest articol. În concluzie, nu ar fi greșit să etichetăm vitamina D drept una dintre cele mai importante vitamine implicate în metabolismul sistemului musculo-scheletic și orice clinician, în special cel ortopedic, ar trebui să fie bine versat cu mecanismul său general și cu rolurile sale în corpul uman.

1. Introducere

Deși tulburarea deficitului de vitamina D (VDD), și anume rahitismul, a fost cunoscută de secole, dar factorul său cauzal a fost cunoscut abia după descoperirea vitaminei D (VD) de către E.V. McCollum și asociații săi în 1913. Dar a dobândit un interes nou în ultimii ani, deoarece VDD sa dovedit a fi pandemie la nivel mondial și asocierea sa cu alte boli. 1.2 Vitamina D este un grup de secosteroizi solubili în grăsimi (un steroid cu inelul „rupt”) joacă un rol important în metabolismul osos și pare să aibă unele proprietăți antiinflamatorii și imunomodulatoare. Există mai multe forme (vitamine) de VD și anume, VD1 (ergocalciferol cu ​​lumisterol), VD2 (ergocalciferol), VD3 (colecalciferol) VD4 (dihidroergocalciferol), VD5 (sitacalciferol). Cei mai importanți compuși din acest grup sunt VD3 și VD2. 3-5 În acest articol de revizuire discutăm metabolismul și funcțiile vitaminei D în corpul uman. Cauzele comune ale deficitului de vitamina D, împreună cu necesitățile zilnice și prevalența deficitului de vitamina D în lume și India au fost discutate împreună cu manifestările extra-scheletice ale vitaminei D.

2. Metabolismul și funcțiile vitaminei D

Iradierea ultravioletă (UV) -B a pielii declanșează fotoliza 7-dehidrocolesterolului (proVD3) la preVD3 în membrana plasmatică a keratinocitelor pielii umane. 6-8 Odată format în piele, membrana plasmatică celulară preVD3 este transformată rapid în VD3 de temperatura pielii VD3 din piele și VD din dietă suferă două hidroxilări secvențiale, mai întâi în ficat la 25 (OH) D și apoi în rinichi la forma sa biologic activă, 1,25-dihidroxiVD (1,25 [OH] 2D) (Fig. 1).

revigorarea

Biosinteza și metabolismul vitaminei D (UVB = raze ultraviolete B, DBP = proteină de legare VD, FGF = factor de creștere a fibroblastelor, PTH = parathormon, VDR = receptor VD).

3. Mecanismul de acțiune

VD acționează în 2 moduri:

Acțiunea genomică a VD: Receptorul VD (VDR) este un membru al superfamiliei receptorilor nucleari pentru hormonii steroizi, care poate fi clasificat ca un factor de transcripție activat de ligand. 9 VDR se crede, de asemenea, că joacă un rol important în generarea unei acțiuni rapide de 1, 25 (OH) 2D3. 10

Acțiunea non-genomică a VD: Există acțiuni non-genomice ale VD cu răspuns rapid, care sunt mediate prin receptorii de suprafață celulară, cunoscuți sub numele de 1, 25 D3 MARRS (proteine ​​de legare a steroizilor cu răspuns rapid asociate membranei). 11

4. Bioacțiuni ale VD

Pe intestin: 1, 25 (OH) 2D3 îmbunătățește eficacitatea intestinului subțire pentru a absorbi calciu și fosfor, fier, magneziu, zinc. 10

Pe schelet: VD este esențial pentru dezvoltarea și întreținerea scheletului mineralizat.

Dezvoltarea plăcii de creștere necesită acțiuni coordonate de calciu și 1, 25 (OH) 2D3 și VDR, unde ca formare osoasă osteoblastică optimă și resorbție osoasă osteoclastică, solicită atât 1, 25 (OH) 2D3 cât și VDR.1, 25 (OH) 2D3 reglează osteoclastogeneza reglarea reciprocă a activării receptorului ligandului NF-κB (RANK) (RANKL) și osteoprotegerinei (OPG). 12 Interacțiunile dintre osteoblaste și osteoclaste integrează remodelarea osoasă.

5. Cerință

Există o diferență în recomandarea necesității zilnice de către o autoritate diferită, iar indemnizațiile dietetice recomandate în mod obișnuit (ADR) pentru VD provin de la Health Canada. 13

6. Surse de VD

Principalele surse de VD2 și D3 includ 3,14–21: A) Surse naturale precum pește (somon, sardine, macrou, ton etc), ulei de ficat de cod, ciuperci, gălbenuș de ou, expunere la lumina soarelui etc; B) Alimente fortificate precum unt, lapte, iaurturi, brânză, margarină, suc de portocale, cereale pentru micul dejun etc; C) Suplimente farmaceutice precum VD2, D3 și multivitamine.

7. Deficiență

Deficiența de VD este cea mai frecventă și este cea mai puțin diagnosticată afecțiune la copii și adulți. Acest lucru se datorează în mare parte faptului că pacienții nu prezintă de obicei semne și simptome clinice evidente până când deficiența este severă și prelungită. Acum se acceptă faptul că nivelul circulant al 25-hidroxi VD ar trebui utilizat ca indicator al stării VD datorită ușurinței sale de măsurare, timpului de înjumătățire lung în circulație (aproximativ 2 sau 3 săptămâni) și corelației nivelului său cu stări clinice de boală. 22–24 Deși nu s-a ajuns la un consens cu privire la un nivel optim de 25-hidroxiVD, totuși nivelul său poate determina diferite stări ale condițiilor clinice. 25-29:

Deficiență: 100 ng/ml

8. Tulburare de deficit

Copiii cu deficiență de VD stabilită prezintă caracteristici de rahitism sub formă de anomalii scheletice cum ar fi deformările genunchiului (Fig. 2), întârzierea dezvoltării, eșecul de a prospera etc., cu trăsături biochimice și radiologice caracteristice. Caracteristicile radiologice tipice includ lărgirea și cuparea metafizei etc., în timp ce adulții prezintă semne și simptome de osteomalacia cum ar fi durerea și sensibilitatea osoasă, slăbiciunea musculară proximală prezentându-se ca dificultate în ridicarea dintr-o poziție așezată cu caracteristică biochimică și radiologică. Caracteristicile radiologice tipice includ fracturi de insuficiență sau zone mai libere (Fig. 3), osteoporoză, discuri biconcave, coloană vertebrală „rugger jersey” (Fig. 4).

Deformitatea bilaterală a genei valgum datorită deficitului de vitamina D.

Raze X ale bazinului cu protrusio acetabuli (săgeată neagră) și fracturi de insuficiență multiplă (săgeată albă).

Radiografie laterală a coloanei vertebrale care prezintă coloana vertebrală din jersey rugger și mai multe veretre biconcave (aspect de gură de pește de cod).

9. Cauzele deficitului de VD

Vârstnicii din cauza prezenței scăzute a 7-dehidrocolesterolului cutanat, a mobilității reduse sau a instituționalizării (care descurajează expunerea la soare), a producției renale reduse de 1,25-dihidroxiv, precum și a aportului redus de alimente fortificate. 30.31

Melanina concurează cu 7-dehidrocolesterolul pentru absorbția fotonilor UVB. Pielea închisă la culoare necesită 10-50 de ori expunerea la lumina soarelui pentru a produce aceeași cantitate de VD ca și o persoană albă. 32

Sezon, latitudine și ora din zi

Cu cât este mai gros stratul de ozon, cu atât mai puține cantități de fotoni UVB pot ajunge pe pământ, astfel putine preVD3 pot fi produse. Unghiul Zenit, definit ca unghiul luminii solare care ajunge la suprafața Pământului, decide grosimea stratului de ozon pe care trebuie să pătrundă lumina soarelui. Unghiul Zenit este dependent de factori precum ora din zi, anotimpul anului și latitudinea. 33,34

Protecțiile solare pot absorbi în mod eficient radiațiile UVB. Acest lucru previne dramatic interacțiunea UVB cu 7-dehidrocolesterol, procesul de generare preVD3. 8.35

Deficiență medicală/fizică, malabsorbție a grăsimilor

Boala Crohn, fibroza chistică (CF), boala celiacă, îndepărtarea chirurgicală a unei părți a stomacului sau a intestinelor sunt asociate cu malabsorbție a grăsimilor și, prin urmare, pot duce la deficiență VD. 36

Utilizarea pe termen lung a unor medicamente antiepileptice, inclusiv fenobarbital, fenitoină și carbamazepină și agentul antimicrobian rifampicină (RIF) poate duce la osteomalacie. 37-41 Se consideră că inducerea catabolismului 1,25-dihidroxiVD de către aceste medicamente contribuie la efectele lor adverse dăunătoare. 37-41

Boli renale cronice

Bolile renale cronice, precum și cele care necesită dializă, duc la incapacitatea de a produce 1,25-dihidroxiVD suficient, care are un efect direct în inhibarea expresiei hormonilor paratiroidieni. 42,43

Ficatul este principalul loc în care are loc hidroxilarea VD în poziția C-25. Astfel, nu este surprinzător faptul că gradul de disfuncție hepatică se corelează cu nivelurile de calcidiol 44 și că prevalența insuficienței VD este deosebit de mare la pacienții cu afecțiuni hepatice cronice. 45-48 Nivelurile de 25-hidroxiVD pot fi scăzute în afecțiunile hepatice severe, iar afecțiunile hepatice pot duce direct la absorbția afectată a VD.

Persoanele obeze au niveluri mai mici de 25-hidroxiVD. Grăsimea subcutanată, despre care se știe că stochează VD, a sechestrat mai mult din VD sintetizat cutanat, ceea ce are ca rezultat o mai mică eliberare de VD din piele în circulație la subiectul obez decât subiectul ne-obez. 49-54

10. Prevalența deficitului de VD în lume și în India

Deficitul de VD este pandemie, totuși este cel mai slab diagnosticat și sub-tratat cu deficiență nutrițională din lume. 55-57 Mai multe studii au arătat că 40-100% din S.U.A. iar bărbații și femeile în vârstă din Europa care încă trăiesc în comunitate (nu casele de bătrâni) sunt deficiente în VD. 25-27 A devenit deja o epidemie globală în mare parte nerecunoscută. Insuficiența VD poate fi observată la adulții tineri, precum și la copiii sănătoși. De exemplu, 48% dintre fetele albe preadolescente dintr-un studiu din Maine 58 și 52% dintre adolescenții hispanici și negri dintr-un studiu din Boston sunt deficienți de VD. 59 În Europa, unde foarte puține alimente sunt îmbogățite cu VD, copiii și adulții par să prezinte un risc deosebit. 60-62 Un studiu al adulților britanici de vârstă medie a arătat că 60% sunt VD insuficiente, iar numărul a crescut la 90% în timpul iernii și primăverii. 63

11. Tratamentul bolii și suplimentarea

11.1. DOSAREA VD, suplimentarea și iradierea UV și/sau expunerea sensibilă la soare

Suplimentarea cu VD a fost estimată pentru a preveni deficiența de VD la aproximativ 98% din populația generală. Suplimentarea cu 70-72 VD și expunerea la lumina soarelui sau la lumina soarelui simulată s-au dovedit a crește nivelurile serice de 25 (OH) D la pacienții vârstnici. 36,73-84 Aportul adecvat al Institutului de Medicină pentru Statele Unite și Canada este de 200 UI/zi pentru toți copiii și adulții cu vârsta mai mică de 51 de ani, 400 UI/zi pentru persoanele cu vârsta cuprinsă între 51 și 70 de ani și 600 UI/zi pentru cei mai mari de 70 de ani. 72.85 Un raport al Comitetului științific pentru alimente, înființat de Comisia Europeană, a indicat faptul că adulții cu vârsta peste 65 de ani ar trebui să primească 400 UI/zi de VD3 și a sugerat că cerințele tuturor adulților, inclusiv a celor cu expunere inadecvată la soare, ar fi îndeplinite. prin acest aport alimentar. 86 Această recomandare este în concordanță cu cea a valorii zilnice recomandate de Administrația SUA pentru Alimente și Medicamente de 400 UI/zi (10 μg/zi) de VD3, indiferent de vârstă. 87 Deoarece s-a sugerat că pot fi necesare cantități de până la 1000 UI/zi de VD3 pentru a menține un nivel sănătos de 25 (OH) D de peste 30 ng/ml (75 nmol/L), 88-91 un aport de 400 UI/zi poate reprezenta un minim. Acest lucru este valabil mai ales iarna sau pentru copii și adulți care nu sunt expuși la lumina soarelui.

11.2. Tratamentul deficitului sever de VD

Deși deficiența severă a VD (25 [OH] niveluri 70,73 În unele cazuri, poate fi necesară o altă cursă săptămânală de 8.000 săptămâni de 50.000 UI de VD2 pentru a crește 25 (OH) D niveluri în intervalul dorit de peste 30-50 ng/mL (75-125 nmol/L) Pentru pacienții predispuși la apariția deficitului de VD, după corectarea deficitului, administrarea pacienților 50.000 UI la fiecare 2 săptămâni îi va susține într-o stare VD-suficientă. Alternativ, 1000 UI de aport VD3 Expunerea cutanată la lumina soarelui sau UV-B artificial, cum ar fi un pat de bronzare este de asemenea utilă, mai ales dacă pacientul este predispus la deficiență de VD 82-84,92-95 Expunerea la lumina directă a soarelui de obicei nu mai mult de 5-10 minute pe brațe și picioare între orele de 10 AM și 3 PM în primăvara, vara și toamna vor preveni inadecvarea VD.

11.3. Hipervitaminoza

Intoxicația VD este extrem de rară. Studiile au arătat că dozele de peste 50.000 UI pe zi, care ridică 25-hidroxiv la peste 150 ng/ml, sunt asociate cu hipercalcemie și hiperfosfatemie. Toxicitatea 96-98 VD nu este cauzată de expunerea la lumina soarelui, dar poate fi cauzată de suplimentarea cu doze mari de VD care prezintă hipercalcemie ca anorexie, greață și vărsături, frecvent urmată de poliurie, polidipsie, slăbiciune, insomnie, nervozitate, prurit și, în cele din urmă, insuficiență renală. Se pot dezvolta, de asemenea, proteinurie, arsuri urinare, azotemie și calcificare metastatică (în special în rinichi). Alte simptome ale toxicității VD includ întârzierea mintală la copii mici, creșterea și formarea osoasă anormală, diaree, iritabilitate, scădere în greutate și depresie severă. 16.99 Prin urmare, abuzul și utilizarea abuzivă a suplimentului VD de către medic și publicul larg trebuie oprite și trebuie creată o conștientizare suficientă despre aceasta.

12. Efectele scheletice suplimentare ale VD

12.1. VD și cancer

VD este unul dintre cei mai puternici hormoni pentru reglarea creșterii celulare; 1.25 (OH) 2D inhibă proliferarea și induce diferențierea în celule care funcționează normal. 70,99102,107,123 Unele dovezi sugerează că 1,25 (OH) 2D ajută la reglarea creșterii celulare și la prevenirea progresiei cancerului 70,99,100,124 prin reducerea angiogenezei, 125 creșterea diferențierii celulare și a apoptozei celulelor canceroase și reducerea proliferării celulare 126-128 și metastaze. 70.99.100.106.107.120.126.129

12.2. VD și boli cardiovasculare

Adăugarea la dovezile efectului VD asupra țesuturilor extrascheletice sunt date care sugerează că VD și calciu inadecvate și care trăiesc la latitudini mai mari pot fi factori dependenți care contribuie la patogeneza și progresia hipertensiunii și a bolilor cardiovasculare. 70.110.130.131

12.3. VD și scleroza multiplă

Ca și în cazul datelor epidemiologice anterioare, care raportează un gradient de risc latitudinal pentru cancer și boli cardiovasculare 110,132-137, există un gradient de risc similar pentru dezvoltarea sclerozei multiple. 138-141 Un ECR dublu-orb care implică pacienți cu scleroză multiplă care au fost randomizați pentru a primi fie suplimente VD, fie placebo au arătat că pacienții care au primit suplimente au crescut nivelul seric al factorului de creștere β1 în comparație cu cei care nu au primit supliment. 142 Nivelurile crescute ale factorului de creștere β1 au fost asociate cu faza stabilă a sclerozei multiple, în timp ce nivelurile reduse au fost asociate cu scleroza multiplă recidivant-remisivă. 143.144 este cea mai frecventă

12.4. VD și diabetul zaharat de tip I.

1,25 (OH) 2D acționează ca un modulator imun, reducând producția de citokine și proliferarea limfocitelor, care au fost implicate în distrugerea celulelor β secretoare de insulină în pancreas și dezvoltarea diabetului zaharat de tip 1. 87 În plus, celulele β-insulă exprimă VDR și răspund la 1,25 (OH) 2D prin creșterea producției de insulină. 70,87,145,146

12.5. VD și psoriazis

Unul dintre marile succese ale terapiei VD pentru tratarea unei tulburări extrascheletice este în tratamentul psoriazisului. 122.147 Smith și colab. 148 a arătat că 1,25 (OH) 2D3 a inhibat proliferarea keratinocitelor umane care exprimă VDR in vitro și a accelerat diferențierea lor. Acest lucru a sugerat că tulburările hiper proliferative ale pielii, cum ar fi psoriazisul, ar putea răspunde la tratamentul cu 1,25 (OH) 2D3. 149 Tratamentele inițiale cu 1,25 (OH) 2D3 topică au arătat îmbunătățiri mari în reducerea severității și a zonei leziunilor psoriazice, cu efecte adverse mici sau deloc. 122,150–152 Astăzi, trei analogi VD, inclusiv calcipotrienă, 1,24 (OH) 2D3 și 22-oxo-1,25 (OH) 2D3, se numără printre primele tratamente utilizate pentru psoriazis. 122.147.151.152

12.6. VD în OA și boala degenerativă a discului

Există un beneficiu clinic mic, dar statistic semnificativ, tratamentului VD la pacienții cu genunchi OA. Deficiența de 153 VD este în mare măsură asociată cu stadiul incipient al OA, sugerând suplimentarea VD înainte de producerea deteriorării cartilajului. 154 Au urmat mai multe studii clinice și sunt în curs de desfășurare. Aceste studii se află în stadiul inițial și până în prezent nu au fost disponibile dovezi puternice pentru a stabili rolul vitaminei D în OA. Există, de asemenea, unele dovezi ale asocierii cu boala degenerativă a discului cu deficit de VD. 155.156 cel mai frecvent

12.7. VD în alte boli

Un posibil rol al VD a fost, de asemenea, implicat în alte câteva boli, inclusiv artrita reumatoidă, boala inflamatorie intestinală, lupusul eritematos sistemic, osteoartrita și boala parodontală.

13. Concluzie