D-vitamin og ultraviolet lys - en bemærkelsesværdig proces
Den måde, hvorpå mange hvirveldyr udnytter sollys til produktionen af D3-vitamin i huden, og hvordan denne proces også reguleres af lyset selv, er stadig genstand for meget forskning. De fleste af undersøgelserne vedrører menneskelig biologi, men forskere som Holick, Ferguson og Gehrmann i USA samler beviser på, at processen ligner meget i krybdyrhud.
Et forenklet animeret diagram (Figur 1 nedenfor) illustrerer D-vitaminvejen.
Vejen begynder, når et kolesterol, provitamin D, (fuldt navn 7-dehydrocholesterol eller 7DHC) fremstilles af celler i huden. Når det udsættes for UVB ved bølgelængder mellem 290 - 315 nm, omdannes dette provitamin D, der holdes i cellemembranen, meget hurtigt til prævitamin D3. Den maksimale produktion er på 297nm.
Prævitamin D3 isomeriseres derefter (transformeres ved en om-arrangement af atomer i molekylet) langsomt, i varm hud, over flere timer, til vitamin D3. Varme er nødvendig for at reaktionen kan forløbe med en normal hastighed. Krybdyr får denne varme fra solen, når de soler sig.
D3-vitaminet frigives fra hudcellemembranerne og optages af et "D-vitamin-bindende protein" i plasmaet. Det føres således i blodbanen fra huden til leveren, hvor det hydroxyleres til calcediol, 25-hydroxy-vitamin D3. Dette er stoffet, der testes for i blodprøver, der tages for at vurdere krybdyrets D-vitaminstatus.
Calcediol cirkuleres derefter i blodbanen rundt om i kroppen. I nyrerne omdannes noget til det aktive hormon calcetriol. Dette spiller en stor rolle i calciummetabolismen, og styrer niveauerne af calcium i blodet ved at kontrollere absorptionen af calcium fra tarmen og også fra knoglerne, hvis diætniveauerne er utilstrækkelige til kroppens behov.
Calcediol har også i de senere år vist sig at spille en afgørende rolle i andre organers normale funktion. Det optages af celler i hele kroppen og omdannes intracellulært til calcetriol. Denne lokale virkning har gavnlige virkninger på immunsystemet, det kardiovaskulære system og forhindrer celler i mange organer i at blive kræftfremkaldende ved at kontrollere celledeling.
Der er også nye beviser for, at hudceller i sollys faktisk kan fuldføre hele vejen fra provitamin D til calcetriol intracellulært, hvilket kan øge hudens modstandsdygtighed over for kræft.
Calcediol har hos mennesker en halveringstid- på omkring to uger i blodbanen. Hos nogle krybdyr kan denne cirkulerende calcediol fungere som kroppens hovedlager af D-vitamin.
D3-vitamin forbliver ikke i høje koncentrationer i blodbanen. Hos mennesker optages det, der ikke er hydroxyleret til calcediol i leveren, til kropsfedt, hvor det tilsyneladende opbevares 23, men vi kender ikke til undersøgelser, der fastslår, om en sådan lagring finder sted hos krybdyr, eller hvis det gør, hvor længe sådan en butik kan holde.
Regulering af vitamin D3-produktion.
Vitamin D3 er et stof, der er giftigt i store mængder. Fra 1920'erne blev D-vitamin tilsat mælk til konsum for at udrydde rakitis; dette blev dog forbudt i Europa i 1950'erne, fordi børn led af overdosering.22
Hos krybdyr fører for meget D-vitamin til kosten til hypervitaminose-D, som forårsager nyreskade, forkalkning af det bløde væv, herunder de store blodkar, og for tidlig død.
Hypervitaminose-D vides dog ikke at forekomme hos baskende krybdyr (eller nogen anden art), der får deres D-vitamin fra sollys, uanset hvor længe de soler sig.23 Dette skyldes, at der er indbyggede sikkerhedsmekanismer, der forhindrer overproduktion af vitamin D i huden. Interessant nok er disse også afhængige af ultraviolet lys, som det kan ses i det animerede diagram, figur 2 (nedenfor).
Som vi så tidligere, når et krybdyr soler sig i fuldt sollys, produceres prævitamin D3 meget hurtigt og ophobes i huden. Dets omdannelse til vitamin D3 er en meget langsommere, varmeafhængig proces. Man kunne forvente, at der opbygges enorme mængder af preD3, men det sker ikke. Dette skyldes, at preD3 også er følsom over for ultraviolet lys op til 325nm; en del omdannes ret hurtigt til to biologisk inaktive produkter, lumisterol3 og tachysterol3. Disse ophobes også i huden.
De fleste af undersøgelserne er blevet udført på menneskelig hud, men den samme proces menes at forekomme hos krybdyr; lumisterol3 er blevet isoleret fra gekko-hudprøver udsat for sollys.
Der er også en anden forsvarslinje mod overproduktion af D3. Som vi så tidligere, bliver vitamin D3, når det først er produceret, ført væk i blodbanen til leveren. Skulle der dog ophobes overskydende D3-vitamin i huden -, hvis der for eksempel produceres mere, end det bindende protein kan fjerne - nedbryder ultraviolet lys også dette til tre nye stoffer: to suprasteroler og 5,6 trans-D-vitamin. Sidstnævnte produkt har en vis biologisk aktivitet; de andre menes at være inerte.
Hvad sker der med alle disse inaktive-biprodukter? Forskning er i gang; dog kan vi spekulere i, at især lumisterol3 og tachysterol3 kan bruges som en kilde til preD3. Dette skyldes, at deres produktion fra preD3 er en reversibel reaktion.
Under ultraviolet lys dannes en ligevægt med varierende koncentrationer af de tre, delvist afhængigt af lysets nøjagtige bølgelængder. De tre stoffer har lidt forskellige virkningsspektre. Lumisterol3 kan omdannes tilbage til preD3 ved lys med bølgelængder op til 315 nm; tachysterol3 reagerer helt op til 335nm, hvilket er i UVA-området.
Dette ser måske ikke ud til at være en væsentlig forskel, før man overvejer atmosfærens effekt på solstråling. De lavere bølgelængder absorberes lettere af atmosfæren. Når solen står lavt på himlen, tidligt om morgenen, sent på eftermiddagen og i det meste af vinteren på nordlige breddegrader, når bølgelængder under 300 nm muligvis aldrig jordens overflade. På disse tidspunkter ophører præD3-syntese fra provitamin D næsten fuldstændigt,44,21 men det er i det mindste teoretisk muligt, at det ultraviolette lys af de lidt højere bølgelængder kunne fremme omdannelsen af tachysterol3, som i øvrigt er det mest reaktive af de tre stoffer, til præD3. Hvis dette sker, kan det være en kilde til preD3, når der ikke er nok lav-bølgelængde-UVB til at skabe tilstrækkeligt fra provitamin D.
Adfærdsregulering af UVB-eksponering.
Nogle krybdyr kan være i stand til at fornemme, om de har brug for D-vitamin eller ej, og ændre den tid, de bruger på at sole sig under UVB-lys i overensstemmelse hermed. I en undersøgelse brugte panterkamæleoner (Furcifer pardalis) fodret med en diæt med lavt indhold af D3-vitamin mere tid på at sole sig under ultraviolet lys end dem på en diæt med højt D3-indhold. Derudover var de mere tiltrukket af lamper, der udsender UVB, end af lige så lyse lamper, som udsender UVA. Om de rent faktisk kan se UVB vides ikke, men de ser ud til at være i stand til at detektere det på en eller anden måde.