La Vitamina D
La vitamina D è stata scoperta nel 1919 da Kurt Huldschinsky (pediatra tedesco) il quale notò che i bimbi affetti da rachidismo miglioravano le loro condizioni se esposti al sole e nel 1922 A.F. Hess e H.B. Gutman attribuirono questo miglioramento ad un composto liposolubile oggi noto con il nome di Vitamina D.
Con il termine di Vitamina D vengono indicate una serie di molecole chimicamente simili di cui l'80% viene prodotto partendo dalla pelle usando come precursore unv derivato del colesterolo ( 7-deidrocolesterolo che per effetto della luce solare viene convertito in Colecalciferolo) e il 20% viene introdotto attraverso l'alimentazione: se è di origine vegetale la forma introdotta è l'ergosterolo che verrà convertito in Ergocalciferolo dalla luce solare mentre se è di origine animale è il Colecalciferolo ed entrambi a livello epatico vengono trasformati in 25-idrossicolecalciferolo (D2) La Vitamina D contenuta negli alimenti viene assorbita insieme ai grassi alimentari e grazie ai sali biliari dagli enterociti del lume intestinale.
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Una volta assorbita entra in circolo e si lega alla α1-globulina plasmatica (D-binding protein) e all'albumina fino a raggiungere il fegato dove viene rapidamente trasformata in 25-idrossicolecalciferolo dalla 25-idrossilasi (CYP2R1). A questo punto il 25-idrossicolecalciferolo (D2) (esogeno ed endogeno), subirà un'altra idrossilazione, principalmente a livello renale, ad opera dell'α1- idrossilasi (CYP27B1) e verrà convertito in 1,25 diidrossicolecalciferolo (Calcitriolo o Vit.D3).
L' α1- idrossilasi è un enzima chiave nella produzione della Vit.D3 e nella regolazione dell'omeostasi del calcio e fosforo e come tale è strettamente controllato da:
- basse concentrazioni di calcio e fosforo ematico lo attivano [1];
- alte concentrazioni ematiche di PTH (paratormone) lo attivano [2]
- alte concentrazioni di 1,25-diidrossicolecalciferolo lo inibiscono [3]
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La concentrazione della Vit. D3 ematica è anche regolata dall'attività della 24-idrosilasi che la idrossila in 1,24,25 triidrossicolecalciferolo e in altri metaboliti meno noti che vengono allontanati dal corpo qualora la sua concentrazione risultasse superiore al valore soglia.
La Vit.D3 presente nel circolo sanguigno si lega alla D-binding protein e all'albumina per raggiungere il suo recettore "vitamin D receptor" o VDR che per la prima volta fu isolato a livello intestinale, oggi si sa essere presente in molti tessuti e cellule che non sono necessariamente coinvolti nel metabolismo del calcio e fosforo ma appartenenti anche al sistema immunitario, tessuto mammario, pancreas, placenta, ghiandola pituitaria, osso e molti altri [1][4]
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Dal legame Vit.D3-VDR si possono avere due risposte differenti a seconda della localizzazione cellulare del recettore:
1) se il recettore VDR è localizzato a livello nucleare interagisce con il recettore RXR dei retinoidi e dimerizza con il suo fattore X formando un complesso che si lega al DNA che stimola la trascrizione di geni e sintesi di proteine ex novo come nel caso della proteina trasportatrice del calcio o osteocalcina;
2) se invece è localizzato sulla membrana cellulare il legame Vit.D3-VDR attiva la via dei secondi messaggeri (cAMP) o fosforila i residui amminoacidici di alcune proteine generando delle risposte molto rapide a livello delle cellule del pancreas, del tessuto mammario, della placenta, intestino, reni, delle cellule della muscolatura involontaria e monociti.[2][4]
Nella maggior parte della popolazione la concentrazione ematica di Vit.D3 non arriva a superare i 20 nmoli/L, valori bassi considerando che per uno stato di salute ottimale è necessaria una concentrazione superiore agli 80 nmoli/L (circa
30 ng/mL).[5]
Le concentrazioni ottimali di Vit. D3 spesso sono un miraggio non solo per la mancata esposizione al sole, cattivi stili alimentari, eccessivo tessuto adiposo, etnie ed età ma spesso sono una conseguenza di polimorfismi Vrl che non consentono un corretto legame D3-VDR.
Il polimorfismo Bsm con le varianti I e FoKI è correlato alla carenza di Vit.D3 nei soggetti asiatici affetti da LES (Lupus Eritematoso Sistemico)[6], così come il polimorfismo FokI è coinvolto nello sviluppo delle MICI. [7]
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Quando la concentrazione sierica di vitamina D3 è nel range ottimale svolge:
- attività antinfiammatoria;
-attività immunomodulatrice [10]
-attività antitumorale
-attività protettiva contro il diabete mellito di tipo 1/2 [10]
-attività cardioprotrettrice
-attività protettiva contro la neurodegenerazione
- sembra manifestare attività protettiva contro il COVID-19 [11]
Vista l'ubiquitarietà della Vit.D3 elencare tutti gli studi che la vedono protagonista
sarebbe davvero complicato.
La Vitamina K
La vitamina k fu identificata nel 1936 ed associata come un fattore liposolubile con ruolo chiave nella coagulazione del sangue.
Con il termine di Vitamina K vengono indicate una serie di composti liposolubili conosciuti come:
- fillochinone (Vit.K1) contenuta negli alimenti ricchidi clorofilla e vine introdotta attraverso l'alimentazione;
- menachinone (Vit. k2) prodotta dalla flora batterica intestinale;
- menadione (Vit.K3) di natura sintetica. [8]
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La Vit. K1 la troviamo in tutte le verdure a foglia, nei broccoli, nel cavolfiore, nell'avocado, nel kiwi e nell'uva.
La Vit. K2 è prodotta dalla flora batterica intestinale e si trova in tutti gli alimenti in cui i batteri hanno un ruolo chiave per il loro processo di produzione come i cibi fermentati (esempio: il natto è il cibo più ricco in assoluto di Vit. k2 e si ottiene dalla fermentazione dei semi di soia ad opera del Bacillus Natto), latticini (principalmente quelli a pasta dura), uova, manzo, pollo, crauti e salmone [8]
La Vitamina K è nota da sempre per il ruolo che riveste nei processi di coagulazione del sangue, essendo un cofattore dell'enzima γ-glutammilcarbossilasi, responsabile della modificazione post-traduzionali delle proteine dipendenti della vitamina K (VKDP) prodotte sia a livello epatico che a livello extraepatici [9].
Le proteine VDKP prodotte a livello epatico intervengono nella coagulazione ed hanno un ruolo attivo nella carbossilazione dei residui di glutammato della protrombina trasformandoli in γ-carbossiglutammato, reazione che richiede la presenza della γ-glutammilcarbossilasi, HCO3
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- (bicarbonato), O2 e la forma ridotta (idrochinonica) della Vitamina K1 che passa alla forma ossidata (chinonica) tramite una reduttasi.[8]
Lo stesso processo di carbossilazione della protrombina interessa anche il fattore VII, IX e X, carbossilazione che gli consente di interagire con il calcio per generare la trombina. Altre proteine coinvolte nel processo di coagulazione sono la proteina C e la proteina S e anch'esse vengono attivate o inibite dalla Vit.K1 [8]
Le proteine VDKP prodotte a livello extraepatico hanno un ruolo protettivo a livello osseo, cardiovascolare, nelle malattie renali croniche, ospetorosi, cancro e demenza che sono delle patologie croniche associate alla calcificazioni ed infammazione croniche.
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La Vit. K sta assumendo sempre più ruolo importante per i suoi effetti poliedrici infatti:
- contrasta i processi infiammatori grazie ai suoi effetti antiossidanti;
- inibisce lo sviluppo delle cellule neoplastiche
- regola la strascrizione dei geni degli osteoblasti [9]
La concentrazione ottimali di Vit. K è di 120 mcg nell' uomo e di 90 mcg nella donna, la sua carenza è molto rara nell'adulto e si manifesta con sanguinamento prevalemtemente a livello gengivale anche se i suoi effetti principali sono attribuiti al malassorbimento di farmaci in particolare di anticoagulanti a base di cumarina che necessitano di una dieta carente in Vit.K [9]
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Associazione tra Vitamina D3 e K1/K2
L'associazione tra queste due vitamine liposolubili ha effetti protettivi nei soggetti affetti da diabete mellito di tipo 2 (T2DM) caratterizzati da uno stato perenne di iperglicemia e da ridotta sensibilità all'insulina. In questi soggetti le Vitamine D3 e K2 favoriscono la mineralizzazione dell'osso e regolano i livelli sierici di osteocalcina e insulina.[10] Spesso si fa l'errore di pensare che una eccessiva assunzione di Vit. D3 attraverso l'integrazione possa portare a fenomeni di ipercalcemia con conseguente calcificazione vascolare e calcoli renali in realtà l'ipercalcemia è dovuta ad una carenza di Vit. K2 poichè essa è coinvolta nell'attivazione dell'osteocalcina che deposita il calcio ematico a livello dell'osso.[11]
Dott.ssa Giuseppina Cardillo
www.giusycardillo.com
Biologo Nutrizionista Specialista in Biochimica Clinica
Bibliografia
1 Maria Luisa Dupus et al. The role of vitamin D in autoimmune diseases: could sex make the difference?Biol Sex Differ. 2021 Jan 12;12(1):12
2 P Labbra, Vitamin D physiology Prog Biophys Mol Biol. 2006 settembre; 92 (1)
3 H F De Luca. Metabolism of vitamin D: current status
SonoJ Clin Nutr 1976 novembre; 29 (11): 1258-70
4 Henry HL et al. Vitamin D: metabolism and biological actions
Annu Rev Nutr . 1984;4:493-520
5 Micael F Holick. Sunlight and vitamin D for bone health and prevention of autoimmune diseases, cancers, and cardiovascular disease Am J Clin Nutr . 2004 Dec;80(6 Suppl):1678S-88S
6 et al. Vitamin D and polymorphisms of VDR gene in patients with systemic lupus erythematosus Clin Rheumatol . 2012 Oct;31(10):1411-21
7 Bakke D, Sun J. Ancient Nuclear Receptor VDR With New Functions: Microbiome and Inflammation
Inflamm Bowel Dis . 2018 May 18;24(6):1149-1154
8 Maurice Halder et al. Vitamin K: Double Bonds beyond Coagulation Insights into Differences between Vitamin K1 and K2 in Health and Disease Int J Mol Sci. 2019 Feb 19;20(4):896
9 Simes DC et al Vitamin K as a Diet Supplement with Impact in Human Health: Current Evidence in Age-Related Diseases
Nutrients . 2020 Jan 3;12(1):138
10 J I Aguayo-Ruiz et al. Effect of supplementation with vitamins D3 and K2 on undercarboxylated osteocalcin and insulin serum levels in patients with type 2 diabetes mellitus: a randomized, double-blind, clinical trial Diabetol Metab Syndr . 2020 Aug 18;12:73
11 Goddek S Vitamin D3 and K2 and their potential contribution to reducing the COVID-19 mortality rate Int J Infect Dis . 2020 Oct;99:286-290
