Vitamin D: Mangel, Tagesbedarf, Vorkommen und Wirkung

Vitamin D3 (Cholecalciferol) spielt bei der Calcium-Aufnahme eine zentrale Rolle. Es ist wichtig für die gesunde Funktion von Knochen, Muskeln, Nerven und Immunsystem. Besonders Lebertran, einige Fischarten (vor allem Hering, Lachs und Aal), Avocado, Steinpilze, Pfifferlinge, Milch und Ei enthalten reichlich Vitamin D.

Was ist Vitamin D?

Vitamin D ist der Oberbegriff für Seco-Steroide mit biologisch aktiver Wirkung. Cholecalciferol (auch Calciol oder Vitamin D3 genannt), das hauptsächlich in Pflanzen vorkommende Calciferol (Vitamin D2), Lumisterol (Vitamin D1), 22,23-Dihydroergocalciferol (Vitamin D4) und Sitocalciferol (Vitamin D5) zählen zu den Vitaminen der D-Gruppe und werden daher unter dem Begriff "D-Vitamine" zusammengefasst. Dabei sind Provitamin D2 (Ergocalciferol), Vitamin D3, die Provitamine 7-Dehydrocholesterol, Ergosterol und die biologisch ebenfalls aktiven Metabolite von Calcidiol und das Hormon Calcitriol für den menschlichen Metabolismus von Bedeutung.

In unserer Haut kann mit Hilfe von auf sie einwirkender ultravioletter Strahlung (UV-B) Vitamin D3 gebildet werden. Aufgrund dieser sonnenlichtabhängigen Biosynthese von Cholecalciferol trifft die Definition eines Vitamins auf Vitamin D3 nicht vollständig zu, da als Vitamine per Definition streng genommen nur Stoffe bezeichnet werden, die vom Körper nicht selbst hergestellt werden können.

Aus historischen Gründen und da die körpereigene Produktion von Vitamin D in vielen vor allem äquatorfernen Regionen der Welt in Abhängigkeit von Jahreszeit und Wetter (Sonnenstunden und Intensität der Lichteinstrahlung) sowie individuellem Lebensstil nicht bedarfsdeckend ist, werden die Verbindungen aus der Gruppe der D-Vitamine auch weiterhin als Vitamine bezeichnet.

Vitamin-D-Mangel

Ein Vitamin-D-Mangel führt generell zu ungenügender Resorption und renaler Reabsorption von Calcium und Phosphat, was zu einem Abfallen des Phosphat- und Calcium-Spiegels und einem Anstieg der alkalischen Phosphatase im Serum führt. Vitamin-D-Mangel ist in Skelettmuskeln mit Abnormalitäten bei Kontraktion und Relaxation verbunden. Der Körper reagiert auf einen erniedrigten Calcium-Spiegel mit einem Hyperparathyreoidismus. Im Allgemeinen führt ein Mangel an Vitamin D zu charakteristischen Symptomen am Knochen- und Nervensystem.

Symptome eines Mangels an Cholecalciferol

• Rachitis beim Kind
• Osteomalazie beim Erwachsenen
• Deformierungen der statisch beanspruchten Wirbelsäule sowie der Beine
• Verzögerter Durchbruch der Milchzähne
• Kieferdeformierungen und Fehlstellungen der Zähne mit Schmelzdefekten
• Neigung zu Knochenbrüchen
• Fortschreitende Muskelschwäche
• Erhöhte Infektanfälligkeit
• Kurzsichtigkeit
• Zahnausfall
• Spasmophilie
• Schlafstörungen
• Schreckhaftigkeit
• Erhöhte Reizbarkeit
• Nervosität, innere Aufregung/Unruhe
• Gesteigerte Nervenerregbarkeit
• Pessimismus bis hin zu depressiven Verstimmungen, v.a. "Winterdepression"
• Tetanie mit Muskelspasmen im Bereich der Lippen, an Händen und Füßen
• Laryngospasmus
• Generalisierte Krämpfe
• EKG-Veränderungen

Mangelerscheinungen kann (außer mit Lebertranen) durch die Zufuhr von vitamin-d-reichen Nahrungsmitteln nur unzureichend entgegengewirkt werden, da die Konzentrationen an Cholecalciferol bzw. Provitamin D2 in den üblicherweise konsumierten Lebensmitteln dürftig ist. Sollten Vitamin-D-Mangel-Symptome auftreten oder ein Mangel nachgewiesen sein, ist die Substitution mit Vitamin-D-Präparaten alternativlos.

Dosierung von Vitamin D3

Wie hoch ist der Vitamin-D-Tagesbedarf?

Der Vitamin-D-Tagesbedarf liegt nach Angaben der DGE bei unzureichender Sonnenlichtexposition und somit fehlender endogener Synthese bei 10µg bei bis zu 12 Monate alten Säuglingen und bei 20µg für alle anderen Bevölkerungsgruppen (inkl. Schwangeren, Stillenden und Senioren). Dabei entsprechen 1000 I.E. 25µg Vitamin D.

Laut dem Ernährungsbericht von 1988 erreichten nur männliche Nicht-Vegetarier die bei ausreichender UVB-Lichtexposition empfohlene tägliche Zufuhr von 5µg Vitamin D pro Tag hauptsächlich durch den Verzehr von Fisch und Milch(-Produkten). Alle anderen Bevölkerungsgruppen verfehlten die Empfehlungen um mindestens 20%, wobei weibliche Vegetarier sogar nur 50% (trotz der Vitamin-D-Aufnahme aus Milch und Eiern) der täglich aus Lebensmitteln zuzuführenden Menge erreichten. Erwachsenen ab 65 Jahren wird auch bei ausreichender Sonnenlichtexposition die tägliche Aufnahme von 10µg Vitamin D (laut DACH 2000) aus der Nahrung oder Nahrungsergänzungsmitteln empfohlen.

Folgen und Symptome einer Überdosierung

Da Vitamin D fettlöslich ist, kann eine sehr hochdosierte über einen gewissen Zeitraum anhaltende Zufuhr zu Nebenwirkungen, in sehr seltenen Einzelfällen bis hin zum Tod führen. Daher unterliegen alle Vitamin-D-Präparate, die mehr als 1000 I.E. Vitamin D pro Tagesdosis enthalten, der Rezeptpflicht.

Die Symptome und Nebenwirkungen (Hypervitaminose D), die mit einer Überdosierung einhergehen, entstehen letztlich als Folge einer Hypercalcämie (erhöhter Calcium-Spiegel im Serum. Auffallend sind die unterschiedlichen Empfindlichkeiten der in Studien getesteten Patienten gegenüber den verabreichten Vitamin-D-Dosen. Teilweise werden Tagesdosen von 2 Millionen I.E. Vitamin D (2000-fache Dosis, ab der eine Rezeptpflicht gilt) vertragen, hingegen führen gelegentlich Tagesgaben von 100.000 I.E. (100-fache Gabe der rezeptpflichtigen Dosis) zu Intoxikationssymptomen. Zu den Symptomen einer Überdosierung gehören:

• Polyurie
• Polydipsie, im weiteren Verlauf Nierensteinbildung
• Appetitlosigkeit, Völlegefühl, Erbrechen und Obstipation ("Verstopfung")
• Herzrhythmusstörungen im Akutstadium
• Endokrines Psychosyndrom: Der Begriff Endokrines Psychosyndrom bezeichnet psychische Veränderungen von Hunger, Durst, Schlaf, Sexualität und/oder Stimmung, die durch hormonelle Erkrankungen hervorgerufen sind oder in Folge einer medikamentösen Therapie auftreten, die Einfluss auf die Konzentration von Hormonen ausübt. Als Ursache kann hier beispielhaft eine sehr selten und nur bei der Gabe extrem hoher Dosen auftretende Vitamin-D-Vergiftung genannt werden. Diese führt zu einem erhöhten Spiegel des Hormons Calcitriol, das vom Körper aus D-Vitaminen gebildet wird, in Blut und Geweben.

Eine Vitamin-D-Intoxikation, die zu oben genannten Symptomen führt, kann nur in Folge einer Substitution mit Vitamin-D-Präparaten auftreten. Quantitativ wenig bedeutsam ist die sehr kleine Menge von Vitamin-D-Hypervitaminosen, die im Verlauf von Selbstmedikationen auftreten.

Vorkommen: In welchen Lebensmitteln ist Vitamin D enthalten?

Je nach klimatischen Bedingungen und Jahreszeit spielt die Zufuhr von Vitamin D über die Nahrung nur eine untergeordnete Rolle, da in sonnenlichtreichen Jahreszeiten und Gegenden ein großteil des Vitamin-D-Bedarfs über Eigensynthese in der Haut gedeckt wird. Jedoch gerade in den Herbst- und Wintermonaten, in denen wenig Sonnenlicht Gegenden der nördlichen Hämisphere erreicht, sollten vorzugsweise Lebensmittel, die hohe Cholecalciferol- und/oder Ergocalciferol-Gehalte aufweisen, gegessen werden.

Zu den Nahrungsmitteln, die die höchsten Konzentrationen an (Prä-)Vitaminen der D-Gruppe aufweisen, zählen Fisch, Avocados, Pilze und Eier. Vegetarier nehmen im Schnitt deutlich weniger Vitamin D über die Nahrung auf als Fleisch- und Fischkonsumenten. In tierischen Lebensmitteln ist überwiegend Cholecalciferol, in pflanzlichen Ergosterol (Provitamin D2) enthalten. Absteigend geordnete Vitamin-D-Gehalte einiger Nahrungsmittel nach Bundeslebensmittelschlüssel (BLS) 1999 und BLS 2.2, Vorkommen in µg pro 100g tierischen Lebensmittels:

• Lebertran: 330
• Hering: 27
• Lachs, Aal: 22
• Sardine: 10
• Forelle: 7
• Thunfisch: 6
• Milch: bis zu 3,8 (je nach Jahreszeit)
• Ei: 2,9 (schwankend, Jahresdurchschnitt)
• Rinderleber: 2
• Schweineleber: 1
• Kabeljau, Makrele: 1
• Gorgonzola, Weichkäse, Sahne: 1
• Butter, Mayonnaise: 1

In höheren Konzentrationen ist Vitamin D in folgenden pflanzlichen Lebensmitteln enthalten (Angabe in µg pro 100g Nahrungsmittel:

• Avocado: 5
• Steinpilze: 3
• mit Vitamin D angereicherte Margarine: 3
• Pfifferling, Champignon: 2

Wirkung von Vitamin D3

Vitamin D wird als Vorstufe für hormonartige Wirkstoffe gesehen, die Calcium- und Phosphathaushalt regulieren. Im Menschen wirkt Vitamin D3 (Cholecalciferol) hauptsächlich autokrin. Das heißt, es übernimmt Aufgaben bei der Kontrolle von hormongesteuerten Vorgängen im Gewebe, wobei die Hormone nicht über die Blutbahn zu den einzelnen Zellen gelangen, sondern zell- beziehungsweise gewebsintern abgegeben und aufgenommen werden.

1,25-Dihydroxycholecalciferol (Calcitriol) ist ein Steroidhormon, das die Transkription spezifischer Gene reguliert. Daher ist Vitamin D auch entscheidend an Zellteilungs- und Zellreparaturmechanismen beteiligt. Calcitriol wird zwecks der Transkriptionsregulation an einen Vitamin-D-Rezeptor gebunden, der zur Rezeptorfamilie der Steroid-Thyroid-Hormone gehört. Derartige Rezeptoren wurden bislang in vielen Körpergeweben gefunden.

Wirkorte und spezifische Aufgaben von Vitamin-D-Hormonen

Die wichtigsten Wirkorte von Calcitriol-Derivaten (Vitamin-D-Hormone) sind Darm, Nieren, Knochen, Muskeln, Nerven und Immunsystem. Im Darm wird die Calcium- und Phosphataufnahme gefördert, die Mobilisation von Calcium und Phosphat sowie die Mineralisation im Knochen. In der Niere reguliert Calcitriol die Rückresorption von Calcium und Phosphat. Durch diese Mechanismen werden Calcium- und Phosphatspiegel aufrecht erhalten und so die normale Ossifikation ermöglicht. Einfluss hat Calcitriol auch auf den Calcium-Transport im Skelettmuskel.

Für die Sekretion von Insulin, die Synthese und Freisetzung von Schilddrüsenhormonen und für die Sekretion von Parathormon ist Calcitriol unabdingbar. Calcitriol übernimmt hier keine primär regulierende Wirkung, sondern übt Einfluss auf andere Regulationsmechanismen aus. Es handelt sich also um eine indirekte Regulationsbeziehung.

Auch die Vielzahl von Zellen und Geweben, die Calcitriol-Rezeptoren besitzen, verdeutlicht dessen Rolle als Hormon, das bei zahlreichen biologischen Prozessen eine Rolle spielt. In einer Reihe von Tumorzellen hemmt Calcitriol die Zellteilung und wirkt so dem Tumorwachstum entgegen. Der Einfluss von Calcitriol auf Gehirn und viele andere Gewebe, in denen Calcitriol-Rezeptoren gefunden worden, ist noch weitgehend ungeklärt.

Funktionen von D-Vitaminen im Immunsystem

Auch im Immunsystem übernehmen D-Vitamine, sprich die verschiedenen Vitamine der D-Gruppe, hauptsächlich Funktionen bei Zellteilung und -differenzierung von Lymphozyten und Monozyten, wobei es sich auch auf deren Immunfunktionen auswirkt. Es besteht ein Zusammenhang zwischen der Konzentration an zirkulierenden Immunproteinen und dem Vitamin-D-Status. Periphere Monozyten und Makrophagen sowie aktivierte Lymphozyten besitzen Calcitriol-Rezeptoren. Interleukin-2 wird durch Calcitriol gehemmt und T-Lymphozyten-Funktionen supprimiert.

Obwohl eine exakte Beurteilung der Rolle von Vitamin D im Immunsystem aufgrund seiner vielfältigen Wirkungen noch nicht vorgenommen werden kann, scheint es jedoch entscheidend bei Entzündungsreaktionen wirksam zu sein. Dies geschieht durch eine Dämpfung der Wirkung von T-Lymphozyten und eine Steigerung der Cytotoxizität von Makrophagen. Bei Mäusen konnte durch Injektion oder nutritive Zufuhr von 50 ng/Tag bei Weibchen beziehungsweise 200 ng/Tag bei Männchen der Ausbruch beziehungsweise der Fortschritt von multipler Sklerose verhindert werden. Ein ähnlicher Effekt wurde bei durch Injektion von Kollagen oder Borrelia burgdorferi erzeugter rheumatoider Arthritis beobachtet.

Bei Transplantatabstoßungsexperimenten übertraf Calcitriol die Wirksamkeit von Cyclosporin beim Verhindern der Abstoßung embryonaler Herztransplantate zwischen Tieren, die sich in den Histokompatibilitätskomplexen unterschieden. Durch diese Befunde wird der große Nutzen von Vitamin-D-Verbindungen bei der Modulation immunvermittelter Erkrankungen deutlich.

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Cholecalciferol im Stoffwechsel

Im Stoffwechsel übernimmt Vitamin D die Aufgabe eines Prohormons (s.u.). Durch passive Diffusion werden D-Vitamine im gesamten Dünndarm aus der Nahrung aufgenommen und gelangt anschließend über das Lymphsystem in den Blutkreislauf. Dabei fördern Gallensäuren und Fette die Resorption, da Vitamin D zu den lipohilen (fettlöslichen) Vitaminen gehört.

Eine weitere Quelle stellt neben der Nahrung, auch die körpereigene Produktion von Vitamin D3 dar, welches in Darmmukosa und Leber durch Einwirkung eines Enzyms aus der Gruppe der Dehydrogenasen aus Cholesterol gebildet wird. Die Biosynthese von aus 7-Dehydrocholesterol gebildetem Provitamin D3 ist lichtabhängig und kann nur ablaufen, sobald ein gewisses Pensum an UV-B-Strahlung auf die Haut trifft. In einer wärmeabhängigen Reaktion wird anschlVitaminießend Provitamin D3 in Vitamin D3 überführt.

Von 25(OH)-Vitamin D3 zum Hormon Calcitriol

Anschließend wird über die Zwischenstufe 25(OH)-Vitamin D3 (Calcidiol) Vitamin D3 letztlich in das bioaktive Hormon Calcitriol umgewandelt. Es findet also erst eine Hydroxylierung des 25. Kohlenstoffatoms statt. Bei Bedarf verstoffwechseln die Zellen dann das so entstandene Calcidiol zu dem Hormon Calcitriol.

In der Haut gebildetes Vitamin D3, das neben Vitamin D2 auch in der aufgenommenen Nahrung überwiegt, wird durch Hydroxylierung zur "Speicherform" 25(OH)-Vitamin D3 umgewandelt. Dieser Reaktionsschritt gewährleistet, dass die lichtabhängigen Produktionsspitzen und -pausen, die während Phasen starker beziehungsweise geringer Sonneneinstrahlung auftreten, abgefangen werden können.