Водоросли изобретают витамин D
Миллиарды лет назад в океане одноклеточные организмы стали использовать солнечный свет для производства энергии. При этом некоторые виды грибов, дрожжей и фитопланктона синтезируют не только глюкозу, но и витамин D2. Их клетки содержат много эргостерола, который при солнечном облучении образует нестабильное соединение — предшественник витамина D2 (провитамин). Он, в свою очередь, переходит в стабильный D2 или распадается на неактивные продукты.
До конца не ясно, зачем такие сложные превращения. Ученые из Медицинского центра Бостонского университета предполагают, что эргостерол поглощает ультрафиолет, защищая белки, ДНК и РНК от повреждений. Возможно, количество провитамина D2 и его фотопродукты сигнализировали одноклеточному, что он достаточно побыл на Солнце и пора опускаться на дно. Кроме того, эти вещества облегчают проникновение ионов кальция через мембрану клетки.
В организме животных синтезируется другая форма витамина — D3. Происходит это в живых клетках эпидермиса, образующих верхний слой кожи. В их фосфолипидной мембране хранится соединение 7-дегидрохолестерин, которое под действием ультрафиолета превращается в провитамин, а затем в стабильный D3.
В лабораторном эксперименте превращение провитамина в стабильную форму заняло несколько дней, но в коже ящерицы и человека, вероятно, при участии каких-то ферментов, процесс идет в разы быстрее.
Стабильный D3 легче проникает через мембрану клеток в межклеточное пространство и оттуда в дерму — нижний слой кожи, граничащий с мышцами. В кровяных тельцах он связывается с белком DBP и по капиллярам перемещается в печень и почки. Там претерпевает еще ряд химических превращений, чтобы выполнить основную роль — адсорбировать кальций и фосфор из желудочно-кишечного тракта. Эти элементы необходимы для роста и укрепления костей в течение всей жизни. Витамин D3 участвует в клеточном делении, укреплении иммунитета, выработке инсулина.
В коже провитамин D3 полностью превращается в стабильную форму за восемь часов. Но, чтобы попасть в дерму, нужно еще время. Поскольку процесс длительный, то кажется, что для тела не важно, как именно поступает витамин — из кожи, с едой или с пищевыми добавками. Однако выяснилось: синтезированный в организме D3 стабильнее в два-три раза. К тому же он весь связывается с белком DBP, в отличие от полученного в виде пилюли. Не исключено, что и промежуточные соединения, образующиеся при синтезе стабильной формы, благотворно влияют на здоровье.
Возвращение загара
Лучше всего, конечно, получить витамин естественным путем. Как сообщает Медицинская школа Гарварда, всего 10-15 минут на солнце (а для смуглокожих — до получаса) с открытыми руками и ногами несколько раз в неделю практически ликвидирует дефицит витамина D. Однако может помешать несколько факторов.
Начнем с того, что озоновый слой Земли почти полностью поглощает солнечный ультрафиолет — только один процент достигает поверхности. Чем длиннее путь лучей через атмосферу, тем меньше в них фотонов нужной энергии. Из-за этого живущие в северных и околополярных регионах не получают витамина D из кожи от четырех месяцев до полгода.
До десяти утра и после 15 часов, даже в летнее время, ультрафиолет снижен и витамина D вырабатывается мало. Прибавим сюда смог в городах — он не пропускает солнечный свет. Играет роль и высота: на равнинах ультрафиолета меньше, чем в горах.
Получить передозировку витамина D, находясь на Солнце, невозможно. Он не синтезируется беспрерывно. Когда 15 процентов запасов 7-дегидрохолестерина в клетках исчерпываются, провитамин и его фотопродукты распадаются на соединения, которые не влияют на усвоение кальция. А вот частое использование солнцезащитных кремов способствует дефициту — средства с фактором защиты 30 и больше практически полностью поглощают ультрафиолет. Как и оконные стекла.
Кроме того, люди со смуглой и темной кожей изначально получают его меньше. Проблема усиливается с возрастом: кожа теряет 7-дегидрохолестерин. В группе риска — женщины после менопаузы.
Для жителей северных стран основной источник витамина D — пища. Это жирная рыба, такая как форель и тунец, тюлений и китовый жир, белые грибы. Однако диета дает лишь 20 процентов необходимой нормы. А при болезнях Крона и целиакии (непереносимости глютена) в принципе невозможно получить достаточно витамина с едой. Некоторые заболевания почек и печени тоже вызывают его дефицит. В этих случаях врач назначает терапию.