Skąd się wzięła witamina D? Zmiana jej roli na przestrzeni tysiącleci

W najnowszej publikacji w czasopiśmie "Nutrients" (https://www.mdpi.com/2072-6643/14/15/3018) prof. Carsten Carlberg wyjaśnia, jak na przestrzeni tysiącleci rola witaminy D zmieniała się, ewoluowała i ostatecznie, całkiem niedawno, ustabilizowała. „Ta praca rzuca nowe światło na ewolucyjne mechanizmy, które doprowadziły do wykształcenia specjalnego receptora, umożliwiającego przyswajanie witaminy D. Pokazuje także, że to nie proces ewolucji, a zmiany trybu życia i częste migracje są powodem występujących dzisiaj na całym świecie niedoborów witaminy D” - czytamy w artykule prof. Carlberg.

Jak tłumaczy naukowiec, „kariera" witaminy D zaczęła się już 1,2 mld lat temu, kiedy to eukarionty (organizmy posiadające jądro komórkowe) wykształciły zdolność syntezy steroli, w tym także omawianej witaminy. Jednak początkowo jej rola ograniczała się do regulacji procesów fizjologicznych, z których głównymi były detoksykacja i metabolizm energetyczny. Dzięki temu witamina D mogła modulować energochłonne procesy związane z walką układu odpornościowego z mikroorganizmami.

Dopiero gdy około 400 mln lat temu organizmy opuściły ocean i zostały wystawione na działanie grawitacji, witamina D przejęła dodatkową funkcję: stała się głównym regulatorem homeostazy wapnia, który jest niezbędny do utrzymania stabilnego szkieletu.

Jeśli chodzi o samo nazewnictwo, to omawiany związek uznano za witaminę dopiero 100 lat temu. Wtedy bowiem udowodniono, że jego podawanie leczyło eksperymentalnie wywołaną krzywicę u psów i szczurów.

Jechał wężykiem, miał 2,5 promila i... był poszukiwany. Prosto z drogi trafił za kraty Powstaje portal dla najdłuższego tunelu

Witamina D wpływa jednak nie tylko na nasz kościec, procesy detoksykacji, metabolizm energetyczny i wrodzoną odporność; naukowcy wskazują także na jej możliwą rolę w rozjaśnianiu skóry wśród migrujących ludów, szczególnie w populacjach europejskich.

W publikacji prof. Carlberg można również przeczytać, że jedną z wielu adaptacji, do jakich doszło w procesie ewolucji zwierząt, był rozwój receptora dla witaminy D (o nazwie VDR), a także białek transportowych i enzymów związanych z metabolizmem witaminy D. Miało to miejsce około 550 mln lat temu.

Jak przypomniano w informacji prasowej z Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN, ewolucja to podstawowy proces odpowiadający za rozwój biologiczny wszystkich organizmów żywych. Nie ma na Ziemi zwierząt czy roślin, których nie obejmowałyby prawa ewolucji; które nie przystosowywałyby się do zmian środowiskowych.

„W swoim ewolucyjnym pochodzeniu z Afryki Wschodniej gatunek Homo sapiens był każdego dnia przez cały rok narażony na rozległe promieniowanie UV-B, które indukowało wystarczającą syntezę witaminy D3 - opisuje prof. Carlberg w swojej publikacji. - Dlatego w ciągu ponad 200 tys. lat ludzie przyzwyczaili się do stale wysokiego statusu witaminy D, wynoszącego 100 nM 25(OH)D3 lub więcej”.

Jednak - jak dodaje naukowiec, cytowany w materiale prasowym - w ciągu ostatnich 50-75 tys. lat migracja w kierunku regionów o szerokości geograficznej powyżej 37oN pozwoliła ludziom doświadczyć sezonowych zmian w ekspozycji na Słońce i takich okresów w ciągu roku, w których witamina D3 nie może być produkowana endogennie. Poza tym w wyniku rewolucji przemysłowej ludzie przystosowali się do miejskiego stylu życia, w którym dominuje praca w pomieszczeniach i także duża część pozostałej aktywności odbywa się w zamknięciu.

Czynniki te - niska produkcja witaminy D zimą i spędzanie mniejszej ilości czasu na zewnątrz - zaczęły prowadzić do coraz powszechniejszych niedoborów tej witaminy, szczególnie w krajach uprzemysłowionych.

Efekty owych niedoborów szybko stały się widoczne gołym okiem. Dla przykładu: w XIX w Anglii bardzo powszechna stała się krzywica wśród dzieci, a w wielu innych krajach zbyt niskie poziomy witaminy D zwiększały ryzyko zachorowania na gruźlicę.

Prof. Carlberg wnioskuje, że "to nie ewolucja, a migracje ludzi i zmiany stylu życia spowodowały zmniejszenie endogennej produkcji witaminy D3 u ludzi".

Obecnie szacuje się, że na niedobory witaminy D3 cierpi ponad miliard ludzi na całym świecie. Powoduje to rozliczne problemy zdrowotne, m.in. zniekształcenia kości i obniżenie sprawności układu odpornościowego.

Biochemik prof. Carlberg przez ponad 30 lat pracy badawczej skupiał się na witaminie D. Niedawno osiągnął H-index 60 na platformie Publons. Na swoim koncie ma łącznie 265 publikacji na Publons, które były cytowane prawie 12 000 razy. Do Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN prof. Carlberg dołączył w marcu 2022 r. w ramach europejskiego grantu ERA Chair WELCOME2.