Какой витамин образуется при загаре

Вероника Благутина
«Химия и жизнь» №10, 2013

Последние пару десятков лет научный мир увлечен витамином D. Наверное, революция не меньшего масштаба произошла, когда Лайнус Полинг сформулировал свою теорию о пользе витамина С. Некоторые энтузиасты-ученые даже заявляют, что Полинг говорил всё правильно, только ошибся в букве.

Результаты тысяч исследований свидетельствуют о том, что недостаток витамина D повышает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний, рассеянного склероза, некоторых видов рака и даже псориаза. Органы здравоохранения утверждают, что статистика не столь однозначна, поэтому пока рано рекомендовать витамин D как лечебное и профилактическое средство.

Единственное, что можно сказать с уверенностью, — за этими исследованиями нет никакого фармакологического лобби и специальных интересов. Ведь солнечный свет на Земле совершенно бесплатен, а умеренное и безопасное пребывание под его лучами вполне способно обеспечить рекомендуемый уровень витамина в крови.

Что это и как он действует

Витамин D — это жирорастворимые инертные вещества (прогормоны), из которых организм сам синтезирует специальные гормоны. Первое вещество называется D3, или холекальциферол, и оно может образовываться под действием ультрафиолета B (длина волны 280–320 нм) или поступать с животной пищей. Второй — D2, эргокальциферол, — не синтезируется под действием света, а поступает к нам в организм только с пищей, например с некоторыми видами грибов (рис. 1).

Предшественник D3 образуется в эпидермисе кожи из холестерина под воздействием УФ-лучей, при температуре тела изомеризуется в D3, потом связывается со специальным белком и проникает в кровь, а с кровью переносится в печень. Туда же попадает витамин D (как D2, так и D3) из пищи. В печени D превращается в 25-гидроксихолекальциферол (сокращенно кальцидиол, или 25(ОH)D). На следующей стадии, в почках, из кальцидиола наконец получается активный гормон — 1,25-дигидроксихолекальциферол (кальцитриол, или 1,25(OH)2D; см. рис. 2). Однако чтобы оценить, не испытывает ли человек дефицита витамина D, в крови измеряют содержание предшественника активной формы, кальцидиола. Дело в том, что, даже когда витамина D в организме уже не хватает, кальцитриола в сыворотке крови может быть много, поэтому его уровень не может быть истинным показателем.

Важнейшая функция, за которую отвечает витамин D, — формирование и обновление костной ткани, ведь без него в организме не усваивается ни кальций, ни фосфор. Но у него есть и множество других задач. Среди них — регуляция клеточного деления и управление дифференцировкой клеток, регуляция иммунного ответа и секреция гормонов. Откуда у этого витамина такие возможности?

В клетках многих органов и тканей, в ядрах и на мембранах, есть рецепторы кальцитриола (они так и называются VDR, от vitamin D receptor). К ним прицепляется 1,25(OH)2D, активирует эти рецепторы, а они, в свою очередь, активируют гены, кодирующие определенные белки, — включается синтез этих белков. Рецепторы VDR присутствуют в клетках мозга, сердца, кожи, молочных желез, кишечника, половых органов — всего более чем в 40 органах и тканях. Есть данные, что 3% человеческого генома регулируется гормоном 1,25(OH)2D. Возможно, это и объясняет его разнообразное и разноплановое действие (рис. 3).

Кальцитриол может действовать и не на уровне генома. Например, его присоединение к рецептору (в этом случае, скорее всего, к мембранному, а не к ядерному) открывает ионные каналы или изменяет активность внутриклеточных киназ — ферментов, которые пришивают фосфорную группу к белкам и тем самым запускают каскад регуляторных реакций (о подобных реакциях «Химия и жизнь» рассказывала в №11 за 2012 год, в отчете о Нобелевской премии за исследования рецепторов, сопряженных с G-белком). Это более быстрый способ регуляции, чем через гены, — от секунд до десятков минут.

Совсем простое решение

Сотрудники многих исследовательских центров сегодня пытаются ответить на вопрос: действительно ли постоянный дефицит витамина D увеличивает риск не только остеопороза, но также рака, диабета, псориаза, рассеянного склероза и других страшных заболеваний? Предположение, что солнечный свет может защищать от рака, впервые сформулировали еще в 1937 году Сигизмунд Пеллер и Чарльз Стефенсон. Потом, в 1941 году, обнаружили, что онкологическая смертность зависит от широты проживания: чем ближе к экватору, тем меньше людей умирает от рака.

В 1980 году Седрик Гарланд и Фрэнк Гарланд опубликовали в журнале «International Journal of Epidemiology» результаты своих исследований — достаточное количество витамина D в организме существенно снижает риск заболеть раком толстой кишки. Это подтвердили и другие исследователи. Есть также статистические данные, согласно которым проживание в сельской местности и переезд в более южные широты также снижают риск заболеть раком.

С конца 1990-х годов число публикаций по этой теме растет лавинообразно. Многие из этих работ подтверждали, что достаточное количество 25(ОH)D (не меньше 75 нмоль/л) в сыворотке крови снижает риск рака груди, яичников, простаты и кишечника. Однако в некоторых экспериментах ожидаемого эффекта не получилось. Даже далекому от науки человеку понятно, что набрать такую статистику сложно. Надо найти добровольцев — более-менее здоровых людей одного возраста, разделить на группы, давать им различные дозы витамина, а контрольной группе плацебо и наблюдать за ними долгое время. Онкологические заболевания, к счастью, развиваются небыстро, и предсказывать их появление мы не умеем — кому-то поставят диагноз через год, кому-то через десять лет, а у кого-то за исследуемый период так ничего и не найдут. И если некоторые участники исследования заболели раком через два года даже на фоне приема достаточного количества витамина, значит ли это, что витамин не помог? Вдруг этим людям его не хватало предыдущие 25 лет?

Многие результаты были следствием клинических испытаний не самого витамина D, а кальция в сочетании с витамином D (ведь известно, что не только у женщин после менопаузы, но и у мужчин в определенном возрасте начинается остеопороз). В этом случае изначально эксперимент был нацелен на другое (предотвратить возрастную хрупкость скелета), и вычленить эффект также довольно трудно.

Цифры, опубликованные в обзоре «Витамин D для предотвращения рака: глобальные перспективы», который сделали Гарланды с соавторами (см. ссылку в конце статьи), впечатляют. У людей, достаточно времени проводящих на солнце или же принимающих кальций и витамин D внутрь (1,100 МЕ витамина D и 1,450 мг/день кальция), на 50 и больше процентов снижался риск заболеть раком простаты, груди или кишечника.

Подсчитано даже, что повышение в крови 25(OH)D на каждые 25 нмоль/л уменьшает риск заболеть раком на 17%. Ученые также отмечают, что при достаточном уровне витамина опухоли, даже если они возникают, гораздо менее агрессивны и с ними легче справляться.

Авторы обзора зашли так далеко, что предложили пересмотреть нормы приема витамина (о нормах поговорим чуть ниже, но сейчас они существенно меньше) и давать всем 2000–4000 МЕ витамина D в день, в зависимости от широты. Для Северной Америки посоветовали норму 2000 МЕ витамина, что, по мнению авторов, существенно сократит количество больных раком груди и толстого кишечника. Напомним, что МЕ — международная единица, или единица действия, — это доза витамина, гормона или другого вещества, которая соответствует определенной биологической активности; во многих случаях МЕ удобнее, чем единицы массы. Кстати, ко времени выхода обзора в 2009 году было выполнено и опубликовано в биомедицинских журналах 3000 исследований, в том числе 275 эпидемиологических, посвященных связи витамина D и его метаболитов с онкологией. По мнению авторов, лишь некоторые из них не подтвердили эту обратную зависимость.

С эпидемиологическими исследованиями, так же, как и со статистическими, не все гладко. Они показывают, что в более северных широтах коэффициент смертности от рака, как правило, выше, чем в южных, то есть от этого заболевания умирает больше людей — на каждые 10° широты ежегодная продукция витамина увеличивается на 50%. (Естественно, говоря тут о севере и юге, мы имеем в виду наше, Северное полушарие.) Но если исследуют статистику смерти внутри одной страны, распределенную по временам года, то ее связь с солнышком обнаруживается не всегда. В общем, во многих северных странах в зимний сезон умирает больше народу, однако не во всех. Также не везде видна четкая зависимости смерти от конкретных болезней (рака, сердечно-сосудистых заболеваний и др.) по сезонам и широте. Например, для Норвегии не подтверждается, что от рака умирает больше людей зимой, и таковых больше на севере страны. Но исследователи нашли объяснение: на севере в пищу употребляют много жирной рыбы, и это компенсирует недостаток УФ-освещения. Зато норвежские ученые нашли другую очевидную зависимость: зимой и весной выявляют больше всего онкологических заболеваний.

Каков возможный защитный механизм витамина D? Предложено около десяти механизмов, и все они так или иначе связаны с его не очень широко известным действием на клетку. Солнечный витамин регулирует рост, дифференцировку клеток и апоптоз, ингибирует рост сосудов, оказывает противовоспалительное действие и пр. Действительно, во многих исследованиях 1,25(OH)2D подавлял рост опухолевых клеток, в экспериментах in vivo и in vitro на крысах подавлял сосудистый фактор роста и ингибировал синтез простагландинов.

Сейчас даже делают попытки лечить (или как минимум сделать менее агрессивными) некоторые опухоли витамином и его производными. Сейчас идет не одна сотня клинических испытаний, поэтому, возможно, скоро что-то и прояснится. В клинике «Шарите» (Берлин, Германия) также проходят клинические испытания по лечению витамином D рассеянного склероза.

Сколько его должно быть

Сразу оговоримся, что в разных странах приняты разные нормы. По протоколу, принятому в 2010 году Институтом медицины Национальной академии наук США (Institute of Medicine US), если в сыворотке крови уровень 25(OH)D не достигает 50 нмоль/л, это дефицит витамина, если 50–74 нмоль/л — недостаточность, а значения от 75 нмоль/л и выше считаются нормой. Рахит и остеомаляция (размягчение костей) начинаются при значениях меньше 25 нмоль/л.

В принципе человек, который разнообразно питается, регулярно и подолгу бывает на открытом воздухе, не должен испытывать недостатка в витамине D (исключение — люди с темным цветом кожи, у которых меланин мешает выработке витамина). Но в том-то и проблема, что современный образ жизни предполагает закрытые помещения и однообразную еду на скорую руку. Поэтому сегодня у множество людей на Земле слишком низок уровень кальцидиола в сыворотке крови — по некоторым оценкам, у миллиарда человек, в том числе у более половины женщин, достигших менопаузы.

Согласно данным широкомасштабных измерений, треть населения США находится в зоне «риска неадекватного потребления», то есть у них витамина меньше 75 нмоль/л. Самое удивительное, что даже в солнечных странах — в Индии, Пакистане, Иране, Китае — 60–80% населения не достигает этого показателя. Основные причины — длительное пребывание в закрытых помещениях, темный цвет кожи, недостаточное количество рыбы в рационе.

С едой все довольно просто. Основной источник витамина D2, или эргокальциферола, — некоторые грибы. Не шампиньоны из теплиц, а «дикие»: различные источники называют шиитаки, белые грибы. Витамин D3 есть в животных продуктах. Его довольно много в печени рыб, меньше — в жирной рыбе, а еще меньше в молоке, сливочном масле, сыре, яичном желтке (см. табл.).

По действующим рекомендациям, в день человеку необходимо 600 ME. Эту дозу можно получить с пищей, только если питаться одной жирной рыбой. А так, в нормальной жизни, из еды мы получаем максимум 10% суточной нормы витамина D. Поэтому без солнца не обойтись никак.

Солнечные ванны нужны при этом довольно продолжительные. Вот одна из рекомендаций: 30 минут на солнце каждый день. Если вы загораете в Испании или Калифорнии (широта 38°), то 12 минут солнечных ванн в день при открытых 50% тела дадут вам 3000 МЕ в день. Или же минимальная эритемная доза (МЕD), то есть пребывание на солнце, которое дает легкое покраснение кожи спустя 24 часа, эквивалентна выработке 10–20 тысяч МЕ витамина. Естественно, без солнцезащитных кремов, которые блокируют его синтез.

Многие читатели, наверное, помнят, что врачи рекомендуют избегать прямых солнечных лучей из-за опасности заболеть раком кожи. Сегодня, с учетом данных по витамину D, все-таки советуют принимать короткие солнечные ванны, но главное — есть больше жирной рыбы. (А при необходимости зимой принимать пищевые добавки.)

Кстати, поскольку осенью и зимой солнца совсем мало и уровень витамина неизбежно падает, к концу лета его значения должны превысить 80 нмоль/л, чтобы хватило на зиму. Если любители соляриев примут эту информацию как руководство к действию, то они должны иметь в виду, что многие лампы дают другой УФ-спектр, не такой, как у Солнца, — ультрафиолет A (320–400 нм), а не B (280–320 нм). Поэтому в солярии можно получить симпатичный смуглый оттенок кожи, но не пополнить запасы витамина D.

Группы риска

Кому не хватает витамина D? Конечно, пожилым людям, которые редко выходят на улицу, детям на грудном вскармливании (если мама не проводит достаточное время на солнце), а также всем, кто живет в северных широтах (севернее 42° — то есть это и Москва, и Санкт-Петербург…). Однако не только им. Есть люди, которые просто избегают солнца — берегут кожу или считают ультрафиолетовое облучение вредным и боятся его. И даже когда мы идем загорать, то привычно берем с собой целый набор солнцезащитных кремов. Они действительно защищают кожу от солнечных ожогов, но заодно блокируют выработку витамина D. Как уже говорилось, в группе риска оказываются люди с темной кожей. Им нужно в разы больше времени, чтобы выработать те же количества витамина D.

И наконец (хотя, наверное, это надо поставить в начало) — люди с избыточным весом. Индекс массы тела (BMI) вычисляется как вес, два раза поделенный на рост в метрах (М/L·L, кг/м2). Если получается 25–30 кг/м2, то у человека избыточный вес, а больше 30 — уже ожирение. Так вот, чем больше этот индекс, тем достоверно меньше 25(OH)D в сыворотке крови: увеличение BMI на единицу уменьшает содержание 25(OH)D на 0,7–1,3 нмоль/л. Статистика утверждает следующее: 19% мужчин и 27% женщин с нормальным весом (BMI менее 25 кг/м2) имеют уровень витамина D выше 100 нмоль/л; у 75% мужчин и 40% женщин с индексом массы тела более 40 кг/м2 не хватает витамина зимой, а у четверти и летом тоже; 71% мужчин и 62% женщин с ожирением имеют недостаточный уровень витамина D (менее 75 нмоль/л). Добавим, что к 2015 году в мире будет 2,3 миллиарда людей с избыточным весом, из них 700 миллионов с ожирением.

Причина понятна: витамин D — жирорастворимый, вот он и запасается в избыточной подкожной жировой ткани и становится чрезвычайно малодоступным. Подсчитано, что у женщины с нормальным весом 35% витамина D распределено в жировой ткани, 30% — в сыворотке крови, 20% в мускулах, а 15% — в других тканях. Женщины с избыточным весом три четверти своего запаса хранят в жировой ткани.

Неумолимая статистика утверждает, что ожирение — это повышенный риск заболеть раком. Не всеми его видами, кроме того, у мужчин и у женщин риски немного различаются, но по некоторым позициям опасность увеличивается чуть ли не в полтора раза. Почему? Предположительно цепочка выглядит так: сначала при избытке веса возникает нечувствительность рецепторов к инсулину (так называемый диабет II типа). Потом жировая ткань начинает активно выделять в кровь гормоноподобные вещества адипокины, начинается воспаление, увеличивается концентрация в плазме эстрадиола и тестостерона и при этом уменьшается концентрация связывающих их белков глобулинов — процесс запущен. Получается, что ожирение, содержание витамина D и риск заболеть раком тесно связаны (рис. 4). По исследованиям норвежских ученых, опубликованным три года назад («Molecular Nutrition & Food Research», 2010, 54, 1127–1133, doi: 10.1002/mnfr.200900512), люди с индексом массы тела, близким к 45 кг/м2, почти в два раза чаще болеют онкологическими заболеваниями, и почти 20% случаев — вклад пониженного содержания витамина D. Для рака молочной железы этот вклад вырастает до 40%, а для рака толстой кишки чуть ли не до 70%.

Как же быть нам, жертвам современной цивилизации? Хотя большое количество специалистов считает, что в современных условиях нормы надо пересматривать, официальные органы всех стран не торопятся с переменами. Поэтому если сегодня посмотреть Википедию на трех языках — русском, английском и французском, то мы увидим, что механизм действия описан один и тот же, а тексты о защитной роли и рекомендации разные. Пока американское FDA и аналогичная организация в Канаде советуют не соблазняться мыслью об очередной панацее, Канадская организация остеопороза и Канадское противораковое общество, равно как и многие специалисты, считают, что ждать нечего и каждому в день надо принимать от 2000 до 6000 МЕ. Между тем хотя вроде бы и проверено, что высокие дозы витамина переносятся хорошо без всяких последствий, есть данные, что слишком высокий уровень витамина D (больше 150 нмоль/л), равно как и слишком низкий, также может привести к повышенному риску заболеть некоторыми видами рака и преждевременному старению.

Поэтому не стоит бросаться в крайности. Много лет назад говорили, что яйца есть очень вредно, потом, помнится, были кампании по борьбе с солью, сахаром и с помидорами. Затем мы вдруг узнали, что загорать вредно и от этого бывает меланома, а теперь говорят, что без солнца организм хоть и живет, но плохо. Умеренность и разумность всегда были лучшей рекомендацией.

Литература:
Zoya Lagunova. Vitamin D Status: UV-Exposure, Obesity and Cancer. 2011, Series of dissertations submitted to the Faculty of Medicine, University of Oslo.
C.F. Garland, E.D. Gorham, S.B. Mohr, F.C. Garland.Vitamin D for Cancer Prevention: Global Perspective. «Annals of Epidemiology«, 2009, 19, 468–483, doi: 10.1016/j.annepidem.2009.03.021.