Вітамін D та цукровий діабет 1 типу

Цукровий діабет (ЦД) – одне з найпоширеніших захворювань із неухильною тенденцією до зростання. За даними ВООЗ, частота його коливається від 1,5% – до 4% значно зростаючи в розвинутих країнах світу. У 2019 році кожні 8 хвилин від цієї хвороби помирала одна людина. Очікується, що до 2030 року число пацієнтів з ЦД сягне 552 млн (наразі складає 366 млн хворих осіб), прогнозується, що діабет також стане 7 причиною смертності у всьому світі. В Україні зареєстровано близько 1 млн 300 тисяч хворих на цукровий діабет і щорічно реєструють більше 100 тисяч нових випадків. ЦД займає головне місце не тільки в структурі ендокриних захворювань, але й захворювань неендокринної природи (3-е місце після серцево-судинної та онкопатології).

Онлайн школи на платформі DoctorThinking. Навчайтесь зручно разом з нами

Боротьба з цукровим діабетом належить до медико-соціальних проблем та є важким тягарем для охорони здоров’я та суспільства вцілому: 80% усіх витрат на обстеження та лікування припадає на хворих з ускладненнями. Саме тому пошук більш дешевого та простого способу вирішення проблеми епідемії ЦД діабету у світі є однією з найголовніших цілей дослідників.

Дефіцит вітаміну D — загальна та достатньо поширена проблема світового масштабу, що невпинно зростає з рівнем урбанізації. Недостатність вітаміну D впливає на кісткову систему, відіграє значну роль у патогенезі розвитку ЦД, серцево-судинних захворювань, ожиріння, дисліпідемії та артеріальної гіпертензії. Активні метаболіти вітаміну D регулюють проліферацію та диференціацію клітин, синтез ліпідів, білків, ензимів, гормонів, роботу органів і систем.

Дослідження свідчать, що підтримання достатнього рівня вітаміну D дітей, може знизити ризик розвитку ЦД у майбутньому на 50 %. Хворі на ЦД 1 та 2 типу мають знижений рівень вітаміну D, а низькі значення 25(OH)D у сироватці крові асоціюються зі збільшенням рівня глікованого гемоглобіну.

Крім того, слід зазначити, що рецептори вітаміну D виявлені в β-клітинах підшлункової залози, які також експресують фермент 1α-гідроксилазу, який зазвичай присутній в нирках та активує вітамін D, перетворюючи його в біологічно активну форму. Вітамін D сприяє секреції інсуліну β-клітинами підшлункової залози, таким чином регулюючи секрецію інсуліну.

У наш час вітаміном D називають дві сполуки, які близькі між собою по хімічній будові та фізіологічній дії – вітамін D₂ергокальциферол – речовина рослинного походження та вітамін D₃ холекальциферол – тваринного походження.

Обидві сполуки мають спільне з холестерином циклопентанопергідрофенантренове ядро, а вітамін D₃ в шкірі під впливом УФ опромінення синтезується з 7-дегідрохолестерину. Тому за достатнього сонячного опромінення вітамін D для людини строго кажучи не є вітаміном, бо утворюється в шкірі в достатній кількості. Характерно, що обидві форми вітаміну D є фізіологічно інертними сполуками і набувають активності лише після певних хімічних перетворень в печінці та нирках.

Вітаміни групи D у печінці підлягають гідроксилюванню мікросомальною системою оксигеназ (цитохром Р450) по 25 атому кабону (С-25). При цьому з вітаміну D₃ утворюється 25-гідроксихолекальциферол (25(OH)D₃). Цей метаболіт далі переноситься специфічним транспортним білком у нирки. У нирках відбувається друге гідроксилування в положенні С-1 за участю мітохондріальних оксигеназ (цитохром Р450), що веде до утворення 1,25-дигідроксихолекальциферолу (1,25(ОН)₂D₃), або кальцитріолу. Ця реакція активується паратиреоїдним гормоном, продукція якого активується за низького рівня кальцію в крові.

Біохімічні функції

Кальцитріол є гормонально активною сполукою, що на генетичному рівні регулює фосфорно-кальцієвий обмін, а саме:

У клітинах кишечника на рівні геному стимулює синтез кальційзв’язуючого білка, який сприяє всмоктуванню кальцію, а також забезпечує транспорт фосфат-іонів з кишечника в кров.
У фізіологічних концентраціях кальцитріол сприяє відкладанню кальцію в кістковій тканині, при підвищеній концентрації, навпаки сприяє демінералізації.
На рівні геному стимулює проліферацію та диференціацію остеобластів в кістках.
У нирках збільшує реабсорбцію іонів кальцію і фосфатів з первинної сечі.

Спектр біологічної дії вітаміну не обмежується лише регуляцією мінерального обміну, а саме:

Регулює проліферацію та диференціацію усіх тканин, клітин крові, імунних клітин.
Бере участь у синтезі рецепторних білків та ферментів, тиреотропіну, глюкокортикоїдів, пролактину, інсуліну тощо.
Приймає участь у синтезі АТФ, зокрема, впливає на накопичення іонів кальцію мітохондріями і регулює в дихальному ланцюгу процес спряження окисного фосфорилювання з тканинним диханням.
Впливає на структуру та активність мембран клітин і субклітинних структур, можливо, через активацію фосфоліпаз та перекисного окислення мембранних ліпідів (прооксидантний ефект).

Вітамін D

Модулює проліферацію Т-лімфоцитів;
Основна мішень дії – Т-хелпери;
Інгібує диференціацію та проліферацію β-клітин підшлункової залози, індукує їх апоптоз;
Інгібує єкспресію цитокінів Th1: ІЛ-2, ІЛ-12, ІЛ-17, ІЛ-23, інтерферону γ, фактору некрозу пухлин;
Не тільки знижує їх проліферацію Th, а й регулює їх продукцію цитокінів.

Цукровий діабет 1 типу є Т-клітинно-опосередкованою хворобою (гіперчутливістю IV типу). У цих T-клітинно-опосередкованих реакціях CD8+ Т-лімфоцити знищують клітини-мішені, що експресують антиген. Деструкція тканин цитотоксичними Т-лімфоцитами може бути важливим компонентом такого захворювання як ЦД 1 типу.

Холекальциферол (вітамін D₃) синтезується під дією ультрафіолетових променів у шкірі та також надходить до організму людини з їжею. Ергокальцефирол (вітамін D₂) може надходити тільки з їжею. Вітамін D в обох формах є провітаміном. Для активації холекальциферол спочатку має перетворитись в печінці в 25-гідроксихолекальциферол (25(OH)D₃), а далі у нирках в 1,25-дигідроксихолекальциферол (1,25(ОН)₂D₃). Найбільш корисним та універсальним лабораторним показником на даний час вважається концентрація 25-гідроксихолекальциферолу в сироватці крові. Відомо, що при дефіциті вітаміну D рівень 25-гідроксихолекальциферолу в крові знижується, а розповсюдженість ЦД навпаки – зростає.

Наукові дослідження

Sur A., Priya G. у своєму дослідженні на базі Медичного коледжу і госпіталю міста Каттак, Індія встановили, що пацієнти з ЦД мають більш низькі рівні 25-гідроксихолекальциферолу порівняно з контрольною групою. У цьому дослідженні також був встановлений зворотній зв’язок між рівнями глікозильованого гемоглобіну та 25-гідроксихолекальциферолу, а саме його рівень може впливати на контроль рівня глюкози при ЦД.

Крім того, рецептори вітаміну D виявлені в β-клітинах підшлункової залози, які також експресують фермент 1-α-гідроксилазу, який зазвичай присутній в нирках та активує вітамін D, перетворюючи його в біологічно активну форму. Вітамін D сприяє секреції інсуліну β-клітинами підшлункової залози, таким чином регулюючи секрецію інсуліну. Саме тому дефіцит вітаміну D може бути пов’язаний з порушенням секреції інсуліну при ЦД. Крім того, оскільки вітамін D стимулює експресію рецепторів інсуліну, відповідно, дефіцит відповідного вітаміну, в свою чергу, може бути пов’язаний з інсулінорезистентністю.

Дослідження: цукровий діабет та вітамін D

Jill Norris, Ph.D. та колеги з Колорадоської школи громадського здоров’я у своєму дослідженні вперше довели, що високий вміст вітаміну D може попередити розвиток аутоімунного ураження острівців підшлункової залози. Дослідження включало 8 676 дітей, які мали генетичний ризик розвитку ЦД 1 типу. У рамках дослідження відбирали зразки крові у кожної дитини віком від 3 місяців до 4 років. Всього 376 дітей мали аутоімунні тіла до острівців підшлункової залози, а рівень вітаміну D у цих дітей порівняли з рівнем вітаміну у 1041 дитини, які не мали аутоантитіла. Враховуючи це, дослідники вважають, що вітамін D має можливість запобігати розвитку ЦД 1 типу у дітей, генетично сприйнятливих до цього стану.

Вчені з Інституту досліджень діабету та Helmholtz Zentrum München, члени Німецького центру досліджень діабету, а також з групи досліджень діабету в Technische Universität München дослідили, чи дефіцит вітаміну D виникає на ранній стадії діабету 1 типу, визначається наявністю множинних специфічних для діабету аутоантитіл. Діти, які ще не розвинули клінічний діабет типу 1, але у них кілька позитивних аутоантитіл у крові, мали нижчий рівень вітаміну D, ніж діти, які не мають специфічних для діабету аутоантитіл. Цікаво, що відмінності в рівні вітаміну D були найбільш поширеними в літні місяці. Команда вчених на чолі з Дженніфер Рааб, доктором Крістіане Вінклер та професором Анетт-Габріеле Циглер порівняла вимірювання вітаміну D у 108 дітей, які були виявлені позитивні на острівцеві аутоантитіла з 406 дітей без аутоантитіл. Зниження рівня вітаміну D було також виявлено у 244 дітей, яким нещодавно був діагностований діабет 1 типу. “Дефіцит вітаміну D передує виникненню діабету першого типу. Це може бути наслідком імунної відповіді”, – говорить професор Циглер. “Що стосується дітей, які страждають на діабет, ми повинні мати на увазі ризик дефіциту вітаміну D і розглянути можливість корегування вмісту вітаміну D на ранній стадії діабету 1 типу”.

Повідомляється про зв’язок між цукровим діабетом 1 типу та дефіцитом вітаміну D. Поширеність дефіциту вітаміну D у пацієнтів із діабетом 1 типу становила від 15% до 90,6%. Є дані, що вітамін D є важливим фактором для запобігання загибелі острівцевих клітин, а також покращує вироблення інсуліну. Показано, що низький рівень вітаміну D негативно впливає на функцію β-клітин. Регулярні дози вітаміну D на початку життя знижують ризик розвитку діабету 1 типу. Також показано, що лікування вітаміном D покращує глікемічний контроль та чутливість до інсуліну у людей з діабетом 1 та 2 типу та у нормальних людей. Підвищення рівня вітаміну D від 25 до 75 нмоль / л призводить до поліпшення чутливості до інсуліну на 60%. Ці ефекти в основному пояснюються імуномодулюючими діями вітаміну D.

Висновок

Отже, оптимальний вміст вітаміну D в сироватці крові запобігає аутоімунним ураженням не тільки підшлункової залози, а й цілого організму вцілому. Також в статистичний дослідженнях доведено, що при наявному ЦД 1 типу, нормальний вміст вітаміну D прямопропорційно впливає на можливість компенсації цукрового діабету та зниження кількості ін’єкцій одиниць інсуліну.