Vitamin D và tia cực tím - một quá trình đáng chú ý
Cách mà nhiều động vật có xương sống sử dụng ánh sáng mặt trời trong việc sản xuất vitamin D3 trong da và cách quá trình này cũng được điều chỉnh bởi chính ánh sáng, vẫn là chủ đề của nhiều nghiên cứu. Hầu hết các nghiên cứu liên quan đến sinh học của con người, nhưng các nhà nghiên cứu như Holick, Ferguson và Gehrmann ở Hoa Kỳ đang thu thập bằng chứng cho thấy quá trình này rất giống nhau ở da bò sát.
Một sơ đồ hoạt hình đơn giản (Hình 1, bên dưới) minh họa con đường vitamin D.
Con đường bắt đầu khi một cholesterol, provitamin D, (tên đầy đủ 7-dehydrocholesterol, hoặc 7DHC) được sản xuất bởi các tế bào trong da. Khi tiếp xúc với UVB ở bước sóng từ 290 - 315nm, provitamin D này, được giữ trong màng tế bào, được chuyển đổi rất nhanh chóng thực sự thành previtamin D3. Sản lượng cao điểm là 297nm.
Previtamin D3 sau đó được phân hủy (biến đổi bởi sự sắp xếp lại các nguyên tử trong phân tử) từ từ, trong da ấm, trong vài giờ, thành vitamin D3. Sự ấm áp là cần thiết để phản ứng tiến hành ở tốc độ bình thường. Bò sát lấy nhiệt này từ mặt trời, khi chúng đắm mình.
Vitamin D3 được giải phóng từ màng tế bào da và được hấp thu bởi một "protein liên kết vitamin D" vào huyết tương. Do đó, nó được mang trong máu từ da đến gan, nơi nó được hydroxylated thành calcediol, 25-hydroxy-vitamin D3. Đây là chất được thử nghiệm trong các mẫu máu được lấy để đánh giá tình trạng vitamin D của loài bò sát.
Calcediol sau đó được lưu thông trong máu xung quanh cơ thể. Trong thận, một số được chuyển đổi thành hormone hoạt động calcetriol. Điều này đóng một vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa canxi, chi phối mức canxi trong máu bằng cách kiểm soát sự hấp thụ canxi từ ruột và từ xương, nếu mức độ ăn uống không đủ cho nhu cầu của cơ thể.
Calcediol, trong những năm gần đây, cũng đã được tìm thấy đóng một vai trò quan trọng trong hoạt động bình thường của các cơ quan khác. Nó được các tế bào trên khắp cơ thể, và chuyển đổi nội bào thành calcetriol. Hành động cục bộ này có tác dụng có lợi cho hệ thống miễn dịch, hệ thống tim mạch và trong việc ngăn chặn các tế bào trong nhiều cơ quan trở thành ung thư bằng cách kiểm soát sự phân chia tế bào.
Ngoài ra còn có bằng chứng mới cho thấy các tế bào da dưới ánh sáng mặt trời thực sự có thể hoàn thành toàn bộ con đường từ provitamin D đến calcetriol nội bào, có thể làm tăng sức đề kháng của da đối với ung thư.
Calcediol, ở người, có chu kỳ bán rã khoảng hai tuần trong máu. Ở một số loài bò sát, calcediol lưu thông này có thể hoạt động như là cửa hàng vitamin D chính của cơ thể.
Vitamin D3 không duy trì nồng độ cao trong máu. Ở người, những gì không được sử dụng cho calcediol trong gan được đưa vào mỡ cơ thể, nơi nó dường như được lưu trữ 23 nhưng chúng tôi không biết bất kỳ nghiên cứu nào xác định liệu việc lưu trữ như vậy có diễn ra ở các loài bò sát hay không, hoặc nếu có, một cửa hàng như vậy có thể kéo dài bao lâu.
Quy định sản xuất vitamin D3
Vitamin D3 là một chất độc hại với số lượng lớn. Từ những năm 1920, vitamin D đã được thêm vào sữa để tiêu thụ cho con người để loại bỏ còi xương; tuy nhiên, điều này đã bị cấm ở châu Âu vào những năm 1950 vì trẻ em bị quá liều.
Ở bò sát, quá nhiều vitamin D được thêm vào chế độ ăn uống dẫn đến hypervitaminosis-D, gây tổn thương thận, vôi hóa các mô mềm, bao gồm các mạch máu chính và tử vong sớm.
Tuy nhiên, hypervitaminosis-D không được biết là xảy ra ở các loài bò sát phơi nắng (hoặc bất kỳ loài nào khác) lấy vitamin D từ ánh sáng mặt trời, bất kể chúng đắm mình trong bao lâu.23 Điều này là do có các cơ chế an toàn sẵn có ngăn ngừa sản xuất quá mức vitamin D trong da. Thật thú vị, chúng cũng dựa vào ánh sáng cực tím, như có thể thấy trong sơ đồ hoạt hình, Hình 2 (bên dưới).
Như chúng ta đã thấy trước đó, khi một loài bò sát đắm mình dưới ánh sáng mặt trời đầy đủ, previtamin D3 được sản xuất rất nhanh và tích tụ trong da. Chuyển đổi của nó thành vitamin D3 là một quá trình phụ thuộc nhiệt chậm hơn nhiều. Người ta có thể mong đợi một lượng lớn preD3 sẽ tích tụ, nhưng điều này không xảy ra. Điều này là do preD3 cũng nhạy cảm với ánh sáng cực tím lên tới 325nm; một tỷ lệ được chuyển đổi khá nhanh thành hai sản phẩm không hoạt động sinh học, lumisterol3 và tachysterol3. Chúng cũng tích tụ trong da.
Hầu hết các nghiên cứu đã được tiến hành trên da người, nhưng quá trình tương tự được cho là xảy ra ở các loài bò sát; Lumisterol3 đã được phân lập từ các mẫu da tắc kè tiếp xúc với ánh sáng mặt trời.
Ngoài ra còn có một tuyến phòng thủ thứ hai chống lại sản xuất quá mức của D3. Như chúng ta đã thấy trước đó, vitamin D3, một khi được sản xuất, được mang đi trong máu đến gan. Tuy nhiên, nếu lượng vitamin D3 dư thừa tích tụ trong da - ví dụ, nếu, nếu, ví dụ, nhiều hơn protein liên kết có thể loại bỏ - ánh sáng cực tím cũng phá vỡ điều này thành ba chất mới: hai suprasterol và 5,6 trans-vitamin D. Sản phẩm thứ hai này có một số hoạt động sinh học; Những người khác được cho là trơ.
Điều gì xảy ra với tất cả các sản phẩm phụ trơ này? Nghiên cứu đang được tiến hành; tuy nhiên, chúng ta có thể suy đoán rằng lumisterol3 và tachysterol3, đặc biệt, có thể được sử dụng như một nguồn preD3. Điều này là do sản xuất của họ từ trướcD3 là một phản ứng đảo ngược.
Dưới ánh sáng cực tím, một trạng thái cân bằng hình thành với nồng độ khác nhau của ba, tùy thuộc một phần vào bước sóng chính xác của ánh sáng. Ba chất có quang phổ hành động hơi khác nhau. Lumisterol3 có thể được chuyển đổi trở lại preD3 bằng ánh sáng của bước sóng lên đến 315nm; tachysterol3 đáp ứng ngay tới 335nm, nằm trong phạm vi UVA.
Điều này dường như không phải là một sự khác biệt đáng kể cho đến khi người ta xem xét ảnh hưởng của bầu khí quyển đối với bức xạ mặt trời. Các bước sóng thấp hơn được hấp thụ dễ dàng hơn bởi bầu khí quyển. Khi mặt trời thấp trên bầu trời, vào sáng sớm, chiều muộn và trong phần lớn mùa đông ở vĩ độ phía Bắc, bước sóng dưới 300nm có thể không bao giờ đạt đến bề mặt trái đất. Vào những thời điểm này, tổng hợp trướcD3 từ provitamin D gần như chấm dứt hoàn toàn, 44,21 nhưng ít nhất về mặt lý thuyết có thể là ánh sáng cực tím của bước sóng cao hơn một chút có thể thúc đẩy sự chuyển đổi của tachysterol3, tình cờ là phản ứng mạnh nhất trong ba chất, thành preD3. Nếu điều này xảy ra, nó có thể cung cấp một nguồn preD3 khi không có đủ UVB bước sóng thấp để tạo ra đủ từ provitamin D.
Quy định hành vi phơi nhiễm UVB.
Một số loài bò sát có thể cảm nhận được liệu chúng có cần vitamin D hay không và thay đổi thời gian chúng trải qua dưới ánh sáng UVB cho phù hợp. Trong một nghiên cứu, tắc kè hoa báo (Furcifer pardalis) cho ăn chế độ ăn ít vitamin D3 dành nhiều thời gian phơi mình dưới ánh sáng cực tím so với những người có chế độ ăn D3 cao. Ngoài ra, chúng bị thu hút bởi đèn phát ra UVB hơn là đèn sáng không kém phát ra UVA. Cho dù họ thực sự có thể nhìn thấy UVB không được biết đến, nhưng họ dường như có thể phát hiện ra nó bằng một số phương tiện.