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Molekularbiologische Aspekte und Signalwege von Vitamin D

Zeitschrift: Osteologie
ISSN: 1019-1291
Thema:

Vitamin D

Ausgabe: Hefte von 2011 (Vol. 20): Heft 4 2011 (289-376)
Seiten: 293-298

Molekularbiologische Aspekte und Signalwege von Vitamin D

B. Mentrup (1), R. Ebert (1), J. N. Walther (1), B. Klotz (1), F. Jakob (1)

(1) Orthopädisches Zentrum für Muskuloskelettale Forschung, Universität Würzburg

Stichworte

Signaltransduktion, Cholecalciferol, Vitamin-D-Rezeptor

Zusammenfassung

Cholecalciferol wurde beschrieben als „Vitamin“, das Rachitis heilt. Im Rahmen der weiteren Charakterisierung trat eine hohe Komplexität dieses Signalsystems zutage. Die Strukturaufklärung des klassischen Vitamin-D-Rezeptors (VDR) ließ einen großen Teil des Systems dem Feld der Steroidhormonrezeptoren zuordnen. Das Secosteroid-Hormon 1,25-Dihydroxycholecalciferol (1,25-D3) bindet an den Transkriptionsfaktor VDR und verursacht Genregulation. Die Signalkaskade involviert den Retinsäure-X-Rezeptor (RXR) als nukleären Dimerisierungspartner für VDR und gibt damit eine bisher nur teilweise aufgeklärte Ebene der Komplexität hinzu, auf der Vitamin-D- und Vitamin-A-abhängige Signaltransduktion interagieren. Es gibt aber auch schnelle Effekte von Vitamin-D-Metaboliten, die in Sekunden bis Minuten Second-Messenger-Phänomene hervorrufen. Mittlerweile ist klar, dass VDR einen Teil dieser Vorgänge mitbeeinflusst, es wurde aber auch ein membranassoziiertes Vitamin-D-Bindungsprotein identifiziert, über das teils andere, teils mit VDR konvergierende Effekte vermittelt werden. Das 1,25-D3-MARRS(membrane associated rapid responsetosteroids)-Rezeptor-Protein (PDIA3) gehört zu einer Familie der Disulfidisomerasen und kann auch selbst in den Zellkern translozieren. Der Metabolismus des Vitamin D3 und die systemische versus lokale Versorgung repräsentieren eine weitere Ebene der Komplexität, da neben der systemischen Versorgung über Leber und Niere eine lokale Autonomie der Gewebe entstehen kann, indem Zellen die relevanten Enzyme selbst exprimieren. 1,25-D3 hat mit Blick auf den Knochen mineralisierungsfördernde Wirkung, indem es die Kalzium- und Phosphataufnahme im Darm steuert, was über beide bekannten Rezeptorsysteme vermittelt wird. Im Mikroenvironment Knochen wirkt es balancierend auf Knochenbildung und Mineralisierung und stimuliert auch Mineralisationsinhibitoren, VDR und Osteoblasten haben eine gesteigerte osteogene Kapazität. Seine pleiotropen Effekte auf die Zelldifferenzierung und die Inhibition von Proliferation vieler anderer Gewebe sind möglicherweise von großer Bedeutung bei der Krebsentstehung und bei der Regulation des Stoffwechsels und des kardiovaskulären Systems. Hierfür gibt es bereits relevante Assoziationsdaten, die in prospektiven Studien überprüft werden müssen.

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