Участь вітаміну D у збереженні морфофункціонального стану опорно-рухового апарату

Автор(и)

  • З. А. Горенко Науково-дослідний інститут Національного університету фізичного виховання і спорту України, Київ, Ukraine
  • Б. Є. Очеретько Науково-дослідний інститут Національного університету фізичного виховання і спорту України, Київ, Ukraine
  • А. В. Ковельська Науково-дослідний інститут Національного університету фізичного виховання і спорту України, Київ, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.32652/spmed.2019.1.63-73

Ключові слова:

вітамін D, рецептори вітаміну D, скелетні м’язи, кісткова тканина, остеопороз

Анотація

Мета. Проаналізувати сучасний стан проблеми та висвітлити питання участі вітаміну D у збереженні структурно-функціонального стану опорно-рухового апарату. Методи.  Аналіз та узагальнення даних сучасної спеціальної та науково-методичної літератури.  Результати. В оглядовій статті розглянуто питання ролі вітаміну D у функціонуванні опорнорухового опарату. Оскільки цей мікронутрієнт бере участь у формуванні та розвитку скелета, недостатність або дефіцит вітаміну D призводить до порушення абсорбції кальцію і фосфору в тонкому кишечнику, що погіршує мінералізацію кісткової тканини та підвищує ризик виникнення остеопорозу і переломів напруження. У м’язах вітамін D впливає на кількість і розмір м’язових волокон, а відтак і на силу та аеробну працездатність м’язів.  Також показано взаємозв’язок між статусом вітаміну D та функціями скелетних м’язів, а також фізичною працездатністю осіб різних вікових груп. При цьому у м’язах кальцитріол може діяти як ендокринним шляхом, так і автокринним або паракринним, позаяк у міоцитах важливим є наявність ферменту, який перетворює кальцидіол на гормонально активну форму. Оскільки дані багатьох досліджень свідчать, що вітамін D є не тільки вітаміном, а й гормонально активною речовиною, в огляді висвітлено сучасні уявлення про механізми його дії. Для здійснення біологічного ефекту кальцитріол зв’язується з ядерними та позаядерними рецепторами, локалізованими практично в усіх органах та тканинах. Відповідно до цього він може здійснювати свій вплив як геномним шляхом, так і негеномним. До геномних ефектів належать зміна рівня транскрипції генів та синтез білків de novo, а до негеномних – активація різних шляхів сигнальної трансдукції, що сприяє забезпеченню щоденних метаболічних потреб організму. Також наведено дані щодо причин виникнення дефіциту і недостатності вітаміну D та рекомендації щодо їх профілактики. Висновки. Оптимальний рівень вітаміну D у крові (понад 30 нг ∙ мл –1 ) є одним з ключових факторів збереження здоров’я опорнорухового апарату. Тому в умовах недостатності надходження цього вітаміну з їжею або за відсутності сонячного опромінення більшість фахівців Міжнародного ендокринологічного товариства і Європейського товариства з клінічних та економічних наслідків остеопорозу і остеоартрозу рекомендують населенню країн Центральної Європи щоденно вживати підтримуючі або профілактичні дози цього мікронутрієнта.

Посилання

Поворознюк ВВ, Плудовський П, редактори. Дефіцит та недостатність вітаміну D: епідеміологія, діагностика, профілактика та лікування [Vitamin D deficiency: epidemiology, diagnosis, prevention and treatment]. Донецьк: Видавець Заславський O. Ю;2014.262 s.

Ігнатьев ОМ, Прутіян ТЛ, Добровольська OO. Дефіцит і недостатність вітаміну D серед працюючих в несприятливих умовах виробництва жінок з метаболічним синдромом [Vitamin D deficiency among women with metabolic syndrome working in unfavorable conditions]. Одеський медичний журнал. 2017;5(163):49-53.

Пигарова ЄA, Рожинская ЛЯ, Белая ЖЕ, Дзеранова ЛК, Каронова Т.Л, et al. Клинические рекомендации Российской ассоциации эндокринологов по диагностике, лечению и профилактике дефицита витамина D у взрослых [Clinical recommendations of the Russian Association of Endocrinologists on the diagnosis, treatment and prevention of vitamin D deficiency in adults]. Проблемы эндокринологии. 2016;4:60-84.

Поворознюк ВВ. Вікові особливості стану губчастої кісткової тканини у жителів України: дані ультразвукової денситометрії [Age features of spongiform bone tissue in Ukrainian population: data of ultrasonic densitometry]. Журнал АМН Украины. 1997;3(1):127-133.

Ardestani A, Parker B, Mathur S, Clarkson P, Pescatello LS, Hoffman H, et al. Relation of vitamin D level to maximal oxygen uptake in adults. Am. J. Cardiol. 2011 April 15; 107(8):1246-9.

Aton J, Hurst DR, Jordan KC, Scott CB, Swoboda KJ. Vitamin D intake is inadequate in spinal muscular atrophy type i cohort: correlations with bone health. J. Child Neurol. 2014; 29(3):374-80.

Bahat G, Saka B, Erten N, Ozbek U, Coskunpinar E, Yildiz S. et al. BsmI polymorphism in the vitamin D receptor gene is associated with leg extensor muscle strength in elderly men. Aging Clin. Exp. Res. 2010; 22(3):198-205.

Bianchi ML, Mazzanti A, Galbiati E, Saraifoge S, Dubini A, Cornelio F, et al. Bone mineral density and bone metabolism in Duchenne muscular dystrophy. Osteoporos Int. 2003;14:761-7.

Bikle DD. Vitamin D metabolism, mechanism of action, and clinical applications. Chem. Biol. 2014; (21):319-29.

Bischoff-Ferrari H, Borchers M, Gudat F, Dürmüller U, Stähelin HB, Dick W. Vitamin D receptor expression in human muscle tissue decreases with age. J. Bone Miner Res. 2004;19:265-9.

Cannell JJ, Hollis BW. Use of vitamin D in clinical practice. Altern Med Rev. 2008;13:6-20.

Capiati D, Benassati S, Boland RL. 1,25(OH)2-Vitamin D3 induces translocation of the vitamin D receptor (VDR) to the plasma membrane in skeletal muscle cells. J. Cell. Biochem. 2002;86:128-35.

Ceglia L. Vitamin D and skeletal muscle tissue and function. Mol. Aspects Med. 2008;29(6):407-14.

Dawson-Hughes B, Heaney RP, Holick MF, Lips P, Meunier PJ, Vieth R. Estimates of optimal vitamin D status. Osteoporos Int. 2005;16(7):713-6.

Dirks-Naylor AJ, Lennon-Edwards S. The effects of vitamin D on skeletal muscle function and cellular signaling. J. Steroid Biochem Mol Biol. 2011;125(3-5):159-68.

Fleet J. Rapid, membrane-initiated actions of 1,25 dihydroxyvitamin D: What are they and what do they mean? J. Nutr. 2004;134:3215-18.

Foo LH, Zhang Q, Zhu K, Ma G, Hu X, Greenfield H, Fraser DR. Low vitamin D status has an adverse influence on bone mass, bone turnover, and muscle strength in Chinese adolescent girls. J. Nutr. 2009; 139:1002-7.

Forman JP, Williams JS, Fisher ND. Plasma 25-hydroxyvitamin D and regulation of the renin-angiotensin system in humans. Hypertension. 2010; 55:1283-8.

Forney L, Earnest CC, Henagan T, Johnson L, Castleberry T, Stewart L. Vitamin D status, body composition, and fitness measures in college-aged students. J. Strength. Cond. Res. 2014;28:814-24.

Francis R, Aspray T, Fraser W, Gittoes N, Javaid K, Macdonald H, et al. Vitamin D and bone health: a practical clinical guideline for patient management. National Osteoporosis Society. Available from http://www.nos. org.uk/document.doc?id=1352. 2013; Accessed July 6, 2014.

Ginde AA; Liu MC, Camargo CA. Demographic differences and trends of vitamin D insufficiency in the U.S. population, 1988–2004. Arch. Intern.Med. 2009;169:626-32.

Girgis CM, Clifton-Bligh RJ, Mokbel N, Cheng K, Gunton JE. Vitamin D signaling regulates proliferation, differentiation, and myotube size in C2C12 skeletal muscle cells. Endocrinology. 2014;155:347-57.

Grundberg E, Brändström H, Ribom EL, Ljunggren O, Mallmin H, Kindmark A. Genetic variation in the human vitamin D receptor is associated with muscle strength, fat mass and body weight in Swedish women. Eur. J. Endocrinol. 2004;124. Heaney RP. Vitamin D in health and disease. Clin. J. Am. Soc. Nephrol. 2008;3:1535-41.

Hii CS, Ferrante A. The non-genomic actions of vitamin D. Nutrients. 2016 Mar 2; 8(3):135.

Holick MF. Vitamin D: evolutionary, physiological and health perspectives. Curr. Drug Targets. 2011;12:4-18.

Holick MF, Binkley NC, Bischoff-Ferrari HA, Gordon CM, Hanley DA, Heaney RP, Endocrine Society. Evaluation, treatment, and prevention of vitamin D deficiency: an endrocrine society clinical practice. J. Clin. Endocrinol Metabol. 2011;96(7):1911–30.

Hopkinson N, Li K, Kehoe A, Humphries SE, Roughton M, Polkey MI. Vitamin D receptor genotypes influence quadriceps strength in obstructive pulmonary disease. Am. J. Clin. Nutr. 2008;87:385-90.

Institute of Medicine (US) Committee to review dietary reference intakes for vitamin D and calcium. Ross AC, Taylor CL, Yaktine AL, del Valle YB. editors. Dietary reference intakes for calcium and vitamin D. Washington (DC): National Academies Press (US). 2011.

Kunstel K. Calcium requirements for the athlete. Curr. Sports Med. Rep. 2005;4(4):203-6.

Lai JK, Lucas RM, Banks E, Ponsonby AL, Ausimmune Investigater Group. Variability in vitamin D assays impairs clinical assessment of vitamin D status. Int. Med. J. 2012;42(1):43-50.

Lappe J, Cullen D, Haynatzki G, Recker R, Ahlf R, Thompson K. Calcium and vitamin D supplementation decreased incidence of stress fractures in female navy recruits. J. Bone Miner Res. 2008:23:741-9.

Larsen-Meyer DE; Willis KS. Vitamin D and athletes. Curr. Sports Med. Rep. 2010;9:220-6.

Lips P. Vitamin D physiology. Prog. Biophys. Mol. Biol. 2006; 92(1):4-8.

Looker A, Mussolino M. Serum 25-hydroxyvitamin D and hip fracture risk in older U.S. white adults. J. Bone Miner Res. 2008;23:143-50.

Lorincz C, Manke S, Zernicke R. Bone health: part 1, nutrition. Sport Health. 2009;1(3):253-60.

Lu PW, Briody JN, Ogle GD. Bone mineral density of total body spine and femoral neck in children and young adults: a cross sectional and longitudinal study. J. Bone Miner Res. 1994;9:1451-8.

Mayer O, Seidlerova J, Černa V, Kucerova A, Karnosova P, Hronova M, et al. Vitamin D status, vitamin D receptor polymorphism, and glucose homeostasis in healthy subjects. Horm. Metab. Res. 2018;50:56-64.

Mithal A, Wahl DA, Bonjour JP, Burckhardt P, Dawson-Hughes B, Eisman JA, et al. Global vitamin D status and determinants of hypovitaminosis D. Osteoporos Int. 2009;20(11):1807-20.

Mowry DA, Costello MM, Heelan KA. Association among cardiorespiratory fitness, body fat, and bone marker measurements in healthy young females. J. Amer. Osteopath. Assoc. 2009;109:534-9.

Nguyen T, Lieberherr M, Fritsch J, Guillozo H, Alvarez ML, Fitouri Z, et al. The rapid effects of 1,25-dihydroxyvitamin D3 require the vitamin D receptor and influence 24-hydroxylase activity. J. Biol. Chem. 2004;279:7591-7. 42.Osborne JE, Hutchinson PE. Vitamin D and systemic cancer: is this relevant to malignant melanoma? Br. J. Dermatol. 2002 Aug; 147(2):197-213.

Peng L, Malloy P, Feldman D. Identification of a functional vitamin D response element in the human insulin-like growth factor binding protein-3 promoter. Mol. Endocrinol. 2004;18:1109-19.

Płudowski P, Karczmarewicz E, Bayer M, Carter G,Chlebna-Sokol D, Czech-Kowalska J, et al. Practical guidelines for the supplementation of vitamin D and the treatment of deficits in Central Europe – recommended vitamin D intakes in the general population and groups at risk of vitamin D deficiency. Endokrynol. Pol. 2013;64(4):319-27.

Prosser DE, Jones G. Enzymes involved in the activation and inactivation of vitamin D. Trends Biochem Sci. 2004; 29:664-73.

Rizzoli R, Boonen S, Brandi ML, Bruyère O, Cooper C, Kanis JA, et al. Vitamin D supplementation in elderly or postmenopausal women: a 2013 update of the 2008 recommendations from the European Society for Clinical and Economic Aspects of Osteoporosis and Osteoarthritis (ESCEO). Curr. Med. Res. Opin. 2013;29:305-13.

Roth S, Zmuda J, Cauley J, Shea PR, Ferrell RE. Vitamin D receptor genotype is associated with fat-free mass and sarcopenia in elderly men. J. Gerontol. 2004;59:10-5.

Ryan LM, Teach SJ, Searcy K, Singer SA, Wood R, Wright JL, et al. Epidemiology of pediatric forearm fractures in Washington, DC. J. Trauma. 2010;69:S200-5.

Sato Y, Honda Y, Asoh T, Kikuyama M, Oizumi K. Hypovitaminosis D and decreased bone mineral density in amyotrophic lateral sclerosis. Eur. Neurol. 1997;37(4):225-9.

Sato Y, Iwamoto J, Kanoko R, Satoh K. Low-dose vitamin D prevents muscular atrophy and reduces falls and hip fractures in women after stroke: a randomized controlled trial. Cerebrovasc. Dis. 2005;20:187-92.

Springbett P, Buglass S, Young AR. Photoprotection and vitamin D status. J. Photochem. Photobiol. B. 2010;101(2):160-8.

Stockton KA, Mengersen K, Paratz JD, Kandiah D, Bennell KL. Effect of vitamin D supplementation on muscle strength: A systematic review and meta-analysis. Osteoporos Int. 2011;22:859-71.

Sugden JA, Davies JI, Witham MD, Morris AD, Struthers AD. Vitamin D improves endothelial function in patients with type 2 diabetes mellitus and low vitamin D levels. Diabet Med. 2008;25:320-5.

Sugimoto H, Shiro Y. Diversity and substrate specificity in the structures of steroidogenic cytochrome P450 enzymes. Biol. Pharm. Bull. 2012;35:818-23.

Tagliafico AS, Ameri P, Bovio M, Puntoni M, Capaccio E, Murialdo G, Martinoli C. Relationship between fatty degeneration of thigh muscles and vitamin D status in the elderly: a preliminary MRI study. Am. J. Roentgenol. 2010;194:728-34.

Trochoutsou AI, Kloukina V, Samitas K, Xanthou G. Vitamin-D in the immune system: genomic and non-genomic actions. Mini Rev. Med. Chem. 2015;15(11):953-63.

Van der Meijden K, Bravenboer N, Dirks NF, Heijboer AC, den Heijer M, de Wit GMJ, et al. Effects of 1,25(OH)2D3 and 25(OH)D3 on C2C12 myoblast proliferation, differentiation, and myotube hypertrophy. J. Cell. Physiol. 2016;231:2517-28.

Visser M, Deeg D, Lips P. Low vitamin D and high parathyroid hormone levels as determinants of loss of muscle strength and muscle mass (sarcopenia): the longitudinal aging study Amsterdam. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2003;88:5766-72.

Ward KA, Das G, Berry JL, Roberts SA, Rawer R, Adams JE, et al. Vitamin D status and muscle function in postmenarchal adolescent girls. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2009;94:559-63.

Willis KS, Smith DT, Broughton KS, Larson-Meyer DE. Vitamin D status and biomarkers of inflammation in runners. Open Access J. Sports Med. 2012;3:35-42.

Windelinckx A, de Mars G, Beunen G, Aerssens J, Delecluse C, Lefevre J, et al. Polymorphisms in the vitamin D receptor gene are associated with muscle strength in men and women. Osteoporos Int. 2007 Sep; 18(9):1235-42.

Wortsman J, Matsuoka LY, Chen TC, Lu Z, Holick MF. Decreased bioavailability of vitamin D in obesity. Am. J. Clin. Nutr. 2000;72(3):690-3.

Wu FY, Liu CS, Liao LN, Li CI, Lin CH, Yang CW, et al. Vitamin D receptor variability and physical activity are jointly associated with low handgrip strength and osteoporosis in community-dwelling elderly people in Taiwan: the Taichung Community Health Study for Elders (TCHS-E). Osteoporos Int. 2014 Jul; 25(7):1917-29.

Yu F, Cui LL, Li X, Wang CJ, Ba Y, Wang L, et al. The genetic polymorphisms in vitamin D receptor and the risk of type 2 diabetes mellitus: An updated meta-analysis. Asia Pac. J. Clin. Nutr. 2016;25:614-24.

Zhang C, Wang C, Liang J, Zhou X, Zheng F, Fan Y, et al. The vitamin D receptor Fok1 polymorphism and bone mineral density in Chinese children. Clin. Chim. Acta. 2008;395:111-4.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-05-21

Номер

Розділ

Статті