أشعة الشمس وفيتامين (د)

فيتامين د والأشعة فوق البنفسجية - عملية رائعة

الطريقة التي تستخدم العديد من الفقاريات أشعة الشمس في إنتاج فيتامين D3 في الجلد، وكيف يتم تنظيم هذه العملية أيضا من قبل الضوء نفسه، لا يزال موضوع الكثير من البحوث. وتتعلق معظم الدراسات بعلم الأحياء البشري، ولكن باحثين مثل هوليك وفيرغسون وغيرمان في الولايات المتحدة يجمعون أدلة على أن العملية متشابهة جدا في جلد الزواحف.

يوضح الرسم التخطيطي المتحرك المبسط (الشكل 1 أدناه) مسار فيتامين (د).

يبدأ المسار عندما يتم تصنيع الكوليسترول، provitamin D، (الاسم الكامل 7-dehydrocholesterol، أو 7DHC) من قبل الخلايا في الجلد. عندما تتعرض للأشعة فوق البنفسجية في أطوال موجية بين 290 - 315nm، يتم تحويل هذا provitamin D، الذي عقد داخل غشاء الخلية، بسرعة كبيرة في الواقع إلى D3 الفيتامينات. ذروة الإنتاج في 297nm.

ثم يتم ايزوميريد Previtamin D3 (تحول عن طريق إعادة ترتيب الذرات في الجزيء) ببطء، في الجلد الدافئ، على مدى عدة ساعات، إلى فيتامين D3. هناك حاجة إلى الدفء لرد الفعل على المضي قدما بمعدل طبيعي. الزواحف الحصول على هذه الحرارة من الشمس، لأنها تنعم.

يتم تحرير فيتامين D3 من أغشية خلايا الجلد ويتم تناوله بواسطة "بروتين ملزم لفيتامين D" في البلازما. وهكذا يتم ذلك في مجرى الدم من الجلد إلى الكبد، حيث يتم hydroxylated إلى كالسيديول، 25-هيدروكسي فيتامين D3. هذه هي المادة التي يتم اختبارها في عينات الدم التي اتخذت لتقييم حالة فيتامين (د) الزواحف.

ثم يتم تعميم Calcediol في مجرى الدم في جميع أنحاء الجسم. في الكلى، يتم تحويل بعض إلى كالستريول هرمون نشط. وهذا يلعب دورا رئيسيا في استقلاب الكالسيوم، وتحكم مستويات الكالسيوم في الدم عن طريق التحكم في امتصاص الكالسيوم من الأمعاء وأيضا من العظام، وينبغي أن تكون المستويات الغذائية غير كافية لاحتياجات الجسم.

كما تبين أن كالسيديول يلعب في السنوات الأخيرة دورا حيويا في الأداء الطبيعي للأعضاء الأخرى. يتم تناوله من قبل الخلايا في جميع أنحاء الجسم، وتحويلها داخل الخلايا إلى كالستريول. هذا الإجراء المحلي له آثار مفيدة على الجهاز المناعي، ونظام القلب والأوعية الدموية، وفي منع الخلايا في العديد من الأجهزة من أن تصبح سرطانية عن طريق السيطرة على انقسام الخلايا.

وهناك أيضا أدلة جديدة على أن خلايا الجلد في ضوء الشمس يمكن أن تكمل في الواقع المسار بأكمله من provitamin D إلى كالستريول داخل الخلايا، مما قد يزيد من مقاومة الجلد للسرطان.

كالسيديول، في البشر، لديه نصف عمر حوالي أسبوعين في مجرى الدم. في بعض الزواحف، قد يكون هذا الكالسيديول المتداول بمثابة المخزن الرئيسي لفيتامين (د) في الجسم.

فيتامين D3 لا يبقى في تركيزات عالية في مجرى الدم. في البشر ، يتم تناول ما هو غير هيدروكسيلات إلى كالسيديول في الكبد إلى دهون الجسم ، حيث يتم تخزينه على ما يبدو 23 لكننا لسنا على علم بأي دراسات تتأكد مما إذا كان هذا التخزين يحدث في الزواحف ، أو إذا حدث ذلك ، فإلى متى قد يستمر مثل هذا المتجر.

تنظيم إنتاج فيتامين D3.

فيتامين D3 هو مادة سامة بكميات كبيرة. من 1920s, أضيف فيتامين (د) إلى الحليب للاستهلاك البشري للقضاء على الكساح; غير أن هذا الحظر كان محظورا في أوروبا في الخمسينات لأن الأطفال كانوا يعانون من جرعة زائدة(22).

في الزواحف، يؤدي الإفراط في إضافة فيتامين (د) إلى النظام الغذائي إلى فرط الفيتامينات-D، الذي يسبب تلف الكلى، وتكلس الأنسجة الرخوة، بما في ذلك الأوعية الدموية الرئيسية، والوفاة المبكرة.

ومع ذلك، من غير المعروف أن فرط الفيتامينات-D يحدث في الزواحف المتشمسة (أو أي نوع آخر) التي تحصل على فيتامين (د) من أشعة الشمس، بغض النظر عن المدة التي تنعم بها.23 ويرجع ذلك إلى وجود آليات أمان مدمجة تمنع الإفراط في إنتاج فيتامين (د) في الجلد. ومن المثير للاهتمام ، وهذه تعتمد أيضا على الأشعة فوق البنفسجية ، كما يمكن أن نرى في الرسم البياني المتحركة ، الشكل 2 (أدناه).

كما رأينا في وقت سابق ، عندما ينعم الزواحف في ضوء الشمس الكامل ، يتم إنتاج previtamin D3 بسرعة كبيرة ويتراكم في الجلد. تحويله إلى فيتامين D3 هو أبطأ بكثير, عملية تعتمد على الحرارة. يمكن للمرء أن يتوقع كميات ضخمة من preD3 لبناء ، ولكن هذا لا يحدث. وذلك لأن preD3 حساسة أيضا للأشعة فوق البنفسجية تصل إلى 325nm; يتم تحويل نسبة بسرعة كبيرة إلى اثنين من المنتجات غير نشط بيولوجيا، lumisterol3 وtachysterol3. هذه تتراكم أيضا في الجلد.

وقد أجريت معظم الدراسات على الجلد البشري، ولكن يعتقد أن نفس العملية تحدث في الزواحف. تم عزل lumisterol3 من عينات الجلد gecko تتعرض لأشعة الشمس.

وهناك أيضا خط دفاع ثان ضد الإفراط في إنتاج D3. كما رأينا في وقت سابق، يتم فيتامين D3، مرة واحدة المنتجة، بعيدا في مجرى الدم إلى الكبد. ومع ذلك ، ينبغي أن فيتامين D3 الزائدة تتراكم في الجلد -- إذا ، على سبيل المثال ، يتم إنتاج أكثر من البروتين ملزمة يمكن إزالتها -- الأشعة فوق البنفسجية يكسر هذا أسفل ، وكذلك ، إلى ثلاث مواد جديدة : اثنين من فوق البراسترول و 5،6 عبر فيتامين (د). هذا المنتج الأخير لديه بعض النشاط البيولوجي. ويعتقد أن الآخرين خاملون.

ماذا يحدث لجميع هذه المنتجات الثانوية الخاملة؟ ولا تزال البحوث جارية؛ ومع ذلك، يمكننا التكهن بأن لوميسترول3 وtachysterol3، على وجه الخصوص، يمكن استخدامها كمصدر لpreD3. وذلك لأن إنتاجها من preD3 هو رد فعل عكسها.

تحت الأشعة فوق البنفسجية، يتشكل التوازن بتركيزات متفاوتة من الثلاثة، اعتمادا جزئيا على الأطوال الموجية الدقيقة للضوء. المواد الثلاث لها أطياف عمل مختلفة قليلا. Lumisterol3 يمكن تحويلها مرة أخرى إلى preD3 بواسطة ضوء أطوال موجية تصل إلى 315nm; tachysterol3 يستجيب الحق حتى 335nm، وهو في نطاق UVA.

وقد لا يبدو أن هذا فرق كبير إلى أن ينظر المرء في أثر الغلاف الجوي على الإشعاع الشمسي. يتم امتصاص الأطوال الموجية السفلية بسهولة أكبر من خلال الغلاف الجوي. عندما تكون الشمس منخفضة في السماء، في الصباح الباكر، في وقت متأخر من بعد الظهر، وبالنسبة للكثير من فصل الشتاء في خطوط العرض الشمالية، قد الأطوال الموجية تحت 300nm أبدا تصل إلى سطح الأرض على الإطلاق. في هذه الأوقات قبل التوليف preD3 من provitamin D توقف تماما تقريبا،44،21 ولكن من الممكن نظريا على الأقل أن الأشعة فوق البنفسجية من أطوال موجية أعلى قليلا يمكن أن تعزز تحويل tachysterol3، الذي هو بالمناسبة الأكثر تفاعلا من المواد الثلاث، إلى preD3. إذا حدث هذا، فإنه قد يوفر مصدرا لpreD3 عندما لا يكون هناك ما يكفي من UVB منخفض الطول الموجي لخلق ما يكفي من provitamin D.

التنظيم السلوكي للتعرض للأشعة فوق البنفسجية.

قد تكون بعض الزواحف قادرة على الشعور ما إذا كانت تحتاج إلى فيتامين (د) أم لا، وتغيير الوقت الذي يقضونه في الفرح تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية وفقا لذلك. في دراسة واحدة، الحرباء النمر (Furcifer pardalis) تغذية نظام غذائي منخفض في فيتامين D3 قضى المزيد من الوقت الفرح تحت الأشعة فوق البنفسجية من تلك التي على نظام غذائي D3 عالية. وبالإضافة إلى ذلك، كانت أكثر جذبا للمصابيح التي تنبعث منها الأشعة فوق البنفسجية من المصابيح الساطعة على قدم المساواة التي تنبعث منها الأشعة فوق البنفسجية. ما إذا كان يمكن أن نرى فعلا UVB غير معروف، ولكن يبدو أنها قادرة على الكشف عن ذلك عن طريق بعض الوسائل.