Masarykova univerzita Lékařská fakulta
HLADINA VITAMÍNU D V ČESKÉ POPULACI A JEJÍ KOLÍSÁNÍ V PRŮBĚHU ROKU
Bakalářská práce
Vedoucí diplomové práce:
Autor:
MUDr. Dana Bučková, Ph.D.
Marcela Navrátilová
Brno, duben 2012
Jméno a příjmení autora: Marcela Navrátilová Název bakalářské práce: Hladina Vitamínu D v české populaci a její kolísání v průběhu roku
Pracoviště: OKB FN Brno Vedoucí bakalářské práce: MUDr. Dana Bučková, Ph.D. Rok obhajoby bakalářské práce: 2012
Souhrn: Bakalářská práce se zabývá vitamínem D. Teoretická část popisuje jeho složení, metabolizmus a nemoci spojené s nedostatkem vitamínu D. Praktická část monitoruje hladinu vitamínu D u pacientů FN Brno v závislosti na ročním období a pohlaví.
Anglicky: My diploma thesis deals with vitamin D. The theoretical part describes the composition, metabolism and diseases associated with lack of vitamin D. The practical part monitores the level of vitamin D in patiens at University hospital in Brno-Bohunice, depending on the season and sex.
Klíčová slova: vitamín D, cholekalciferol, ergokalciferol, rachitis, osteomalacie
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci vypracovala samostatně pod vedením MUDr. Dany Bučkové, Ph.D. a uvedla v seznamu literatury všechny použité literární a odborné zdroje.
V Brně dne:
24.4.2012
……………………………
Poděkování:
Děkuji MUDr. Daně Bučkové, Ph.D. za odborné vedení při vypracování této bakalářské práce, a FN Brno Bohunice za poskytnutí dat použitých v praktické části.
Obsah 1
Úvod ....................................................................................................................................8
2
Vitamíny ..............................................................................................................................9
3
Vitamín D ..........................................................................................................................11 3.1 Charakteristika vitamínu D .............................................................................................11 3.1.1 Cholekalciferol – vitamín D3 ...................................................................................11 3.1.2 Aktivace vitamínu D3..............................................................................................13 3.1.3 Ergokalciferol – vitamín D2.....................................................................................15 3.2 Receptory vitamínu D .....................................................................................................15 3.3 Funkce vitamínu D..........................................................................................................16 3.3.1
Účinek 1,25(OH)2 vitamínu D na střevo............................................................16
3.3.2
Účinek 1,25(OH)2 vitamínu D na kosti..............................................................16
3.3.3
Účinek 1,25(OH)2 vitamínu D na ledviny..........................................................16
3.3.4
Účinek 1,25(OH)2 vitamínu D na příštítná tělíska .............................................17
3.3.5
Další účinky ........................................................................................................17
4
Historický přehled .............................................................................................................19
5
Výskyt vitamínu D ............................................................................................................21 5.1 Potraviny živočišného původu ........................................................................................21 5.2 Potraviny rostlinného původu .........................................................................................21
6
Hladina vitamínu D ...........................................................................................................23
7
Vysoké koncentrace vitamínu D .......................................................................................25
8
Deficit vitamínu D.............................................................................................................26 8.1 Rachitis – křivice.............................................................................................................26 8.2 Osteomalacie ...................................................................................................................27 8.3 Jaterní choroby ................................................................................................................27 8.4 Vitamín D a kardiovaskulární choroby ...........................................................................28 8.5 Imunitní systém a vitamín D ...........................................................................................28 8.6 Sarkoidóza.......................................................................................................................29 8.7 Diabetes mellitus.............................................................................................................29
9
Preventivní podávání a léčba nedostatku vitamínu D .......................................................30 9.1 Preventivní podání ..........................................................................................................30 9.2 Formy vitamínu D používané k suplementaci ................................................................30 9.3 Léčba prokázaného deficitu Vitamínu D ........................................................................31 9.3.1
Přípravky k suplementaci....................................................................................31
9.3.2
Přirozené zdroje vitamínu D ...............................................................................31
10
Úvod praktické části ......................................................................................................33
11
Hladiny vitamínu D .......................................................................................................34
11.1 Zdroje vitamínu D .........................................................................................................34 12
Cíl...................................................................................................................................35
13
Metodika ........................................................................................................................36
13.1 Mechanické operace analyzátoru ..................................................................................37 13.2 Technologie ECL - elektrochemiluminiscence.............................................................38 14
Stanovení vitamínu D ...................................................................................................40
14.1 Princip testu...................................................................................................................40 14.2 Odběr vzorků a příprava................................................................................................41 14.3 Kalibrace .......................................................................................................................41 14.4 Kontrola kvality ............................................................................................................41 14.5 Referenční hodnoty .......................................................................................................42 15
Vlastní výzkum ..............................................................................................................43
16
Hladina vitamínu D v závislosti na období....................................................................44
17
Hladina vitamínu D v závislosti na období a pohlaví....................................................46
18
Rozdělení podle hladiny vitamínu D .............................................................................48
19
Rozdělení podle hladiny vitamínu D ve vztahu k věku .................................................52
20
Diskuze ..........................................................................................................................55
21
Závěr ..............................................................................................................................56
22
Použitá literatura: ...........................................................................................................57
Internetové a ostatní zdroje: ..................................................................................................58 Seznam obrázků : ..................................................................................................................60 Seznam tabulek : ..................................................................................................................61 Seznam grafů : ......................................................................................................................62
Použité symboly a zkratky: ALP
alkalická fosfatáza
BMD
Bone Mineral Density (hustota kostního minerálu)
DHT
dihydrotachysterol
ECL
elektrochemiluminiscence
ECLIA
elektrochemiluminiscenční imunoanalýza
EDTA
kyselina ethylendiamintetraoctová
FN
fakultní nemocnice
IL6
interleukin 6
LC-MS/MS
kapalinová chromatografie s tandemovou hmotnostní spektrometrií
NIST
National Institute of Standards and Technology (Národní Institut pro standardizaci a technologii)
PTH
parathormon
RTG
rentgenový
TPA
tripropylamin
UV
ultrafialové
1 Úvod
Vitamín D je v tucích rozpustný prekurzor steroidního hormonu, který vzniká hlavně v kůži vlivem slunečního záření (UV). Vitamín D je biologicky neaktivní, aby se přeměnil na aktivní formy, musí podstoupit dvě hydroxylace – první v játrech a druhou ledvinách. (26) Nejvýznamnější pro organizmus je vitamín D3 - cholekalciferol, který je živočišného původu a je také syntetizován v lidském organizmu za pomoci slunečního záření. Vitamín D2 - ergokalciferol je rostlinného původu a je přijímán z potravin nebo potravinových doplňků. (26) V organizmu jsou oba tyto vitamíny D3 i D2 navázány v plazmě na proteiny a dopraveny do jater, kde dochází k jejich hydroxylaci na pozici 25. Vzniká tak metabolit 25hydroxyvitamín D (kalcidiol). Tento metabolit je neaktivní a musí se podrobit ještě další hydroxylaci v ledvinách, a to na pozici 1. Teprve tímto krokem vzniká aktivní hormon 1,25dihydroxyvitamín D (kalcitriol). (26) Vitamín D je nezbytný pro vývoj zdravé kosti. U dětí vede nedostatek vitamínu D k onemocnění zvanému křivice (rachitis). V dospělosti vzniká z deficitu vitamínu D osteomalacie, při které dochází k demineralizaci kostí a projevuje se typickými kostními deformitami, poruchami hybnosti a bolestmi v kostech. Dále nedostatek vitamínu D způsobuje svalovou slabost a může být také příčinou sekundárního hyperparatyreoidizmu. V poslední době se však stále více objevují články, které ukazují souvislost vitaminu D i s jinými chorobami, jako je diabetes, různé druhy karcinomů, kardiovaskulární nemoci, poruchy imunity atd. Tyto publikace poukazují i na to, že hladina vitamínu D v populaci je nízká a možná proto vznikají mnohé z těchto chorob. (26) Cílem této práce je zmapovat hladinu vitamínu D v české populaci, zjistit, zda kolísá v průběhu roku, jestli je závislá na pohlaví či věku a zda by tedy mohla přispívat ke vzniku výše zmíněných chorob v české populaci.
-8-
2 Vitamíny
Vitamíny jsou definovány jako organické látky, které jsou ve velmi nízkých koncentracích nezbytné pro normální metabolizmus. Tyto látky nejsou zdrojem energie, ani stavebním materiálem, ale mají funkci biokatalyzátorů chemických reakcí a jsou často označovány jako exogenní esenciální biokatalyzátory, kde biokatalyzátor je definován jako látka, která svou přítomností optimalizuje, nebo urychluje děje v živém organizmu. (12, 14, 28) Člověk si vitamíny nedovede vytvořit sám a musí je přijímat v potravě. Toto pravidlo však neplatí doslovně, existují výjimky, kde je člověk schopen si některé vitamíny alespoň částečně vytvořit. Příkladem je vitamín D tvořený z cholesterolu nebo niacin z tryptofanu. (12) Některé vitamíny jsou potravou přijímány ve formě provitamínů, což jsou inaktivní prekurzory, které se v organizmu mění na účinnou látku - vitamín. Například beta-karoten (provitamín A) se oxidačním štěpením mění na vitamín A. (4)
Vitamíny dělíme na dvě skupiny: - vitamíny rozpustné v tucích (A, D, E, K) – lipofilní vitamíny, - vitamíny rozpustné ve vodě (B, C) – hydrofilní vitamíny. (12)
Potřeba vitamínů je nízká a množství potřebné k zajištění fyziologických funkcí člověka je závislé na mnoha faktorech, jako je stáří, pohlaví, zdravotní stav, životní styl a podobně. (14) Vitamíny přijímáme převážně z potravy. Ve vodě rozpustné vitamíny nejsou v těle skladovány téměř vůbec nebo jen omezeně a jejich přebytky jsou vylučovány močí. Lipofilní vitamíny jsou skladovány v játrech a v tukové tkáni. Hypervitaminóza se může vyskytnout pouze u lipofilních vitamínů A a D, kde může vyvolat poruchy biochemických procesů až těžké onemocnění. Hypovitaminóza vzniká, když je vitamín tělu dodáván v nedostatečném
-9-
množství. Avitaminóza je úplný nedostatek vitamínu projevující se poruchou všech biochemických pochodů, ve kterých je daný vitamín zapojen. (14)
Hlavní příčiny nedostatku vitamínů: -
nedostatečný příjem
-
porucha absorpce v GIT
-
porucha utilizace
-
zvýšená potřeba vitamínů
-
zvýšená degradace (inaktivace) či exkrece (12)
- 10 -
3 Vitamín D 3.1 Charakteristika vitamínu D Vitamín D je v tucích rozpustný prekurzor steroidního hormonu a je produkovaný hlavně v kůži vlivem ultrafialového záření (UV záření o vlnové délce 290 – 340 nm), v menší míře je přijímaný v potravě. Vitamín D se vyskytuje v neaktivní formě, aby se přeměnil do aktivní formy, musí projít dvěma hydroxylacemi (v játrech a v ledvinách). (26) Rozeznáváme různé formy vitamínu D: D2 – (ergokalciferol) je izomerem ergosterolu, z něhož vzniká UV zářením, D3 – (cholekalciferol) vzniká obdobně z 7-dehydrocholesterolu, D4 – (22-dihydroergokalciferol) – vzniká z provitamínu 22-dihydroergosterolu D5 – je fotoizomerem 7-dehydrositosterolu (15) Pro člověka má význam hlavně vitamín D3 – cholekalciferol, který vzniká v těle z cholesterolu, a vitamín D2 – ergokalciferol, který je získáván z jídla rostlinného původu a potravinových doplňků. (10) 3.1.1 Cholekalciferol – vitamín D3 Vitamín D3 – cholekalciferol je derivát cholesterolu. Velká část, tzv. endogenní vitamín D (cca 80 - 95%), vzniká v kůži účinkem ultrafialového záření. Cholekalciferol endogenního původu má hlavní podíl na řízení funkcí závislých na vitamínu D.
Obr.1 Vzorec: Cholekalciferol – vitamín D3 - 11 -
Zdroj (33)
Vitamín D3 se tvoří v těle z derivátu cholesterolu - 7-dehydrocholesterolu, který je u zdravého člověka obsažen v dostatečném množství v pokožce. Působením UV záření na 7– dehydrocholesterol vzniká provitamín D3 7-dehydrocholekalciferol, který je rychlou termickou izomerací přeměněn na vlastní vitamín D3 – cholekalciferol. (9,10)
Obr.2 Vzorec: 7-dehydrocholesterol
(Zdroj 33)
Menší část vitamínu D3 (cca 5 -20%) přijímáme také v potravě živočišného původu. V tenkém střevě je spolu s tuky účinkem žlučových kyselin emulgován a vstřebáván. Exogenní vitamín D se ve vyšší míře uplatňuje hlavně při nedostatečné expozici UV záření. (9) Vitamín D3 (cholekalciferol) se z více než poloviny ukládá do tukové tkáně a tím tvoří zásobárnu vitamínu D, je jeho inaktivní prekurzor. (8)
7-dehydrocholekalciferol
cholekalciferol
Obr.3 Přeměna 7-dehydrocholesterolu vlivem UV záření
- 12 -
Zdroj (33)
3.1.2 Aktivace vitamínu D3 Působením enzymu 25-hydroxylázy, přítomného převážně v játrech, se cholekalciferol hydroxylací na pozici 25 přemění na 25-OH vitamín D3 (kalcidiol). Další úprava probíhá v ledvinách. Přesněji v mitochondriích buněk proximálního a distálního tubulu a sběrných kanálků. Zde probíhá další hydroxylace 25-OH vitamínu D na 1,25-dihydroxykalciferol (kalcitriol). Teprve ten je konečnou a účinnou formou vitamínu D. (8) Pokud má organizmus dostatek aktivní formy vitamínu D, probíhá v ledvinách deaktivace 25-OH vitamínu D3 pomocí enzymu 24-hydroxylázy na neúčinnou formu 24,25(OH)2 cholekalciferol. (8) Aktivace vitamínu D je komplexní děj, který je kontrolován řadou hlavních i vedlejších mechanizmů. Jedním z hlavních mechanizmů je autoregulace 1,25(OH)2 vitamínu D3. Další důležitá regulace se děje pomocí parathormonu (PTH). PTH působí na aktivitu vitamínu D stimulačně. Snižuje aktivitu 24-hydroxylázy v ledvinách, čímž klesá podíl neúčinného metabolitu. Dále má PTH i nepřímý stimulační vliv zprostředkovaný poklesem hladiny anorganického fosfátu. Kalcium naopak tlumí aktivitu 1-alfa-hydroxylázy, vzestup hladiny kalcia tedy produkci 1,25(OH)2 vitamínu D3 snižuje. (8)
- 13 -
Obr.4 Vznik a aktivace vitamínu D
Zdroj (23)
- 14 -
3.1.3 Ergokalciferol – vitamín D2
Obr.5 Vitamín D2 ergokalciferol
Zdroj (33)
Chemicky se ergokalciferol od cholekalciferolu liší strukturou postranního řetězce. Vitamín D2 obsahuje dvojnou vazbu mezi uhlíkovými atomy C12-C13 a další metylovou skupinou na postranním řetězci. Účinky obou vitamínů (D2 a D3) na lidský organizmus se však fyziologicky významně neliší. Prekurzorem ergkokalciferolu je ergosterol. Příjem vitamínu D2 (ergokalciferolu) se děje potravou rostlinného původu a stejně jako vitamín D3 (cholekalciferol) je spolu s lipidy emulgován solemi žlučových kyselin v tenkém střevě a následně vstřebáván do krve. V krvi je vázán na specifický transportní protein a dopravován do jater, kde účinkem 25-hydroxylázy vzniká 25-hydroxyderivát. Vzniklé kalcidioly jsou jen málo účinné a proto jsou dále v ledvinách účinkem enzymu 1α-hydroxylázy přeměněny na fyziologicky aktivní kalcitriol. Stejně jako u vitamínu D3 je tato přeměna řízena řadou mechanizmů převážně pod účinkem parathormonu. (8, 9)
3.2 Receptory vitamínu D Receptory pro vitamín D se nacházejí v cílových orgánech, jako je střevo, kost, ledvina, příštítná tělíska, ale i v dalších tkáních, například v kůži, svalech, pankreatu, imunitním a nervovém systému, endokrinní tkáni atd. (8) Receptory pro 1,25(OH)2 vitamín D Účinek 1,25(OH)2 vitamínu D je zprostředkován jadernými receptory, což jsou vysoce afinitní a vysoce homologní proteiny. Tyto receptory jsou podobné receptorům pro steroidní a tyreoidální hormony a kyselinu retinovou. Proto tvorba a funkce těchto receptorů může být stimulována i glukokortikoidy a estrogeny. (8) - 15 -
3.3 Funkce vitamínu D 3.3.1
Účinek 1,25(OH)2 vitamínu D na střevo
Vitamín D se podílí na řízení homeostázy minerálů ve střevě tak, že stimuluje absorpci kalcia, méně pak fosfátu a magnézia. Vitamín D je jediným známým hormonem, který stimuluje transport vápníku ve střevě přímo. Tento proces probíhá v tenkém střevě a je nezávislý na hladinách PTH. (8) 3.3.2
Účinek 1,25(OH)2 vitamínu D na kosti
Kostní buňky – osteoblasty mají jaderné receptory pro 1,25(OH)2 vitamín D. Osteoblast je aktivní kostní buňka, která tvoří osteoid – základní kostní hmotu. (8, 24) Prostřednictvím aktivace osteoblastů ovlivňuje vitamín D produkci, zrání a mineralizaci kostní matrix. Tento proces je provázen vzestupem hladiny kostního izoenzymu alkalické fosfatázy (ALP) a bílkoviny osteokalcinu v krvi. Sérové koncentrace osteokalcinu tedy relativně dobře korelují s nárůstem hustoty kostního minerálu, tzv. BMD (z angl. Bone Mineral Density). (8) Dále působí 1,25(OH)2 vitamín D i na osteoklasty. Osteoklast je druh kostní buňky, jejíž funkcí je resorpce a odstraňování kostní hmoty, má tedy opačnou funkci než osteoblast. Pokud je nízký příjem kalcia, aktivují se vlivem 1,25(OH)2 vitamínu D osteoklasty, a tím se zvýší sérová koncentrace kalcia. (8, 24) Nedostatek vitamínu D se projevuje u dětí křivicí, v dospělosti osteomalácií. Na druhou stranu i nepřiměřeně vysoké koncentrace vitamínu D se současným nedostatkem kalcia se mohou projevit osteoresorpcí. (8) Vitamín D je tedy potřebný při tvorbě a mineralizaci kostí a zubů, při růstu, fyzickém zatížení kostí a při hojení zlomenin. (30) 3.3.3
Účinek 1,25(OH)2 vitamínu D na ledviny
V ledvině působí zvýšená hladina vitamínu D zpětnovazebně tak, že snižuje aktivitu 1alfa-hydroxylázy, tím klesá produkce 1,25(OH)2 vitamínu D, a následné zvýšení aktivity 24hyroxylázy vede k syntéze neaktivního 24,25(OH)2 vitamínu D. (8)
- 16 -
1,25(OH)2 vitamín D v ledvinách přímo zvyšuje reabsorpci kalcia a fosforu v tubulech (především v distálním), a tak snižuje ztráty kalcia močí. (8) 3.3.4
Účinek 1,25(OH)2 vitamínu D na příštítná tělíska
1,25(OH)2 vitamín D se váže na receptory příštítných tělísek. Účinek spočívá v tom, že tlumí syntézu PTH. Nedostatek vitamínu D může mít vliv na vznik hyperplazie příštítných tělísek a sekundární hyperparatyreózy. (8) 3.3.5
Další účinky
Antikancerózní účinek Vitamín D má pravděpodobně velké pole působnosti. Předpokládá se jeho antikancerózní účinek v nádorech a byl nalezen vztah mezi nedostatečnou expozicí slunečnímu záření a zvýšeným výskytem karcinomu močového měchýře, ledvin, těla děložního, jícnu, žaludku, pankreatu a konečníku. U řady tumorů, například u kožního melanomu, Hodgkinova lymfou a karcinomu plic, dostatek vitamínu D zvyšuje šanci na delší přežití. Hladina vitamínu D může ovlivnit nádorový proces už ve stádiu prekancerózy. (8, 20) Účinek na imunitní systém Vitamín D má imunomodulační účinky, indukuje produkci interleukinů v monocytech a podporuje jejich vyzrávání v makrofágy. Naopak v lymfocytech inhibuje produkci imunoglobulinů. Deficit vitamínu D zvyšuje prevalenci některých autoimunitních chorob, jako je skleróza multiplex, artritida a juvenilní diabetes. (8) Účinek na kůži a vlasy V kůži vitamín D podporuje diferenciaci keratinocytů a fibroblastů, dále se předpokládá i vliv na funkci vlasových folikulů. (8) Účinek na sval Vitamín D působí prodiferenciačně na příčně pruhovaný sval, reguluje ve svalech pohyb kalcia a kontraktibilitu svalů. (8) Účinek na nervový systém Udává se pozitivní efekt vitamínu D na schopnost učení a pamatování, kde projevem velkého snížení těchto schopností hlavně u starších lidí je demence. Nejčastější typ demence spojené s vyšším věkem je Alzheimerova choroba, kde je vliv vitamínu D uplatňován v prevenci a snížení další progrese onemocnění. Deficit vitamínu D se nepodílí přímo na - 17 -
vzniku onemocnění, kde je důležitá řada jiných mechanizmů a faktorů, ale je pozorován pozitivní efekt vitamínu D u osob s poruchou paměti a vědomí. (25) Další nemocí, u které se předpokládá vliv vitamínu D, je schizofrenie. Řada studií ukazuje na velké rozdíly v jejím výskytu v souvislosti se zeměpisnou šířkou a intenzitou slunečního záření. Nízký výskyt na jihu, směrem na sever až desetinásobně častější výskyt. Zároveň se udává, že deficit vitamínu D v prenatálním období, kdy dochází k vývoji mozku, vede ke zvýšenému výskytu schizofrenie. (25) Pacienti trpící depresí, schizofrenií, Alzheimerovou chorobou, ale i alkoholizmem mají většinou nízké hodnoty vitamínu D, toto může být však způsobeno nízkou syntézou vitamínu D kůží, které je spojeno menším vystavováním těchto osob slunečnímu záření. (25). Dále vitamín D ovlivňuje reprodukční funkce, má neuroprotektivní efekt, ovlivňuje sekreční procesy, tlumí produkci kalcitoninu, inhibuje renin a tím působí na kardiovaskulární aparát, má protizánětlivé účinky, zabraňuje hypertrofii cévní stěny a oddaluje srdeční selhání. (8)
- 18 -
4 Historický přehled
Deficit vitamínu D v dětském věku se projevuje onemocněním zvaným křivice. Tato nemoc se vyskytovala již u neandertálského člověka. V prvním století před naším letopočtem ji popsal Soran z Effesu. V šestnáctém století také Girolamod´Aquapendente. V roce 1645 se Whistler zmiňuje o této nemoci z klinického hlediska. V roce 1650 v Londýně popsal rachitis Glisson. Později se zjistilo, že onemocnění křivice se vyskytuje v mnohem menší míře v jižních oblastech. V roce 1783 Angličan Darbey využíval k léčbě křivice rybí tuk. Později, v roce 1838 Guerin vyslovil domněnku, že příčinou křivice je chyba v dietě. V roce 1865 byl poprvé popsán příznivý vliv rybího tuku v léčbě tohoto onemocnění, který již využíval téměř před sto lety Angličan Darbey. Potom, v roce 1906 Hopkins potvrdil domněnku, že křivice je způsobena špatnou dietou. Ale až o čtrnáct let později, v roce 1920, byl popsán příznivý vliv ultrafialového záření na toto onemocnění a potvrzen příznivý vliv užívání rybího tuku. V roce 1913 po Hopkinsovi i Funk napsal, že příčina křivice je v dietním faktoru, a popsal vitamíny, které označil jako vitamíny anti beri-beri, vitamín protikurdějový, vitamín protipelagrový a vitamín protikřivičný. V roce 1919 Mellanby potvrdil příznivý léčebný vliv rybího tuku, který zkoušel na psech, ale domníval se, že antirachiticky působí vitamín A, který byl v té době nově objeven. Tato teorie byla vyvrácena tři roky na to, kdy McCollum a spolupracovníci odstranili v rybím tuku aktivitu vitamínu A, ale antirachitický účinek rybího tuku přetrvával. Tuto účinnou složku popsal jako vitamín D. Asi ve stejnou dobu Steenbock objevil antirachitickou aktivitu u potravin, které ozářil ultrafialovými paprsky. Dále prokázal pozitivní kalciovou bilanci u zvířat žijících na pastvině oproti zvířatům chovaným u uzavřené místnosti. Tím potvrdil domněnku o výskytu křivice při nedostatečném slunečním záření, resp. nedostatečné expozici UV záření. Na základě svého zjištění doporučil ozařovat mléko, aby se zvýšil výskyt vitamínu D. V roce 1925 Hess a Weinstock potvrdili Steenbockovy teorie tím, že izolovali z rybího tuku cholesterol jako provitamín D. Samotný vitamín D byl izolován 1930 Askevem a 1931 Windausem a byl nazván jako vitamín D1, později izolovali i vitamín D2 – ergokalciferol. V roce 1935 Windausna syntetizoval 7-dehydrocholesterol a rok na to izoloval a identifikoval vitamín D3 - cholekalciferol. Poté se výzkum vitamínu D zastavil s tím, že existují dvě formy vitamínu D, a to D2 a D3, které účinkovaly antirachiticky. Až v roce 1950 Kodicekov posunul výzkum dále až k dnešnímu rozdělení vitamínu D, kde bylo zjištěno, že:
- 19 -
vitamín D1 vlastně neexistuje, vitamín D2 je isomerem ergosterolu, ze kterého vzniká po ozáření ultrafialovými paprsky, vitamín D3, který vzniká v kůži, kde je jeho prekurzorem 7-dehydrocholesterol, vitamín D4, který vzniká z 22-dihydroergokalciferolu, nemá v klinické medicíně využití, vitamín D5 je strukturálně fotoizomerem 7-dehydrositosterolu a v medicíně se také nevyužívá. (15) Na začátku 21. století je vitamín D opět zájmem vědců na základě epidemiologických studií, podle kterých je populace ohrožena nedostatkem tohoto vitamínu vlivem nutnosti ochrany před UV zářením. (20)
- 20 -
5 Výskyt vitamínu D
5.1 Potraviny živočišného původu Zvířata jako savci, ptáci a ryby metabolizují a tvoří cholekalciferol stejně jako člověk. Proto se cholekalciferol vyskytuje v potravinách živočišného původu, kde se vyskytují také 7dehydrocholesterol (prekurzor cholekalciferolu) a další příslušné metabolity. (14) Vysoké koncentrace cholekalciferolu se vyskytují v jaterních tucích mořských ryb, jako jsou halibut, makrela, treska, a v mase tučných mořských ryb, jako jsou sleď, makrela, losos a jiné. (14) Menší obsah vitamínu D je v mase a vnitřnostech hospodářských zvířat a tím v jejich produktech, například v mléce, mléčných výrobcích a vejcích. (14) Množství vitamínu v potravinách je určováno řadou faktorů, např. koncentrace cholekalciferolu v mléce bývá v zimě asi čtyřikrát nižší než v letním období. (14) Ergosterol je také hlavním sterolem většiny plísní, a proto má zastoupení v plísňových sýrech. (14)
5.2 Potraviny rostlinného původu Výskyt ergosterolu v semenech olejnin, v obilovinách a cereálních výrobcích je indikátorem bakteriální kontaminace. Ergosterol se vyskytuje v zelenině, jako je mrkev, zelí, špenát.(14) Významný zdroj ergokalciferolu mají vyšší houby (Basidiomycetes), které obsahují provitamín ergosterol (ergokalciferol vzniká z ergosterolu vlivem UV záření). Vyskytuje se v houbách, jako jsou – žampiony, liška obecná, hřib jedlý a další. Výskyt vitamínu D závisí na řadě faktorů, například na klimatických podmínkách, barvě třeně houby, na tom zda je houba volně rostoucí nebo uměle pěstovaná.(14) Ergosterol je také sterol kvasinek. V aktivním sušeném droždí se jeho koncentrace pohybuje od 600 do 1500 µg/kg. (14)
- 21 -
Vitamin D v potravinách Potravina 100 g
Vitamin D (IU)
Potravina 100 g
Ryby
Vitamin D (IU)
Mléko a mléčné výrobky
Úhoř
1600
Ementál
120
Sleď
920
Gouda
40
Šproty
520
Máslo
40
Losos
480
Šlehačka
40
Sardinka
400
Parmezán
24
Tuňák
240
Hermelín
12
Platýz
120
Tvaroh tučný
8
Makrela
120
Jogurt bílý 3,5%
Obr.6 Příklad zastoupení vitamínu D v některých potravinách
- 22 -
2,4 Zdroj: (20)
6 Hladina vitamínu D Vitamín D je v těle syntetizován a jen menší část je dodávána potravou. Doporučené hodnoty příjmu vitamínu D představují pouze množství podané per os. Při dostatečné expozici slunečnímu záření není perorální příjem zapotřebí. U zdravého dospělého jedince je v kůži syntetizováno dostatečné množství vitamínu D. V létě je syntéza větší než v zimě. V severských zemích, nebo při nízké expozici UV záření se doporučuje suplementace. (5) Skupina expertů zabývající se vitamínem D považuje za optimální hladinu kalcidiolu alespoň 75 nmol/l (= 30 ng/ml). Deficit vitamínu D je definován jako hladina 25(OH) vitamínu D pod 50 nmol/l (= 20 ng/ml). Insuficiencí vitamínem D jsou ohroženy tyto skupiny osob: těhotné a kojící matky, kojenci a malé děti, senioři – u kterých klesá resorpce vitamínu D ve střevě a prodlužuje se syntéza v kůži. Rozdíl v syntéze mezi dvacetiletým a osmdesátiletým je až 50 procent. Další skupinou jsou obézní jedinci, kde se uvažuje menší pobyt na slunci a snížený prostup vitamínu D z kůže. Dále jedinci s tmavší pletí, hlavně z oblasti rovníku. Tmavší pigmentace redukuje syntézu vitamínu D3 až o 99%. Afroameričané mají v průměru 8krát nižší hladiny než lidé žijící v Evropě. Další skupina ohrožená insuficiencí vitamínu D jsou osoby, které z náboženských důvodů zakrývají většinu těla, osoby upoutané na lůžko, osoby s malabsorpčními poruchami, se sluneční alergií, ale například i vězni jsou ohroženi nedostatkem vitamínu D. (25) Doporučuje se sledovat deficit u některých rizikových skupin, jako jsou těhotné a kojící ženy, novorozenci, kojenci, děti s opakovanými infekty, vegetariáni, vegani, pacienti s malabsorpcí, chronickými chorobami jater a ledvin, senioři, postmenopauzální ženy, lidé s dispozicí ke kostním chorobám, pacienti s opakovanými zlomeninami, osteopenií, osteoporózou,
dále
kardiaci,
diabetici,
obézní
jedinci,
pacienti
s poruchami
kalciumfosfátového metabolizmu (hypo a pseudohypoparatyreóza) a lidé vyhýbající se expozici UV záření.(20)
- 23 -
Hladina 25(OH)
Hladina 25(OH)
vitaminu D v nmol/l
vitaminu D v ng/ml
Deficience
< 25
< 10
Insuficience
25 -50
10 -20
Dostatečnost
50 -250
20 - 100
Nadbytek
250 -375
100 - 150
Intoxikace
> 375
> 150
Stav vitaminu D
1 nmol/l = 0,4 ng/ml, 1ng/ml = 2,5 nmol/l Obr.7 - Klasifikace stavů vitaminu D v závislosti na hladině 25(OH) vitaminu D
Zdroj. (20)
Stav saturace vitamínem D nejpřesněji odrážejí hladiny 25-hydrokalciferolu v plazmě. Normální hodnoty tohoto metabolitu spolu s normálními hladinami vápníku, fosforu, parathormonu, alkalické fosfatázy v krvi značí adekvátní příjem vitamínu D. (5)
- 24 -
7 Vysoké koncentrace vitamínu D
Při vysokých koncentracích vitamínu D může dojít k intoxikaci. Tato intoxikace může nastat pouze z orálního příjmu, ale ne z nadměrného slunění, protože nadbytek provitamínu D3 i vitamínu D3 v kůži podléhá rozpadu na několik nekalcemických fotoproduktů. (5, 19) U dospělých lidí se projevují příznaky akutní otravy při dávkách vyšších než 1,25 mg vitamínu D. Tyto příznaky jsou například anorexie, nauzea, zvracení, bolesti hlavy, zmatenost, psychotické projevy. V akutní fázi jsou pozorovány srdeční arytmie, křeče, polyurie, proteinurie, žíznivost, hyperkalcemie, hyperkalciurie. Intoxikace vitamínem D může mít fatální následky. (5, 19) Nejvyšší tolerovaná dávka při perorálním podání se uvádí 50 µg/den pro ženy a muže bez ohledu na věk včetně dětí. Při dlouhodobých vyšších dávkách vitamínu D se projevuje chronická toxicita, kde výrazně zvýšené hladiny 25-hydroxykalciferolu ovlivňují jen málo hladiny kalcitriolu. (5) Zvýšená absorpce vápníku ve střevě a zvýšené uvolňování vápníku z kostí vede ke zvýšení koncentrace v plazmě – syndrom hypokalcemie – může vést k těžkým orgánovým poruchám projevujícím se častým močením, žízní, zvracením, depresemi, ledvinovými kameny, kalcifikací v srdci, plících, ledvinách a ledvinovou nedostatečností. U dětí hrozí vznik vážných symptomů již při mírném předávkování vitamínu D při prevenci rachitidy. (5) Vitamín D prochází placentou, u těhotných s vysokou koncentrací vitamínu D tedy hrozí riziko, že se u novorozence objeví poškození aortální chlopně, poruchy psychického a mentálního vývoje a hyperparatyreoidizmus. U vysokých dávek vitamínu D však nebyly prokázány žádné mutagenní, karcinogenní nebo teratogenní vlivy. (5)
- 25 -
8 Deficit vitamínu D Deficit vitamínu D se projevuje nejčastěji u osob, které se vyhýbají slunci a současně konzumují potravu chudou na vitamín D, u osob s jaterními a ledvinovými poruchami a u žen v menopauze. (30) 8.1 Rachitis – křivice Tato nemoc je známa několik století. Popsána byla už v 17. století. Jedná se o poruchu růstu kostí u dětí nejčastěji v kojeneckém věku. Projevuje se měknutím lebečních kostí s následnou deformitou hlavy, pokřivením dlouhých kostí a celkovou deformací kostry. (5)
Obr.8 RTG snímek při onemocnění křivicí (rachitis)
Zdroj: (32)
Vitamín D je produkován hlavně účinkem UV záření v kůži a pouze 10% pochází ze stravy. V naší zeměpisné šířce jsou deficitem nejvíce ohroženy děti tmavé pleti výlučně kojené, bez suplementace a děti matek s deficitem vitamínu D v těhotenství. (20) V dnešní době se pod hrozbou rakoviny kůže používají krémy s nadměrně vysokým ochranným faktorem, nebo ochrana kůže speciálními oděvy, což může vést k nedostatečné tvorbě vitamínu D u dětí. Jako prevence se používá suplementace vitamínem D u dětí kojeneckého věku, ale doporučuje se i u batolat, dětí předškolního i školního věku a adolescentů. (20) Kromě vlivu deficitu vitamínu D je důležitý při vzniku křivice i metabolizmus fosfátu.(5)
- 26 -
8.2 Osteomalacie Je onemocnění, které vede k úbytku kostní hmoty. Je způsobeno nedostatkem vitamínu D v dospělosti. Na rozdíl od rachitis, která je způsobena poruchou chondrooseálního komplexu, má osteomalacie poruchu v lamelární a zralé kosti, kde dochází k hromadění osteomu. (15) Nedostatek vitamínu D u osteomalacie je nejčastěji způsoben střevní nebo ledvinovou chorobou, nutriční defekt je vzácnější. (15)
Obr.9 RTG snímek u osteomalacie
Zdroj:(31)
Klinicky se osteomalacie projevuje svalovou slabostí, měknutím kostí, deformitami, bolestmi skeletu, zmenšuje se tělesná výška. I při malých traumatech dochází k frakturám. (24) Rachitis a osteomalacie jsou dvě hlavní nemoci z deficitu vitamínu D, který má však spojitost i s jinými chorobami.
8.3 Jaterní choroby U jaterních chorob, nejčastěji u jaterní cirhózy, můžeme najít hypokalcémii a rezistenci na vitamín D, která se projevuje poruchou metabolizmu vitamínu D. (15) Deficit vitamínu D u cirhotických pacientů může mít několik příčin – porucha absorpce kalcia ve střevě z nedostatku žlučových solí, léze střevní sliznice, malabsorpce lipidů, porucha z nedostatečného ozáření UV světlem. (15) - 27 -
Neonatální hepatitis – u neonatální hepatitis se jedná o přechodnou poruchu konverzního jaterního systému a rachitis mizí do půl roku věku. (15) U osteopatií je také důležitá produkce žluči, která je důležitá k absorpci vitamínu D, při snížené produkci žluči dochází k nízké absorpci vitamínu D. (15) 8.4 Vitamín D a kardiovaskulární choroby Ke kardioprotektivním účinkům patří potlačení aktivity reninu. Kalcitriol inhibuje renin-angiotenzinový systém a tím dochází ke snížení krevního tlaku a snížení hypertrofie a proliferace buněk myokardu. Jako i u jiných orgánů se u myokardu a cév může projevit protizánětlivý účinek vitamínu D. Předpokládá se i možná souvislost nízkých hladin vitamínu D a srdeční nedostatečnosti, a to i u lidí bez postižení ledvin. (19) Kalcitriol se účastní regulace kontraktility myokardu – rychlé ovlivnění kalciových kanálů, pokud kalcitriol chybí, může být kontraktilita myokardu nižší. (19) Jednou z příčin snížené hladiny vitamínu D u pacientů s chronickým onemocněním srdce může být menší fyzická aktivita, a tím menší pohyb venku a nižší expozice UV světlu. (19) U některých pacientů však byla popsána nízká hladina vitamínu D už před vznikem srdečního onemocnění. (19)
8.5 Imunitní systém a vitamín D Obecně vitamín D působí imunomodulačně. K efektům vitamínu D patří zvýšení fagocytární aktivity makrofágů, suprese tvorby protizánětlivých cytokinů (IL6), zvýšení produkce antimikrobiálních peptidů, regulační zásah do subpopulací a funkcí lymfocytů a mnohé další. (19) Existují epidemiologické souvislosti s častějším výskytem infekcí u pacientů s deficitem vitamínu D, bylo popsáno i vyšší riziko tuberkulózy a chřipky. Imunostimulační funkce vitaminu D je tedy pravděpodobně důležitá při ochraně proti infekcím. (19) Imunosupresivní funkce vitamínu D se může uplatnit při snížení rizik autoimunitních chorob, jako například sklerosis multiplex, diabetes mellitus I. typu atd. (19)
- 28 -
8.6 Sarkoidóza Sarkoidóza je multisystémové granulomatózní zánětlivé onemocnění. Jedná se o autoimunitní onemocnění vyskytující se hlavně u dospělých (častěji u žen kuřaček). Nemoc se projevuje postižením a zvětšením nitrohrudních uzlin, plicní infiltrací a postižením dalších orgánů (kůže, očí, kostí, jater, srdce, ledvin, slinivky). (29)
Tato choroba je spjata se
zvýšenou citlivostí na vitamín D a předpokládá se zrychlený metabolizmus 25hydroxyvitamínu. (15)
8.7 Diabetes mellitus Diabetes mellitus zasahuje do metabolizmu vitamínu D, přesně do hydroxylace na pozici 1 v ledvině. Diabetes mellitus snižuje hladinu střevního transportního proteinu a vede ke snížené absorpci kalcia ve střevě, protože inzulín stimuluje absorpci kalcia ve střevě (hypokalcémie je stimulem pro sekreci parathormonu). Absorpce vitamínu D není porušena, ale předpokládá se porucha v metabolizmu vitamínu D. Diabetici nereagují na podaný vitamín D nebo 25-(OH)cholekalciferol, ale absorpce se zlepšuje po podání 1,25-(OH)2 cholekalciferolu – to znamená, že diabetes mellitus inhibuje ledvinný hydroxylační systém. U diabetu mellitu se považuje porucha absorpce kalcia ve střevě za zásah do metabolizmu vitamínu D. (15)
- 29 -
9 Preventivní podávání a léčba nedostatku vitamínu D
9.1 Preventivní podání Během těhotenství kalcitriol placentu nepřestupuje, kalcidiol však ano, a to je důležité pro první měsíce postnatálního života dítěte. Rutinně se hodnoty kalcidiolu u matek nevyšetřují, je však doporučeno užívat preventivní dávku vitamínu D během těhotenství. Obsah vitamínu D v mateřském mléce je nízký, proto se u novorozence od druhého týdne života až do jednoho roku doporučuje suplementace vitamínem D, a to u všech dětí bez ohledu na to, jestli jsou kojeny, nebo ne. (19)
9.2 Formy vitamínu D používané k suplementaci Ergokalciferol (vitamín D2) Účinkuje tak, že zvyšuje vstřebávání vápníku i fosforu ve střevě a zlepšuje ukládání těchto minerálů do kostí. Profylaktické i terapeutické podání ergokalciferolu je možné injekčně intramuskulárně v četnosti jednou za 2-6 týdnů, nebo per os, což je běžnější. Při dávkování je nutné sledovat případné nežádoucí účinky jako jsou nechutenství, zácpa, bolesti hlavy, psychické alterace, hyperkalcémie, hyperkalciurie a další. (6) Cholekalciferol (vitamín D3) Účinek je stejný jako u ergokalciferolu. Zvyšuje vstřebávání vápníku i fosforu ve střevě a zlepšuje jejich ukládání do kostí. Podávání je podobně jako u předchozího perorálně, nebo injekční formou intramuskulárně.(6) Při suplementaci se upřednostňuje vitamín D3 cholekalciferol před D2 ergokalciferolem – ten má v těle kratší poločas a nižší afinitu k vazebnému proteinu v plazmě, k hydroxyláze v játrech i k v jadernému receptoru v buňce. Suplementaci má provázet dostatečný přívod kalcia. Při podávání léčivých přípravků s některou formou vitamínu D je tedy dobré zařadit do stravy mléko, mléčné výrobky a potraviny obsahující velké množství kalcia. (19) Dihydrotachysterol - DHT Dihydrotachysterol je analog D2. Je aktivován pouze v játrech, nepotřebuje hydroxylaci v ledvinách jako D2 a D3. DHT má rychlý nástup účinku, kratší poločas rozpadu a větší efekt - 30 -
na mineralizaci kostí než vitamín D2. Používá se při léčbě latentních tetanií, hypofunkci příštítných tělísek a u renální osteodystrofie, kde nepotřebuje metabolickou přeměnu v ledvinách. Možné nežádoucí účinky jsou jako u cholekalciferolu a ergocholekalciferolu tj. nechutenství, zácpa, bolesti hlavy a další, mohou se vyskytovat i kalcifikace orgánů. (6, 25) Takalcitol Takalcitol je syntetický analog vitamínu D3. Parikalcitol Parikalcitol je syntetický derivát kalcitriolu. Kalcitriol fyziologicky vzniká v organizmu z vitamínu D hydroxylací v játrech a následně v ledvinách. Tato forma je aktivní forma vitamínu D a používá se většinou u renálních osteodystrofií, hypoparatyreózy a rachitidy rezistentní na vitamín D. (6, 25)
9.3 Léčba prokázaného deficitu Vitamínu D U prokázaného deficitu vitamínu D, nebo projevů deficitní křivice je doporučeno podání vitamínu D – cholekalciferolu intramuskulárně. Ten se ukládá do tukové a svalové tkáně a během týdnů se metabolizuje na kalcitriol. Toto podání lze 2-3 krát zopakovat s odstupem 3-4 týdnů. Při nedostupnosti injekčního cholekalciferolu se používá cholekalciferol perorálně, nebo intramuskulárně ergokalciferol. (19) 9.3.1
Přípravky k suplementaci
K suplementaci se používají různé přípravky obsahující vitamín D2, např. Calciferol, Infadin, Vitamín AD Slovakofarma, Vitamín D Slovakofarma atd. Další přípravky obsahují vitamín D3 – Alpha D3 (kalcidiol), Calcijex (kalcitriol), Osteod (kalcitriol), Rocaltrol (kalcitriol),
Tachystin
(dihydrotachysterol,
analog
D3),
Vigantol
(cholekalciferol).
V lékárnách jsou k dispozici i doplňky výživy s vitamínem D volně prodejné, jsou to například PharmatonGeriavit (ergokalciferol), MultiTabsMultivitamín (cholekalciferol), Pikovit (cholekalciferol), Duovit (cholekalciferol), Osteocare (cholekalciferol), Caltrate (cholekalciferol), Centrum (cholekalciferol) apod. (18) 9.3.2
Přirozené zdroje vitamínu D
Hlavní přirozený zdroj vitamínu D u člověka je vznik v pokožce vlivem slunečního záření (konkrétně UVB). Tato syntéza pokrývá cca 80 procent potřeby, přitom stačí pobýt na - 31 -
slunci 5 – 10 min za den. Čím světlejší má člověk pleť, tím více vitamínu D může vyprodukovat. Lidé se světlou pletí absorbují 52 – 73 % slunečního záření, lidé s tmavou pletí pouze 3 – 36 %, s tím souvisí i množství vyprodukovaného vitamínu D. Z tohoto důvodu jsou ohroženi deficitem lidé s velmi tmavou pletí. (30) V mnohem menší míře je vitamín D přijímán potravou, kde z nejbohatších zdrojů jsou tučné ryby chladných severských vod (sardinky, seledi, lososy, makrely), dále je obsažen vitamín D3 v mléce, vejcích, mase, másle. Vitamín D2 je obsažen v rostlinných zdrojích, příkladem jsou kvasnice, avokádo, banány, kakao, obilné klíčky, ale jeho množství je zde ve velmi malých koncentracích. Pro srovnání, pobyt 10 – 15 minut na slunci je zdrojem 10000 až 20000 IU vitamínu D a lžíce rybího tuku je zdrojem přibližně 1360 IU. (1 µg vitamínu D = 40 IU). Denní příjem vitamínu D v potravě je individuální a hlavním zdrojem zůstává syntéza v kůži vlivem UV záření. (25)
- 32 -
Praktická část 10 Úvod praktické části
Vitamín D je důležitý pro růst a vývoj organizmu. Ovlivňuje hlavně tvorbu a mineralizaci kostí. U dětí jeho nedostatek vede k onemocnění zvanému křivice, v dospělosti k onemocnění nazývanému osteomalacie. Obecně vede snížení vitamínu D ke zvýšenému kostnímu obratu a zvýšenému riziku zlomenin. Dále jeho nedostatek způsobuje svalovou slabost, souvisí s diabetem, karcinomy, kardiovaskulárními nemocemi, autoimunitními onemocněními atd. V dnešní době se zájem o vitamín D dostává do popředí, a to hlavně v souvislosti s hrozbou rakoviny kůže a současnou propagací omezování pobytu na slunci či používání opalovacích přípravků s velmi vysokými faktory. Z toho vyplývá, že jsou nejvíce ohroženy děti, které jsou před slunečními paprsky chráněny opalovacími krémy s velmi vysokými faktory, a také starší lidé, kteří se většinou slunci vyhýbají. Další rizikové skupiny ohrožené nedostatkem vitamínu D jsou těhotné a kojící ženy, novorozenci, kojenci, vegetariáni a vegani, pacienti s malabsorpcí, lidé s chronickými onemocněními ledvin a jater, postmenopauzální ženy, kardiaci, diabetici, obézní lidé a další.
- 33 -
11 Hladiny vitamínu D
Rozeznáváme základní stavy v závislosti na hladině 25(OH) vitamínu D: Deficience
<25nmol/l
Insuficience
25 – 50 nmol/l
Dostatečnost
50 – 250 nmol/l
Nadbytek
250 – 375 nmol/l
Intoxikace
>375nmol/l
Nejlépe stav saturace vitamínem D odráží vyšetření hladiny 25-hydrokalciferolu v plazmě, spolu s hladinami vápníku, fosforu, parathormonu a alkalické fosfatázy. (5)
11.1 Zdroje vitamínu D Hlavní zdroje jsou sluneční záření, kdy mírným deficitem jsou ohroženi lidé v období zimních měsíců. V tomto období je potřeba tento deficit doplnit potravinami s vyšším obsahem vitamínu D. Vitamín D je obsažen nejvíce v potravinách živočišného původu, například v tučných mořských rybách (sleď, makrela, losos), méně v mléce, mléčných výrobcích, vejcích. Tento „zimní“ deficit lze kompenzovat potravinovými doplňky s vitamínem D.
- 34 -
12 Cíl
Cílem této práce je zjistit, jak se mění hodnoty vitamínu D v závislosti na ročním období. V létě je dostatek slunečního záření, tak se předpokládají vyšší hodnoty než v zimě, kdy je nedostatek slunečního záření a lidé se schovávají pod vrstvy oblečení. V této práci je proveden sběr všech hodnot vitamínu D vyšetřených ve FN Brno Bohunice na Oddělení klinické biochemie, a to v období od srpna 2011 do února 2012, aby byly zahrnuty pro srovnání letní i zimní měsíce.
- 35 -
13 Metodika
Vyšetření vitamínu D ve FN Brno Bohunice na Oddělení klinické biochemie se provádí na modulačním analytickém systému COBAS 6000 e601 od firmy ROCHE.
Obr.10 Cobas 6000
Zdroj (27)
Cobas 6000 je modulární analytický systém pro středně velké klinické laboratoře, využívá tři měřící principy - ISE pro měření Na, K, Cl, fotometrickou jednotku a chemiluminiscenční měření pro heterogenní modul. Cobas 6000 se skládá z ovládací konzole, obslužného modulu, fotometrického modulu a modulu pro heterogenní imunoanalýzu e601. (27) Ovládací konzole obsahuje počítač, dotykovou obrazovku, klávesnici, myš a tiskárnu. Softvér pracuje ve Windows XP. Pro vkládání aplikací, kalibrátorů, kontrol a návodů slouží elibrary nainstalována do počítače, takže při vlastní instalaci se aktivují pouze potřebné metody (kalibrátory, kontroly). (27) Obslužná jednotka pracuje s 5 pozičními stojánky. Je možné vložit až 150 vzorků současně. Je zde statimový vstup, který umožňuje vkládání urgentních vzorků. (27) Fotometrický modul e501 má výkon až 600 testů za hodinu. Princip měření- plastové kyvety 100µl ve vodní lázni a fotometr s diodovým polem. Vzorková jehla je vybavena detektorem sraženiny, pěny, dotykovým a nárazovým senzorem. Mytí vzorkové jehly je doplněno o - 36 -
sušení, tím je zabráněno kontaminaci vzorku oplachovou vodou. Míchání reakční směsi je ultrazvukové. Součástí tohoto fotometrického modulu je ISE jednotka. (27) Modul pro heterogenní imunoanalýzu e601 používá elektrochemiluminiscenci. Modul má dvě měřící komory, pro jedno měření je možno použít jednu nebo obě měřící komory. Pro tento modul je v nabídce více než 50 parametrů z oblastí vyšetření štítné žlázy, fertilních hormonů, tumormarkerů, kardiálních markerů, osteomarkerů, infekčních chorob a dalších. Pro pipetování vzorků se používají špičky na jedno použití. Je zde detekce sraženiny, pěny a hladinový senzor. Tento modul má předmycí stanici – prewash, ve které se izolují paramagnetické částice, odstraní se reakční směs a částice se před měřením znovu resuspendují – tím se odstraní případný matrix efekt. (27) Vyšetření vitamínu D probíhá na modulu pro heterogenní imunoanalýzu e601.
13.1 Mechanické operace analyzátoru Po zapnutí analyzátoru proběhne inicializace, při které je mechanizmus nastaven do výchozích pozic. Přenašeč zkontroluje přítomnost špiček a kyvet ve stojánku. Po proběhlé inicializaci se zahájí analýza. Při zahájení analýzy jsou nejprve S/R jehlou nabírány vzorek a činidlo nebo mikročástice, dle analýzy. Po každém pipetování je špička opláchnuta v mycí stanici a před každým oplachem a každým nabráním přisává 10 µl vzduchu. Vzorek a činidlo jsou ze špičky vypuzeny do reakční kyvety a špička odhozena do odpadu. (27) Kyveta se směsí je dopravena do inkubátoru. Inkubace trvá 4,5 nebo 9 minut v závislosti na metodě. Některé metody vyžadují i tři inkubační periody. Po skončené inkubaci následuje případné přidání dalšího činidla, nebo mikročástic, které se děje opět v pipetovací stanici, kam je kyveta přenesena. Podle potřeby může proběhnout další inkubační proces. Před samotným měřením se kyveta přenese do aspirační stanice. Roztokem ProCell se vymyjí nezreagované složky, přičemž jsou paramagnetické mikročástice s navázanými imunokomplexy magnetem přidrženy u stěny komůrky. Po vložení napětí v měřící komůrce proběhne vlastní reakce, fotonásobič detekuje elektrochemiluminiscenční signál a převede ho na elektrický, ze kterého se vypočítávají výsledky. Po doměření je komůrka propláchnuta střídavým proudem roztoku CleanCell a vzduchu a je připravena pro další proces. Každé měření trvá 42 sekund, což je jeden dávkovací proces. (27)
- 37 -
13.2 Technologie ECL - elektrochemiluminiscence ECL je proces, při kterém vynikají ze stabilních prekurzorů vysoce reaktivní meziprodukty, které reagují s dalšími látkami při současné emisi fotonů. Vlastní chemiluminiscenční reakce je vyvolána elektricky, vložením napětí na imunologické komplexy. Výhoda této elektrické inicializace je možnost přesného řízení celého procesu. Jako luminogen je použit komplex ruthenium-tris(bipyridyl), respektive jeho ester, který se snadno váže na aminoskupiny bílkovin, haptenů a nukleových kyselin. Druhá elektroaktivní složka je tripropylamin (TPA). Obě tyto látky jsou mimo elektrické pole dostatečně stabilní. Vlastní reakce rutheniového komplexu a TPA probíhá na povrchu platinové elektrody. TPA je zde oxidován, uvolňuje elektron a přechází na nestabilní kation radikálu TPA, který se odštěpením protonu (H+) mění na radikál TPA. Komplex ruthenium-tris(bipyridyl) je na elektrodě oxidován a radikálem TPA se znovu redukuje. Tento komplex je v excitovaném nestabilním stavu a přechází při současném uvolnění fotonu (620 nm) do základního stavu. TPA se při reakci spotřebovává, a proto musí být v nadbytku. Rychlost reakce závisí na difúzi TPA a množství rutheniového komplexu, který se průběžně regeneruje. Během jednoho měřícího procesu může proběhnout několik luminiscenčních cyklů, což zvyšuje citlivost metody. Jednotlivé reakce mohou probíhat v kompetitivním uspořádání, kde sada činidel obsahuje magnetické částice potažené streptavidinem, konjugát protilátka-rutheniový komplex
a
biotinylovaný
antigen.
Nebo
nekompetitivní
uspořádání,
kde
místo
biotinylovaného antigenu obsahuje biotinylovanou druhou protilátku. Biotinilovaný antigen, nebo protilátka jsou během reakce ukotveny na magnetické částice pomocí vazby streptavidin – biotin. (27)
- 38 -
Obr.11
(a) vazba značené protilátky a analytu na mikročástici (b) průchod stanovovaného komplexu detekční celou
- 39 -
Zdroj (29)
14 Stanovení vitamínu D
Stanovení Elecsys Vitamín D total je určeno pro kvantitativní stanovení celkového 25hydroxyvitaminu D v lidském séru a plazmě. Toto stanovení je používáno při zjišťování dostatečného zásobení organizmu vitamínem D. Jedná se o elektrochemiluminiscenční imunostanovení ECLIA, které je určeno pro použití na imunochemických analyzátorech Elecsys a Cobas. (26) 14.1 Princip testu Jedná se o kompetitivní test, doba trvání testu asi 27 minut. 1. Inkubace: inkubace vzorku (15 µl) s předpřípravou reagencie 1 a 2, při které je 25hydroxyvitamin D uvolněn z vazby na protein 2. Inkubace: inkubace vzorku s předpřípravou reagencie rutheniem značeného vitamin D vážícího proteinu, vznikne komplex mezi 25-hydroxyvitaminem D a ruthenilovaným vitamin D vážícím proteinem 3. Inkubace: přidání mikročástic potažených streptavidinem a 25-hydroxyvitaminu D, značeného biotinem. Dochází k obsazení volných vazebných míst vitamin D vážícího proteinu, značeného rutheniem. Tvoří se komplex, který se skládá s ruthenium značeného vitamin D vázajícího proteinu a biotinylovaného25-hydroxyvitamimu D. Celý tento komplex se váže na pevnou fázi vazbou biotin a streptavidin. 4. Reakční směs je nasáta do měřící cely, kde jsou mikročástice s navázaným komplexem zachyceny magnetickým polem na povrchu elektrody. Nenavázané složky jsou odstraněny promytím roztokem ProCell. Na elektrodu se přivede napětí, které vyvolá chemiluminiscenční emisi fotonů, která je měřena fotonásobičem. Výsledky jsou vyhodnoceny na základě kalibrační křivky, která je specificky vytvořena 2 bodovou kalibrací a master křivky dodávané v čárovém kódu reagencie. (26) Reagencie a pracovní roztoky 1. Přípravná reagencie 1 – 4 ml : dithiothreitol 1 g/l, pH 5,5 2. Přípravná reagencie 2 – 4 ml : Hydroxyd sodný 55g/l 3. Mikročástice potažené streptavidinem – 6,5 ml 4. Vitamin D vážící protein-BPRu – 9 ml : rutheniem značený vitamin D vážící protein (150µg/l), lidský albumin 25g/l, bis-trispropánový pufr 200 mmol/l, pH 7,5 - 40 -
5. 25-hydroxyvitamin D-biotin 8,5 ml : biotinylovaný 25-hydroxyvitamin D (14µg/l), bis-trispropánatový pufr 200 mmol/l, pH 8,6 (26) Bezpečnostní opatření Souprava je určena pro diagnostické použití in vitro. Dodržování běžných bezpečnostních opatření je nutné pro nakládání se všemi reagenciemi. Likvidace odpadních materiálů musí probíhat v souladu s místními předpisy. (26) Zacházení s reagenciemi Reagencie v soupravě tvoří komplex a nemohou být odděleny. (26) Uskladnění a stabilita Skladování při 2-8˚C. Reagenční soupravu Elescys Vitamin D total je nutné skladovat ve vzpřímené poloze, aby byla dostupnost všech mikročástic při automatickém míchání před použitím. (26) 14.2 Odběr vzorků a příprava Pro vyšetření se používá krev odebraná do standardní odběrové soupravy nebo se separačním gelem. Možnost použití i odběry Li-heparin, K2 a K3 EDTA. Stabilita
vitaminu D3
v uvedených odběrech je 8 hod při 18-25 ˚C, 4 dny při 2-8 ˚C, 4 týdny při -20 ˚C. Nesmí se používat vzorky inaktivované teplem, vzorky a kontroly stabilizované azidem. Před měřením je potřeba, aby vzorky, kalibrátory a kontroly měly pokojovou teplotu (20-25˚C). (26) 14.3 Kalibrace Návaznost:
tato metoda byla
standardizována dle
LC-MS/MS, která byla dále
standardizována na NIST standard. Každá souprava je opatřena štítkem s čárovým kódem obsahujícím informace pro kalibraci dané šarže reagencií. Kalibrace musí být provedena jednou pro celou šarži reagencií. Obnovení kalibrace je doporučeno dle potřeby, kdy např. výsledky kontroly kvality jsou mimo určené rozmezí. Dále je doporučeno kalibraci zopakovat po 1 měsíci používání stejné šarže reagencií, po sedmi dnech používání stejné reagenční soupravy v analyzátoru. (26) 14.4 Kontrola kvality Doporučeno používat ElescysPreciControl Bone 1 a 2. Kontroly pro rozdílné hladiny by měly být jednotlivě stanoveny nejméně jednou za 24 hodin při používání testu, na nové reagencie a - 41 -
po každé kalibraci. Kontrolní intervaly a meze by měli být uzpůsobeny pro každou laboratoř dle individuálních požadavků. (26) Výpočet Analyzátor automaticky přepočítá koncentraci analytu pro každý vzorek v ng/ml, nebo v nmol/l (nmol/l x 0,40 = ng/ml, ng/ml x 2,5 = nmol/l) (26) Omezení a interference Hemolytické vzorky. Vysoké koncentrace hemoglobinu (>2 g/l) mohou vést ke zvýšeným výsledkům. Stanovení není ovlivněno ikterií a lipémií. U pacientů dostávající velké dávky biotinu mohou být vyšetřeny vzorky až po 8 hod po poslední dávce. Ve vzácných případech je možnost interference přítomností vysokého titru protilátek proti analyt specifickým protilátkám streptavidinu nebo rutheniu. Tyto účinky jsou minimalizovány vhodným navržením testu. (26) Limity a rozmezí Rozsah měření : 7,5 – 175 nmol/l (nebo 3,0-70,0 ng/ml). Tento rozsah měření je limitován detekčním limitem a maximem master křivky. Hodnoty pod limitem detekce jsou vykazovány jako < 7,5 nmol/l (< 3,0 ng/ml). Hodnoty nad rozsahem měření zobrazovány jako >175 nmol/l (>70,0 ng/ml). Tyto vysoké hodnoty se musí naředit, pro přesné stanovení koncentrace. Ředění Vzorky s koncentrací
vitamínu D (25-OH) nad rozsahem měření mohou být naředěny
použitím ElescysDiluent Universal. Doporučený poměr ředění je 1:2. (26)
14.5 Referenční hodnoty V současnosti neexistuje standardní definice optimálního statusu vitamínu D. Každá laboratoř by si měla prověřit převoditelnost očekávaných hodnot na svou populaci pacientů a je-li to nutné, stanovit si vlastní referenční rozmezí.
Referenční hodnoty ve FN Brno
Bohunice na OKB jsou ustanoveny na 50 – 200 nmol/l. (26)
- 42 -
15 Vlastní výzkum
Pro zjištění hladiny vitamínu D v české populaci jsem využila sběr dat v FN Brno Bohunice na Oddělení klinické biochemie. Jedná se o hladiny vitamínu D vyšetřené u pacientů v období od srpna 2011 do února 2012. Období bylo vybráno proto, aby byly zahrnuty letní i zimní měsíce. Konkrétně byla vyšetřena hladina vitamínu D u celkem 2132 pacientů. Z tohoto počtu je 761 mužů a 1371 žen. Nachází se zde pacienti od dvou let (rok narození 2010) až po nejstaršího pacienta s věkem 104 let (rok narození 1908), průměrný věk je 49,6 let, směrodatná odchylka +- 24,8 let. Hlavním cílem bylo zjistit, jak se mění hladiny vitamínu D během roku. Srovnáním letního a zimního období jsem se snažila prokázat, že v zimě, kdy je nedostatek slunečního záření, jsou hodnoty vitamínu D nižší než v létě, kdy je tělo vystaveno slunečnímu záření. Také jsem provedla srovnání jednotlivých věkových kategorií, kde byl dle dostupné literatury předpoklad nižších hladin vitamínu D u seniorů, a porovnání hladin u mužů a žen komplexně i v jednotlivých věkových intervalech.
- 43 -
16 Hladina vitamínu D v závislosti na období
Při tomto hodnocení jsem s nasbíraných dat vytvořila průměrné hodnoty za jednotlivé měsíce, které jsem vynesla do grafu. Graf č.1 vyjadřuje závislost hladiny vitamínu D na měsíci v roce. Na ose x jsou vyneseny měsíce srpen až únor. Na ose y hladiny vitamínu D. měsíc/rok
hladina vit.D - nmol/l
08/2011
65,5
09/2011
70,6
10/2011
67,3
11/2011
60,5
12/2011
52,4
01/2012
49,1
02/2012
46,2
Tab. č.1 Přehled průměrné hladiny vitamínu D za dané období
Přehled průměrné hladiny vitamínu D za období 08/2011 - 02/2012
80
65,5
70,6
67,3
60,5 52,4
60 nmol/l
49,1
46,2
40 20 0 08/2011 09/2011 10/2011 11/2011 12/2011 01/2012 02/2012 měsíc/rok
Graf č.1 Průměrné hladiny vitamínu D v jednotlivých měsících
Na grafu č.1 je vidět, že nejvyšší průměrná hladina vitamínu D byla u pacientů v září 2011 (70,6 nmol/l), dále postupně klesala a nejnižší hodnota byla v únoru 2012 (46,2 nmol/l).
- 44 -
To znamená, že se potvrdil náš předpoklad, že v létě je hladina vitamínu D vyšší, na podzim se snižuje a v zimě je hladina vitamínu D nejnižší. Tím se podařilo prokázat závislost koncentrace vitamínu D na ročním období, kdy v létě je dostatek slunečního záření a dostatečná syntéza tohoto vitamínu v kůži ze 7dehydrocholesterolu, derivátu cholesterolu přítomného v pokožce. Naopak v zimě je expozice slunečnímu záření nedostatečná, je využíván hlavně vitamín D z potravy a dochází ke snižování hladiny vitamínu D v organizmu. V tomto mém hodnocení vyšla hodnota vitamínu D nejvyšší v září 2011. Předpokládaná nejvyšší hodnota ve vztahu k ročnímu období by byla v srpnu, ale vyšší hodnotu v září než v srpnu bych přiřadila nepříznivému počasí během léta 2011 s malým počtem slunečných dnů a hodně srážkami. Pěkné a slunné počasí začalo později, až v druhé polovině srpna a pokračovalo v září, což se projevilo i na hodnotách vitamínu D.
- 45 -
17 Hladina vitamínu D v závislosti na období a pohlaví
Průměrné hodnoty vitamínu D v závislosti na jednotlivých měsících jsem rozdělila pro srovnání také podle pohlaví a vynesla do grafu č.2, kde na ose x jsou vyneseny měsíce v roce (srpen až únor) a na ose y jsou hladiny vitamínu D. hladina vit.D - nmol/l
hhladina vit.D - nmol/l
muži
ženy
08/2011
66,8
64,8
09/2011
68,1
71,7
10/2011
66,1
67,8
11/2011
62,2
59,3
12/2011
49,2
54,3
01/2012
48,2
49,5
02/2012
41,6
49,4
měsíc/rok
Tab. č.2 Průměrná hodnota vitamínu D v závislosti na období a pohlaví
Průměrná hladina vitamínu D
80 70
66,8 64,8
71,7 68,1
66,1
67,8 62,2
59,3 54,3 49,2
60 50 hodnota vit.D nmol/l 40
48,2
49,5
49,4 41,6
30
muži
20
ženy
10 0 08/2011
09/2011
10/2011
11/2011
12/2011
01/2012
02/2012
měsíc / rok
Graf č.2 Průměrná hladina vitamínu D v závislosti na období a pohlaví
- 46 -
Na grafu č.2 je vidět rozdělení průměrných hladin vitamínu D v závislosti na jednotlivých měsících s rozdělením na muže a ženy. U obou pohlaví je nejvyšší koncentrace v září a postupně klesá, v únoru je pak nejnižší. Ve většině případů (v létě i v zimě) mají ženy o něco vyšší hladiny vitamínu D než muži. Toto bych vysvětlila tím, že ženy mnohem častěji vyhledávají sluníčko, navštěvují solária a užívají různé potravinové doplňky s obsahem vitamínu D.
- 47 -
18 Rozdělení podle hladiny vitamínu D
Referenční hodnoty vitamínu D ve FN Brno Bohunicích na Oddělení klinické biochemie jsou stanoveny na 50-200 nmol/l. Uvádí se, že v české populaci lidé trpí spíše nedostatkem vitamínu D, proto jsem volila graf s procentuálním vyhodnocením podle hladin vitamínu D u sledované skupiny pacientů. Graf č.3 ukazuje, jaký poměr pacientů se nachází v referenčním rozmezí, jaké procento pacientů je pod tento limit a jaké procento pacientů má vyšší koncentraci. kategorie
počet pacientů
pacienti v %
nad 200 nmol/l
4
0,2%
50 -200 nmol/l
1204
56,5%
7,5 - 50 nmol/l
887
41,6%
pod 7,5 nmol/l
37
1,7%
celkem
2132
Tab. č.3 Hladina vitamínu D – rozdělení podle četnosti
Hladina vitamínu D - rozdělení podle četnosti 0,2% 1,7%
41,6%
nad 200 nmol/l
56,5%
50 -200 nmol/l 50-7,5 nmol/l pod 7,5 nmol/l
Graf č.3 Hladina vitamínu D – rozdělení podle četnosti
Na výsečovém grafu č.3 je vidět rozdělení pacientů podle hladin vitamínu D v procentech. Do rozmezí referenčních hodnot 50–200 nmol/l spadá 56,5% pacientů z celkového počtu 2132 pacientů. Pod touto hranicí se nachází asi 43 % pacientů, z toho 1,7 % je s deficitem vitamínu D, to znamená že mají hodnotou vitamínu D pod 7,5 nmol/l (detekční - 48 -
hranice metody). Z grafu je názorně vidět, že velké procento pacientů se nachází ve snížených hodnotách, a to svědčí spíše o deficitu vitamínu D v české populaci. Nad hodnotu 200 nmol/l jsou z celkového počtu pouze čtyři pacienti, což odpovídá 0,19 % (jedná se o hodnoty 210,8 nmol/l, 231 nmol/l, 262 nmol/l, 263,3 nmol/l). Vzhledem k předchozím výsledkům jsem provedla toto rozdělení také zvlášť pro muže a pro ženy (viz Graf č.4 a 5).
počet pacientů/
kategorie
muži
pacienti v %
nad 200 nmol/l
2
0,3%
50 -200 nmol/l
417
54,8%
7,5 - 50 nmol/l
330
43,4%
pod 7,5 nmol/l
12
1,6%
celkem
761
Tab. č.4 Hladina vitamínu D – rozdělení podle četnosti (MUŽI)
Hladina vitamínu D - MUŽI 1,6%
0,3%
nad 200 nmol/l 50 -200 nmol/l
43,4%
54,8%
50-7,5 nmol/l pod 7,5 nmol/l
Graf č.4 Hladina vitamínu D – rozdělení podle četnosti (MUŽI)
- 49 -
kategorie
počet pacientů / ženy
pacienti v %
nad 200 nmol/l
2
0,1%
50 -200 nmol/l
787
57,4%
7,5 - 50 nmol/l
557
40,6%
pod 7,5 nmol/l
25
1,8%
celkem
1371
Tab. č.5 Hladina vitamínu D – rozdělení podle četnosti (ŽENY)
Hladina vitamínu D - ŽENY
1,8% 0,1% nad 200 nmol/l 50 -200 nmol/l
40,6%
57,4%
50-7,5 nmol/l pod 7,5 nmol/l
Graf č.5 Hladina vitamínu D – rozdělení podle četnosti (ŽENY)
Při srovnání žen a mužů je opět vidět, že ženy mají v průměru o něco vyšší koncentraci vitamínu D než muži. Vzhledem k tomu, že referenční rozmezí je široké a není vidět, zda se pacienti v tomto rozmezí 50 – 200 nmol/l nacházejí spíše u dolní hranice, nebo u horní hranice referenčního intervalu, rozdělila jsem pacienty podle hladin vitamínu D do těchto kategorií: Deficit :
< 25nmol/l
Insuficientní hladina: 25-49,9 nmol/l Adekvátní hladina : 50-75 nmol/l Optimální hladina : - 50 -
> 75nmol/l
počet pacientů
pacienti v %
Deficit < 25 nmol/l
274
13%
Insuficientní hladina 25 - 49,9 nmol/l
650
31%
Adekvátní hladina 50-75 nmol/l
622
29%
Optimální hladina > 75 nmol/l
586
27%
celkem
2132
100%
Tab. č.6 Hladina vitamínu D v séru
Hladina vitamínu D v séru
Adekvátní hladina 50-75 nmol/l 29%
Insuficientní hladina 25 - 49,9 nmol/l 31%
Optimální hladina > 75 nmol/l 27%
Deficit < 25 nmol/l 13%
Graf č.6 Hladina vitamínu D v séru
Při tomto podrobnějším rozdělení na jednotlivé hladiny se v deficitu (<25 nmol/l) nachází 13 % pacientů, v insuficientní hladině (25-49,9 nmol/l) 31% pacientů, adekvátní hladině (50-75 nmol/l) 29% pacientů a v optimální hladině (>75nmol/l) pouze 27% pacientů. Z tohoto rozdělení je patrné, že v české populaci máme snížené hodnoty vitamínu D. To může být způsobeno klimatickým pásem, kdy u nás dochází ke střídání čtyř ročních období – jaro, léto, podzim, zima – a také velkou propagací opalovacích krémů s nepřiměřeně vysokým UV faktorem chránící před slunečními paprsky v souvislosti s hrozbou rakoviny kůže.
- 51 -
19 Rozdělení podle hladiny vitamínu D ve vztahu k věku
Vyšetřovanou skupinu pacientů jsem rozdělila podle věku vzestupně po deseti letech, aby bylo vidět jakou tendenci má hladina vitamínu D s věkem. Na příslušném grafu na ose x jsou pacienti rozdělené po deseti letech (0-10, 11-20, 21-30 atd.) a na ose y jsou hodnoty vitamínu D v nmol/l. věková
průměrná hladina vit.D - nmol/l
kategorie
obě pohlaví
muži
ženy
0-10 let
77,6
80,2
74,4
11-20 let
67,4
68,7
66,1
21-30 let
63,7
51,2
71,2
31-40 let
60,4
50,3
64,7
41-50 let
59,2
53,5
62,0
51-60 let
54,5
51,6
56,0
61-70 let
57,4
55,8
58,2
71-80 let
56,9
54,6
57,9
80 let a více
47,0
44,6
47,9
Tab. č.7 Průměrná hladina vitamínu D – rozdělení podle věkových kategorií
Hladiny vitamínu D - obě pohlaví 80,0 70,0 60,0 50,0 nmol/l
40,0 30,0 20,0 10,0 0,0
0-10 let
11-20 21-30 let let
31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 let let let let let
80 let a více
věk
Graf č.7Průměrná hladina vitamínu D – rozdělení podle věkových kategorií
- 52 -
Na tomto grafu (č.7) závislosti hladiny vitamínu D na věku je vidět nejvyšší koncentrace v období 0-10 let. Nejvyšší koncentrace v tomto období je pravděpodobně proto, že v naší republice je propagováno preventivní podávání vitamínu D (např. Vigantol) dětem v prevenci proti onemocnění zvanému rachitis neboli křivice. Dále je na tomto grafu vidět snižující se koncentrace vitamínu D v souvislosti s věkem, kde v kategorii 80 a více let je tato koncentrace nejnižší, což je spjato s nedostatečným pobytem starých lidí na slunci a také se sníženou schopností pokožky tento vitamín syntetizovat, dále se snížením aktivity 1alfahydroxylázy v ledvinách, nebo může být způsobeno nedostatečnou výživou seniorů a rezistencí tkání na vitamín D ve smyslu snížení počtu receptorů pro vitamín D. Pro srovnání pohlaví uvádím ještě stejný graf závislosti hladiny vitamínu D na věku po rozdělení na muže a ženy. Hladina vitamínu D - muži, ženy 100,0 80,0 60,0 nmol/l 40,0
muži ženy
20,0 0,0 0-10 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 80 let let let let let let let let let a více věk
Graf č.8 Závislost vitamínu D na věku po rozdělení na muže a ženy
Ve srovnání ženy a muži opět vidíme u žen vyšší hladiny vitamínu D než u mužů. U žen je vidět nejvyšší hladina vitamínu D v období 0-10 let, kde dochází k preventivnímu podávání vitamínu D a dále v období 21-30 let. To se dá vysvětlit tím, že ženy v tomto věku více vyhledávají pobyt na slunci, pobyt v soláriích při touze mít krásně opálené tělo a také ženy užívají více potravinových doplňků, které obsahují i vitamín D. Dále je vidět, že s přibývajícím věkem dochází k poklesu koncentrace vitamínu D a rozdíly mezi muži a ženami se postupně zmenšují. Ve stáří 80 let a více jsou patrné nejnižší hladiny vitamínu D. - 53 -
Hladina vitamínu D - muži 100,0 80,0 60,0 nmol/l 40,0
muži
20,0 0,0 0-10 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 80 let let let let let let let let let a více věk
Graf č.9 Závislost vitamínu D na věku kategorie muži
Hladina vitamínu D - ženy 80,0 70,0 60,0 50,0 nmol/l
40,0 30,0
ženy
20,0 10,0 0,0 0-10 11-20 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 80 let let let let let let let let let a více věk
Graf č.10 Závislost vitamínu D na věku kategorie ženy
- 54 -
20 Diskuze
Vitamín D je pro lidský organizmus nezbytný prohormon vznikající převážně v kůži účinkem UV záření. Vzhledem k tomu, že žijeme v klimatických podmínkách, kde potřebné spektrum UV záření je dostupné pouze v letních, pozdně jarních a časně podzimních měsících, je předpoklad, že hladina tohoto hormonu bude u české populace kolísat v závislosti na ročním období. Praktická část této práce ukázala skutečné kolísání hladiny vitamínu D během roku, a to ve smyslu snížení této hladiny v zimním období a naopak nárůst v letních a časně podzimních měsících. Dále jsem zjistila vyšší hladiny vitamínu D u žen oproti mužům, nejvyšší rozdíl mezi pohlavím byl ve věkové kategorii 21-50 let s vrcholem mezi 21-30 lety. Po rozdělení hladin vitamínu D podle věku se ukázalo, že nejvyšší hladiny vitamínu D mají děti, s přibývajícím věkem klesá a nejnižší hladiny mají staří lidé nad 80 let. Celkově se česká populace nachází spíše na spodní hranici referenčního rozmezí „adekvátní hladina“ 7550nmol/l, nebo ve snížených hodnotách pod 50nmol/l. Výsledky vyšly téměř podle očekávání, ale domnívám se, že tyto výsledky mohou být ovlivněny tím, že sběr dat se prováděl u pacientů. To znamená u lidí s určitou diagnózou onemocnění, nebo s nějakým předpokladem onemocnění, a tím mohou být hodnoty ovlivněny, protože vitamín D se v české republice v rámci prevence normálně nevyšetřuje. Sběr dat u zdravé populace v tomto rozsahu - kolem 2000 lidí - je těžko realizovatelný.
- 55 -
21 Závěr
Podle výsledků této studie není populace v české republice bezprostředně ohrožena závažným nedostatkem vitamínu D, který se hlavně projevuje v dětství onemocněním zvaným rachitis neboli křivice a dospělosti onemocněním nazývaným osteomalacie. Nedostatek vitamínu D se však dává do souvislosti také s karcinomy, s prevalencí autoimunitních chorob, s nemocemi nervového systému, jako je deprese, schizofrenie a dalšími. Při vzniku všech těchto nemocí se může uplatňovat i mírně snížená hladina vitamínu D. Naše populace se nachází spíše v nižších hladinách vitamínu D. To může být dáno klimatickým pásmem, kde se střídají čtyři roční období, dále nedostatečným příjmem potravy bohaté na vitamín D, jako jsou hlavně tučné mořské ryby, a v neposlední řadě také nízkým pobytem na slunci nebo používáním opalovacích krémů s nepřiměřeně vysokým ochranným faktorem. Na druhé straně bylo zjištěno dostatečné množství vitamínu D u dětí, což je dobrá známka prevence křivice i jiných nemocí, a toho je docíleno v české republice profylaktickým podáváním vitamínu D dětem brzy po narození. Prevence proti nedostatku vitamínu D je několikaminutový denní pobyt na slunci, potrava bohatá na vitamín D a v zimě případné užívání potravinových doplňků s vitamínem D.
- 56 -
22 Použitá literatura:
1. AGERBO, Pia, VITAMÍNY A MINERÁLY PROZDRAVÝ ŽIVOT, Praha, Grada,1997, ISBN 80-7169-489-4 2. BHAGAVAN, N.V., Chung-eun Ha, ESSENTIALS OF MEDICAL BIOCHEMISTRY, Academic pres sis an sprint ofelsevier, ISBN 978-0-12-095461-2 3. DASTYCH Milan, BreinekPetr a kol., KLINICKÁ BIOCHEMIE bakalářský obor zdravotní laborant, MU Brno 2008, ISBN 978-80-210-4572-9 4. DOSTÁL Jiří a kol, BIOCHEMIE, MU Brno 2009, ISBN 978-80-210-5020-4
5. HLÚBIK Pavel, Opltová Libuše, VITAMÍNY,GradaPublishing,a.s, 2004,ISBN 80247-0373-4 6. HYNIE Sixtus, SPECIÁLNÍ FARMAKOLOGIE, díl 6., HORMONY A VITAMÍNY, Karolinum Praha 1998, ISBN 80-7184-783-6 7. IVANOVOVÁ, Kateřina, a JURČÍKOVÁ, Lubica. Písemné práce na vysokých školách se zdravotnickým zaměřením, Olomouc: Univerzita Palackého, 2005, 1. vydání, 98s. ISBN 80-244-0992-5 8. JAMBOR Antonín a kol., VNITŘNÍ PROSTŘEDÍ,GradaPublishinga.s, 2008, ISBN 978-80-247-1221-5 9. LEDVINA Miroslav, BIOCHEMIE PRO STUDUJÍCÍ MEDICÍNY, II.díl , UK v Praze, nakladatelství Karolinum, ISBN 80-246-0850-2 10. LÜLLMAN Heinz, FARMAKOLOGIE A TOXIKOLOGIE, Grada 2004, 2. Vydání, ISBN 80-247-0836-1 11. MINDELL, Earl, VITAMÍNOVÁ BIBLE PRO 21.STOLETÍ, 2000,
Praha: Knižní klub,
ISBN 80242-0406-1
12. RACEK, Jaroslav et al., KLINICKÁ BIOCHEMIE, Galén 2006, ISBN 80-7262-324-9 13. SCHREIBER, Vratislav, VITAMÍNY-KDY, JAK, PROČ, KOLIK:, Jinočany: H&H, 1993, ISBN 80-85787-17-2 14. VELÍŠEK Jan Prof.Ing.DrSc,, CHEMIE POTRAVIN, OSSIS Tábor 1999, ISBN 80902391-4-5 15. WILCZEK Hanuš, POZNATKY O VITAMÍNU D A JEHO METABOLITECH, Praha Avicenum, Zdravotnické nakladatelství 1978 16. ŽAMBOCH Jan, VITAMÍNY, GradaPublishing, 1996, ISBN 80-7169-322-7
- 57 -
Internetové a ostatní zdroje: 17. Adams, Mike,www.natualnews.com, překlad Novák Igor, [26.9.2011], dostupné na: http://www.celostnimedicina.cz/svet-zachvatila-epidemie-nedostatku-vitaminu-d 18. Bálková Olga, Roche Diagnostic, OKBH, FN Brno, přednáška [cit. 27.4.2009] 19. Bayer, Milan,Prof, MUDr., ZDN, [cit.27.2.2012], dostupné na: http://www.zdn.cz/clanek/postgradualni-medicina-priloha/vitamin-d-v-pediatrickepraxi 20. Cirmanová, Veronika MUDr., ZDN, Endokrinologie [cit. 7.1.2012], dostupné na: http://www.zdn.cz/clanek/zdravotnicke-noviny/vitamín-d-opet-stredem-zajmu-vedcui-lekaru 21. Dusilová, Sulková, S. Prof. MUDr. ZDN [4.10.2011], dostupné na: http://www.zdn.cz/clanek/postgradualni-medicina/syndrom-deficitu-vitaminu-d 22. Lab Test Online, [cit. 5.10.2011], Dostupné na: http://www.labtestsonline.cz/tests/VitamínD.html 23. Lori A. Plum& Hector F. DeLuca, NatureReviewsDrungDiscovery, ISSN 1474-1776, [cit. 17.12.2011], dostupné na : http://www.nature.com/nrd/journal/v9/n12/fig-tab/nrd3318-F1.html 24. Lékařský slovník, [cit. 27.12.2011], Dostupné na: http://lekarske.slovniky.cz 25. Málková, Kateřina, Roches.r.o, DiagnosticDivision, 02/09 ISSN 1214-7672, dostupné na: http://www.roche-diagnostic.cz.prague.labor-aktuell 26. Roche diagnostic, 2011, COBAS, příbalový leták stanovení: VITAMÍN D TOTAL http://roche-diagnostic, 27. Roche Diagnostic, analyzátor Cobas 6000, [cit. 26.9.2011], Dostupné na: http://www.roche-diagnostics.cz/produkty/klinickelaboratore/cobas6000 28. Slovník cizích slov, [cit. 27.12.2011], Dostupné na: http://slovnik-cizich-slov.cz 29. Trends in Biotechnology, [cit. 16.4.2012], Dostupné na: http://www.sciencedirect.com/sience/article/pii/S016777990101914X 30. Vitalion.cz, Vitamín D, [cit. 26.9.2011], Dostupné na: http://doplnky.vitalion.cz/vitamín-d 31. Wikipedie, Osteomalácie, [cit.12.3.2012], Dostupné na : http://cs.wikipedia.org/wiki/Osteomalacie 32. Wikipedie, Rachitis [cit.12.3.2012], Dostupné na: http://cs.wikipedia.org/wiki/Rachitis
- 58 -
33. Wikipedie, Vitamin D [cit.12.3.2012], Dostupné na: http://cs.wikipedia.org/wiki/vitaminD
- 59 -
Seznam obrázků : Obr. 1 – Vzorec: Cholekalciferol – Vitamín D 3 Obr. 2 – Vzorec: 7-dehydrocholesterol
……………………………………. 11
……………………………………………. 12
Obr.3 – Přeměna 7-dehydrocholesterolu vlivem UV záření
…………………….. 12
Obr.4 – Vznik a aktivace vitamínu D
…………………………………………….. 14
Obr.5 – Vitamín D2 Ergokalciferol
………………………………….……......... 15
Obr.6 – Příklad zastoupení vitamínu D v některých potravinách
…………………….. 22
Obr.7 – Klasifikace stavů vitamínu D v závislosti na hladině 25(OH) vitamínu D ……... 24 Obr.8 – RTG snímek při onemocnění křivicí (rachitis) Obr.9 – RTG snímek u osteomalacie Obr.10 – COBAS 6000
…………………………….. 26
…………………………………………….. 27
…………………………………………………………….. 36
Obr.11 – a) Vazba značené protilátky a analytu na mikročástici b) Průchod stanovovaného komplexu detekční celou
- 60 -
………………………39 ……………………...39
Seznam tabulek : Tab. 1 – Přehled průměrné hladiny vitamínu D za dané období
………………………44
Tab. 2 – Průměrná hladina vitamínu D v závislosti na období a pohlaví Tab. 3 – Hladina vitamínu D – rozdělení podle četnosti
……………... 46
…………………………….. 48
Tab. 4 – Hladina vitamínu D – rozdělení podle četnosti (MUŽI)
……………………... 49
Tab. 5 – Hladina vitamínu D – rozdělení podle četnosti (ŽENY) ……………………...50 Tab. 6 – Hladina vitamínu D v séru …………………………………………………….. 51 Tab. 7 – Průměrná hladina vitamínu D – rozdělení podle věkových kategorií
- 61 -
………52
Seznam grafů :
Graf 1 – Průměrné hladiny vitamínu D v jednotlivých měsících
……………………... 44
Graf 2 – Průměrná hladina vitamínu D v závislosti na období a pohlaví …………....... 46 Graf 3 – Hladina vitamínu D – rozdělení podle četnosti
………………………….......48
Graf 4 – Hladina vitamínu D – rozdělení podle četnosti (MUŽI) ………………………49 Graf 5 – Hladina vitamínu D – rozdělení podle četnosti (ŽENY) ………………………50 Graf 6 – Hladina vitamínu D v séru …………………………………………………….. 51 Graf 7 – Průměrná hladina vitamínu D – rozdělení podle věkových kategorií Graf 8 – Závislost vitamínu D na věku po rozdělení na muže a ženy Graf 9 – Závislost vitamínu D na věku– kategorie muži
……... 52
……………... 53
……………………………...54
Graf 10 – Závislost vitamínu D na věku – kategorie ženy ……………………………...54
- 62 -
