Chi tiết quá trình hấp thu, chuyển hóa, dự trữ và thải trừ của vitamin D

vitamin-d
15
Th12
Lượt xem: 6

Hiểu được quá trình hấp thu, chuyển hóa, dự trữ của vitamin D là điều kiện tiên quyết để xây dựng chế độ dinh dưỡng và lối sống hợp lý, đảm bảo cơ thể luôn được cung cấp đủ vitamin D, phòng ngừa các bệnh lý liên quan và nâng cao sức khỏe toàn diện.

Đọc thêm:

1. Quá trình Hấp thu Vitamin D

Vitamin D, dù là D2 (ergocalciferol) hay D3 (cholecalciferol), đều là vitamin tan trong dầu. Do đó, quá trình hấp thụ vitamin D diễn ra tương tự như các lipid khác, bắt đầu tại ruột non.

Các bước chính trong quá trình hấp thụ:

  1. Nhũ tương hóa lipid: Khi thực phẩm chứa vitamin D và chất béo vào ruột non, axit mật sẽ được giải phóng từ túi mật. Axit mật có tác dụng nhũ tương hóa lipid, tức là biến các giọt dầu lớn thành các giọt nhỏ li ti, tăng diện tích tiếp xúc cho các enzyme tiêu hóa.
  2. Thủy phân triglyceride: Lipase tụy được tiết ra từ tuyến tụy sẽ thủy phân triglyceride (chất béo chính trong thực phẩm) thành monoglyceride và axit béo tự do.
  3. Hình thành micelle: Axit mật sẽ bao quanh các sản phẩm phân giải lipid (monoglyceride, axit béo tự do, vitamin D…) tạo thành các micelle. Micelle là những cấu trúc hình cầu nhỏ, có khả năng tan trong nước, giúp vận chuyển lipid qua lớp nước ở thành ruột và vào bên trong tế bào ruột (enterocyte).
  4. Hấp thụ vào tế bào ruột: Tại tế bào ruột, vitamin D được giải phóng ra khỏi micelle và được hấp thụ vào bên trong tế bào.
  5. Đóng gói thành chylomicron: Bên trong tế bào ruột, vitamin D cùng với cholesterol, triglyceride và các lipid khác được đóng gói thành các chylomicron. Chylomicron là những lipoprotein có kích thước lớn, chuyên chở lipid trong máu.
  6. Vận chuyển qua hệ bạch huyết: Chylomicron được giải phóng ra khỏi tế bào ruột và đi vào hệ bạch huyết. Hệ bạch huyết sẽ đưa chylomicron vào máu.
  7. Phân phối đến các mô: Trong máu, chylomicron sẽ di chuyển đến các mô khác nhau, đặc biệt là mô mỡ và cơ xương, nơi chúng được thủy phân bởi enzyme lipoprotein lipase. Vitamin D sẽ được giải phóng và hấp thụ vào các mô này. Sự hấp thụ vào mô mỡ và cơ xương là nguyên nhân dẫn đến sự biến mất nhanh chóng của vitamin D sau bữa ăn khỏi huyết tương và có thể cũng giải thích tại sao tình trạng béo phì gia tăng gây ra sự cô lập vitamin D và có liên quan đến nồng độ 25OHD thấp hơn.
  8. Chuyển hóa ở gan: Phần còn lại của chylomicron sau khi bị thủy phân sẽ được vận chuyển đến gan để tiếp tục chuyển hóa.

Như vậy, có 3 yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ của Vitamin D

  • Lượng chất béo trong thực phẩm: Sự hiện diện của chất béo trong thức ăn là điều kiện cần thiết cho sự hấp thụ vitamin D hiệu quả.
  • Chức năng của túi mật và tuyến tụy: Suy giảm chức năng của túi mật hoặc tuyến tụy có thể làm giảm sự hấp thụ vitamin D.
  • Béo phì: Tình trạng béo phì có thể làm giảm nồng độ 25-OH-D trong máu, do vitamin D có xu hướng tích tụ trong mô mỡ.

2. Quá trình chuyển hóa của Vitamin D

Vitamin D, bất kể nguồn gốc từ đâu, ban đầu đều là một tiền hormone không hoạt động và phải được chuyển hóa thành dạng hormone hoạt động mới có thể thực hiện chức năng của mình.

Khi vitamin D đi vào hệ tuần hoàn từ da hoặc từ bạch huyết, nó sẽ được gan hoặc các mô dự trữ “dọn dẹp” trong vòng vài giờ. Các bước chuyển hóa:

  1. Chuyển hóa tại gan: Vitamin D được chuyển hóa thành 25OHD ở gan. Quá trình này được thực hiện bởi một enzyme CYP, có khả năng là CYP2R1. Enzyme này có thể chuyển hóa cả vitamin D2 và vitamin D3 với hiệu quả như nhau.
  2. Chuyển hóa tại thận: 25OHD được chuyển hóa tại gan sẽ liên kết với protein vận chuyển vitamin D (DBP) và lưu thông trong máu. Khi cơ thể cần calcitriol do thiếu canxi hoặc phốt phát, 25OHD sẽ được chuyển hóa tại thận thành calcitriol, dạng hoạt động của vitamin D, bởi enzyme 1α-hydroxylase (còn gọi là CYP27B1).
  3. Mối quan hệ giữa lượng vitamin D và nồng độ 25OHD: Tăng lượng vitamin D nạp vào sẽ dẫn đến tăng nồng độ 25OHD trong máu, mặc dù mối quan hệ này có thể không tuyến tính. Điều này có nghĩa là việc tăng lượng vitamin D nạp vào không có nghĩa sẽ luôn luôn dẫn đến sự tăng tương ứng về nồng độ 25OHD.

Các bước chuyển hóa này được điều chỉnh chặt chẽ bởi nồng độ canxi và phốt phát trong máu thông qua hormone tuyến cận giáp (PTH) và hormone phosphaturic (FGF23), tạo nên cơ sở của hệ thống nội tiết vitamin D, trung tâm trong việc duy trì cân bằng nội môi canxi và phốt phát. Hormone phosphaturic (FGF23) hoạt động bằng cách giảm biểu hiện của các chất vận chuyển natri-phốt phát ở thận và giảm nồng độ calcitriol trong huyết thanh. Cụ thể

Điều hòa sản xuất Calcitriol

  • Hormone tuyến cận giáp (PTH) kích thích sản xuất enzyme chuyển hóa: Khi thiếu canxi, tuyến cận giáp tiết ra PTH, kích thích sản xuất enzyme CYP27B1, từ đó tăng cường chuyển hóa 25OHD thành calcitriol.
  • Hormone phosphaturic (FGF23) cũng kích thích sản xuất CYP27B1: FGF23 được sản xuất bởi tế bào xương, kích thích bài tiết phốt phát ở thận, gián tiếp kích thích sản xuất CYP27B1, nhưng ở mức độ thấp hơn hormone tuyến cận giáp.
  • Ức chế sản xuất enzyme chuyển hóa: Khi Hormone tuyến cận giáp (PTH) bị ức chế hoặc Hormone phosphaturic (FGF23) được kích thích, quá trình chuyển hóa 25OHD thành calcitriol sẽ giảm đáng kể. Ngoài ra, bản thân calcitriol cũng có thể ức chế enzyme chuyển hóa vitamin D, mặc dù cơ chế này chưa được hiểu rõ hoàn toàn.

Phân hủy Calcitriol

Calcitriol, dạng hoạt động của vitamin D, có một cơ chế tự điều hòa thú vị: nó tự kích hoạt quá trình phân hủy chính nó!

Cụ thể, calcitriol sẽ “bật công tắc” cho một loại enzyme gọi là 24-hydroxylase (CYP24A1). Enzyme này có mặt trong tất cả các tế bào đích của vitamin D và được kích hoạt khi calcitriol liên kết với thụ thể vitamin D (VDR) trên tế bào.

CYP24A1 hoạt động như một “máy phân hủy”, chịu trách nhiệm chính trong việc phân hủy calcitriol và tiền chất của nó là 25OHD. Quá trình phân hủy này diễn ra theo nhiều bước, cuối cùng tạo ra các sản phẩm là axit calcitroic (từ calcitriol) và axit 1-desoxycalcitroic (từ 24,25(OH)2D, một dạng chuyển hóa của 25OHD). Các sản phẩm này sau đó được bài tiết qua mật vào phân, và một lượng rất nhỏ được thải qua nước tiểu.

Cơ chế tương tự cũng xảy ra với các dạng hoạt động của vitamin D2, chúng cũng được CYP24A1 phân hủy thành các chất chuyển hóa và được bài tiết qua mật.

Thời gian bán hủy của các dạng vitamin D

Để vitamin D di chuyển trong máu và đến được các tế bào, nó cần liên kết với một loại protein vận chuyển đặc biệt gọi là DBP (Vitamin D-binding protein). Tuy nhiên, mức độ “bám dính” (ái lực) của các dạng vitamin D với DBP lại khác nhau.

  • Vitamin D (D2 và D3): Đây là dạng vitamin D mà chúng ta nạp vào từ thức ăn hoặc ánh nắng. Chúng có ái lực thấp với DBP, nghĩa là chúng dễ dàng “tách ra” khỏi DBP và đi vào các tế bào. Thời gian bán hủy của vitamin D trong cơ thể khoảng 2 tháng.
  • 25OHD (Calcidiol): Đây là dạng trung gian của vitamin D, được tạo ra ở gan. 25OHD có ái lực cao với DBP, nghĩa là nó “bám chặt” vào DBP và lưu thông trong máu lâu hơn. Thời gian bán hủy của 25OHD là 15 ngày.
  • Calcitriol: Đây là dạng hoạt động của vitamin D, được tạo ra ở thận. Calcitriol có ái lực thấp với DBP, giống như vitamin D. Tuy nhiên, do calcitriol liên tục được phân hủy bởi enzyme CYP24A1 nên thời gian bán hủy của nó rất ngắn, chỉ tính bằng giờ.

Ngoài ba dạng vitamin D chính đã nêu ở trên, cơ thể còn tạo ra hơn 30 chất chuyển hóa khác của vitamin D. Tuy nhiên, vai trò của các chất này trong cơ thể chưa được nghiên cứu rõ ràng.

So sánh sự khác biệt giữa hai dạng vitamin D là D2 và D3 trong quá trình chuyển hóa và phân hủy

Mặc dù có sự khác biệt về con đường phân hủy, nhưng tốc độ mất hoạt tính sinh học của hai dạng này là tương đương nhau. Tuy nhiên, có những bằng chứng cho thấy vitamin D2 có thể bị phân hủy nhanh do tác động của các enzyme CYP khác hoặc một số loại thuốc. Chẳng hạn như thuốc chống co giật, cũng có thể ảnh hưởng đến quá trình phân hủy vitamin D, khiến một dạng bị phân hủy nhanh hơn dạng kia.

3. Quá trình dự trữ vitamin D

Vitamin D tan trong dầu, do đó sau khi được hấp thụ vào cơ thể, nó sẽ được dự trữ chủ yếu ở mô mỡ. Mô mỡ giống như “kho chứa” vitamin D, giúp cơ thể có nguồn cung cấp vitamin D khi cần thiết.

Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn chưa hiểu rõ hoàn toàn cơ chế điều hòa quá trình dự trữ và giải phóng vitamin D từ mô mỡ. Họ vẫn đang nghiên cứu xem các yếu tố nào ảnh hưởng đến quá trình này, ví dụ như hormone, chế độ ăn uống và trạng thái sức khỏe.

3.1. Mối liên hệ giữa béo phì và vitamin D

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng những người béo phì thường có nồng độ vitamin D trong máu thấp hơn so với những người có cân nặng bình thường. Điều này có thể là do:

1. Vitamin D bị “giam giữ” trong mô mỡ

  • Bản chất tan trong dầu: Vitamin D là vitamin tan trong dầu, có nghĩa là nó “thích” gắn vào các tế bào mỡ hơn là hòa tan trong máu.
  • Mô mỡ như “bẫy” vitamin D: Người béo phì có nhiều mô mỡ, và các tế bào mỡ này hoạt động như những “cái bẫy”, giữ chặt vitamin D. Kết quả là, vitamin D có thể bị “giam cầm” trong các tế bào mỡ, không thể di chuyển tự do trong máu để đến các cơ quan khác khi cần thiết.
  • Ảnh hưởng đến nồng độ vitamin D trong máu: Vì vitamin D bị “giữ lại” ở mô mỡ, nồng độ vitamin D lưu hành trong máu sẽ thấp hơn, dẫn đến tình trạng thiếu hụt vitamin D mặc dù người đó có thể đã nạp đủ vitamin D từ thực phẩm hoặc ánh nắng.

2. Giảm khả năng hấp thụ vitamin D

  • Hấp thụ ở ruột: Béo phì có thể gây ra những thay đổi trong hệ vi sinh vật đường ruột, ảnh hưởng đến quá trình tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng, bao gồm cả vitamin D.
  • Tổng hợp trên da: Lớp mỡ dày dưới da ở người béo phì có thể cản trở tia UVB tiếp xúc với làn da, làm giảm hiệu quả tổng hợp vitamin D3.
  • Kháng insulin: Béo phì thường đi kèm với tình trạng kháng insulin, có thể ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme chuyển hóa vitamin D ở gan và thận.

3. Tăng cường phân hủy vitamin D

  • Chuyển hóa nhanh hơn: Một số nghiên cứu cho thấy người béo phì có thể chuyển hóa và phân hủy vitamin D nhanh hơn so với người có cân nặng bình thường. Điều này có thể là do sự thay đổi trong hoạt động của các enzyme gan hoặc do tình trạng viêm nhiễm mạn tính thường gặp ở người béo phì.

3.2. Mối liên hệ giữa giảm cân và vitamin D

Ngược lại, khi người béo phì giảm cân, nồng độ vitamin D trong máu của họ thường tăng lên. Điều này cho thấy việc giảm cân có thể giúp “giải phóng” vitamin D từ mô mỡ và cải thiện tình trạng vitamin D trong cơ thể.

3.3. Một số nghiên cứu cụ thể về mối liên hệ này

1. Rosenstreich et al. (1971):

  • Mục tiêu: Nghiên cứu này nhằm xác định vị trí dự trữ vitamin D chính trong cơ thể.
  • Phương pháp: Các nhà khoa học đã tiêm vitamin D được đánh dấu phóng xạ vào chuột thiếu vitamin D. Sau đó, họ theo dõi sự phân bố và tích tụ của vitamin D trong các mô khác nhau.
  • Kết quả: Nghiên cứu cho thấy mô mỡ là nơi tích tụ vitamin D nhiều nhất và có tốc độ giải phóng vitamin D chậm nhất so với các mô khác.
  • Ý nghĩa: Nghiên cứu này khẳng định vai trò quan trọng của mô mỡ trong việc dự trữ vitamin D.

2. Liel et al. (1988):

  • Mục tiêu: Nghiên cứu này so sánh sự hấp thu và thanh thải vitamin D ở người béo phì và người có cân nặng bình thường.
  • Phương pháp: Các nhà khoa học đã đo nồng độ vitamin D trong máu của những người tham gia sau khi họ uống vitamin D.
  • Kết quả: Người béo phì có sự hấp thu và thanh thải vitamin D nhanh hơn so với người có cân nặng bình thường. Điều này cho thấy mô mỡ ở người béo phì có thể hấp thụ và “giữ lại” vitamin D nhiều hơn.
  • Ý nghĩa: Nghiên cứu này cung cấp bằng chứng cho thấy béo phì có thể ảnh hưởng đến chuyển hóa vitamin D.

3. Wortsman et al. (2000):

  • Mục tiêu: Nghiên cứu này khảo sát sự giải phóng vitamin D từ mô mỡ ở người béo phì.
  • Phương pháp: Các nhà khoa học đã theo dõi nồng độ vitamin D trong máu của người béo phì trong điều kiện thiếu ánh sáng mặt trời.
  • Kết quả: Ở người béo phì, vitamin D được lưu trữ trong mô mỡ và không được giải phóng ra ngoài khi cơ thể cần.
  • Ý nghĩa: Nghiên cứu này ủng hộ giả thuyết rằng vitamin D có thể bị “mắc kẹt” trong mô mỡ ở người béo phì.

4. Blum et al. (2008):

  • Mục tiêu: Nghiên cứu này đánh giá ảnh hưởng của béo phì đến hiệu quả của việc bổ sung vitamin D.
  • Phương pháp: Các nhà khoa học đã cho người cao tuổi uống bổ sung vitamin D và theo dõi nồng độ vitamin D trong máu của họ.
  • Kết quả: Người béo phì cần liều vitamin D cao hơn để đạt được nồng độ vitamin D trong máu tương đương với người có cân nặng bình thường.
  • Ý nghĩa: Nghiên cứu này cho thấy người béo phì có thể cần điều chỉnh liều lượng vitamin D bổ sung để đảm bảo hiệu quả.

4. Quá trình Bài tiết Vitamin D

Các sản phẩm chuyển hóa của vitamin D được bài tiết qua mật vào phân và rất ít được thải trừ qua nước tiểu. Điều này một phần là do sự tái hấp thu các chất chuyển hóa vitamin D liên kết với DBP ở thận, thông qua hệ thống thụ thể cubilin-megalin.

HẾT PHẦN 4

Thông tin tham khảo: Overview of Vitamin D – Dietary Reference Intakes for Calcium and Vitamin D – NCBI Bookshelf

Bạn cũng sẽ thích: