Vai trò của vitamin D trong các quá trình trao đổi chất của cơ thể

Bài viết dưới đây sẽ là một bài viết mang tính học thuật cao. Hy vọng thông qua bài viết cậu sẽ hiểu rõ hơn vai trò của Vitamin D trong cơ thể.

Đọc thêm:

• VITAMIN D (P2): 4 nhóm người có nguy cơ cao thiếu hụt vitamin D
• VITAMIN D (P3): Bằng chứng khoa học được sử dụng để đưa ra khuyến nghị về lượng vitamin D cần bổ sung hàng ngày
• VITAMIN D (P4): Chi tiết quá trình hấp thu, chuyển hóa, dự trữ và thải trừ của vitamin D

1. Tổng quan

Vitamin D là dưỡng chất thiết yếu để duy trì nồng độ canxi và phốt phát trong máu ở mức bình thường. Trong đó, canxi và phốt phát đóng vai trò quan trọng trong nhiều chức năng của cơ thể, bao gồm:

• Khoáng hóa xương: Giúp xương chắc khỏe.
• Co cơ: Hỗ trợ hoạt động của cơ bắp.
• Dẫn truyền thần kinh: Đảm bảo sự giao tiếp giữa các tế bào thần kinh.
• Chức năng tế bào: Duy trì hoạt động bình thường của tất cả các tế bào trong cơ thể.

Để thực hiện các chức năng này, vitamin D cần được chuyển đổi thành dạng hoạt động 1,25-dihydroxyvitamin D [1,25-(OH)2D], hay calcitriol. Calcitriol sẽ điều chỉnh quá trình phiên mã của một số gen phụ thuộc vitamin D, mã hóa cho các protein vận chuyển canxi và protein nền xương.

Ngoài ra, vitamin D còn điều chỉnh quá trình phiên mã của các protein chu kỳ tế bào, giúp kiểm soát sự tăng sinh và biệt hóa tế bào, chẳng hạn như:

• Tiền thân tế bào hủy xương: Tế bào tham gia vào quá trình tái hấp thu xương.
• Tế bào ruột: Tế bào hấp thụ chất dinh dưỡng ở ruột non.
• Tế bào sừng: Tế bào tạo nên lớp biểu bì của da.

Đặc tính này giải thích tác dụng của vitamin D trong việc tái hấp thu xương, vận chuyển canxi ở ruột và duy trì sức khỏe làn da.

Hơn nữa, vitamin D còn sở hữu đặc tính điều hòa miễn dịch, ảnh hưởng đến khả năng phản ứng của cơ thể với nhiễm trùng. Nhờ vào khả năng biệt hóa tế bào và điều hòa miễn dịch, các dẫn xuất của vitamin D hiện đang được ứng dụng thành công trong điều trị bệnh vẩy nến và các bệnh lý về da khác.

2. Vai trò của vitamin D

2.1. Trong quá trình chuyển hóa

Vitamin D là một seco-steroid – có thể được tạo ra ở da từ một tiền chất giống cholesterol (7-dehydrocholesterol) khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời hoặc có thể được cung cấp sẵn trong chế độ ăn uống.

Dạng Vitamin D tạo ra ở da được gọi là vitamin D3, trong khi dạng vitamin D từ chế độ ăn uống có thể là vitamin D3 hoặc vitamin D2 (một phân tử có nguồn gốc thực vật). Vì vitamin D có thể được tạo ra ở da, nên một vài tài liệu không gọi Vitamin D là vitamin, mà gọi chất này là tiền hormone và hai dạng là colecalciferol (D3) và ergocalciferol (D2).

Từ góc độ dinh dưỡng, hai dạng vitamin D (D2 và D3) được chuyển hóa tương tự nhau ở người, có hiệu lực ngang nhau và có thể được coi là tương đương.

Hiện nay, người ta đã xác định chắc chắn rằng vitamin D3 trước tiên được chuyển hóa ở gan thành 25-hydroxyvitamin D (calcidiol) và sau đó ở thận thành 1,25-(OH)2D (calcitriol) để tạo ra một hormone hoạt động sinh học.

Hợp chất 1,25-(OH)2D (calcitriol), giống như tất cả các chất chuyển hóa của vitamin D, xuất hiện trong máu dưới dạng phức hợp với protein liên kết vitamin D, một loại α-globulin đặc hiệu.

Calcitriol hoạt động trên các tế bào mục tiêu theo cách giống với hormone steroid. Khi calcitriol ở trạng thái tự do, nó có thể đi qua màng tế bào và liên kết với một loại thụ thể đặc biệt nằm trong nhân tế bào, được gọi là thụ thể vitamin D (VDR). Thụ thể này là một protein có cấu trúc đặc trưng giúp nó nhận biết và tương tác với DNA.

Khi calcitriol liên kết với thụ thể VDR, chúng tạo thành một phức hợp phối tử-thụ thể. Phức hợp này sau đó gắn vào các đoạn DNA đặc biệt, được gọi là yếu tố đáp ứng vitamin D, và phối hợp cùng các yếu tố phiên mã khác (như thụ thể retinoid X) để kích hoạt quá trình sao chép các gene. Những gene này mã hóa cho các protein cần thiết, chẳng hạn như:

• Protein vận chuyển canxi (giúp hấp thu canxi ở ruột).
• Protein cấu trúc của xương (góp phần duy trì sức khỏe xương).
• Protein điều hòa chu kỳ tế bào (liên quan đến việc điều hòa sự phát triển và sửa chữa tế bào).

Nhờ những tác động này, calcitriol thúc đẩy:

• Hấp thu canxi và phốt phát từ ruột.
• Huy động canxi và phốt phát từ xương, khi cơ thể cần bổ sung hai chất này.

Mục đích cuối cùng của các quá trình trên là duy trì nồng độ canxi và phốt phát trong máu ở mức bình thường, đặc biệt khi nồng độ của chúng bị suy giảm.

2.2. Trong quá trình điều chỉnh lượng Calci trong máu

Trong quá trình cân bằng nội môi canxi, 1,25-(OH)2D (calcitriol) hoạt động cùng với hormone tuyến cận giáp (PTH – Parathyroid Hormone) để tạo ra những tác động có lợi trên nồng độ canxi ion hóa và phốt phát trong huyết tương. Vòng điều hòa sinh lý bắt đầu với thụ thể canxi của tuyến cận giáp.

1. Khi nồng độ canxi ion hóa trong huyết tương giảm, tuyến cận giáp sẽ tiết ra PTH và kích thích enzyme 25-OH-D-1-α-hydroxylase ở thận để tạo ra nhiều 1,25-(OH)2D (calcitriol) hơn từ lượng lớn 25-OH-D (calcidiol) đang lưu hành.
2. Sự gia tăng 1,25-(OH)2D (calcitriol) (cùng với sự gia tăng Hormone tuyến cận giáp PTH) sẽ làm tăng vận chuyển canxi trong ruột, xương và thận vào máu. Tất cả điều này làm tăng nồng độ canxi huyết tương trở lại bình thường, sau đó tín hiệu được canxi của tuyến cận giáp cảm nhận.

Tuy nhiên, cơ thể cần đảm bảo nồng độ canxi không tăng quá cao. Vì vậy, có hai cơ chế “phanh” lại sự tiết hormone tuyến cận giáp (PTH):

• Tác động phản hồi của canxi: Khi nồng độ canxi trong máu tăng trở lại mức bình thường, nó sẽ tác động ngược trở lại tuyến cận giáp, “báo hiệu” cho tuyến này ngừng tiết PTH. Giống như một chiếc phao tự động đóng van nước khi bể đầy vậy.
• Vòng phản hồi ngắn của 1,25-(OH)2D (calcitriol): 1,25-(OH)2D là dạng hoạt động của vitamin D, cũng tham gia vào quá trình điều hòa canxi máu. Khi nồng độ 1,25-(OH)2D tăng cao (do được sản xuất nhiều hơn khi canxi máu thấp), nó sẽ trực tiếp ức chế tuyến cận giáp sản xuất PTH.

Sơ đồ quá trình điều chỉnh lượng Calci trong máu

Mặc dù mô hình này đơn giản hóa quá mức các sự kiện liên quan đến cân bằng nội môi canxi, nhưng nó cho thấy rõ ràng rằng phải có đủ 25-OH-D để đảm bảo tổng hợp 1,25-(OH)2D đầy đủ và do đó đảm bảo mức canxi huyết tương đầy đủ; và tương tự như vậy, thiếu vitamin D sẽ dẫn đến tổng hợp 25-OH-D và 1,25-(OH)2D không đủ, cân bằng nội môi canxi không đầy đủ và nồng độ PTH tăng liên tục (tức là cường cận giáp thứ phát).

Từ phương pháp trình bày vai trò của vitamin D này, có thể thấy rằng các chuyên gia dinh dưỡng có thể tập trung vào nồng độ 25-OH-D và PTH trong huyết tương để hiểu rõ về tình trạng vitamin D. Mặc dù không được hiển thị nhưng cũng quan trọng là điểm cuối của tác động sinh lý của vitamin D, đó là các ion canxi và phốt phát trong huyết tương đầy đủ cung cấp nguyên liệu thô cho quá trình khoáng hóa xương.

Tuy cách giải thích về vai trò của vitamin D trong cân bằng nội môi canxi ở trên có phần đơn giản hóa, nhưng nó vẫn cho thấy rõ ràng một điều quan trọng: Cơ thể cần đủ vitamin D để duy trì lượng canxi ổn định trong máu.

Và vitamin D cần được chuyển hóa thành dạng hoạt động là 1,25-(OH)2D (calcitriol). Để tạo ra 1,25-(OH)2D, trước hết cơ thể cần có đủ 25-OH-D (một dạng trung gian của vitamin D).

Nếu thiếu vitamin D, cơ thể sẽ không đủ nguyên liệu để tạo ra 1,25-(OH)2D (calcitriol), dẫn đến thiếu canxi trong máu. Lúc này, tuyến cận giáp sẽ phải làm việc vất vả hơn, sản xuất nhiều hormone PTH để cố gắng lấy canxi từ xương và ruột, gây ra tình trạng cường cận giáp thứ phát.

Vì vậy, các chuyên gia dinh dưỡng có thể đánh giá tình trạng vitamin D của bạn bằng cách xét nghiệm máu để đo nồng độ 25-OH-D và PTH. Nếu 25-OH-D thấp và PTH cao, có thể bạn đang thiếu vitamin D. Mục tiêu cuối cùng của tất cả những quá trình này là đảm bảo đủ canxi và phốt phát trong máu, giúp xương chắc khỏe.

(HẾT PHẦN 1)