Vitamin D das Sonnen-Hormon

Die UVB Strahlen der Sonne rufen die Produktion von Vitamin D, dem Sonnenhormon hervor.

Vitamin D - das Sonnen-Hormon

Vorwort: Begriffsklärung

Die chemischen Verbindungen, die wir heute unter dem Sammelbegriff Vitamin D (Vit. D) zusammenfassen, gehören eigentlich nicht zu den Vitaminen, sondern zu den Hormonen.

Per Definition sind Vitamine chemische Verbindungen, die der Organismus  (Mensch) nicht (in bedarfsdeckender Menge) herstellen kann. Sie dienen nicht der Engergiegewinnung, sind aber unverzichtbar für einen funktionierenden Stoffwechsel. Der Mensch muss Vitamine, bzw. ihre Vorstufen mit der Nahrung zu sich nehmen. Vitaminproduzenten sind Pflanzen, Mikroorganismen und Tiere.

Da unser Körper aber Vitamin D mit Hilfe des Sonnenlichtes selber herstellen kann, fällt es eigentlich nicht in diese Kategorie. Richtigerweise bezeichnet man es als (Sonnen)-Hormon.

Was ist ein Hormon? Hormone sind biochemische Botenstoffe, die in spezialisierten Zellen produziert werden und in anderen Zellen wichtige regulatorische Funktionen übernehmen.

Dies entspricht genau den vielfältigen Funktionen von Vit. D:

    • Die am besten untersuchte Wirkung ist sein Einfluss auf den gesunden Knochenaufbau (Calcium– und Phosphatstoffwechsel). Es sorgt dafür, dass Calcium aus der Nahrung besser aufgenommen wird und unterstützt seinen Einbau in die Knochen. Ein Vit. D Mangel führt bei Kindern zu Rachitis und bei Erwachsenen zu Osteoporose.
    • Es gibt Hinweise, dass Vit. D unser Immunsystem einerseits bei der Abwehr von Mikroorganismen unterstützt und andererseits entzündliche Reaktionen bei Autoimmunerkrankungen verringert.
    • Ebenso wird ihm eine positive Rolle für die Gesunderhaltung der Blutgefäße im Allgemeinen und der Herzkranzgefäße im Besonderen zugeschrieben.
    • Zahlreiche Experimente im Reagenzglas zeigen, dass Vit. D die Vermehrung von Krebzellen stoppt oder mindestens verlangsamt.  Studien mit Patienten sind aber mitunter widersprüchlich. Dies unterstreicht die komplexe Wirkungsweise dieses Hormons.
    • Ähnlich unklar verhält es sich mit der Wechselbeziehung zwischen einem niedrigen Vit. D Spiegel und Altersdiabetes. Aus einem zeitlichen Zusammenfallen (Koinzidenz) zweier Beobachtungen (Diabetespatienten haben oft einen niedrigen Vit. D Spiegel) kann man nicht automatisch auf einen ursächlichen Zusammenhang schließen! Ist der niedrige Vit. D Spiegel nun Ursache oder Folge von Diabetes, oder haben beide Beobachtungen nichts miteinander zu tun?
    • Es würde das Format dieses Beitrags sprengen, hier auf alle vermuteten und bewiesenen Wirkungsweisen von Vit. D einzugehen. Interessante Literatur zu Vit. D finden Sie z. B. in dem Buch von Jeff T. Bowles.

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Es gibt also viele Hinweise, dass ein niedriger Vit. D Spiegel ein Risikofaktor für zahlreiche Erkrankungen sein könnte.

Allerdings ist es schwierig, ursächliche Zusammenhänge tatsächlich dingfest zu machen da:

  • Effekte, wie man sie in Zellen aus Zellkulturen misst, nicht einfach auf komplexe Organismen übertragbar sind. Schon in einer betrachteten Zellart zeigt Vit. D eine Vielfalt von Wirkungen in der Genregulation und auch an der äußeren Zellhülle. Dazu kommt, dass die Reaktion in den verschiedenen Zelltypen des Körpers sehr unterschiedlich ausfallen kann:  Zellen des Immunsystems reagieren anders auf Vit. D als z. B. Leberzellen. Betrachtet man einen ganzen Organismus, kommt es zu einer weiteren Vervielfachung  der unbekannten Variablen.
  • Vit. D ein Sammelbegriff für etliche chemische Vor- und Zwischenstufe ist, deren Wirkungen bis jetzt noch nicht alle erforscht sind und deren Umwandlungsrate ebenfalls regulatorischen Einflüssen unterliegt.
  • sich Studien mit Menschen z. T. widersprechen, weil Menschen (im Gegensatz zu Labormäusen) keine einheitliche genetische Ausstattung besitzen, und sie sich in ihren Lebensumständen und Vorerkrankungen unterschieden. Auch das gewählte Studiendesign spielt eine Rolle für die Aussagekraft der Ergebnisse.

Wir sehen, es wird wohl noch eine Weile dauern, bis die Wissenschaft alle Faktoren zugeordnet hat. So lange müssen wir mit dem aktuellen Halbwissen arbeiten.

Vitamin D Produktion mit Hilfe von UV-Strahlen

Über die Nahrung decken wir normalerweise nur einen geringen Anteil unseres täglichen Vit. D Bedarfs. Bei ausreichender Sonnenbestrahlung stellt der Körper den größten Teil des Vit. D selbst her. In der Haut wird dabei mit Hilfe von UV-Strahlen ein Cholesteringrundgerüst (7-Dehydrocholesterol) in das sogenannte Prävitamin D umgeformt. Durch weitere chemische Zwischenschritte in Haut, Leber und Niere entsteht schließlich die biologisch aktivste Form des Vit. D, das Calcitriol (1,25 Dihydroxy Vitamin D). Es bindet an spezielle Rezeptoren in verschiedensten Zielzellen und reguliert z. B. das Ablesen der genetischen Information. Eine schematische Darstellung der Vit. D Synthese finden Sie in dieser Infografik.

Für den ersten Syntheseschritt sind UV-Strahlen im Wellenlängenbereich von 290 - 315 nm notwendig Das Wirkungsmaximum liegt bei 295 nm.  Diese Wellenlängen liegen im Bereich der UVB  Strahlung die bekannt ist für ihre  sonnenbranderzeugende und erbgutschädigende Energie.

Die UVA Strahlung, jenseits der Wellenlängen von 315 nm, trägt praktisch nichts zur Vit. D Bildung bei. Dies bedeutet, dass die meisten Sonnenbänke im Sonnenstudio kaum für die Ankurbelung der Vit. D Synthese geeignet sind. Sonnenbänke strahlen überwiegend im UVA Bereich und erzeugen so die schnell sichtbare Kurzzeitbräune. Der Strahlenanteil im UVB Bereich ist normalerweise sehr gering und hat deshalb nur wenig Einfluss auf die Vit. D Synthese. Sollten Sie mit dem Gedanken spielen, Ihren Vit. D Spiegel beispielsweise im Winter im Sonnenstudio anzukurbeln, fragen Sie nach speziell dafür ausgelegten Sonnenbänken.

Das Wirkungsmaximum der Vit. D Synthese im UVB Bereich macht klar, dass positive, wie negative biologische Wirkungen der UV-Strahlen untrennbar miteinander verbunden sind!

Gretchenfrage: Wie viel UV-Strahlung ist für eine ausreichende Versorgung mit Vitamin D notwendig?

Leider gibt es keine feste Tabelle aus der man ablesen könnte, welcher Hauttyp, wie lange,  bei welchem UV-Index, in welchem Alter und wie viel Prozent der Hautfläche der Sonne ausgesetzt sein muss, um X Einheiten an Vit. D zu produzieren.

Dennoch gibt es einige Orientierungspunkte:

  • eine Ganzkörperbestrahlung  im Rahmen der Eigenschutzzeit der Haut resultiert  in einer Produktion von 10 000 bis 20 000 IE (Internationale Einheiten) an Vit. D. Dies ist ein Vielfaches des Tagesbedarfs (500 - 800 IE. Dieser Wert ist allerdings auch noch in Diskussion). Selbst ein Zeitraum der 1/2  Eigenschutzzeit  deckt den mehrfachen Tagesbedarf. Es ist also nicht notwendig einen Sonnenbrand zu riskieren! Nach ca. 30 Minuten Sonnenbestrahlung steigt die Vit.D Synthese nicht weiter an. Können die Vit. D Vorstufen nicht schnell genug im Blut abtransportiert werden, entstehen inaktive Zwischenstufen. Auf diese Weise wird eine Überdosierung verhindert.
  • eine ca. 1 minütige Ganzkörperbestrahlung deckt einen Tagesbedarf.
  • sind nur Gesicht und Arme entblößt deckt eine 15 minütige Bestrahlung den Tagesbedarf [1].

Dies gilt unter optimalen Bestrahlungs-Bedingungen. Erfahrungsgemäß sind die Bedingungen aber nicht immer optimal. Deshalb gilt es zu bedenken:

  • Die Ausbeute an Vit. D ist natürlich abhängig von der Intensität der UV-Strahlung. Wie im Beitrag UV-Strahlen auf der Erdoberfläche beschrieben, gibt es zahlreiche Einflussfaktoren auf die UV-Intensität. Der wohl bedeutendste Einflussfaktor für die Vit. D Synthese ist der Breitengrad des Aufenthaltsortes. In deutschen Breitengraden ist die beste Zeit für eine effiziente Vitamin D-Synthese von März bis September von 10 - 14 Uhr. In den Wintermonaten steht die Sonne in Deutschland nicht hoch genug für eine ausreichende Vit. D Synthese.  Anders sieht es aus, wenn Sie im Hochgebirge bei strahlendem Wetter Ski fahren gehen. Sowohl die Höhenlage als auch die reflektierende Schneefläche verstärken die UV-Intensität.
  • Die Fähigkeit zur Vit. D Synthese nimmt mit dem Alter ab. Im Vergleich zu jungen Menschen hat ein Siebzigjähriger meist nur  noch 25 % der Vit. D Vorstufe 7-Dehydrocholesterol in der Haut.
  • Sonnencreme mit einem LSF größer als 15 verhindert die Vit. D Synthese fast völlig in den eingecremten Hautbereichen [1][2].
  • Bei dunkelhäutigen Menschen wird ein größerer Anteil der UV-Strahlen durch das Pigment absorbiert und kann deshalb nicht für die Vit. D Synthese genutzt werden.

Außerdem wissenswert:

  • es kann auch bei intensiver Besonnung zu keiner Überdosierung von Vit. D kommen. Werden die Vit. D Vorstufen nicht schnell genug in aktives Calictriol umgewandelt, entstehen inaktive Nebenprodukte. Langfristig wirkt die zunehmende Melaninproduktion (Bräune) in der Haut auch einer Überdosierung entgegen.
  • Vit. D kann im Fettgewebe ca. 2 Monate gespeichert werden. Man kann also in "guten Tagen" (Sommer) einen Vorrat für "schlechte Tage" (Winter) anlegen.
  • Vit. D kann man auch über die Nahrung oder in Form von Nahrungsergänzungsmitteln zu sich nehmen. Auf diese Weise lassen sich die negativen Auswirkungen der UV-Strahlen umgehen. Dies ist eine sinnvolle Ergänzung oder Alternative, insbesondere für Menschen mit besonders empfindlicher Haut.

Was also tun?

Wie wir gesehen haben kann die gesundheitlich wünschenswerte Vit. D Synthese nicht von einer möglichen Erhöhung des Hautkrebsrisikos getrennt werden. Wollen wir unseren Vit. D Spiegel erhöhen lautet die Empfehlung sich während der Sommermonate mittags in die Sonne zu legen. Dies widerspricht der WHO Empfehlung "Meiden Sie im Sommer die Mittagssonne" um das Hautkrebsrisiko zu minimieren. Wie also die Vit. D Synthese stimulieren und das Risiko für Hautschäden gering halten?

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Take home message: Selber Denken und Abwägen ist also gefragt - eine Standard-Antwort gibt es nicht.

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    • Es ist nicht notwendig einen Sonnenbrand zu riskieren (siehe Orientierungspunkte) um an ausreichend Vit. D zu kommen!
    • Für die Vit. D Synthese gilt die Devise "Kurz & Knackig". Ein Ganzkörpersonnenbad in den Sommermonaten mittags für den Zeitraum der Eigenschutzzeit führt zur Produktion der mehrfachen Tagesdosis. Bedenken Sie: die Eigenschutzzeit bezieht sich auf den UVI- Index 8. (Die lokale UV-Intensität ist abhängig vom Breitengrad, der Tageszeit, der örtlichen Witterung und evtl. vorhandenen reflektierenden Flächen). Anschließend gehen Sie für den Rest des Tages in den Schatten oder bedecken sich mit Kleidung oder Sonnencreme mit hohem LSF.
    • Bei zu niedrigen Temperaturen nutzen Sie die Variante "Gesicht, entblößte Arme und evtl. Unterschenkel" für eine 1/4 Stunde. Ist Ihre Haut nach den Wintermonaten mit wenig Pigment ausgestattet, entblößen sie sich nur während der 1/2 Eigenschutzzeit.
    • Ergänzen Sie die Eigensynthese in der Haut durch entsprechende Nahrungsmittel.
    • Im Winter zehren Sie ein Weilchen von Ihren Vit. D Vorräten aus dem Sommer.
    • Machen Sie einen Kurzurlaub südlich des 37. Breitengrades (z. B. Sizilien, Los Angeles). Dort ist der Sonnenstand ganzjährig hoch genug um eine Vit. D Synthese zu ermöglichen. Hier können Sie neue Vorräte anlegen.
    • Ist Ihre Haut generell sehr empfindlich, weil Sie Hauttyp I oder II sind oder Sie evtl. bereits ein erhöhtes Hautkrebsrisiko tragen, dann lassen Sie sich bei Ihrem Arzt über das angemessene Verhalten beraten. Unter Umständen sind Sie mit der Einnahme von Vit. D Präparaten besser bedient.

Hinweis: Alle meine Empfehlungen sind sorgfältig erwogen und geprüft. Dennoch kann keiner meiner Artikel einen Ersatz für einen individuellen, kompetenten medizinischen Rat bieten. Bei Fragen zu Ihrer Gesundheit  konsultieren Sie bitte Ihren Arzt. 

Weitere Beiträge über Vit. D auf diesem Blog:

Literatur: 

[1]          M. F. Holick, “Environmental factors that influence the cutaneous production of vitamin D,” Am. J. Clin. Nutr., vol. 61, no. 3 Suppl, p. 638S–645S, Mar. 1995.

[2]          O. Engelsen, M. Brustad, L. Aksnes, and E. Lund, “Daily duration of vitamin D synthesis in human skin with relation to latitude, total ozone, altitude, ground cover, aerosols and cloud thickness,” Photochem. Photobiol., vol. 81, no. 6, pp. 1287–1290, Dec. 2005.

 

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