Витамин D и неврология - Vitamin D and neurology

Витамин Д
Класс препарата
Молекулярная структура витамина D3 с общими причинами использования и биологической мишенью.
Идентификаторы класса
ИспользоватьРахит, остеопороз, дефицит витамина D
Код УВДA11CC
Биологическая мишеньрецептор витамина D
Клинические данные
Drugs.comНатуральные продукты MedFacts
внешняя ссылка
MeSHD014807
В Викиданных

Витамин Д это стероидный гормон что играет жизненно важную роль в кальций и фосфат абсорбция. В недавних исследованиях выявлено несколько ассоциаций между низким уровнем витамина D или гиповитаминоз D, и начали появляться нервно-психические расстройства.[1] Эти расстройства включают, но не ограничиваются: Болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, рассеянный склероз, эпилепсия, шизофрения, и аутизм.[1][2]

Физиология

Витамин Д (неактивная версия) в основном состоит из двух форм: витамина D3 и витамина D2. Витамин D3 или холекальциферол, образуется в коже после воздействия солнечного света или ультрафиолетового излучения или из добавок D3 или обогащенных пищевых продуктов. Витамин D2 или эргокальциферол, получают из добавок D2 или обогащенных пищевых продуктов.[3] Эти две формы витамина D метаболизируются в печени и хранятся в виде 25-гидроксивитамина D.[4] Перед биологическим применением форму хранения необходимо преобразовать в активную форму. Одна из распространенных активных форм - 1,25 дигидроксивитамин D.[4] Период, термин Витамин Д в этой статье относится к группе молекул, включая холекальциферол, эргокальциферол, 25-гидроксивитамин D и активные формы. Роль витамина D лучше всего охарактеризована как обеспечение абсорбции кальция и регулирование гомеостаза кальция. Витамин D также играет роль в абсорбции фосфатов.[5]

Гиповитаминоз D

Гиповитаминоз D описывается как любой дефицит витамина D. Стандарт концентрации витамина D в крови для диагностики гиповитаминоза D не существует. В прошлом гиповитаминоз D определяли по концентрации в крови ниже 20 нг / мл.[6] Однако в недавней литературе многие исследователи сочли 30 нг / мл недостаточной концентрацией витамина D.[6] Снижение уровня витамина D обычно вызвано плохим питанием или недостатком солнца.[5] Факторы риска гиповитаминоза D включают преждевременные роды, более темную пигментацию кожи, ожирение, мальабсорбцию и пожилой возраст.

Витамин D и центральная нервная система

Расположение в центральной нервной системе

Мозг требует использования многих нейростероиды развиваться и нормально функционировать. Эти молекулы часто идентифицируются как одно из многих распространенных веществ, включая гормоны щитовидной железы, глюкокортикоиды, и андрогены. Однако в недавних исследованиях в мозге и спинномозговой жидкости витамин D начал проявляться как один из этих нейростероидов.

Расположение областей мозга, связанных с витамином D

Функция в центральной нервной системе

Присутствие витамина D, его активирующего фермента и VDR в мозге заставляет исследователей задаться вопросом, какую роль витамин D играет в мозге. Исследования показывают, что витамин D может действовать как модулятор в развитии мозга и как нейропротектор.[1] В недавних исследованиях витамин D продемонстрировал связь с регуляцией фактор роста нервов (NGF) синтез. NGF отвечает за рост и выживание нейронов.[8]Эта взаимосвязь также была изучена на эмбриональных и неонатальных крысах. У крыс с дефицитом витамина D (DVD) в процессе развития снизился уровень нейротрофических факторов, увеличился митоз, и уменьшился апоптоз. Эти данные свидетельствуют о том, что витамин D потенциально влияет на развитие нейронов, а также на их поддержание и выживание. В настоящее время ведутся исследования, чтобы выяснить, является ли витамин D фактором, способствующим нормальному функционированию мозга.

Витамин D и неврологические расстройства

Гиповитаминоз D связан с несколькими нервно-психические расстройства включая деменцию, болезнь Паркинсона, рассеянный склероз, эпилепсию и шизофрению. Существует несколько предложенных механизмов, с помощью которых гиповитаминоз D может влиять на эти нарушения. Один из этих механизмов - через нейронные апоптоз. Апоптоз нейронов - это запрограммированная смерть нейронов. Гиповитаминоз D вызывает этот специфический апоптоз, уменьшая экспрессию цитохрома С и сокращая клеточный цикл нейронов. Цитохром с представляет собой белок, который способствует активации проапоптотических факторов.[9] Второй механизм связан с ассоциацией нейротрофических факторов, таких как фактор роста нервов (NGF), нейротрофический фактор головного мозга (BDNF), нейротрофический фактор, происходящий из линии глиальных клеток (GDNF). Эти нейротрофические факторы представляют собой белки, которые участвуют в росте и выживании развивающихся нейронов, и они участвуют в поддержании зрелых нейронов.[10]

Деменция: болезнь Альцгеймера

Обратите внимание на сморщенные и увеличенные части мозга.
Мозг нормального взрослого человека по сравнению с мозгом пациента с болезнью Альцгеймера

"Слабоумие "- термин, относящийся к нейродегенеративным расстройствам, характеризующимся потерей памяти и таких функций мозга. исполнительное функционирование. В этот общий термин входит Болезнь Альцгеймера. Болезнь Альцгеймера характеризуется потерей корковых функций, таких как речь и двигательные навыки.[7] У пациентов с болезнью Альцгеймера наблюдается сильное сокращение кора головного мозга и гиппокамп с увеличением желудочков. В нескольких недавних исследованиях более высокий уровень витамина D был связан с более низким риском развития болезни Альцгеймера.[11] Болезнь Альцгеймера связана с уменьшением рецепторов витамина D в Корну Аммоний области (CA 1 и 2) гиппокампа.[7] Гиппокамп - это часть лимбическая система отвечает за память и пространственную навигацию. Кроме того, некоторые гаплотипы VDR выявлялись с повышенной частотой у пациентов с болезнью Альцгеймера, в то время как другие гаплотипы VDR выявлялись с меньшей частотой, что позволяет предположить, что определенные гаплотипы могут увеличивать или уменьшать риск развития болезни Альцгеймера.[12][13] Предполагается, что отсутствие VDR в гиппокампе препятствует правильному функционированию (то есть памяти) этой структуры.

болезнь Паркинсона

На этом изображении изображены контуры базальных ганглиев у пациентов с болезнью Паркинсона. Обратите особое внимание на роль черная субстанция и дофаминергические нейроны

болезнь Паркинсона характеризуется прогрессирующим ухудшением движений и координации. Пациенты с болезнью Паркинсона проигрывают дофаминергический (DA) нейроны в черная субстанция.,[14] часть мозга, которая играет центральную роль в таких функциях мозга, как вознаграждение, зависимость и координация движений. Исследования показывают, что низкий уровень витамина D может играть роль в развитии болезни Паркинсона, а в одном случае добавки с витамином D уменьшали симптомы паркинсонизма. В исследовании мышей с нокаутом рецептора витамина D у мышей без VDR наблюдались двигательные нарушения, аналогичные нарушениям, наблюдаемым у пациентов с болезнью Паркинсона.[7] Один из предложенных механизмов, связывающих витамин D с болезнью Паркинсона, включает: Нурр 1 ген. Дефицит витамина D связан со сниженной экспрессией гена Nurr1, гена, ответственного за развитие нейронов DA. Поэтому вполне вероятно, что отсутствие Nurr1 экспрессия приводит к нарушению развития нейронов DA. Неспособность сформировать нейроны DA приведет к снижению концентрации дофамина в базальных ганглиях. Кроме того, крысы, лишенные Nurr1 проявил гипоактивность, после чего вскоре после рождения наступила смерть.[14]

Рассеянный склероз

Рассеянный склероз (MS) - это аутоиммунное заболевание вызывая демиелинизация в центральной нервной системе.[15] В центральной нервной системе есть много клеток, заключенных в жировую оболочку, называемую миелиновой оболочкой. Этот оболочка позволяет передавать информационные сигналы через соту с большей скоростью. При рассеянном склерозе это повреждение оболочки вызывает более медленную передачу нервных сигналов. В конечном итоге это приводит к серьезному двигательному дефициту.

Распространенность РС связана с географической широтой. На этом изображении красный цвет указывает на высокую распространенность рассеянного склероза, а желтый - на более низкую.

Существует четко установленная глобальная корреляция между рассеянным склерозом и широтой местности; Распространенность рассеянного склероза в северо-восточных регионах выше, чем в южных и западных регионах. В то же время в южных и западных регионах в среднем уровень витамина D выше, чем на северо-востоке.[15] Основываясь на этой корреляции и других исследованиях, более высокое потребление витамина D связано с более низким риском развития рассеянного склероза. Исследования также показали, что в зависимости от геологического положения (широты) пациенты, у которых позже развился рассеянный склероз, имели более ранний возраст появления симптомов в более северных широтах, чем в Южном полушарии.[15][16][17][18]Механизм этой ассоциации полностью не установлен, однако предполагаемый механизм включает воспалительные цитокины. Гиповитаминоз D связан с увеличением провоспалительные цитокины и уменьшение противовоспалительные цитокины. Увеличение этих специфических цитокинов связано с деградацией миелиновой оболочки.[19]

Увеличение количества витамина D в организме увеличивает количество противовоспалительных цитокинов и молекул в организме. По мере продвижения этого исследования растет понимание того, как витамин D и его дополнительный рецептор (рецептор витамина D) участвуют в экспрессии и регуляции 900 генов в нашем организме, а также как эта пара взаимодействует генетически.[20][21] Например, гены могут быть активированы или подавлены, когда высокоактивная форма витамина D, 1,25-альфа дигидроксивитамин D3 связывается с VDR на хромосомных участках экспрессии генов, которые регулируют баланс или соотношение между дифференцирующимися иммунными клетками в белки Т-клеток Th1 и Th2[22] Повышение активности белков Th 2 Т-клеток, таких как Ил-4 и TGF-бета, являются основным направлением некоторых исследований, направленных на минимизацию эффектов, наблюдаемых при заболевании модельного организма EAE (экспериментальный аутоиммунный энцефаломиелит ), изучаемый на предмет его сходства с рассеянным склерозом. Хотя это исследование регуляции генов наблюдается на мышиных моделях, оно сосредоточено на ортологах рассеянного склероза для человека, и исследования показали, что оно также может помочь управлять: Ревматоидный артрит, Сахарный диабет 1 типа, Системная красная волчанка (SLE), сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) и другие хронические воспалительные заболевания[23][24]

Эпилепсия и судороги

Припадки - это нарушения мозговой деятельности, при которых нейроны срабатывают ненормально. Эпилепсия это состояние, при котором человек испытывает повторяющиеся припадки. В одном небольшом пилотном исследовании (Christiansen, 1974, BMJ) добавление витамина D, но не лечение плацебо, было связано с уменьшением приступов. Витамин D регулирует проконвульсивные и противосудорожные факторы. В частности, витамин D участвует в понижающее регулирование из цитокин ИЛ-6, что является проконвульсант.[7] Кроме того, витамин D связан с регулирование нейротрофических факторов: GDNF и TN3. Эти нейротрофические факторы противосудорожное средство. Исследования показывают, что при отсутствии или истощении витамина D действие проконвульсантных факторов не снижается, а противосудорожные факторы не регулируются. Предполагается, что это нарушение гомеостаза может снизить порог судорожной активности. Наконец, витамин D также способствует экспрессии кальций-связывающих белков, которые, как известно, обладают противоэпилептическими свойствами.[7]

Шизофрения

Влияние шизофрении на мозг

Шизофрения это нервно-психическое расстройство, характеризующееся неспособностью воспринимать реальность и ясно мыслить. Это состояние имеет генетические причины и причины, связанные с развитием.[25] Считается, что при этом заболевании витамин D участвует в развитии мозга во время гестационного периода. Гестационный дефицит витамина D у крыс связан со снижением уровня нейротрофических факторов NGF и GDNF.[7] NGF - это фактор роста нервов, который участвует в нейротрансмиссия. GDNF - это глиальная клетка выровненный производный нейротрофический фактор, который участвует в выживании и дифференциация дофаминергических нейронов.

Другие ассоциации с гиповитаминозом D

Гиповитаминоз D также был связан со многими другими состояниями, включая как неврологические, так и не неврологические состояния. К ним относятся, но не ограничиваются аутизм, сахарный диабет, и остеопороз.[1]

Будущие исследования: причина или следствие

Гиповитаминоз D связан со многими неврологическими заболеваниями. Однако реальный механизм атаки для каждого из условий еще не определен. Многие исследователи задаются вопросом, действительно ли истощение витамина D вызывает эти расстройства или витамин D является симптомом этих расстройств. Чтобы полностью ответить на эти вопросы, необходимы дальнейшие исследования.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм Хармс, Л. Р., Берн, Т. Х. Дж., Эйлс, Д. У., и МакГрат, Дж. Дж. (2011). Витамин D и мозг. Лучшие практики и исследования. Клиническая эндокринология и метаболизм, 25 (4), 657-69. Elsevier Ltd. doi: 10.1016 / j.beem.2011.05.009
  2. ^ Добавки витамина D могут быть полезны детям с расстройством аутистического спектра, Science Daily, 21 ноября 2016 г.
  3. ^ Губы, П. (2006). Физиология витамина D. Успехи биофизики и молекулярной биологии, 92 (1), 4-8. DOI: 10.1016 / j.pbiomolbio.2006.02.016
  4. ^ а б Христакос, С., Аджибаде, Д.В., Дхаван, П., Фехнер, А.Дж., Мэди, Л.Дж. (2011). Публичный доступ NIH. Эндокринология и метаболизм, 39 (2), 243-253. DOI: 10.1016 / j.ecl.2010.02.002.Витамин
  5. ^ а б Харви, М. (2012, 17 октября). Интервью Т. Н. Смита [запись аудиокассеты]. Витамин d и нервно-психические расстройства
  6. ^ а б Ллевеллин, Д. Дж., Ланг, И. А., Ланга, К. М., Мунис-Террера, Г., Филлипс, К. Л., Керубини, А., Ферруччи, Л. и др. (2010). Витамин D и риск снижения когнитивных функций у пожилых людей. Архив внутренней медицины, 170 (13), 1135-41. DOI: 10.1001 / archinternmed.2010.173
  7. ^ а б c d е ж грамм Эватт, М. Л. (25 октября 2012 г.). Интервью Т. Смит [Личное интервью]. Дефицит витамина D и связанные с ним неврологические состояния., Атланта, Джорджия.
  8. ^ Гарсьон, Э., Вион-барбот, Н., Монтеро-меней, К. Н., Бергер, Ф., и Вион, Д. (2002). Новые сведения о функциях витамина D в нервной системе. Trends Endocrinol Metab. 2002 13 (3): 100-105.
  9. ^ Гудселл, Д.С. (2004). Молекулярная перспектива: цитохром с и апоптоз. Онколог Основы онкологической медицины. 2004 (9), 226-227
  10. ^ Дейстер, К. и С.Е. Шмидт, Оптимизация комбинаций нейротрофических факторов для роста нейритов. Журнал нейронной инженерии, 2006. 3: с. 172-179.
  11. ^ Аннвейлер, К., Роллан, Ю., Шотт, А. М., Блейн, Х., Веллас, Б., Херрманн, Ф. Р., и Бошет, О. (2012). Более высокое потребление витамина D с пищей связано с более низким риском болезни Альцгеймера: наблюдение в течение 7 лет. Журналы геронтологии
  12. ^ Гезен-ак, Д., Дурсун, Э., Билгич, Б., Ханагаси, Х., Эртан, Т., Гюрвит, Х., Эмре, М., и др. (2012). Гаплотип гена рецептора витамина D связан с поздним началом болезни Альцгеймера. Октябрь 189-196 гг. doi: 10.1620 / tjem.228.189.Переписка
  13. ^ Вальдивьелсо, Дж. М., и Фернандес, Э. (2006). Рецептор витамина D полиморфизмы и болезни. Clinica Chimica Acta, 371 (1-2), 1-12. DOI: 10.1016 / j.cca.2006.02.016
  14. ^ а б Винь Куок Луонг, К., и Тхи Хоанг Нгуен, Л. (2012). Витамин D и болезнь Паркинсона. Журнал исследований нейробиологии, 90 (12), 2227-36. DOI: 10.1002 / jnr.23115
  15. ^ а б c Pierrot-Deseilligny, C., & Souberbielle, J.-C. (2010). Является ли гиповитаминоз D одним из экологических факторов риска рассеянного склероза? Мозг: журнал неврологии, 133 (Pt 7), 1869-88. DOI: 10.1093 / мозг / awq147
  16. ^ Макдауэлл Т.Ю., Амр С., Калпеппер В.Дж., Лангенберг П., Роял В., Бевер К., Брэдхэм Д.Д. 2011. Воздействие солнца, витамин D и возраст начала заболевания при рецидивирующем рассеянном склерозе. Нейроэпидемиология 36 (1): 39-45.
  17. ^ Тао С., Симпсон С., младший, ван дер Мей I, Близзард Л., Хаврдова Е., Хоракова Д., Шайганнежад В., Лугареси А., Искьердо Г., Трояно М. и другие. 2016. Более высокая широта в значительной степени связана с более ранним возрастом начала заболевания рассеянным склерозом. J Neurol Neurosurg Psychiatry.
  18. ^ ван дер Мей И.А., Понсонби А.Л., Дуайер Т., Близзард Л., Симмонс Р., Тейлор Б.В., Бутцкуевен Х., Килпатрик Т. 2003. Воздействие солнца в прошлом, фенотип кожи и риск рассеянного склероза: исследование «случай - контроль». БМЖ 327 (7410): 316.
  19. ^ Рукопись, А. (2009). Публичный доступ NIH. Неврология, 1119-1147. DOI: 10.1100 / tsw.2008.140.Цитокины
  20. ^ Камен Д.Л. и Тангприча В. 2010. Витамин D и молекулярные действия на иммунную систему: Модуляция врожденного и аутоиммунного. Журнал молекулярной медицины-Jmm 88 (5): 441-50
  21. ^ Wrzosek M, Lukaszkiewicz J, Wrzosek M, Jakubczyk A, Matsumoto H, Piatkiewicz P, Radziwon-Zaleska M, Wojnar M, Nowicka G. 2013. Витамин D и центральная нервная система. Pharmacol Rep 65 (2): 271-8.
  22. ^ Aivo J, Hanninen A, Ilonen J, Soilu-Hanninen M. 2015. Введение витамина D3 пациентам с рассеянным склерозом приводит к увеличению сывороточных уровней латентно-активированного пептида (LAP) TGF-бета. J Neuroimmunol 280: 12-5.
  23. ^ Deluca H и Cantorna M. 2001. Витамин D: его роль и использование в иммунологии. FASEB Journal 15 (14): 2579-85.
  24. ^ Манн М.К., Холленберг, доктор медицины, Хэнли Д.А., Ахмед С.Б. 2015. Витамин D, вегетативная нервная система и сердечно-сосудистый риск. Physiol Rep 3 (4): 10.14814 / phy2.12349.
  25. ^ Пичьони, М., и Мюррей, Р. М. (2007). Шизофрения. Current, 335 (июль), 91-95. DOI: 10.1136 / bmj.39227.616447.BE