Vitamin D

Vitamin D – Fettlöslich - fat-soluble

Vitamin D – An Essential Nutrient with Extensive Physiological and Immunological Functions

The Importance of Vitamin D for the Human Body

Vitamin D is a fat-soluble vitamin that encompasses the group of calciferols, primarily vitamin D2 (ergocalciferol) and vitamin D3 (cholecalciferol). For vitamin D to fulfill its biological functions, it must first be converted in the liver into the inactive form 25-hydroxyvitamin D (calcifediol). Subsequently, it undergoes conversion in the kidneys into its active form, calcitriol (1,25-dihydroxyvitamin D, 1,25(OH)2D), which exhibits hormone-like properties.

My own case

Key Physiological Functions of Vitamin D

Regulation of Calcium and Phosphate Metabolism

• Essential for healthy bones, bone mineralization, and dental health
• Prevents rickets in children

Modulation of the Immune System and Anti-Inflammatory Effects

• Influences innate and adaptive immunity
• Reduces inflammatory responses and stabilizes immune function

Importance for Neuromuscular Function and Cellular Growth

• Required for proper muscle contraction and nerve signal transmission

Cardiovascular Health and Vascular Protection

• Optimal vitamin D levels reduce oxidative stress, modulating ROS, NLRP3, and mitochondrial dysfunction
• Plays a role in preventing thromboembolic events and systemic inflammation

Impact on Gut Microbiome

• Adequate vitamin D levels support gut health by improving nutrient absorption

Enhancement of Vaccine Responses

• Research suggests that sufficient vitamin D levels may strengthen immune responses to vaccines

Vitamin D and Respiratory Infections

Studies indicate that adequate vitamin D intake provides a significant protective effect against respiratory infections.

Vitamin D and COVID-19: Impact on IL-6, TNF-alpha and Cytokine Production

There is a direct correlation between low vitamin D levels and severe COVID-19 progression, as vitamin D influences multiple disease-related processes:

• Glucose metabolism disorders
• Hyperinflammation syndrome
• Increased thromboembolic risks through renin-angiotensin-aldosterone system disruption
• Fibrosis formation, cytokine production, and lung damage

Observational studies suggest that adequate vitamin D intake significantly reduces the risk of severe COVID-19 cases, as it helps regulate inflammatory markers like IL-6 and TNF-alpha, minimizing tissue damage.

Vitamin D and the Regulation of TH1-/TH2-/TH17 Immune Response

Vitamin D is a key immune system modulator, particularly in balancing TH1-, TH2-, and TH17-cell activity:

TH1 Activity:

• Supports cell-mediated immunity, especially against intracellular pathogens such as viruses
• Excessive TH1 activation can lead to excessive cytokine production and tissue damage

TH2 Activity:

• Governs antibody-mediated immunity
• Overactivity is associated with allergic conditions and chronic inflammation

TH17 Regulation:

• TH17 cells are crucial in inflammatory processes and autoimmune diseases
• Vitamin D inhibits proinflammatory TH17 responses, reducing IL-17 production

Maintaining optimal vitamin D levels supports a balanced immune response, minimizes chronic inflammation, and reduces the risk of autoimmune diseases and excessive immune activation.

Vitamin D Synthesis: Influencing Factors and Individual Variability

Vitamin D3 (cholecalciferol) is synthesized in the skin from 7-dehydrocholesterol under UVB radiation exposure. Its synthesis is affected by:

• Season and time of day
• Altitude and air pollution levels
• Xenobiotics and environmental toxins
• Skin pigmentation (individuals with darker skin require more UVB exposure)
• Age (elderly and infants have lower synthesis capacity)
• Geographical location (latitude)

Additionally, genetic variations, chronic diseases, mobility impairments, religious/cultural clothing choices, and viral infections such as EBV or COVID-19 significantly influence endogenous vitamin D production (Wacker & Holick, 2013).

Genetic Influences on Vitamin D Metabolism

The body's ability to produce adequate vitamin D can be impacted by genetic factors, which affect the enzymes involved in vitamin D metabolism. Dysfunctional enzyme activity may lead to low vitamin D levels and increased disease risk.

Vitamin D as a Key Component of Preventive Health Strategies

Given the extensive physiological, immunological, and anti-inflammatory roles of vitamin D, maintaining optimal levels is essential.

Before initiating high-dose supplementation, it is critical to assess actual deficiencies or insufficiencies. Adequate vitamin D intake supports inflammation control, metabolic stability, and immune function, making it a fundamental pillar of long-term health management.

Vitamin D – Risks, Interactions and Key Safety Considerations

The Importance of Controlled Vitamin D Supplementation

Vitamin D plays a crucial role in numerous physiological functions, but unregulated, high-dose supplementation can pose significant health risks. While an optimal vitamin D level is essential for metabolism, immune function, and cardiovascular health, extreme dosing should always be medically supervised to prevent complications.

Dangers of Excessive Vitamin D Intake

Risk of Kidney Damage Due to Insufficient Water Intake and Calcium Overload

• High-dose vitamin D supplementation can dramatically increase calcium absorption in the intestines, leading to excess calcium being stored in bones or excreted through the kidneys.
• Without proper hydration and a low-calcium diet, this excess may cause dangerous kidney calcification and functional impairment.
• Frequent medical monitoring of kidney function (including creatinine levels, parathyroid hormone (PTH) and urinary calcium) is mandatory when using high-dose vitamin D.

Risk of Vascular Calcification and Potentially Life-Threatening Consequences

• Excessive calcium absorption can lead to calcification within blood vessels, increasing the risk of atherosclerosis and cardiovascular complications.
• Long-term effects may include hypertension, heart disease, and arterial narrowing, which can have severe clinical implications.

Critical Factors in Optimizing Vitamin D Metabolism

Magnesium and Vitamin B2 as Essential Cofactors

• Magnesium and vitamin B2 (riboflavin) are essential for enzymatic activation of vitamin D in the body.
• A magnesium deficiency can impair vitamin D utilization, reducing its benefits, making adequate magnesium intake vital.

Recommended Target Levels for Vitamin D

• An optimal 25-hydroxyvitamin D concentration of approximately 50 ng/ml should be maintained to maximize benefits without increasing health risks.

Medications That Negatively Affect Vitamin D Metabolism

Certain drugs interfere with vitamin D metabolism, including:

• Cytostatic drugs (used in cancer treatments)
• Antiepileptic drugs (used for seizure disorders)
• These medications may reduce vitamin D bioavailability, requiring medical monitoring for individuals undergoing high-dose supplementation.

Interactions Between Vitamin D and Environmental Toxins

Pesticides and Transport Pathways

• Vitamin D interacts with organic anion transporters (OATs), including OAT1, OAT3, and SLC22.
• Organophosphate and organochlorine pesticides can disrupt vitamin D transport, reducing absorption and effectiveness.

Vitamin D Deficiency and Metabolic Disorders

• Exposure to pesticides combined with vitamin D deficiency has been linked to increased risks of metabolic syndrome, type 2 diabetes, and cardiovascular disease.
• Rodenticides and persistent organic pollutants may further impair vitamin D regulation, exacerbating metabolic imbalances.

Safety and Individualized Adjustment Are Essential

While maintaining adequate vitamin D levels is essential for health, high-dose supplementation must always be medically supervised. Careful monitoring of kidney function, calcium levels, medication interactions, and environmental exposures is critical to minimize potential risks.

The connection between vitamin D, magnesium, toxic exposures, and metabolic health highlights the need for personalized healthcare strategies and preventive measures.

food sources

Fish oil, fatty fish (salmon, mackerel, herring, eel, sardines, cod), seafood, dairy products (edam), egg yolk, liver, meat

With food, the vitamin is usually only insufficiently absorbed, so exposure to sunlight is an important factor that influences vitamin D levels (BUT be careful with intense “sunbathing” - skin cancer risk).

Not only in winter should we make sure that we get enough vitamin D in our diet. Vegans and vegetarians should also regularly monitor their vitamin D levels and consider vitamin D3 supplements.

Vitamin D – Ein essentieller Nährstoff mit weitreichenden physiologischen und immunologischen Funktionen

Die Bedeutung von Vitamin D für den Körper

Vitamin D gehört zu den fettlöslichen Vitaminen und umfasst die Gruppe der Calciferole, insbesondere Vitamin D2 (Ergocalciferol) und Vitamin D3 (Cholecalciferol). Damit Vitamin D seine biologischen Funktionen entfalten kann, muss es zunächst in der Leber in die inaktive Form 25-Hydroxyvitamin D (Calcifediol) umgewandelt werden. Anschließend erfolgt in den Nieren die Umwandlung in die aktive Form Calcitriol (1,25-Dihydroxyvitamin D, 1,25(OH)2D), die hormonähnliche Eigenschaften besitzt.

Wichtige physiologische Funktionen von Vitamin D

Regulation des Kalzium- und Phosphathaushalts

• Essenziell für gesunde Knochen, Knochenmineralisierung und Zahngesundheit
• Prävention von Rachitis bei Kindern

Modulation des Immunsystems und Entzündungshemmung

• Einfluss auf die angeborene und adaptive Immunität
• Reduktion von Entzündungsreaktionen und Immunstabilisierung

Bedeutung für neuromuskuläre Funktionen und Zellwachstum

• Notwendig für eine gesunde Muskelkontraktion und Nervensignalübertragung

Kardiovaskuläre Gesundheit und Gefäßschutz

• Optimaler Vitamin-D-Spiegel kann oxidativen Stress verringern, indem er ROS, NLRP3 und mitochondriale Dysfunktionen moduliert
• Beteiligung an der Verhinderung thromboembolischer Prozesse und systemischer Entzündungen

Einfluss auf das Darmmikrobiom

• Eine ausreichende Vitamin-D-Versorgung kann die Darmgesundheit verbessern, indem sie die Nährstoffaufnahme optimiert

Verbesserung der Impfantworten

• Studien weisen darauf hin, dass ein optimaler Vitamin-D-Spiegel eine stärkere Immunantwort auf Impfungen fördern kann

Vitamin D und Atemwegsinfektionen

Studien zeigen, dass eine angemessene Vitamin-D-Versorgung eine signifikante Schutzwirkung gegen Atemwegsinfektionen hat.

Vitamin D und COVID-19: Einfluss auf IL-6, TNF-alpha und Zytokinproduktion
Eine direkte Korrelation besteht zwischen einem niedrigen Vitamin-D-Spiegel und einem schweren COVID-19-Verlauf, da Vitamin D verschiedene krankheitsrelevante Prozesse beeinflusst:

• Glucosestoffwechselstörungen
• Hyperinflammationssyndrom
• Erhöhtes thromboembolisches Risiko durch Beeinflussung des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems
• Fibrosebildung, Zytokinproduktion und Lungenschäden

Beobachtungsstudien zeigen, dass eine ausreichende Vitamin-D-Versorgung das Risiko für schwere COVID-19-Verläufe signifikant senken kann, indem sie die entzündungsfördernden Marker IL-6 und TNF-alpha moduliert und Gewebeschäden reduziert.

Vitamin D und die Regulation der TH1-/TH2-/TH17-Immunantwort

Vitamin D spielt eine zentrale Rolle bei der Immunmodulation, insbesondere im Gleichgewicht zwischen TH1-, TH2- und TH17-Zellen:

TH1-Aktivität:

• Fördert zellvermittelte Immunantworten gegen intrazelluläre Pathogene wie Viren
• Eine überaktive TH1-Antwort kann jedoch zu überschießender Zytokinproduktion und Gewebeschäden führen

TH2-Aktivität:

• Verantwortlich für antibody-mediated immunity
• Überaktivität kann mit allergischen Erkrankungen und chronischer Entzündung assoziiert sein

TH17-Regulation:

• TH17-Zellen sind entscheidend für Entzündungsprozesse und Autoimmunerkrankungen
• Vitamin D hemmt die TH17-vermittelte proinflammatorische Antwort, indem es die IL-17-Produktion reduziert

Ein ausreichender Vitamin-D-Spiegel unterstützt eine ausgeglichene Immunreaktion, minimiert chronische Entzündungen und reduziert das Risiko für Autoimmunerkrankungen und übersteigerte Immunreaktionen.

Vitamin D-Synthese: Einflussfaktoren und individuelle Variabilität

Vitamin D3 (Cholecalciferol) wird in der Haut unter UVB-Strahlung aus 7-Dehydrocholesterol synthetisiert. Der Syntheseprozess ist abhängig von:

• Jahres- und Tageszeit
• Höhenlage und Luftverschmutzung
• Xenobiotika und Schadstoffexposition
• Hautpigmentierung (Menschen mit dunkler Hautfarbe benötigen höhere UVB-Exposition)
• Alter (ältere Menschen und Säuglinge haben eine geringere Synthesefähigkeit)
• Geografische Lage (Breitengrad)

Auch genetische Variationen, chronische Erkrankungen, eingeschränkte Mobilität oder religiöse/kulturelle Bekleidungsvorschriften können die Vitamin-D-Produktion erheblich beeinflussen (Wacker & Holick, 2013).

Genetische Einflüsse auf den Vitamin-D-Stoffwechsel

Die Fähigkeit unseres Körpers, ausreichend Vitamin D zu produzieren, kann durch genetische Faktoren beeinflusst werden. Diese betreffen die Enzyme des Vitamin-D-Stoffwechsels, deren Funktionsstörungen zu einem niedrigen Vitamin-D-Spiegel und erhöhtem Krankheitsrisiko führen können.

Vitamin D als Schlüsselkomponente präventiver Gesundheitspflege
Angesichts der zahlreichen physiologischen, immunologischen und entzündungshemmenden Funktionen von Vitamin D ist eine optimale Versorgung essenziell.

Vor einer hochdosierten Supplementierung sollte jedoch stets geprüft werden, ob ein echter Mangel oder eine Insuffizienz vorliegt. Eine ausgewogene Vitamin-D-Versorgung kann zur Reduktion von Entzündungen, metabolischen Dysfunktionen und chronischen Erkrankungen beitragen und stellt eine wesentliche Säule eines langfristigen Gesundheitsmanagements dar.

Vitamin D – Risiken, Wechselwirkungen und wichtige Sicherheitsaspekte

Die Bedeutung einer kontrollierten Vitamin-D-Supplementierung

Vitamin D erfüllt vielfältige physiologische Funktionen, doch eine unregulierte, hochdosierte Supplementierung kann erhebliche gesundheitliche Risiken bergen. Während ein ausgewogener Vitamin-D-Spiegel essenziell für den Stoffwechsel, die Immunfunktion und das kardiovaskuläre System ist, muss insbesondere bei extrem hohen Dosierungen eine strenge medizinische Überwachung erfolgen.

Gefahren einer übermäßigen Vitamin-D-Zufuhr

Risiko für Nierenschäden durch unzureichende Wasseraufnahme und Kalziumüberladung

• Hochdosierte Vitamin-D-Präparate können die Kalziumaufnahme im Darm stark erhöhen, sodass der Körper überschüssiges Kalzium entweder in die Knochen einlagert oder über die Nieren ausscheidet.
• Ohne ausreichende Flüssigkeitszufuhr und eine kalziumarme Ernährung kann dies zu gefährlicher Nierenverkalkung und funktionellen Einschränkungen der Nieren führen.
• Eine engmaschige ärztliche Kontrolle der Nierenwerte (Kreatinin, Parathormon (PTH) und Kalzium im Urin) ist bei hochdosierten Anwendungen unerlässlich.

Gefahr vaskulärer Verkalkungen mit potenziell lebensbedrohlichen Folgen

• Bei einer extremen Erhöhung der Kalziumaufnahme kann überschüssiges Kalzium auch in Blutgefäßen abgelagert werden, was das Risiko für Arteriosklerose und kardiovaskuläre Komplikationen signifikant erhöht.
• Langfristig können Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Bluthochdruck und Gefäßverengungen die Folge sein.

Wichtige Faktoren zur Optimierung des Vitamin-D-Stoffwechsels

Magnesium und Vitamin B2 als Cofaktoren für die Vitamin-D-Aktivierung

• Magnesium und Vitamin B2 (Riboflavin) spielen eine entscheidende Rolle bei der enzymatischen Umwandlung von Vitamin D in seine aktive Form.
• Ein Magnesiummangel kann die optimale Nutzung von Vitamin D im Körper einschränken, weshalb eine adäquate Versorgung mit Magnesium erforderlich ist.

Zielwerte für eine gesunde Vitamin-D-Konzentration

• Ein optimaler 25-Hydroxyvitamin-D-Spiegel von etwa 50 ng/ml sollte angestrebt werden, um die positiven Effekte ohne gesundheitliche Risiken zu maximieren.

Medikamente mit negativen Auswirkungen auf den Vitamin-D-Stoffwechsel

Bestimmte Medikamente können den Vitamin-D-Stoffwechsel erheblich beeinträchtigen, darunter:

• Zytostatika (Krebsmedikamente)
• Antiepileptika (Behandlung von Krampfanfällen)
• Diese Medikamente können die Vitamin-D-Verstoffwechselung reduzieren, sodass Patienten mit erhöhter Einnahme ärztlich begleitet werden sollten.

Wechselwirkungen zwischen Vitamin D und Umwelttoxinen

Pestizide und Transporterwege

• Vitamin D interagiert mit organischen Anionentransportern (OATs), darunter OAT1, OAT3, SLC22.
• Organophosphat- und organochlorine Pestizide können Transportmechanismen von Vitamin D blockieren, was die Bioverfügbarkeit reduziert.

Vitamin-D-Mangel und Stoffwechselkrankheiten

• Pestizidbelastung in Kombination mit Vitamin-D-Mangel wurde mit einem erhöhten Risiko für metabolisches Syndrom, Typ-2-Diabetes und kardiovaskuläre Erkrankungen in Verbindung gebracht.
• Besonders Rodentizide und persistent organische Schadstoffe können die Vitamin-D-Regulation negativ beeinflussen.

Sicherheit und individuelle Anpassung sind essenziell

Während eine ausreichende Vitamin-D-Zufuhr entscheidend für die Gesundheit ist, muss eine hochdosierte Supplementierung stets medizinisch überwacht werden. Eine sorgfältige Kontrolle der Nierenwerte, Kalziumspiegel, Medikamenteneinflüsse und Umweltfaktoren ist erforderlich, um potenzielle Risiken zu minimieren.

Die Verbindung zwischen Vitamin D, Magnesium, toxischen Expositionen und Stoffwechselprozessen verdeutlicht die Notwendigkeit einer individuellen Anpassung und präventiven Gesundheitsstrategie.

LM Quellen

Fischöl, fettreicher Fisch (Lachs, Makrele, Hering, Aal, Sardine, Kabeljau), Meeresfrüchten, Milchprodukte (Edamer), Eigelb, Leber, Fleisch

Mit der Nahrung wird das Vitamin meist nur unzureichend aufgenommen, daher ist die Exposition mit Sonnenlicht ein wichtiger Faktor der den Vitamin-D-Spiegel beeinflusst (ABER Vorsicht bei intensivem „Sonnenbad“ - Hautkrebs-Risiko).

Nicht nur im Winter sollten wir darauf achten, dass wir unserem Körper ausreichend Vitamin D zuführen, auch Veganer und Vegetarier sollten hier Vitamin D Spiegel regelmäßig im Blick behalten und Vitamin D3-Präparate als Ergänzung in Betracht ziehen.

Wichtige Schlüsselworte - Important keywords

Vitamin-D-Mangel, ACE2, MAPK, NFxB-Signalweg, NRF2, Organic anion transporters (OATs), SLC22, OAT1, OAT3, organochlorine pesticides, VDR (kodiert für Protein Vitamin-D-Rezeptor - Kalzium-Homöostase Knochen, Nieren, Darm), RXR, DHCR7, GC (kodiert für Vitamin-D-bindendes Protein) Proteinsynthese, Long Covid, Covid19, SARS-CoV2, EBV, Epstein-Barr-Virus, RSV, Atemwegsinfektionen (Grippe), mTORC1-Komplex, NLRP3, SOD, IL-1ß, IL6, IL17, TNF alpha, INFy, MHC, CD8+, CD4+, AMP, Zytokine, Diabetes Mellitus, Bluthochdruck, Multi-Organ-Erkrankung, inflammatorische Response, CYP27A1, CYP2R1, CYP27B1, Adipositas, Mortalität, altersbedingter Abfall, dunkle Hautfarbe, Melanin, UVB-Strahlung, Infektionsanfälligkeit, Vitamin-D3 Supplementierung, 25(OH)D-Serumspiegel, adaptive Immunität, angeborene Immunität, Zielgene, Metaboliten, Inflammation, Renin, Angiotensin, Aldosteron, Glucosestoffwechsel, kardiovaskuläre Risikofaktoren, Zytokinsturm, Th1/Th17, Th2, CRP, Hospitalisierungsrate, Mortalität, Thromboembolisches Risiko, Krankheitsverlauf, FOXO6, SLCO1B1, UGT1A5, UGT2A3, UGT2B4, COX18, APOE, APOB, ADH1B, ALDH1A2 …

Vitamin D deficiency, ACE2, MAPK, NFxB signaling pathway, NRF2, organic anion transporters (OATs), SLC22, OAT1, OAT3, organochlorine pesticides, VDR (encodes for protein vitamin D receptor - calcium homeostasis bones, kidneys, intestines), RX R, DHCR7, GC (encodes vitamin D-binding protein) protein synthesis, Long Covid, Covid19, SARS-CoV2, EBV, Epstein-Barr virus, RSV, respiratory infections (flu), mTORC1 complex, NLRP3, SOD, IL-1ß, IL6, IL17, TNF alpha, INFy, MHC, CD8+, CD4+, AMP, cytokines, diabetes mellitus, high blood pressure, multi-organ disease, inflammatory response, CYP27A1, CYP2R1, CYP27B1, obesity, mortality, age-related decline, dark skin color, melanin, U UVB radiation, susceptibility to infection, vitamin D3 supplementation, 25(OH)D serum levels, adaptive immunity, innate immunity, target genes, metabolites, inflammation, renin, angiotensin, aldosterone, glucose metabolism, cardiovascular risk factors, cytokine storm , Th1/Th17, Th2, CRP, hospitalization rate, mortality, thromboembolic risk, disease progression, FOXO6, SLCO1B1, UGT1A5, UGT2A3, UGT2B4, COX18, APOE, APOB, ADH1B, ALDH1A2 ...

Relevanz bei Verstoffwechslung (Expression) in der Leber: CYP27A1, CYP2R1 (Beteiligung und Regulierung Vitamin-D-Stoffwechsel) - Relevance for metabolism (expression) in the liver: CYP27A1

CYP24A1: reguliert Vitamin-D-Stoffwechsel (Expression in Niere + Gewebe) / Kontrolle aktiver Vitamin-D-Spiegel / Knochengesundheit, Kalzium-Homöostase - CYP24A1: regulates vitamin D metabolism (expression in kidney + tissue) / control of active vitamin D levels / bone health, calcium homeostasis

CYP27B1: Enzym welches Vitamin D (mit) aktiviert (Calcitriol entscheidend für die Regulation des Kalzium- und Phosphatstoffwechsels, Immunfunktion und Knochengesundheit) - CYP27B1: enzyme that (co)activates vitamin D (calcitriol is crucial for the regulation of calcium and phosphate metabolism, immune function and bone health)