Vitamin D and cardiovascular system: influence, mechanisms, clinical aspects and prospects
I. Physiology of vitamin D: synthesis, metabolism and regulation
Vitamin D, historically known as vitamin, which regulates the metabolism of bone tissue, is currently recognized as an important hormone that has a playotropic effect on many body systems, including the cardiovascular system (CCC). Understanding the synthesis, metabolism and regulation of vitamin D is crucial for assessing its role in the health of the heart and blood vessels.
A. Vitamin D:
The main source of vitamin D for humans is endogenous synthesis in the skin under the influence of ultraviolet radiation of type B (UVB) of sunlight. This process begins with photography 7-dehydrocholesterol (7-DHC) into the skin, turning it into previtamin D3. Previtamin D3 is spontaneously isoming into vitamin D3 (cholecalciferol). The effectiveness of this process depends on several factors, including geographical breadth, season, time of day, skin pigmentation, use of sunscreen and age. People with darker skin require more time being in the sun to synthesize a sufficient amount of vitamin D3 compared to people with fair skin. Older people also less effectively synthesize vitamin D3 in the skin.
B. Vitamin D metabolism:
Vitamin D3, obtained from the synthesis in the skin or from food sources (for example, oily fish, enriched products), is biologically inert. It is subjected to two consistent hydroxilings for activation. The first hydroxylation occurs in the liver under the action of vitamin D-25-hydroxylase (CYP2R1), turning vitamin D3 into 25-hydroxyvitamin D [25(OH)D]also known as calciol. 25 (OH) D is the main circulating form of vitamin D and is used to assess the status of vitamin D in the body. The second hydroxylation occurs in the kidneys (and in some other tissues) under the action of 1α-hydroxylase (CYP27B1), turning 25 (OH) D into 1.25-dihydroxyvitamin [1,25(OH)2D]also known as calcitriol. Calcitriol is a biologically active form of vitamin D and is the main ligand for the vitamin D (VDR) receptor.
C. Regulation of vitamin D metabolism:
Vitamin D metabolism is under strict control in order to maintain an adequate level of calcium and phosphate in the blood. The main regulators are parathormone (PTG), calcium and phosphate. The low level of calcium in the blood stimulates the secretion of PTG, which, in turn, stimulates 1α-hydroxylase in the kidneys, increasing the production of calcitriol. Calcitriol increases calcium absorption in the intestines, mobilizes calcium from bones and increases the reabsorption of calcium in the kidneys, thereby increasing the level of calcium in the blood. The high level of calcium in the blood suppresses the secretion of PTH and reduces the activity of 1α-hydroxylase. Calcitriol also has a negative reverse effect on its own products, suppressing 1α-hydroxylase and stimulating 24-hydroxylase (CYP24A1), an enzyme that inactivates both 25 (OH) D and 1.25 (OH) 2D. Phosphate also regulates vitamin D metabolism, although to a lesser extent than calcium and PTG.
II. Vitamin D (VDR) receptor and action mechanisms
The action of vitamin D is mediated by the binding of 1.25 (OH) 2D with the vitamin D (VDR) receptor, a nuclear receptor that belongs to the super -family of nuclear receptors of steroid hormones. VDR is expressed in most tissues and cells of the body, including CCC cells, such as cardiomyocytes, endothelial cells, smooth muscle cells of blood vessels and immune cells.
A. VDR: Structure and function:
VDR consists of two main domains: DNA-binding domain (DBD) and ligand-binding domain (LBD). DBD contains zinc fingers, which provide VDR binding to specific DNA sequences, known as elements of response to vitamin D (VDRE) located in promotional areas of target genes. LBD connects 1.25 (OH) 2D with high affinity. After binding to 1.25 (OH) 2D, VDR is heterodimulates with a retinoid X-receptor (RXR) and forms a complex that binds to VDRE. This binding leads to recruiting coactivators or cosepers, which, in turn, modulate the transcription of target genes.
B. Genomic mechanisms of action:
The main mechanism of vitamin D is genomic, including the regulation of genes transcription. Binding the VDR-RXR complex with VDRE modulates the expression of genes involved in various cellular processes, including proliferation, differentiation, apoptosis, immune regulation and modulation of angiogenesis. In the CSC, vitamin D regulates the expression of genes associated with the regulation of blood pressure, inflammation, oxidative stress, endothelial function and myocardial remodeling.
C. Negenomic mechanisms of action:
Vitamin D can also have a quick non -agenomic effect that does not require binding to VDRA and regulation of genes transcription. These effects are mediated by the binding of 1.25 (OH) 2D with VDR, located on the cell membrane, or with other membrane proteins, such as protein-disulfide-Izomerase A3 (PDIA3). Negenomic mechanisms may include activation of intracellular signaling tracks, such as MAPK, PI3K/AKT and PLC/PKC, as well as a change in calcium flow. In CCC, non -nominal mechanisms can contribute to the rapid vitamin D vitamin D and myocardial contractility regulation.
III. The effect of vitamin D on risk factors for cardiovascular diseases
Vitamin D deficiency is associated with an increased risk of various risk factors for cardiovascular diseases (SVD), including arterial hypertension, dyslipidemia, type 2 diabetes, obesity and metabolic syndrome.
A. Arterial hypertension:
Numerous epidemiological studies have shown the feedback between the level of 25 (OH) D and blood pressure. Vitamin D deficiency is associated with an increased risk of developing arterial hypertension. The mechanisms with which vitamin D can regulate blood pressure include:
1. Регуляция ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (РААС): Витамин D подавляет экспрессию ренина, фермента, инициирующего РААС, которая играет ключевую роль в регуляции артериального давления. Снижение активности РААС приводит к снижению уровня ангиотензина II, мощного вазоконстриктора, и альдостерона, гормона, задерживающего натрий и воду.
2. Улучшение функции эндотелия: Витамин D способствует высвобождению оксида азота (NO) из эндотелиальных клеток, мощного вазодилататора, который способствует расслаблению сосудов и снижению артериального давления. Витамин D также снижает окислительный стресс в эндотелиальных клетках, что улучшает функцию эндотелия.
3. Регуляция сосудистой гладкой мускулатуры: Витамин D модулирует сократимость сосудистой гладкой мускулатуры, способствуя расслаблению сосудов и снижению артериального давления. Витамин D также снижает пролиферацию и миграцию гладкомышечных клеток сосудов, что способствует предотвращению ремоделирования сосудов.B. Dyslipidemia:
Some studies show the relationship between vitamin D deficiency and dyslipidemia characterized by an increased level of triglycerides, low density lipoproteins (LDL) and a reduced level of high density lipoproteins (LDP). However, the data is contradictory, and not all studies confirm this connection. The mechanisms with which vitamin D can affect the lipid profile include:
1. Регуляция синтеза и метаболизма липопротеинов: Витамин D может влиять на синтез и метаболизм липопротеинов в печени и кишечнике. Он может снижать синтез триглицеридов и ЛПНП и увеличивать синтез ЛПВП.
2. Увеличение активности липопротеинлипазы (ЛПЛ): ЛПЛ является ферментом, который расщепляет триглицериды в липопротеинах, что приводит к снижению уровня триглицеридов в крови. Витамин D может увеличивать активность ЛПЛ в жировой ткани и мышцах.
3. Улучшение чувствительности к инсулину: Витамин D может улучшать чувствительность к инсулину, что, в свою очередь, может приводить к снижению уровня триглицеридов и повышению уровня ЛПВП.C. Type 2 diabetes sugar:
Vitamin D deficiency is associated with an increased risk of developing type 2 diabetes. Vitamin D plays an important role in the regulation of insulin secretion and insulin sensitivity. The mechanisms with which vitamin D can affect glucose metabolism include:
1. Стимуляция секреции инсулина: Витамин D стимулирует секрецию инсулина из бета-клеток поджелудочной железы. VDR экспрессируется в бета-клетках, и связывание 1,25(OH)2D с VDR приводит к увеличению экспрессии генов, участвующих в синтезе и секреции инсулина.
2. Улучшение чувствительности к инсулину: Витамин D улучшает чувствительность к инсулину в мышцах, жировой ткани и печени. Он может увеличивать экспрессию рецепторов инсулина и усиливать инсулиновые сигнальные пути.
3. Регуляция воспаления: Витамин D обладает противовоспалительными свойствами и может снижать хроническое воспаление низкой степени, которое связано с инсулинорезистентностью и сахарным диабетом 2 типа.D. obesity and metabolic syndrome:
Vitamin D deficiency is often found in people with obesity and metabolic syndrome. Obesity can reduce the bioavailability of vitamin D, since it is fat -soluble and can accumulate in adipose tissue. Metabolic syndrome is a complex of metabolic disorders, including abdominal obesity, insulin resistance, arterial hypertension and dyslipidemia. Vitamin D can play a role in the prevention and treatment of metabolic syndrome, affecting its various components.
IV. The effect of vitamin D on cardiovascular diseases
Vitamin D deficiency is associated with an increased risk of developing various cardiovascular diseases, including coronary heart disease (coronary heart disease), heart failure, stroke and peripheral arteries.
A. Corny and heart disease (coronary heart):
Numerous studies have shown the relationship between vitamin D deficiency and an increased risk of IBS, including angina pectoris, myocardial infarction and sudden heart death. The mechanisms with which vitamin D can protect from coronary heart disease include:
1. Предотвращение атеросклероза: Витамин D обладает противовоспалительными и антиоксидантными свойствами и может предотвращать развитие и прогрессирование атеросклероза. Он снижает окисление ЛПНП, ингибирует адгезию моноцитов к эндотелию и уменьшает образование пенистых клеток.
2. Улучшение функции эндотелия: Витамин D способствует высвобождению NO из эндотелиальных клеток, что улучшает функцию эндотелия и способствует расслаблению сосудов. Он также снижает окислительный стресс в эндотелиальных клетках.
3. Предотвращение тромбообразования: Витамин D обладает антитромботическими свойствами и может предотвращать образование тромбов. Он ингибирует агрегацию тромбоцитов и снижает экспрессию факторов свертывания крови.
4. Регуляция артериального давления: Как упоминалось ранее, витамин D регулирует артериальное давление, что является важным фактором риска развития ИБС.B. heart failure:
Vitamin D deficiency is often found in patients with heart failure and is associated with the worst forecast. Vitamin D can have a positive effect on the function of the heart and prevent myocardial remodeling. The mechanisms with which vitamin D can improve the function of the heart include:
1. Улучшение сократимости миокарда: Витамин D модулирует уровень кальция в кардиомиоцитах, что влияет на сократимость миокарда. Он может увеличивать сократительную способность миокарда и улучшать сердечный выброс.
2. Предотвращение ремоделирования миокарда: Витамин D снижает фиброз миокарда и гипертрофию кардиомиоцитов, которые являются основными факторами ремоделирования миокарда при сердечной недостаточности. Он ингибирует активацию фибробластов и снижает экспрессию коллагена.
3. Снижение воспаления: Витамин D обладает противовоспалительными свойствами и может снижать хроническое воспаление низкой степени, которое играет роль в развитии и прогрессировании сердечной недостаточности.C. Stroke:
Some studies have shown the relationship between vitamin D deficiency and an increased risk of stroke, especially ischemic stroke. The mechanisms with which vitamin D can protect from a stroke include:
1. Улучшение функции эндотелия: Как упоминалось ранее, витамин D улучшает функцию эндотелия, что способствует снижению риска развития атеросклероза и тромбообразования, основных причин ишемического инсульта.
2. Регуляция артериального давления: Витамин D регулирует артериальное давление, что является важным фактором риска развития инсульта.
3. Защита нейронов: Витамин D может оказывать нейропротекторное действие и защищать нейроны от повреждений, вызванных ишемией и окислительным стрессом.D. Diseases of the peripheral arteries (ZPA):
Some studies have shown the relationship between vitamin D deficiency and an increased risk for the development of ZPA, characterized by narrowing of the arteries that supply the lower limbs. The mechanisms with which vitamin D can protect from the ZPA include:
1. Предотвращение атеросклероза: Витамин D обладает противовоспалительными и антиоксидантными свойствами и может предотвращать развитие и прогрессирование атеросклероза в периферических артериях.
2. Улучшение функции эндотелия: Витамин D улучшает функцию эндотелия, что способствует расслаблению сосудов и улучшению кровотока в нижних конечностях.V. Clinical studies and additives of vitamin D with cardiovascular diseases
Despite the convincing epidemiological data indicating the relationship between vitamin D deficiency and an increased risk of development of the SVD, the results of clinical studies of vitamin D additives in the prevention and treatment of SVD were ambiguous.
A. Clinical research:
Some small clinical studies have shown that vitamin D additives can improve endothelial function, reduce blood pressure, improve the lipid profile and reduce the level of inflammation markers in patients with SVD or the risk factors of SVD. However, most large randomized controlled studies (RCTs) did not reveal a significant effect of vitamin D additives on a decrease in the risk of the development of SVD or cardiovascular mortality.
For example, the Vital study, a large RCT, in which more than 25,000 adults participated, did not reveal a significant decrease in the risk of developing basic cardiovascular events (myocardial infarction, stroke or cardiovascular death) with the addition of vitamin D3 (2000 IU per day) compared to placebo. Other RCTs also did not confirm the positive impact of vitamin D additives on the outcome of the CVD.
B. The reasons for conflicting results:
There are several possible reasons for the contradictory results of clinical studies of vitamin D additives at the SVD:
1. Выбор популяции: Многие исследования включали участников с уже адекватным уровнем витамина D, что могло затруднить выявление пользы от добавок витамина D. Возможно, добавки витамина D наиболее эффективны у людей с дефицитом витамина D.
2. Дозировка витамина D: Дозировка витамина D, используемая в исследованиях, варьировалась, и возможно, что некоторые исследования использовали недостаточно высокие дозы для достижения клинически значимого эффекта.
3. Продолжительность исследования: Продолжительность некоторых исследований была недостаточной для выявления долгосрочных эффектов добавок витамина D на исходы ССЗ.
4. Сопутствующая терапия: Многие участники исследований принимали сопутствующую терапию, такую как статины и антигипертензивные препараты, которые могли исказить результаты исследований.
5. Генетические факторы: Генетические факторы могут влиять на ответ человека на добавки витамина D. Некоторые люди могут быть более восприимчивы к влиянию витамина D, чем другие.C. Recommendations for vitamin D additives:
Currently, there is no consensus regarding recommendations on the additives of vitamin D for the prevention of the CVD. Many medical organizations recommend maintaining the adequate level of vitamin D for the overall health of bones, but do not recommend the routine additives of vitamin D for the prevention of SVD.
People with vitamin D deficiency, especially those who have SSZ risk factors, can be useful to take vitamin D additives under the supervision of a doctor. The dosage of vitamin D should be individualized depending on the level of 25 (OH) D and other risk factors.
VI. Methods for assessing vitamin D status
The assessment of the status of vitamin D is crucial for the identification of persons with a deficiency of vitamin D and for monitoring the effectiveness of vitamin D.
A. Measurement 25 (OH) D:
The most accurate and widely used method for assessing the status of vitamin D is the measurement of the level of 25-hydroxyvitamin D [25(OH)D] In blood serum. 25 (OH) D is the main circulating form of vitamin D and reflects both endogenous synthesis and consumption of vitamin D from food sources and additives.
B. Analysis methods:
To measure 25 (OH) D, various analysis methods are used, including:
1. Жидкостная хроматография-масс-спектрометрия (ЖХ-МС): ЖХ-МС является золотым стандартом для измерения 25(OH)D. Это высокоточный и специфичный метод, который позволяет разделять и количественно определять различные метаболиты витамина D, включая 25(OH)D2 и 25(OH)D3.
2. Иммуноанализы: Иммуноанализы, такие как радиоиммунологический анализ (РИА) и иммуноферментный анализ (ИФА), также широко используются для измерения 25(OH)D. Иммуноанализы менее дороги и более доступны, чем ЖХ-МС, но они могут быть менее точными и специфичными.
3. Хемилюминесцентные иммуноанализы (ХЛИА): ХЛИА представляют собой автоматизированные иммуноанализы, которые обеспечивают быстрые и надежные результаты. Они широко используются в клинических лабораториях.C. Interpretation of the results:
Level 25 (OH) D is interpreted as follows:
* Дефицит: < 20 нг/мл (50 нмоль/л)
* Недостаточность: 20-29 нг/мл (50-75 нмоль/л)
* Достаточность: 30-100 нг/мл (75-250 нмоль/л)
* Токсичность: > 100 нг/мл (250 нмоль/л)The recommended optimal level 25 (OH) D for bones and overall health is 30-50 ng/ml (75-125 nmol/l). However, some experts believe that the optimal health of CCC may require a higher level of 25 (OH) D.
VII. Safety and side effects of vitamin D additives
Vitamin D additives are usually considered safe when taken in recommended doses. However, at high doses of vitamin D, side effects can occur, such as hypercalcemia (increased blood calcium), hypercalciuria (increased calcium levels in the urine), nausea, vomiting, constipation and weakness. In rare cases, hypercalcemia can lead to kidney damage and cardiac arrhythmias.
The toxicity of vitamin D is more often found in people taking very high doses of vitamin D (for example,> 10,000 IU per day) for a long period of time. It is important to observe the recommended doses of vitamin D and control the level 25 (OH) D when taking high doses of vitamin D.
People with certain diseases, such as hyperparathyroidism, sarcoidosis and lymphoma, may require more thorough monitoring when taking vitamin D.
VIII. Other sources of vitamin D
In addition to the synthesis in the skin and additives, vitamin D can be obtained from food sources.
A. Food sources:
Some food products contain vitamin D naturally or are enriched with vitamin D. Good sources of vitamin D are:
* Жирная рыба (например, лосось, тунец, скумбрия)
* Яичные желтки
* Говяжья печень
* Обогащенные продукты (например, молоко, йогурт, апельсиновый сок, хлопья)However, the amount of vitamin D contained in food products is usually small, and most people are difficult to get a sufficient amount of vitamin D only from food sources.
B. Ultraviolet radiation (UVB):
The effect of UVB-radiation of sunlight is an important source of vitamin D. However, the amount of vitamin D, synthesized in the skin under the influence of UVB, depends on several factors, as mentioned earlier. A moderate stay in the sun is recommended (for example, 10-15 minutes a day) without sunscreen to stimulate the synthesis of vitamin D. It is important to observe caution in order to avoid sunburn.
IX. Prospects and directions of future research
The role of vitamin D in the health of the CSC is an actively studied area. Additional studies are needed to clarify the effect of vitamin D on various aspects of the SVD and to determine the optimal strategies for using vitamin D for the prevention and treatment of SVD.
A. Future research:
1. Крупные РКИ: Необходимы более крупные и хорошо спланированные РКИ для оценки влияния добавок витамина D на исходы ССЗ в различных популяциях.
2. Индивидуализация дозировки: Необходимы исследования для определения оптимальной дозы витамина D для каждого человека в зависимости от его уровня 25(OH)D, генетических факторов и других факторов риска.
3. Механизмы действия: Необходимы дополнительные исследования для уточнения механизмов, с помощью которых витамин D влияет на ССС.
4. Взаимодействие с другими питательными веществами: Необходимы исследования для оценки взаимодействия витамина D с другими питательными веществами, такими как кальций, магний и витамин K, в отношении здоровья ССС.
5. Генетические исследования: Необходимы генетические исследования для выявления генетических вариантов, которые влияют на ответ человека на добавки витамина D и на риск развития ССЗ.B. Conclusion:
Vitamin D plays an important role in maintaining the health of the CCC. The deficiency of vitamin D is associated with an increased risk of developing various risk factors of the CVD and SVD. However, the results of clinical studies of vitamin D additives in the prevention and treatment of SVD were ambiguous. Additional studies are needed to clarify the role of vitamin D in the health of the CCC and to determine the optimal strategies for using vitamin D to improve the health of the heart and blood vessels. Maintaining an adequate level of vitamin D using sunlight, food sources and additives (if necessary) can be an important strategy for maintaining the health of the CCC.