Witamina D reguluje pracę setek genów i dziesiątki funkcji fizjologicznych w ludzkim organizmie m.in. tych odpowiedzialnych za sprawność układu odpornościowego. Najnowsze badania wykazały, że każdy z nas inaczej reaguje na witaminę D (ma tzw. inny poziom responsywności), co przekłada się m.in. na szybsze lub wolniejsze tempo procesu starzenia się naszego organizmu.

O aktualnej wiedzy naukowej na temat witaminy D opowiada ekspert w tej dziedzinie – światowej sławy biochemik prof. Carsten Carlberg, kierownik Pracowni Nutrigenomiki w Instytucie Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie.

IRZiBŻ PAN: Najbardziej znanym działaniem witaminy D jest utrzymywanie odpowiedniego poziomu wapnia w organizmie, aby utrzymać prawidłową strukturę kości. Ale to niejedyna jej funkcja, prawda?

Prof. Carsten Carlberg: Tak. Witamina D reguluje nie tylko homeostazę wapnia, ale także naszą odporność. Jest ważna dla „treningu” naszego układu odpornościowego, tak aby działał on efektywnie w przypadku infekcji mikrobów, ale nie reagował nadmiernie w przypadku możliwych reakcji autoimmunologicznych. Jej długotrwały deficyt niedobór może więc prowadzić nie tylko do chorób kości (krzywicy u dzieci i osteomalacji u dorosłych), ale i powoduje wadliwe działanie układu odpornościowego, prowadząc m.in. do zwiększonej podatności na choroby zakaźne czy choroby autoimmunologiczne.

W jaki sposób witamina D reguluje naszą odporność?

Witamina D reguluje pracę setek genów i dziesiątki funkcji fizjologicznych w ludzkim organizmie m.in. właśnie tych odpowiedzialnych za aktywność układu odpornościowego. Znaczącą rolę odgrywa tu receptor witaminy D (ang. Vitamin D Receptor – VDR), który jest odpowiedzialny za przekazywanie odpowiedniego sygnału i następnie modulowanie ekspresji setek genów docelowych. Analiza tego procesu na poziomie molekularnym w warunkach in vivo, czyli u ludzi, jest głównym wyzwaniem dla przyszłych badań genów docelowych witaminy D.

Co wykazały dotychczasowe wyniki prowadzonych przez Pana badań?

Badania wciąż trwają, ale na podstawie dotychczasowych wyników zaproponowaliśmy podział populacji na trzy grupy pod względem poziomu reakcji organizmu na witaminę D: wysoko responsywnych, średnio responsywnych i nisko responsywnych. Wysoki poziom responsywności oznacza, że organizm potrafi maksymalnie wykorzystać działanie witaminy D (ma wysoką skuteczność odpowiedzi molekularnej na witaminę D) i że w tej grupie osób potrzeba suplementacji jest mniejsza niż u osób z grupy nisko responsywnej. Podział ten stanowił i nadal stanowi punkt wyjścia do moich kolejnych badań.

Jakich?

Między innymi przyjrzałem się zależnościom pomiędzy tym podziałem a procesami zachodzącymi na poziomie molekularnym w komórkach wrażliwych na zmianę witaminy D – w kontekście procesu starzenia się.

Starzenie się jest naturalnym i nieuniknionym procesem nagromadzenia uszkodzeń molekularnych i komórkowych, co prowadzi do wadliwych funkcji komórek, tkanek i narządów, które osłabiają całe ludzkie ciało, również pod względem immunokompetencji, czyli zdolności organizmu ludzkiego do odpowiedniego reagowania na ekspozycję na antygen. Wraz ze spadkiem ogólnej immunokompetencji podczas starzenia, maleje również względna liczba komórek odpornościowych.

Nasze badania wykazały jednak, że istnieje różnica między ludźmi tzn. część osób ma wyższy odsetek komórek odpornościowych niż średnia, a część – niższy. W związku z tym można założyć, że w pierwszej grupie tempo starzenia jest wolniejsze, a częstość występowania chorób niższa, podczas gdy w drugiej grupie należy zaobserwować przyspieszone starzenie i wyższy wskaźnik zachorowań. Idąc dalej, na tej podstawie można też założyć, że powiązanie poziomu indywidualnej reakcji organizmu na witaminę D z jego immunokompetencją odgrywa znaczącą rolę w procesie starzenia się.

Ponadto, jestem w trakcie prowadzenia badań w ramach projektu finansowanego z Narodowego Centrum Nauki pt. „Badanie mechanizmów pamięci epigenetycznej na przykładzie odpowiedzi ludzkich komórek odpornościowych na witaminę D”.

Proszę o nich opowiedzieć.

Te badania, mamy taką nadzieję, pozwolą nam odpowiedzieć na pytanie, czy rzeczy, które robimy lub doświadczamy w ciągu naszego życia mogą być przechowywane w postaci epigenomu naszych komórek. Innymi słowy, czy epigenom (czyli zestaw chemicznych modyfikacji DNA regulujących funkcje genomu) pełni funkcję pamięci o naszym stylu życia, na przykładzie witaminy D.

W Instytucie Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie pracuje Pan już dwa lata. Jest Pan założycielem kierowanej przez siebie Pracowni Nutrigenomiki. Czym jest nutrigenomika?

Żywienie jest niezbędnym elementem życia, ponieważ składa się z cząsteczek, które zaspokajają zapotrzebowanie naszego organizmu na makro- i mikroelementy. Co więcej, niektóre z tych cząsteczek bezpośrednio komunikują się z ludzkim genomem (materiałem genetycznym) i epigenomem. I właśnie ta złożona relacja stanowi istotę nutrigenomiki.

To znaczy, że dieta wpływa na organizm człowieka bardziej niż nam się wydaje?

Zdecydowanie. Codzienna komunikacja pomiędzy dietą a (epi)genomem moduluje ekspresję genów w narządach metabolicznych, takich jak tkanka tłuszczowa, mięśnie szkieletowe, wątroba i trzustka, a także w mózgu i układzie odpornościowym. Biologia komórkowa i molekularna stojąca za tymi procesami regulacji genów utrzymuje homeostazę ludzkiego organizmu, która zapobiega powstawaniu chorób niezakaźnych, takich jak otyłość, cukrzyca, choroby sercowo-naczyniowe i nowotwory.

Prowadziłem badania, które wykazały, że (epi)genom nie nadąża z adaptacją do współczesnej diety. W czasie ostatnich 50 lat życie człowieka, w tym jego dieta, zmieniło się tak radykalnie, że ogół populacji nie zdążył się jeszcze przystosować i nie radzi sobie z problemami związanymi z chorobami wynikającymi ze stylu życia, takimi jak nadwaga i otyłość, cukrzyca czy wysokie ciśnienie krwi.

Przykładowo, człowiek przez większość czasu żywił się produktami o niskiej zawartości soli, w związku z tym nasz organizm wypracował sprawny system przyswajania tej soli z naszej diety, który w zamierzchłych czasach był niezbędny, a współcześnie stwarza wiele problemów. Dzisiejsza dieta zawiera dużo soli, a jej nadmiar powoduje wysokie ciśnienie krwi, które zabija każdego roku 10 milionów ludzi na całym świecie.

Można temu zapobiec?

Oczywiście. Nasz los jest w naszych rękach – epigenetyka w większości zależy od tego, co (dobrego lub złego) robimy dla naszego organizmu. Na występowanie tych wymienionych wcześniej chorób wpływa wiele czynników środowiskowych, również nasza dieta, dlatego jeśli tylko będziemy dbali o nasze zdrowie, możemy zminimalizować ryzyko.

Na koniec przypomnijmy jeszcze najnowsze zalecenia dotyczące suplementacji witaminy D. Jakie są wytyczne ekspertów?

Głównym źródłem witaminy D dla organizmu jest synteza skórna w kontakcie z promieniowaniem UV. Dlatego też warto wystawiać naszą skórę do słońca – oczywiście pamiętając o odpowiedniej ochronie przed poparzeniem słonecznym. Zmiana stylu i trybu naszego życia m.in. spędzanie dużej ilości czasu w pomieszczeniach, przekłada się na liczne niedobory witaminy D, zwłaszcza w okresie jesienno-zimowym. Wspomóc nas może dieta, jednak nawet ta zbilansowana i zróżnicowana nie wystarczy. Dlatego w okresie jesienno-zimowym każdy powinien suplementować witaminę D, a osoby, które nie spędzają wystarczającej ilości czasu na świeżym powietrzu nawet latem, powinny suplementować witaminę D przez cały rok.

—

Więcej informacji o Pracowni Nutrigenomiki IRZiBŻ PAN w Olsztynie oraz o najnowszych badaniach zespołu ERA Chair WELCOME2 można znaleźć na stronie: https://welcome2.pan.olsztyn.pl/.