Die Erforschung des Vitamin D Teil III: Von der Synthese zur Entdeckung der lebenswichtigen Metaboliten
1930er–1950er Jahre: Erste Synthese und Mechanismen:
In den 1930er Jahren wurden Vitamin D₂ und D₃ erstmals chemisch synthetisiert. Dies ebnete den Weg für die Erforschung ihrer biologischen Funktionen. WissenschaftlerInnen stellten fest, dass Vitamin D eine zentrale Rolle bei der Regulation des Kalzium- und Phosphatstoffwechsels spielt. Es wirkt über drei Hauptmechanismen:
Stimulation der Aufnahme von Kalzium und Phosphat im Darm.
Mobilisierung von Kalzium aus den Knochen ins Blut.
Förderung der renalen Rückresorption von Kalzium in den Nieren.
In den 1940er und 1950er Jahren untersuchten ForscherInnen die Interaktion von Vitamin D mit Hormonen wie Parathormon (PTH) und Calcitonin, die ebenfalls den Kalziumstoffwechsel regulieren. Außerdem zeigte sich, dass Vitamin D nicht nur die Aufnahme von Kalzium fördert, sondern auch dessen Mobilisierung aus den Knochen unterstützt, um die Blutkalziumkonzentration konstant zu halten.
1960er Jahre: Entdeckung der Metaboliten:
In den 1960er Jahren wurde intensiv erforscht, ob Vitamin D in seiner ursprünglichen Form biologisch aktiv ist oder metabolisiert werden muss. Radioaktiv markierte Formen von Vitamin D₂ und D₃ ermöglichten die Untersuchung ihrer Stoffwechselwege.
Cambridge: Egon Kodiceks Gruppe untersuchte die Aktivität von Vitamin D, wobei zunächst fälschlicherweise angenommen wurde, dass es ohne Umwandlung aktiv sei.
University of Wisconsin-Madison: Hier konnte gezeigt werden, dass Vitamin D in der Leber zu 25-Hydroxyvitamin D₃ (25-OH-D₃) umgewandelt wird, der wichtigsten zirkulierenden Form von Vitamin D und wesentlich für den Kalziumstoffwechsel ist.
1970er Jahre: Hormonell aktive Form und therapeutische Nutzung:
Anfang der 1970er Jahre entdeckte man den weiteren potenten Metaboliten 1,25-Dihydroxyvitamin D₃ (1,25-(OH)₂D₃), der in den Nieren gebildet wird. Dieser Metabolit erwies sich als hormonell aktiv und reguliert sowohl Kalzium- als auch Phosphatspiegel im Blut. Damit war endgültig bewiesen, dass Vitamin D in mehreren Schritten aktiviert werden muss, bevor es seine volle Wirkung entfaltet.
Mitte der 1970er Jahre wurde 1,25-(OH)₂D₃ synthetisiert und unter dem Namen Calcitriol klinisch eingesetzt, z. B. zur Behandlung von Rachitis und Osteomalazie. Zudem wurden andere Metaboliten wie 24,25-Dihydroxyvitamin D₃ identifiziert, die als inaktive Formen gelten.
Die Forschung von 1930er bis zu den 1970er Jahren legte den Grundstein für unser heutiges Verständnis des des Vitamin-D-Stoffwechsels. Von den ersten chemischen Synthesen über die Entdeckung der wichtigsten zirkulierenden Form 25-OH-D₃ bis hin zur Identifizierung der hormonell aktiven Form 1,25-(OH)₂D₃ zeigt sich, wie schrittweise wissenschaftliche Erkenntnisse grundlegende biologische Prozesse aufklärten und neue therapeutische Möglichkeiten schufen.
Im nächsten und letzten Teil dieser Reihe wird die Geschichte von Vitamin D ab 1975 fortgesetzt. Dabei liegt der Fokus auf den Entdeckungen rund um den Vitamin-D-Rezeptor, die Signaltransduktionsmechanismen, die Rolle von Vitamin D bei der Genregulation sowie auf den klinischen Anwendungen und modernen Therapien, die auf den früheren Erkenntnissen aufbauen.
Quellen:
DeLuca, H. F. (2014). History of the discovery of vitamin D and its active metabolites. BoneKEy Reports, 3, 479. Quelle
Jones, G. (2022). 100 YEARS OF VITAMIN D: Historical aspects of vitamin D. Endocrine Connections, 11(4), e210594. Quelle