ویتامین D و نور ماوراء بنفش - یک فرآیند قابل توجه است
روشی که بسیاری از مهره داران از نور خورشید برای تولید ویتامین D3 در پوست استفاده می کنند و اینکه چگونه این فرآیند توسط خود نور تنظیم می شود، هنوز موضوع تحقیقات زیادی است. بیشتر مطالعات مربوط به زیست شناسی انسان است، اما محققانی مانند هولیک، فرگوسن و گرمن در ایالات متحده در حال جمع آوری شواهدی هستند که نشان می دهد این فرآیند در پوست خزندگان بسیار شبیه است.
یک نمودار متحرک ساده شده (شکل 1، زیر) مسیر ویتامین D را نشان می دهد.
این مسیر زمانی شروع می شود که کلسترول، پروویتامین D، (نام کامل 7-dehydrocholesterol یا 7DHC) توسط سلول های پوست ساخته می شود. هنگامی که در معرض UVB در طول موجهای بین 290 تا 315 نانومتر قرار میگیرد، این پروویتامین D که در غشای سلولی نگهداری میشود، در واقع بسیار سریع به پیشویتامین D3 تبدیل میشود. حداکثر تولید 297 نانومتر است.
سپس پیشویتامین D3 به آهستگی در پوست گرم طی چند ساعت به ویتامین D3 تبدیل میشود (با آرایش مجدد اتمها در مولکول تبدیل میشود). برای اینکه واکنش با سرعت عادی پیش برود به گرما نیاز است. خزندگان این گرما را از خورشید دریافت می کنند، زیرا در حال غرق شدن هستند.
The vitamin D3 is released from the skin cell membranes and is taken up by a "vitamin D-binding protein" into the plasma. It is thus carried in the bloodstream from the skin to the liver, where it is hydroxylated to calcediol, 25-hydroxy-vitamin D3. This is the substance which is tested for in blood samples taken to assess the reptile's vitamin D status.
Calcediol is then circulated in the bloodstream all around the body. In the kidneys, some is converted to the active hormone calcetriol. This plays a major part in calcium metabolism, governing the levels of calcium in the blood by controlling absorption of calcium from the gut and also from the bones, should dietary levels be inadequate for the body's needs.
همچنین در سالهای اخیر مشخص شده است که کلسدیول نقش مهمی در عملکرد طبیعی سایر اندامها دارد. این ماده توسط سلول های سراسر بدن جذب می شود و از طریق داخل سلولی به کلستریول تبدیل می شود. این عمل موضعی اثرات مفیدی بر سیستم ایمنی، سیستم قلبی عروقی و در جلوگیری از سرطانی شدن سلول های بسیاری از اندام ها با کنترل تقسیم سلولی دارد.
There is also new evidence that skin cells in sunlight can actually complete the entire pathway from provitamin D to calcetriol intracellularly, which may increase the skin's resistance to cancer.
Calcediol, in humans, has a half-life of about two weeks in the bloodstream. In some reptiles, this circulating calcediol may act as the body's main store of vitamin D.
ویتامین D3 در غلظت های بالا در جریان خون باقی نمی ماند. در انسان، آنچه در کبد به کلسدیول هیدروکسیله نمی شود، به چربی بدن وارد می شود، جایی که ظاهراً در آنجا ذخیره می شود. چنین فروشگاهی ممکن است دوام بیاورد
مقررات تولید ویتامین D3
ویتامین D3 ماده ای است که به مقدار زیاد سمی است. از دهه 1920، ویتامین D برای مصرف انسان برای ریشه کنی راشیتیسم به شیر اضافه شد. با این حال، این کار در اروپا در دهه 1950 ممنوع شد، زیرا کودکان از مصرف بیش از حد در رنج بودند.
در خزندگان، ویتامین D اضافه شده بیش از حد به رژیم غذایی منجر به هیپرویتامینوز{0}}D میشود که باعث آسیب کلیه، کلسیفیکاسیون بافتهای نرم، از جمله رگهای خونی اصلی، و مرگ زودرس میشود.
با این حال، هیپرویتامینوز D در خزندگان (یا هر گونه دیگری) که ویتامین D خود را از نور خورشید به دست میآورد، بدون توجه به مدت زمانی که غرق میشوند، شناخته نشده است. این به این دلیل است که مکانیسمهای ایمنی داخلی وجود دارد که از تولید بیش از حد ویتامین جلوگیری میکند. D در پوست جالب توجه است، همانطور که در نمودار متحرک، شکل 2 (زیر) دیده می شود، اینها نیز به نور فرابنفش متکی هستند.
همانطور که قبلا دیدیم، وقتی خزنده در معرض نور کامل خورشید قرار می گیرد، پیش ویتامین D3 بسیار سریع تولید می شود و در پوست تجمع می یابد. تبدیل آن به ویتامین D3 فرآیندی بسیار کندتر و وابسته به حرارت است. ممکن است انتظار داشته باشید که مقادیر زیادی از preD3 ساخته شود، اما این اتفاق نمی افتد. این به این دلیل است که preD3 به نور ماوراء بنفش تا 325 نانومتر نیز حساس است. نسبت به سرعت به دو محصول غیر فعال بیولوژیکی، لومیسترول 3 و تاکیسترول 3 تبدیل می شود. اینها نیز در پوست تجمع می یابند.
بیشتر مطالعات روی پوست انسان انجام شده است، اما اعتقاد بر این است که همین روند در خزندگان نیز رخ می دهد. lumisterol3 از نمونه های پوست مارمولک در معرض نور خورشید جدا شده است.
همچنین خط دوم دفاعی در برابر تولید بیش از حد D3 وجود دارد. همانطور که قبلا دیدیم، ویتامین D3 پس از تولید، در جریان خون به کبد منتقل می شود. با این حال، اگر ویتامین D3 اضافی در پوست ایجاد شود، برای مثال، اگر، برای مثال، بیشتر از مقدار پروتئین اتصال دهنده تولید شود که می تواند اشعه ماوراء بنفش را حذف کند، این نیز به سه ماده جدید تجزیه می شود: سوپراسترول ها و 5،6 ترانس-ویتامین D. این محصول اخیر دارای فعالیت بیولوژیکی است. اعتقاد بر این است که دیگران بی اثر هستند.
چه اتفاقی برای همه این محصولات بیاثر-میافتد؟ تحقیقات در حال انجام است؛ با این حال، ما می توانیم حدس بزنیم که به طور خاص lumisterol3 و tachysterol3 ممکن است به عنوان منبع preD3 استفاده شوند. این به این دلیل است که تولید آنها از preD3 یک واکنش برگشت پذیر است.
در زیر نور فرابنفش، تعادلی با غلظتهای متفاوت از این سه مورد شکل میگیرد که تا حدی به طول موجهای دقیق نور بستگی دارد. این سه ماده دارای طیف عمل کمی متفاوت هستند. Lumisterol3 ممکن است توسط نور با طول موج تا 315nm به preD3 تبدیل شود. tachysterol3 تا 335 نانومتر پاسخ می دهد که در محدوده UVA قرار دارد.
این ممکن است تا زمانی که تأثیر جو بر تابش خورشید را در نظر نگیریم، تفاوت قابل توجهی به نظر نمی رسد. طول موج های پایین تر با سهولت بیشتری توسط جو جذب می شوند. هنگامی که خورشید در آسمان پایین است، در اوایل صبح، اواخر بعد از ظهر، و در بیشتر فصل زمستان در عرض های جغرافیایی شمالی، طول موج های زیر 300 نانومتر ممکن است هرگز به سطح زمین نرسند. در این زمانها، سنتز preD3 از پروویتامین D تقریباً به طور کامل متوقف میشود، اما حداقل از نظر تئوری ممکن است که نور فرابنفش با طولموجهای کمی بالاتر، تبدیل تاکیسترول 3 را که اتفاقاً واکنشپذیرترین ماده از این سه ماده است، به کمک کند. preD3. اگر این اتفاق بیفتد، زمانی که UVB با طول موج کم کافی برای ایجاد مقدار کافی از پروویتامین D وجود ندارد، ممکن است منبعی از preD3 باشد.
تنظیم رفتاری قرار گرفتن در معرض UVB.
برخی از خزندگان ممکن است بتوانند تشخیص دهند که آیا به ویتامین D نیاز دارند یا نه، و زمان سپری شدن در زیر نور UVB را بر این اساس تغییر دهند. در یک مطالعه، آفتابپرستهای پلنگ (Furcifer pardalis) که از رژیم غذایی کم ویتامین D3 تغذیه میکردند، زمان بیشتری را در مقایسه با افرادی که از رژیم غذایی D3 بالا استفاده میکردند، در زیر نور فرابنفش صرف کردند. علاوه بر این، آنها بیشتر جذب لامپ هایی بودند که UVB ساطع می کردند تا لامپ های به همان اندازه روشن که UVA ساطع می کردند. مشخص نیست که آیا آنها واقعاً می توانند UVB را ببینند یا خیر، اما به نظر می رسد که می توانند آن را با روش هایی تشخیص دهند.