Bioverfügbarkeit, saisonale Variabilität und Metabolisierung von Photoisomeren des Vitamin D im Menschen

• Antragsteller: Dr. Franz Ewendt
• Fachliche Zuordnung: Ernährungswissenschaften
• Förderung: Förderung von 2023 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 522549509

Die UV-B-Strahlung ist für die Synthese von Vitamin D entscheidend, welches als aktives Hormon Calcitriol, eine zentrale Rolle im Mineralstoffwechsel, bei der Knochenbildung und der Immunantwort spielt. Bei anhaltender UV-B-Bestrahlung kommt es zu einer Photoisomerisierung des Prävitamin D, wodurch sogenannte Photoisomere, insbesondere Lumisterol und Tachysterol, entstehen. Die UV-B-Bestrahlung der Haut führt zur Bildung von Lumisterol3 (L3) und Tachysterol3 (T3). Lumisterol2 (L2) und Tachysterol2 (T2) sind dagegen die dominierenden Photoisomere in Provitamin D2-reichen Lebensmitteln wie Hefe oder Pilzen. Lange Zeit ging man davon aus, dass die in der Haut gebildeten Photoisomere nicht in den Blutkreislauf eintreten und biologisch inaktiv sind. Slominski et al. waren die Ersten, die L3 und T3 im Plasma von Probanden fanden und deren Hydroxylierung zu biologisch aktiven Metaboliten nachweisen konnten. Darüber hinaus zeigen eigene publizierte Studien, dass Mäuse, die L2 oder T2 mit der Nahrung aufnahmen, vergleichsweise hohe Konzentrationen dieser Photoisomere in ihrem Blut und Gewebe aufwiesen, eine deutliche Verringerung des Calcitriolspiegels zeigten und durch eine veränderte Expression von Cyp27b1 und Cyp24a1 in der Niere gekennzeichnet waren. Erstaunlicherweise deuten die Studien an Mäusen und Zellen darauf hin, dass T2 eine Calcitriol-ähnliche Wirkungen besitzt. Die UV-B-Exposition von ergosterolhaltigen Lebensmitteln wird zunehmend zur Anreicherung von Lebensmitteln mit Vitamin D eingesetzt. Die UV-B-Behandlung von Lebensmitteln geht jedoch auch mit der Bildung von Photoisomeren einher. Die gebildeten Mengen an Photoisomeren in diesen Produkten variieren erheblich, sind aber mit denen von Vitamin D2 vergleichbar. Die Bioverfügbarkeit und die Metabolisierung von oral aufgenommenen Photoisomeren beim Menschen ist jedoch bisher unbekannt. Weiterhin ist nicht bekannt, ob die Blutspiegel der endogen gebildeten Photoisomere, ähnlich wie bei Vitamin D, mit den Jahreszeiten variieren. Das aktuelle Projekt hat zum Ziel, die Photoisomere und metabolisierten Hydroxy-Derivate im Plasma von Menschen zu untersuchen, die UV-B-behandelte Lebensmittel verzehrt haben. Die Proben für diese Analyse werden aus einer randomisierten, kontrollierten Interventionsstudie mit 30 gesunden Freiwilligen gewonnen, die 7 Tage lang entweder mit UV-B-Licht behandelte oder nicht-behandelte Pilze verzehrt haben. Die saisonale Varianz von Photoisomer-Metaboliten im Blut wird im Plasma von Probanden aus der deutschen nationalen Kohortenstudie analysiert. Dabei erfordern die Untersuchungen zur Bioverfügbarkeit, Metabolisierung und biologischen Aktivität eine valide Identifizierung und Quantifizierung der Photoisomer-Metaboliten. Die angestrebte Gastinstitution (University of Alabama, Birmingham, USA, Prof. Slominski) bietet ein exzellentes Forschungsumfeld für die Messung verschiedener Photoisomere, was eine Voraussetzung für die weitere Entwicklung dieses Forschungsfeldes ist.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Andrzej Slominski