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Prävention

Osteoporose

Obwohl die Osteoporose eine multifaktorielle Erkrankung ist, kann Vitamin-D-Mangel ein wichtiger Faktor sein, der das Risiko von Osteoporose deutlich erhöht. Eine multinationale Umfragestudie (18 verschiedene Ländern mit Breitengraden von 64 Grad nördlicher bis 38 Grad südlicher Breite) von mehr als 2.600 Frauen nach den Wechseljahren mit Osteoporose hat gezeigt, dass 64% der Patienten einen 25-Hydroxyvitamin-D-Spiegel von weniger als 75 nmol/l (30 ng/ml) hatten (45).
Ohne ausreichendes Vitamin D durch Sonneneinstrahlung oder Nahrungsaufnahme kann die Kalziumaufnahme im Darm nicht optimal ablaufen. Dies führt zu einer PTH-Sekretion aus den Nebenschilddrüsen. Erhöhte PTH-Werte führen dann zu einer Steigerung der Knochenresorption, was letztendlich zu osteoporotischen Frakturen und Brüchen führen kann (46). Eine Kohortenstudie, die über 72.000 Frauen nach den Wechseljahren in den USA für 18 Jahre lang begleitete, stellte fest, dass diejenigen, die mindestens 600 IE Vitamin D am Tag aus Nahrung und Nahrungssergänzungen zu sich nahmen, ein um 37% vermindertes Risiko für osteoporotische Hüftfrakturen hatten im Vergleich zu Frauen, die weniger als 140 IE Vitamin D am Tag konsumierten (47).
Die Ergebnisse der meisten klinischen Studien deuten darauf hin, dass eine Vitamin-D-Ergänzung den Verlust von Knochendichte verlangsamen oder das Risiko von osteoporotischen Frakturen bei Männern und Frauen verringern kann, die ansonsten aller Wahrscheinlichkeit nach nicht genügend Vitamin D zu sich nehmen würden. Die jüngsten Analysen zeigten jedoch auch, dass es einen Schwellenwert für die Vitamin-D-Aufnahme gibt, der erreicht werden muss, bevor die positiven Auswirkungen von Vitamin D zu beobachten sind. So konnte beispielsweise eine Meta-Analyse mehrerer randomisierter kontrollierter Studien mit älteren Erwachsenen feststellen, dass eine Ergänzung von 700 bis 800 IE Vitamin D täglich ein 26% bzw. 23% geringeres Risiko von Hüftfrakturen und nicht die Wirbelsäule betreffende Frakturen bewirkten. Im Gegensatz dazu konnte aber eine Ergänzung von nur 400 IE Vitamin D täglich dieses Risiko nicht senken (48). Zusätzlich sind neuere Ergebnisse aus der Women's Health Initiative-Studie mit 36.282 Frauen nach den Wechseljahren ein Beleg dafür, dass die tägliche Ergänzung mit 400 IE Vitamin D3 in Kombination mit 1.000 mg Kalzium nicht ausreichend ist, um das Risiko von Hüftfrakturen im Vergleich zum Placebo deutlich zu senken (49). Eine Forschergruppe schätzt, dass eine tägliche Aufnahme von mindestens 700 IE Vitamin D nötig sein könnte, um den Blutspiegel von 25-Hydroxyvitamin-D im optimalen Bereich zu halten und so das Fraktur-Risiko zu senken (41).

Belege für einen solchen Schwellenwert in der Wirkung von Vitamin D auf die Knochengesundheit lassen sich auch aus früheren Studien ableiten. Eine Studie mit 247 Frauen nach den Wechseljahren zeigte, dass eine Ergänzung mit täglich 500 mg Kalzium und entweder 100 IE oder 700 IE Vitamin D3 für eine Dauer von zwei Jahren den Verlust der Knochendichte im Hüftbereich nur in der Gruppe verlangsamen konnte, die täglich 700 IE Vitamin D einnahm (50). Eine weitere Studie fand heraus, dass die tägliche Ergänzung älterer Männer und Frauen mit 500 mg Kalzium und 700 IE Vitamin D3 für drei Jahre den Verlust der Knochendichte im Hüft- und Wirbelsäulenbereich verringern konnte sowie auch die Häufigkeit der sonstigen Frakturen (51). Eine weitere Analyse dieser Studie ergab, dass beim Absetzen der Kalzium- und Vitamin-D3-Ergänzungen die bessere Knochendichte innerhalb von zwei Jahren verloren ging (52). Eine weitere Studie fand heraus, dass eine orale Ergänzung mit täglich 800 IE Vitamin D3 und 1.200 mg Kalzium für eine Dauer von drei Jahren die Häufigkeit von Hüftfrakturen bei älteren französischen Frauen vermindern konnte (53). Außerdem konnte eine orale Ergänzung der älteren Erwachsenen in Großbritannien mit 100.000 IE Vitamin D3 einmal alle vier Monate (was etwa 800 IE am Tag entspricht) für die Dauer von fünf Jahren das Risiko einer osteoporotischen Fraktur um 33% im Vergleich zum Placebo reduzieren (54). Eine orale Ergänzung mit täglich 400 IE Vitamin D3 für mehr als drei Jahre hatte dagegen keinen Einfluss auf die Häufigkeit von Frakturen in einer Studie mit älteren niederländischen Männern und Frauen (55).
Alle diese Studien zeigen, dass täglich mindestens 700 IE Vitamin D3 nötig sein dürfte, um eine günstige Wirkung auf die Häufigkeit von Frakturen zu erreichen.

Allerdings berichtet die sogenannte RECORD-Studie (Randomised Evaluation of Calcium or Vitamin D), dass eine oral eingenommene Ergänzung von täglich 800 IE Vitamin D3 allein oder in Kombination mit 1.000 mg Kalzium das Auftreten von osteoporotischen Frakturen bei älteren Erwachsenen nicht verhindern konnte, wenn sie bereits eine leichte osteoporotische Fraktur erlitten hatten (56). Die fehlende Wirkung in diesem Fall könnte möglicherweise durch eine geringe Compliance (Therapiebefolgung) in dieser Studie erklärbar sein oder die Tatsache, dass die Vitamin-D-Ergänzung die 25-Hydroxyvitamin-D-Spiegel nicht ausreichend anheben konnte, um den Schutz vor Frakturen zu gewährleisten (41).

Bis heute haben klinische Studien in der Regel gezeigt, dass Vitamin D2 (Ergocalciferol) zur Vorbeugung gegen Frakturen nicht wirksam ist (57). Tatsächlich ist nun auch bekannt, dass Vitamin D3 (Cholecalciferol) bis zu dreimal stärker als Vitamin D2 wirkt (2, 57). Insgesamt deuten die aktuellen Studiendaten darauf hin, dass Vitamin-D3-Ergänzungen von mindestens 800 IE am Tag zur Verringerung von Knochenschwund und Frakturen in der Altenpflege sein können. Damit eine Vitamin-D-Ergänzung als wirksam zur Erhaltung der Gesundheit der Knochen sein kann, muss durch Ernährung oder Ergänzung auch ausreichend Kalzium, 1.000 bis 1.200 mg täglich, aufgenommen werden.


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Krebs

Zwei wichtige Eigenschaften von Krebszellen sind eine mangelnde Differenzierung (Spezialisierung) und das rasche Wachstum (Proliferation). Bei vielen bösartigen Tumoren sind die Vitamin-D-Rezeptoren (VDR) erhalten, darunter Brust-, Lungen-, Haut(Melanom)-, Dickdarm- und Knochenkrebs. Biologisch aktive Formen des Vitamin D wie z. B. Calcitriol und seine Analoga können eine Zell-Differenzierung auslösen und/oder die Vermehrung einer Reihe von Krebs- und Nichtkrebs-Zelltypen in vitro (Zellkultur) hemmen (58). Die Ergebnisse einiger, aber nicht aller epidemiologische menschlichen Studien deuten darauf hin, dass Vitamin D einen Schutz gegen verschiedene Krebsarten bieten kann. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass in epidemiologischen Studien ein solcher Zusammenhang nicht eindeutig nachgeweisen werden kann.


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Darmkrebs

Die geografische Verteilung der Sterblichkeitsrate beim Darmkrebs entspricht der historischen geografischen Verteilung der Rachitis (59). Dies ist ein Indiz, dass die verringerte Sonnenbestrahlung und verminderte Vitamin-D-Versorgung im Zusammenhang mit einem erhöhten Risiko für Darmkrebs steht. Allerdings konnten prospektive Kohortenstudien im Allgemeinen keinen Zusammenhang zwischen der Gesamt-Vitamin-D-Aufnahme und einer signifikanten Minderung des Darmkrebsrisikos finden, solange andere Risikofaktoren berücksichtigt wurden (60-63). Einige neuere Studien haben gezeigt, dass eine höhere Vitamin-D-Zufuhr und die 25-Hydroxyvitamin-D-Blutspiegel im Zusammenhang mit einem verringerten Darmkrebsrisiko stehen.
Eine Fünf-Jahres-Studie mit mehr als 120.000 Menschen konnte feststellen, dass Männer mit der höchsten Vitamin-D-Zufuhr ein um 29% niedrigeres Risiko von Darmkrebs als die Männer mit der niedrigsten Vitamin-D-Zufuhr hatten (64). Die Vitamin-D-Aufnahme stand in dieser Studie bei Frauen nicht signifikant in Zusammenhang mit dem Darmkrebsrisiko. Außerdem zeigte sich ein umgekehrter Zusammenhang zwischen der Höhe der 25-Hydroxyvitamin-D-Blutspiegel, die der Vitamin-D-Zufuhr und Vitamin-D-Synthese entsprechen, mit dem Risiko von potenziell prekanzerösen kolorektalen Polypen (65) und Hinweisen auf die Zellproliferation von epithelialen Darmzellen (66), zwei Biomarker für das Darmkrebsrisiko.
In jüngster Zeit berichtete eine Fallstudie der Nurses'-Health-Study-Gruppe, dass die 25-Hydroxyvitamin-D-Blutspiegel im umgekehrten Zusammenhang mit dem kolorektalen Karzinom stehen (67). Eine randomisierte, placebokontrollierte Doppelblindstudie mit 36.282 Frauen nach den Wechseljahren im Rahmen der Women's-Health-Initiative-Studie konnte feststellen, dass eine Kombination von zusätzlichem Vitamin D (400 IE täglich) und Kalzium (1.000 mg täglich) nicht zu einer geringeren Häufigkeit für Darmkrebs führte (68). Allerdings wurde auch hier vermutet, dass die tägliche Dosis Vitamin D, 400 IE, zu gering war, um eine Auswirkung auf das Krebsrisiko zu zeigen (69). In der Tat geht auch eine aktuelle Studie zur wirksamen Dosis davon aus, dass erst die tägliche Aufnahme von 1.000 IE Vitamin D das Risiko von Darmkrebs um 50% verringert (70).


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Brustkrebs

Obwohl die Mortalität bei Brustkrebs einer ähnlichen geographischen Verteilung wie beim Darmkrebs folgt (59, 71), sind hier direkte Beweise für einen Zusammenhang zwischen der Vitamin-D-Versorgung und dem Brustkrebsrisiko begrenzt. Eine prospektive Studie über Frauen, die an der NHANES-I-Studie teilnahmen (National Health and Nutrition Examination Survey) stellte fest, dass verschiedene Werte der Sonnenbestrahlung und ernährungsbedingten Vitamin-D-Aufnahme im Zusammenhang mit einem reduzierten Risiko für Brustkrebs in den folgenden 20 Jahren (72) standen. Aktuell fand eine 16-Jahres-Studie mit mehr als 88.000 Frauen, dass eine höhere Aufnahme von Vitamin D im Zusammenhang mit einem wesentlich geringeren Risiko für Brustkrebs bei Frauen vor den Wechseljahren stand, jedoch nicht bei Frauen nach den Wechseljahren (73). Eine dosisabhängige Auswertung von zwei Fallstudien, in denen Frauen mit Brustkrebs deutlich niedrigere 25-Hydroxyvitamin-D-Blutspiegel im Vergleich zu gesunden Frauen hatten (74, 75), zeigte, dass Frauen mit 25-Hydroxyvitamin-D-Spiegeln von 52 ng/ml (130 nmol/l) ein 50% niedrigeres Risiko für die Entwicklung von Brustkrebs im Vergleich zu Frauen mit 25-Hydroxyvitamin-D-Spiegeln unter als 13 ng/ml (32,5 nmol/l) hatten (76). Um einen 25-Hydroxyvitamin-D-Spiegel von 52 ng/ml zu erreichen, ist laut den Forschern eine Ergänzung mit täglich 4.000 IE Vitamin D3 nötig oder zumindest 2.000 IE Vitamin D3 täglich bei sehr moderater Sonnenexposition (76). Die derzeitige Obergrenze der Aufnahmemenge (UL) für Erwachsene ist jedoch bislang vom Food and Nutrition Board des US-Amerikanischen Institute of Medicine auf 2.000 IE pro Tag festgelegt.


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Prostatakrebs

Epidemiologische Studien zeigen Zusammenhänge zwischen den Risikofaktoren für Prostatakrebs und Umständen, die zu einem verminderten Vitamin-D-Spiegel führen können (58). Ein höheres Alter ist ein Risikofaktor für Prostata-Krebs wie auch eine verminderte Sonneneinstrahlung und eine geringere Kapazität, Vitamin D zu synthetisieren. Die Häufigkeit von Prostatakrebs ist bei afroamerikanischen Männer höher als bei weißen amerikanischen Männern, und der hohe Melaningehalt dunkler Haut ist dafür bekannt, die Wirksamkeit der Vitamin-D-Synthese zu vermindern. Geographisch ist die Mortalität von Prostatakrebs dort höher, wo weniger Sonnenlicht verfügbar ist. Nach aktuellen Erkenntnissen können Zellen der Prostata in Kultur das 25-Hydroxyvitamin-D3-1-Hydroxylase-Enzym herstellen, im Gegensatz zur Niere ist in der Prostata die Synthese des Enzyms jedoch nicht vom PTH oder Kalzium abhängig, was auch die Idee unterstützt, dass eine Erhöhung des 25-Hydroxyvitamin-D-Spiegels sinnvoll für die Prävention von Prostatakrebs sein könnte (101).
Im Gegensatz dazu haben jedoch prospektive Studien keine allgemeinen signifikanten Beziehungen zwischen 25-Hydroxyvitamin-D-Spiegel und dem späteren Risiko einer Entwicklung von Prostatakrebs finden können (102-105). Obwohl eine Studie an finnischen Männern festgestellt hatte, dass niedrige 25-Hydroxyvitamin-D-Spiegel im Zusammenhang mit einer schnelleren und aggressiveren Entwicklung von Prostatakrebs stehen (82), konnte eine weitere prospektive Studie von Männern aus Finnland, Norwegen und Schweden eine U-förmige Beziehung zwischen dem 25-Hydroxyvitamin-D-Spiegel und dem Prostatakrebs-Risiko feststellen. In dieser Studie konnten 25-Hydroxyvitamin-D-Konzentrationen von unter 19 nmol/l oder über 80 nmol/l mit einem höheren Risiko für Prostatakrebs in Zusammenhang gebracht werden (83). Weitere Forschung ist notwendig, um die Art der Beziehung zwischen dem Vitamin-D-Status und dem Risiko, an Prostatakrebs zu erkranken, zu bestimmen.


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Autoimmunerkrankungen

Insulin-abhängiger Diabetes mellitus (IDDM, Typ-1-Diabetes mellitus), Multiple Sklerose (MS) und rheumatoide Arthritis (RA) sind Beispiele für Autoimmunerkrankungen. Autoimmun-Krankheiten treten auf, wenn der Körper eine Immunantwort gegen sein eigenes Gewebe richtet statt gegen fremde Pathogene. Bei Typ-1-Diabetes sind die insulinproduzierenden Beta-Zellen der Bauchspeicheldrüse das Ziel der unangemessenen Immunantwort. Bei der MS sind die Ziele die Myelin produzierenden Zellen des zentralen Nervensystems (Myelin ist eine schützende und isolierende Außenschicht der Nerven), und bei rheumatoider Arthritis sind die Ziele die Kollagen produzierenden Zellen der Gelenke (84). Autoimmun-Reaktionen werden durch die T-Zellen des Immunsystems ausgelöst. Die biologisch aktive Form von Vitamin D, Calcitriol, kann die Immunantworten der T-Zellen modulieren, sodass Autoimmunreaktionen vermindert werden. Die Behandlung mit Calcitriol hat positive Auswirkungen in Tier-Modellen von Typ-1-Diabetes, MS und rheumatoider Arthritis.
Epidemiologische Studien konnten feststellen, dass die Prävalenz von Typ-1-Diabetes, MS und RA in Ländern, die weiter vom Äquator entfernt sind, erhöht ist. Dies deutet darauf hin, dass eine niedrigere UVB-Exposition durch weniger Sonnenstrahlung und der damit verbundene Rückgang der endogenen Vitamin-D-Synthese eine Rolle in der Pathologie autoimmuner Erkrankungen spielen kann. Die Ergebnisse mehrerer prospektiver Kohortenstudien deuten auch darauf hin, dass eine ausreichende Zufuhr von Vitamin D das Risiko von Autoimmun-Krankheiten verringern kann. Eine prospektive Kohortenstudie von Kindern, die im Jahr 1966 in Finnland geboren wurden und dreißig Jahre lang begleitet wurden, konnte feststellen dass diejenigen, die zusätzliches Vitamin D während des ersten Lebensjahres bekommen hatten, ein signifikant geringeres Risiko für die Entwicklung von Typ-1-Diabetes hatten, während Kinder, die im Verdacht standen, während des ersten Lebensjahres eine Rachitis zu entwickeln (ein schwerer Vitamin-D-Mangel), ein signifikant höheres Risiko für Entwicklung von Typ-1-Diabetes hatten (85).
Ein Vitamin D-Mangel wurde auch in Zusammenhang mit multipler Sklerose gebracht. Eine aktuelle Fallstudie an US-Soldaten, darunter 257 Fälle von MS-Erkrankten, fand heraus, dass Patienten im der höchsten Quintil des 25-Hydroxyvitamin-D-Blutspiegels (> 99,1 nmol/l) ein 62% niedrigeres Risiko für die Entwicklung von MS zeigten (86). Eine Beziehung zwischen diesem Indikator der Vitamin-D-Versorgung und MS konnte nicht bei schwarzen oder lateinamerikanischen Probanden nachgewiesen werden, aber die Möglichkeit, solche Zusammenhänge zu erkennen, war durch eine kleine Stichprobengröße und einen insgesamt niedrigen 25-Hydroxyvitamin-D-Spiegel auch sehr begrenzt (86). In zwei großen Kohortenstudien der US-amerikanischen Frauen, die mindestens zehn Jahre lang beobachtet wurden, stand eine Vitamin-D-Ergänzung im Zusammenhang mit einer erheblichen Verringerung des Risikos der Entwicklung von MS (87). Ebenso hatten die Frauen nach den Wechseljahren mit der höchsten Vitamin-D-Zufuhr nach 11 Jahren Beobachtung insgesamt ein deutlich geringeres Risiko für die Entstehung einer rheumatoiden Arthritis als jene mit der niedrigsten Aufnahme (88). Daher zeigen sowohl Studien am Tiermodell als auch menschliche epidemiologische Studien, dass das Aufrechterhalten eines ausreichenden Vitamin-D-Spiegels helfen kann, das Risiko von verschiedenen Autoimmunerkrankungen zu senken.


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Bluthochdruck (Hypertonie)

Die Ergebnisse von epidemiologischen und klinischen Studien legen einen umgekehrten Zusammenhang zwischen der Höhe des Calcitriol-Blutspiegels und erhöhtem Blutdruck nahe. Die jüngsten Erkenntnisse, die besagen, dass Calcitriol die Expression des Gens für Renin senkt, wie im Abschnitt zur Funktion von Vitamin D besprochen, könnten dies erklären. Daten aus epidemiologischen Studien deuten darauf hin, dass Umstände, die eine Vitamin D-Synthese in der Haut vermindern, wie eine dunkle Hautfarbe oder das Leben in gemäßigten Breiten, mit einer erhöhten Prävalenz von Bluthochdruck einhergehen (89).
Eine kontrollierte klinische Studie mit 18 hypertensiven Männern und Frauen in den Niederlanden fand heraus, dass die Exposition gegenüber UVB-Strahlung dreimal wöchentlich für eine Dauer von sechs Wochen während des Winters den 25-Hydroxyvitamin-D-Blutspiegel erhöhen und den 24 Stunden lang gemessenen systolischen und diastolischen Blutdruck signifiant senken konnte, im Durchschnitt um 6 mmHg (90). In randomisierten kontrollierten Studien zur Vitamin-D-Ergänzung konnte eine Kombination von täglich 1.600 IE Vitamin D und 800 mg Kalzium für eine Dauer von acht Wochen einen signifikanten Rückgang des systolischen Blutdrucks um 9% bei älteren Frauen im Vergleich zur Einzelgabe von Kalzium (91). Eine Ergänzung mit täglich 400 IE Vitamin D oder einer einzelnen Dosis von 100.000 IE Vitamin D konnte jedoch den Blutdruck bei älteren Männern und Frauen über einen Zeitraum von zwei Monaten jedoch nicht signifikant senken (92, 93). Derzeit sind die Daten aus kontrollierten klinischen Studien noch zu begrenzt, um festzustellen, ob eine Vitamin-D-Ergänzung eine allgemein wirksame Senkung des Blutdrucks oder eine Prävention des Bluthochdrucks bewirken kann.


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