– Carrier-Protein

Transport-und Internalisierung: Kostenlose Hormon-Hypothese und Bioverfügbar Ligand

Da der 25(OH)D, die sich auf verschiedene binding-Proteine oder freie und ungebundene, die nächste überlegung ist der Mechanismus, durch den 25(OH)D ist verinnerlicht worden, Ziel-Zellen und Gewebe. In der Niere erfolgt der Eintrittsweg durch Megalin-vermittelte Endozytose ., Megalin, auch bekannt als Low-Density-Lipoprotein-verwandtes Protein 2, ist ein großer (600 kDa) Transmembran-Multiligand-Rezeptor, der in Epithelzellen mehrerer anderer Gewebe exprimiert wird. Wenn Megalin zusammen mit seinem Corezeptor Cubilin (460 kDa) exprimiert wird, ist es in der Lage, sowohl DBP als auch ALB und die an sie gebundenen Vitamin-D-Liganden sowie eine Reihe anderer Proteine (z. B. Retinol-bindendes Protein, Transferrin, Apolipoprotein E, epidermaler Wachstumsfaktor usw.) endozytisch zu internalisieren.) ., In dieser Einstellung und in jedem Zelltyp mit der Megalin-Endozytose–Maschinerie und einer adäquaten Expression von CYP27B1 kann das internalisierte Protein bound-25(OH)D als Substrat für die Umwandlung in 1,25(OH)2D dienen.

In Zellen ohne Megalin besteht der wahrscheinlichste Eintrittsweg für Vitamin-D-Metaboliten in der Diffusion freier Formen dieser Metaboliten, obwohl in einigen Zellen mehrere Berichte über niedrige Konzentrationen der Nichtmegalin-Zellassoziation und die Aufnahme von DBP vorliegen . Experimentell wurde jedoch der Vorrang des freien Metaboliteneintrittswegs für 1,25(OH)2D in Keratinozyten nachgewiesen ., In zusätzlichen Studien mit Immunzellen reduzierte die Erhöhung des DBP in Kulturmedien die Reaktionsfähigkeit auf 25(OH)D (wobei 1,25(OH)2D lokal produziert wurde) in anhaftenden Monozyten und dendritischen Zellen, was mit der Hypothese „freies Hormon“ übereinstimmte .

Es wurde auch die Hypothese aufgestellt, dass Zellen zusätzlich zu den explizit ungebundenen Molekülen Vitamin-D-Metaboliten verwenden könnten, die mit einer geringeren Affinität zu ALB gebunden sind. In dieser Einstellung wird der“ bioverfügbare “ Anteil von 25(OH)D berechnet, indem der an ALB gebundene Anteil plus der freie Anteil von 25(OH)D prognostiziert wird (siehe Abb. 51.1) ., Diese Berechnung für den bioverfügbaren 25(OH)D-Status sowie eine direkte Maßnahme für den freien 25 (OH)D-Status wurde in einer Reihe von epidemiologischen Assoziationsstudien verwendet, von denen einige später in diesem Kapitel diskutiert werden. Die Idee des bioverfügbaren oder freien Hormons wurde zuvor auf Cortisol, Schilddrüse, Testosteron und Östrogen angewendet (siehe Tabelle 51.1). In diesen Fällen sequestriert ein entsprechendes hochaffinitätsbindendes Protein, Cortisol-bindendes Globulin (CBG), Schilddrüsenhormon–bindendes Globulin (TBG) oder Sexualhormon-bindendes Globulin (SHBG) einen wesentlichen Teil des gesamten Serum–zirkulierenden Hormons., Der Rest ist frei oder gebunden mit geringerer Affinität zu ALB und auch zu Transthyretin im Fall von Schilddrüsenhormon.

Die Dynamik dieser Wechselwirkungen, ein mehrgliedriges multibindendes Proteingleichgewicht, kann mathematisch beschrieben werden . Aus dieser Perspektive ist die Erwartung, dass der 25 (OH)D-Status (oder ein beliebiger Ligand-of-Interest-Status) durch drei Metriken angemessen beschrieben werden könnte: (1) insgesamt 25 (OH)D; (2) bioverfügbar 25 (OH) D; und (3) frei 25 (OH)D., Die Ausnahme davon wäre das Szenario, in dem Individuen mit der gleichen untersuchten Gesamtligandenkonzentration sehr unterschiedliche bioverfügbare und freie Ligandenspiegel aufweisen könnten, wenn ihre verwandten Bindungsproteinspiegel voneinander abweichen. Für DBP ist bei normalen gesunden Personen der Variationsbereich der DBP-Konzentration etwas eng. Somit sind insgesamt 25(OH)D-Werte wahrscheinlich in Lockstep mit bioverfügbaren und freien 25(OH)D-Werten assoziiert. Die hormonbindenden Proteine (CBG, TBG und SHBG) weisen jedoch einen etwas größeren Konzentrationsbereich in Populationen auf (siehe Tabelle 51.1)., Die Folge davon ist, dass die Gesamtligandenkonzentration signifikant von den bioverfügbaren und freien Ligandenkonzentrationen abweichen kann. Somit können für diese Hormone freie und bioverfügbare Werte klinischen Nutzen haben.

Wie bereits erwähnt, weisen DBP-Spiegel bei typischerweise gesunden Personen keine großen Unterschiede auf, aber es gibt einige physiologische (Schwangerschaft) und pathologische (Lebererkrankungen) Zustände, bei denen der DBP-Spiegel verändert ist . Unter diesen Bedingungen ist es möglich, dass freie und bioverfügbare Werte einen klinischen Nutzen gegenüber den gesamten Serummessungen haben., Das extreme Beispiel dieses Szenarios wird im Dbp Knockout-Mausmodell demonstriert . In dieser Studie, Dbp ( + / + ) – Mäusen wurden im Vergleich gegen Dbp (+/−) und Dbp (−/−) Mäusen. Die 25(OH)D − und 1,25 (OH)2D − Spiegel wurden gemessen, und die Dbp ( + / + ) − Mäuse wiesen die typischen Spiegel der beiden Vitamin-D-Metaboliten auf, wobei Dbp ( + / – ) reduzierte Spiegel aufwies, während in Dbp ( – / – ) die Mengen kaum nachweisbar waren. Die Einnahme von Gesamtserumspiegeln als Marker für den Vitamin − D − Status würde darauf hindeuten, dass Dbp ( + / − ) und Dbp ( – / – ) vermindert bzw. grob mangelhaft waren., Die Knochenqualität bei jedem Tiertyp war jedoch normal. Erst als die Tiere auf Vitamin-D-Mangeldiäten gesetzt wurden, wurden Unterschiede beobachtet, so dass das Dbp (−/−) sekundäre Hyperparathyreoidismus und Knochenanomalien schneller zeigte als ihre Wildtyp-Gegenstücke. Somit waren im DBP-Knockout-Mausmodell die gesamten Serummetabolitenspiegel keine genauen Biomarker des Vitamin-D-Status.In einer anderen Mausstudie wurde der Wildtyp („wild-type“) als „wild-type“ bezeichnet.,, Dbp ( + / + ) Mäuse) wurden von der Entwöhnung bis Woche 8 und Woche 16 mit Diäten gefüttert, die ausschließlich Vitamin D2 (D2) oder Vitamin D3 (D3) enthielten, so dass schließlich alle relevanten Metaboliten in diesen Mäusen ausschließlich entweder die D2-oder D3-Form hatten . In Woche 8 und Woche 16 waren die gesamten Serum-25(OH)D-Spiegel dieser Mäuse ähnlich, aber die physikalisch gemessenen freien 25(OH)D-Spiegel in den D2-gefütterten Mäusen waren vermutlich aufgrund der geringeren Affinität von DBP für 25(OH)höher)D2 im Vergleich zu 25(OH) D3 ., Interessanterweise zeigten die mit D2 gefütterten Mäuse in Woche 16 signifikant höhere BV / TV-und Trabekelzahlen als Mäuse, die mit Vitamin D3-Diät gefüttert wurden. In Woche 8 hatten die D2-Mäuse im Vergleich zu den D3-Mäusen eine signifikant höhere Osteoklastenoberfläche/Knochenoberfläche, erodierte Oberfläche/Knochenoberfläche und mineralische Appositionsrate. Auch in Woche 8 war die Osteoblastenoberfläche / Knochenoberfläche bei D2-Weibchen höher, aber nicht in Woche 8 D2-Männchen. Die Ergebnisse dieser Studie legen nahe, dass freies 25(OH)D einen Einfluss auf einige Aspekte der Skelettfunktion und möglicherweise einen besseren Marker für den Vitamin-D-Status in dieser Umgebung für Mäuse haben kann., Die Frage, ob Free 25(OH)D ein nützlicher Biomarker für die menschliche Gesundheit ist, wird später in diesem Kapitel diskutiert.