SEMMELWEIS EGYETEM DOKTORI ISKOLA

Átírás

1 Doktori értekezés A D vitamin/d vitamin receptor rendszer szerepe a colorectalis daganatok, az osteoporosis és a 2-es típusú diabetes mellitus patomehanizmusában Dr. Speer Gábor Semmelweis Egyetem, Általános Orvostudományi Kar, I.sz. Belgyógyászati Klinika 2001 témavezető: Dr. de Châtel Rudolf SEMMELWEIS EGYETEM DOKTORI ISKOLA Elméleti orvostudomány

2 TARTALOMJEGYZÉK Rövidítések jegyzéke oldal Bevezetés oldal Irodalmi áttekintés...4. oldal Bevezetés a munkahipotézisbe..24. oldal Célkitűzések..27. oldal Betegek és módszerek oldal Eredmények oldal Az eredmények összegzése oldal Megbeszélés..44. oldal Következtetések.49. oldal Ábrák.50. oldal Köszönetnyilvánítás oldal Irodalomjegyzék oldal Saját közlemények jegyzéke oldal Összefoglaló oldal Summary oldal 2

3 RÖVIDÍTÉSEK JEGYZÉKE 25OHD3: 25 hidroxi kolekalciferol 1,25(OH) 2 D3: 1,25 dihidroxi kolekalciferol (kalcitriol) PTH: parathormon DBP: D vitamin (és metabolitjait) kötő fehérje VDR: D vitamin receptor VDRE: D vitamin responsive element (kötő régió) RXR: retinsav receptor WSD: nyugati típusú diéta (magas zsír-, alacsony kalciumtartalmú) DM1T: 1-es típusú diabetes mellitus DM2T: 2-es típusú diabetes mellitus EGFR: epidermális növekedési faktor receptor ER: ösztrogén receptor ERE: ösztrogén responsive element BMD: csont ásványianyag tartalom OC: osteocalcin UICC: Nemzetközi Rákunió stádiumbeosztási rendszere PCR: polimeráz láncreakció CYP1,-24,-27: ciklikus monooxigenáz 1, -24, -27 IGF-I: inzulin-szerű növekedési faktor-i LBD: ligand kötő régió NLS: nukleáris lokalizációs szignál HVDDR: D vitamin rezisztens rachitis I típusa TF: transzkripciós faktor IP 3 : foszfoinozitol trifoszfát PK: protein kináz camp: ciklikus adenozin monofoszfát GMCSF: granulocita-monocita kolonia stimuláló faktor PTHrp: PTH-szerű fehérje 3

4 Az utóbbi 5 évben a D vitamin szerepéről napvilágot látott publikációk alapján biztosan elmondható, hogy a D vitamin szerepe messze túlszárnyalja az oszteológia szakterületét. A kalcium és csontanyagcserén túl a legígéretesebb a tumorgenezist és tumorprogressziót gátló hatása, legújabban felmerült és legmeglepőbb szerepe pedig a diabetes mellitus patomehanizmusában lehet. Receptorának felfedezése újabb lehetőségeket adott működésének megértéséhez. Mindezeket a nem hiperkalcémizáló hatású D vitamin analógok kifejlesztése és a klinikum számára való elérhetősége támasztják alá. Mindezekből kiindulva vizsgáltuk munkatársaimmal a D vitamin/d vitamin receptor rendszer szerepét a colorectalis daganatok, az osteoporosis és a 2-es típusú diabetes mellitus patomehanizmusában. 1. BEVEZETÉS 1.1. IRODALMI ÁTTEKINTÉS A D vitamin anyagcseréje A magasabb rendű szervezetekben szteránvázas vegyületek képezik három nagy hormoncsoport alapvegyületeit, ezek a kortikoidok, szexhormonok és a D-vitamin. A legújabb irodalom D vitamin helyett inkább D hormonról beszél, ugyanis a vitaminoktól eltérően a szervezet felnőtt korban kellő mennyiségben állítja elő, másrészt nem kofaktora semelyik enzimnek sem. Azonban a hormonoktól eltérően nem belső-elválasztású mirigy termeli és az idegrendszerrel való kapcsolata sem jelentős, bár van (igaz, nem közvetlen) összefüggése a neurohumorális rendszerrel, a mellékpajzsmirigy hormonján keresztül. D2 vitaminhoz (ergokalciferol) táplálékkal (növények termelik), míg D3 vitaminhoz (kolekalciferol) a 7-dehidrokoleszterin biohasznosulásával jut a szervezet. A legfontosabb D3 forrás a halolaj, tojáshéj és a máj, de számos más táplálékban is van D vitamin. A 7- dehidrokoleszterin a bőrben a nap ultraibolya-sugárzásának ( nm) hatására fotolitikus átalakulással (azaz nem enzimatikus úton) D3 previtaminná konvertálódik, majd D3 vitaminná izomerizálódik. Ezek után a májban folytatódik a metabolikus aktivációja: a 25-ös szén atom hidroxilálódik, így alakul ki a 25-hidroxi-kolekalciferol (25OHD3). A hidroxilációt végző enzim a mitokondriális citokróm P-450 monooxigenáz (CYP27). Érdekes, hogy a CYP27 mutációja okozta ún. cerebrotendinus xanthomathosis-ban szenvedőkben a 25(OH)D3 normális szintjét találták, amely egyéb hidroxilációs enzim 4

5 létéről tanúskodik. A 25-hidroxiláció csak a D3 vitamin szinttől függ, így a 25(OH)D3 plazmaszintje tökéletes jelzője a D vitamin háztartás állapotának. A második lépés a D3 vitamin bioaktivációja, melyet a vese 1-alfa-hidroxiláz (CYP1) enzime (a szintén mitokondriális citokróm P-450 monooxigenáz) végez. Így alakul ki az aktív D vitamin metabolit, az 1,25-dihidroxi-kolekalciferol vagy kalcitriol (1,25(OH) 2 D3) (1). Más szövetek is tartalmaznak 1-alfa-hidroxiláz enzimet, de ez az extrarenális 1,25(OH) 2 D3 vitaminforrás csak terhességben illetőleg bizonyos ritkább betegségekben (sarcoidosis, TBC, granulomatosus betegségek, rheumatoid arthritis, lásd 1. táblázat) aktivizálódik, magas szérum 1,25(OH) 2 D3 és kalcium szintet eredményezve. Ha az 1-alfa-hidroxiláz génje az enzim működése szempontjából fontos ponton mutációt tartalmaz, akkor nem képes a beteg 1,25(OH) 2 D3 vitamint képezni (D vitamin függő rachitis I. típusa). A betegséget magas alkalikus foszfatáz aktivitás, emelkedett szérum parathormon (PTH) szint, hipokalcémia, hipofoszfatémia, hipokalciuria, hipofoszfaturia, valamint alacsony szérum 1,25(OH) 2 D3 koncentráció jellemzi. 1. táblázat Hiperkalcémiához vezető jelentős extrarenalis 1-α-hidroxiláz aktivítás különböző betegségekben sarcoidosis TBC AIDS candidiasis lepra reumatoid arthritis silicosis Wegener granulomatosis Hodgkin kór lymphomák T-sejtes leukemia seminoma 5

6 Az 1,25(OH) 2 D3 lebontását a mitokondriális 24-hidroxiláz enzim végzi (ez is P- 450) (CYP24), a végső termék a kalcitroik sav, mely biológiailag teljesen haszontalan. A D vitamin szintézisét végző enzimekkel ellentétben ez az enzim minden D vitaminfüggő (target) szövetben jelen van. Másik útja a D vitamin katabolizmusának az, hogy az 1,25(OH) 2 D3 1,25(R)-(OH)2-23(S),26-laktonná alakul. Érdekes, hogy ez a vegyület anti-d vitamin hatású, így egérben pl. gátolja a csontvelői mononucleáris sejtek 1,25(OH)2D3 okozta fúzióját. A legújabb vizsgálatok azt mutatják, hogy az 1,25(OH) 2 D3 3-béta-hidroxil csoportja 3-alfa pozícióba is tud epimerizálódni. Ez az 1,25(OH) 2-3-epi-D3 átalakulás szövetspecifikus és ez az epimer sokkal lassabban bomlik le, így tartósabb a biológiai hatása (2) A szérum 1,25(OH) 2 D3 szint szabályozása Az 1,25(OH) 2 D3 szintézis legfontosabb regulátorai a PTH, kalcium, foszfor és az 1,25(OH) 2 D3 maga, de számos egyéb faktor is létezik, azonban ezek mind a fentieken keresztül befolyásolják a szérum 1,25(OH) 2 D3 koncentrációt. A hipokalcémia önmagában stimulálja a vesében az 1-alfa-hidroxilázt (növelve így az 1,25(OH) 2 D3 szintet), míg a hiperkalcémia gátolja ezt az enzimet (direkt módon szupprimálja az enzim aktivitását és az mrns szintézisét a vese proximális tubulusaiban), emellett stimulálja a 24-hidroxilázt. A PTH emeli az 1,25(OH) 2 D3 szintet. Hypoparathyreosisban a hipokalcémia ellenére alacsony az 1,25(OH) 2 D3 szint. A PTH is direkt módon a vese 1-alfa-hidroxiláz gén transzkripciójára (mrns) hatva befolyásolja az 1,25(OH) 2 D3 szintet. A PTH az aktív D vitamin trop-hormonjaként is felfogható (3). A metabolikus acidózis két módon hat az 1,25(OH) 2 D3 szintre. Egyrészt növeli a szérum ionos kalcium szintjét a szérum fehérjék kalciumkötő képességének csökkentése révén, másrészt növeli a 24-hidroxiláz aktivitását, azaz az 1,25(OH) 2 D3 degradációját, illetőleg gátolja a PTH (többek között az 1-alfa-hidroxiláz) serkentő hatásait a vesén (2). A táplálékkal felvett foszfát növeli az 1,25(OH) 2 D3 szintet és a vese 1-alfahidroxiláz aktivitását. A hatásmechanizmus még ismeretlen, de annyi bizonyos, hogy a PTH-tól és a kalciumtól független, sőt a korábbi feltételezésekkel szemben, nem függ a vese kortikálisának foszfát tartalmától sem. Állatkísérletek bizonyítják az inzulin és az inzulinszerű növekedési faktor I (insulin-like growth factor I = IGF-I) D vitamin 6

7 anyagcserére kifejtett pozitív hatásait. Ezek az anyagok különösen a PTH-nak az 1,25(OH) 2 D3 termelődésre kifejtett hatását erősítik (2). Az 1,25(OH) 2 D3 is gátolja (feedback) a saját szintézisét, védve a szervezetet a D vitamin intoxikációtól. D vitaminhiányos állatokban az 1-alfa-hidroxiláz aktivitás maximális, míg a 24-hidroxiláz alacsony vagy mérhetetlen. D vitamin kezeléssel az utóbbi aktivitása növelhető. Az 1,25(OH) 2 D3 egyrészt direkt módon hat az enzimekre, másrészt azok mrns-ének átíródását is befolyásolja, így pl. a 24-hidroxiláz enzim génje két ún. D vitamin responsive element-t (VDRE) is tartalmaz, ami az enzim átíródásának szabályozását jelzi (4,5) A D vitamin transzportja A D vitamin és az összes hidroxilált metabolitja lipofil, jól kötődnek a plazma fehérjéihez és így is szállítódnak. A legfontosabb szállító a D vitamin kötő fehérje (D vitamin binding protein = DBP). A DBP a májban szintetizálódik és molárisan 20x nagyobb koncentrációban kering a vérben, mint a D vitamin metabolitok mennyisége. Általában a DBP-nek csak 5 %-a van D vitaminnal telítve, azaz normális körülmények között az összes D vitamin és metabolit fehérjekötött állapotban van. Ebben az állapotban kevésbé metabolizálódnak a májban, aminek az a következménye, hogy a keringésben töltött féléletidő megnő. A DBP-hez nem kötődő D vitamin-metabolitoknak viszont jobb a biológiai hasznosulása és az ún. szabad hormon elmélet szerint, a nem kötött szteroidok egyszerűen csak átdiffundálnak a D vitamin-függő (target) sejtek membránján, vagyis a DBP-k mintegy védő hatással bírnak a D vitamin intoxikáció ellen (2). A DBP-hez kötődő D vitamin a vese glomerulus membránján keresztül filtrálódik és a proximális tubulus sejt megalin-mediált receptorán keresztül endocitózissal kerül a sejtbe. Ez az az út, amivel a DBP-hez kötődő 25(OH)D3-t a vese az 1-alfa-hidroxiláz segítségével 1,25(OH) 2 D3-má aktívája. A megalin gén knock-out (működésképtelenné tett génnel rendelkező) egérnek magas a vizelet 25(OH)D3 ürítése és számos D vitaminhiányra jellemző tünete és csonteltérése is van. Ugyanakkor DBP hiányában, annak ellenére, hogy D vitamin túlterhelés van, a vese 25(OH)D3 felvétele csökken, így aktivációja is, ezáltal a szervezet védett a D vitamin intoxikáció ellen. A DBP szintje májbetegségben, nephrosis szindrómában, malnutricióban csökken, terhességben és ösztrogén terápia során nő (2). 7

8 Érdekesség, hogy eltérő DBP variánsok is léteznek és egyes variánsok előfordulásának összefüggését írták le 2-es típusú diabetes mellitus-szal. Az albumin és a lipoproteinek is fontos D vitamin-kötő molekulák, azonban ezek affinitása sokkal kisebb A D vitamin receptora (1. ábra) A D vitamin receptora (VDR) a nukleáris szteroid/tiroid receptorcsalád tagja, mely a retinsav X receptorával (RXR) és számos más kofaktorral kapcsolódva a ligandkötés után a szabályozott gén ún. VDRE-régiójához kapcsolódva befolyásolja annak működését. A VDR gén a 12-es kromoszómán helyezkedik el. Szerkezete több részből épül fel, amelyek fontosak működésének megértéséhez. Ilyen az ún. ligand kötő domain (LBD), mely az 1,25(OH) 2 D3-at köti meg. A ligandkötés után a VDR/ligand komplex a sejtmagba transzlokálódik a nukleáris transzlokációs szignál (NLS) segítségével. A VDR-n az NLS hely pontmutációi D vitamin rezisztens rachitist okoznak, ugyanis a VDR/D vitamin komplex sejtmagba való transzlokációja sérül. Majd a VDR/D vitamin komplex az RXR-el képez heterodimert, amely konformációváltozást idéz elő a VDR-ben, ami szükséges az aktivációjához. A többi klasszikus hormonreceptor homodimerizációval kapcsolódik és aktiválódik, azonban a VDR homodimer nem aktív. Ha a VDR-nek az RXR-el kapcsolódó részei szenvednek pontmutációt, akkor is D vitamin rezisztencia alakul ki (4). A VDR-nek további fontos része a D vitamin-kötő régió (DBD), amely a D vitamin által szabályozott gének specifikus régióját ismeri fel és köt hozzá, egyeseket pozitívan, másokat negatívan regulálva (2. táblázat). Ezek az ún. VDRE-k két speciális, hat bázisból álló szekvenciaismétlődésből állnak (AGGTCA), amelyeket két/három/négy/öt/hat nukleotidból álló szekvencia választ el egymástól (DR2/DR3/DR4/DR5/DR6). A VDR homodimer a DR6 típusú VDRE-hez, míg a VDR/RXR a DR3-hoz kötődik. VDRE-t tartalmaz többek között a p21 (ez sejtciklust, azaz sejtproliferációt gátol), a fibronektin (ez a sejtadhézióban jelentős és a sejtek metasztázisképzésének fontos része). Az IL-12 és a PTH expresszióját regulálja negatívan a D vitamin, vagyis szintjeiket csökkenti (4). A pozitívan és negatívan regulált géneket az 2. táblázat tartalmazza. Számos nukleáris transzkripciós koaktivátor és komponens kapcsolódik még a VDR/RXR/ligand komplexhez, amelyek szükségesek a regulált gén transzkripciójához (4,5) (lásd alább). 8

9 2. táblázat A VDR/D komplex által szabályozott gének (+ = pozitívan, - = negatívan regulált) osteocalcin + osteopontin + béta3 integrin + 24-hidroxiláz + calbindin + p21 tumor szuppresszor + protein kináz C gamma + PTH - sialoprotein - protein kináz A - PTH-rp - interleukin-2 - További fontos lépések a VDR működésében: a VDR aktivitását fokozza a kazein kináz II okozta foszforiláció, míg a protein kináz C okozta foszforiláció csökkenti. Uraemia-ban gátlódik a VDR/RXR kapcsolódása a DNS-hez. A VDR gén mutációi herediter 1,25(OH) 2 D3 vitamin rezisztens rachitist okoznak (HVDRR), amely csontmineralizációs zavart, alacsony bélből való kalcium abszorpciót, hipokalcémiát és emelkedett kalcitriol szintet eredményeznek (kompenzatorikusan). Ezen betegek csökkent vagy teljesen hiányos válasszal rendelkeznek a D3, D2 vitamin vagy ezek 25-hidroxilált formáinak hatására. A VDR-en az ún. AF kötőhely felelős a számos kofaktor bekötődéséért. Ilyenek a transzkripciós faktor (TF) IIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH és a TATA kötő fehérjék (TBP) és asszociált faktorok (TAF), szteroid receptor koaktivátor 1 (SRC-1), nukleáris receptor koaktivátor (N-CoA1), RAC-3, CBP/p300 komplex (4-6). A VDR fontosságát bizonyítja az a transzgenikus egérmodell, amelyben a VDR gént "kiütötték" (knock out), azaz az újszülött egér nem rendelkezik VDR-rel (7,8). A VDR nélküli egér csontjainak ásványianyag tartalma alacsonyabb a kontrollokénál - mintegy 40%-kal -, az egér hipokalcémiás, hipofoszfatémiás, és hyperparathyreosis gyakran jelenik 9

10 meg. Az 1,25(OH) 2 D3 szérum szintje ezekben az állatokban magas, gyakran jelentkezik allopecia, az ováriumok működése gátolt. Az egerek hamarabb elpusztulnak, azonban az összes fenti tünet kivédhető magas kalciumtartalmú diétával (rescue diet). Ez egyúttal a kalcium szerepét is jelzi a fenti folyamatokban. VDR-t tartalmaznak a bél, csont, vese, mellékpajzsmirigy, izom, emlő, placenta sejtjei, a pancreas béta setjtek, limfociták, keratinociták, a vérképzőszervi rendszer és a reproduktív szervek sejtjei és számos emberi daganatos sejtvonal. Egyes megfigyelések szerint a VDR expressziójának nagyobb foka a colorectalis daganatok jobb prognózisát jelenti. Egy friss közlés szerint - amelyben 75 colorectalis daganatban szenvedő beteget átlagosan 23 hónapig követtek - a colorectalis daganatokban, a korai stádiumban, alacsony VDR szintek agresszív tumort jeleznek, fokozott lehetőséget a recidívára (9). Mások ezt nem erősítik meg, úgy gondolják, hogy a D vitamin hatásait nem befolyásolja a VDR szint. Mindenesetre igaznak tűnő megfigyelés, hogy a jól differenciálódott sejtekben a VDR szint magasabb a kevésbé jól differenciálódott sejtekénél, melyeknek magas metasztatikus potenciáljuk van A D vitamin biológiai és klinikai hatása a tumorgenezisre A D vitaminnak a kalcium anyagcsere szabályozásán kívül számos más funkciója is van (immunmoduláns, sejtdifferenciációt indukál és sejtproliferációt/növekedést gátol, azaz antitumor hatású). A 80-as évek elején merült fel először a D vitaminnak és a kalciumnak colorectalis daganatokat, majd később más tumorokat megelőző szerepe. A kezdeti megfigyelések epidemiológiai jellegűek voltak. Régi ismeret, hogy Amerikában és Kanadában a napsütéses órák számával csökken az emlő- és prostatadaganatok előfordulása, illetve északról dél felé haladva csökken az ovariumcarcinoma gyakorisága (10). Mindebből a D vitamin protektív szerepére következtettek Sejtvonal- és állatkísérletek A genetikai és a táplálkozási tényezők összefüggése is régi megfigyelés. Egereket, melyek az APC (adenomatosis polyposis coli) tumor szuppresszor gén mutációját hordozzák őssejtjeikben (ezáltal gastrointestinalis adenomák, carcinoma-k alakulnak ki generalizáltan, a tumor szuppresszor gén inaktivitása miatt), ha ún. nyugati típusú diétán 10

11 (WSD, western style diet) tartottak (ez alacsony D vitamin és kalcium, magas zsírtartalmú) akkor a colon neopláziák gyakrabban alakultak ki, szemben a magas kalcium és D vitamin tartalmú diétán élő állatokkal (11). Az MCC (mutated in colorectal cancer) tumor szuppresszor gén mutációt hordozó egereket (szintén colorectalis neopláziák kifejlődéséhez vezet, hiszen a tumor szuppresszor gén itt sem működik), ha a WSD-n tartottak, akkor szignifikánsan gyakrabban fejlődött ki malignitás, szemben a kontroll illetve a kalcium és D vitaminban gazdag diétán élőknél (12). E kísérletekből is jól látszik, hogy a genetikai faktorok sejtprolifreációt indukáló hatását a diétás tényezők mennyire befolyásolják. Ezt követően kísérletes eredmények is születtek, amelyekben a D vitamin és metabolitjai gátolták többek között a normál és premalignus rectalis epithelium proliferációját illetve a colorectalis daganatsejtvonalak növekedését is (11). Más kísérletekben azonban karcinogénnel indukált colorectalis daganatképződést az egérben a kalcium illetőleg kalcium+d vitamin kezelés nem befolyásolta, bár a tumorméret növekedését szignifikánsan lassította, ami talán azt jelzi, hogy nem mindegy mi indukálja a daganatot és a tumorgenezis melyik fázisában adnak D vitamin kezelést. Beszámolók szerint a kalcium szupplementáció gátolta az ornitin dekarboxiláz okozta tumor indukciót (13). A D vitamin prostata daganatsejtvonalban csökkentette a retinoblastoma tumor szuppresszor gén (RB) foszforilációját, ezáltal gátolta az E2F-t (transzkripciós faktor), növelte a p21 aktivitását - ami mint ciklin dependens kináz inhibitor gátolja a sejtciklust (14) (2. ábra). Nyaki squamosus carcinomasejtvonalban a D vitamin M koncentrációban hatásosan gátolta a növekedést és a sejtek G 0 -G 1 fázisban blokkolódtak. Prostata daganatsejtvonalban a PSA (prosztataspecifikus antigén) szint és a D vitamin szint között fordított összefüggés volt Karcinogének és D vitamin-/kalciumpótlás Kísérletekben a zsírok hiperproliferációt okozó hatását a magas kalcium tartalmú diéta gátolta. A vastagbélben ugyanis az alimentáris kalcium-foszfát az epesavakkal oldhatatlan surfactant alkot, ami a béllumenben levő citotoxicitást gátolja, védve így a zsírsavaktól a belet, mégpedig úgy, hogy ez a kalciumszappan a hipotézis szerint a sejtmembránoknak a zsírsavak által okozott destabilizációját gátolja (15). Ezen túl, egy publikáció szerint, a ras onkogén mutációinak tumorképződést okozó hatását is befolyásolni képes (13). Szupplementális kalcium - humán kísérletekben - ezt a formációt 11

12 növelte, gátolva így az első stádiumú colorectalis daganatok kialakulását (16). Állatkísérletben magas zsírsavtartalmú táplálék okozta emlődaganatban a proliferáció csökkenthető volt magas kalcium és D vitamin tartalmú diétával (17). Állatkísérletek bizonyítják, hogy maga a WSD diéta colonban, hasnyálmirigyben, prostata-ban és emlőben hiperproliferációt okoz - karcinogén nélkül is - és a vastagbélben például a kalciumpótlás ezt gátolni képes (18). Ezt támasztja alá az a kísérlet is, amelyben 3 hetes egereket különböző diétán tartottak: az ún. 1-es WSD-n, amely csökkent kalciumot és D vitamint, emelt zsírt és foszfátot tartalmazott, a 2-es WSD-n, mely ugyanannyi zsírt és foszfátot tartalmazott, de a kalcium mennyisége 7 mg/g-nyi étel (ez 1.5 mg/kcal humán ételnek megfelelő) és a D vitamin 2.3 IU/g-nyi étel (ez 0.5 IU/kcal humán ételnek megfelelő) volt. A kontroll diéta 5 mg/g-nyi étel (1.4 mg/kcal) kalciumot és 1 IU/g-nyi étel (0.3 IU/kcal) D vitamint tartalmazott. Kilenc hónap etetés után minden állatot karcinogénnel kezeltek 72 órán keresztül. Az eredmények meglepőek voltak: a karcinogén okozta epitéliális sejtproliferáció a pancreas centroacinaris sejtjeiben és az emlő intra- és interlobuláris ductusaiban a WSD1 diétában nem szignifikánsan bár, de magasabb volt, mint a WSD2 és a kontroll diéta esetében, míg a prostata-ban és az emlő terminális ductusaiban ez a különbség szignifikáns volt (19). Ismert továbbá az is, hogy a D vitamin gátolja a kémiailag indukált emlőtumorok növekedését, és a hipodvitaminozisban az emlő terminális ductusaiban epitheliális sejtproliferáció van. Sejtproliferációs kinetikai vizsgálatok születtek a kalcium colorectalis epitéliális sejtjeire kifejtett hatásának mérésére. Egy összefoglaló munka 17 placebo kontrollált vizsgálat eredményeit értékelte (20), és azt találta, hogy a kalciumnak szerepe van a proliferáló sejtek normalizálásában és a colon-epitél kriptáiban levő proliferáló sejtek eloszlásának szabályozásában Retrospektív és követéses humán vizsgálatok Humán kísérletes eredmények is születtek. Maryland város lakosának ben gyűjtött vérét szérumbankba helyezték. A mintákból a szerzők 1980 és 1992 között prostata daganatban szenvedő 61 férfi véréből mértek utólagosan 25 hidroxi D vitamin szintet, de nem találtak szignifikáns összefüggést a prostata daganatok kialakulásával (21). Mások 8 éves prospektív vizsgálatban embert vizsgálva és követve azt találták, hogy 3-szorosan csökkent azokban a colorectalis daganatok gyakorisága, akiknek a D vitamin 12

13 szérum szintje 20 ng/ml felett volt (22). Egyes szerzők 1200 mg napi kalcium fogyasztásánál írtak le a colondaganat elleni védő hatást (23) férfi 19 éves prospektív vizsgálatában 3,75 mikrogrammnál több D vitamin fogyasztása 50%-al redukálta a colorectalis carcinoma incidenciáját, míg 1200mg kalcium/nap 75%-al. Az 1971-ben kezdődött és 1992-ben befejezett az ún. NHANES-1 vizsgálatban 5009 asszonyt, (közülük 190 emlőrákban szenvedőt) követtek. A vizsgálatból egyértelműen kitűnt a napi D vitamin bevitel és az emlőrák csökkent rizikója közti összefüggés (24) A D vitamin biológiai és klinikai hatásai a csontszövetre A D vitamin biológiai hatása a csontszövetre A D vitamin legfőbb hatását a kalcium-anyagcserére fejti ki. Az 1,25(OH) 2 D3 a vékonybélben direkt módon segíti a kalcium felszívódását az enterocitákban (majd a sejtek citoplazmáján és bazolaterális membránján keresztül az a keringésbe jut). Ez a hatás annál kifejezettebb, minél szegényebb a táplálék kalciumban. A foszfor felszívódását a Na-P i kotranszporter expressziójának stimulálásán kersztül segíti (D vitamintól független foszfát felvétel is van). A D vitamin esszenciális faktora a csontképzésnek a csontmátrixfehérjeképzés és az ásványianyag beépítésén keresztül. Érdekes, hogy a 24-hidroxiláz gén knock out egerekben is van csontképzési defektus. Az 1,25(OH) 2 D3 a normál szérum kalcium és foszfát homeosztázist a csont reszorpcióján keresztül is szabályozza, mégpedig az oszteoklasztogenesis és oszteoklaszt aktivitás fokozásával. A kalcium homeosztázisát a PTH és a D vitamin szoros egységben regulálja: Az 1,25(OH) 2 D3 gátolja a PTH szekrécióját és kontrollálja a mellékpajzsmirigy sejtek növekedését. A D vitamin hiánya parathyreoida hiperpláziát és szekunder hyperparathyreosist is okoz. Egyes feltételezések szerint a VDR-nek primer hyperparathyreosist okozó parathyreoidea adenoma kialakulásának gátlásában is fontos szerepe lehet, emiatt újabban a VDR-t, mint a legújabb tumor szuppresszor gént említik. A vesében az 1,25(OH) 2 D3 növeli a kalcium reabszorptióját és segíti a PTH-függő kalcium transzportot a disztális tubulusokba A D vitamin klinikai hatásai a csontszövetben A D vitamin mérsékelt hiánya (12 ng/ml < szérum 25OHD3 < 20 ng/ml) osteoporosis-hoz (egyesek szerint osteoporomalaciához), kifejezett hiánya (szérum 25OHD3 < 12 ng/ml) osteomalaciához vezet. Elsősorban idős emberek osteoporosisa 13

14 esetén, D vitaminnal a csonttörések száma jelentősen csökkenthető (25). D vitamin kezeléskor a csont ásványianyag-tartalma nem nő számottevően, mégis a törések száma 30-70%-kal redukálódik (26). Ez a tény részben a D vitamin-kezeléssel járó izomerő fokozódásnak tulajdonítható, részben a csont minőségében bekövetkező változásoknak (27). D vitamin hiányában az osteoporosis biszfoszfonát kezelésére csökkent válasz tapasztalható (28). Ennek oka, hogy a biszfoszfonátok a csontreszorpció nagymértékű gátlásával relatív hipokalcémiát idéznek elő, amelynek hatására szekunder hyperparathyreosis keletkezik. Ez viszont stimulálja a csontreszorpciót, azaz a biszfoszfonátok hatását rontja. Ezért tehát minden olyan anyag, amely a PTH szekréciót szupprimálni képes, additív hatású, vagyis a biszfoszfonátok antireszorptív hatását erősíti. A biszfoszfonáttal kezelt betegek kb. 60%-ában jelentkező szekunder hyperparathyreosis D vitamin általi szuppressziójával is ilyen additív hatás mutatható ki (29). A D vitamin, illetve aktívált (hidroxilált) analógjainak csontprotektív hatását kimutatták involuciós osteoporosisban (30), glükokortikoidok indukálta osteoporosisban (31), poszttranszplantaciós osteoporosisban (32), valamint hemipareticus betegek immobilizációs osteoporosisában (33). Az utóbbi években derült fény a D vitaminhiány széleskörű előfordulására a civilizált országokban is. Így például a Nyugat-Európából és az Egyesült Államokból származó adatok szerint a 65 év feletti populáció 20-60%-a D vitaminhiányos (34). Ennél is meglepőbb, hogy az Egyesült Államokban gyermekek vizsgálatakor 31%-nál mutatkozott D vitaminhiány (35). Ez felveti azt a kérdést, hogy vajon ilyen körülmények között kialakulhat-e fiatal korban a genetikailag determinált csúcs csonttömeg. Magyarországi vizsgálatok (36) szerint a 65 év feletti lakosság kb. egyharmada D vitaminhiányos, és ennek előfordulása nem függ az emberek anyagi helyzetétől. Felvetődött a "normális" szérum 25OHD3 szérum szint értékének revideálása is. Eddig ugyanis általában ng/ml tartományt tartottak fiziológiásnak. Egy újabb vizsgálat adatai alapján azonban D vitamin adagolásával a szérum 25OHD3 szint 50 ng/mlig történő emeléséig szupprimálható volt a szérum PTH szintje, elsősorban 65 év felettiekben (37). Ez azt jelenti, hogy az eddigi alsó határnál lényegesen magasabb 25OHD3 koncentráció mellett is relatív szekunder hyperparathyreosis áll fenn, amely az 14

15 öregedéssel járó csontvesztésnek kedvez. Ezért az említett közleményben a szerzők a szérum 25OHD3 normál tartomány számszerű értékeinek módosítására tettek javaslatot, azonban ez egyelőre általánosan nem elfogadott. Meg kell azonban azt is említeni, hogy a D vitamin túladagolása is veszélyekkel járhat a csontra nézve. Már szubklinikus D hypervitaminosis esetében is fokozott csontvesztés mutatható ki (38). A D vitamin elhagyása után sokszor 1/2-1 év szükséges a csontanyagcsere normalizálódásához (38). Ezt a tényt különösen fontos hangsúlyozni napjainkban, amikor a multivitamin szedési divatnak hódolva sokan a szükséges D vitamin dózis sokszorosát fogyasztják el naponta A D vitamin és a diabetes mellitus Sejtvonal és állatkísérletek Diabetes mellitusban a sejt kalcium ion homeosztázisának zavarát több publikáció is megerősíti (nemcsak a béta-sejtekben, hanem az adipocitak-ban is), olyannyira, hogy egyes szerzők a 2-es típusú diabetes melitus-t (DM2T) az intracelluláris kalcium transzport és homeosztázis betegségének tartják. Jól ismert, hogy az intracelluláris kalcium szükséges az inzulin szekréciójához. Ugyanakkor egy közlés szerint a táplálékkal felvett kalcium korrigálta az intracelluláris kalcium eltéréseit. Állatkísérletek szerint D vitamin is szükséges az inzulinszekrécióhoz, ugyanis D vitaminhiányos egérben 48%-kal csökkent az inzulin szekréciója (39). Spontán diabeteses egerekben a duodenalis kalcium és D vitamin felszívódása csökkent és a plazma 1,25(OH) 2 D3 és DBP szintje alacsony. A csökkent kalcium felszívódást a kémiailag indukált diabeteses egerekben is megfigyelték. VDR megtalálható a béta-sejtek felszínén is. Az I. típusú diabetes állatmodelljében (ún. NOD egér) az inzulitis (a szigetsejt pusztulás első fázisa) kialakulását D vitamin-kezelés gátolja, sőt szigetsejt transzplantáció követően, cyclsosporinnal együtt adva, a kilökődést is megelőzi (40). A D vitamin analógok hasonlóan jó eredménnyel voltak alkalmazhatóak a rejekció megelőzésében Humán megfigyelések A D vitamin és a kalcium inzulinszekrécióban betöltött szerepét humán megfigyelések is jól tükrözik. Azokon a földrajzi területeken, ahol a D vitamin ellátottság kevés (pl. Skandinávia) a diabetes mellitus, a glukóz intolerancia és a metabolikus X 15

16 szindróma előfordulása magasabb. Más megfigyelések szerint idős kórban D vitaminpótlással a 2. típusú diabetes mellitus kialakulását csökkenteni lehetett (41). A EURODIAB vizsgálat szerint gyermekkori D vitamin pótlással az 1. típusú diabetes mellitus prevalenciája csökken. Más vizsgálkatok pedig azt a következtetést vonták le, hogy a D hypovitaminosis rizikófaktora a glukóz intoleranciának A D vitamin egyéb biológiai és klinikai hatásai (3. táblázat) A D vitamin egyéb biológiai hatásai D vitaminhiányban anaemiat, csökkent csontvelő cellularitást és extramedulláris erythropoiesist írtak le. Kísérletekben számos leukémia-sejtvonal klonális expanzióját gátolja, sőt a leukémiás sejtek differenciálódását, azaz kevéssé malignus irányú átalakulását is serkenti, így a jövőben potenciális gyógyszerként szerepelhet a leukémiák és más myeloploriferatív kórképek kezelésében (42). Az 1,25(OH) 2 D3 a macrophagok és az érett monocyták antibakteriális és antitumor funkcióját serkenti, fokozza a macrophagok életidejét, serkenti a hősokkfehérjék (HSP) szintézisét. A lymphocytákra szuppresszorként hat. Gátolja a B és T sejtek proliferációját, emiatt az autoimmunbetegségekben (systemas lupus erythematodes, rheumatoid arthritis, sclerosis multiplex, 1. típusú diabetes mellitus, transzplantációs kilökődés) hatásos lehet (43). Sclerosis multiplexben (SM) D vitamin deficienciát írtak le, csökkent csontsűrűséggel és magas csonttörési gyakorisággal. Kísérletes autoimmun encephalomyelitisben (az SM modellje) D vitaminkezeléssel a progressziót gátolni lehetett (44). Régóta kísérleteznek a psoriasis D vitamin kezelésével. Egyes közlések szerint hatásosabb a kortikoszteroidoknál. Psoriasisban az ún. antigénprezentáló sejtek aktivitása látható, amelyek a bőrben az aktivált T sejtek számát növelik. Ezt gátolja a D vitamin. Scleroderma-ban és melanoma-ban is hatásos. A kezelés alapja a keratinocytákra, melanocytákra és fibroblastokra kifejtett antiproliferativ és differenciálódást serkentő, illetőleg immunoszuppressziv és a bőr antigénprezentáló sejtjeit gátló hatása (45). Herediter D vitamin rezisztens rachitisben szenvedők allopeciásak (l. VDR knock out egér). Ez a tény, valamint a haj follikuláris sejtjeiben található VDR expresszió, a D vitaminnak a bőr és hajfejlődésben játszott fontos szerepére utal. 16

17 D vitaminhiányban, krónikus veseelégtelenségben és az antikonvulzív szerek tartós szedése esetén (amely csökkenti a szérum 1,25(OH) 2 D3 koncentrációt), izomgyengeség és atrophia, izomösszehúzódási és elernyedési nehézségek jelentkeznek. A D vitaminhiányban cardiomegalia is észlelhető, mivel az 1,25(OH)2D3 befolyásolja a myocyták hipertrofiáját és a pitvari natriuretikus faktor (ANF) elválasztását is. A D vitamin analógjai jól hasznosíthatók a D vitamin dependens myopathiák kezelésében. Krónikus veseelégtelenségben, a myopathiát és a csökkent balkamra funkciót az 1,25(OH) 2 D3 kezelés jól korrigálta (2). A D vitaminnak szerepe lehet az ischemias szívbetegség kivédésében is, ugyanis a coronaria epithel sejtjeiben D vitamin receptorok találhatók, így az közvetlenül hat a szívizomsejtek működésére, másrészt D vitaminhiányban kb %- kal megnő az ischemias jellegű cardiovascularis események gyakorisága. A központi idegrendszerben a D vitamin a nerve growth factor (NGF) szintézisét serkenti. Mivel az NGF hiánya az idegsejtek apoptózisát fokozza, felmerül a lehetősége, hogy a D vitamin jótékonyan befolyásolhatja az idegrendszeri degeneratív folyamatokat. A D vitamin a petefészek ösztrogén termelését is fokozza (lásd knock out egér). 3. táblázat A D vitamin biológiai hatásai szövet sejttípus hatás - vékonybél epithelium Ca és P abszorpció - csont osteoblast csontmátrix fehérjék szintézise, csont mineralizáció, az osteoclastogenesisre és az osteoclast aktivításra ható mediátorok szintézise osteoclast csontreszorpció - vese epithelium 1,25(OH)2D3 szintézis gátlás, 24-hidroxiláz serkentés - mellékpajzsmirigy fő sejtek sejtnövekedés és PTH szintézis gátlás - hematopoietikus myeloid sejt szövetek prekurzorok antiproliferáció és differenciáció serkentése 17

18 - immunrendszer monocyta és anti-virális/bakteriális és tumorellenes hatás macrophag és védekezés serkentése lymphocyta immunszuppresszió - bőr keratinocyta, fibroblast, melanocyta, haj folliculus, Langerhas sejt antiproliferativ, differenciáció serkentése - izom myoblast, simaizom antiproliferativ, differenciáció serkentése - szív szívizom antiproliferativ, differenciáció serkentése pitvari myocyta ANF szintézis gátlása - hasnyálmirigy béta sejtek inzulinszintézis/szekréció serkentése - mellékvese velőállomány sejtjei katekolamin metabolizmusának kontrollja - agy hippocampus/ regeneráció, NGF és neurotropin szintézis neuronok serkentése - porc chondrocyta antiproliferativ, differenciáció serkentése - reproduktiv szervek női endometrium és myometrium antiproliferatív ovarium folliculogenesis stimulálása férfi Sertoli, seminiferus és tubulussejtek funkció és spermatogenesis serkentése - máj parenhymás sejtek glikogén és transzferrin szintézis kontrollja, májsejtregeneráció serkentése - tüdő pneumocyták surfactan-, foszfolipid-szintézis serkentése, (magzati) pneumocyta-érés serkentése - agyalapi mirigy hormontermelő prolactin-, TRH indukálta növekedési sejtek faktorok szintézisének stimulálása - pajzsmirigy folliculus sejtek sejtműködés regulációja C sejtek calcitonin szintézis és a sejtfunkció gátlása - fog amelo-, odontoblast képződésük regulációja 18

19 - daganatok: melanoma, leukemia, osteo-, fibrosarcoma, adenoma, neuroblastoma, pancreas adenocarcinoma, hólyag-, emlő-, cervix-, prostata-, colon és medulláris pajzsmirigy carcinoma antiproliferativ, differenciáció serkentése A D vitamin egyéb klinikai hatásai A D vitamin kezelés fontos eleme a krónikus vesebetegek gyógyszeres kezelésének. Uraemia-ban, az esetek zömében emelkedett szérum PTH-t tekintik számos uraemia-s szövődmény okának. Ezért a PTH szuppressziója rendkívül fontos a beteg kezelésében, kivéve az ún. uraemia-s adinamiás csont esetében. Ilyenkor elsősorban aktivált metabolitokat és nagyobb dózisokat alkalmazunk (l. később). A D hormon a keratinocyták proliferációját gátolja és a differenciálódását serkenti (46), ezért klinikai szinten is felmerült alkalmazása psoriasisban. Az elvégzett klinikai vizsgálatok pozitív eredményt mutattak (45), és ezek alapján D vitamin analóg (calcipotriol) tartalmú kenőcsöt hoztak forgalomba a psoriasis kezelésére immáron Magyarországon is. A D vitaminnak a női reproduktív rendszerre kifejtett hatásai alapján polycystas ovarium syndroma (PCO) esetén is felmerült a D vitamin képzés elégtelensége a megfelelő ösztrogénellátottság hiányában (47). A korábban említett VDR hiányos (knock out) egér esetében is a folliculogenesis csak egy bizonyos pontig történik meg, azonban a tüsző nem érik meg, nem reped meg. Ösztradiol adagolásakor a peteérés szabályosan befejeződik ezekben az állatokban is, tehát nem az ovariumműködés sérült, hanem a VDR, azaz a D vitaminhatás hiánya megakadályozza a megfelelő ösztradiol szintézist. Humán vonatkozásban D vitamin adagolásával jó eredményeket értek el PCO szindrómás nők esetében (47). Az immunrendszerben is lényeges szabályozófunkciót tölt be a D vitamin a citokinképzés modulálásán keresztül (48). Ennek klinikai szempontból is jelentősége lehet, mivel kiderült, hogy bizonyos infekciók (pl. TBC) esetében a D vitaminhiány lényegesen gyakoribb, mint az azonos korú lakosság körében. A D vitaminhiány csökkentése tehát ebből a szempontból is fontos. 19

20 Klinikai szempontból lényeges tudni, hogy egyes betegségekben megnő az extrarenalis 1-alfa-hidroxiláz aktivitás, amely fokozott, a fiziológiás regulációtól független, nagy mennyiségű 1,25(OH)2D3 szintézist eredményez. Ennek hatására megnő a bélből a kalcium abszorpció és a csontszövetből kalcium mobilizálódik, következésképpen hiperkalcémia alakul ki. Sok esetben ez az adott betegség első jele. Az extrarenalis 1-alfahidroxiláció fokozódásával járó leggyakoribb betegségeket az 1. táblázat tartalmazza A D vitamin nem genomikus hatásai (1. ábra) A D vitamin nem csak a magreceptorán keresztül fejti ki hatásait. Ezek az ún. nongenomikus (nem közvetlenül a sejt genetikai állományán keresztüli) hatások a sejten belüli ún. másodlagos hírvivő (second massenger) rendszer aktivációja révén gyors intracelluláris kalcium szint növekedést okoznak. A second massenger rendszer ebben az esetben a foszfoinozitol trifoszfát (IP 3 ) és a camp intracelluláris mennyiségének növekedését és ezeken keresztül a protein kinázok (PK) aktivációját jelenti (a camp fehérjéket szabályoz, hatására aktiválódnak a protein kinázok, amelyek újabb fehérjéket kapcsolnak be, alkotva így egy kaszkádrendszert). A second massenger-eket aktiváló D vitamint kötő membránreceptor még ismeretlen, feltételezhetően az ún. annexin-2 felelős érte (2). A D vitamin nem genomikus hatásmechanizmussal is fokozza a bélben kalcium transzportot A D vitamin receptor gén polimorfizmusai A humán genom szekvenciájának ismeretében egyre nagyobb jelentőséget tulajdonítanak az egy báziscserén alapuló (ún. single nucleotide) polimorfizmusoknak (elterjedt néven: SNP). A polimorfizmusok olyan öröklődő, populációra jellemző géneltérések - pl. mutációk -, melyek önmagukban nem befolyásolják a gén működését, azonban összeadódva illetve más major genetikai abnormitásokhoz kapcsolódva már döntő jelentőséggel bírhatnak. Jóindulatú genetikai variációk, melyek az emberek egyediségét hozzák létre (?!). Az elmúlt években a VDR gén számos polimorfizmusát fedezték fel. Ezek közül elsőként 1994-ben az ún. BsmI polimorfizmus vált ismertté (49). A gén polimorfizmusok ezen típusa kimutatásának az a technikai lényege, hogy egy restrikciós endonukleáz enzim, amely csak egy specifikus kötésnél (nukleotid-szekvenciánál) tudja a DNS-t hasítani, képes-e az adott génszakasz egyik kijelölt területét hasítani vagy nem. A 20

21 polimorfizmusok, azaz az allélvariációk, a génszekvencia eltéréseiből adódnak. A BsmI is ilyen restrikciós enzim és ennek megfelelően B (az enzim nem tud hasítani) és b (az enzim tud hasítani) allélvariációk, illetve BB, Bb vagy bb genotípusok fordulhatnak elő a VDR génben. A BB genotípust csökkent csont ásványianyag-tartalommal hozták összefüggésbe (49), bár ennek jelentősége vitatott (4). A b allél sporadikus primer hyperparathyreosisban gyakori (50). A BsmI után a VDR más polimorfizmusai is ismertté váltak (51). Az ApaI és a BsmI polimorfizmusok a VDR gén intronikus régióiban helyezkednek el, azaz ez a génterület nem íródik át a VDR fehérjébe. Míg a TaqI polimorfizmus a IX-es, a FokI a II-es exonban helyezkedik el, amelyek expresszálódnak, azaz fehérjeszinten (VDR) is megjelennek (4,5). A FokI polimorfizmus esetében az f allél jelenléte (az enzim tud hasítani) 427 aminósavból álló (M1 változat) receptort eredményez (52). Az F neomorf génvariáció (M4 változat) esetében a receptorfehérje 3 aminósavval rövidebb (53), ugyanakkor ez a gén transzkripcionálisan aktívabb, az általa kódolt receptor sokkal hatékonyabb, mint a hosszabb varáns (4). Az emberek kb. 65%-a rendelkezik a hatékonyabb F neomorf génnel, amely feltehetőleg evolúciós szelekció eredménye (4). Az F és b/a/t polimorfizmusok kombinációja - úgy tűnik - védelmet jelent osteoporosis ellen (51,54). A VDR gén 3' végén elhelyezkedő poly(a) microsatellita régió lehet hosszú (L) és lehet rövid (S). Az L kombinációja a TaqI polimorfizmus T (az enzim nem tud hasítani) alléljével prostatarákra hajlamosít (55), ugyanakkor védő hatású emlőrákkal szemben (56). A VDR polimorfizmus vizsgálatok eredményeire a csontritkulással való összefüggésén túl néhány példa: b, a, T VDR gén allélokban alacsonyabb a VDR mrns szintje. Mivel a VDR a PTH szekréciót regulálja így sporadikus mellékpajzsmirigy daganatban ezek az alléltípusok magasabb PTH szintekkel, így rosszabb prognózissal járnak szemben a B, A, t VDR gén alléltípusokkal (57). Emlőrákban a VDR gén TT genotípusában szignifikánsan emelkedik a metasztázisképzés rizikója, szemben a tt genotípussal, ahol a prognózis is jobb (58). A VDR BsmI polimorfizmusát összefüggésbe hozták az inzulin szekrécióval is, és BB allélek esetén ezt csökkentnek találták mind 1-es típusú diabetes mellitus (DM1T), mind DM2T (59-61) esetében. 21

22 A D vitamin kezelés formái és dózisai Egészséges embereknek napi IU D3 vitaminra van szükségük. A D2 és a D3 vitamin egyenértékűnek minősül. A szükséges napi adag megfelelő étrenddel könnyen elfogyasztható, illetve a D vitamin ellátottság szempontjából fontos a természetes fényen való tartózkodás. Gyakran felmerülő ellentmondásnak tűnik, hogy a napozás egyfelől ártalmas a bőrnek, másfelől pedig a D vitamin ellátottság biztosítására ajánlott. Mindkét adat igaz, de mégsincs ellentmondás, mivel a bőrártalom csak rendszeresen végzett, hosszabb időtartamú napozás után jelentkezik, míg a megfelelő D vitamin szintézishez elegendő napi félórás, akár szórt természetesen fényen való tartózkodás is. A D vitamin ellátottság fokozása télen történhet pl. megfelelő hullámhosszúságú UV lámpák segítségével is. A magyarországi éghajlaton (az év felében rövid, szürke nappalok) télen célszerű fokozni a D vitamin bevitelt napi IU-ra. Ez történhet tabletta, kapszula vagy cseppek formájában. Az olajos injekció nem ajánlott, mivel adatok bizonyítják, hogy ez a beadás helyén marad és csak kis mennyiség kerül be a keringésbe. A kolekalciferolt vagy ergokalciferolt lehet naponta adagolni, de abban az esetben, ha a beteg compliance-e úgy kívánja, adagolható havonta-kéthavonta egyszeri (50, ,000 IU) összdózisban. Ezek ugyanis zsírban oldódnak és tárolódnak. Természetesen, intoxikáció esetén lassabban is ürülnek ki. Az 1-alfa-hidroxilált, illetve az 1,25- dihidroxilált, ún. aktivált metabolitok már vízben oldékonyak, nem raktározódnak a szervezetben, ezért ezek egyszeri nagyobb dózisú alkalmazása nem javasolt. Az aktív metabolitok napi per os dózisa enyhe D vitaminhiány, osteoporosis kezelésekor µg. Ezek mellé kalcium adása nem ajánlott. Krónikus veseelégtelenségben aktív metabolitokat adunk a vese elégtelen 1-alfa-hiroxiláz kapacitása miatt. Ilyenkor per os, illetve az ebben az esetben alkalmazható intravénás készítményekből napi 1-3 µg-ot alkalmazunk. Szintén nagyobb kolekalciferol, illetve aktív metabolit dózisokat adunk osteomalaciás és D vitamin rezisztens rachitises esetekben. Általában a kolekalciferol megfelelő D vitaminhiány, illetve osteoporosis és osteomalacia kezelésére, de bizonyos esetekben az aktív metabolitok előnyösebbek. Ez elsősorban olyan 65 év feletti betegekre vonatkozik, akiknél krónikus veseelégtelenség mutatkozik (szérum kreatinin: nők - >150 µmol/l, férfiak - >200 µmol-l), illetve 22

23 hagyományos kolekalciferol dózisok hatástalanok vagy ezek mellett intoxikáció jelentkezik. A D vitamin kezelés bármelyik formája mellett a szérum kalcium és a vizelet kalcium ürítés ellenőrizendő a hiperkalcémia, hiperkalciúria és a vesekőképződés megelőzése céljából D vitamin analógok A D vitamin tehát bizonyítottan antiproliferációs, immunszuppresszív, sejdifferenciálódást serkentő hatású, azonban a kezelés alkalmazhatóságát a hiperkalcémizáló hatása gátolja. Ezért folynak világszerte kutatások a hiperkalcémiát nem vagy kevésbé okozó analóg vegyületek előállítására. Ezek az analógok szekunder hyperparathyreosisban PTH szupresszáló hatásuk, psoriasisban keratinocyta proliferáció gátló szerepük, autoimmunbetegségekben és transzplantáció után immunszuppresszáns hatásuk miatt lesznek fontosak. Néhány szót a legígéretesebb tumor-ellenes analógokról. Az EB 1089 elnevezésű D vitamin analóg I fázisban van a klinikai teszt során, emlő és colon daganatokban vizsgálják hasznosságát (62). Patkányokban karcinogén okozta emlőtumor növekedését az EB1089 analóg 0.5 mg/tstkg/nap mennyiségben csökkentette, igazán hatásosnak 2,5 mg/kg/nap bizonyult, de ez mennyiség már hiperkalcémizált. Humán kísérletben 14 emlőrákos beteg 100 mg napi kalcipotriolt kapott és ez a kezelés 3 betegben 50%-os tumormassza csökkenést okozott. A 19-nor vitamin D analóg (Ro ) indukálja a p27-t (ami ciklin dependens kináz inhibitor, azaz sejtciklus blokkoló) (63) (1. ábra). Myeloid leukémiában próbálják szerepét. Az alfa hidroxivitamin D5 analóg emlőszövetben a preneoplasztikus léziók növekedését igen jól gátolta szervkultúrában. Mások 20-epi D vitamin analóggal kezeltek osteosarcoma sejtvonalat és ez alacsony koncentrációban is hatásosan gátolta a sejtproliferációt (64). A CB1093 elnevezésű analóg gátolja emlődaganatsejtvonalak proliferációját, gátolja a Bcl2 protein expresszióját (a Bcl2 antiapototikus fehérje), így a kezelés apoptózist elősegítő. Más vizsgálatok szerint az EB1089 és KH1060 analógok leukémia sejtvonalakban egyedül, de GMCSF-el kombinálva még hatásosabban indukálnak differenciációt és gátolnak sejtproliferációt (65). Leukémia kezelése során az analógok a myeloid elemek proliferációját blokkolják. Squamosus tüdődaganatokban a PTHrp 23

24 (parathormon related peptid, parathormonszerű fehérje) hiperkalcaemizáló hatása malignussá is válhat. Az EB1089 és az OCT nevû analóg gátolja a PTHrp expressziót, colondaganatban pedig az OCT és az EB1089 analóg egérben 41%-al csökkentette a karcinogén indukálta sejtnövekedést. Az MC1288 analóg előnye, hogy 36-szor lassabban metabolizálódik a D vitaminnál. Jelenleg a következő betegségek gyógyítására kaphatóak forgalomban illetőleg vannak klinkai fázisú kipróbálás alatt D vitamin analógok: osteoporosis, renalis osteodystrophia, psoriasis, osteomalacia, hipokalcémia, leukemia, emlő- és prostatadaganat, SLE, hyperparathyreosis, autoimmun graft kilőködés (42,63,64,66-68) BEVEZETÉS A MUNKAHIPOTÉZISBE A colorectalis karcinogenezis lépcsői, résztvevői és lehetséges kapcsolatuk a D vitamin/vdr rendszerrel A colorectalis daganatok kialakulása összetett folyamat, amelyben a tumor szuppresszor gének genetikai abnormalitásai, a növekedési faktoroknak és receptoraiknak strukturális illetve regulatórikus változásai és a különböző protoonkogének aktivációi vezetnek a kontrollálatlan sejtproliferációhoz, létrehozva ezzel a neoplasztikus fenotípust. Ismert, hogy colorectalis daganatokban az erbb-2 (más néven HER-2) és ras oncogének, a p53 tumor szuppresszor gén és az epidermális növekedési faktor receptor (EGFR) expressziójának diagnosztikus és prognosztikus jelentősége van (69-73). A colorectalis daganat a nyugati világban a második helyen álló halálok. Az utóbbi években egyre több adat látott napvilágot, melyek szerint a colorectalis epithel sejtciklusának regulációjában a szteroid hormon receptorok is szerepet játszanak. Ezek közé tartozik a VDR mellett az ösztrogén receptora (ER) is. Számos daganatsejt, így pl. a colondaganat-sejtvonalak expresszálnak VDR-t (4,74). Humán colorectalis carcinomában a VDR szint korrelál a nyirokcsomó metasztázisok hiányával és az alacsony Astler-Coller stádiummal (75). A VDR expresszió a normál mucosa-polip-késői tumor átalakulás alatt fokozódik. Így úgy tűnik, hogy a D vitamin antiproliferációs és differenciációt indukáló hatása nem csak a VDR szintektől, hanem a VDR poszttranszlációs módosításától és más nukleáris faktorokkal való kölcsönhatásától is 24

25 függ. Ezeket a folyamatokat mutációk, polimorfizmusok jelentősen befolyásolhatják, funkcionálisan különböző receptorfehérjéket eredményezve. Posztmenopauzában az ösztrogén-pótló kezelés 30-50%-kal csökkenti a colorectalis daganatok incidenciáját (76). Az ösztrogén fokozza a VDR expresszióját, így a D vitamin/vdr rendszer hatásait is befolyásolja (77). ER expressziót is leírtak colontumor sejtvonalakban és humán colorectalis daganatokban (78). Az ER is a nukleáris szteroid/tiroid receptorcsaládba tartozik. Az ER polimorfizmusai is számos betegségben jellemző megoszlást mutat, így az ER gén XbaI polimorfizmusának hatása van az osteoarthritis (79), a 2 típusú diabetes mellitus (61) kialakulására és - a VDR gén BsmI polimorfizmusához hasonlóan - kapcsolatát mutatták ki a csont ásványanyag sűrűséggel (BMD) is (80). Klinikai adatok alapján is felmerül a lehetősége az ER és VDR gének interakciójának (81), pl. az ER gén XbaI és a VDR gén BsmI bizonyos allélkombinációiban jobban csökken a BMD, mint amikor egyedül vizsgálják a két polimorfizmust (82). Mindezek mellett ismert tehát, hogy colorectalis daganatokban döntően az erbb-2 (más néven HER-2/neu), az epidermális növekedési faktor receptor (EGFR, más néven erbb-1) és a ras onkogének illetőleg a p53 tumor szuppresszor gén expressziójának van diagnosztikus és prognosztikus jelentősége (69-71,83). Adatok utalnak arra, hogy a nukleáris szteroid/tiroid hormon receptor család részben az EGFR és az erbb-2 receptor transzkripciójának szabályozása révén fejti ki a sejtproliferációt befolyásoló hatásukat (84) (2. ábra). Az erbb-2 és az EGFR a tirozin-kináz receptorok családjába tartozik (85), foszforilációs kaszkádrendszert elindítva a sejtosztódás és a sejtdifferenciálódás szabályozásáért felelős gének expresszióját szabályozzák. Mindkettő expresszálódik a normális humán colon epitheliumban, túlzott expressziójuk azonban malignitást okozhat, sőt az erbb-2 fokozott expresszióját már a premalignus léziókban is megfigyelték (83,86). A szolubilis erbb-2 szérum koncentrációja és a tumorméret illetve a nyirokcsomóérintettség között szignifikáns kapcsolat van, koncentrációját emlőrákban prognosztikai faktornak vélik. Az erbb-2 overexpressziója a kis dózisú kemotrápiára való rezisztenciát okoz emlőrákban. A p53 megnövekedett intracelluláris szintje (expressziója) összefügg mutációjának jelenlétével és korrelál a rossz prognózissal (87). A ras túlzott expressziója 25