In einer kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten Rezension NährstoffeForscher untersuchten die Rolle der Immunkompetenz eines Individuums bei der Reaktion auf Vitamin D.
Sie diskutierten die Modulation der Immunkompetenz über die epigenetische Programmierfunktion des Vitamin-D-Rezeptors (VDR) und seines Liganden und betonten den Einfluss des Alterns auf die Immunkompetenz.
Studie: Vitamin D und Altern: Zentrale Rolle der Immunkompetenz. Bildnachweis: Iryna Imago/Shutterstock.com
Hintergrund
Vitamin D spielt eine entscheidende Rolle für die Knochengesundheit, indem es die Kalziumhomöostase reguliert und Erkrankungen wie Rachitis und Osteomalazie vorbeugt. Sein Einfluss auf die Immunität geht jedoch über diese Funktion hinaus.
Ein Vitamin-D-Mangel, der mit modernen Lebensstilfaktoren wie begrenzter Sonneneinstrahlung verbunden ist, beeinträchtigt die endogene Produktion aktiver Vitamin-D-Metaboliten.
Das inaktive Vitamin D3 wird in Leber und Nieren in aktives 1,25(OH)2D3 umgewandelt, das als Hormon wirkt und verschiedene Gewebe beeinflusst. Bemerkenswert ist, dass verschiedene Zellen, darunter auch die des angeborenen Immunsystems, lokal 1,25(OH)2D3 produzieren können, was zu auto- und parakrinen Effekten beiträgt. Diese Verbindung fungiert als Ligand mit hoher Affinität für VDR und reguliert die Expression zahlreicher Gene.
Der Vitamin-D-Status, angezeigt durch die Serum-25(OH)D3-Spiegel, kategorisiert Personen in mangelhafte, unzureichende oder ausreichende Gruppen. Aufgrund genetischer und epigenetischer Faktoren, die die molekularen Reaktionen beeinflussen, variiert die Reaktionsfähigkeit auf Vitamin D von Mensch zu Mensch.
Personen mit geringem Ansprechen, die etwa 25 % der Bevölkerung ausmachen, sind möglicherweise anfälliger für Krankheiten, die mit einer geschwächten Immunität zusammenhängen. Die VDR-basierte Modulation der Immunkompetenz kann zum Altern beitragen und das Risiko altersbedingter Krankheiten verringern.
Die vorliegende Übersicht bietet Einblicke in die immunmodulatorischen Funktionen von Vitamin D und seine Auswirkungen auf verschiedene Gesundheitsaspekte über den Knochenstoffwechsel hinaus.
Vitamin-D-Signalisierung
VDR bindet spezifisch an genomische DNA und erkennt das Motiv RGKTSA. Im Komplex mit dem Retinoid-X-Rezeptor (RXR) bindet VDR bevorzugt an direkte Wiederholungssequenzen im Euchromatin. Verschiedene „Pionierfaktoren“ erleichtern VDR die Öffnung von Chromatin, was für eine effiziente Bindung von entscheidender Bedeutung ist.
Die Zugänglichkeit von Chromatin und die VDR-Bindung können mithilfe von Sequenzierungstechnologien der nächsten Generation beurteilt werden, darunter ChIP-seq (Chromatin-Immunpräzipitationssequenzierung) und ATAC-seq (Assay für Transposase-zugängliches Chromatin mithilfe von Sequenzierung), insbesondere in mononukleären Zellen des peripheren Blutes.
Genomregionen von Vitamin-D-Zielgenen zeigen Veränderungen in der Zugänglichkeit von Chromatin und der VDR-Bindung nach Vitamin D3 Ergänzung.
Enhancer und Transkriptionsstartstellenregionen können, selbst über einen beträchtlichen linearen Abstand, über DNA-Schleifen innerhalb derselben topologisch assoziierenden Domäne interagieren und so die Genexpression beeinflussen.
Zu den genomischen Wirkungen von VDR gehören Protein-Protein-Wechselwirkungen mit dem Mediator-Komplex und der RNA-Polymerase II, die die Transkription beeinflussen. Vitamin D übt auch epigenomische Wirkungen aus, indem es die DNA-Methylierung, Histonmodifikationen und die Chromatinorganisation verändert und so die epigenetische Landschaft der Zelle dynamisch formt.
Diese genomischen und epigenomischen Effekte tragen zur modulierenden Rolle von Vitamin D bei der Hämatopoese und der Immunkompetenz bei und wirken sich auf beide menschlichen Immunzellen aus in vitro Und in vivo.
Epigenetische Programmierung von Immunzellen
Während der Embryogenese und der adulten Zelldifferenzierung durchlaufen Stamm- und Vorläuferzellen eine epigenetische Programmierung, die die Funktion terminal differenzierter Zellen bestimmt. 1,25(OH)2D3 spielt in diesem Prozess eine entscheidende Rolle und beeinflusst die Hämatopoese und die Differenzierung von Immunzellen.
Hämatopoetische Stammzellen (HSCs) differenzieren sich in verschiedene Blut- und Immunzelltypen, und 1,25(OH)2D3 reguliert die embryonale HSC-Zahl.
Verschiedene durch Vitamin D beeinflusste Transkriptionsfaktoren treiben die Differenzierung myeloischer Vorläuferzellen in Granulozyten und Monozyten voran. Vitamin D ist auch an der Differenzierung von Monozyten in dendritische Zellen und Makrophagen beteiligt.
Die epigenetische Programmierung durch Vitamin D trägt zur Anpassung der angeborenen Immunzellen bei und moduliert Reaktionen auf Infektionen, Entzündungen und Krankheiten.
Die Variabilität des Vitamin-D-Status und des Reaktionsindex zwischen Individuen beeinflusst die epigenetische Programmierung von Monozyten und abgeleiteten Zellen und unterstreicht das Potenzial von optimiertem Vitamin D3 Ergänzung zur Unterstützung der ordnungsgemäßen Epigenetik der Immunzellen und der allgemeinen Immunkompetenz. Es sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, um dieses Konzept vollständig zu validieren.
Abnahme der Immunkompetenz im Alter
Mit dem Altern kommt es zu einer Anhäufung molekularer Schäden, die zu zellulärer Dysfunktion und geschwächten Organen führen. Die Immunkompetenz, die für angemessene Immunreaktionen von entscheidender Bedeutung ist, nimmt mit zunehmendem Alter ab, was zu einer erhöhten Anfälligkeit für Infektionen und Krankheiten führt.
Die Thymusdrüse verkümmert, wodurch die Produktion von T-Zellen abnimmt und es zu einer „Entzündung“ kommt. Es bestehen jedoch interindividuelle Unterschiede, und einige Personen können eine relativ höhere Immunkompetenz aufweisen.
Eine geringere Immunkompetenz korreliert mit einer beschleunigten Alterung und einem erhöhten Krankheitsrisiko. Eine ausreichende Vitamin-D-Ausreichenheit kann durch den Erhalt der Immunkompetenz vor Krebs schützen.
Ein ausreichender Vitamin-D-Spiegel könnte die Widerstandsfähigkeit des Immunsystems stabilisieren, vor Krankheiten schützen und zu einem gesunden Altern beitragen, indem er verschiedene Alterserscheinungen wie Entzündungen und zellulären Stress abmildert.
Abschluss
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die aktive Form von Vitamin D eine entscheidende Rolle bei der Modulation des Epigenoms von Immunzellen, insbesondere in Monozyten, spielt.
Die beobachteten Zusammenhänge zwischen Vitamin-D-Mangel, erhöhtem Krankheitsrisiko und beschleunigtem Altern können auf eine verminderte Immunkompetenz zurückgeführt werden.
Unter Berücksichtigung der individuellen Reaktionsfähigkeit wird vorsorglich eine tägliche Vitamin-D3-Dosis von 1 µg (40 IE)/kg Körpermasse empfohlen, die über die allgemeinen Empfehlungen hinausgeht, aber innerhalb sicherer Grenzen bleibt, um die Immunkompetenz zu stärken. Die Forscher legen Wert auf eine personalisierte Vitamin-D-Supplementierung zum Schutz vor weit verbreiteten Krankheiten und zur Förderung eines gesunden Alterns.
