Vitamin D – Funktionen, Bildung und Bedeutung im Körper

Vitamin D nimmt unter den Vitaminen eine besondere Stellung ein: Der menschliche Körper kann es unter dem Einfluss von UV-B-Strahlung in der Haut selbst bilden. Deshalb hängt die Vitamin-D-Versorgung nicht allein von der Ernährung ab. Vielmehr spielen körpereigene Bildung, Jahreszeit, Aufenthalt im Freien und individuelle Faktoren zusammen.

Biochemisch ist Vitamin D außerdem mehr als ein klassisches Vitamin. Nach mehreren Umwandlungsschritten entsteht daraus ein hormonell wirksamer Stoff, der über spezielle Rezeptoren zahlreiche Vorgänge im Körper beeinflusst. Besonders eng ist Vitamin D mit dem Calcium- und Phosphorstoffwechsel verbunden.

Was ist Vitamin D?

Unter dem Begriff Vitamin D werden mehrere fettlösliche Verbindungen zusammengefasst. Für den Menschen sind vor allem zwei Formen von Bedeutung:

Vitamin D3 (Cholecalciferol)
Vitamin D2 (Ergocalciferol)

Vitamin D3 kann in der menschlichen Haut gebildet werden und kommt außerdem in bestimmten Lebensmitteln tierischen Ursprungs vor. Vitamin D2 findet sich vor allem in einigen Pilzen und wird ebenfalls für angereicherte Lebensmittel oder Nahrungsergänzungsmittel verwendet.

Chemisch gehört Vitamin D zu den Secosteroiden. Dabei handelt es sich um steroidähnliche Verbindungen, bei denen ein Ring der typischen Steroidstruktur geöffnet ist. Diese Struktur erklärt auch, warum Vitamin D fettlöslich ist und sich in seinem Stoffwechsel deutlich von vielen wasserlöslichen Vitaminen unterscheidet.

Wie bildet der Körper Vitamin D selbst?

Die körpereigene Vitamin-D-Bildung beginnt in der Haut. Dort befindet sich die Vorstufe 7-Dehydrocholesterol.

Trifft ausreichend UV-B-Strahlung auf die Haut, wird 7-Dehydrocholesterol zunächst in Prävitamin D3 umgewandelt. Durch eine temperaturabhängige Umlagerung entsteht daraus Vitamin D3, also Cholecalciferol.

Das in der Haut gebildete Vitamin D3 ist jedoch noch nicht die hormonell wirksame Endform. Dafür sind weitere Umwandlungsschritte erforderlich.

Von Vitamin D3 zu Calcidiol und Calcitriol

Nach der Bildung in der Haut oder der Aufnahme aus der Nahrung gelangt Vitamin D über den Blutkreislauf zur Leber.

Dort wird es durch Hydroxylierung zu 25-Hydroxyvitamin D umgewandelt. Diese Verbindung wird auch Calcidiol oder 25(OH)D genannt. Sie ist die wichtigste zirkulierende Speicher- und Transportform und wird deshalb auch zur Beurteilung der Vitamin-D-Versorgung im Blut herangezogen.

In einem weiteren Schritt kann vor allem in der Niere aus 25(OH)D das 1,25-Dihydroxyvitamin D entstehen. Diese Verbindung wird als Calcitriol bezeichnet und ist die hormonell besonders aktive Form des Vitamin-D-Systems.

Vereinfacht lässt sich der Weg so darstellen:

Haut bzw. Nahrung → Vitamin D3 → Leber → 25(OH)D (Calcidiol) → Niere und weitere Gewebe → 1,25(OH)₂D (Calcitriol)

Die Bildung von Calcitriol wird im Körper eng reguliert. Dabei spielen unter anderem der Calcium- und Phosphathaushalt sowie weitere hormonelle Signale eine Rolle.

Wie wirkt Vitamin D in den Zellen?

Calcitriol entfaltet einen wesentlichen Teil seiner Wirkung über den Vitamin-D-Rezeptor, kurz VDR.

Der VDR gehört zu den nukleären Rezeptoren. Wird er durch die aktive Vitamin-D-Form aktiviert, kann der entstehende Rezeptorkomplex an bestimmte Bereiche der DNA binden und die Aktivität ausgewählter Gene beeinflussen.

Vitamin D wirkt deshalb nicht wie ein einfacher kurzfristiger „Schalter“. Das Vitamin-D-System ist vielmehr Teil eines komplexen hormonellen Regulationsnetzwerks, über das zahlreiche Proteine und Stoffwechselvorgänge beeinflusst werden können.

Vitamin D, Calcium und Phosphor

Besonders gut untersucht ist die Rolle von Vitamin D im Calcium- und Phosphorstoffwechsel.

Calcium und Phosphor sind wichtige Bestandteile des mineralisierten Knochengewebes. Damit Calcium aus der Nahrung für den Körper verfügbar wird, muss es zunächst im Darm aufgenommen werden. Vitamin D ist an der Regulation dieser Aufnahme beteiligt.

Auch der Calciumspiegel im Blut wird eng reguliert, weil Calcium nicht nur für Knochen und Zähne, sondern beispielsweise auch für Muskel- und Nervenzellen von Bedeutung ist.

Daraus erklärt sich die enge biochemische Verbindung zwischen Vitamin D, Calciumstoffwechsel und Knochen.

Welche Funktionen von Vitamin D dürfen gesundheitsbezogen ausgelobt werden?

Für Vitamin D sind in der Europäischen Union mehrere gesundheitsbezogene Angaben zugelassen. Voraussetzung für ihre Verwendung bei einem Lebensmittel ist, dass die jeweiligen rechtlichen Bedingungen erfüllt sind.

Zugelassen sind unter anderem folgende Aussagen:

Vitamin D trägt zu einer normalen Aufnahme/Verwertung von Calcium und Phosphor bei.
Vitamin D trägt zu einem normalen Calciumspiegel im Blut bei.
Vitamin D trägt zur Erhaltung normaler Knochen bei.
Vitamin D trägt zur Erhaltung einer normalen Muskelfunktion bei.
Vitamin D trägt zur Erhaltung normaler Zähne bei.
Vitamin D trägt zu einer normalen Funktion des Immunsystems bei.
Vitamin D hat eine Funktion bei der Zellteilung.

Diese zugelassenen Aussagen beschreiben normale physiologische Funktionen. Sie bedeuten nicht, dass Vitamin D Krankheiten verhindern, behandeln oder heilen kann.

Vitamin D und Knochen

Knochen sind kein starres Gewebe. Sie werden fortlaufend auf-, um- und abgebaut. Dabei müssen Mineralstoffe wie Calcium und Phosphor in einem fein regulierten Gleichgewicht bereitgestellt werden.

Vitamin D ist über die Regulation des Calcium- und Phosphorstoffwechsels in dieses System eingebunden. Deshalb gehört die Erhaltung normaler Knochen zu den zugelassenen gesundheitsbezogenen Aussagen für Vitamin D.

Dabei sollte Vitamin D nicht isoliert betrachtet werden. Knochenstoffwechsel ist ein Zusammenspiel aus Nährstoffversorgung, körperlicher Belastung, Hormonen und weiteren Stoffwechselprozessen.

Vitamin D und Muskelfunktion

Muskelzellen benötigen unter anderem eine präzise Regulation von Calcium, damit Kontraktion und Entspannung koordiniert ablaufen können.

Vitamin D trägt zur Erhaltung einer normalen Muskelfunktion bei. Auch hier beschreibt der zugelassene Health Claim eine normale Körperfunktion und keine therapeutische Wirkung.

Vitamin D und Immunsystem

Vitamin-D-Rezeptoren finden sich auch in verschiedenen Zellen des Immunsystems. Das zeigt, dass das Vitamin-D-System mit immunologischen Regulationsprozessen verbunden ist.

Für Vitamin D ist die Aussage zugelassen, dass es zu einer normalen Funktion des Immunsystems beiträgt.

Davon zu unterscheiden sind Aussagen wie „schützt vor Erkältungen“, „verhindert Infekte“ oder ähnliche krankheitsbezogene Versprechen. Solche Aussagen ergeben sich aus dem zugelassenen Health Claim nicht.

Vitamin D und Zellteilung

Vitamin D hat eine Funktion bei der Zellteilung. Auch diese Aussage gehört zu den zugelassenen Health Claims.

Die Zellteilung ist ein grundlegender biologischer Prozess. Neue Zellen entstehen beispielsweise im Rahmen von Wachstum, Erneuerung und Gewebeumbau. Die zugelassene Aussage beschreibt die Beteiligung von Vitamin D an diesem normalen physiologischen Vorgang.

Welche Lebensmittel enthalten Vitamin D?

Nur vergleichsweise wenige Lebensmittel enthalten von Natur aus größere Mengen Vitamin D.

Zu den relevanteren Quellen gehören insbesondere fettreiche Seefische. Kleinere Mengen können beispielsweise in Eigelb und einigen weiteren tierischen Lebensmitteln vorkommen. Bestimmte Pilze können Vitamin D2 enthalten.

Die Ernährung trägt bei den üblichen Ernährungsgewohnheiten jedoch nur einen Teil zur Vitamin-D-Versorgung bei. Eine Besonderheit von Vitamin D bleibt daher die körpereigene Bildung in der Haut.

Wovon hängt die Vitamin-D-Bildung in der Haut ab?

Wie viel Vitamin D ein Mensch über die Haut bilden kann, lässt sich nicht mit einer einzigen Zahl beantworten.

Die körpereigene Synthese wird unter anderem beeinflusst durch:

geografische Lage und Breitengrad
Jahreszeit
Tageszeit
Witterung und Bewölkung
Dauer des Aufenthalts im Freien
bedeckte oder unbedeckte Hautflächen
Hautpigmentierung
Alter
Verwendung von Sonnenschutzmitteln

Diese Faktoren erklären, warum die körpereigene Vitamin-D-Bildung individuell und jahreszeitlich stark schwanken kann.

Eine ausreichende Vitamin-D-Bildung ist kein Grund, Sonnenbrand oder übermäßige UV-Belastung in Kauf zu nehmen. Der Schutz der Haut vor schädlicher UV-Strahlung bleibt wichtig.

Warum spielt die Jahreszeit eine so große Rolle?

In Deutschland ist die Intensität der UV-B-Strahlung stark jahreszeitabhängig.

Nach Angaben der Deutschen Gesellschaft für Ernährung ist die Sonnenbestrahlung in Deutschland in den Monaten Oktober bis März nicht stark genug, um eine ausreichende körpereigene Vitamin-D-Bildung zu gewährleisten. In den sonnenreicheren Monaten kann der Körper dagegen Vitamin D bilden und teilweise speichern.

Vitamin D kann unter anderem im Fettgewebe und in der Muskulatur gespeichert werden. Diese Speicher können zur Versorgung in sonnenärmeren Zeiten beitragen.

Welcher Blutwert zeigt die Vitamin-D-Versorgung?

Zur Beurteilung des Vitamin-D-Status wird in der Regel nicht die Konzentration von Calcitriol bestimmt, sondern 25-Hydroxyvitamin D – also 25(OH)D beziehungsweise Calcidiol.

Der Grund: 25(OH)D spiegelt sowohl die Zufuhr über Lebensmittel als auch die körpereigene Bildung wider und eignet sich deshalb besser als Versorgungsmarker.

Calcitriol wird dagegen hormonell eng reguliert. Seine Konzentration kann daher nicht einfach mit der Größe der Vitamin-D-Speicher gleichgesetzt werden.

Die medizinische Interpretation eines Vitamin-D-Blutwertes sollte immer im individuellen Kontext erfolgen.

Vitamin D2 und Vitamin D3 – was ist der Unterschied?

Vitamin D2 heißt Ergocalciferol, Vitamin D3 Cholecalciferol.

Beide Formen können im Körper in den Vitamin-D-Stoffwechsel eingeschleust und weiter umgewandelt werden. Vitamin D3 ist zugleich die Form, die der menschliche Körper unter UV-B-Einfluss in der Haut selbst bildet.

Für einen Wissenslexikonartikel ist vor allem wichtig: „Vitamin D“ bezeichnet nicht nur eine einzelne chemische Verbindung, sondern ein System aus verschiedenen Vorstufen, Transportformen und biologisch aktiven Metaboliten.

Warum wird Vitamin D als fettlösliches Vitamin bezeichnet?

Vitamin D ist fettlöslich. Das beeinflusst sowohl seine Aufnahme als auch seine Speicherung und seinen Transport im Körper.

Im Blut werden Vitamin-D-Verbindungen überwiegend an Transportproteine gebunden transportiert. Gleichzeitig kann Vitamin D im Körper gespeichert werden.

Diese Eigenschaften unterscheiden Vitamin D beispielsweise von vielen Vitaminen der B-Gruppe, die wasserlöslich sind und einen anderen Stoffwechsel besitzen.

Vitamin D als Teil eines Regulationssystems

Die Besonderheit von Vitamin D wird deutlich, wenn man den gesamten Weg betrachtet:

Aus einer Vorstufe in der Haut entsteht unter UV-B-Einfluss Vitamin D3. In der Leber entsteht daraus 25(OH)D. Anschließend kann die hormonell aktive Form Calcitriol gebildet werden. Diese bindet an den Vitamin-D-Rezeptor und beeinflusst die Aktivität bestimmter Gene.

Damit verbindet das Vitamin-D-System Umweltfaktoren wie Sonnenlicht mit Stoffwechsel, Hormonsignalen und Zellregulation.

Gerade deshalb ist Vitamin D biochemisch so interessant: Es ist Vitamin, körpereigen gebildete Verbindung und Ausgangspunkt eines hormonellen Regulationssystems zugleich.

Häufige Fragen zu Vitamin D

Ist Vitamin D eigentlich ein Vitamin oder ein Hormon?

Vitamin D wird traditionell zu den Vitaminen gezählt. Gleichzeitig kann der Körper Vitamin D3 selbst bilden. Aus Vitamin D entstehen anschließend Metaboliten, von denen Calcitriol hormonähnlich beziehungsweise hormonell wirkt. Vitamin D nimmt deshalb eine Sonderstellung unter den Vitaminen ein.

Was ist der Unterschied zwischen Vitamin D und Vitamin D3?

Vitamin D ist der Oberbegriff für verschiedene Verbindungen. Vitamin D3, auch Cholecalciferol genannt, ist eine davon. Es ist zugleich die Form, die der menschliche Körper unter UV-B-Einfluss in der Haut bildet.

Was ist Calcidiol?

Calcidiol ist 25-Hydroxyvitamin D beziehungsweise 25(OH)D. Es entsteht vor allem in der Leber und ist die wichtigste zirkulierende Form zur Beurteilung der Vitamin-D-Versorgung.

Was ist Calcitriol?

Calcitriol ist 1,25-Dihydroxyvitamin D. Es ist eine hormonell aktive Form des Vitamin-D-Systems und bindet unter anderem an den Vitamin-D-Rezeptor.

Warum wird für den Vitamin-D-Status 25(OH)D gemessen?

25(OH)D bildet die Vitamin-D-Zufuhr und die körpereigene Bildung besser ab als Calcitriol. Deshalb wird es als Marker für die Beurteilung der Versorgung verwendet.

Kann der Körper Vitamin D speichern?

Ja. Vitamin D ist fettlöslich und kann im Körper gespeichert werden. In sonnenreichen Monaten gebildetes Vitamin D kann deshalb zur Versorgung in sonnenärmeren Zeiten beitragen.

Kann man den Vitamin-D-Bedarf allein über Lebensmittel decken?

Bei üblichen Ernährungsgewohnheiten trägt die Nahrung nur einen begrenzten Anteil zur Vitamin-D-Versorgung bei. Die körpereigene Bildung über die Haut spielt eine besondere Rolle. Wie gut sie funktioniert, hängt jedoch von vielen individuellen und saisonalen Faktoren ab.

Ist mehr Vitamin D automatisch besser?

Nein. Aus der Bedeutung eines Nährstoffs für normale Körperfunktionen folgt nicht, dass eine möglichst hohe Zufuhr vorteilhaft ist. Eine Supplementierung sollte sich an der individuellen Versorgungssituation orientieren; insbesondere höhere Dosierungen sollten nicht unkritisch dauerhaft eingesetzt werden.