Vitamina D i llum ultraviolada: un procés notable
La forma en què molts vertebrats utilitzen la llum solar en la producció de vitamina D3 a la pell, i com aquest procés també està regulat per la pròpia llum, segueix sent objecte de molta investigació. La majoria dels estudis es relacionen amb la biologia humana, però investigadors com Holick, Ferguson i Gehrmann als Estats Units estan recopilant proves que el procés és molt similar en la pell dels rèptils.
Un diagrama animat simplificat (Figura 1, a continuació) il·lustra la via de la vitamina D.
La via comença quan un colesterol, provitamina D, (nom complet 7-dehidroolesterol, o 7DHC) és fabricat per cèl·lules de la pell. Quan s'exposa a UVB a longituds d'ona entre 290 i 315 nm, aquesta provitamina D, sostinguda dins de la membrana cel·lular, es converteix molt ràpidament en previtamin D3. La producció màxima és de 297 nm.
La previtaminA D3 és llavors isomeritzada (transformada per una reorganització dels àtoms en la molècula) lentament, en la pell calenta, durant diverses hores, a vitamina D3. Es necessita calor perquè la reacció continuï a un ritme normal. Els rèptils obtenen aquesta calor del sol, ja que es desinsereixen.
La vitamina D3 s'allibera de les membranes cel·lulars de la pell i és extreta per una "proteïna d'unió a la vitamina D" al plasma. Per tant, es transporta en el torrent sanguini des de la pell fins al fetge, on s'hidroxila al calcediol, 25-hidroxi-vitamina D3. Aquesta és la substància que es prova en mostres de sang preses per avaluar l'estat de vitamina D del rèptil.
El calcediol circula pel torrent sanguini per tot el cos. En els ronyons, alguns es converteixen a l'hormona activa calcetriol. Això juga un paper important en el metabolisme del calci, que regeix els nivells de calci a la sang mitjançant el control de l'absorció de calci de l'intestí i també dels ossos, en cas que els nivells dietètics siguin inadequats per a les necessitats del cos.
El calcediol també, en els últims anys, s'ha trobat que juga un paper vital en el funcionament normal d'altres òrgans. És pres per les cèl·lules de tot el cos, i es converteix intracel·lularment en calcedtriol. Aquesta acció local té efectes beneficiosos sobre el sistema immunitari, el sistema cardiovascular i en evitar que les cèl·lules de molts òrgans es tornin canceroses mitjançant el control de la divisió cel·lular.
També hi ha noves evidències que les cèl·lules de la pell a la llum solar en realitat poden completar tota la ruta des de la provitamina D fins al calcedtriol intracel·lular, el que pot augmentar la resistència de la pell al càncer.
El calcediol, en humans, té un període de semidesentre d'unes dues setmanes en el torrent sanguini. En alguns rèptils, aquest calcediol circulant pot actuar com la principal reserva de vitamina D del cos.
La vitamina D3 no es manté en altes concentracions en el torrent sanguini. En els éssers humans, el que no està hidroxilat al calcediol al fetge es pren en greix corporal, on aparentment s'emmagatzema 23, però no som conscients de cap estudi que descobeixi si aquest emmagatzematge es porta a terme en rèptils, o si ho fa, quant de temps podria durar una botiga d'aquest tipus.
Regulació de la producció de vitamina D3.
La vitamina D3 és una substància tòxica en grans quantitats. A partir de la dècada de 1920, la vitamina D es va afegir a la llet per al consum humà per eradicar el raquitisme; No obstant això, això va ser prohibit a Europa en la dècada de 1950 perquè els nens patien de sobredosi.
En els rèptils, l'excés de vitamina D afegida a la dieta condueix a la hipervitaminosi-D, que causa dany renal, calcificació dels teixits tous, inclosos els principals vasos sanguinis, i la mort prematura.
No obstant això, no se sap que la hipervitaminosi-D es produeixi en rèptils basking (o qualsevol altra espècie) obtenint la seva vitamina D de la llum solar, independentment del temps que es basin.23 Això es deu al fet que hi ha mecanismes de seguretat incorporats que prevenen la sobreproducció de vitamina D a la pell. Curiosament, aquests també es basen en la llum ultraviolada, com es pot veure en el diagrama animat, Figura 2 (a continuació).
Com hem vist abans, quan un rèptil es submergeix a plena llum solar, la previtamin D3 es produeix molt ràpidament i s'acumula a la pell. La seva conversió a vitamina D3 és un procés molt més lent i dependent de la calor. Es podria esperar que s'acumulin grans quantitats de preD3, però això no passa. Això es deu al fet que preD3 també és sensible a la llum ultraviolada fins a 325 nm; una proporció es converteix molt ràpidament en dos productes biològicament inactius, el lumisterol3 i el taquisterol3. També s'acumulen a la pell.
La majoria dels estudis s'han dut a terme en la pell humana, però es creu que el mateix procés ocorre en rèptils; Lumisterol3 ha estat aïllat de mostres de pell de gecko exposades a la llum solar.
També hi ha una segona línia de defensa contra la sobreproducció de D3. Com hem vist anteriorment, la vitamina D3, un cop produïda, es transporta al torrent sanguini al fetge. No obstant això, en cas que l'excés de vitamina D3 s'acumuli a la pell - si, per exemple, es produeix més del que la proteïna d'unió pot eliminar - la llum ultraviolada descompon això, així, en tres noves substàncies: dos suprasterols i 5,6 trans-vitamina D. Aquest últim producte té alguna activitat biològica; Es creu que els altres són inerts.
Què passa amb tots aquests productes inerts? La investigació està en curs; no obstant això, podem especular que el lumisterol3 i el taquisterol3, en particular, podrien ser utilitzats com una font de preD3. Això es deu al fet que la seva producció a partir de preD3 és una reacció reversible.
Sota la llum ultraviolada, un equilibri es forma amb concentracions variables dels tres, depenent en part de les longituds d'ona exactes de la llum. Les tres substàncies tenen espectres d'acció lleugerament diferents. Lumisterol3 es pot convertir de nou a anterior a 33 per la llum de longituds d'ona de fins a 315nm; Taquisterol3 respon fins a 335 nm, que es troba en el rang UVA.
Això podria no semblar una diferència significativa fins que es consideri l'efecte de l'atmosfera sobre la radiació solar. Les longituds d'ona inferiors són absorbides més fàcilment per l'atmosfera. Quan el Sol està baix en el cel, a primera hora del matí, a última hora de la tarda, i durant gran part de l'hivern en latituds septentrionals, les longituds d'ona per sota de 300 nm mai poden arribar a la superfície de la Terra en absolut. En aquests moments la síntesi anterior a la provitamina D cessa gairebé per complet,44,21, però és almenys teòricament possible que la llum ultraviolada de les longituds d'ona lleugerament més altes podria promoure la conversió de taquisterol3, que és per cert la més reactiva de les tres substàncies, a preD3. Si això passa, podria proporcionar una font de preD3 quan no hi ha prou UVB de longitud d'ona baixa per crear suficient a partir de provitamina D.
Regulació conductual de l'exposició UVB.
Alguns rèptils poden ser capaços de detectar si necessiten o no vitamina D, i alterar el temps que passen prenent el sol sota la llum UVB en conseqüència. En un estudi, els camaleons panteres (Furcifer pardalis) alimentats amb una dieta baixa en vitamina D3 passaven més temps prenent el sol sota la llum ultraviolada que aquells amb una dieta alta en D3. A més, se sentien més atrets per les làmpades que emetien UVB que per les làmpades igualment brillants que emetien UVA. No se sap si realment poden veure els UVB, però sí que semblen ser capaços de detectar-lo per algun mitjà.