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Die Effekte von Vitamin D auf das Immunsystem

Seminararbeit 2021 12 Seiten

Zusammenfassung

Diese Seminararbeit behandelt die Fragestellung, welche Effekte Vitamin D auf das Immunsystem hat. Dazu wird es als Erstes einen kurzen Überblick über diesen speziellen Mikronährstoff und das Immunsystem geben. Im Anschluss werden die Effekte auf die Funktionsweise des menschlichen Abwehrsystems in der Theorie erläutert und die Studienlage über Krankheiten und einem Vitamin-D-Mangel betrachtet. Dafür werden weitestgehend Metanalysen verschiedener Studien herangezogen, da diese aufgrund der höheren Probandenzahl aussagekräftiger sind.

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1. Faktoren für einen Vitamin-D-Mangel

2. Vitamin D

3. Einteilung des Immunsystems

4. Effekte von Vitamin D auf das Immunsystem

5. Vitamin-D-Mangel und Studienlage zu Krankheiten

6. Effekt von Vitamin D auf Autoimmunerkrankungen

7. Studienlage zu Autoimmunerkrankungen

8. Resumee

9. Literaturverzeichnis

1. Faktoren für einen Vitamin-D-Mangel

Wenn man von einem Vitamin-D-Mangel spricht, denken vermutlich die meisten Leute, dass dieser auf ernährungsbedingte Defizite zurückzuführen ist. Vitamin D wird jedoch zu 80 % vom eigenen Körper mithilfe der UV-Strahlung der Sonne synthetisiert, wodurch eine Defizienz des Vitamin-D- Spiegels vielmehr auf eine unzureichende Sonnenexposition zurückzuführen ist. Mit circa 62% der deutschen Bevölkerung weisen mehr als die Hälfte der Deutschen unzureichende Serumkonzentrationen an Vitamin D auf. Zur Risikogruppe für einen Vitamin-D-Mangel zählen stillende Frauen, Säuglinge und Senioren (GfB 2016). Die ältere Bevölkerungsgruppe erreicht sogar einen Vitamin-D-Mangel von bis zu 100% (Schlereth, F./ Badenhoop, K. 2016, S. 646). Ein Faktor, der hier eine Rolle spielt, ist, dass die Vitamin-D-Synthese in der Haut bei über 65-jährigen circa viermal geringer ist. Von einigen Autoren wird bereits von einer Vitamin-D-Mangel-Pandemie gesprochen, die sich besonders in Industrieländern mit wenig Sonneneinstrahlung ausbreitet (Gärtner, R. 2020, S. 68). In Industrieländern verbringt die Arbeiterschaft einen Großteil ihrer Zeit in Büroräumen oder Fabriken, wodurch sich diese pandemische Entwicklung eines Vitamin-D-Defizits erklären lässt. Da diese Gegebenheit im Zuge der Industrialisierung und Digitalisierung bestehen bleiben wird, wird die orale Zufuhr von Vitamin D an Bedeutung gewinnen. Durch herkömmliche Nahrung lässt sich eine adäquate Versorgung, nicht so einfach für jeden erreichen, weswegen spezielle Präparate eine wichtige Rolle spielen. Aber warum ist eine zureichende Vitamin-D-Zufuhr in der Bevölkerung überhaupt relevant? Vitamin D fungiert im Gegensatz zu anderen Vitaminen als Hormon und spielt bei der Funktionsweise des Immunsystems eine wichtige Rolle, wodurch sich ein Mangel negativ auf die Immunität gegenüber Krankheiten auswirkt.

Diese Seminararbeit behandelt die Fragestellung, welche Effekte Vitamin D auf das Immunsystem hat. Dazu wird es als erstes einen kurzen Überblick über diesen speziellen Mikronährstoff und das Immunsystem geben. Im Anschluss werden die Effekte auf die Funktionsweise des menschlichen Abwehrsystems in der Theorie erläutert und die Studienlage über Krankheiten und einem Vitamin- D-Mangel betrachtet. Dafür werden weitestgehend Metanalysen verschiedener Studien herangezo­gen, da diese aufgrund der höheren Probandenzahl aussagekräftiger sind.

2. Vitamin D

Vitamin-D nimmt unter den Vitaminen eine Sonderstellung ein, da es eher eine hormonelle Wirkung entfaltet und im Gegensatz zu anderen Vitaminen nur zu einem geringen Anteil über die Nahrung zugeführt wird. Der Großteil wird vom Körper über die UV-Strahlung der Sonne synthetisiert (Sommer, M. 2021). Dabei muss die Haut einer Strahlung der Wellenlänge von 290-315 nm ausgesetzt werden (Zittermann, A., et al. 2015, S. 241).

Während dieses Prozesses entsteht aus 7-Dehydrocholesterin die Vitamin-D-Vorstufe Cholecacli- ferol, welche auch in tierischen Nahrungsmitteln zu finden ist. Diese wird zur Leber transportiert und dort durch Hydroxylierung in die Zwischenform 25(OH)D (Calcidiol) umgewandelt. Erst in den Nieren erfolgt die Aktivierung des wirksamen 1,25(OH)2D3 (Calcitriol). Derselbe Vorgang läuft bei der aus pflanzlichen Lebensmitteln stammenden Vitaminvorstufe Ergocalciferol ab (Schlereth, F./ Badenhoop, K. 2016, S. 646) (o.V. 2021). Diese beiden Vorstufen Calcidiol und Ergocalciferol sind in fettreichen Fischen wie Hering, Sardine sowie in fettem Käse, Pilzen und Eiern enthalten (Hahn et al. 2015, S. 158). Der Aufgabenbereich von Vitamin-D im menschlichen Körper beinhaltet u.a. die Regulation des Calcium- und Phosphathaushalts, die Mineralisation und Demineralisation der Hartgewebe, das Zellwachstum- und die Differenzierung, welche bei der Immunabwehr eine Rolle spielt, und die Synthese von Immunzellen und Immunfaktoren.

3. Einteilung des Immunsystems

Das Immunsystem lässt sich in das angeborene bzw. unspezifische und das erworbene bzw. spezifische Immunsystem gliedern. Ersteres reagiert sehr schnell auf Erreger, die es durch die erste Hürde bestehend aus Haut und Schleimhäuten geschafft haben, aber wie der Name schon sagt, auf unspezifische Art und Weise, was bedeutet, dass jeder Erreger identisch behandelt wird. Das spezifische Immunsystem hingegen merkt sich Erreger beim Erstkontakt und reagiert in Zukunft sehr schnell indem entsprechende Antikörper bereitgestellt werden (Gehrke, M. 2020). Dieses besteht aus den dentrischen Zellen, welche neue Erreger erkennen und markieren, sowie den B- und T- Zellen. Die B-Zellen erkennen Pathogene und markieren diese durch Antikörperbildung, während die T-Zellen für die Abtötung zuständig sind. Die Aktivierung erfolgt, wenn das angeborene Immunsystem zur Erregerbekämpfung nicht mehr ausreicht, oder ein Erreger bereits bekannt ist.

Das angeborene System besteht aus den erwähnten Barrieren, Abwehrzellen und Eiweißen, die als Botenstoffe fungieren oder ebenfalls Krankheitserreger bekämpfen (Ehrhorn, U. 2021). Aber welche Rolle spielt dabei das Vitamin D?

4. Effekte von Vitamin D auf das Immunsystem

Sowohl die Zellen des angeborenen, also die Makrophagen und Monozyten, als auch die Zellen des adaptiven Immunsystems, also die B- und T-Lymphozyten, werden durch Vitamin D beeinflusst (Schlereth, F./ Badenhoop, K. 2016, S. 651). Die Monozyten und Makrophagen phagozytieren Bak­terien und präsentieren Antigene (Ebert-Dümig, R. 1999, S. 30). Durch Vitamin D, oder genauer gesagt durch 1,25 (OH)2 D3, wird die Differenzierung von Monozyten aus myeloischen Vorläuferzellen (ebd. S. 30) und die Umwandlung von Monozyten in Makrophagen gefördert (Zieglmayer, P. 2015, S. 182). Die Immunzellen des menschlichen Körpers weisen Vitamin-D- Rezeptoren auf (Cliffe, C. 2020), an denen Calcitriol andocken kann und dadurch immunologische Prozesse in Gang setzt (Ehrhorn, U 2021). Auch die Barrieren des unspezifischen Immunsystems wie Haut, Schleimhäute und der Verdauungstrakt sind von Vitamin D abhängig, da es zur Gesund­erhaltung dieser Strukturen beiträgt (ebd.). Die Barrierefunktion der Epithelzellen wird außerdem gestärkt (Gehrke, M. 2020), was den Schutz vor Erregern erhöht. Desweiteren verbessert es die Produktion von ß-Defensin 2 und den sogenannten Catheliciden, welche beide dem angeborenen Immunsystem zugehörig sind (ebd.) und sowohl eine antivirale als auch antibakterielle Wirkung ha­ben (Ehrhorn, U. 2021). Bakterien werden unschädlich gemacht, indem sie die Zellwände von diesen porös werden lassen und dadurch zerstören. Cathelicidin verhindert zusätzlich die Ausbreitung und Vermehrung von Viren im Körper (ebd.).

Die Vitamin-D-induzierte Reduktion der TH1- und TH17- Zellen und die gleichzeitige Stimulation der Expression von TH2- und T-Zellen, ruft im adaptiven Immunsystem eine antientzündliche Wirkung hervor. Dadurch werden auch Autoimmunerkrankungen verhindert, da Überreaktionen vermieden werden und durch die Antikörperbildung, Krankheitserreger effektiver bekämpft werden (ebd.). „Prinzipiell ist das 1, 25-Dihydroxy-Cholecalciferol als überwiegend antiinflammatorisches Regulativ der adaptiven Immunantwort zu sehen“ (Beermann, C. 2019, S. 139), aber Vitamin D ist auch bei Ausbildung der natürlichen Killer-T-Zellen involviert, welche einen entscheidenden Teil zur Krankheitsbekämpfung beitragen (ebd.). Wird vom Immunsystem ein Erreger erkannt, wandeln die Immunzellen die Speicherform Calcidiol in die aktive Form Calcitriol um, welche in der Folge an die Vitamin-D-Rezeptoren bindet und so die Immunantwort des Organismus steuert. Dazu gehört die Modulation der Immunantwort, die Ausschüttung von köpereigenen Abwehrstoffen und die Modulation der Empfindlichkeit des Immunsystems. Eine zu hohe Empfindlichkeit würde zu ständigen Entzündungen und zu Angriffen auf das eigene Gewebe führen. Die Regulation der Empfindlichkeit der Immunantwort läuft über die Modulation der dentrischen Zellen und der vermehrten Aktivierung der regulativen T-Zellen (ebd.).

Cholecalciferol hat sowohl eine endokrine als auch eine para- und autokrine Wirkung: Die hormo­nellen Signale erreichen demnach verschiedene Organe, wirken innerhalb einer Zelle oder zwischen verschiedenen Zellen. Während einer Abwehrreaktion setzen die Immunzellen cholecalciferol- aktivierende Enzyme frei, welche die Immunantwort dadurch regulieren (Beermann, C. 2019, S. 137). Profileration, Differenzierung und Funktion von Lymphozyten wird durch die Sekretion von Calcitriol beeinflusst (ebd., S. 139). Die Profileration stellt die massive Vermehrung von aktivierten T-Zellen durch chemische Signale dar, damit eine Infektion hinreichend bekämpft werden kann. Die Differenzierung beschreibt die Entstehung verschiedener Subtypen der T-Lymphozyten wie Th1- oder Th2-Zellen (AMBOSS 2020).

5. Vitamin-D-Mangel und Studienlage zu Krankheiten

Aus dem vorangegangenen Textteil wurde deutlich, dass Vitamin-D einen erheblichen Einfluss auf die Abwehrmechanismen des menschlichen Organismus hat, weswegen ein Mangel das Risiko für diverse Krankheiten erhöht, da durch diesen die immunologische Antwort nicht mehr einwandfrei funktioniert.

„In zahlreichen Studien wurde ein Vitamin-D-Mangel als Risikofaktor für einige andere Atemwegs­erkrankungen festgestellt, darunter Asthma, Tuberkulose, chronisch obstruktive Lungener­krankungen und das Grippevirus (Cliffe, C. 2020)“.

Nun stellt sich die Frage, wann überhaupt ein Vitamin-D-Mangel vorliegt, und wie die Studienlage zur Korrelation des Vitamin-D-Spiegels und bestimmter Krankheiten genau ausschaut.

Vitamin D kommt, wie bereits erläutert, in verschiedenen Formen vor. Zur Quantifizierung der Vitamin-D-Versorgung wird die Serumkonzentration von Calcidiol gemessen, welche folgender­maßen untergliedert ist: Ein präventiver Spiegel liegt bei > 75 nmol/l und eine ausreichende Versorgung ist bei > 50 nmol/l gegeben. Eine unzureichende Versorgung wird zwischen 30 und 49 nmol/l angesiedelt, während bei unter 30 nmol/bereits ein Mangel vorliegt (Hahn et al. 2015, S. 172). Oft wird der Spiegel in Studien auch in Nanogramm angegeben. Dabei gelten Werte unter 20 ng/ml als Mangel und Werte zwischen 21 und 29 ng/ml als Unterversorgung (Schlereth, F./ Badenhoop, K. 2016, S. 646).

In der Studie „Association between serum 25-hydroxyvitamin D level and upper respiratory tract infection in the Third National Health and Nutrition Examination Survey“ von Jonathan M. Mansbach et al. wurde der Zusammenhang zwischen der Calcidiolkonzentration im Blut und Atemwegsinfekten untersucht. Die Studie umfasste 18883 Probanden, die mindestens zwölf Jahre alt waren. Der Median bezüglich Vitamin-D-Konzentration im Blut betrug 29 ng/ml. Ergebnis der Studie war, dass Atemwegsinfektionen bei Personen mit Calcidiolwerten unter 30 ng/ml häufiger auftraten als bei den Probanden mit Werten über 30 ng/ml. Dieser Zusammenhang war bei Individuen mit atemwegsbe­zogenen Vorerkrankungen wie Asthma höher (Mansbach, J. et al. 2009).

Eine Metaanalyse verschiedener durchgeführter Studien über die Prävention von Atemwegsinfek­tionen durch Vitamin-D-Supplementierung bestätigte sogar eine protektive Wirkung, welche bei täglicher Einnahme am stärksten ausgeprägt war (Bergman, P et al. 2013).

Es wird auch ein Zusammenhang zwischen den winterlichen Grippewellen und dem Vitamin-D-Sta- tus der Bevölkerung vermutet, da dieser durch die geringere Sonneneinstrahlung im Winter gesenkt wird und somit das Immunsystem anfälliger für Infektionen ist (Juzenie, A. et al. 2010).

Die randomisierte Kontrollstudie „Randomized trial of vitamin D supplementation to prevent seasonal influenza A in schoolchildren“ von Urashima, M et al. beschäftigte sich mit der Supplementierung von Vitamin D bei Schulkindern zur Prävention einer Grippeinfektion. Dazu bekam die eine Gruppe eine tägliche Dosis von 1200 IU am Tag und die andere Gruppe ein Placebo verabreicht. In der Placebogruppe bekamen 31 von 167 Kindern eine Grippe, während es in der Vitamin-D-Gruppe nur 18 Kinder waren. Bei Kindern mit Asthma und Grippeerkrankung kamen Asthmaanfälle in der Placobogruppe sechs Mal häufiger vor als in der anderen Gruppe (Urashima, M. et al. 2010).

Die Erhebung „Vitamin D and tuberculosis: a multicenter study in children“ aus dem Jahr 2014 kon- te einen Zusammenhang zwischen Vitamin-D-Mangel und Tuberkolose bei Kindern nachweisen. Dazu wurden bei 996 Kinder mit Tuberkolose der Vitamin-D-Spiegel untersucht. Werte unter 25 nmol/L wurden als Mangel definiert (Venturini, E. et al. 2014).

Die vorgestellten Studien zeigen, dass ein Vitamin-D-Mangel das Risiko für verschiedene Infekte erhöht und die Supplementation einen präventiven Effekt auf diese hat. Die präventive Wirkung des Vitamins trat vor allem bei Personen auf, welche unterversorgt waren oder bei denen ein Mangel vorlag. Die Supplementation spielt aber auch eine wichtige Rolle bei der Entwicklung des Immunsys­tems, denn gewissen Risiken wie Asthma, Autoimmunerkrankungen oder Allergien kann man bereits in der Schwangerschaft durch eine ausreichende Vitamin-D-Zufuhr präventiv begegnen und darüber hinaus die Ausbildung der sogenannten invarianten natürlichen Killerzellen gewährleisten, welche zur Immunfunktion beitragen und deren unzureichende Entwicklung während der embryonalen Phase aufgrund von Vitamin-D-Mangel der Schwangeren und damit auch des Babys, vermutlich nicht mehr nachgeholt werden kann und damit das Immunsystem nachhaltig negativ beeinflusst (Ehrhorn, U. 2020).

In der Studie „Vitamin D supplemention during pregnancy effect neonatal immun system in a randomized controlled trial“ von Eve Hornsby et al. wurde Frauen mit einem Vitamin-D-Serumspiegel von unter 30 ng/l Vitamin D 3 im zweiten und dritten Trimenon verabreicht und im Anschluss das Nabelschnurblut hinsichtlich des Immunstatus untersucht. Zum Vergleich gab es eine Placebo­Gruppe. Bei Frauen, die eine hochdosierte Supplementation verabreicht bekommen haben, setzten die Zellen des Nabelschnurbluts der Babys beim Stimulationstest erheblich mehr proinflammatorische Zytokine wie IL-6, IL-10 und IL-8 frei. (Hornsby, E 2017). Die Freisetzung solcher Zytokine im Rahmen der angeborenen und adaptiven Immunabwehr wird von Calcitriol beeinflusst (Beerman, C. 2019, S. 139).

Auch in dieser Studie traten die Effekte bei Frauen auf, welche von einer unzureichenden Vitamin- D-Versorgung betroffen waren.

6. Effekt von Vitamin D auf Autoimmunerkrankungen

Wie bereits erwähnt, reguliert Vitamin D die Immunantwort indem die Expression bestimmter Kom­ponenten des Immunsystems entweder stimuliert oder unterdrückt wird. Beispielsweise aktiviert es die T-Zellen und hemmt gleichzeitig eine übermäßige Aktivität. Die Abwesenheit von Vitamin D führt zur vermehrten Bildung von autoreaktiven T-Zellen, die den eigenen Körper angreifen. Durch diese Funktion als Modulator wird die Entstehung von Entzündungen und eben Autoimmunerkrankungen verhindert (Ehrhorn, U 2021). Bei einer Autoimmunerkrankung richtet sich die immunologische Reaktion in Folge eines Immuntoleranzverlustes gegen körpereigenes Gewebe und Strukturen, da das System die Fähigkeit verliert zwischen körpereigenen und körperfremden Zellen zu unterscheiden (GfB 2016), wodurch verschiedene Krankheitsbilder wie Multiple Sklerose, Morbus Crohn, Reuma oder Autoimmunthyreoiditis entstehen.

In den letzten Dekaden hat die Anzahl an Autoimmunerkrankungen in den westlichen Ländern zu­genommen (GfB 2016), was mit den insgesamt niedrigen Vitamin-D-Spiegeln der Bevölkerung zu­sammenhängen könnte, da die Immunantwort nicht ausreichend reguliert werden kann. In diversen Studien konnte der negative Effekt von einem Vitamin-D-Defizit auf Autoimmunerkrankungen nachgewiesen werden, welche in folgendem Abschnitt kurz vorgestellt werden.

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Details

Seiten
12
Jahr
2021
ISBN (eBook)
9783346480194
ISBN (Buch)
9783346480200
Sprache
Deutsch
Erscheinungsdatum
2021 (September)
Note
2,0
Schlagworte
Vitamin D Immunsystem Krankheit Mangel
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Titel: Die Effekte von Vitamin D auf das Immunsystem