ビタミンDと紫外線 - 顕著なプロセス
多くの脊椎動物が皮膚のビタミンD3の産生に太陽光を利用する方法、およびこのプロセスが光自体によってどのように調節されているかは、依然として多くの研究の対象となっています。研究のほとんどは人間の生物学に関連していますが、米国のホリック、ファーガソン、ゲーマンなどの研究者は、このプロセスが爬虫類の皮膚で非常に似ているという証拠を集めています。
簡略化されたアニメーション図(図1、下)は、ビタミンD経路を示しています。
この経路は、コレステロール、プロビタミンD、(フルネーム7-デヒドロコレステロール、または7DHC)が皮膚の細胞によって製造されたときに始まります。290〜315nmの波長でUVBに曝露されると、細胞膜内に保持されるこのプロビタミンDは、実際にプレビタミンD3に非常に急速に変換される。ピーク生産は297nmです。
その後、プレビタミンD3は、その後、よりゆっくりと、暖かい肌で、数時間にわたって、ビタミンD3に異性化(分子中の原子の再配列によって形質転換される)。反応が正常な速度で進行するためには、暖かさが必要です。爬虫類は、彼らがバスケットとして、太陽からこの熱を得る。
ビタミンD3は皮膚細胞膜から放出され、血漿中に「ビタミンD結合タンパク質」によって取り込まれています。したがって、皮膚から肝臓への血流中に運ばれ、そこで25-ヒドロキシビタミンD3であるカルセジオールにヒドロキシル化される。これは、爬虫類のビタミンDの状態を評価するために採取された血液サンプルでテストされる物質です。
その後、カルセジオールは、すべての体の周りの血流中に循環されます。.腎臓では、いくつかは、活性ホルモンカルセトリオールに変換されます。これはカルシウム代謝の主要な役割を果たしています, 腸から、また骨からのカルシウムの吸収を制御することによって血液中のカルシウムのレベルを支配, 食事レベルは、体のニーズに不十分である必要があります.
また、カルセジオールは、近年、他の器官の正常な機能に重要な役割を果たしていることが分かっています。全身の細胞によって取り込まれ、細胞内をカルセトリオールに変換します。この局所作用は、免疫系、心臓血管系、および細胞分裂を制御することによって多くの器官の細胞が癌化するのを防ぐ上で有益な効果を有する。
また、日光の皮膚細胞は、プロビタミンDから細胞内のカルセトリオールまでの経路全体を実際に完了し、皮膚の癌に対する耐性を高める可能性があるという新しい証拠もあります。
カルセジオールは、ヒトでは、血流中に約2週間の半減期を有する。いくつかの爬虫類で, この循環カルセジオールは、ビタミン D の体のメイン ストアとして機能する可能性があります。.
ビタミンD3は血流中に高濃度のままではない。ヒトでは、肝臓のカルセジオールにヒドロキシル化されていないものが体脂肪に取り込まれており、そこでは明らかに23個保存されているが、そのような貯蔵が爬虫類で起こるのか、そうしているのかを確認する研究は全く知らない。
ビタミン D3 生産の規制.
ビタミンD3は、大量に毒性のある物質です。1920年代から、くる病を根絶するために人間の消費のためにビタミンDをミルクに加えました。しかし、子供たちは過剰投与に苦しんでいたので、これは1950年代にヨーロッパで禁止されました。
爬虫類では、食事に加え過ぎるビタミンDが多すぎると、腎臓の損傷、主要な血管を含む軟部組織の石灰化、早期死亡を引き起こす高ビタミン症-Dが発生します。
しかし、高ビタミン症-Dは、日光からビタミンDを得る爬虫類(または他の種)に発生することは知られておらず、それらがどのくらいの期間を浴びるかに関係なく、これは皮膚におけるビタミンDの過剰産生を防ぐ作り付けの安全メカニズムがあるからである。興味深いことに、これらはまた、図2(下)のアニメーション図に見られるように、紫外線に依存しています。
先に見たように、爬虫類が完全な日光を浴びると、プレビタミンD3は非常に急速に産生され、皮膚に蓄積する。ビタミンD3へのその変換は、はるかに遅い、熱依存プロセスです。膨大な量のpreD3が蓄積することを期待するかもしれませんが、これは起こりません。これは、preD3 は 325nm までの紫外線にも敏感であるためです。割合は、2つの生物学的に不活性な製品、ルミステロール3とタキステロール3に非常に迅速に変換されます。これらはまた、皮膚に蓄積します。
研究のほとんどは人間の皮膚で行われていますが、同じプロセスが爬虫類で起こると考えられています。ルミステロール3は、日光にさらされたヤモリ皮膚試料から分離されている。
D3の過剰生産に対する防御の第2ラインもあります。先に見たように、ビタミンD3は、一度産生されると、肝臓に血流に運び出されます。しかし、過剰なビタミンD3が皮膚に蓄積する必要があります - 例えば、結合タンパク質が除去できるよりも多くが生成された場合、紫外線は、同様に、3つの新しい物質(2つのsuprasterolsと5,6トランスビタミンD)にこれを分解します。この後者の製品は、いくつかの生物学的活性を有する;他の人は不活性であると考えられています。
これらすべての不活性副産物はどうなりますか?研究は進行中です。しかし、特に、lumisterol3 と tachysterol3 が preD3 のソースとして使用される可能性があると推測できます。これは、preD3からのそれらの生産が可逆的な反応であるためです。
紫外線の下では、光の正確な波長に応じて、3つの濃度が異なる平衡が形成されます。3つの物質は、わずかに異なる作用スペクトルを有する。Lumisterol3は、315nmまでの波長の光によってpreD3に戻され得る;タキステロール3は、UVA範囲にある335nmまで応答します。
これは、太陽放射に対する大気の影響を考慮するまで、大きな違いではないようです。低波長は大気によってより容易に吸収される。太陽が空に低いとき、早朝、午後遅く、そして北緯の冬の多くは、300nm以下の波長が地球の表面にまったく到達しないかもしれません。この時点でproビタミンDからpreD3合成はほぼ完全に停止し、44,21が、少なくとも理論的には、わずかに高い波長の紫外線が、ついでに3つの物質の中で最も反応性であるタキステロール3のpreD3への変換を促進する可能性がある。これが起こる場合、プロビタミンDから十分に作成するのに十分な低波長UVBがない場合、preD3のソースを提供する可能性があります。
UVB暴露の行動調節
爬虫類の中には、ビタミンDが必要かどうかを感知し、それに応じてUVB光の下でバスケットに費やす時間を変えることができる人もいるかもしれません。ある研究では、パンサーカメレオン(ファーシファーパルダリス)は、ビタミンD3の低い食事を与え、高D3ダイエットよりも紫外線の下でバスケットするより多くの時間を費やしました。さらに、UVAを放出するランプを同様に明るくするよりも、UVBを放出するランプに引き付けられた。彼らが実際にUVBを見ることができるかどうかは不明ですが、何らかの手段でそれを検出することができるようです。