Kebangkitan Defisiensi Vitamin D dan Rakhitis

Momok epidemi rakhitis pada abad ke-19 disebabkan oleh kekurangan vitamin D akibat paparan sinar matahari yang tidak memadai dan menyebabkan retardasi pertumbuhan, kelemahan otot, rangka deformitas, hipokalsemia, tetani, dan kejang. Dukungan dari paparan sinar matahari yang masuk akal dan fortifikasi susu dengan vitamin D mengakibatkan hampir tuntasnya pemberantasan penyakit ini. Vitamin D (dimana D mewakili D2 atau D3) secara biologis disimpan dan dimetabolisme di hati untuk 25-hydroxyvitamin D [25 (OH) D], bentuk sirkulasi utama vitamin D yang digunakan untuk menentukan status vitamin D. 25 (OH) D adalah diaktifkan dalam ginjal untuk 1,25-dihydroxyvitamin D [1,25 (OH) 2D], yang mengatur kalsium, fosfor, dan metabolisme tulang. Kekurangan vitamin D telah kembali menjadi epidemi pada anak-anak, dan rakitis telah menjadi isu kesehatan global. Selain kekurangan vitamin D, kalsium kekurangan dan gangguan yang diperoleh dan diwariskan vitamin D, kalsium, dan fosfor menyebabkan rakhitis metabolisme. Tinjauan ini meringkas peran vitamin D dalam pencegahan rakhitis dan pentingnya dalam kesehatan secara keseluruhan dan kesejahteraan bayi dan anak.

Perspektif sejarah Pada pertengahan 1600-an, kebanyakan anak yang tinggal di kotakota industri yang penuh sesak dan tercemar dari utara Eropa mengalami deformasi tulang yang parah. penyakit ini ditandai dengan retardasi pertumbuhan, pembesaran epiphyses tulang panjang, deformitas kaki,

tulang belakang melengkung, tulang rusuk menonjol, dan otot lemah serta datar (1, 2) (Gambar (Gambar1) .1). Di bagian akhir abad ke-19, otopsi penelitian yang dilakukan di Boston dan Leiden, Belanda, menunjukkan bahwa 80-90% anak-anak menderita rakhitis. Pada 1822, Sniadecki (3) mengakui pentingnya paparan sinar matahari untuk pencegahan dan penyembuhan rakhitis. Palm (4) pengamatan ini diperpanjang pada tahun 1890 dan mempromosikan penggunaan sistemik mandi matahari untuk mencegah rakhitis. Pada tahun 1919, Huldschinski (5, 6) menemukan bahwa mengekspos anakanak untuk radiasi dari matahari kuarsa lampu (merkuri lampu busur) atau lampu busur karbon selama satu jam 3 kali seminggu efektif dalam mengobati rakhitis, seperti yang ditunjukkan oleh peningkatan yang ditandai dalam mineralisasi kerangka, terutama ujung-ujung tulang panjang, yang terlihat dari hasil x-ray (Gambar (Figure2) .2). Sebuah kelompok studi terhadap anak-anak yang tidak terkena radiasi UV menunjukkan hanya sedikit perbaikan (6). Dia menyimpulkan bahwa paparan radiasi UV adalah "sempurna obat" terhadap semua bentuk rakhitis pada anak-anak. Dua tahun kemudian, Hess dan Unger (7) meneliti 7 anak rachitic di New York City untuk periode yang bervariasi dari sinar matahari dan melaporkan peningkatan yang ditandai dalam rakhitis setiap anak yang dibuktikan dengan kalsifikasi dari epiphyses.

Pada tahun 1918, Mellanby dkk. (8) mencegah rakhitis pada anak anjing dengan minyak ikan cod. McCollum et al. (9) menyebutkan faktor ini sebagai nutrisi yang baru bernama vitamin D. Hess dan Weinstock (10) dan Steenbock dan Black (11) mengamati bahwa iradiasi UV berbagai makanan dan minyak dikenal sebaga aktivitas antirachitic. Hal ini menyebabkan peningkatan aktivitas antirachitic susu dengan mengekspos susu untuk radiasi UV atau memberi makan sapi dengan iradiasi UV ragi. Setelah vitamin D struktural diidentifikasi dan disintesis secara kimiawi

dari ragi, langsung ditambahkan ke susu pada standar 400 IU (1 IU = 25 ng) per liter (12, 13). Ia berpikir bahwa vitamin D yang diperoleh dari ragi iradiasi adalah vitamin D yang sama yang diproduksi di kulit. Namun, ketika diamati bahwa vitamin D dari ragi iradiasi memiliki aktivitas antirachitic sedikit pada ayam, sedangkan minyak hati ikan cod efektif, disimpulkan bahwa vitamin D diproduksi di kulit harus berbeda (14). Vitamin D diisolasi dan diidentifikasi dari kulit babi dan terbukti berasal dari 7-dehydrocholesterol (1, 2, 14). Untuk membedakan dua vitamin D, vitamin D dari ragi yang disebut vitamin D2 dan satu dari babi dan manusia kulit vitamin D3 (1, 2). Photobiology dari vitamin D3 Sinar matahari direkomendasikan sebagai metode terapi untuk mencegah rakhitis pada bayi, dan penjelasan rinci diterbitkan dalam Folder Biro Amerika Serikat Anak pada tahun 1931 (13, 14). Hal itu diakui bahwa di zona beriklim sedang, sinar matahari adalah lemah dalam sifat antirachitic di musim dingin, dan dengan demikian, direkomendasikan bahwa anak-anak akan terkena radiasi UV dari busur merkuri atau lampu busur karbon di musim dingin (5, 6, 13 , 14) (Gambar (Figure2) .2). Selama paparan sinar matahari, ultraviolet B (UVB) radiasi (290-315 nm) diserap oleh 7-dehydrocholesterol di kulit untuk membentuk previtamin D3 (1, 15). Previtamin D3 (1, 15) secara inheren tidak stabil dan cepat mengkonversi dengan proses suhu tergantung dengan vitamin D3 (Gambar (Figure3) .3). Setelah terbentuk, itu dikeluarkan dari sel kulit ke dalam ruang ekstraselular, di mana ia ditarik ke tempat tidur kapiler kulit oleh protein pengikat vitamin D-(DBP) (1). Efisiensi sintesis vitamin D3 di kulit tergantung pada jumlah foton yang menembus ke UVB epidermis. Peningkatan pigmentasi kulit melanin (16) dan aplikasi topikal dari tabir surya (17), yang keduanya efisien menyerap foton UVB, nyata dapat mengurangi lebih dari 90% produksi

vitamin D3. Paparan berlebihan sinar matahari tidak dapat menyebabkan keracunan vitamin D karena sinar matahari akan menghancurkan kelebihan vitamin D3 yang diproduksi di kulit (18, 19). Kebanyakan UVB foton dari matahari diserap oleh ozon stratosfer. Peningkatan hasil sudut matahari puncak dalam panjang jalur meningkat untuk foton UVB untuk bepergian, dan ini menjelaskan mengapa di lintang yang lebih tinggi (di atas ~ 35 lintang ), sangat sedikit, jika ada, vitamin D3 diproduksi di kulit dari November sampai Maret (19, 20). Metabolisme vitamin D dan perannya dalam metabolisme kalsium dan fosfor Vitamin D2 dan vitamin D3 (D mewakili baik D2 atau D3) yang berasal dari suplemen, makanan yang diperkaya, dan ikan dicerna dari makanan (Tabel (Table1) 1) dimasukkan ke dalam kilomikron dan diserap ke dalam sistem limfatik. Dari sini mereka memasuki sirkulasi, di mana mereka terikat pada DBP dan lipoprotein (1, 20-22). Vitamin D dilepaskan dari DBP ke hati dan mengalami hidroksilasi pada C-25 oleh vitamin D-25hydroxylases (25-OHase, juga dikenal sebagai CYP27A1,, CYP3A4 CYP2R1, CYP2J3) untuk 25-hidroksivitamin D [25 (OH ) D] (20-22) (Gambar (Figure3) .3). 25 (OH) D adalah bentuk beredar utama vitamin D yang diukur untuk menentukan seseorang status vitamin D karena memiliki waktu paruh dalam sirkulasi dari 2 minggu dan itu berkorelasi dengan hiperparatiroidisme sekunder, rakhitis, dan osteomalacia (20, 2224). 25 (OH) D adalah terikat untuk DBP, dan kompleks ini mengikat megalin pada membran plasma sel tubulus ginjal dan diangkut ke dalam sel (20, 22). Begitu masuk, 25 (OH) D adalah dilepaskan dan dikonversi dalam mitokondria oleh 25-hidroksivitamin D-1-hidroksilase [1-OHase, juga dikenal sebagai CYP27B1] untuk membentuk 1,25-dihydroxyvitamin D [1,25 (OH ) 2D]. 1,25 (OH) 2D adalah bentuk biologis aktif vitamin D yang bertanggung jawab untuk menjaga homeostasis kalsium dan fosfor. Ia menyelesaikan ini dengan berinteraksi dengan reseptor nuklirnya,

reseptor vitamin D (VDR) dalam sel-sel usus kecil (22, 25). The 1,25 (OH) 2D struktur kompleks-VDR dengan asam retinoat X reseptor (RXR) dalam nukleus. The 1,25 (OH) 2D-VDR-RXR kompleks mengikat unsur vitamin D-responsif (VDRE) untuk saluran kalsium epitel (22, 25). Ekspresi yang meningkat dari saluran kalsium memungkinkan lebih banyak kalsium masuk ke dalam sel, di mana vitamin D-kalsium bergantung-binding protein calbindin 9k membantu translokasi kalsium ke dalam aliran darah. 1,25 (OH) 2D juga meningkatkan penyerapan fosfor dalam usus kecil (1, 22, 25). Ketika diet kalsium tidak memadai, vitamin D membantu

mempertahankan homeostasis kalsium dengan berinteraksi dengan VDR pada osteoblas untuk menginduksi ekspresi protein membran plasma aktivator reseptor NF-kB ligan (RANKL). Para RANK pada membran plasma mengikat preosteoclasts RANKL, yang menginduksi preosteoclast untuk menjadi osteoklas matang (20, 22, 26). Para osteoklas matang melepaskan asam klorida dan kolagenase untuk melarutkan tulang dan melepaskan kalsium berharga dan toko fosfor ke dalam sirkulasi. Dengan demikian, fungsi fisiologis utama vitamin D adalah untuk mempertahankan kalsium serum dan kadar fosfor dalam kisaran fisiologis normal untuk mendukung fungsi yang paling metabolisme, transmisi neuromuskular, dan mineralisasi tulang (1, 20, 22, 24) (Gambar (Figure3). 3). Vitamin D dan kekurangan kalsium sebagai penyebab rakhitis Kekurangan vitamin D adalah penyebab paling umum dari rakhitis. Kekurangan vitamin D mencegah penyerapan kalsium efisien dan fosfor. Dalam keadaan kekurangan vitamin D-, hanya 10-15% dari kalsium diet dan 50-60% fosfor makanan diserap. Penyerapan kalsium yang buruk menyebabkan penurunan serum kalsium terionisasi tingkat. Hal ini segera diakui oleh sensor kalsium dalam kelenjar paratiroid, mengakibatkan peningkatan dalam ekspresi, sintesis, dan sekresi hormon paratiroid

(PTH) (1, 20, 22, 27). PTH menghemat kalsium dengan meningkatkan reabsorpsi tubular kalsium baik di tubulus proksimal dan distal rumit. PTH, seperti 1,25 (OH) 2D, meningkatkan ekspresi RANKL pada osteoblas untuk meningkatkan produksi osteoklas matang untuk memobilisasi kalsium dari toko kerangka. PTH juga menurunkan reabsorpsi fosfor dalam ginjal, menyebabkan hilangnya fosfor ke dalam urin (Gambar (Figure4) .4). Tingkat kalsium serum biasanya normal pada bayi Dkekurangan vitamin atau anak. Namun, tingkat serum fosfor rendah, sehingga ada tidak memadai kalsium-fosfor produk, yang diperlukan untuk termineralisasi dengan osteoid ditetapkan oleh osteoblas (1, 20, 22, 24, 28) (Gambar (Figure4) .4) . Jadi, biasanya, bayi dengan defisiensi vitamin D-rakitis memiliki tingkat kalsium yang normal dalam serum, rendah yang normal atau rendah puasa kadar serum fosfor, peningkatan kadar fosfatase alkali, dan rendah 25 (OH) D tingkat (