Vitamina D y luz ultravioleta - un proceso notable
La forma en que muchos vertebrados utilizan la luz solar en la producción de vitamina D3 en la piel, y cómo este proceso también está regulado por la luz misma, sigue siendo objeto de mucha investigación. La mayoría de los estudios se relacionan con la biología humana, pero investigadores como Holick, Ferguson y Gehrmann en los Estados Unidos están reuniendo evidencia de que el proceso es muy similar en la piel de los reptiles.
Un diagrama animado simplificado (Figura 1, a continuación) ilustra la vía de la vitamina D.
La vía comienza cuando un colesterol, la provitamina D, (nombre completo 7-dehidrocolesterol, o 7DHC) es fabricado por las células de la piel. Cuando se expone a UVB en longitudes de onda entre 290 y 315 nm, esta provitamina D, que se mantiene dentro de la membrana celular, se convierte muy rápidamente en previtamina D3. La producción máxima es de 297nm.
La previtamina D3 se isomeriza (transformada por una reorganización de los átomos en la molécula) lentamente, en la piel cálida, durante varias horas, a vitamina D3. Se necesita calor para que la reacción proceda a un ritmo normal. Los reptiles obtienen este calor del sol, mientras toman el sol.
La vitamina D3 se libera de las membranas celulares de la piel y es absorbida por una "proteína de unión a la vitamina D" en el plasma. Por lo tanto, se transporta en el torrente sanguíneo desde la piel hasta el hígado, donde se hidroxila a calcediol, 25-hidroxi-vitamina D3. Esta es la sustancia que se analiza en muestras de sangre tomadas para evaluar el estado de vitamina D del reptil.
El calcediol circula en el torrente sanguíneo de todo el cuerpo. En los riñones, algunos se convierten en la hormona activa calcetriol. Esto juega un papel importante en el metabolismo del calcio, gobernando los niveles de calcio en la sangre mediante el control de la absorción de calcio del intestino y también de los huesos, en caso de que los niveles dietéticos sean inadecuados para las necesidades del cuerpo.
El calcediol también se ha encontrado, en los últimos años, para desempeñar un papel vital en el funcionamiento normal de otros órganos. Es absorbido por las células de todo el cuerpo y convertido intracelularmente en calcetriol. Esta acción local tiene efectos beneficiosos sobre el sistema inmunológico, el sistema cardiovascular y para evitar que las células de muchos órganos se vuelvan cancerosas al controlar la división celular.
También hay nueva evidencia de que las células de la piel a la luz solar en realidad pueden completar toda la vía desde la provitamina D hasta el calcetriol intracelularmente, lo que puede aumentar la resistencia de la piel al cáncer.
El calcediol, en humanos, tiene una vida media de aproximadamente dos semanas en el torrente sanguíneo. En algunos reptiles, este calcediol circulante puede actuar como la principal reserva de vitamina D del cuerpo.
La vitamina D3 no permanece en altas concentraciones en el torrente sanguíneo. En los seres humanos, lo que no está hidroxilado a calcediol en el hígado se absorbe en la grasa corporal, donde aparentemente se almacena 23, pero no tenemos conocimiento de ningún estudio que determine si dicho almacenamiento tiene lugar en reptiles, o si lo hace, cuánto tiempo podría durar tal almacenamiento.
La regulación de la producción de vitamina D3.
La vitamina D3 es una sustancia que es tóxica en grandes cantidades. A partir de la década de 1920, la vitamina D se agregó a la leche para el consumo humano para erradicar el raquitismo; sin embargo, esto fue prohibido en Europa en la década de 1950 porque los niños sufrían de sobredosis.22
En los reptiles, demasiada vitamina D agregada a la dieta conduce a la hipervitaminosis-D, que causa daño renal, calcificación de los tejidos blandos, incluidos los principales vasos sanguíneos, y muerte prematura.
Sin embargo, no se sabe que la hipervitaminosis-D ocurra en reptiles peregrinos (o cualquier otra especie) que obtienen su vitamina D de la luz solar, independientemente de cuánto tiempo tomen el sol.23 Esto se debe a que existen mecanismos de seguridad incorporados que previenen la sobreproducción de vitamina D en la piel. Curiosamente, estos también dependen de la luz ultravioleta, como se puede ver en el diagrama animado, Figura 2 (abajo).
Como vimos anteriormente, cuando un reptil disfruta a plena luz del sol, la previtamina D3 se produce muy rápidamente y se acumula en la piel. Su conversión a vitamina D3 es un proceso mucho más lento y dependiente del calor. Uno podría esperar que se acumulen grandes cantidades de preD3, pero esto no sucede. Esto se debe a que preD3 también es sensible a la luz ultravioleta hasta 325nm; una proporción se convierte con bastante rapidez en dos productos biológicamente inactivos, lumisterol3 y taquisterol3. Estos también se acumulan en la piel.
La mayoría de los estudios se han realizado en piel humana, pero se cree que el mismo proceso ocurre en reptiles; lumisterol3 se ha aislado de muestras de piel de gecko expuestas a la luz solar.
También hay una segunda línea de defensa contra la sobreproducción de D3. Como vimos anteriormente, la vitamina D3, una vez producida, se lleva en el torrente sanguíneo al hígado. Sin embargo, si el exceso de vitamina D3 se acumula en la piel, si, por ejemplo, se produce más de lo que la proteína de unión puede eliminar, la luz ultravioleta también descompone esto en tres nuevas sustancias: dos supraesteroles y 5,6 transvitamina D. Este último producto tiene alguna actividad biológica; se cree que los demás son inertes.
¿Qué sucede con todos estos subproductos inertes? La investigación está en curso; sin embargo, podemos especular que el lumisterol3 y el taquisterol3, en particular, podrían usarse como fuente de preD3. Esto se debe a que su producción a partir de preD3 es una reacción reversible.
Bajo la luz ultravioleta, se forma un equilibrio con concentraciones variables de los tres, dependiendo en parte de las longitudes de onda exactas de la luz. Las tres sustancias tienen espectros de acción ligeramente diferentes. Lumisterol3 puede ser convertido de nuevo a preD3 por la luz de longitudes de onda de hasta 315nm; taquisterol3 responde hasta 335nm, que está en el rango UVA.
Esto podría no parecer una diferencia significativa hasta que se considere el efecto de la atmósfera sobre la radiación solar. Las longitudes de onda más bajas son absorbidas más fácilmente por la atmósfera. Cuando el sol está bajo en el cielo, temprano en la mañana, al final de la tarde y durante gran parte del invierno en latitudes del norte, es posible que las longitudes de onda por debajo de 300 nm nunca lleguen a la superficie de la tierra. En estos momentos cesa casi por completo la síntesis preD3 a partir de provitamina D44,21, pero es al menos teóricamente posible que la luz ultravioleta de las longitudes de onda ligeramente más altas pueda promover la conversión de taquisterol3, que es por cierto la más reactiva de las tres sustancias, a preD3. Si esto ocurre, podría proporcionar una fuente de preD3 cuando no hay suficiente UVB de baja longitud de onda para crear suficiente a partir de la provitamina D.
Regulación conductual de la exposición a los rayos UVB.
Algunos reptiles pueden ser capaces de detectar si necesitan o no vitamina D, y alterar el tiempo que pasan tomando el sol bajo la luz UVB en consecuencia. En un estudio, los camaleones pantera (Furcifer pardalis) alimentados con una dieta baja en vitamina D3 pasaron más tiempo tomando el sol bajo luz ultravioleta que aquellos con una dieta alta en D3. Además, se sentían más atraídos por las lámparas que emitían UVB que por las lámparas igualmente brillantes que emitían UVA. No se sabe si realmente pueden ver el UVB, pero parecen ser capaces de detectarlo de alguna manera.