Otyłość stanowi obecnie jeden z głównych problemów zdrowia publicznego na świecie ze względu na skutki zdrowotne, zasięg i gwałtowny wzrost występowania. Przyczynia się do zwiększonej chorobowości i śmiertelności, występuje w każdej grupie wiekowej, bez względu na płeć czy rasę (1-3). Stanowi czynnik ryzyka chorób układu sercowo-naczyniowego (choroby wieńcowej, nadciśnienia tętniczego, niewydolności serca, udarów mózgu, zatorowości płucnej), cukrzycy, dyslipidemii, chorób autoimmunologicznych, a także nowotworów złośliwych (4-7).

Otyłość charakteryzuje się zwiększeniem masy ciała poprzez wzrost ilości tkanki tłuszczowej (u mężczyzn powyżej 25%, u kobiet powyżej 30% masy ciała), co jest spowodowane hipertrofią i/lub hiperplazją adipocytów. Otyłość definiujemy m.in. w oparciu o wskaźnik BMI (Body Mass Index) dzieląc masę ciała (w kilogramach) przez kwadrat wzrostu (w metrach). Rozpoznajemy ją przy BMI ≥ 30 kg/m². Wyróżniamy otyłość prostą – wynikającą z nadmiernej podaży pokarmu w stosunku do wydatku energetycznego oraz otyłość wtórną – związaną z endokrynopatiami, zaburzeniami ośrodkowego układu nerwowego, czy rzadkimi zespołami uwarunkowanymi genetycznie, jak też przyjmowanymi lekami (glikokortykosteroidy, estrogeny, niektóre neuroleptyki czy leki przeciwdepresyjne). Spośród przyczyn rozpowszechniania się otyłości prostej można wymienić przede wszystkim zmianę stylu życia – zmniejszoną aktywność fizyczną, zmianę nawyków żywieniowych, spożywanie produktów wysokokalorycznych, jedzenie typu „fast food”. Mówi się o „otyłościogennym środowisku” sprzyjającym przyrostowi masy ciała (8).

Udokumentowano, że otyłości towarzyszą ogólnoustrojowe niedobory witaminy D, definiowane jako stężenie 25-hydroksywitaminy D [kalcyfediolu – 25(OH)D] w surowicy krwi < 30 ng/ml i są one częstsze niż u osób o prawidłowej masie ciała. W wielu badaniach wykazano, że osoby otyłe mają istotnie niższe stężenie 25(OH)D w porównaniu z osobami o prawidłowej masie ciała (9-19). Dowiedziono, że niskie stężenie kalcyfediolu silniej koreluje z całkowitą zawartością tłuszczu w organizmie niż ze wskaźnikiem BMI, czy też masą ciała. Znając tak ważny plejotropowy efekt działania witaminy D poszukiwanie przyczyn jej niedoboru, zwłaszcza w populacji osób otyłych, ma istotne znaczenie.

Rozważając przyczyny niedoborów witaminy D u osób otyłych wymienia się kilka patomechanizmów. Pierwszoplanowa wydaje się niedostateczna synteza skórna. Jak wiadomo jest ona głównym źródłem endogennej witaminy D i odpowiada za około 80% zaopatrzenia organizmu człowieka w tę witaminę. Pod wpływem promieniowania UVB o długości fali 295-315 nm powstaje w naszej skórze prowitamina D₃, która następnie, podlegając procesom enzymatycznej hydroksylacji w wątrobie i nerkach, staje się ostatecznie aktywnym metabolitem – kalcytriolem. 1,25-dihydroksywitamina D (1,25(OH)₂D₃ – kalcytriol) poprzez wpływ na receptor błonowy, jak i jądrowy (VDR) komórek reguluje szereg procesów i przemian. Jednak trwają dyskusje, czy to niedostateczna ekspozycja na promieniowanie UVB, czy też uszkodzenie procesu syntezy skórnej są odpowiedzialne za niedobory witaminy D.

Na niedostateczną syntezę skórną jako potencjalną przyczynę niedoboru witaminy D u osób otyłych zwraca uwagę Kull i wsp. Autorzy ci po przeanalizowaniu 367 osób otyłych udowodnili, że opalanie się zwiększa stężenie kalcyfediolu w surowicy (20). Florez wraz z zespołem wykazała natomiast, że otyli wykonujący ćwiczenia fizyczne na świeżym powietrzu mają o około 47% mniejszy deficyt witaminy D w porównaniu z otyłymi ćwiczącymi bez dostępu UVB (21).

Problem zmniejszenia efektywności syntezy skórnej jako przyczyny niedoboru witaminy D u osób otyłych podkreślał w swej pracy Wortsman wraz z zespołem. Badacze ci wykazali, że u osób otyłych ekspozycja na tę samą dawkę promieniowania UVB w porównaniu z osobami z prawidłową masą ciała powoduje około 50% mniejszy wzrost stężenia kalcyfediolu w surowicy krwi (22).

W naszym badaniu dotyczącym efektywności syntezy skórnej witaminy D u osób otyłych była ona niezaburzona. Wydaje się, że za niedobór witaminy D może odpowiadać unikanie z różnych przyczyn promieniowania słonecznego, będącego źródłem promieni UVB, pod wpływem których dochodzi do syntezy witaminy D w skórze (23).

W badaniach na zwierzętach Brouwer i wsp. ustalili, że podawanie szczurom Wistar wysokich dawek witaminy D prowadziło do jej kumulacji w tkance tłuszczowej. Następnie podczas głodzenia witamina ta była stopniowo uwalniana do krwiobiegu (24). Badania zespołu Mawera i wsp. z wykorzystaniem radioaktywnej witaminy D wykazały, że u ludzi tkanka tłuszczowa jest miejscem magazynowania witaminy D (25). Na tej podstawie wysunięto hipotezę, że zwiększona ilość podskórnej tkanki tłuszczowej u osób z otyłością zatrzymuje witaminę D, utrudniając jej transport do krwiobiegu. Konsekwencją tego miało być mniejsze stężenie witaminy D w surowicy krwi w porównaniu z osobami z prawidłową masą ciała. W badaniach u ludzi Cheng i wsp. oceniając zależność pomiędzy rozmieszczeniem tkanki tłuszczowej a deficytem witaminy D stwierdzili, że im wyższa jest zawartość tkanki tłuszczowej, tym większy jest deficyt witaminy D. Udokumentowali oni także, że ujemna korelacja pomiędzy stężeniem 25(OH)D a zawartością tkanki tłuszczowej jest większa w przypadku tkanki wisceralnej niż podskórnej (26). Również Pramyothin i wsp. oceniając przy pomocy wysokosprawnej ciśnieniowej chromatografii cienkowarstwowej (HPLC) zawartość witaminy D w tkance podskórnej pobranej w czasie zabiegu bariatrycznego u 11 osób poddanych operacji Roux-en-Y (RYGB) stwierdzili dużą zawartość witaminy D w tkance podskórnej (297,2 ± 727,7 ng/g tkanki tłuszczowej). Pomimo znacznego spadku masy ciała po operacji (około 54,8 kg, z czego około 40 kg stanowiła tkanka tłuszczowa) i suplementacji doustnej witaminą D 2500 IU/dobę, średnie stężenie kalcyfediolu w surowicy po roku obserwacji wynosiło 26,2 ± 5,36 ng/ml) (27).

Przyjmując, że nadmierna sekwestracja witaminy D w tkance tłuszczowej jest przyczyną jej niedoboru u osób otyłych, można byłoby się spodziewać u tych osób uwolnienia witaminy D do krwiobiegu i zwiększenia jej stężenia w surowicy w wyniku redukcji masy tkanki tłuszczowej. Obserwacje Asheim i wsp., a także Lin z zespołem, prowadzone u chorych po operacji Roux-en Y gastric bypass (RYGB) wykazują tylko przejściowy wzrost stężenia kalcyfediolu miesiąc po zabiegu, a potem, w czasie rocznej obserwacji, na postępujące obniżanie się stężenia 25(OH)D, pomimo dalszego spadku masy ciała (11, 28). Przejściowy wzrost stężenia 25(OH)D w surowicy krwi autorzy tłumaczą uwolnieniem witaminy D z tkanki tłuszczowej w czasie przygotowania i tuż po zabiegu RYGB.

Badania prowadzone przez E. Czerwińską wraz z zespołem wskazują, że u osób otyłych po zabiegach bariatrycznych dochodzi do nieznamiennego wzrostu stężenia 25(OH)D w surowicy krwi, pomimo dużej utraty masy tkanki tłuszczowej (średnio około 25 kg) w ciągu roku po operacji (29).

Na podstawie przytoczonych prac można wnioskować, że u osób otyłych dochodzi do sekwestracji witaminy D w tkance tłuszczowej i że witamina D jest z niej uwalniana do krwiobiegu we wczesnej fazie utraty masy ciała. Można także wnioskować, że otyłość nie wpływa na zdolność skóry do syntezy witaminy D pod wpływem promieniowania UVB, ale może zmieniać jej uwalnianie do krwiobiegu, poprzez magazynowanie w tkance tłuszczowej (30).

Dlaczego utrata masy ciała nie doprowadza do wzrostu stężenia 25(OH)D, próbowali wyjaśnić w badaniach na zwierzętach Heaney i wsp. Badali oni eksperymentalnie tkankę tłuszczową u specjalnie przygotowanych świń (ze względu na duże podobieństwo anatomiczne i fizjologiczne do człowieka). W toku swoich badań doszli do wniosku, że zawartość witaminy D w tkance tłuszczowej jest jednak zbyt mała, aby spowodować istotnie zauważalny wzrost stężenia 25(OH)D w surowicy. Przy podaży około 2000 IU witaminy D na dobę u świń o wadze 30 ± 8 kg całkowita zawartość witaminy D [cholekalcyferol + 25(OH)D] w tkance tłuszczowej jest mniejsza niż 15 000 IU – co zapewnia około 7-dniową rezerwę (31, 32). Wnioski wyciągnięte przez tych autorów wskazują, że większość witaminy D znajduje się w postaci 25(OH)D rozlokowanej w różnych tkankach, a w największym stężeniu w surowicy (związana z DBP – vitamin D-binding protein). Z kolei u świń o wadze 80 kg, którym podawano cholekalcyferol w dawce 2200 IU/dobę wg protokołu badania Jakobsena, zawartość całkowita witaminy D w nmol/kg wynosiła w tkance tłuszczowej 19,4, w mięśniach 2,9, w wątrobie 7,8, średnio w skórze i mięśniach 5,3. Natomiast ilość 25(OH)D w nmol/kg wynosiła: w tkance tłuszczowej 4,68, w mięśniach 2,23, w wątrobie 9,88, w surowicy 45,25, w skórze i mięśniach średnio 5,36. Zatem, aby osiągnąć w surowicy krwi stężenie 25(OH)D w granicach 80 nmol/l (tj. około 32 ng/ml) należałoby podać dziennie około 4000 IU witaminy D (32).