Osteoporoza jest następstwem postępującej utraty tkanki kostnej oraz zniszczenia wewnętrznej struktury szkieletu. Choroba rozwija się powoli, bezobjawowo, ale stopniowo zwiększa ryzyko złamania kości. Zagrożenie złamaniami osteoporotycznymi wzrasta z wiekiem. Szacuje się, że u około 40-50% kobiet w okresie pomenopauzalnym i u około 25% starszych mężczyzn wystąpią złamania na tle osteoporozy, z tego 75% złamań wystąpi u osób w wieku 65 lat i starszych (1, 2).

Złamania przyczyniają się do znacznego pogorszenia jakości życia, wzrostu kosztów opieki medycznej i przedwczesnej śmierci. Kluczowymi zadaniami stają się więc odpowiednia profilaktyka i skuteczne leczenie osteoporozy (2). Istotną rolę w ograniczeniu ryzyka złamań szkieletu, zwłaszcza u osób starszych, odgrywają witaminy D i K.

Witaminę D odkrył Mellanby w 1920 roku jako substancję niezbędną dla zapewnienia prawidłowego rozwoju i budowy szkieletu poprzez regulację homeostazy wapniowo-fosforanowej. Struktura molekularna witaminy D przypomina budowę klasycznych hormonów steroidowych. Związek ten występuje początkowo w postaci prohormonu ulegającego, w toku przemian metabolicznych, przekształceniu w substancję biologicznie czynną: 1,25-dihydroksy-witaminę D, która po połączeniu ze swoistym receptorem jądrowym, znajdującym się w komórkach wielu tkanek i narządów, wywiera działanie genomowe.

Określenie „witamina D” obejmuje grupę steroidowych związków chemicznych o ogólnym wzorze C₂₈H₄₃OH, wykazujących działanie przeciwkrzywicze i warunkujących mineralizację tkanki kostnej, spośród których największe znaczenie w biologii człowieka mają witaminy D₂ i D₃.

Witamina D₂ syntetyzowana jest w tkankach roślin w wyniku oddziaływania promieni słonecznych na znajdujący się w nich ergosterol i dostarczana jest do organizmu ludzkiego wraz ze spożywanymi pokarmami roślinnymi i grzybami.

Witamina D₃ pochodzi z dwóch źródeł. Jednym z nich są produkty żywnościowe zawierające naturalną witaminę, takie jak: tłuste ryby, jaja, wątroba zwierzęca oraz żywność sztucznie wzbogacona w witaminę D (mleko, jogurty, sery, soki owocowe), jak ma to miejsce w USA i krajach skandynawskich. Drugim źródłem witaminy D₃ jest synteza skórna zachodząca pod wpływem pasma UVB światła słonecznego.

Szacuje się, że około 80% znajdującej się w ustroju witaminy D pochodzi z jej syntezy skórnej, a w krajach niestosujących wzbogacania w nią żywności odsetek ten jest prawdopodobnie jeszcze wyższy (3).

Witamina D zawarta w pożywieniu wchłania się w jelicie czczym w obecności kwasów żółciowych, ich soli oraz monoglicerydów. Zarówno wchłonięta z przewodu pokarmowego, jak i zsyntetyzowana w skórze witamina D transportowana jest do wątroby w postaci związanej z białkami, głównie DBP (ang. vitamin D binding protein), gdzie przy udziale 25-hydroksylazy dochodzi do powstawania 25-hydroksy-witaminy D (25OHD) – kalcyfediolu. Metabolit ten charakteryzuje się długim okresem półtrwania w surowicy krwi, sięgającym 2-3 tygodni, dlatego jego stężenie uznawane jest za wykładnik zaopatrzenia organizmu w witaminę D. Kalcyfediol, w połączeniu z białkami, głównie DBP, dociera następnie do nerek, gdzie ulega hydroksylacji do 1,25-dihydroksy-witaminy D [1,25(OH)₂D] – kalcytriolu oraz 24,25-dihydroksy-witaminy D. Synteza 1,25(OH)₂D zachodzi pod wpływem 1α-hydroksylazy i stymulowana jest m.in. przez parathormon (PTH), peptyd PTH-podobny, hipokalcemię i hipofosfatemię. Wykazano, że analogiczna hydroksylacja przy węglu 1. ma miejsce również poza nerkami, m.in. w przytarczycach, okrężnicy, gruczole krokowym i ośrodkowym układzie nerwowym.

Głównym zadaniem aktywnej postaci witaminy D – kalcytriolu – jest utrzymanie prawidłowego stężenia wapnia w surowicy krwi poprzez zwiększenie jego absorpcji jelitowej i reabsorpcji w kanalikach nerkowych, umożliwienie mineralizacji nowo budowanej tkanki kostnej oraz ograniczenie nadmiernej produkcji PTH i zapobieganie wtórnej nadczynności przytarczyc (3-5).

Niedobór witaminy D wpływa niekorzystnie zarówno na budowę, jak i metabolizm tkanki kostnej, ale skutki tego niedoboru zależą od stopnia nasilenia i czasu jego trwania. Długotrwały, duży niedobór witaminy D u osób dorosłych prowadzi do rozwoju osteomalacji charakteryzującej się nieprawidłową mineralizacją nowo tworzącej się macierzy kostnej. Mniejszy niedobór witaminy D wywołuje zaburzenia homeostazy wapniowo-fosforanowej oraz wzrost sekrecji parathormonu.

Konsekwencjami wtórnej nadczynności przytarczyc są przyspieszona przebudowa tkanki kostnej prowadząca do obniżenia gęstości mineralnej kości (ang. bone mineral density – BMD) oraz wzrost ryzyka złamań szkieletu. Badania epidemiologiczne wykazały istnienie dodatniej korelacji między stężeniem 25OHD w surowicy krwi a wartością BMD mierzoną w odcinku lędźwiowym kręgosłupa i bliższej części kości udowej (6). Opublikowane w 2013 roku podsumowanie 23 badań, którymi objęto 4082 pacjentów powyżej 50. roku życia obserwowanych przez średnio 24 miesiące, pozwoliło stwierdzić, że stosowanie witaminy D przyczynia się do wzrostu BMD średnio o 0,8%. Wyniki poszczególnych badań były jednak bardzo rozbieżne (7).

Najpoważniejszym zagrożeniem związanym z niedoborem witaminy D jest zwiększone ryzyko złamań szkieletu. Udokumentowano, że niskie stężenie 25OHD w surowicy krwi idzie w parze ze zwiększoną częstością złamań osteoporotycznych, a uzupełnienie istniejących niedoborów witaminy D może istotnie ograniczyć ryzyko ich wystąpienia. Kwestią otwartą pozostaje jednak wciąż zdefiniowanie minimalnej dawki witaminy D pozwalającej zredukować częstość złamań, określenie jej skuteczności w poszczególnych subpopulacjach pacjentów oraz odpowiedź na pytanie, czy ograniczenie liczby złamań uwarunkowane jest jednoczesną suplementacją wapnia (2).

Przeprowadzona przed 10 laty, na zlecenie amerykańskiego Ministerstwa Zdrowia i Pomocy Humanitarnej, metaanaliza 13 randomizowanych oraz otwartych badań klinicznych, którymi objęto blisko 59 tysięcy kobiet w wieku ≥ 50 lat, wskazywała, że zmniejszenie liczby niskoenergetycznych złamań kości można osiągnąć jedynie przez łączne stosowanie witaminy D i preparatów wapnia oraz że efekt ten jest najsilniej wyrażony u pensjonariuszy domów opieki (8). W 2011 roku opublikowano podsumowanie wyników 16 prospektywnych badań klinicznych oceniających efektywność witaminy D w profilaktyce złamań kości. Wykazano na ich podstawie, że stosowanie jedynie witaminy D nie redukuje częstości złamań szkieletu, natomiast podawanie jej łącznie z suplementacją wapnia ogranicza liczbę złamań średnio o 12%, a w populacji osób starszych przebywających w domach opieki nawet o 29% (9). Zbliżone wyniki przyniosła opublikowana w 2014 roku metaanaliza 53 badań obejmujących łącznie 91 791 osób. Jej autorzy potwierdzili, że stosowanie samej witaminy D nie wpływa na częstość złamań osteoporotycznych u kobiet po menopauzie oraz u starszych mężczyzn, natomiast łączna suplementacja witaminy D i wapnia pozwala ograniczyć częstość złamań bliższej części kości udowej o 16%. W populacji mieszkających samodzielnie mieszkańców miasta o stosunkowo niskim ryzyku wystąpienia złamań biodra wynoszącym 8 przypadków/1000 osób/rok pozwala to uniknąć w ciągu roku 1 złamania w grupie 1000 osób, natomiast wśród rezydentów domów opieki, u których częstość złamań biodra określono na 54 przypadki/1000 osób/rok, skojarzona terapia pozwala ograniczyć ich liczbę o 9 (10). Opublikowane w tym samym roku przez Bollanda i wsp. podsumowanie wyników dużych randomizowanych oraz otwartych badań klinicznych obejmujących łącznie 76 497 osób w wieku ≥ 47 lat potwierdziło, że suplementacja witaminy D wraz z preparatami wapnia ogranicza częstość złamań osteoporotycznych o 8%, podczas gdy stosowanie jedynie witaminy D w dawkach nieprzekraczających 400 IU/d nie wpływa w istotny sposób na liczbę złamań kośćca (11).

Próbę zdefiniowania minimalnej dobowej dawki witaminy D pozwalającej istotnie zmniejszyć ryzyko złamań kości podjęli Bischoff-Ferrari i wsp. Podsumowując opublikowane do 2009 roku wyniki 12 kontrolowanych badań klinicznych, obejmujących łącznie ponad 42 tysiące pacjentów w wieku ≥ 65 lat, wykazali oni, że stosowanie witaminy D ogranicza częstość złamań pozakręgowych o 20% oraz złamań biodra o 18%, jeśli średnia dobowa dawka witaminy D, uwzględniając niesystematyczność jej przyjmowania, wynosi co najmniej 482 IU/d (12). Kolejna, opublikowana 3 lata później metaanaliza 11 badań klinicznych, którymi objęto ponad 31 tysięcy osób w średnim wieku 76 lat, dowiodła, że celem ograniczenia ryzyka złamań kości należy zalecać pacjentom witaminę D w dawce 800-2000 IU/d. W grupie osób powyżej 65. roku życia taka dawka witaminy D przyczynia się do zmniejszenia liczby złamań pozakręgowych o 14%, a złamań biodra o 30% (13).

Niedobór witaminy D prowadzi do zwiększenia częstości złamań nie tylko przez nadmierne przyspieszenie przebudowy kości i szybsze obniżanie BMD, ale także, szczególnie u osób starszych, przez wpływ na masę i siłę mięśni szkieletowych oraz wzrost ryzyka upadków. Szacuje się, że aż 90% złamań bliższej części kości udowej jest bezpośrednim następstwem upadków (14).