Tính chất hóa học của vitamin D

Vitamin D có vai trò quan trọng với cơ thể, đặc biệt là trẻ em đang trong giai đoạn phát triển.

Vitamin D giữ vai trò quan trọng trong việc tạo nên cấu trúc xương, răng thông qua cơ chế phân phối canxi và phospho của cơ thể. Vitamin D làm tăng quá trình hấp thu canxi và phospho tại đường tiêu hoá. Tại xương, vitamin D cùng hormone tuyến cận giáp PTH kích thích chuyển hoá canxi và phospho, làm tăng quá trình lắng đọng canxi của xương. Vì vậy, lượng vitamin D đầy đủ là điều kiện thiết yếu để canxi và phospho được gắn trong mô xương. Vitamin D cũng là một chất quan trọng giúp điều hoà cân bằng nội mô của hai chất này trong cơ thể.

Ngoài ra, vitamin D còn đóng vai trò trong quá trình phân chia tế bào, bài tiết và chuyển hoá các hormone, bao gồm hormon tuyến cận giáp (PTH) và insullin. Vitamin D có khả năng ảnh hưởng đến sự biệt hoá của một số tế bào ung thư như ung thư da, ung thư xương và các tế bào ung thư vú. Một số nghiên cứu đã chứng minh, tình trạng đủ vitamin D có liên quan đến giảm nguy cơ phát triển ung thư vú, đại tràng và tuyến tiền liệt.

Nhu cầu vitamin D khuyến nghị

Tham khảo nhu cầu khuyến nghị của Viện nghiên cứu Y học Hoa Kỳ (IOM, 2011), đồng thời xem xét đến thực trạng thiếu vitamin D của người Việt Nam trong những năm qua, Viện Dinh Dưỡng quốc gia đã đưa ra nhu cầu khuyến nghị vitamin D cho các lứa tuổi như bảng dưới

Nhóm tuổi/  Tình trạng sinh lý

Nhu cầu vitamin D khuyến nghị (mcg/ngày)

 

Trẻ em (tháng tuổi)

5

6-11

5

Trẻ em (năm tuổi)

1-3

5

4-6

5

7-9

5

Nam vị thành niên (tuổi)

10-18

5

Nữ vị thành niên (tuổi)

10-18

5

 

Nam trưởng thành (tuổi)

19-50

5

51-60

10

>60

15

 

Nữ trưởng thành (tuổi)

19-50

5

51-60

10

>60

15

Phụ nữ mang thai

 

5

Bà mẹ cho con bú

 

5

Biên soạn và Hiệu đính

Dược sĩ Phan Hữu Xuân Hạo – Khoa Dược, Trường Y Dược – Đại học Duy Tân.

Danh pháp

Tên chung quốc tế

Vitamin D

Nhóm thuốc

Vitamin hòa tan trong chất béo

Mã UNII

9VU1KI44GP

MÃ CAS

1406-16-2

Mã ATC

A11C C01 (Ergocalciferol)

A11C C02 (Dihydrotachysterol)

A11C C03 (Alfacalcidol)

A11C C04; D05AX03 (Calcitriol)

A11C C05 (Cholecalciferol)

A11C C06 (Calcifediol)

H05BX02 (Paricalcitol)

Cấu trúc phân tử

Vitamin D là một nhóm các chất secosteroid, tức là có một trong những liên kết trong vòng steroid bị phá vỡ. Ở người, các hợp chất quan trọng nhất trong nhóm này là vitamin D3 (cholecalciferol) và vitamin D2 (ergocalciferol), được gọi chung là calciferol. Sự khác nhau về cấu trúc giữa vitamin D2 và vitamin D3 là ở chuỗi bên của vitamin D2 chứa một liên kết đôi giữa các cacbon 22 và 23, và một nhóm metyl trên cacbon 24.

Tính chất hóa học của vitamin D
Cấu trúc hóa học của Vitamin D

Công thức hóa học

Cholecalciferol: C27H44O

Ergocalciferol: C28H44O

Phân tử lượng

Cholecalciferol: 384.6g/mol

Ergocalciferol: 396.6g/mol

Dạng bào chế và hàm lượng

Một đơn vị quốc tế vitamin D bằng hoạt tính sinh học của 25 nanogam ergocalciferol hay colecalciferol.

Ergocalciferol:

Viên nang: 1,25 mg (Drisdol).

Dung dịch uống: 0,2 mg/ml (Calciferol, Drisdol). 0,01 mg/giọt (Sterogyl); 15 mg/1,5 ml (Sterogyl 15A và Sterogyl 15H).

Viên nén: 1,25 mg (Calciferol).

Dung dịch để tiêm bắp: 12,5 mg/ml (Calciferol). 15 mg/1,5 ml (Sterogyl 15H).

Colecalciferol (INN: Colecalciferol):

Dung dịch uống: 7,5 microgam/giọt (Adrigyl).

Dung dịch uống và tiêm bắp: 5 mg/ml (Vitamin D3 BON).

Alfacalcidol:

Viên nang: 0,25 và 1 microgam (Un – alfa).

Dung dịch uống: 2 microgam/ml (Un – alfa).

Dung dịch tiêm tĩnh mạch: 2 microgam/ml (Un – alfa).

Calcifediol:

Viên nang: 0,02 và 0,05 mg (Calderol).

Dung dịch uống: 5 microgam/giọt (Dedrogyl).

Calcitriol:

Viên nang: 0,25 và 0,5 microgam (Rocaltrol).

Dung dịch tiêm tĩnh mạch: 1 microgam/ml và 2 microgam/ml (Calcijex).

Dihydrotachysterol:

Viên nang: 0,125 mg (Hytakerol).

Dung dịch uống đậm đặc: 0,2 mg/ml (DHT intensol).

Viên nén: 0,125; 0,2 và 0,4 mg (DHT).

Các tính chất đặc trưng

Vitamin D thường có dạng tinh thể mịn, không màu, không mùi và không tan trong nước. Nguồn cung cấp chính của vitamin D nội sinh là quá trình tổng hợp cholecalciferol ở các lớp dưới biểu bì của da, thông qua một phản ứng hóa học phụ thuộc vào việc tiếp xúc với ánh nắng mặt trời (tia UVB). Ngoài ra, cholecalciferol và ergocalciferol có thể được hấp thu từ chế độ ăn uống và thực phẩm chức năng. Chỉ có một số ít loại thực phẩm chứa vitamin D như thịt của cá béo. Đặc biệt, các loại nấm khi tiếp xúc với ánh sáng tia cực tím cũng đóng góp một lượng vitamin D.

Độ ổn định và điều kiện bảo quản

Vitamin D nên được bảo quản trong bao gói kín, tránh ánh sáng và ẩm, ở nhiệt độ dưới 25oC.

Ở dạng dung dịch: Nên sử dụng thuốc ngay sau khi đã mở bao gói, tránh tiếp xúc với ánh sáng. Ngoài ra, vitamin D có thể liên kết mạnh với chất dẻo, dẫn đến một lượng thuốc đáng kể bị giữ lại trên bao gói và bộ tiêm truyền.

Nguồn gốc

Năm 1922, Elmer McCollum đã thử nghiệm dầu gan cá biến tính, trong đó vitamin A đã bị phá hủy. Kết quả thu được đã chữa khỏi cho những con chó bị bệnh còi xương, ông kết luận rằng yếu tố trong dầu gan cá khác với vitamin A và gọi nó là vitamin D vì đây là loại vitamin thứ tư được đặt tên. Tại thời điểm này, người ta chưa nhận ra rằng con người có thể tổng hợp vitamin D thông qua việc tiếp xúc với tia UV.

Năm 1925, Alfred Fabian Hess đã tiến hành cho 7-dehydrocholesterol chiếu xạ với ánh sáng, một dạng vitamin tan trong chất béo được tạo ra (ngày nay được gọi là D3).

Đến năm 1932, Otto Rosenheim và Harold King đã xuất bản một bài báo về các cấu trúc cho sterol và axit mật và nhận được sự chấp nhận ngay lập tức. Sự hợp tác không chính thức giữa các thành viên trong nhóm Robert Benedict Bourdillon, Otto Rosenheim, Harold King, và Kenneth Callow đã dẫn đến việc phân lập và xác định đặc tính của vitamin D. Cũng trong những năm đó, Windaus đã làm rõ thêm cấu trúc hóa học của vitamin D.

Năm 1969, sau khi nghiên cứu các mảnh nhân của tế bào ruột, một loại protein liên kết với vitamin D đã được Mark Haussler và Tony Norman xác định. Đến năm 1971 – 72, quá trình chuyển hóa tiếp tục của vitamin D thành dạng hoạt động đã được phát hiện. Trong gan, vitamin D được tìm thấy được chuyển đổi thành calcifediol. Calcifediol sau đó được thận chuyển hóa thành calcitriol, dạng hoạt động sinh học của vitamin D. Calcitriol lưu thông như một hormone trong máu, điều chỉnh nồng độ canxi và photphat trong máu, đồng thời thúc đẩy sự phát triển khỏe mạnh và tái tạo xương. Các chất chuyển hóa vitamin D, calcifediol và calcitriol cuối cùng cũng đã được xác định bởi nhóm nghiên cứu do Michael F. Holick dẫn đầu.

Tính chất hóa học của vitamin D
Nguồn gốc vitamin D

Công dụng của vitamin D

Hoạt tính sinh học chính của vitamin D là duy trì nồng độ canxi và phốt pho trong máu bằng cách tăng cường khả năng hấp thu các khoáng chất này từ chế độ ăn uống của ruột non. Ngoài ra, vitamin D còn làm tăng huy động canxi và phốt pho từ xương đến huyết tương và ngược lại.

Lợi ích khi bổ sung vitamin D đầy đủ

Giảm nguy cơ bị bệnh còi xương ở trẻ em

Còi xương là một căn bệnh ở trẻ em, thường xuất hiện từ 3 đến 18 tháng tuổi. Bệnh lý này này có đặc điểm là chân vòng kiềng, có thể do thiếu canxi hoặc phốt pho, cũng như thiếu vitamin D.

Tính chất hóa học của vitamin D
Hàm lượng vitamin D cần cung cấp cho cơ thể

Giảm nguy cơ bị nhuyễn xương và loãng xương ở người lớn

Bệnh nhuyễn xương là một bệnh ở người lớn do thiếu vitamin D với đặc điểm là xương mềm, dễ gãy dẫn đến cong cột sống, chân vòng kiềng và yếu cơ. Chứng nhuyễn xương làm giảm khả năng hấp thụ canxi và làm tăng quá trình mất canxi từ xương, thường xuất hiện khi nồng độ 25-hydroxyvitamin D dưới 10ng/mL.

Loãng xương là tình trạng giảm mật độ khoáng của xương , tăng tính dễ gãy của xương. Đây có thể là hậu quả lâu dài của việc thiếu canxi và / hoặc vitamin D, ít nhất là một phần. Điều này có thể là do không đủ lượng vitamin D, dẫn đến giảm khả năng hấp thụ canxi.

Giảm nguy cơ ung thư

Mối liên hệ tiềm tàng đã được tìm thấy giữa mức vitamin D trong máu thấp và nguy cơ phát triển một số loại ung thư. Các phân tích tổng hợp từ các nghiên cứu đã phát hiện ra nguy cơ mắc ung thư giảm liên quan đến lượng vitamin D, đặc biệt đối với ung thư đại trực tràng. Mặc dù mối liên quan này được xếp vào loại yếu. Tuy nhiên, trong các thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng, nguy cơ tử vong do ung thư đã được tìm thấy là giảm tới 16%.

Giảm nguy cơ mắc các bệnh tự miễn và bệnh đường hô hấp

Vitamin D có chức năng kích hoạt hệ thống miễn dịch thu được với tác dụng kháng khuẩn, kháng vi-rút và chống viêm. Sự thiếu hụt vitamin D có liên quan đến việc tăng nguy cơ hoặc mức độ nghiêm trọng của các bệnh nhiễm trùng do vi rút, bao gồm cả HIV và COVID-19.

Trước đây, vitamin D còn được sử dụng như một phương pháp điều trị bệnh lao do nồng độ thấp của vitamin D được cho là một yếu tố nguy cơ.

Bổ sung vitamin D với liều lượng thấp (400 – 1000IU/ngày) có thể làm giảm nhẹ nguy cơ nhiễm trùng đường hô hấp cấp tính. Lợi ích này được quan sát ở trẻ nhỏ và thanh thiếu niên (từ 1 đến 16 tuổi). Tuy nhiên không có hiệu quả với liều cao hơn (> 1000 IU).

Giảm nguy cơ và mức độ nghiêm trọng của bệnh viêm ruột

Nồng độ vitamin D thấp có liên quan đến hai dạng chính của bệnh viêm ruột (IBD) là bệnh Crohn và viêm loét đại tràng. Các nghiên cứu về liệu pháp vitamin D ở bệnh nhân IBD bị thiếu vitamin D đã cho thấy việc bổ sung có hiệu quả trong việc điều chỉnh nồng độ vitamin D và có liên quan đến việc cải thiện điểm số cho hoạt động lâm sàng và các dấu hiệu sinh hóa.

Kiểm soát đường huyết

Kết quả từ 8 nghiên cứu phân tích tổng hợp cho thấy việc bổ sung vitamin D làm giảm đáng kể nguy cơ mắc bệnh đái tháo đường týp 2 ở những bệnh nhân tiền đái tháo đường. Hơn nữa, phân tích tổng hợp từ 37 bài báo cũng cho thấy hiệu quả cải thiện đáng kể trong việc kiểm soát đường huyết của vitamin D. Ngoài ra, trong các nghiên cứu tiền cứu, mức vitamin D cao và thấp có liên quan đến việc giảm nguy cơ mắc bệnh đái tháo đường týp 2 và tiền đái tháo đường một cách đáng kể.

Phương pháp sản xuất

Vitamin D3 (cholecalciferol) được sản xuất trong công nghiệp bằng cách cho 7-dehydrocholesterol (có trong nội tạng cá, đặc biệt là gan hoặc trong mỡ lông cừu) tiếp xúc với ánh sáng UVB và UVC, sau đó là quá trình thanh lọc.

Vitamin D2 (ergocalciferol) cũng được sản xuất bằng phương pháp tương tự với ergosterol từ nấm men hoặc nấm làm nguyên liệu ban đầu.

Độc tính ở người

Quá liều vitamin D sẽ gây ra tăng nồng độ canxi trong máu, đây là một dấu hiệu của ngộ độc vitamin D, biểu hiện thông qua việc tăng số lần đi tiểu và khát. Nếu không được điều trị kịp thời sẽ dẫn đến lắng đọng canxi trong các mô mềm và làm tổn thương các cơ quan như thận, gan và tim.

Các triệu chứng chính của quá liều vitamin D bao gồm chán ăn, buồn nôn và nôn. Sau đó có thể là đa niệu, suy nhược cơ thể, mất ngủ, căng thẳng, ngứa và cuối cùng là suy thận. Hơn nữa, có thể phát triển protein niệu, phân niệu , tăng ure huyết và vôi hóa di căn (đặc biệt là ở thận). Các triệu chứng khác của ngộ độc vitamin D bao gồm chậm phát triển trí tuệ ở trẻ nhỏ, phát triển và hình thành xương bất thường, tiêu chảy, cáu kỉnh, sụt cân và trầm cảm nặng.

Ngộ độc vitamin D được điều trị bằng cách ngừng bổ sung vitamin D và hạn chế ăn canxi. Tuy nhiên, việc tiếp xúc với ánh sáng mặt trời trong thời gian dài thường không gây ngộ độc vitamin D, do nồng độ của tiền chất vitamin D dư thừa được tạo ra trong da sẽ bị phân hủy.

Tương tác với thuốc khác

Thuốc Tương tác
Abametapir Làm tăng nồng độ vitamin D trong huyết thanh
Abiraterone Làm giảm khả năng chuyển hóa của vitamin D
Acetyldigoxin Làm tăng nguy cơ và mức độ nghiêm trọng của rối loạn nhịp thất và loạn nhịp tim
Alfacalcidiol Làm tăng nguy cơ và mức độ nghiêm trọng của các tác dụng không mong muốn
Corticosteroid Làm giảm hiệu lực tác dụng của vitamin D
Thuốc lợi tiểu thiazid Làm tăng nồng độ canxi huyết tương

Một vài nghiên cứu của vitamin D trong Y học

So sánh việc bổ sung vitamin D2 và vitamin D3 trong việc nâng cao nồng độ 25-hydroxyvitamin D trong huyết thanh

Mục tiêu: Hiện tại vẫn chưa có sự rõ ràng về sự khác biệt giữa tác dụng của vitamin D2 và D3 trong việc nâng cao nồng độ 25-hydroxyvitamin D [25 (OH) D] trong huyết thanh hay không. Do đó mục tiêu của bài báo này là báo cáo một đánh giá có hệ thống và phân tích tổng hợp các thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng (RCT) đã so sánh trực tiếp ảnh hưởng của vitamin D2 và vitamin D3 đối với nồng độ 25 (OH) D trong huyết thanh ở người.

Tính chất hóa học của vitamin D
Comparison of vitamin D2 and vitamin D3 supplementation in raising serum 25-hydroxyvitamin D status: a systematic review and meta-analysis.

Phương pháp: Cơ sở dữ liệu ISI Web of Knowledge (tháng 1 năm 1966 đến tháng 7 năm 2011) đã được tìm kiếm bằng phương pháp điện tử cho tất cả các nghiên cứu có liên quan ở người lớn so sánh trực tiếp vitamin D3 với vitamin D2. Cơ quan đăng ký thử nghiệm lâm sàng Cochrane, sổ đăng ký số thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng theo tiêu chuẩn quốc tế, và Clinicaltrials.gov cũng được tìm kiếm cho bất kỳ thử nghiệm nào chưa được công bố.

Kết quả: Một phân tích tổng hợp các RCT chỉ ra rằng việc bổ sung vitamin D3 có tác dụng tích cực và đáng kể trong việc nâng cao nồng độ 25 (OH) D trong huyết thanh so với tác dụng của vitamin D2 (P = 0,001). Khi so sánh tần suất dùng với liều lượng, có một phản ứng đáng kể đối với vitamin D3 khi dùng liều bổ sung (P = 0,0002) so với khi dùng vitamin D2, nhưng tác dụng bị mất khi bổ sung hàng ngày.

Kết luận: Phân tích tổng hợp này chỉ ra rằng vitamin D3 có hiệu quả hơn trong việc nâng cao nồng độ 25 (OH) D trong huyết thanh hơn là vitamin D2, và do đó vitamin D3 có thể trở thành lựa chọn ưu tiên để bổ sung. Tuy nhiên, nghiên cứu bổ sung là cần thiết để kiểm tra các con đường chuyển hóa liên quan đến việc sử dụng vitamin D theo đường uống và tiêm bắp và các tác động trên tuổi tác, giới tính và dân tộc, điều mà tổng quan này không thể xác minh.

Tài liệu tham khảo

  1. 1. Bộ Y Tế (2012), Dược thư quốc gia Việt Nam, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội.
  2. 2. Drugbank, Vitamin D, truy cập ngày 31 tháng 3 năm 2022.
  3. 3. Tripkovic, L., Lambert, H., Hart, K., Smith, C. P., Bucca, G., Penson, S., Chope, G., Hyppönen, E., Berry, J., Vieth, R., & Lanham-New, S. (2012). Comparison of vitamin D2 and vitamin D3 supplementation in raising serum 25-hydroxyvitamin D status: a systematic review and meta-analysis. The American journal of clinical nutrition, 95(6), 1357–1364.
  4. 4. Pubchem, Vitamin D, truy cập ngày 31 tháng 3 năm 2022.