1. Tämän katsausartikkelin tarkoituksena on arvioida uudelleen ja integroida monia D-vitamiinin fysiologisiin vaikutuksiin liittyviä havaintoja käyttäen työhypoteesina käsitettä, jonka mukaan vitamiini saattaa toimia analogisesti steroidihormonin kanssa sen kyvyn suhteen olla vuorovaikutuksessa geneettisen informaation kanssa ja lopulta saada aikaan fysiologisen vasteen. Tätä ennen D-vitamiinin vaikutusmekanismia koskevaa ongelmaa on lähestytty ensisijaisesti siitä näkökulmasta, että vitamiini toimi kofaktorina jossakin tietyssä entsyymireaktiossa.
2. D-vitamiinin fysiologiset toiminnot integroituvat lisäkilpirauhashormonin toimintoihin, ja ne tarjoavat homeostaattisen kontrollin ensisijaisesti kalsium- ja toissijaisesti fosfaattiaineenvaihdunnan säätelyyn. On ehdotettu, että D-vitamiinin rooli tässä homeostaattisessa säätelymekanismissa on vanhempi ja perustavampi kuin lisäkilpirauhashormonin rooli. D-vitamiinin vuorovaikutus luuston kalsiumaineenvaihduntaan on saattanut kehittyä ennen vitamiinin vaikutuksia suoliston kalsiumin imeytymiseen.
3. Kalsiumaineenvaihdunnassa on useita fysiologisia vikoja – riisitauti, osteo-malakia, D-vitamiiniresistentti riisitauti ja idiopaattinen hyperkalsemia – jotka kaikki voivat olla seurausta poikkeavuudesta yhdessä tai toisessa D-vitamiinista riippuvaisen ja kalsiumista riippuvaisen homeostaattisen säätelymekanismin toisiinsa kytkeytyvässä askeleessa.
4. Perusteellisimmin vakiintunut D-vitamiinin in vivo -vaikutus on se, että se edesauttaa tai helpottaisi kalsiumin imeytymistä suolistosta. Vaikka tämän prosessin tarkkoja biokemiallisia yksityiskohtia ei ole saatavilla, tähän saattaa liittyä D-vitamiinin välittämä asianmukaisten entsyymijärjestelmien synteesi tai kalsiumin imeytymisen kannalta välttämättömän kalvorakenteen muuttuminen. Vielä ei ole yksiselitteisesti selvitetty, onko kalsiumin imeytyminen energiasta riippuvainen aktiivinen kuljetusprosessi vai passiivinen kuljettajavälitteinen tai yksinkertainen diffuusioprosessi.
5. D-vitamiinin tarkkaa vaikutusta luun aineenvaihduntaan ei ole yhtä hyvin selvitetty, mutta vitamiinin ensisijainen vaikutus on todennäköisesti luun resorptiota välittävä. D-vitamiinista riippuvainen solun toiminta sekä suolistossa että luussa on kalsiumin imeytymistä ja siirtymistä vereen.
6. D-vitamiinilla ei ole todettu olevan suoria vaikutuksia fosfaatin imeytymiseen suolistosta. Lisäksi kyseenalaistetaan D-vitamiinin välityksellä tapahtuvan munuaisten fosfaatin takaisinimeytymisen paikkansapitävyys, sillä D-vitamiinin tärkeimmät vaikutukset ovat kationisuuntautuneita. Jos D-vitamiinin munuaisvaikutukset pitävät paikkansa, postuloidaan, että vitamiinin vaikutusmekanismi tässä anioniin, fosfaattiin, eroaa olennaisesti sen kationisuuntautuneesta mekanismista.
7. D-vitamiinin vaikutuksessa on viive vitamiinivälitteisessä: (a) kalsiumin kulkeutumiseen sekä in vivo rotilla ja tipuilla että in vitro evertoiduilla suolistoviipaleilla;
(b) suolen limakalvon ilmeisesti lisääntyneeseen läpäisevyyteen; (c) lisääntyneisiin sitruunahappopitoisuuksiin seerumissa tai luussa; (d) radioaktiivisen epäorgaanisen fosforin lisääntyneeseen sitoutumiseen suolen limakalvon fosfolipideihin. Kuten radioaktiivisen D-vitamiinin käyttö osoittaa, tämä viive ei johdu vitamiinin puutteesta kohde-elimissä.
8. Kun suuret, epäfysiologiset radioaktiivisen D-vitamiinin annokset lokalisoituvat kaikkiin kudoksiin ja kaikkiin alisolufraktioihin, pienet fysiologiset radioaktiivisen D-vitamiinin annokset lokalisoituvat pääasiassa suolen limakalvon ytimeen. Ytimeen lokalisoituneen D-vitamiinin määrä näyttäisi olevan liian pieni, jotta vitamiini voisi toimia kofaktorina, ja se viittaa pikemminkin vuorovaikutukseen deoksi-ribonukleiinihapon päällä tai sen kanssa.
9. Aktinomysiini D, DNA-ohjatun RNA-synteesin estäjä, estää D-vitamiinin vaikutusta suoliston kalsiumin imeytymisen ja luun resorption välittämisessä. D-vitamiini stimuloi myös sanansaattaja-RNA-synteesiä suolen limakalvolla 1/2 tunnin kuluessa vitamiinikäsittelystä. D-vitamiinilla voi olla ratkaiseva merkitys yhdessä lisäkilpirauhashormonin ja kalsiumin kanssa DNA:sta, geeneistä riippuvaisessa kalsiummetabolian homeostaattisessa ohjausmekanismissa. Tässä järjestelmässä D-vitamiinimolekyylillä on tietyt hyvin erityiset rakenteelliset vaatimukset, jotka todennäköisesti heijastavat sen reseptorimolekyylin spesifisyyttä eivätkä niinkään kofaktori-entsyymisuhteen rakenteellisia vaatimuksia.