1. Het doel van dit overzichtsartikel is het herevalueren en integreren van veel van de waarnemingen met betrekking tot de fysiologische effecten van vitamine D, met als werkhypothese het concept dat de vitamine analoog kan werken aan een steroïdhormoon in termen van zijn vermogen om te interageren met genetische informatie en uiteindelijk een fysiologische respons uit te lokken. Tot dan toe werd het probleem van het werkingsmechanisme van vitamine D voornamelijk benaderd vanuit het gezichtspunt dat de vitamine als cofactor fungeerde voor een specifieke enzymatische reactie.
2. De fysiologische activiteiten van vitamine D zijn geïntegreerd met die van het bijschildklierhormoon om een homeostatische controle te verschaffen voor de regulering van in de eerste plaats het calcium- en in de tweede plaats het fosfaatmetabolisme. Er wordt verondersteld dat de rol van vitamine D in dit homeostatische controlemechanisme ouder en fundamenteler is dan die van het bijschildklierhormoon. De interactie van vitamine D op het calciummetabolisme van het skelet is wellicht geëvolueerd vóór de effecten van de vitamine op de intestinale calciumabsorptie.
3. Er zijn verschillende fysiologische defecten van het calciummetabolisme – rachitis, osteo-malacie, vitamine D-resistente rachitis en idiopathische hypercalciëmie – die alle het gevolg kunnen zijn van een afwijking in één of andere van de in elkaar grijpende stappen van het vitamine D-afhankelijke en calcium-afhankelijke homeostatische controlemechanisme.
4. De meest grondig vastgestelde werking van vitamine D in vivo is het bevorderen of vergemakkelijken van de intestinale absorptie van calcium. Hoewel de exacte biochemische details van dit proces niet beschikbaar zijn, is het mogelijk dat dit gepaard gaat met vitamine D-gemedieerde synthese van de juiste enzymsystemen of de verandering van de membraanstructuur die nodig is voor calciumabsorptie. Het is nog niet ondubbelzinnig vastgesteld of calciumabsorptie een energie-afhankelijk actief transportproces is dan wel een passief, door dragers gemedieerd of eenvoudig diffusieproces.
5. De precieze werking van vitamine D op het botmetabolisme is niet zo goed vastgesteld, maar het primaire effect van de vitamine is waarschijnlijk het bemiddelen bij de botresorptie. De vitamine D-afhankelijke activiteiten van de cel in zowel de darm als het bot bestaan uit de absorptie van calcium en de overdracht daarvan naar het bloed.
6. Er zijn geen directe effecten van vitamine D op de intestinale absorptie van fosfaat gevonden. Bovendien wordt de geldigheid van een vitamine D-gemedieerde renale reabsorptie van fosfaat in twijfel getrokken, omdat de belangrijkste effecten van vitamine D op kationen gericht zijn. Indien de renale effecten van vitamine D juist zijn, wordt gepostuleerd dat het werkingsmechanisme van de vitamine hier op het anion, fosfaat, fundamenteel verschillend is van het op kationen gerichte mechanisme.
7. Er is een vertraging in de werking van vitamine D op het: (a) transport van calcium zowel in vivo bij ratten en kuikens, als in vitro met evertedarmschijfjes;
(b) de schijnbaar verhoogde permeabiliteit van darmslijmvlies; c) verhoogde citroenzuurgehalten in serum of bot; d) de verhoogde opname van radioactief anorganisch fosfor in fosfolipiden van darmslijmvlies. Zoals blijkt uit het gebruik van radioactieve vitamine D, is deze achterstand niet te wijten aan een gebrek aan de vitamine in de doelorganen.
8. Terwijl grote, niet-fysiologische doses radioactieve vitamine D in alle weefsels en alle subcellulaire fracties lokaliseren, lokaliseren kleine fysiologische doses radioactieve vitamine D voornamelijk in de kern van het darmslijmvlies. De hoeveelheid vitamine D die in de kern gelokaliseerd is, lijkt te gering om de vitamine als cofactor te laten functioneren, en wijst meer op een interactie op of met deoxy-ribonucleïnezuur.
9. Actinomycine D, een remmer van DNA-gestuurde RNA-synthese, remt de werking van vitamine D in het bemiddelen van intestinale calciumabsorptie en botresorptie. Vitamine D stimuleert ook de synthese van boodschapper-RNA in het darmslijmvlies binnen 1/2 uur na de vitaminebehandeling. Vitamine D speelt, samen met bijschildklierhormoon en calcium, wellicht een cruciale rol in een DNA-, gen-afhankelijk, homeostatisch controlemechanisme voor het calciummetabolisme. In dit systeem heeft het vitamine D-molecuul bepaalde zeer specifieke structurele vereisten die waarschijnlijk eerder een weerspiegeling zijn van de specificiteit van zijn receptormolecuul, dan van structurele vereisten voor een cofactor-enzymrelatie.