Vitamin D – Die Kraft der Sonne

Vitamin D ist das einzige Vitamin, bei dem die Versorgung nicht vorwiegend über die Ernährung, sondern über die Sonne erfolgt: Durch direkte Sonneneinstrahlung auf die Haut kann der Körper selbst Vitamin D herstellen. Maßgeblich ist dafür die Intensität der im Sonnenlicht enthaltenen UV-B-Strahlung, die auch für die Bräunung der Haut mit verantwortlich ist.

Während man annehmen könnte, dass die Vitamin-D-Versorgung aufgrund dieser Möglichkeit zur körpereigenen Produktion kein Problem darstellen sollte, ist heute leider das Gegenteil der Fall. Durch die städtische Lebensweise und lange Arbeitstage in geschlossenen Räumen bekommen die meisten Menschen heute nicht genügend Sonne, so dass besonders in den nördlichen Industrienationen die meisten Menschen selbst im Sommer einen Vitamin-D-Mangel erleiden. (1, 2)

Hinzu kommt, dass in allen Ländern nördlich des 40. Breitengrades – das entspricht einer gedachten Linie durch Rom – von Oktober bis März nicht ausreichend Vitamin D gebildet werden kann. (3)

Hier ist man während der Wintermonate auf ausreichende Vitamin-D-Körperspeicher oder auf die Einnahme von Vitamin-D-Präparaten angewiesen.

Faktoren für die Vitamin-D-Produktion durch die Sonne

Bei Badebekleidung, ohne Sonnenschutzmittel, im Sommer und unter freiem Himmel kann der Körper in weniger als einer Stunde Vitamin D produzieren, dass in etwa der Einnahme von 10.000 bis 20.000 IE entspricht. (4, 5)

Die Produktion über die Sonne ist dabei sehr viel nachhaltiger als bei Vitamin-D-Aufnahme über Lebensmittel oder Präparate: Der Vitamin-D-Spiegel im Blut bleibt nach Vitamin-D-Produktion über die Haut signifikant länger erhöht, als bei oraler Einnahme. (6)

Wie viel Vitamin D der Körper mit Hilfe der Sonne tatsächlich bildet, aber hängt von mehreren Faktoren ab, die im Folgenden einzeln betrachtet werden sollen.

Wie bildet der Körper Vitamin D in der Haut?

Verantwortlich für die Bildung von Vitamin D in der Haut ist der unsichtbare UV-B-Anteil des Sonnenlichts, mit einer Wellenlänge von 290–315 Nanometern. Dieses Licht dringt durch die oberen Hautschichten und wandelt dort eine Form von Cholesterol (7-Dehydrocholesterol) durch sogenannte Photolyse zunächst zum so genannten Prävitamin D3 um, welches in einem zweiten Schritt durch die zeitgleich entstehende Wärme zu Vitamin D3 umgewandelt wird.

Wird die Besonnung fortgesetzt, wird ein Teil des Prävitamin D3 wieder zu unwirksamen Molekülen abgebaut – ein wirksamer Schutz des Körpers gegen eine Überdosierung mit Vitamin D durch die Sonne.

In weiteren Schritten wird das Vitamin D3 dann in der Leber zunächst in 25-OH-Vitamin-D umgewandelt – dies ist die zirkulierende Form von Vitamin D, die auch bei einem Bluttest gemessen wird. Auch dies ist aber noch nicht die eigentlich wirksame Form von Vitamin D. Die eigentliche Hormon-Form von Vitamin D ist das 1,2-Dihydroxy-Vitamin-D3, welches von den Zellen nach Bedarf selbst gebildet wird.

Grafik: Vitamin-D-Synthese durch die Sonne

Vitamin D und Sonnenlicht: Der Einfluss von Tageszeit und Breitengrad

Wie viel UV-B-Strahlung von der Sonne bei uns ankommt, hängt zum Einen natürlich von der Bewölkung zum Anderen aber auch vom Winkel der Sonneneinstrahlung ab: Denn je flacher der Winkel wird, desto länger ist der Weg der Sonnenstrahlen durch die Ozonschicht, welche einen Teil der UV-Strahlung absorbiert.

Steht die Sonne tiefer als etwa 45 Grad am Himmel, findet keine Vitamin-D-Produktion mehr statt. Dies ist morgens und abends, aber eben auch während der Wintermonate der Fall, so dass hier die Intensität der UV-Strahlung nicht mehr für eine Vitamin-D-Produktion ausreicht. (7)

In sehr großen Höhenlage kann dieser Effekt zwar etwas ausgeglichen werden – dieser Vorteil wird durch niedrigere Temperaturen und tendenziell dichtere Bekleidung jedoch meist zunichte gemacht.

Unterschied UV-B und UV-A Strahlung

Verantwortlich für die Vitamin-D-Produktion durch die Sonne ist ausschließlich die UV-B-Strahlung. Diese macht jedoch nur 2-10 % der gesameten UV-Strahlung der Sonne aus – der Großteil der UV-Strahlung besteht aus sogenannter UV-A-Strahlung, die weit tiefer in die Haut eindringt und auch größere Schäden verursacht. Die beiden Formen von UV-Licht unterscheiden sich sehr stark in ihren Eigenschaften. Es ist besonders der UV-A-Anteil, welcher gesunheitliche Risiken birgt, während die UV-B-Strahlung zwar Sonnenbrände verursacht, gleichzeitig aber auch Vitamin-D produziert.

Vitamin-D durch die Sonne nach Tageszeit

Die relative Intensität der UV-B-Strahlung ändert sich im Verlaufe des Tages sehr stark und erreicht im die Mittagszeit ihre volle Intensität. Entsprechend hoch ist um diese Zeit also auch die Vitamin-D-Produktion durch die Sonne.

Tabelle: Relative Intensität der UV-Strahlung

*Die relative Intensität beschreibt die Intesität relativ zum Tagesmaximum.

Wie die Tabelle zeigt, ist die Vitamin-D-Produktion durch UV-B-Strahlung in der Zeit zwischen 11 und 15 Uhr am Größten. Die „Feierabend“-Sonne hingegen zeigt nur wenig Vitamin-D-Aktivität, so dass hier weit länger besonnt werden muss. (28)

Allerdings ist das Verhältnis von UV-Intensität und Vitamin-D-Produktion nicht völlig linerar  – die oben angegebenen Prozentsätze gelten also nicht in gleicher Höhe für die Vitamin-D-Produktion. Als grobe Faustregel kann gelten, dass die Mittagssonne etwas doppelt so viel Vitamin D produziert, wie die Sonne am vor- oder Nachmittag.

Einfallwinkel der Sonen auf die Haut

Die Vitamin-D-Produktion ist auch davon abhängig, in welchen Winkel die Sonne auf die Haut auftrifft: Stehend oder Gehend ist die Vitamin-D-Produktion durch die Sonne weit geringer als liegend. Die Vitamin-D-Produktion ist liegend etwa doppelt so hoch wie Stehend oder Gehend. (8)

Die beste Methode für eine ausreichende Vitamin-D-Produktion ist darum ein gezieltes Sonnenbad im Liegen.

Vitamin D, Sonne und die Hauttypen

Die Frage, wie viel Sonne der Mensch für eine ausreichende Vitamin-D-Produktion braucht ist also je nach äußeren Bedingungen sehr unterschiedlich zu beantworten. Aber selbst bei gleichen äußeren Bedingungen lässt sich diese Frage nicht eindeutig beantworten, da auch viele individuelle Faktoren eine Rolle spielen.

Die Höhe der Vitamin-D-Produktion hängt zunächst maßgeblich vom Hauttyp ab. Die Vitamin-D-Produktion verhält sich dabei ähnlich, wie die Anfälligkeit für Sonnenbrände: Bei blassen, rothaarigen Menschen wird schneller Vitamin D produziert als bei sehr dunkelhäutigen Menschen. (8, 9)

Es wird heute vermutet, dass die Fähigkeit Vitamin D zu produzieren einer der ausschlaggebenden evolutionären Faktoren für die Entwicklung blasser Haut war. Diese Theorie geht davon aus, dass sich der Mensch bei seiner Migration in nördlichere Gebiete über die Zeit evolutionär an die Sonnenverhältnisse angepasst hat, um die Vitamin-D-Produktion zu optimieren. (10, 11)

Tabelle: Wie viel Sonne für Vitamin D?

Folgende Zeiten sind für die jeweiligen Hauttypen täglich nötig, um etwa 2000 IE Vitamin D zu produzieren und einen Vitamin-D-Mangel zu vermeiden. Für optimale Blutspiegel sind die Zeiten bis zu doppelt so hoch.

Die genannten Zeiten gehen von Folgenden Bedingungen aus:

• Mittagssonne (11-15 Uhr),
• sonniges Wetter,
• liegend,
• in kurzer Bekleidung (Arme und Beine frei) 
• ohne Sonnenschutzmittel

Bei Besonnung in der Zeit von 10 bis 11 Uhr und von 15-17 Uhr verdoppeln sich die nötigen Zeiten.

Im Stehen, Gehen oder laufen verdoppeln sich diese Zeiten, ebenso für stark übergewichtige oder ältere Menschen.

Sonne und Vitamin D im Alter

Die Fähigkeit, der Vitamin-D-Produktion über die Haut lässt im Alter stark nach, weshalb ältere Menschen besonders häufig an einem Vitamin-D-Mangel leiden.

Der Grund ist zum Einen die Hautbeschaffenheit selbst, zum Anderen die Tatsache, dass die Menge des Ausgangsstoffes 7-Dehydrocholesterol sich im Alter drastisch reduziert. (12, 13) Trotz der nur noch eingeschränkten Fähigkeit bleibt auch im Alter die wichtigste Vitamin-D-Quelle. Das Anlegen von Vitamin-D-Körperspeichern wird allerdings immer schwieriger, so dass hier im Winter Vitamin-D-Präparate nötig sein können, um nicht in einen akuten Mangel zu rutschen.

Vitamin D und Sonnenschutzmittel

Die UV-Strahlung ist nicht nur für die Vitamin-D-Produktion und damit die Gesundheit wichtig, sie ist paradoxerweise gleichzeitig auch potenziell schädlich, weil sie bei übermäßiger Besonnung mit der Hautalterung und der Entstehung von Hautkrebs in Verbindung gebracht wird. (14, 15)

Die diesbezügliche Berichterstattung war in den letzten Jahren leider wenig ausgewogen: Während eine regelrechte Angst vor der Sonne geschürt wurde, gerieten die vielen positiven Wirkungen des Sonnenlichts oftmals in den Hintergrund. (16)

Das hat leider dazu geführt, dass viele Menschen die Sonne eher meiden und übermäßig oft Sonnenschutzmittel verwenden. Diese filtern aber genau jene Wellenlängen heraus, die für eine Produktion von Vitamin D nötig wären.

Das Problem mit den Sonnenschutzmitteln

Sonnenschutzmittel verhindern nicht nur die Vitamin-D-Synthese, sie haben auch zahlreiche negative Nebenwirkungen. Die Durchtränkung der oberen Hautschichten mit Chemikalien führt in der Reaktion mit dem Sonnenlicht zu einer sehr starken Bildung von aggressiven freien Radialen, welche die Haut angreifen und Zellen schädigen. (17, 18)

Besonders kritisch sind in diesem Zusammenhang die häufig verwendeten Chemikalien Titanoxid und Zinkoxid. Die Chemikalien der Sonnenschutzmittel gelangen außerdem ins Blut, wo sie den Hormonhaushalt beeinflussen – meist wirken sie wie das weibliche Sexualhormon Östrogen. (19) Diese Chemikalien treten sogar in die Muttermilch über, wodurch die die Entwicklung von Babys beeinflussen können. (20)

Beim Einsatz von Sonnenschutzmitteln sollte deshalb auf geeignete natürliche Produkte geachtet werden, um die negativen Nebenwirkungen möglichst gering zu halten.

Übertriebene Angst vor der Sonne

Unter normalen Bedingungen sind Sonnenschutzmittel kaum nötig, denn die Haut verfügt über ausgezeichnete Schutzmechanismen gegen übermäßige Strahlenbelastung. Das Hautpigment Melanin, welches auch für die Bräunung der Haut verantwortlich ist, leistet zusammen mit diversen anderen Faktoren einen sehr wirksamen Strahlenschutz.

Wichtig ist dabei der langsame Aufbau der Pigmentierung: Der Strahlenschutz ist um so effektiver, je älter die Pigmentierung ist. Sie baut sich von innen nach außen in mehreren Schichten auf und ist erst dann voll wirksam, wenn auch die obersten Hautschichten genügend Melanin aufweisen.

Hat die Haut genügend Zeit, sich langsam auf die Sonne einzustellen, so hat die Sonne fast keine negativen Auswirkungen mehr. (21) Ein Zusammenhang der Sonne mit Hautkrebs konnte folgerichtig auch bisher nur bei sehr hoher Bestrahlung gezeigt werden. Bei guter Sonnengewöhnung und mäßiger Besonnung überwiegen die gesundheitlichen Vorteile in vielen Fällen.

Dies betrifft nicht nur die Bildung von Vitamin D: Sonnenlicht hat zahlreiche positive physiologische Wirkungen. Warnungen vor Mittagssonne und der Rat zur Verwendung chemischer Lichtschutzmittel ist deshalb sowohl ernstzunehmen als auch kritisch zu betrachten. Vielmehr gilt es eine Balance zu finden, da ein Vermeiden der Sonne die Bildung von Vitamin D verhindert und so zur Entstehung diverser Krankheiten führt.

Richtig Sonnen für die Vitamin-D-Produktion

Wie also sieht ein guter Umgang mit der Sonne aus? Hier einige Eckpunkte.

1. Die Eigenschutzzeit ermitteln In der Zeit bis zum Auftreten erster Rötungen ist die Haut optimal durch einen Eigenschutz vor den negativen Auswirkungen von UV-Licht geschützt. Diese Zeit wird als minimale Erythemdosis (MED) bezeichnet und sollte im Selbstversuch ermittelt werden. Ein ungeschütztes Sonnenbad sollte nie länger als diese MED dauern, für die Vitamin-D-Produktion sind 50 Prozent der MED ausreichend. Die MED erhöht sich mit zunehmender Bräune und ist nach Hauttyp und individuell verschieden.
2. Langsame Eingewöhnung Die Haut wenn möglich beginnend mit dem Frühling langsam an die Sonne gewöhnen. Lange Sonnenbäder bei unvorbereiteter Haut können schädlich sein. Bei Sonnenmangel während der Woche Sonnenbäder am Wochenende nicht übertreiben.
3. Täglich sonnen Wenn das Wetter es zulässt, sollte täglich ein Sonnenbad wie eine weitere Mahlzeit in den Tagesverlauf eingeplant werden.
4. Große Hautfläche besonnen Die Besonnung von Gesicht und Armen ist nicht ausreichend für die Produktion von genügend Vitamin D. Wenn möglich nackt oder in Badekleidung sonnen. Wo dies nicht möglich ist, kurze Kleidung tragen.
5. Ohne Sonnenschutzmittel besonnen. Für mindestens die Hälfte der MED sollte ohne Sonnenschutzmittel besonnt werden. Danach können Kleidung oder Sonnenschutzmittel eingesetzt werden.

Vitamin D im Winter

Da im Winter die Sonneneinstrahlung nördlich von Rom nicht für die Vitamin-D-Produktion ausreicht, gibt es hier nur drei Alternativen, um eine ausreichende Vitamin-D-Versorgung sicherzustellen:

• Der Verzehr von Vitamin-D-haltigen Lebensmitteln (Fisch, Pilze)
• Die Einnahme von Vitamin-D-Präparaten
• Der Besuch eines Solariums

Die Deckung des Bedarfs über Lebensmittel verlangt eine sehr einseitige Ernährung, wie sie etwa von den Inuit betrieben wird. Dies dürfte nicht jedermanns Geschmack sein und kommt für Vegetarier und Veganer überhaupt nicht in Betracht.

Präparate stellen die einfachste, kostengünstigste und sicherste Methode da, den Vitamin-D-Bedarf im Winter zu decken. Heute gibt es auch Präparate, die für Veganer und Vegetarier geeignet sind.

Solarien eignen sich zur Vitamin-D-Produktion, bergen aber auch erhebliche Risiken.

Solarium und Vitamin D

Die Lichtquellen moderner Solarien emittieren einen Lichtmix aus UVA und UVB-Strahlung, so dass sie sich durchaus zur Vitamin-D-Produktion eignen. Ziel sollt dabei nicht die schnelle Bräunung, sondern eben nur die Vitamin-D-Produktion sein. Für fast alle Hauttypen sind Besonnungszeiten von 10-15 Minuten pro Woche hier absolut ausreichend.

Dabei wird ein Anstieg des Vitamin-D-Spiegels erreicht, der der Einnahme von 15.000 – 20.000 IE entspricht – dies wäre Äquivalent zu einer Dosis von rund 2500 IE pro Tag. Eine Studie zeigte, dass regelmäßige Besuche eines Solariums zu stabilen Vitamin-D-Spiegeln um die 48 ng/ml führen, während der Spiegel in einer Kontrollgruppe ohne Solarium im Winter bis auf 14 ng/ml absank. (22)

Bei einigen Vitamin-D-Aufnahmestörungen, wie Fett-Malabsorptionen, Morbus Crohn, zystischer Fibrose oder Magen-Bypass ist das Solarium überhaupt die einzig wirksame Therapie, da Vitamin D hier oral in einigen Fällen kaum Wirkung zeigt. (23, 24)

Trotz diese Vorteile, sind Solarien durchaus kritisch zu betrachten. Der hohe UVA-Anteil und die extreme Strahlung können die Entstehung von Hautkrebs begünstigen, weshalb immer wieder vor Solarien gewarnt wird. (25, 26)

Dank der 2011 in Kraft getretenen UV-Schutzverordnung sind moderne Solarien in Deutschland aber heute mit sehr viel sanfteren Geräten ausgestattet, deren Lichtspektrum sich dem der Natursonne immer mehr annähert. Bei mäßiger Nutzung sind die Risken daher heute womöglich weit niedriger, als entsprechende US-Studien es nahelegen. Trotzdem bleibt die Frage, ob Vitamin-D-Präparate nicht die bessere Alternative sind, da hier das Risiko für die Haut wegfällt und in den meisten Fällen eine ebenso gute Vitamin-D-Versorgung erreicht wird.

Fazit: Vitamin D und Sonne

Die Sonne ist unsere wichtigste Quelle für Vitamin D. Wenn möglich, sollte davon im Sommer reichlich aber bewusst Gebrauch gemacht werden. Im Winter und wo dies aufgrund der Lebensumstände oder Arbeitszeiten nicht möglich ist, sind Vitamin-D-Präparate die günstigste und sicherste Methode zur Vitamin-D-Versorgung. Im Winter ist allen Menschen die Einnahme von Vitamin-D-Präparaten nahezulegen, da die Körperspeicher sich sonst bis zum Ende des Winters erschöpfen, was die Risiken für zahlreiche Krankheiten erhöht.

Quellen:

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3. Webb, Ann R.; Kline, L.; Holick, Michael F. Influence of Season and Latitude on the Cutaneous Synthesis of Vitamin D3: Exposure to Winter Sunlight in Boston and Edmonton Will Not Promote Vitamin D3 Synthesis in Human Skin*. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 1988, 67. Jg., Nr. 2, S. 373-378.
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