Vitamin D steuert die Aufnahme und Verwertung von Calcium. Ein Mangel an Vitamin D kann so auch einen Calcium-Mangel auslösen.

Vitamin D und die Calcium-Aufnahme

Die Wirkung von Vitamin D auf den Calcium-Spiegel ist eine der ersten bekanntgewordenen Wirkungen des Vitamin D, trotzdem ist die Wissenschaft erst in den letzten Jahren dabei, die Zusammenhänge wirklich zu verstehen. Gleich mehrere Mechanismen verbinden Vitamin D und Calcium. Der wohl wichtigste Aspekt ist jedoch, das Vitamin D die Calcium-Aufnahme im Darm reguliert und somit maßgeblichen Einfluss auf die Calcium-Versorgung hat. Calcium kann auf zwei verschiedene Arten vom Körper aufgenommen werden (1):

1. Passiv: Bei sehr hoher Aufnahme von Calcium gelangt ein Teil des Calciums mittels passiver Diffusion durch die Darmwand ins Blut
2. Aktiv: Bei normaler und niedriger Calcium-Aufnahme wird ein aktiver, transzellulärer Aufnahmemechanismus benötigt – dieser ist abhängig von Vitamin D

Das Vitamin-D-Hormon Calcitriol aktiviert hierzu einerseits bestimmte Membran-Kanäle in der Darmwand, durch welche das Calcium aufgenommen werden kann und reguliert andererseits die Synthese des Proteins Calbindin-D, welches dafür verantwortlich ist, das Calcium durch die Darmwand ins Blut zu transportieren. (2 – 4)

Vitamin D und Calcium-Mangel

Unter normalen Bedingungen ist der aktive, Vitamin-D-abhängige Aufnahmeweg für Calcium der ausschlaggebende. Vitamin D ist somit also eine entscheidende Größe für die Calcium-Versorgung. Ein Vitamin-D-Mangel führt zu einer Abnahme der Aufnahmefähigkeit von Calcium von über 75 Prozent. (5) Selbst bei ausreichender Versorgung mit Calcium durch die Nahrung kann darum bei einem starken Vitamin-D-Mangel ein Calcium-Mangel auftreten.

Vitamin D und Verwertung von Calcium

Auch nach der Aufnahme spielt Vitamin D noch eine wichtige Rolle bei der Verwertung des Calciums, da es an der Produktion weiterer Proteine und Hormone beteiligt ist, welche die Calcium-Verwertung steuern. Calcium und Vitamin D sind so untrennbar miteinander verbunden und wesentliche Bestandteile eines komplexen Regulationssystems, welches wir weiter unten näher besprechen werden.

Vitamin D, Calcium und Knochenaufbau

Calcium ist der zentrale Baustoff unserer Knochen – Vitamin D beeinflusst auch hier die Verwertung des Calciums beim Knochenaufbau und ist darum das wichtigste Vitamin für die Knochengesundheit. Knochen sind nicht – wie oft vereinfacht – eine statische, steinartige Masse, sondern in ständigem Auf- und Abbau begriffen. Dieser Prozess ist einer strengen Regulation unterworfen, bei der Vitamin D eine zentrale Rolle spielt. Wie in vielen anderen Fällen hat Vitamin D auch hier eine modulierende Wirkung, das heißt, es sorgt für ein Gleichgewicht aus Knochenaufbau und Knochenabbau. Vitamin D beeinflusst dabei sowohl die Osteoblasten, die für den Knochenaufbau zuständig sind, als auch ihre Gegenspieler, die Osteoklasten, welche Knochenmaterial abbauen.

Osteocalcin, Matrix-GLA und Vitamin K2

Ein weiterer Mechanimus durch welchen Vitamin D die Calcium-Verwertung steuert, ist die Bildung von des Hormons Osteocalcin und des sogenannten Matrix-GLA-Proteins. Beide haben gemeinsam, dass sie Calcium binden und transportieren und eine Rolle beim Knochenaufbau spielen. Dies hat eine gesundheitliche Bedeutung die weit über den Knochenaufbau hinausreicht: Matrix-GLA etwa bindet Calcium und sorgt so einerseits dafür, dass Calcium dorthin transportiert wird, wo es benötigt wird. Dadurch wird aber andererseits auch gleichzeitig verhindert, dass sich Calcium als mineralische Schlacke in den Gefäßen anlagert, wodurch diese geschädigt werden, was zu schweren und gefährlichen Krankheiten führen kann. (6, 7) Allerdings ist Vitamin D hier auf einen wichtigen Partner angewiesen: Sowohl Osteocalcin als auch Matrix-GLA werden zwar durch die Vermittlung von Vitamin D gebildet, aktiv werden können sie jedoch erst, wenn sie durch das Vitamin K2 aktiviert wurden. (8) Darum ist stets eine Kombination aus Vitamin D und Vitamin K2 nötig, um eine optimale Calcium-Verwertung zu gewährleisten. Mehr zu Vitamin K2 in unserem Artikel „Vitamin D und Vitamin K„

Vitamin D und Calcium-Wiederaufnahme in der Niere

Ein dritter Mechanismus, durch den Vitamin D die Calcium-Verwertung beeinflusst ist die Steuerung der Calcium-Wiederaufnahme in der Niere. Dabei handelt es sich um eine Art „Recycling-Mechanimus“ der verhindert, das zu viel Calcium mit dem Urin ausgeschieden wird. Bei mangelnder Calcium-Versorgung reguliert Vitamin D die Wiederaufnahme nach oben, um die Calcium-Verluste möglichst klein und den Calcium-Spiegel im Blut möglichst konstant zu halten.

Calcium – mehr als nur Knochen

Wie sich erkennen lässt, haben Vitamin D und Calcium eine sehr enge Beziehung. Welche Bedeutung Vitamin D allein durch die Steuerung des Calcium-Haushalts zukommt, wird schnell klar, wenn man sich vor Augen führt, das Calcium weit mehr ist, als nur Baustoff für unsere Knochen. Calcium hat zahlreiche lebenswichtige Funktionen, dazu gehören:

• Calcium ist ein wichtiger intrazellulärer Botenstoff (9)
• Calcium aktiviert wichtige Stoffwechsel-Proteine
• Calcium ist wichtig für die Hormonausschüttung
• Calcium ist wichtig für die Muskelfunktion
• Calcium ist wichtig für die Leitfähigkeit der Nerven
• Calcium ist wichtig für die Regulation des Blutdrucks

Diese zum Teil lebenswichtigen Funktionen haben eine solche biologische Bedeutung, dass der Calcium-Spiegel im Blut vom Körper stets konstant in einem sehr engen Fenster gehalten wird. Die Knochen fungieren dabei als eine Art Calcium-Speicher – steht zu wenig Calcium zur Verfügung, löst der Körper Calcium aus den Knochen, um den Blutspiegel konstant zu halten, denn all diese Funktionen sind für den Körper wichtiger als die Knochengesundheit.

Calcium-Regulation und Parathormon

Bei einer mangelnden Versorgung mit Calcium wird vermehrt das Parathormon (PTH) ausgeschüttet, welches dafür sorgt, dass Calcium aus den Knochen gelöst wird. Dabei wird zwar der Knochen demineralisiert und destabilisiert, dafür aber der Calcium-Spiegel im Blut konstant gehalten. Gleichzeitig sorgt PTH auch für eine vermehrte Bildung des Vitamin-D-Hormons Calcitriol, wodurch die Calcium-Aufnahme im Darm optimiert wird. Vitamin D, Calcium und PTH wirken also eng zusammen, um den Calcium-Spiegel stets möglichst konstant zu halten. (10)

Calcium und der Vitamin-D-Spiegel

Aufgrund der hohen Wichtigkeit, die einem konstanten Calcium-Spiegel zukommt, werden bei einem Vitamin-D-Mangel die letzten Vitamin-D-Reserven für die Calcium-Aufnahme mobilisiert. Folge ist, dass der Körper die Calcium-Aufnahme auch bei niedrigen Vitamin-D-Spiegeln relativ konstant halten kann, wenn nicht noch andere Prozesse – wie die Immunabwehr – gleichzeitig große Mengen Vitamin D benötigen. Optimale Vitamin-D-Spiegel für die Calcium-Aufnahme sind derzeit umstritten, laut verschiedener Studien ist eine optimale Aufnahme bei Vitamin-D-Werten ab 30 ng/ml gegeben, fällt der Wert auf 20 ng/ml reduziert sich die Aufnahmefähigkeit um bis zu 40 Prozent, unter 10 ng/ml um bis zu 75 Prozent.(1, 11). In vielen Fällen kann der Körper die Calcium-Aufnahme jedoch offenbar bis zu Werten von 10 ng/ml relativ stabil halten, wie andere große Untersuchungen gezeigt haben. (12)

Vitamin D und Calcium: Komplexes Regulationssystem

Wie die bisherigen Ausführungen schon aufzeigten, haben wir es bei der Wechselwirkung von Vitamin D und Calcium nicht mit einem eindimensionalen Wirkzusammenhang zu tun, sondern mit einem komplexen Regulationssystem, in welchem sich alle Faktoren gegenseitig beeinflussen. Auch Calcium kann nämlich das Vitamin D regulieren: Ist die Calcium-Aufnahme extrem hoch, wird durch PTH die Umwandlung des Vitamin D von der Speicherform in die Hormonform herunterreguliert. Folgende Grafik zeigt eine stark vereinfachte Übersicht der bisher besprochenen Zusammenhänge.

Sollte man Vitamin D und Calcium stets zusammen einnehmen?

Vitamin D und Calcium hängen sehr eng zusammen. Teilweise wird darum behauptet, man müsse die beiden Nährstoffe stets zusammen einnehmen. Dies kann so jedoch nicht verallgemeinert werden. Vielmehr gilt es, die zwei Größen der Calcium-Versorgung zu kontrollieren und zu nötigenfalls zu korrigieren.

1. Eine ausreichende Zufuhr von mindestens 1000 mg Calcium pro Tag.
2. Ein Vitamin-D-Spiegel von über 30 ng/ml

Bei einer ausgewogenen Ernährung ist meist eine ausreichende Zufuhr von Calcium gegeben. Hier kann es ausreichen, den Vitamin-D-Spiegel – und damit die Calcium-Aufnahme – anzuheben, um eine ausreichende Versorgung mit Calcium zu gewährleisten. Liegt hingegen eine mangelnde Calcium-Zufuhr vor, ist es tatsächlich ratsam, auch den Vitamin-D-Spiegel zu kontrollieren und gegebenen Falls anzuheben, um den Calcium-Mangel effektiv beheben zu können. Besonders im Sommer kann es aber sein, das der Vitamin-D-Spiegel ausreichend hoch ist, so dass hier nur Calcium zugeführt werden muss. Bei sehr hohen Dosen Calcium aus hochdosierten Calcium-Präparaten können große Mengen über den passiven Aufnahmeweg aufgenommen werden – hier spielt Vitamin D dann eine untergeordnete Rolle.

Lebensmittel mit Calcium

Hier eine kleine Aufstellung Calcium-reicher Lebensmittel zur Beurteilung der eigenen Zufuhr.

Fazit Vitamin D und Calcium

Vitamin D ist eine entscheidende Größe der Calcium-Versorgung und Verwertung. Nicht für gesunde Knochen, sondern auch viele andere lebenswichtige Bereiche der Gesundheit ist eine Versorgung mit Calcium und Vitamin D von großer Bedeutung.

Quellen

1. Bronner, Felix. Intestinal calcium absorption: mechanisms and applications. The Journal of nutrition, 1987, 117. Jg., Nr. 8, S. 1347-1352.
2. Sylvia Christakos et al. Vitamin D endocrine system and the intestine. BoneKEy Reports (2014) 3
3. Bouillon R, Van Cromphaut S, Carmeliet G. Intestinal calcium absorption: Molecular vitamin D mediated mechanisms. J Cell Biochem. 2003 Feb 1;88(2):332-9. Review.
4. Sylvia Christakos, Recent advances in our understanding of 1,25-dihydroxyvitamin D3 regulation of intestinal calcium absorption, Archives of Biochemistry and Biophysics, Volume 523, Issue 1, 1 July 2012, Pages 73-76, ISSN 0003-9861
5. Pansu D, Bellaton C, Roche C, Bronner F. Duodenal and ileal calcium absorption in the rat and effects of vitamin D. Am J Physiol. 1983 Jun;244(6):G695-700.
6. Berkner, K. L. and Runge, K. W. (2004), The physiology of vitamin K nutriture and vitamin K-dependent protein function in atherosclerosis. Journal of Thrombosis and Haemostasis, 2: 2118–2132.
7. Luo G, Ducy P, McKee MD, Pinero GJ, Loyer E, Behringer RR, et al. Spontaneous calcification of arteries and cartilage in mice lacking matrix GLA protein. Nature 1997;386:78–81.
8. P. V. Hauschka, J. B. Lian, D. E. Cole, C. M. Gundberg Osteocalcin and matrix Gla protein: vitamin K-dependent proteins in bone Physiological ReviewsJul 1989,69(3)990-1047
9. Campbell, Anthony K. Intracellular calcium. John Wiley & Sons, 2014
10. Holick, Michael F. Vitamin D and bone health. The Journal of nutrition, 1996, 126. Jg., Nr. 4S, S. 1159S.
11. Robert P. Heaney , M. Susan Dowell , Cecilia A. Hale , Adrianne Bendich. Calcium Absorption Varies within the Reference Range for Serum 25-Hydroxyvitamin D. Journal of the American College of Nutrition Vol. 22, Iss. 2, 2003
12. Need, A. G., O’Loughlin, P. D., Morris, H. A., Coates, P. S., Horowitz, M. and Nordin, B. C. (2008), Vitamin D Metabolites and Calcium Absorption in Severe Vitamin D Deficiency. J Bone Miner Res, 23: 1859–1863

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