Функціонування авто-/паракринної системи вітаміну D у печінці щурів за умов різного статусу вітаміну D

18.06.2026   Uncategorized

М. М. Великий1, І. О. Шиманський1*, О. О. Лісаковська1, А. В. Хоменко1,
Ю. М. Пархоменко1, Є. П. Кучерявий2, В. Л. Білоус3

1Відділ біохімії вітамінів і коензимів, Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
2Відділ структури і функції білка, Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
3Відділ хімії та біохімії ферментів, Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
*e-mail: ihorshym@gmail.com

Отримано: 11 січня 2026; Виправлено: 19 лютого 2026;
Затверджено: 03 квітня 2026; Доступно онлайн: 21 квітня 2026

Печінка відіграє центральну роль у метаболізмі вітаміну D, забезпечуючи його первинну активацію та транспорт. Проте молекулярні механізми адаптації печінкової системи гідроксилювання та рецепції до тривалого дефіциту субстрату залишаються недостатньо з’ясованими. Метою роботи було оцінити стан системи метаболізму та рецепції вітаміну D у печінці щурів за умов алімен­тарного гіповітамінозу та після введення холекальциферолу. Дослідження проведено на щурах-самицях лінії Wistar. Аліментарний дефіцит вітаміну D моделювали шляхом утримання тварин на відповідному раціоні протягом 60 днів. Корекцію здійснювали пероральним введенням холекальциферолу (1000 МО/кг маси тіла) протягом 30 днів. Рівень 25(OH)D у сироватці крові визначали методом ELISA. Активність печін­кової 25-гідроксилази оцінювали радіоізотопним методом. Експресію протеїнів CYP2R1, CYP27A1, CYP27B1, CYP24A1 та VDR у тканині печінки досліджували методом вестерн-блоттингу. Встановлено, що 60-денний D-дефіцит призводив до критичного зниження рівня 25(OH)D у сироватці крові до 19,45 ± 2,52 нмоль/л (20% від контролю). За цих умов зафіксовано дворазове зростання загальної активності печінкової 25-гідроксилази та компенсаторне підвищення експресії CYP2R1 (у 1,66 раза) і VDR (у 2,19 раза). Найбільш виражене зростання (у 2,94 раза) виявлено для експресії екстраренальної 1-α-гідроксилази (CYP27B1), що свідчить про інтенсифікацію локального синтезу кальцитріолу. Натомість рівень інактивуючого ензиму CYP24A1 вірогідно знижувався. Введення вітаміну D3 забезпечувало відновлення його, а також рівня молекулярних маркерів трансформації та рецепції у печінці, за винятком CYP27B1, що зберігала помірно підвищену експресію. Таким чином, метаболічна адаптація за умов вітамінної недостатності проявлялася через компенсаторне посилення синтезу вітаміну D та підвищення чутливості рецепторів на тлі пригнічених метаболічних шляхів. Нутрієнтна корекція відновлювала фізіологічну рівновагу між процесами активування та інактивування метаболітів вітаміну D, забезпечуючи стабільний гомеостаз.

Ключові слова: , , , , , , , ,

Посилання:

  1. Voiculescu VM, Nelson Twakor A, Jerpelea N, Pantea Stoian A. Vitamin D: beyond traditional roles-insights into its biochemical pathways and physiological impacts. Nutrients. 2025;17(5):803. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  2. Argano C, Torres A, Orlando V, Cangialosi V, Maggio D, Pollicino C, Corrao S. Molecular insight into the role of vitamin D in immune-mediated inflammatory diseases. Int J Mol Sci. 2025;26(10):4798. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  3. Kaufman MW, DeParis S, Oppezzo M, Mah C, Roche M, Frehlich L, Fredericson M. Nutritional supplements for healthy aging: a critical analysis review. Am J Lifestyle Med. 2024;19(3):346-360. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  4. Lainis V, Katsouli O, Gazi S, Kassi E, Chronopoulos E, Tournis S. Hereditary disorders of vitamin-D metabolism and its receptor. Hormones (Athens). 2025;24(2):335-346. PubMed, CrossRef
  5. Dallavalasa S, Tulimilli SV, Bettada VG, Karnik M, Uthaiah CA, Anantharaju PG, Nataraj SM, Ramashetty R, Sukocheva OA, Tse E, Salimath PV, Madhunapantula SV. Vitamin D in cancer prevention and treatment: a review of epidemiological, preclinical, and cellular studies. Cancers (Basel). 2024;16(18):3211. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  6. Donati S, Palmini G, Aurilia C, Falsetti I, Miglietta F, Iantomasi T, Brandi ML. Rapid nontranscriptional effects of calcifediol and calcitriol. Nutrients. 2022;14(6):1291. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  7. Mazur A, Frączek P, Tabarkiewicz J. Vitamin D as a nutri-epigenetic factor in autoimmunity-a review of current research and reports on vitamin D deficiency in autoimmune diseases. Nutrients. 2022;14(20):4286. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  8. Shymanskyi I, Lisakovska O, Veliky M, Mezhenska O, Bilous V, Siromolot A, Khomenko A, Labudzynskyi D, Horid’ko T, Pasichna E. Vitamin D3 affects liver expression of pro-/anti-inflammatory cytokines and nitric oxide synthases in type 2 diabetes. Exp Biol Med (Maywood). 2025;250:10456. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  9. Tomaszewska A, Rustecka A, Lipińska-Opałka A, Piprek RP, Kloc M, Kalicki B, Kubiak JZ. The role of vtamin D in COVID-19 and the impact of pandemic restrictions on vitamin D blood content. Front Pharmacol. 2022;13:836738. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  10. Christakos S, Dhawan P, Verstuyf A, Verlinden L, Carmeliet G. Vitamin D: metabolism, molecular mechanism of action, and pleiotropic effects. Physiol Rev. 2016;96(1):365-408. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  11. Mehta S, Patel V, Agarwal S, Pant N, Suman S, Sohliya AEL. Vitamin D deficiency and immune health in polar populations: a systematic review and hypothesis-driven narrative analysis. Immunol Res. 2025;73(1):84. PubMed, CrossRef
  12. Dumbre D, Upendra S, Zacharias BS. Unraveling the relationship between vitamin D and noncommunicable diseases: a systemic review and meta-analysis. Public Health Nurs. 2025;42(3):1302-1314. PubMed, CrossRef
  13. Grygorieva N, Tronko M, Kovalenko V, Komisarenko S, Tatarchuk T, Dedukh N, Veliky M, Strafun S, Komisarenko Y, Kalashnikov A, Orlenko V, Pankiv V, Shvets O, Gogunska I, Regeda S. Ukrainian consensus on diagnosis and management of vitamin D deficiency in adults. Nutrients. 2024;16(2):270. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  14. Fantini C, Corinaldesi C, Lenzi A, Migliaccio S, Crescioli C. Vitamin D as a shield against aging. Int J Mol Sci. 2023;24(5):4546. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  15. Nair AB, Jacob S. A simple practice guide for dose conversion between animals and human. J Basic Clin Pharm. 2016;7(2):27-31. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  16. Dai Q, Zhang H, Tang S, Wu X, Wang J, Yi B, Liu J, Li Z, Liao Q, Li A, Liu Y, Zhang W. Vitamin D- VDR (vitamin D receptor) alleviates glucose metabolism reprogramming in lipopolysaccharide-induced acute kidney injury. Front Physiol. 2023;14:1083643. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  17. Marefati N, Beheshti F, Anaeigoudari A, Alipour F, Shafieian R, Akbari F, Pirasteh M, Mahmoudabady M, Salmani H, Mawdodi S, Hosseini M. The effects of vitamin D on cardiovascular damage induced by lipopolysaccharides in rats. J Cardiovasc Thorac Res. 2023;15(2):106-115. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  18. Mazanova AO, Shymanskyy IO, Veliky MM. Development and validation of immunoenzyme test-system for determination of 25-hydroxyvitamin D in blood serum. Biotechnol Acta. 2016;9(2):28-36. CrossRef
  19. Apukhovska LI, Veliky MM, Lototska OY, Khomenko AV. Role of vitamin E in regulation of cholecalciferol hydroxylation in hypovitaminosis D and hypervitaminosis D. Ukr Biokhim Zhurn. 2009;81(5):50-57. (In Ukrainian). PubMed
  20. Shahidzadeh Yazdi Z, Streeten EA, Whitlatch HB, Montasser ME, Beitelshees AL, Taylor SI. Critical role for 24-hydroxylation in homeostatic regulation of vitamin D metabolism. J Clin Endocrinol Metab. 2025;110(2):e443-e455. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  21. Saponaro F, Saba A, Zucchi R. An update on vitamin D metabolism. Int J Mol Sci. 2020;21(18):6573. CrossRef
  22. Zehnder D, Bland R, Williams MC, McNinch RW, Howie AJ, Stewart PM, Hewison M. Extrarenal expression of 25-hydroxyvitamin d(3)-1 alpha-hydroxylase. J Clin Endocrinol Metab. 2001;86(2):888-894. PubMed, CrossRef
  23. Nowacka A, Śniegocki M, Bożiłow D, Ziółkowska EA. CYP24A1 in small intestinal vitamin D metabolism and clinical implications. Nutrients. 2025;17(21):3348. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  24. Elangovan H, Stokes RA, Keane J, Chahal S, Samer C, Agoncillo M, Yu J, Chen J, Downes M, Evans RM, Liddle C, Gunton JE. Vitamin D receptor regulates liver regeneration after partial hepatectomy in male mice. Endocrinology. 2024;165(8):bqae077. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  25. Shinkyo R, Sakaki T, Kamakura M, Ohta M, Inouye K. Metabolism of vitamin D by human microsomal CYP2R1. Biochem Biophys Res Commun. 2004;324(1):451-457. PubMed, CrossRef
  26. Guo YD, Strugnell S, Back DW, Jones G. Transfected human liver cytochrome P-450 hydroxylates vitamin D analogs at different side-chain positions. Proc Natl Acad Sci USA. 1993;90(18):8668-8672. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  27. Gallagher JC, Bikle DD. Vitamin D: mechanisms of action and clinical applications. Endocrinol Metab Clin North Am. 2017;46(4):xvii-xviii. PubMed, CrossRef
  28. Triantos C, Aggeletopoulou I, Thomopoulos K, Mouzaki A. Vitamin D-liver disease association: biological basis and mechanisms of action. Hepatology. 2021;74(2):1065-1073.PubMed, CrossRef
  29. Bouillon R, Marcocci C, Carmeliet G, Bikle D, White JH, Dawson-Hughes B, Lips P, Munns CF, Lazaretti-Castro M, Giustina A, Bilezikian J. Skeletal and extraskeletal actions of vitamin D: current evidence and outstanding questions. Endocr Rev. 2019;40(4):1109-1151. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  30. Shymanskyi I, Lisakovska O, Khomenko A, Yanitska L, Veliky M. Vitamin D3 auto-/paracrine system in rat brain relating to vitamin D3 status in experimental type 2 diabetes mellitus. Ukr Biochem J. 2024;96(2):38-50. CrossRef
  31. Bikle DD, Gee E, Halloran B, Kowalski MA, Ryzen E, Haddad JG. Assessment of the free fraction of 25-hydroxyvitamin D in serum and its regulation by albumin and the vitamin D-binding protein. J Clin Endocrinol Metab. 1986;63(4):954-959. PubMed, CrossRef
  32. Kaseda R, Hosojima M, Sato H, Saito A. Role of megalin and cubilin in the metabolism of vitamin D3. Ther Apher Dial. 2011;15(Suppl 1):14-17. PubMed, CrossRef
  33. Zhu H, Wang X, Shi H, Su S, Harshfield GA, Gutin B, Snieder H, Dong Y. A genome-wide methylation study of severe vitamin D deficiency in African American adolescents. J Pediatr. 2013;162(5):1004-1009.e1. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  34. Forouhari A, Heidari-Beni M, Veisi S, Poursafa P, Kelishadi R. Effect of epigenetics on vitamin D levels: a systematic review until December 2020. Arch Public Health. 2023;81(1):106. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  35. Adams JS, Hewison M. Update in vitamin D. J Clin Endocrinol Metab. 2010;95(2):471-478. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  36. Jones G, Prosser DE, Kaufmann M. 25-Hydroxyvitamin D-24-hydroxylase (CYP24A1): its important role in the degradation of vitamin D. Arch Biochem Biophys. 2012;523(1):9-18. PubMed, CrossRef
  37. Meyer MB, Goetsch PD, Pike JW. A downstream intergenic cluster of regulatory enhancers contributes to the induction of CYP24A1 expression by 1alpha,25-dihydroxyvitamin D3. J Biol Chem. 2010;285(20):15599-15610. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.