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Para aclarar el enigma de la vitamina D

La mayoría de nosotros sabemos que para mantenernos en buena salud necesitamos comer una dieta saludable que incluya vegetales, granos, proteínas y algo de grasas. Sin embargo, en esta época de comidas rápidas y de dejar de comer, muchos de nosotros también tomamos suplementos para asegurarnos de recibir la mínima cantidad requerida de vitaminas y minerales esenciales, nutrientes necesarios en sólo muy pequeñas cantidades, para evitar enfermedades y conservarnos en óptima salud.

El primero de estos así llamados micronutrientes se descubrió hace algo más de un siglo, a raíz de investigaciones sobre la causa de enfermedades como el escorbuto (scurvy), beriberi y raquitismo (rickets). El artículo a continuación trata sobre las idas y venidas que finalizaron en el descubrimiento y conocimiento de uno de estos nutrientes: la vitamina D, una sustancia que ocurre espontáneamente en sólo unos pocos alimentos, y que también se produce en la piel cuando un material precursor interactúa con los rayos ultravioleta cortos del sol. Sin los niveles apropiados en la sangre de 1,25-dihidroxivitamina D3, el metabolito activo de la vitamina D, el organismo no puede absorber ni utilizar el calcio dietario esencial para funciones vitales tales como la señalización electroquímica entre las células cerebrales. Cuando el calcio dietario y el mineral fósforo no son absorbidos debidamente por el intestino, el organismo tampoco puede desarrollar huesos fuertes. En los niños, la deficiencia de vitamina D produce la anteriormente común enfermedad de raquitismo, que deja sus marcas en forma de piernas arqueadas y costillas deformadas para toda la vida. En los adultos, el resultado es la enfermedad de los huesos llamada osteoporosis.

Hoy en día, cuando un creciente número de “Baby Boomers” celebran sus cincuenta o más años de edad, la inquietud sobre huesos quebradizos y fracturas asociadas al avance de su edad motiva una renovada atención a la vitamina D. Los investigadores están aprendiendo más y más que la vitamina D es esencial para mantener una buena salud y evitar enfermedades, no sólo durante los años críticos del crecimiento durante la niñez sino durante toda la vida. Investigaciones recientes muestran que la insuficiencia de vitamina D puede ser, en las palabras de un investigador, “una epidemia no reconocida” entre mujeres y hombres de edad madura y mayores. Además de afectar el desarrollo de los huesos, los científicos han encontrado que la vitamina D y el calcio pueden afectar a enfermedades tan distintas como el cáncer del colon, esclerosis múltiple, síndrome de tensión premenstrual, psoriasis, hipertensión arterial y depresión.

Una de las razones por las cuales la vitamina D dejó perplejos a los científicos por muchos años, fue que inicialmente se le identificó como una vitamina tradicional, o sea, una sustancia esencial que nuestros organismos no pueden producir sino que solamente puede provenir de nuestros alimentos. Pero, a diferencia de oligoelementos dietéticos esenciales como las vitaminas A, B y C, que los seres humanos deben obtener directamente de los alimentos, la vitamina D se puede producir en el cuerpo por medio de una reacción fotosintética al exponerse la piel a la luz del sol. Sin embargo, lo resultante es solamente una sustancia precursora que debe realizar dos transformaciones, primero en el hígado y luego en el riñón, para convertirse en la sustancia biológicamente activa que utiliza el organismo. Esta forma activa de la vitamina D es una hormona, químicamente relacionada a las hormonas esteroides familiares, como las reguladoras de testosterona y estrógeno y el regulador de estrés, el cortisol.

Como se ve en esta imagen de rayos X, los huesos de un niño con raquitismo, que evita la conversión de cartílago suave a hueso saludable, se doblan bajo el creciente peso del niño. (Michael R. Richardson, Departamento de Radiología de la University of Washington

Cómo se logró un claro entendimiento de la naturaleza multifacética de la vitamina D y el papel que juega en el organismo, especialmente respecto a su relación al calcio, fue consecuencia de tres diferentes modos de investigación. Los investigadores originales se interesaron en las causas y la prevención de enfermedades específicas como el escorbuto, beriberi y raquitismo. Separadamente, los científicos estaban examinando la forma cómo los constituyentes primarios de los alimentos (proteínas, grasas, carbohidratos, sales y el agua) afectaban la salud y el desarrollo. Estos dos frentes de trabajo se fusionaron para producir el concepto de vitaminas, un micronutriente esencial de los alimentos, y así establecer que la deficiencia de vitaminas puede causar enfermedades. Esto permitió que la deficiencia de vitamina D se reconociese como la causa del raquitismo. Pero muchos aspectos de esta “vitamina” permanecieron desconcertantes, ya que era una hormona cuya forma activa es producida por nuestros cuerpos como resultado de señales reguladoras. El entendimiento de la hormona de la vitamina D y sus funciones en la fisiología humana requerirían el conocimiento y los mecanismos de una tercera fase de investigación que habían desarrollado químicos orgánicos que analizaban esteroles, los alcoholes esteroides (como el colesterol) que se encuentran en las grasas animales y vegetales. Así como la imagen en un tapiz se forma tejiendo muchos hilos, las ideas que surgieron de cada modo de investigación eventualmente formaron un patrón que resolvió el enigma de la vitamina D.

El primer indicio concreto de que una deficiencia dietética podría causar enfermedades, apareció en 1754. Ese año el cirujano naval escocés James Lind demostró que el escorbuto, esa dolorosa y algunas veces fatal pesadilla de los marineros durante largas travesías marítimas no sólo se podía curar, sino evitarse con el jugo de naranjas, limones y limas agrias (limes). A finales del siglo dieciocho, los marineros ingleses (a quienes pronto se les conoció como “Limeys”), ya cosechaban el beneficio del descubrimiento de Lind.

Mientras tanto, el inicio de la revolución industrial en Inglaterra a finales de los años 1700, introdujo un nuevo flagelo: el raquitismo. La enfermedad propiamente dicha fue descrita primero por los médicos a mediados de los años 1600, pero era relativamente poco común. Sin embargo, para el siglo diecinueve, con más y más familias emigrando de la vida rural al trabajo en las fábricas de las ciudades industriales llenas de niebla tóxica, el raquitismo se convirtió en una plaga en toda Europa. Los síntomas de la enfermedad eran inconfundibles. Los huesos de los bebés afectados eran blandos, como cartílagos, y los bebés tardaban en sentarse, gatear y caminar. Al crecer los niños, sus huesos blandos se doblaban bajo el peso adicional, dejando a los niños con las obvias marcas del raquitismo: pechos salientes, piernas arqueadas, o rodillas patizambas. Los niños raquíticos (o sea, con raquitismo), también sufrían de tetania: espasmos dolorosos de las manos, los pies y la laringe, incluso con dificultad para respirar, náusea y convulsiones. Esta condición, que más adelante se encontró que se debía a una insuficiencia sintomática de calcio, a menudo era tan grave, que los niños morían.

Durante el siglo diecinueve, se escucharon reportes de casos esporádicos de curas para el raquitismo, pero de poca eficacia. En 1882, por ejemplo, un médico polaco observó que los niños en Varsovia padecían de raquitismo grave mientras que la enfermedad era prácticamente desconocida en las zonas rurales cercanas a la ciudad. Después de experimentar con ambos grupos, concluyó que los baños de sol curaban el raquitismo. Cinco años más tarde, un investigador francés reportó curaciones entre aquellos a quienes se les administró el remedio casero, aceite de hígado de bacalao. Ninguno de estos tratamientos logró captar mucha atención, en parte porque el entendimiento médico popular era de que la gente solamente necesitaba suficientes cantidades de los llamados macronutrientes, proteínas, grasas y carbohidratos, para mantenerse saludable. Sin embargo, investigadores que estudiaron las causas de enfermedades como la pelagra y el beriberi empezaron a sospechar que los macronutrientes podrían no ser toda la solución y que, en realidad, había más sobre los alimentos comunes de lo que aparentaba ser.

A finales de los 1880, el médico holandés Christiaan Eijkman fue enviado a las Indias Orientales (ahora Indonesia) para estudiar la razón de la generalización del beriberi en esa región. Eijkman observó que las gallinas en su laboratorio de Jakarta tenían síntomas de una enfermedad de los nervios (polineuritis) sumamente parecida a los del beriberi, incluyendo debilidad muscular, degeneración de los nervios y parálisis. Entonces empezó una serie de experimentos para intentar localizar un organismo culpable, que asumió fuera la causa. (Como muchos de sus contemporáneos, Eijkman estaba influenciado por el trabajo de Louis Pasteur y creía que el beriberi era causado por una bacteria.)

El médico holandés Christiaan Eijkman demostró la relación entre la deficiencia de la nutrición y la enfermedad, basado en sus estudios del beriberi en Indonesia a finales del siglo diecinueve, trabajo por el cual recibió el Premio Nobel de 1929 por Fisiología o Medicina. (La Fundación Nobel)

Este intento de Eijkman no tuvo éxito pero, en 1897, logró establecer algo más significativo. Mostró que las gallinas contrajeron una polineuritis parecida al beriberi poco tiempo después de cambiarles el alimento a arroz pulido, o sea, arroz al que se le ha quitado la cascarilla. También demostró que añadiendo al alimento de las gallinas los salvados del arroz (lo que se quitó al pulirlo), se podía curar la enfermedad.

Más adelante, Eijkman y su sucesor, Gerrit Grijns, utilizaron agua o etanol para extraer el misterioso factor antineurítico de las cáscaras del arroz. “En la cascarilla del arroz existe una sustancia diferente a las proteínas y las sales,” escribieron los dos investigadores en 1906, “que es indispensable para la salud y cuya ausencia produce la polineuritis nutricional.”

En 1926, B. C. P. Jansen y W. Donath, dos químicos holandeses que trabajaban en el antiguo laboratorio de Eijkman en Jakarta, cristalizaron el factor antineurítico soluble en agua, ahora llamado vitamina B1, o tiamina, del salvado del arroz.

Poco después del inicio del siguiente siglo, otro investigador también llegó a creer en la existencia de ciertos “factores alimenticios complementarios”. El biólogo inglés Sir Frederick Gowland Hopkins desarrolló este concepto durante el curso del trabajo que empezó con su descubrimiento del aminoácido triptófano en 1901. Basado en las técnicas desarrolladas durante su investigación, Hopkins pasó a realizar una serie de experimentos, ahora ya clásicos, que demostraron que los alimentos integrales (opuestamente a las formas refinadas de proteínas, grasas y carbohidratos), contienen ciertos componentes desconocidos, esenciales para la salud y el crecimiento.

El bioquímico Casimir Funk, cuyo propio trabajo le condujo a creer que estos factores eran aminas (compuestos derivados del amoniaco), sugirió que se les llamara “aminas vitales” o “vitaminas” (vitamines, en inglés). Más adelante se eliminó la “e” [del nombre en inglés] cuando los científicos se dieron cuenta de que estos diversos nutrientes tienen propiedades químicas y funciones diferentes, y que muchos pueden no contener alguna amina. Hopkins y Christiaan Eijkman, en reconocimiento tardío de su trabajo fundamental con beriberi, compartieron más adelante el Premio Nobel de 1929 de fisiología o medicina por el descubrimiento de los esenciales factores nutritivos.

Aproximadamente al mismo tiempo que Hopkins demostraba la existencia de vitaminas, otros científicos investigaban los efectos de diferentes dietas sobre la salud de animales de experimentación. Durante las siguientes dos décadas, ellos identificaron un número de vitaminas, demostrando una y otra vez que estos nutrientes esenciales no están distribuidos igualmente en los alimentos que comemos.

Por ejemplo, en 1913 los investigadores Elmer McCollum y Marguerite Davis, de Wisconsin, descubrieron una sustancia complementaria liposoluble [soluble en grasas]. Dando a ratas una dieta de distintos alimentos y observando sus efectos en el desarrollo y la salud de los animales, McCollum y Davis encontraron que la nueva sustancia estaba presente en la yema de huevo y la grasa de mantequilla, pero no en la manteca y otras grasas. Llamaron “vitamina A liposoluble” al factor nutritivo. Estos científicos mostraron además, que la vitamina A en la dieta evita la ceguera nocturna y una enfermedad de los ojos llamada xeroftalmia. Independientemente, el equipo de L. B. Mendel y T. B. Osborne publicaron resultados similares pocas semanas después.

Para esta época, muchos estudios ya habían puesto atención nuevamente en el raquitismo, que continuaba siendo un grave problema en Escocia y otras partes del norte de Europa. Algunos científicos que enfocaron el problema desde otro punto de vista, encontraron la casi olvidada información respecto a la efectividad de la luz del sol. En 1892, el científico británico T. A. Palm encontró una relación entre la distribución geográfica del raquitismo y la proporción de luz solar en la región. En 1913, H. Steenbock y E. B. Hart, de la University of Wisconsin, lograron una relación más cercana al mostrar que cabras en producción de leche mantenidas en ambientes interiores pierden gran parte de su calcio esqueletal, mientras que las mantenidas al aire libre no lo pierden. Seis años después, en 1919, el científico alemán K. Huldschinsky realizó un experimento notablemente innovador, y curó el raquitismo de niños utilizando luz ultravioleta producida artificialmente. Dos años después, los investigadores Alfred F. Hess y L. F. Unger de Columbia University mostraron que con simplemente exponer niños raquíticos al sol, podían curarlos de la enfermedad.

Mientras tanto, en el campo de la nutrición, el médico inglés Sir Edward Mellanby, que aún veía alguna deficiencia dietética como la causa del raquitismo, decidió en 1918 experimentar con avena (porridge), alimento básico en Escocia, y alimentar a perros exclusivamente con avena. Sin darse cuenta, también mantuvo a los animales en espacios interiores durante el experimento, y por lo tanto les indujo el raquitismo. Cuando le curó la enfermedad a los perros dándoles aceite de hígado de bacalao, Mellanby naturalmente acreditó la cura a la recientemente identificada vitamina A del aceite.

Al enterarse de los experimentos de Mellanby, McCollum, quien se había mudado de Wisconsin a la Universidad Johns Hopkins de Baltimore, decidió llevarlos más adelante. En su propio trabajo de aislar la vitamina A, McCollum había encontrado que ciertos alimentos pueden contener más de una sustancia complementaria. Entonces diseñó una serie de experimentos ingeniosos para desarrollar los descubrimientos de Mellanby y descubrir qué más pudiera tener que ofrecer el aceite de hígado de bacalao. Empezó por calentar y airear el aceite para destruir su vitamina A. Como era de esperarse, el aceite así tratado dejó de curar la ceguera nocturna. Pero, para sorpresa de todos, continuó siendo eficaz contra el raquitismo. Aparentemente, el responsable era un nutrimento esencial desconocido. En la publicación de sus experimentos en 1922, McCollum siguió la designación de vitaminas en orden alfabético y, como recientemente se había nombrado a las vitaminas B y C, llamó al nuevo milagro, “vitamina D”.

Primero en la University of Wisconsin y después en Johns Hopkins University, Elmer V. McCollum realizó investigación fundamental que estableció la existencia del complejo vitamínico B, vitamina A y vitamina D. (The National Academy of Sciences)

Entonces, a principios de 1920 el mundo tenía aparentemente dos curas para el raquitismo: aceite de hígado de bacalao, e irradiación, o sea, exposición a luz solar o a luz ultravioleta. A pesar de esta promesa, la enfermedad continuó siendo difícil de controlar. Aunque los médicos sabían que la luz solar era esencial para los huesos de los jóvenes, las calles de las ciudades industriales seguían tan cargadas de humo y sin sol como siempre. Y no era fácil cambiar las costumbres dietéticas de la gente para que incluyan las dosis prescritas de aceite de hígado de bacalao.

Luego vinieron una serie de experimentos que fusionaron los experimentos de nutrición y los referentes a la irradiación, que ofrecieron una solución a esta parte crítica del misterio de la vitamina D, y que abrió el camino a una cura ampliamente disponible para el raquitismo. Durante el curso de extensa investigación de la nutrición, Harry Goldblatt y Katherine Soames, trabajando en Londres, descubrieron que cuando se daba de comer hígados de ratas irradiadas a otras ratas, ellos promovían el desarrollo, mientras que los hígados de ratas no irradiadas no lo promovían. A principios de 1920, dos equipos de científicos, H. Steenbock y A. Black, y Alfred Hess y Mildred Weinstock, siguieron esta trayectoria de la investigación, así como la información de Huldschinsky, y experimentaron más con el efecto de la luz ultravioleta sobre el alimento de las ratas.

Independientemente, los dos equipos de investigadores irradiaron piel pelada, así como otras sustancias alimenticias como aceites vegetales, yema de huevos, leche, lechuga o comida de ratas, y encontraron que la irradiación producía una sustancia que parecía funcionar contra el raquitismo tan bien como la vitamina D del aceite de hígado de bacalao. Las ratas que consumieron alimentos irradiados fueron protegidas contra el raquitismo, mientras que las que comieron alimentos o piel no irradiados no fueron protegidas. Reconociendo que la simple irradiación de ciertos alimentos habituales en la dieta de la mayoría de personas podría salvar a un gran número de niños de la enfermedad de los huesos, Steenbock patentó en 1924 el proceso de irradiación de alimentos utilizando luz ultravioleta, y donó toda futura ganancia para apoyar las investigaciones de la University of Wisconsin.

Hacia 1924, la parte práctica de la batalla contra el raquitismo ya se había ganado. En todos los Estados Unidos, los niños empezaron a consumir leche y pan irradiados y, casi de la noche a la mañana, el peligro inminente de una enfermedad epidémica se redujo a un evento histórico casi olvidado. Pero la marcha hacia la comprensión de la vitamina D estaba recién empezando, pues los científicos todavía no sabían casi nada sobre qué era, ni cómo funcionaba.

Continuó la búsqueda para encontrar en los alimentos y en la piel, la sustancia exacta que es activada por la irradiación ultravioleta. Varios equipos de investigadores, Steenbock y Black, de Wisconsin, Hess, Weinstock y F. Dorothy Helman de Columbia University; y O. Rosenheim, y T. A. Webster del National Institute for Medical Research de Londres, confirmaron que la sustancia se encuentra en grasas animales y vegetales. Además, comprobaron que se encuentra en la fracción de grasas que se sabe que contiene moléculas esterólicas. Los investigadores encontraron que el colesterol purificado (un importante esterol animal) y los fitoesteroles (esteroles vegetales), ninguno de los cuales tiene propiedades antirraquitistas, se convierten en antirraquitistas por medio de radiación ultravioleta.

Hasta esta fase, los científicos que investigan la vitamina D tenían que contentarse con caracterizar la elusiva sustancia sobre la base de sus efectos fisiológicos. Sin embargo, sucedió que el trabajo del químico orgánico Adolf Windaus en Göttingen, Alemania, produjo mecanismos químicos que finalmente ayudarían a determinar la identidad molecular de la vitamina D. A principios del siglo, Windaus había iniciado su estudio del colesterol y esteroles relacionados sobre los cuales prácticamente no se sabía nada en esa época. Desde un inicio, él pensaba que los esteroles, que existen en todas las células, se deben considerar como la sustancia madre de otros grupos de sustancias naturales, y estaba convencido de que la investigación de la estructura de estas moléculas rendiría resultados inesperados.

Hacia 1925, Windaus ya era reconocido como el más importante experto en esteroles, y Hess lo invitó a que viniera a Nueva York para trabajar en vitaminas antirraquíticas. En ese momento, Windaus también estaba colaborando con Rosenheim y Webster en Londres, y en 1927 ambos equipos, utilizando una serie de ingeniosas transformaciones y comparaciones químicas con compuestos conocidos, dedujeron que el ergosterol era la probable sustancia madre de la vitamina D en los alimentos. Allá en su propio laboratorio en Göttingen el año siguiente, Windaus aisló tres formas de la vitamina: dos derivadas de esteroles vegetales irradiados, a las que llamó D1 y D2, y una derivada de piel irradiada, a la que llamó D3. El equipo británico de F. A. Askew hizo seguimiento en 1931 definiendo con éxito la composición química de D2, la forma de vitamina D que se encuentra en alimentos irradiados (y que ahora se llama ergocalciferol), que se derivó de la molécula precursora ergosterol. Cinco años más tarde, en 1936, Windaus sintetizó la molécula 7-dehidrocolesterol y luego la convirtió por irradiación en vitamina D3, ahora conocida como colecalciferol. Aunque se asumió que la vitamina D era fotosintetizada en la forma 7-dehidrocolesterol de piel, la prueba final no surgió sino hasta más de tres décadas después. Un equipo de Wisconsin dirigido por R. P. Esvelt, y uno dirigido por Michael F. Holick de la Endocrine Unit del hospital Massachusetts General Hospital, demostraron independientemente que la vitamina D3 es en realidad producida en la piel por la irradiación.

Estos descubrimientos hicieron posible el sintetizar la vitamina en grandes cantidades. Sintetizar la vitamina cuesta una fracción de lo que cuesta irradiar alimentos y no arruina o cambia su sabor, como algunas veces lo hace la irradiación. La vitamina D sintetizada proporcionó la mejor arma a la campaña de salud pública para erradicar el raquitismo Windaus recibió el Premio Nobel de química en 1928 por su “investigación de la estructura de esteroles y su incumbencia con las vitaminas.”

Habiéndose controlado el raquitismo, los científicos ahora se dedicaron a descubrir cómo funciona la milagrosa desarrolladora de huesos. Por los siguientes cuarenta años, un número de equipos de investigación vigilaron la trayectoria metabólica de la vitamina D en el organismo. Uno de los descubrimientos iniciales enigmáticos fue que todos los subproductos metabólicos de la vitamina D parecían ser biológicamente inactivos. Entonces, ¿cómo es que la vitamina D desarrollaba los huesos y curaba el raquitismo?

Los científicos no tuvieron los mecanismos para rastrear este complicado proceso en los organismos vivos, hasta el adventicio (a mediados de los 1960), de nuevas técnicas que utilizan sustancias marcadas como radioactivas. Entre 1968 y 1971, los investigadores lograron progresar mucho en su comprensión del proceso metabólico de la vitamina D y su actividad fisiológica. En 1968, un equipo dirigido por Hector F. DeLuca de la Universidad de Wisconsin, aisló una sustancia activa identificada como 25-hidroxivitamina D3, la cual el equipo demostró más adelante, que era producida en el hígado. Durante los dos años siguientes, el equipo de Wisconsin, Anthony W. Norman y colegas de la University of California-Riverside, y E. Kodicek y co-trabajadores de Cambridge University en Inglaterra, reportaron independientemente la existencia de un segundo metabolito activo. Kodicek y David R. Fraser mostraron que este segundo metabolito es producido en el riñón. Finalmente, en 1971 los tres grupos de investigación publicaron documentos en los que reportaron la estructura química molecular de este metabolito, al que se le identificó como 1,25-dihidroxivitamina D3. Esto confirmó que el hígado cambia la vitamina D3 a 25-hidroxivitamina D3, la forma circulante principal de la vitamina. Luego, los riñones convierten la 25-hidroxivitamina D3 a 1,25-dihidroxivitamina D3, la forma activa de la vitamina.

El ciclo de la vitamina D. Tal como se ilustra aquí, los seres humanos pueden obtener una forma precursora (inactiva) de vitamina D de los alimentos, y también de la reacción fotosintética que ocurre cuando el 7-dehidrocolesterol de las células de la piel se expone a la luz ultravioleta. Este precursor inactivo va al hígado, donde se convierte en 25-hidroxivitamina D3, la forma circulante principal de la vitamina D3. A su vez, los riñones convierten esta forma intermedia de la vitamina, a 1,25-dihidroxivitamina D3, una hormona que no sólo controla el metabolismo del calcio aumentando la absorción del calcio intestinal y la movilización del calcio óseo, sino que también tiene muchos otros efectos en todo el organismo.

¿Cómo afecta todo esto a los depósitos de calcio para desarrollar huesos fuertes? Desde los años 50, los científicos han estado especulando sobre la implicancia de dos descubrimientos respecto a este asunto. A principios de esa década, el investigador sueco Arvid Carlsson hizo el sorprendente descubrimiento de que la vitamina D puede en realidad quitar calcio a los huesos cuando el organismo lo requiere. A aproximadamente el mismo tiempo, el bioquímico noruego R. Nicolaysen, quien había estado estudiando diferentes dietas de animales por muchos años, concluyó que la absorción de calcio de los alimentos es controlada por un “factor endógeno” desconocido que alerta al intestino de la necesidad de calcio por el cuerpo. Así empezaron a obtenerse respuestas a raíz de los experimentos de rastreo de la activación de la
vitamina D.

Un resultado importante de esos experimentos fue que la 1,25-dihidroxivitamina D3, la forma activa de la vitamina D, se reclasificó como una hormona que controla el metabolismo del calcio. Una hormona es una sustancia química producida por un organismo que luego es transportada por el flujo sanguíneo a un órgano objetivo, donde causa una actividad biológica específica. La evidencia para reclasificar la forma activa de la vitamina D provino de darse cuenta de que la 1,25-dihidroxivitamina D3 es producida por los riñones, y que en seguimiento a su secreción por los riñones se acumula en núcleos celulares del intestino, donde regula el metabolismo del calcio. En 1975, Mark R. Haussler de la University of Arizona confirmó el descubrimiento de una proteína receptora que enlaza el metabolito de la vitamina D activa al núcleo de células en el intestino.

Habiéndose así relacionado la vitamina D al intestino, los científicos estaban llegando a conocer el mecanismo de control del calcio. Los investigadores se dieron cuenta de que cuando se eleva el nivel de calcio en la dieta, disminuye la cantidad de la hormona de vitamina D en el cuerpo, y viceversa, un patrón de circuito repetitivo que señala a la hormona de vitamina D como el “factor endógeno” regulador del calcio mencionado por Nicolaysen. Muchos equipos de científicos, incluyendo los de University of Wisconsin y de Cambridge University, ahora se dedicaron a rastrear la relación de la hormona de vitamina D con el resto del sistema endocrino del organismo. Encontraron que una hormona producida por la glándula paratiroide es crítica para el mantenimiento de niveles adecuados de la hormona de vitamina D en la sangre. Cuando se necesita calcio, la glándula paratiroide envía la hormona paratiroide a los riñones, para que inicien la producción de hormona de vitamina D. Esa hormona, a su vez, provoca que los intestinos transfieran el calcio de los alimentos a la sangre. Cuando se toma muy poco calcio para apoyar las funciones normales, tanto la vitamina D como la hormona paratiroidal inician un proceso por el cual el calcio almacenado se quita de los huesos (lo que confirma el descubrimiento sueco de hace casi veinte años).

Es importante regular el nivel de calcio en la sangre. Cuando hay muy poco calcio en la sangre las células de tejidos suaves, especialmente las de nervios y de músculos, no funcionan y provocan al cuerpo en convulsiones. Cuando hay demasiado calcio en la sangre, los órganos se calcifican y eventualmente dejan de funcionar. Para los pacientes humanos que han perdido sus glándulas paratiroides o sus riñones y ya no pueden regular el nivel de calcio en la sangre, la nueva hormona de vitamina D sintetizada, administrada con abundante calcio, tiene un efecto excelente en la curación de convulsiones y enfermedades óseas crónicas.

Ya que se había determinado el papel de la absorción de calcio, los investigadores en los años 70 empezaron a estudiar en más detalle la vitamina D, y con resultados sorprendentes. Varios grupos encontraron la hormona de vitamina D en el núcleo de células que no eran parte del sistema clásico de almacenamiento de calcio incluyendo el cerebro, los linfocitos (las células blancas de la sangre que atacan a las infecciones), en la piel y en tejidos malignos. ¿Qué función tendría la vitamina D en esos lugares?

A principios de los años 80, el científico japonés Tatsuo Suda hizo el interesante descubrimiento de que el añadir la hormona a células malignas de leucemia incipiente, causaba que las células se diferencien, maduren y se detenga su crecimiento. Hasta el momento se encuentra que la cantidad de hormona de vitamina D necesaria para detener el crecimiento desbocado de tumores y cánceres, es demasiado tóxica para utilizarla en seres humanos, pero el descubrimiento de Suda sugiere que esta fascinante hormona juega más papeles que el de regular el nivel de calcio en el organismo. Este descubrimiento provocó el inicio de una nueva era en la investigación de la vitamina D.

A mediados de los años 80, un grupo de investigadores dirigidos por S. C. Manolagas descubrió que la hormona de vitamina D también parecía jugar un papel en la modulación del sistema inmune. En 1993, S. Yang y otros científicos en el laboratorio de DeLuca encontraron que fuertes dosis de la hormona de la vitamina D administrada a ratas, las protegen de la inflamación normalmente asociada a heridas y a irritantes químicos. Esta inesperada función inmunosupresora de la hormona de la vitamina D sugirió una nueva y amplia gama de posibilidades, incluyendo su utilización en el control de enfermedades autoinmunes.

Más desarrollado está el efecto de la hormona de la vitamina D sobre la psoriasis, un desorden desfigurante de la piel que afecta a unos 50 millones de personas en todo el mundo. Por razones que se desconocen, la psoriasis causa que las células de la piel se multipliquen incontrolablemente. Debido a que no se diferencian y desarrollan normalmente, las células de la piel se agrupan en antiestéticas erupciones, escamas y escaras. En los años 80, un equipo japonés de investigadores demostró que la 1,25-dihidroxivitamina D3 puede inhibir el crecimiento de las células de la piel. Un equipo de científicos de Boston University School of Medicine dirigido por Michael F. Holick, investigó más esta inhibición y razonó que se podría utilizar para el tratamiento de la psoriasis.

Los experimentos iniciales de Holick y sus co-trabajadores con la hormona de vitamina D han mostrado que la aplicación tópica de la hormona es extraordinariamente efectiva. Después de dos meses, las lesiones de 96.5 por ciento de pacientes tratados tópicamente con una preparación de calcitriol (hormona de vitamina D) mejoraron, sin efectos secundarios perceptibles, en comparación con 15.5 de controles tratados solamente con petróleo. En 1994, la Administración de Medicinas y Alimentos (FDA) de EE.UU. aprobó un tratamiento local para la psoriasis basado en la vitamina D, llamado calcipotriol.

 

El descubrimiento de que la vitamina D está presente en los núcleos de células en muchos tejidos del cuerpo, ha llevado a los científicos a comenzar a explorar una variedad de nuevas aplicaciones, para revelar así los beneficios potenciales de esta anteriormente enigmática hormona.

Al ingresar al siglo veintiuno, reconocemos que la investigación científica básica llevada a cabo en los dos siglos anteriores, no sólo había desenmarañado la función de la elusiva hormona de vitamina D, sino que también nos ha proporcionado métodos para proteger la salud de adultos y de niños. Los investigadores están buscando nuevas aplicaciones para la vitamina D, pero su papel en el desarrollo y conservación de los huesos continúa siendo un problema importante de salud, especialmente para adultos de edad mediana y edad avanzada.

Esta cronología muestra la serie de investigaciones y eventos que condujeron al conocimiento de la vitamina D en sistemas biológicos, y al descubrimiento de algunas de sus aplicaciones médicas.

A mediados de los años 1600
Se describe el raquitismo por primera vez.

A principios de los 1900
Sir Frederick Gowland Hopkins demuestra que los alimentos integrales (a diferencia de las proteínas, grasas y carbohidratos purificados) contienen ciertos componentes desconocidos pero esenciales a la salud y el crecimiento.

1906
Christiaan Eijkman y Gerrit Grijns extraen el factor antineurítico de la cáscara de arroz, que más tarde mostró ser la vitamina B1.

1918
Sir Edward Mellanby indujo el raquitismo a perros, y luego les cura la enfermedad dando a los animales aceite de hígado de bacalao.

1919
K. Huldschinsky cura el raquitismo de niños utilizando luz ultravioleta producida artificialmente.

1922
Elmer V. McCollum destruye la vitamina A del aceite de hígado de bacalao y muestra que la sustancia antirraquítica no desaparece. Y nombra a la nueva sustancia reconocida, “vitamina D”.

A principios de los años 1920
Harry Goldblatt y Katherine Soames, H. Steenbock y A. Black, y Alfred Hess y Mildred Weinstock descubren independientemente que la irradiación de ciertos alimentos con luz ultravioleta los convierte en antirraquíticos.

1927
Adolf Windaus, O Rosenheim, y T. A. Webster deducen que el ergosterol es probablemente la sustancia madre de la vitamina D en los alimentos.

1931
F. A. Askew define la composición química de la forma de vitamina D encontrada en alimentos irradiados (ahora llamada ergocalciferol), derivada de la molécula precursora ergosterol.

1936
Windaus deduce la estructura química de la vitamina D3 producida en la piel (ahora conocida como colecalciferol), e identifica la estructura de su molécula madre, 7-dehidrocolesterol.

1968
Hector F. DeLuca y sus colegas aislan un metabolito activo de la vitamina D y lo identifican como 25-hidroxivitamina D3. Más adelante demuestran que la sustancia es producida en el hígado.

1968-1970
La existencia de un segundo metabolito activo producido por 25-hidroxivitamina D3 es reportada por Anthony W. Norman, Mark R. Haussler, y J. F. Myrtle; por E. Kodicek, D. E. M. Lawson, y P. W. Wilson; y por DeLuca y sus colegas.

1971
Tres grupos de investigación identifican la estructura químico-molecular de la forma final activa de la vitamina D como 1,25-dihidroxivitamina D3, que es después reclasificada como una hormona que controla el metabolismo del calcio.

1975
Haussler confirma el descubrimiento de una proteína receptora que enlaza el metabolito activo de la vitamina D al núcleo de células en el intestino.

En los años de 1970
Los investigadores descubren la relación de la vitamina D al sistema endocrino del cuerpo y a la regulación del calcio.

En los 1980
Un equipo japonés de investigación e, independientemente, Michael F. Holick y sus co-trabajadores, muestran que la hormona de vitamina D inhibe el crecimiento de las células de la piel. Holick y sus colegas demuestran que las aplicaciones tópicas de la hormona de la vitamina D son un tratamiento extremadamente eficaz para la psoriasis.

A mediados de los 1980
Los investigadores encuentran que la hormona de la vitamina D aparenta tomar parte en la modulación del sistema inmune.

1994
La Administración de Medicinas y Alimentos (FDA) de EE.UU. aprueba un tratamiento tópico local para la psoriasis basado en la vitamina D, llamado calcipotriol.

El artículo “El Enigma de la Vitamina D” (The Enigma of Vitamin D) fue escrito por las escritoras científicas Roberta Conlan y Elizabeth Sherman, con el apoyo de los doctores David R. Fraser, Mark R. Haussler, Michael F. Holick, Robert Neer, Anthony W. Norman, y Munro Peacock para Beyond Discoveryâ: The Path from Research to Human Benefit (Más allá del descubrimiento: El sendero de investigación hacia el beneficio de la humanidad), es un proyecto de la academia National Academy of Sciences.

La Academia, situada en Washington, D.C., es una sociedad de distinguidos letrados que toman parte en investigaciones de las ciencias y la ingeniería, y están dedicados a utilizar la ciencia y la tecnología para el bienestar público. La Academia ha proporcionado orientación científica independiente y objetiva al país por más de un siglo.

La financiación para este artículo fue proporcionada por la fundación Camille and Henry Dreyfus Foundation, y la National Academy of Sciences.

© 2000 U.S. National Academy of Sciences, octubre del 2000

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