Das Konzept des Vitamin-D-Stoffwechsels beschreibt eine Reihenfolge biochemischer Schritte, die eine Vitamin-D-Vorstufe in aktive Signalmoleküle umwandeln. Dieser Weg beginnt mit einem Molekül, das entweder im Körper gebildet oder auf anderem Wege aufgenommen werden kann, und ist auf Transportproteine angewiesen, um die Formen im Kreislauf zu befördern. Während des Prozesses wird der Metabolitenpool durch Enzyme und Regulationssignale moduliert, wodurch unterschiedliche Formen entstehen, die spezifische Rollen in der Chemie des Körpers haben. Im Leber ist der erste größere Schritt die 25-Hydroxylierung, die von hepatischen Enzymen wie CYP2R1 durchgeführt wird und die Vorstufe in 25-Hydroxyvitamin D (Calcidiol) umwandelt. Diese zirkulierende Form dient als Reservoir und Substrat für weitere Aktivierungen. Die Umwandlung erfolgt durch den Transport im Blut, unterstützt durch das Vitamin-D-bindende Protein, das den Metaboliten zu den Stellen bringt, an denen eine zusätzliche Transformation möglich ist. Die Niere übernimmt die nächste entscheidende Umwandlung: die 1α-Hydroxylierung durch das Enzym CYP27B1, wobei 1,25-Dihydroxyvitamin D (Calcitriol) entsteht, die hormonell aktive Form. Dieser Schritt ist eng durch Signalwege reguliert, die den Mineralstatus überwachen, einschließlich Parathormon, Phosphatspiegel und Fibroblast-Wachstumsfaktor 23. In einigen Geweben kann auch die lokale Metabolisierung aktive oder inaktive Formen erzeugen, was zum erweiterten Netzwerk des Vitamin-D-Stoffwechsels beiträgt. Calcitriol übt seine Wirkungen aus, indem es an den Vitamin-D-Rezeptor (VDR) bindet, einen Kernrezeptor, der mit anderen Transkriptionsfaktoren zusammenarbeitet, um die Genexpression zu regulieren. Wenn der Vitamin-D-Stoffwechselpfad den VDR aktiviert, beeinflusst er die Produktion von Proteinen, die am Kalziumtransport und Mineralhaushalt beteiligt sind, darunter intestinale Transporter und Bindungspartner. Das System enthält auch einen katabolischen Weg via CYP24A1, der die Signalisierung beendet, indem es Vitamin-D-Metaboliten inaktiviert und so das Gleichgewicht im Verlauf des Pfades aufrechterhält.
