Ikääntyneiden heikentynyt lihasvoima ja pienentynyt lihasmassa, sarkopenia, on monisyinen tila, joka johtuu fysiologisesta vanhenemisesta, vähäisestä liikunnasta, huonolaatuisesta ruokavaliosta ja mahdollisesti myös D-vitamiinin puutteesta. Näiden osatekijöiden merkitystä osoittavat kontrolloitujen tutkimuksien ristiriitaiset tulokset ikääntyneillä: yhdessä tutkimuksessa säännöllinen fyysinen harjoittelu, mutta ei D-vitamiinilisä paransi lihasvoimaa (5), ja toisessa tutkimuksessa fyysisen harjoittelun lisäksi annettu D-vitamiini- ja heraproteiinilisä paransi motorista suoritusta pelkästään fyysistä harjoitusta saaneisiin nähden (6).

Mitkä tekijät selittävät kliinisten tutkimuksien erilaisia tuloksia

Kliinisten D-vitamiinitutkimuksien tuloksiin vaikuttavat tutkittavien D-vitamiinitaso ja lihasten kunto lähtötilanteessa, eli suurin vaikutus on odotettavissa vaikeassa D-vitamiinin puutoksessa, johon liittyy itsenäisesti tai siitä johtuen lihasheikkoutta ja sarkopeniaa. Niinpä treenattujen urheilijoiden suorituksia D-vitamiinilisä ei yleensä paranna, mutta vanhuksilla lihasvoima voi mitattavasti parantua ja kaatumiset vähentyä. Selkeimmät tulokset on saatu silloin, kun matala D-vitamiinin taso alle 50 nmol/l on korjattu tasolle noin 70-80 nmol/l.

Plasebokontrolloidussa kaksoissokeassa koejärjestelyssä tutkittiin D-vitamiinin päivittäisen annon (25 mikrog) vaikutusta menopaussin ohittaneiden naisten lihasmassaan ja -voimaan (7). Veren kalsidiolin taso oli lähtötilanteessa molemmilla ryhmillä noin 40 nmol/l. D-vitamiinin anto kohotti kalsidiolin tasolle noin 70 nmol/l verrattuna plaseboryhmän edelleen matalaan tasoon noin 35 nmol/l. D-vitamiinilisää saaneiden alaraajojen voima lisääntyi merkitsevästi (p<0.0001). Raajojen lihasmassa pieneni plaseboryhmässä merkitsevästi, mutta säilyi ennallaan hoitoryhmässä. D-vitamiinin anto vähensi myös kaatumisia ja paransi tasapainoa (8).

Hemodialyysipotilaiden lihasatrofia ja –heikkous korjautui merkitsevästi aktiivisen D-vitamiinin, kalsitriolin tai sen analogin parikalsitolin annolla (9). Vaikka D-vitamiinin saannilla on positiivinen yhteys lihasvoimaan ikääntyneillä ja sairailla (10), tätä ei havaita kilpaurheilijoilla (11,12). Keski-ikäisillä miehillä ja postmenopausaalisilla naisilla (n=800) veren kalsidioli korreloi lihasmassaan ja –voimaan aina tasolle 60 nmol/l saakka, suuremmilla pitoisuuksilla ei ollut lisävaikutusta (13).

Terveillä, nuorilla normaalisti liikkuvilla miehillä (n=29) 12 viikkoa kestänyt D-vitamiinin (250 mikrog/vrk) anto kohotti veren kalsidiolin lähtötason 40 nmol/l tasolle yli 120 nmol/l, mutta ei lisännyt lihasvoimaa (14). Yhdeksän kontrolloidun tutkimuksen yhteisanalyysin mukaan D-vitamiinin anto ei parantanut lihasten toimintaa rasittavan harjoittelun tai vamman jälkeen (15). D-vitamiinin vaikuttamattomuus selittyy alkujaan hyvällä lihaskunnolla ja sillä, että kyse ei ole ollut vaikeasta D-vitamiinin puutteesta.

Mitä perustutkimus on osoittanut D-vitamiinin suorista lihasvaikutuksista

D-vitamiinin riittämättömään saantiin saattaa liittyä suoran lihasvaikutuksen (sarkopenia, myopatia, lihasheikkous) lisäksi epäsuora hermoston lihaskoordinaation ja kognitiivisten toimintojen heikentyminen (16). Kuitenkin monet perustutkimuksen löydökset viittaavat suoraan lihasvaikutukseen. Vitamiini D –reseptori ilmentyy lihaskudoksessa, ja sen puuttuminen hiirellä aiheuttaa lihasten surkastumista. Ihmisellä D-vitamiinin puutoksesta seuraa histologisesti nopeiden tyypin II lihassyiden atrofia (17).

D-vitamiinin vaikutuksen mekanismi lihaksessa on kahden tasoinen: Ensinnäkin, tumassa sen reseptori (VDR) on transkriptiotekijä, joka sitoutuneena aktivoituneeseen D-vitamiiniin, kalsitrioliin, lisää kehittyvän lihaskudoksen kasvua (18). Toiseksi, VDR ja sitä muistuttava reseptori (19) ilmentyy myös solukalvolla, jossa se yhdessä kalsitriolin kanssa vaikuttaa kalsiumin läpäisevyyteen ja täten nopeasti muuttaa lihassolun kalsiumin saatavuutta (20).

D-vitamiinin vaikeaan puutokseen liittyy kiistatta lihassairaus. Hyväkuntoisten henkilöiden lihasvoima ei lisäänny, jos D-vitamiinin tasoa kohotetaan riittävää saantia suuremmaksi. Kysymykseksi jää mitä on riittävä saanti ja onko se kaikilla sama?

Kirjoittaja on Ilari Paakkari, emeritusprofessori

Kirjallisuus, johon tukeutuen professori Paakkari on laatinut kirjallisuuskatsauksen.:

1. Schott GD, Wills MR (1976) Muscle weakness in osteomalacia. Lancet 1(7960):626–629.
2. Bischoff-Ferrari, H. A., Dietrich, T., Orav, E. J., Hu, F. B., Zhang, Y., Karlson, E. W., & Dawson-Hughes, B. (2004). Higher 25-hydroxyvitamin D concentrations are associated with better lower-extremity function in both active and inactive persons aged > or =60 y. The American Journal of Clinical Nutrition, 80(3), 752–758.
3. A pooled analysis of vitamin D dose requirements for fracture prevention. (2012). A pooled analysis of vitamin D dose requirements for fracture prevention., 367(1), 40–49. http://doi.org/10.1056/NEJMoa1109617
4. Bischoff-Ferrari, H. A., Dawson-Hughes, B., Orav, E. J., Staehelin, H. B., Meyer, O. W., Theiler, R., et al. (2016). Monthly High-Dose Vitamin D Treatment for the Prevention of Functional Decline: A Randomized Clinical Trial. JAMA Internal Medicine, 176(2), 175–183.
5. Exercise and vitamin d in fall prevention among older women: a randomized clinical trial. (2015). Exercise and vitamin d in fall prevention among older women: a randomized clinical trial., 175(5), 703–711.
6. Rondanelli, M., Klersy, C., Terracol, G., Talluri, J., Maugeri, R., Guido, D., et al. (2016). Whey protein, amino acids, and vitamin D supplementation with physical activity increases fat-free mass and strength, functionality, and quality of life and decreases inflammation in sarcopenic elderly. The American Journal of Clinical Nutrition, 103(3), 830–840.
7. Cangussu, L. M., Nahas-Neto, J., Orsatti, C. L., Bueloni-Dias, F. N., & Nahas, E. A. P. (2015). Effect of vitamin D supplementation alone on muscle function in postmenopausal women: a randomized, double-blind, placebo-controlled clinical trial. Osteoporosis International : a Journal Established as Result of Cooperation Between the European Foundation for Osteoporosis and the National Osteoporosis Foundation of the USA, 26(10), 2413–2421.
8. Cangussu, L. M., Nahas-Neto, J., Orsatti, C. L., Poloni, P. F., Schmitt, E. B., Almeida-Filho, B., & Nahas, E. A. P. (2016). Effect of isolated vitamin D supplementation on the rate of falls and postural balance in postmenopausal women fallers: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial. Menopause (New York, N.Y.), 23(3), 267–274.
9. Gordon, P. L., Sakkas, G. K., Doyle, J. W., Shubert, T., & Johansen, K. L. (2007). Relationship between vitamin D and muscle size and strength in patients on hemodialysis. Journal of Renal Nutrition : the Official Journal of the Council on Renal Nutrition of the National Kidney Foundation, 17(6), 397–407.
10. Janssen, H. C. J. P., Samson, M. M., & Verhaar, H. J. J. (2002). Vitamin D deficiency, muscle function, and falls in elderly people. The American Journal of Clinical Nutrition, 75(4), 611–615.
11. Dubnov-Raz, G., Livne, N., Raz, R., & Rogel, D. (2014). Vitamin D concentrations and physical performance in competitive adolescent swimmers. Pediatric Exercise Science, 2014, 26, 64-70
12. Hurst, von, P. R., & Beck, K. L. (2014). Vitamin D and skeletal muscle function in athletes. Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care, 17(6), 539–545.
13. Janssen, H. C. J. P., Emmelot-Vonk, M. H., Verhaar, H. J. J., & van der Schouw, Y. T. (2013). Vitamin D and muscle function: is there a threshold in the relation? Journal of the American Medical Directors Association, 14(8), 627.e13–8.
14. Owens, D. J., Webber, D., Impey, S. G., Tang, J., Donovan, T. F., Fraser, W. D., et al. (2014). Vitamin D supplementation does not improve human skeletal muscle contractile properties in insufficient young males. European Journal of Applied Physiology, 114(6), 1309–1320.
15. Minshull, C., Biant, L. C., Ralston, S. H., & Gleeson, N. (2015). A Systematic Review of the Role of Vitamin D on Neuromuscular Remodelling Following Exercise and Injury. Calcified Tissue International, 1–12.
16. Tanner, S. B., & Harwell, S. A. (2015). More than healthy bones: a review of vitamin D in muscle health. Therapeutic Advances in Musculoskeletal Disease, 7(4), 152–159. http://doi.org/10.1177/1759720X15588521
17. Yoshikawa S, Nakamura T, Tanabe H, Imamura T (1979) Osteomalacic myopathy. Endocrinol Jpn 26:65–72
18. Boland, R. L. (2011). VDR activation of intracellular signaling pathways in skeletal muscle. Molecular and Cellular Endocrinology, 347(1-2), 11–16.
19. The ERp57/GRp58/1,25D3-MARRS receptor: multiple functional roles in diverse cell systems. (2007). The ERp57/GRp58/1,25D3-MARRS receptor: multiple functional roles in diverse cell systems., 14(10), 1087–1093.
20. de Boland, A. R., & Boland, R. L. (1987). Rapid changes in skeletal muscle calcium uptake induced in vitro by 1,25-dihydroxyvitamin D3 are suppressed by calcium channel blockers. Endocrinology, 120(5), 1858–1864.