دانلود رایگان ترجمه کلسیم و هموستاز استخوانی در طول تکامل با ویتامین دی – Nature 2014

مقاله انگلیسی رایگان

ترجمه فارسی رایگان 

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

ویتامین دی قبلا در توسعه و تکامل عمر مشاهده می‌شد اما الزاما به عنوان محصولات غیرفعال واکنش فتوشیمیایی دی هیدروکلسترول با نور فرابنفش B. سیستم درون‌ریز ویتامین D کامل توسط VDR خاص طبقه‌بندی گردید. ویتامین D خاص به انجام فعل و انفعال شیمیایی بر روی آنزیم‌های CYP 450 می‌پردازد که توسط هورمون‌های کلیسوتروپیک تنظیم گردید و پروتئین انتقال دهنده‌ی پلاسما تنها در مهره‌داران یافت می‌گردد. در اولین مهره‌داران، متابولیسم ویتامین دی و VDR ممکن است که به خوبی از تکثیر ژن رایج و قدیمی PRX/VDR به عنوان قسمتی از مسیر سم‌زدایی زنونی ناشی شده باشد. البته، سیستم درون‌ریز ویتامین دی به تنظیم‌گر مهم تأمین کلسیم برای اسکلت وسیع تبدیل شد. ویتامین دی برای کلسیم نرمال و سفتی استخوان الزامی است. همانگونه که توسط راشی تیسم‌های موجود در ویتامین دی پرورش دهنده‌ی دوزیستان، خزندگان، پرندگان و پستانداران نشان داده شد. از دوزیستان به بعد، استخوان به تدریج پویاتر با پخش تنظیم‌کننده‌های استخوان است. اساسا توسط اقدام ترکیبی PH و 1a، 25 دی هیدروکسی ویتامین D3‌ بر روی تولیدمثل و عملکرد استئوکلاست چند هسته‌ای. بنابراین، عملکردهای استخوان به عنوان مخزن آب کلسیم بزرگ و درونی تحت کنترل استئوکلاست‌ها هستند. استئوکلاست‌ها نیز ترسیم‌گر طیف چشمگیر فعالیت‌ها هستند که شامل حسگر مکانیکی و تنظیم مواد معدنی بوده، اما دارای نقش مهمی در مواد جهانی باارزش غذایی و ترکیب انرژی هستند. معدنی‌سازی حاصل از خزندگان تحت کنترل پروتئین‌های SIBLING به خوبی تنظیم شده و آنزیم‌های مربوطه می‌باشد. تقریبا همه‌ی آنها تحت کنترل 1,25 (OH)2D3 می‌باشند. بنابراین، ویتامین D به عنوان مولکول بی‌اثر آغاز شد اما نقش الزامی را برای کلسیم و سفتی استخوان در حیوانات خاکی بدست آورد جهت برخورد با چالش جاذبه‌ی بالاتر و محیط ضعیف کلسیم.

مقدمه:
ویتامین دی دارای اقدامات کلی در پستانداران می‌باشد که چندین بافت انتقال دهنده‌ی کلسیم را تحت هدف قرار می‌دهد در جایی که کمبود ویتامین D باعث نرمی استخوان و بدشکلی دندانها می‌گردد. همچنین ممکن است که دارای بسیاری از تأثیرات فرااسکلتی باشد توسط تنظیم تعداد زیادی از ژن‌ها. تجمع کلسیم یونیزه در بخش‌های درون سلولی و فراسلولی به شدت در مهره‌داران و نیز بی‌مهره‌ها تنظیم می‌گردد. در جایی که ساختار درونی معمولا مشخصه‌ی مهره‌داران خاکزی بوده که قبلا از تکامل در استخوانهای دهان ماهی و اسکلت ماهی پرتیغ آمده بود. ویتامین D دارای تأثیرات مشخصی بر روی کلسیم و سفتی استخوان پستانداران و پرندگان می‌باشد. همانگونه که در دیگر بخش‌های بافت فعلی و خاص در زمینه‌ی «ویتامین دی و استخوان» فهرست‌بندی شد، اما نقش آن در زمینه‌ی تکامل به خوبی درک نمی‌شود.
در این فصل، به بررسی اصلی تکاملی ویتامین دی و طیف فعالیت‌های آن خواهیم پرداخت.

ویتامین D در طی تکامل مقدماتی عصر:
مولکول دارای ویتامین D3 در تکامل عصر به عنوان محصول نهایی تبدیل فتوشیمیایی دی هیدروکلسترول 7 توسط نور فرابنفش B آغاز شد. مسیر ترکیبی کلسترول، پدیده‌ای خیلی مقدماتی در زندگی بوده و Squalere و lanosterol آغاز می‌شود. Squalene، پلیمر ایزوپرونوید است که از قبل در سنگ‌ها موجود است که جلوتر از حضور عصر آمده و می‌تواند بی‌مقدمه به تنظیم مجدد جهت شکل‌دهی لائوسترول بپردازد. لانوسترول، نقطه شروع ترکیب استروئید زیست شیمیایی در کلسترول می‌باشد. این ترکیب مستلزم تعداد زیادی از آنزیم‌های دربردارنده‌ی ساختارهای P450 مانند بوده و O2 مولکولی را مستلزم می‌سازد به اکسید شدن صورت‌های اولیه‌ی کلسترول. این مسیر ترکیبی در طی تکامل به شدت حفظ می‌گردد. کلسترول برای عملکرد غشا مهم است که به تنظیم exocytosis پرداخته و ممکن است ویتامین D به خوبی چنین عملکردی را در تکامل بافت تک سلولی بدست آورده باشد. در واقع، واکنش شیمیایی منجر شده به ویتامین D‌به عنوان محافظت بسیار مؤثر عمر در ارگانیسم‌های درد یا در مقابل آسیب دی ان ای (DNA) ایجاد شده توسط UVB مورد بررسی قرار گیرد. چنین خسارتی، مشکل اساسی‌تر در چندین سال پیش نسبت به امروز بود. به علت O2 پایین و نیز لایه‌های اوزونی پایین جو. البته این موجودات زنده به نور خورشید نیاز دارند زیرا که فتوسنتز از طول موج‌های متفاوت نسبت به طول موج مسئول برای آسیب VUB و ترکیب ویتامین دی استفاده می‌کند. بنابراین، ویتامین D‌به طور رایج در در phytoplankton و نیز Cooplankton مشاهده می‌گردد. پلانکتون، قسمت اصلی زنجیره‌ی غذایی بسیاری از ماهی‌ها بوده و امکان دارد که میزان ویتامین D آنها در حدود 0.08-0.27٪ باشد. بنابراین، این تأمین بالای غذایی به عنوان دلیلی اصلی مورد بررسی قرار می‌گیرد مبنی بر این اساس که چرا (جگر) ماهی دارای چنین میزان بالای ویتامین D است. مخصوصا هنگامی که ماهی‌هایی مثل ماهی روغن، ماهی موجود در آب عمیق هستند. البته، دیگران دریافتند که Cholecalciferol در ماهی سریعا تجزیه می‌شود تا اینکه این زنجیره‌ی ماهی با جمع‌آوری ویتامین D، سؤال‌انگیز باشد. به علاوه، ویتامین D را می‌توان در پوست قزل‌آلایی شکل داد توسط عمل نور قابل مشاهده در دامنه‌ی 4-40-480nm. البته این نور آبی، طول موجی است که دارای عمیق‌ترین قدرت نفوذ در آب می‌باشد.

بخشی از مقاله انگلیسی:

Vitamin D3 is already found early in the evolution of life but essentially as inactive end products of the photochemical reaction of 7-dehydrocholestol with ultraviolet light B. A full vitamin D (refers to vitamin D2 and D3) endocrine system, characterized by a specific VDR (vitamin D receptor, member of the nuclear receptor family), specific vitamin D metabolizing CYP450 enzymes regulated by calciotropic hormones and a dedicated plasma transport-protein is only found in vertebrates. In the earliest vertebrates (lamprey), vitamin D metabolism and VDR may well have originated from a duplication of a common PRX/VDR ancestor gene as part of a xenobiotic detoxification pathway. The vitamin D endocrine system, however, subsequently became an important regulator of calcium supply for an extensive calcified skeleton. Vitamin D is essential for normal calcium and bone homeostasis as shown by rickets in vitamin D-deficient growing amphibians, reptiles, birds and mammals. From amphibians onward, bone is gradually more dynamic with regulated bone resorption, mainly by combined action of PTH and 1a,25-dihydroxyvitamin D3 (1,25(OH)2D3) on the generation and function of multinucleated osteoclasts. Therefore, bone functions as a large internal calcium reservoir, under the control of osteoclasts. Osteocytes also display a remarkable spectrum of activities, including mechanical sensing and regulating mineral homeostasis, but also have an important role in global nutritional and energy homeostasis. Mineralization from reptiles onward is under the control of well-regulated SIBLING proteins and associated enzymes, nearly all under the control of 1,25(OH)2D3. The vitamin D story thus started as inert molecule but gained an essential role for calcium and bone homeostasis in terrestrial animals to cope with the challenge of higher gravity and calcium-poor environment.

Introduction

Vitamin D (refers to vitamin D2 and D3) has well-known skeletal actions in mammals targeting several calcium-transporting or calcium-sensing tissues, whereby vitamin D deficiency causes rickets (reviewed by Pettifor and Prentice1 ) and teeth malformations.2,3 It may also have many extraskeletal effects by regulating a large number of genes. The concentration of ionized calcium in extracellular and intracellular compartments is very tightly regulated in vertebrates as well as in invertebrates, whereas an endoskeleton structure is a typical hallmark of terrestrial vertebrates (tetrapods), preceded earlier in evolution in fish jaw bones and the skeleton of bony fish. Vitamin D has clear effects on calcium and bone homeostasis of mammals and birds, as outlined in the other chapters of the present special issue on ‘vitamin D and bone’, but its role earlier in evolution is less well understood.4–10 In this chapter, we will examine the evolutionary origin of vitamin D and its spectrum of activities.

Vitamin D During Early Evolution of Life

The vitamin D3 molecule originated early in the evolution of life as the end product of the photochemical conversion of 7-dehydrocholesterol by ultraviolet light B (UVB). The cholesterol synthesis pathway is a very early phenomenon in life (in fact found in all eukaryotes) and starts from squalene and lanosterol. Squalene is an isoprenoid polymer that is already present in rocks preceding the presence of life and it can spontaneously rearrange to form lanosterol. Lanosterol is the starting point of biochemical steroid synthesis into cholesterol (or the equivalent ergosterol in fungi and sitosterol in plants). This synthesis requires a large number of enzymes involving P450-like structures requiring molecular O2 to oxidizecholesterol precursors. This synthetic pathway is highly conserved during evolution.11,12 Cholesterol is important for membrane function regulating endo- and exocytosis11,12 and vitamin D may well have acquired such a function early in the evolution of unicellular eukaryocytes. Indeed, the photochemical reaction resulting in vitamin D is considered13,14 to be a highly efficient protection of life in early marine organisms against DNA damage induced by UVB. Such damage was a more critical problem a few billion years ago than today because of low O2 and thus also of low or absent ozone layers of the atmosphere. Of course these organisms need(ed) access to sunlight for their photosynthesis using different wavelengths than the ones responsible for UVB damage and vitamin D synthesis. Vitamin D is therefore regularly found in phytoplankton5,13,15,16 as well as in zooplankton.17 Plankton is a major part of the food chain of many fish, and their vitamin D content may be about 0.08–0.27%.15 This high nutritional supply is therefore considered to be the main reason why fish (liver) has such a high vitamin D content, especially as fish like cod are deep water fish.13,16,17 Others, however, found that oral cholecalciferol is rapidly metabolized in fish so that this food chain origin of massive vitamin D accumulation is questionable (D Fraser, personal communication). Moreover, vitamin D can be formed in the skin of rainbow trout by the action of visible light—in the range of 440–480 nm. This is blue light and of course blue light is the wavelength that has the deepest penetrating power into water (D Fraser, personal communication).