Vitamine D3 transactivates zink en mangaan transporter SLC30A10 via de Vitamine D-receptor

Vitamine D3 regelt genen van cruciaal belang voor de gezondheid van de mens en zijn deficiëntie is geassocieerd met een verhoogd risico voor osteoporose, kanker, diabetes, multiple sclerose, hypertensie, chronische inflammatoire en immunologische ziekten. Om de impact van vitamine D3 op genen die relevant zijn voor het transport en metabolisme van voedingsstoffen en geneesmiddelen te bestuderen, gebruikten we next-generation sequencing (NGS) en analyseerden we globale genexpressie van de menselijke afgeleide Caco-2 cellijn behandeld met 500 nM vitamine D3. Genen betrokken bij neuropeptide signalering, ontsteking, celadhesie en morfogenese werden differentieel uitgedrukt. Met name genen betrokken bij zink, mangaan en ijzer homeostase werden grotendeels verhoogd door vitamine D3 behandeling. Een 10-voudige toename van ceruloplasmine en 4-voudige toename van haptoglobine genexpressie suggereerde een mogelijke associatie tussen vitamine D en ijzer homeostase. SLC30A10, het gen dat de zink-en mangaantransporter ZnT10 codeert, was de belangrijkste aangetaste transporter, met een 15-voudige toename in expressie. SLC30A10 is kritiek voor zink en mangaan homeostase en mutaties in dit gen, resulterend in verminderde znt10 functie of expressie, veroorzaken mangaanintoxicatie, met Parkinson-achtige symptomen. Onze NGS resultaten werden gevalideerd door real-time PCR in Caco – 2 cellen, evenals in duodenale biopten genomen van gezonde menselijke proefpersonen behandeld met 0,5 µg vitamine D3 dagelijks gedurende 10 dagen. Naast het verhogen van genexpressie van SLC30A10 en de positieve controle TRPV6, verhoogde vitamine D3 ook de eiwitexpressie van ZnT10, zoals aangegeven door Western blot en cytofluorescentie. In silico-identificatie van potentiële vitamine D responsieve elementen (VDREs) in het 5′-flankerende gebied van de slc30a10 promotor en dual-luciferase reporter assay toonde verhoogde promotor activiteit in de aanwezigheid van vitamine D receptor (VDR) en retinoïde x receptor (RXR) constructen, evenals vitamine D3, maar niet wanneer een van deze factoren afwezig was. Elektroforetische mobiliteitsverschuivingsanalyse (EMSA) en concurrentie-EMSA onthulde binding van select sequenties, namelijk nt -1623/-1588 en nt -1758/-1723 met betrekking tot de transcriptie startplaats, aan VDR-bevattende nucleaire extracten. Concluderend hebben we aangetoond dat vitamine D3 Het Gen SLC30A10 op een VDR-afhankelijke manier transactiveert, wat resulteert in een verhoogde znt10 eiwitexpressie. Omdat SLC30A10 sterk tot expressie komt in de dunne darm, is het mogelijk dat de controle van zink en mangaan systemische niveaus wordt gereguleerd door vitamine D3 in de darm. Zink, mangaan en vitamine D zijn belangrijk voor het botmetabolisme en de gezondheid van de hersenen. Toekomstig onderzoek naar een mogelijke rol voor suppletie of chelatie van zink en mangaan, naast toediening van vitamine D3, zal ons inzicht in de potentiële voordelen ervan bij de behandeling van specifieke ziekten, zoals osteoporose en de ziekte van Parkinson, bevorderen.