Witamina D3 transaktywuje transporter cynku i manganu SLC30A10 poprzez receptor witaminy D

Witamina D3 reguluje geny krytyczne dla zdrowia człowieka, a jej niedobór wiąże się ze zwiększonym ryzykiem osteoporozy, raka, cukrzycy, stwardnienia rozsianego, nadciśnienia, chorób zapalnych i immunologicznych. Aby zbadać wpływ witaminy D3 na geny istotne dla transportu i metabolizmu składników odżywczych i leków, zastosowaliśmy sekwencjonowanie nowej generacji (NGS) i przeanalizowaliśmy globalną ekspresję genów ludzkiej linii komórkowej Caco-2 traktowanej 500 nM witaminą D3. Geny zaangażowane w sygnalizację neuropeptydową, stan zapalny, adhezję komórek i morfogenezę ulegały ekspresji różnicowej. W szczególności geny zaangażowane w homeostazę cynku, manganu i żelaza były w znacznym stopniu zwiększane przez leczenie witaminą D3. ∼10-krotny wzrost ceruloplazminy i ∼4-krotny wzrost ekspresji genu haptoglobiny sugerują możliwy związek między witaminą D i homeostazą żelaza. SLC30A10, gen kodujący transporter cynku i manganu ZnT10, był głównie transporterem dotkniętym, z 15-krotnym wzrostem ekspresji. SLC30A10 ma kluczowe znaczenie dla homeostazy cynku i manganu, a mutacje w tym genie, powodujące upośledzenie funkcji lub ekspresji ZnT10, powodują zatrucie manganem z objawami przypominającymi Parkinsona. Nasze wyniki NGS zostały potwierdzone przez real-time PCR w komórkach Caco-2, a także w biopsjach dwunastnicy pobranych od zdrowych ludzi leczonych 0,5 µg witaminy D3 dziennie przez 10 dni. Oprócz zwiększenia ekspresji genu SLC30A10 i pozytywnej kontroli TRPV6, Witamina D3 zwiększyła również ekspresję białka ZnT10, na co wskazują Western blot i cytofluorescencja. In silico identyfikacja potencjalnych elementów reagujących na witaminę D (VDREs) w obszarze 5′-flankującym promotora SLC30A10 i testu reporterowego z podwójną lucyferazą wykazała zwiększoną aktywność promotora w obecności konstruktów receptora witaminy D (VDR) i receptora retinoidowego X (RXR), jak również witaminy D3, ale nie wtedy, gdy jeden z tych czynników nie był obecny. Electrophoretic mobility shift assay (EMSA) i competition EMSA ujawniły Wiązanie wybranych sekwencji, a mianowicie nt -1623/-1588 i nt -1758/-1723 w stosunku do miejsca rozpoczęcia transkrypcji, z ekstraktami jądrowymi zawierającymi VDR. Podsumowując, wykazaliśmy, że witamina D3 transaktywuje Gen SLC30A10 w sposób zależny od VDR, co powoduje zwiększoną ekspresję białka ZnT10. Ponieważ SLC30A10 jest silnie wyrażony w jelicie cienkim, możliwe jest, że kontrola ogólnoustrojowego poziomu cynku i manganu jest regulowana przez witaminę D3 w jelicie. Cynk, mangan i witamina D są ważne dla metabolizmu kości i zdrowia mózgu. Przyszłe badanie możliwej roli suplementacji lub chelatacji cynku i manganu, wraz z podaniem witaminy D3, pozwoli nam lepiej zrozumieć jej potencjalne korzyści w leczeniu określonych chorób, takich jak osteoporoza i choroba Parkinsona.