O cálcio e a vitamina D são nutrientes essenciais para a saúde óssea, cuja depleção ou déficit resulta em complicações esqueléticas adversas. Esses nutrientes têm sido considerados críticos, a ponto de ensaios clínicos destinados a mostrar a eficácia dos medicamentos para osteoporose sistematicamente incluem vitamina D e cálcio como parte do regime de tratamento.
Durante o desenvolvimento esquelético, o cálcio e a vitamina D exercem papéis críticos. A deficiência de vitamina D na infância é considerada um importante problema de saúde pública em todo o mundo.
A vitamina D pode ser sintetizada na epiderme pela ação da radiação ultravioleta B ou obtida exogenamente, via alimentação ou suplementos. Após chegar ao fígado, a vitamina D sofrerá, nos hepatócitos, por meio de uma reação catalisada pela enzima 25-hidroxilase, uma hidroxilação no carbono 25, convertendo-se em 25-dihidroxivitamina D (25-OHD).
O 25-OHD é convertido em várias células, pela ação da enzima 25-hidroxivitamina D ou 1-α-hidroxilase (CYP27B1) em 1α,25-dihidroxi-vitamina D (1α,25(OH)2D), que regula muitas funções não só nas células de origem, mas também em células vizinhas ou outros tecidos. Tanto 25-OHD quanto 1α,25(OH)2D são oxidados por hidroxilases (primeiro para CYP24A1 e depois para CYP3A4) e os metabólitos resultantes podem ser excretados.
Isso significa que qualquer coisa que aumente a expressão dessas enzimas pode contribuir para a deficiência de vitamina D. Alguns medicamentos e extratos vegetais podem levar à deficiência de vitamina D, pois estimulam aumento da CYP24A1.
A falta de vitamina D interfere na absorção de cálcio. Além do efeito no intestino e ossos, a vitamina D regula a homeostase da mucosa intestinal, mantendo a integridade da barreira epitelial e, portanto, a translocação de metabólitos microbianos para o hospedeiro. Essa regulação também influencia a maturação do sistema imunológico e as respostas inflamatórias.
Pessoas com câncer não devem ir para quimioterapia ou cirurgia com vitamina D baixa pois o resultado será pior. A suplementação ajuda também neste caso. Fora isso, também melhora a composição intestinal. Um estudo mostrou que a suplementação de vitamina D em meninas adolescentes (ou seja, 9 doses semanais de 50.000 UI) resultou em um aumento de Firmicutes, Bifidobacterium e Enterococcus e uma diminuição de Bacteroidetes e Lactobacilos.
Indiretamente, melhorar a microbiota, melhora a saúde óssea. Quando a microbiota é mais estável e saudável há maior produção de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC). Estes ácidos graxos, produzidos pelas bactérias intestinais, ajudam a melhorar a absorção de cálcio em humanos.