Роль витамина Д в процессе абсорбции кальция долга оставалась не выясненной. Первоначально считали, что витамин Д является переносчиком ионов кальция через стенку кишечника. Однако последующие наблюдения показали, что он не способен связывать кальций. Более удачной оказалась теория цитратного механизма всасывания кальция в кишечнике (Carllsson, Hollunger, 1954; У. и М. Ньюман, 1961). Согласно этой гипотезе, витамин Д вызывает усиленное образование лимонной кислоты в щелочной кайме слизистой кишечника. Лимонная кислота образует с кальцием растворимый комплекс цитрата кальция, который поступает в сыворотку крови, где окисляется с освобождением ионизированного кальция.
Последующими работами (Schachter, Dowdle, 1960; Н. Е. и Н. С. Harrison, 1965) было показано, что всасывание кальция является энергозависимым процессом, связанным с системой окислительного фосфорилирования, поскольку активный транспорт кальция, стимулируемый витамином Д, требует присутствия кислорода и обменного субстрата. Механизм всасывания объясняется способностью витамина Д повышать проницаемость клеточных мембран слизистой тонкого кишечника для ионов кальция.
По данным Е. S. Holdsworth (1965), поверхность эпителиальной клетки, обращенная к просвету кишечника и к серозной оболочке, содержит однонаправленные энергозависимые кальцийнасасывающие системы (H1 и Н2). Клетка также осуществляет двунаправленный диффузный транспорт (Д1 и Д2) кальция (рис. 5).
Рис. 5. Схема транспорта кальция через эпителиальные клетки слизистой кишечника (Holdsworth, 1965).
Следовательно, активный транспорт кальция осуществляется по двум направлениям: из клетки слизистой к просвету кишечника (Н) и к серозной оболочке (Н2). Этим самым снижается внутриклеточная концентрация кальция, облегчаются условия для диффузного транспорта этого электролита. Диффузный транспорт (Д1 и Д2) зависит от состояния проницаемости мембраны и происходит в направлении градиента концентрации (разницы между внутри- и внеклеточным содержанием кальция).
Основательный пересмотр взглядов на механизм действия витамина Д в организме связан с работами R. Wasserman с соавторами (1969), L. D. Wrigth (1969). В экспериментальных исследованиях они убедительно доказали, что под влиянием витамина Д в слизистой тонкого кишечника рахитичных цыплят синтезируется специфический белок, принимающий непосредственное участие в абсорбции кальция. Эти данные были подтверждены опытами с применением антибиотиков, ингибирующих белковый синтез в клетке. Если животным с проявлениями рахита одновременно с витамином Д вводился актиномицин Д или пуромицин, то специфический белок в слизистой кишечника не синтезировался и абсорбция кальция не возрастала (Бауман, 1971; Krawitt, Kunin, 1971).
Известно, что актиномицин Д подавляет процесс транскрипции ДНК на и-РНК. Поэтому ученые полагали, что механизм действия витамина Д также связан с транскрипцией в клеточном ядре. Это предположение было доказано в эксперименте по включению меченых уридина и оротовой кислоты во фракцию ядерной РНК клеток слизистой кишечника животных с рахитом после получения витамина Д3.
По данным М. R. Haussler, A. W. Norman (1967, 1969), при введении физиологических доз витамина Д3 рахитичным цыплятам большая часть метки в ядрах слизистой тонкого кишечника оказывается связанной непосредственно с хроматином. Они же выделили из хроматина ядер кислый белок, являющийся, по их мнению, специфическим рецептором витамина Д3 или его метаболитов. Взаимодействие витамина Д с этим рецептором вызывает депрессию гена, кодирующего синтез белка, который участвует в переносе кальция.