Πώς λειτουργεί ο υπολογιστής βιταμίνης D;

Ο υπολογιστής βιταμίνης D εκτιμά την ποσότητα βιταμίνης D που λαμβάνετε από τον ήλιο για το επιλεγμένο χρονικό διάστημα. Ο υπολογιστής δίνει επίσης μια εκτίμηση της πρώτης δυνατής στιγμής κατά την οποία το ηλιακό φως μπορεί να αρχίσει να βλάπτει το δέρμα σας. Επιπλέον, βλέπετε ένα γράφημα των δεδομένων UV για την επιλεγμένη ημέρα. Ο υπολογιστής βασίζεται στον τύπο των Miyauchi και Nakajima (2016) για την παραγωγή βιταμίνης D στο δέρμα από τον ήλιο.

$VitD = q_{e} \times S_{type} \times S_{der} \times t_{ex} \times {UV}_{VitD}$

VitD = Παραγωγή βιταμίνης D (μg)
q_e = Παραγωγή βιταμίνης D ανά μονάδα UV_VitDενέργειας
S_type = Επίδραση του χρώματος δέρματος
S_der = Μέγεθος της περιοχής δέρματος στον ήλιο
t_ex = Χρόνος που περνάτε στον ήλιο σε ώρες
UV_VitD = Δόση UV που παράγει βιταμίνη D (mJ/cm²)

Ο τύπος βασίζεται στο μοντέλο των Miyauchi και Nakajima (2016), το οποίο μετατρέπει τον δείκτη UV σε ακτινοβολία UV που παράγει βιταμίνη D (UV_VitD) με δύο διαφορετικούς τύπους ανάλογα με την ένταση του δείκτη UV. Χάρη σε αυτούς τους τύπους μπορούμε να εκτιμήσουμε την παραγωγή βιταμίνης D από τον ήλιο χωρίς να χρησιμοποιούμε ακριβά όργανα μέτρησης ή πολύπλοκες μοντελοποιήσεις που έχουν χρησιμοποιηθεί παραδοσιακά για τη μέτρηση της βιταμίνης D. Ο υπολογιστής χρειάζεται μόνο τις ακόλουθες πληροφορίες: δεδομένα UV, που λαμβάνονται με βάση την τοποθεσία που επιλέξατε, χρόνο που περνάτε στον ήλιο, ηλικία, τύπο δέρματος, ένδυσή σας και το αντηλιακό που χρησιμοποιείτε.

Για τον υπολογισμό της ακτινοβολίας UV που παράγει βιταμίνη D (UV_VitD) χρησιμοποιούνται δύο διαφορετικοί τύποι ανάλογα με την ένταση του δείκτη UV (Miyauchi και Nakajima, 2016). Όταν ο δείκτης UV είναι τουλάχιστον 1,6, υπάρχει γραμμική σχέση μεταξύ της ακτινοβολίας UV_VitD και της ερυθηματοσταθμισμένης υπεριώδους ακτινοβολίας (UV_Ery).

Δείκτης UV ≥ 1.6

${UV}_{VitD} = 2.11 \times {UV}_{Ery} - 0.027$

UV_VitD = Ακτινοβολία UV που παράγει βιταμίνη D (W/m²)
UV_Ery = Ερυθηματοσταθμισμένη υπεριώδης ακτινοβολία (W/m²), υπολογίζεται: Δείκτης UV × 0.025
2.11 = Γραμμικός συντελεστής
0.027 = Σταθερός όρος (W/m²)

Όταν ο δείκτης UV είναι κάτω από 1,6, η σχέση δεν είναι πλέον γραμμική. Τότε για τον υπολογισμό της ακτινοβολίας UV που παράγει βιταμίνη D χρησιμοποιείται το ακόλουθο πολυώνυμο δεύτερου βαθμού:

Δείκτης UV < 1.6

${UV}_{VitD} = 16.74 \times {UV}_{Ery}^{2} + 0.81 \times {UV}_{Ery}$

UV_VitD = Ακτινοβολία UV που παράγει βιταμίνη D (W/m²)
UV_Ery = Ερυθηματοσταθμισμένη υπεριώδης ακτινοβολία (W/m²), υπολογίζεται: Δείκτης UV × 0.025
16.74 = Συντελεστής δεύτερου βαθμού
0.81 = Συντελεστής πρώτου βαθμού

Ο τύπος για χαμηλότερο δείκτη UV δίνει μια πιο ενδεικτική εκτίμηση, επειδή η σχέση μεταξύ της ακτινοβολίας UV και της παραγωγής βιταμίνης D είναι πιο περίπλοκη σε χαμηλά επίπεδα UV.

Σημείωση: Το αποτέλεσμα που παρέχει ο υπολογιστής είναι μόνο μια εκτίμηση. Ο υπολογιστής ακολουθεί τον τύπο των Miyauchi και Nakajima και λαμβάνει υπόψη άλλες επιστημονικές μελέτες, αλλά είναι αδύνατο να προβλεφθούν οι πραγματικές συνθήκες του πραγματικού κόσμου. Εάν ανησυχείτε για την πρόσληψη βιταμίνης D, συμβουλευτείτε τον γιατρό σας.

Πόση βιταμίνη D χρειάζεται ένα άτομο την ημέρα;

Το Εθνικό Ινστιτούτο Υγείας των ΗΠΑ (NIH) συνιστά 15 μικρογραμμάρια (600 IU) την ημέρα για άτομα ηλικίας 1 έως 70 ετών και 20 μικρογραμμάρια (800 IU) για άτομα άνω των 70. Για βρέφη κάτω του 1 έτους η σύσταση είναι 10 μικρογραμμάρια (400 IU) την ημέρα (National Institutes of Health, 2024). Πηγές βιταμίνης D μπορεί να είναι το ηλιακό φως, τα συμπληρώματα διατροφής ή η τροφή. Τρόφιμα πλούσια σε βιταμίνη D είναι για παράδειγμα το ψάρι, το λάδι συκωτιού μπακαλιάρου, το συκώτι βοδινού και ο κρόκος αυγού.

Πόση βιταμίνη D μπορεί να λάβει ένα άτομο από τον ήλιο την ημέρα;

Οι Holick et al. (2010) διαπίστωσαν ότι το ανθρώπινο σώμα μπορεί να παράγει το μέγιστο 10 000–25 000 IU βιταμίνης D την ημέρα. Για αυτόν τον λόγο το ανώτατο όριο βιταμίνης D που αναφέρει ο υπολογιστής έχει οριστεί στις 10 000 IU. Η μέγιστη ποσότητα επιτυγχάνεται συνήθως σε καλοκαιρινές συνθήκες, όταν ο δείκτης UV είναι αρκετά υψηλός και μεγάλο μέρος του σώματος βρίσκεται στον ήλιο.

Όταν το σώμα παράγει μεγάλες ποσότητες βιταμίνης D, το ηλιακό φως αρχίζει να διασπά τη βιταμίνη D που έχει σχηματιστεί στο δέρμα (Holick et al., 1981). Χάρη σε αυτόν τον μηχανισμό ρύθμισης δεν είναι δυνατό να ληφθούν επιβλαβώς μεγάλες ποσότητες βιταμίνης D από το ηλιακό φως.

Η επίδραση του χρώματος δέρματος στην παραγωγή βιταμίνης D

Το χρώμα του δέρματος επηρεάζει σημαντικά την παραγωγή βιταμίνης D στο δέρμα. Η μελανίνη στο πιο σκούρο δέρμα λειτουργεί ως φυσικό αντηλιακό που φιλτράρει την ακτινοβολία UVB (Holick et al., 1981). Αυτό σημαίνει ότι τα άτομα με πιο σκούρο δέρμα χρειάζονται περισσότερο χρόνο έκθεσης για να παράγουν την ίδια ποσότητα βιταμίνης D όπως τα άτομα με πιο ανοιχτό δέρμα.

Ο υπολογιστής μας χρησιμοποιεί συντελεστές τύπου δέρματος που βασίζονται στις μελέτες των Miyauchi και Nakajima (2016) καθώς και των Chen et al. (2007). Ο τύπος δέρματος II (ανοιχτό δέρμα) λειτουργεί ως σημείο αναφοράς με τιμή 1,0. Ο τύπος δέρματος III (ανοιχτό προς μέτριο δέρμα) παράγει περίπου το 83% αυτής της ποσότητας στον ίδιο χρόνο (Miyauchi και Nakajima, 2016). Ο τύπος δέρματος IV παράγει 73%, ο τύπος δέρματος V περίπου 45% και ο πιο σκούρος τύπος δέρματος VI παράγει μόνο το 23% της τιμής αναφοράς. Αντίστοιχα, ο τύπος δέρματος I (πολύ ανοιχτό δέρμα) παράγει περίπου 8% περισσότερη βιταμίνη D από τον τύπο δέρματος II που λειτουργεί ως σημείο αναφοράς (Chen et al., 2007).

Αν και το πιο σκούρο δέρμα παράγει βιταμίνη D πιο αργά, αυτός είναι ένας προστατευτικός μηχανισμός που διαμορφώθηκε από την εξέλιξη: η μελανίνη προστατεύει το δέρμα από τη βλάβη που προκαλεί η ακτινοβολία UV, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε περιοχές με έντονο ηλιακό φως. Στο πιο ανοιχτό δέρμα, από την άλλη πλευρά, η παραγωγή βιταμίνης D είναι πιο αποτελεσματική, κάτι που είναι ωφέλιμο σε βόρεια γεωγραφικά πλάτη, όπου η ακτινοβολία UV είναι λιγότερη.

Πώς επηρεάζει η ηλικία την παραγωγή βιταμίνης D;

Η ηλικία του ανθρώπου επηρεάζει σημαντικά την ικανότητα του δέρματος να παράγει βιταμίνη D. Οι MacLaughlin και Holick (1985) έδειξαν ότι σε ένα άτομο 70 ετών η παραγωγή βιταμίνης D είναι μόνο περίπου το 37% της παραγωγής ενός νεαρού ενήλικα. Αυτό οφείλεται στο ότι η συγκέντρωση της 7-δεϋδροχοληστερόλης στο δέρμα, η οποία είναι η πρόδρομη ουσία της βιταμίνης D, μειώνεται με την ηλικία. Ο υπολογιστής μας λαμβάνει αυτό υπόψη χρησιμοποιώντας έναν συντελεστή ηλικίας που μειώνεται σταδιακά με την ηλικία.

Ένδυση και βιταμίνη D από τον ήλιο

Ο υπολογιστής εκτιμά την επιφάνεια του δέρματος που εκτίθεται στον ήλιο με βάση την ένδυση που επιλέξατε. Ως βάση για τον υπολογισμό χρησιμοποιείται το μοντέλο «κανόνας των εννέα» (Moore, Popowicz και Burns, 2024), σύμφωνα με το οποίο η συνολική επιφάνεια σώματος ενός ενήλικα είναι περίπου 18 000 cm². Από αυτό, για παράδειγμα, το κεφάλι και ο λαιμός είναι 9%, ένα χέρι είναι 9% και ούτω καθεξής. Ο υπολογιστής αποδίδει σε κάθε μέρος του σώματος που βρίσκεται στον ήλιο τον δικό του συντελεστή έκθεσης με βάση το άρθρο των Cheng et al. (2020). Για παράδειγμα, ο συντελεστής έκθεσης των ώμων είναι υψηλότερος από αυτόν της κοιλιάς, επειδή όταν στέκεστε ή κάθεστε οι ώμοι λαμβάνουν ηλιακό φως σε οριζόντιο επίπεδο. Η κοιλιά από την άλλη είναι συνήθως σε κατακόρυφη θέση και έτσι δεν λαμβάνει τόσο άμεσο ηλιακό φως όσο οι ώμοι. Λαμβάνοντας υπόψη τέτοια σημεία μπορούμε να υπολογίσουμε μια ρεαλιστική εκτίμηση της βιταμίνης D που λαμβάνετε.

Πώς επηρεάζει το αντηλιακό την παραγωγή βιταμίνης D από τον ήλιο;

Το αντηλιακό επηρεάζει σημαντικά την παραγωγή βιταμίνης D, επειδή φιλτράρει την ακτινοβολία UVB, την οποία χρειάζεται το δέρμα για τη σύνθεση βιταμίνης D. Για παράδειγμα, το SPF 15 φιλτράρει περίπου το 93% της ακτινοβολίας UV. Το SPF 30 φιλτράρει περίπου το 97% και το SPF 50 έως και το 98% της ακτινοβολίας.

Στην πράξη αυτό σημαίνει ότι όταν χρησιμοποιείται αντηλιακό, η παραγωγή βιταμίνης D επιβραδύνεται σημαντικά. Εάν για παράδειγμα χωρίς αντηλιακό θα παράγατε 1000 IU βιταμίνης D σε 30 λεπτά, με αντηλιακό SPF 30 η παραγωγή της ίδιας ποσότητας θα διαρκούσε θεωρητικά πάνω από 15 ώρες. Από την άλλη πλευρά, το αντηλιακό παρατείνει επίσης τον χρόνο που μπορείτε να περάσετε στον ήλιο χωρίς κίνδυνο βλάβης του δέρματος.

Πηγές

Chen, T.C., Chimeh, F., Lu, Z., Mathieu, J., Person, K.S., Zhang, A., Kohn, N., Martinello, S., Berkowitz, R. and Holick, M.F. (2007). Factors that influence the cutaneous synthesis and dietary sources of vitamin D. Archives of Biochemistry and Biophysics, 460(2), 213–217.

Cheng, W., Brown, R., Vernez, D. and Goldberg, D. (2020). Estimation of Individual Exposure to Erythemal Weighted UVR by Multi-Sensor Measurements and Integral Calculation. Sensors, 20(15), 4068. https://doi.org/10.3390/s20154068.

Holick, M.F. (2010). Vitamin D and Health: Evolution, Biologic Functions, and Recommended Dietary Intakes for Vitamin D. In Vitamin D: Physiology, Molecular Biology, and Clinical Applications (2nd ed.). Springer.

Holick, M. F., MacLaughlin, J. A., Clark, M. B., Holick, S. A., Potts Jr, J. T., Anderson, R. R., Blank, I. H., Parrish, J. A., & Elias, P. (1981). Regulation of cutaneous previtamin D₃ photosynthesis in man: skin pigment is not an essential regulator. Science, 211(4482), 590–593.

MacLaughlin, J., & Holick, M. F. (1985). Aging decreases the capacity of human skin to produce vitamin D3. Journal of Clinical Investigation, 76(4), 1536–1538.

Miyauchi, M. and Nakajima, H. (2016). Determining an Effective UV Radiation Exposure Time for Vitamin D Synthesis in the Skin Without Risk to Health: Simplified Estimations from UV Observations. Photochemistry and Photobiology, 92(6), 863–869.

Moore, R.A., Popowicz, P. and Burns, B. (2024) 'Rule of Nines', StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK513287/

National Institutes of Health, Office of Dietary Supplements. (2024). Vitamin D – Consumer Fact Sheet. https://ods.od.nih.gov/factsheets/VitaminD-Consumer/

Βιταμίνη D από τον ήλιο