The C-3α epimer (C-3 epimer) of 25-hydroxyvitamin D3 (25(OH)D3) represents a high percentage of total 25(OH)D3 concentration, yet its origin and potential function(s) are unknown. In vitro, C-3 epimer is less potent than its 25(OH)D3 native form in exerting effects on calcium homeostasis. Study 1: The aim of this study was to determine C-3 epimer profiles in response to 2000 IU supplementation of vitamin D (VD) in an elderly population and to explore its relationship to calcium homeostasis. Elderly men (n=40) residing at a long-term care hospital in Quebec received a supplement of 2000 IU/day of VD3 for 8 weeks. At beginning and end of study, dietary assessment was performed, anthropometric data was collected and blood sampled for measurement of iCa and VD metabolites: 25(OH)D3, 24,25 dihydroxyvitamin D (24,25(OH)2D3) and C-3 epimer were quantified using liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). Plasma total 25(OH)D, parathryoid hormone (PTH) and osteocalcin (OC) (Liaison, Diasorin Inc) were measured by immunoassays at beginning and end of study. Associations between these biochemical measures were assessed using Pearson correlation coefficients and multiple linear regression analysis was performed. Paired t-tests were used to detect differences of means before and after supplementation. Plasma 25(OH)D (LC-MS/MS) increased after 8 weeks of supplementation from 52.4 ± 2.4 nmol/L at baseline to 81.4 ± 2.3 nmol/L at week 8 (p<0.05). Despite the increase in 25(OH)D and intakes of VD over 2000 IU/d, C-3 epimer was not quantifiable in any of the participants and thus linkages to calcium homeostasis were not evident. These data suggest that C-3 epimer is not a major component of VD status in an elderly population with VD status above targets known to have benefits to bone health. To clarify, a younger mammalian system was studied in a dose-response manner. Study 2: The aim of this study was to establish if different doses of VD3 result in a proportionate dose-response in C-3 epimer and determine the biological response of bone to C-3 epimer in a healthy adult rodent model. Sprague Dawley rats (12 weeks, n=36 female n=36 male) were randomized to 1 of 6 diets for 8 wk: control AIN93-M diet (1 IU VD3/g diet) or experimental diets of 2 and 4 IU/g diet of cholecalciferol, 0.5 and 1 IU/g diet of C-3 epimer, and a 0.5 IU/g diet of 25(OH)D group. At wk 0, 4 and 8, blood samples were collected and whole body and regional bone mass and architecture examined. VD metabolites (25(OH)D3, 24,25(OH)2D3, C-3 epimer) were quantified using LC-MS/MS as well as bone biomarkers. MIXED model ANOVA for repeated measures was performed with Bonferroni adjustment. Exogenous cholecalciferol, 25(OH)D and C-3 epimer diets were reflected in plasma concentrations in a dose-response manner. In females in the 4 IU cholecalciferol diet group, C-3 epimer concentration (mean 84.6 ± 25.5 nmol/L) was greater than control (mean 21.4 ± 7.6 nmol/L, p<0.05). In males, significant differences among diet groups for epimer concentrations were not present; the 4 IU cholecalciferol diet group had C-3 epimer concentrations of 32.1 ± 13.7 nmol/L compared to 9.2 ± 3.9 nmol/L on control diet. No significant differences were observed by 8 wk among diet groups for weight, dietary intake, iCa and bone biomarkers. These data suggest that circulating C-3 epimer concentrations are dependent on the amount of cholecalciferol intake and at moderate concentrations do not affect maintenance of bone mineral density in mature rodents. This thesis research showed that high C-3 epimer concentrations are not seen in very elderly men at ranges of VD status that are known (≥50 nmol/L) to have benefits for human health whereas in female rodents, C-3 epimer is generated in high concentrations in response to VD supplementation. / Le C-3α épimère (C-3 épimère) de l'hydroxyvitamine D3 (25(OH)D3) compte pour un pourcentage important de la concentration totale de 25(OH)D3 et pourtant, son origine et ses effets sont inconnus. In vitro, le C-3 épimère produit moins d'effet sur le métabolisme des cellules osseuses que sa forme originelle 25(OH)D3.Étude 1 : L'objectif de cette étude était de déterminer la réponse en C-3 épimère à une supplémentation de 2000 IU de vitamine D (VD) chez une population âgée, et d'étudier ses effets sur le métabolisme des cellules osseuses. Pendant 8 semaines, 40 hommes âgés ont reçu 2000 IU/jour de VD3. Au début de l'étude et après 8 semaines, les métabolites de VD présentes dans le plasma, dont 25(OH)D3, 24,25(OH)2D3 et le C-3 épimère, ont été quantifiés, à l'aide de la chromatographique liquide et de la spectrométrie de masse (LC-MS/MS), et les différences ont été testées grâce à des tests pairés. Les associations entre ces marqueurs biochimiques ont été attestés au moyen de coefficients de corrélation de Pearson. Apres 8 semaines de supplémentation, le taux de 25(OH)D présent dans le plasma a augmenté (semaine 0: 52.4 ± 2.4 nmol/L; semaine 8: 81.4 ± 2,3, nmol/L P<0.05). tandis que le taux de C-3 épimère demeurait sous le seuil de détectabilité. Ces données suggèrent que chez les individus âgés dont les taux de VD sont supérieurs aux niveaux connus pour être bénéfiques à la santé osseuse, le C-3 épimère n'est pas un composant majeur de la VD. Afin de clarifier ce point, une seconde étude a été menée, visant à évaluer la réponse de l'organisme de plus jeunes mammifères. Étude 2 : L'objet de cette étude est d'établir si différentes doses de VD3 induisent une production proportionnelle de C-3 épimère, et de déterminer la réponse biologique osseuse au C-3 épimère chez un rongeur adulte en santé. Des rats Sprague Dawley (âgés de 12 semaines, n=36 femelles et n=36 mâles) ont été répartis de manière aléatoire selon 6 types de régimes pendant 8 semaines ; le régime de contrôle AIN93-M (1 IU VD3/g de nourriture), 4 régimes expérimentaux avec respectivement 2 et 4 IU/g de nourriture de cholecalciferol, et 0.5 et 1 IU/g de nourriture de C-3 épimère, et un régime avec 0.5 IU/g de nourriture de 25(OH)D. Lors des semaines 0, 4 et 8, des échantillons sanguins ont été collectés, et la masse et l'architecture osseuse ont été examinées. Les métabolites de la VD (25(OH)D3, 24,25(OH)2D3, C-3 épimère) ont été quantifiés à l'aide de LC-MS/MS, de même que des biomarqueurs osseux. Une modélisation MIXTE ANOVA pour mesures répétées a été réalisée, avec un ajustement Bonferroni. Les taux de cholecalciferol éxogène, 25(OH)D et de C-3 épimère mesurés étaient proportionnels aux taux de cholecalciferol, 25(OH)D et de C-3 épimère éxogènes des différents régimes. Chez les femelles du groupe associé au régime avec 4 IU de cholecalciferol, la concentration en C-3 épimère (84.6 ± 25.5 nmol/L) était supérieure à celle de l'échantillon de contrôle (21.4 ± 7.6 nmol/L, p<0.05). Chez les mâles, les concentrations d'épimères ne présentent pas des différences significatives : le taux de C-3 épimère a été mesuré à 32.1 ± 13.7 nmol/L pour le groupe recevant 4 IU de cholecalciferol et à 9.2 ± 3.9 nmol/L chez le groupe contrôle. Aucune difference significative n'a été détectée entre les différents groupes, en ce qui concerne le poids, la consommation alimentaire, le taux d'iCa, ou les biomarqueurs osseux. Ces données suggèrent que le C-3 épimère est sécrété de manière proportionnelle à la consommation de cholecalciferol, mais n'a pas d'effet sur le maintien de la densité minérale osseuse chez le rongeur adulte.Les recherches de cette thèse montrent que l'on n'observe pas chez l'homme très âgé de fortes concentrations de C-3 épimère, comme des niveaux de VD connus pour avoir des effets bénéfiques sur la santé chez l'être humain, tandis que chez la femelle rongeur, le C-3 épimère est sécrété en grande quantité suite à une supplémentation en VD.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.123159 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Bianchini, Christina |
| Contributors | Hope Weiler (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (School of Dietetics and Human Nutrition) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically submitted theses |
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