Our recent studies suggest that 1,25-dihydroxyvitamin D 3 functions as an endocrine suppressor of renin biosynthesis. Genetic disruption of the vitamin D receptor (VDR) results in overstimulation of the renin-angiotensin system (RAS), leading to high blood pressure and cardiac hypertrophy. Consistent with the higher heart-to-body weight ratio, the size of left ventricular cardiomyocytes in VDR knockout (KO) mice was markedly increased compared with wild-type (WT) mice. As expected, levels of atrial natriuretic peptide (ANP) mRNA and circulating ANP were also increased in VDRKO mice. Treatment of VDRKO mice with captopril reduced cardiac hypertrophy and normalized ANP expression. To investigate the role of the cardiac RAS in the development of cardiac hypertrophy, the expression of renin, angiotensinogen, and AT-1a receptor in the heart was examined by real-time RT-PCR and immunostaining. In VDRKO mice, the cardiac renin mRNA level was significantly increased, and this increase was further amplified by captopril treatment. Consistently, intense immunostaining was detected in the left ventricle of captopril-treated WT and VDRKO mice by use of an anti-renin antibody. Levels of cardiac angiotensinogen and AT-1a receptor mRNAs were unchanged in the mutant mice. These data suggest that the cardiac hypertrophy seen in VDRKO mice is a consequence of activation of both the systemic and cardiac RAS and support the notion that 1,25-dihydroxyvitamin D 3 regulates cardiac functions, at least in part, through the RAS.

Background— A variety of studies carried out using either human subjects or laboratory animals suggest that vitamin D and its analogues possess important beneficial activity in the cardiovascular system. Using Cre-Lox technology we have selectively deleted the vitamin D receptor (VDR) gene in the cardiac myocyte in an effort to better understand the role of vitamin D in regulating myocyte structure and function. Methods and Results— Targeted deletion of the exon 4 coding sequence in the VDR gene resulted in an increase in myocyte size and left ventricular weight/body weight versus controls both at baseline and following a 7-day infusion of isoproterenol. There was no increase in interstitial fibrosis. These knockout mice demonstrated a reduction in end-diastolic and end-systolic volume by echocardiography, activation of the fetal gene program (ie, increased atrial natriuretic peptide and alpha skeletal actin gene expression), and increased expression of modulatory calcineurin inhibitory protein 1 (MCIP1), a direct downstream target of calcineurin/nuclear factor of activated T cell signaling. Treatment of neonatal cardiomyocytes with 1,25-dihydroxyvitamin D partially reduced isoproterenol-induced MCIP1 mRNA and protein levels and MCIP1 gene promoter activity. Conclusions— Collectively, these studies demonstrate that the vitamin D-VDR signaling system possesses direct, antihypertrophic activity in the heart. This appears to involve, at least in part, suppression of the prohypertrophic calcineurin/NFAT/MCIP1 pathway. These studies identify a potential mechanism to account for the reported beneficial effects of vitamin D in the cardiovascular system.

In recent years, vitamin D has been received increased attention due to the resurgence of vitamin D deficiency and rickets in developed countries and the identification of extraskeletal effects of vitamin D, suggesting unexpected benefits of vitamin D in health and disease, beyond bone health. The possibility of extraskeletal effects of vitamin D was first noted with the discovery of the vitamin D receptor (VDR) in tissues and cells that are not involved in maintaining mineral homeostasis and bone health, including skin, placenta, pancreas, breast, prostate and colon cancer cells, and activated T cells. However, the biological significance of the expression of the VDR in different tissues is not fully understood, and the role of vitamin D in extraskeletal health has been a matter of debate. This report summarizes recent research on the roles for vitamin D in cancer, immunity and autoimmune diseases, cardiovascular and respiratory health, pregnancy, obesity, erythropoiesis, diabetes, muscle function, and aging.