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. 2017 Mar;77(3):257–267. doi: 10.1055/s-0043-102694

Mammographic Density and Vitamin D Levels – A Cross-sectional Study

Mammografische Dichte und Vitamin-D-Spiegel – eine Querschnittsuntersuchung

Loreen Straub 1,2, Johanna Riedel 1, Peter B Luppa 3, Johanna Wissing 1, Almut Artmann 4, Marion Kiechle 1, Vanadin Regina Seifert-Klauss 1,
PMCID: PMC5383429  PMID: 28392579

Abstract

Background

Some studies have already proposed an inverse association between vitamin D levels and breast density. As breast density is already considered an established risk factor for breast cancer, such a connection could offer a new starting point for the prevention of breast cancer.

Material and Methods

To investigate this suggested connection, a total of 412 pre- and 572 post-menopausal women for whom mammography was indicated were recruited into this cross-sectional study. In addition to a questionnaire-based interview on the patientʼs general and gynecological medical history, her eating habits and lifestyle, serum levels of 25-hydroxyvitamin D [25(OH)D], calcium, phosphate and creatinine were determined. Breast density was determined by mammography and categorized as 1 to 4 according to the ACR classification. In addition to performing descriptive analysis to get a better overview of the data, a number of multivariate regression models were developed to determine the impact of confounders and the connection between vitamin D and mammographic density.

Results

More than half of all participants had low levels of 25(OH)D (< 20 ng/ml) and only a small minority of women (5.7 %) had what are currently considered to be optimal serum levels of 25(OH)D of at least 30 ng/ml. The significant majority of the cohort had a medium mammographic density (n = 463 had ACR 2; n = 343 had ACR 3). Logistic regression analysis showed that lower 25(OH)D serum levels were associated significantly more often with high rather than medium breast density. This association remained, even after adjusting for other factors which influence breast density such as age, BMI and menopausal status (p = 0.032 for ACR 4 vs. ACR 2; p = 0.028 for ACR 4 vs. ACR 3). When the same analysis was done separately for pre-menopausal and post-menopausal women, BMI in both groups was found to be inversely correlated with breast density and this inverse correlation was highly significant. In post-menopausal women, age was found to be similarly correlated while 25(OH)D did not appear to be associated with ACR. In pre-menopausal women the opposite was the case: although there was no correlation between age and breast density, higher vitamin D levels tended to be associated with lower breast density (p = 0.06 for ACR 2 vs. ACR 4) in this smaller sample (n = 412). When vitamin D-rich food and food supplements were also taken into account, regular intake of vitamin D preparations was associated with lower breast density; this association achieved borderline statistical significance (p = 0.05 for ACR 3 vs. ACR 4). When the analysis also took menopausal status into account, the breast density of pre-menopausal women was lower following regular vitamin D intake and this lower breast density of pre-menopausal women was statistically highly significant (p < 0.001 for ACR 1 and ACR 2 vs. ACR 4, respectively). This effect was not found in post-menopausal women. Frequent intake of vitamin D-containing nutrition had no significant impact on ACR in either of the groups.

Conclusion

These results reinforce the assumption previously proposed by several authors that higher levels of 25(OH)D pre-menopause and vitamin D substitution are associated with lower breast density and could reduce the risk of breast cancer. The findings did not confirm any post-menopausal association between vitamin D and mammographic breast density.

Key words: Vitamin D, breast density, BMI, age, menopausal status

Introduction

In recent years there has been a growing public focus on vitamin D and its effect on processes in the human body; the number of publications on this topic continues to grow 1. Vitamin D is not just responsible for regulating calcium levels, it also has a wide range of immunological and anti-proliferative effects. Because of these additional pleiotropic functions, the potential role of vitamin D in reducing the risk for various epithelial cancers including the risk for breast cancer is currently being discussed 2.

Vitamin D is a prohormone which can be ingested enterally but is predominantly produced by the body itself with the help of sunlight. The term “vitamin” is therefore wrong in the proper sense of the word, as true vitamins are exclusively supplied through food intake. The first step in producing vitamin D occurs in the liver where cholesterol is converted into 7-DHC (7-dehydrocholesterol) 3. After transportation to the skin it is converted into vitamin D3 (cholecalciferol) with the help of UVB radiation 4. Cutaneous vitamin D3 synthesis increases exponentially according to the amount of sunlight in the sky, and in the northern hemisphere it reaches its maximum during the summer months 5. During this period and depending on the time spent outdoors, skin type, and location, the skin is the main supplier of vitamin D in our body, with up to 90 percent of vitamin D created by dermal synthesis. The intake of foodstuffs containing vitamin D3 such as fish, mushrooms and dairy products also contributes to the provision of vitamin D3; particularly in winter this can be important for vitamin D metabolism.

Ingested or synthesized vitamin D3 is hydroxylated in the liver to 25-hydroxyvitamin D [25(OH)D, calcidiol} 6, 7. Calcidiol is then transported to the kidneys and other tissues mainly via the bloodstream where it is converted into its biologically active metabolite, 1,25-dihydroxyvitamin D (calcitriol) 6, 8. Calcitriol binds to intracellular vitamin D receptors and through complex formation encodes VDR proteins, which play an important role in inducing cell differentiation and apoptosis as well as for the inhibition of cell proliferation and angiogenesis. This suggests that through this mechanism apoptosis in cancer cells or precancerous cells could be driven. This might prevent uncontrolled cell proliferation.

The breast epithelium appears to belong to the group of tissues affected by vitamin D and VDR 6, 8, 9, 10. Empirical research has already shown an inverse association between vitamin D serum levels and the risk for breast cancer 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16. However, other studies found no correlation 17, 18, 19. Results of studies which predominantly focused on vitamin D intake through nutrition and its impact on breast cancer risk were also inconsistent 20.

Through its impact on breast epithelial cells it is possible that vitamin D might not just have a direct impact on breast cancer risk but also on breast density. A higher mammographic breast density is caused by an increased proportion of epidermal and stromal cells compared to adipose tissue. As an increased proliferation of stromal and epithelial tissue does not only result in higher breast density but is also associated with a greater potential for malignant transformation 21, there is reason to suspect that there could be an association between higher breast density and increased risk for breast cancer. Based on these considerations, some research teams have already begun to focus on the consequences of daily vitamin D supplements on mammographic breast density as a factor for breast cancer risk. Unfortunately, the results were again very mixed 22, 23, 24, 25, 26. As far as the authors of this paper know, there has been little research into the effect of 25-hydroxyvitamin D serum levels on mammographic breast density – and the results were again highly inconsistent 26, 27.

Therefore, the aim of this cross-sectional study of 984 subjects was to investigate to what extent vitamin D serum levels correlated with mammographic breast density and which additional factors could potentially influence both of these parameters. Details of the study together with a comparison of women with malignant with women with benign findings in their mammography have already been published 28.

Patients and Methods

Following a positive vote by the Ethics Committee of the Technical University of Munich, 1104 women aged from 20 to 88 years were recruited into the study. Of these, 984 underwent mammography to determine breast density. The patient population consisted of asymptomatic women, women with suspicious findings on palpation, and women with a genetic risk of developing breast cancer over the longer term of at least 30 percent, including carriers of BRCA1/BRCA2 gene mutations 29.

Women who were pregnant, women who were breastfeeding, women who had undergone breast augmentation with implants, and women who had a history of breast cancer or who had undergone breast surgery for B3 lesions were excluded from the study.

Patient characteristics and history

A short questionnaire-based interview was carried out to obtain the patientʼs general medical and gynecological history and to record any known risk factors for breast cancer along with the patientʼs lifestyle and eating habits. Collected data included information on age and body mass index (BMI), alcohol and nicotine intake and any chronic disease. The documented data also included information on reproductive factors such as age at menarche, pregnancies, menopausal status, and hormone replacement therapy and whether the patient had had an ovariectomy. Women were classified as post-menopausal according to the WHO definition if their last spontaneous menstruation had occurred at least twelve months previously and cessation of bleeding had been caused by the loss of or decrease in ovarian endocrine function and was not the result of hysterectomy. Previous breast surgeries and any familial history of breast or ovarian cancer were recorded and particulars regarding the intake of vitamin D-rich food (dairy products, fish, etc.), the intake of calcium and vitamin D preparations as well as physical activity, the length of time spent outside, and the use of sun screen products were also recorded.

After completing the interview 7.5 ml venous blood was taken to determine serum concentrations of 25(OH)D, calcium, phosphate and creatinine. Vitamin D levels were determined using VD3 (Vitamin D3) RIA kits (DiaSorin S. p. A.).

To avoid strong seasonal fluctuations which peak during the summer months the test subjects were exclusively recruited from October to June.

Mammography

Two-plane mammography was carried out using standard mammography units. Mammography was not done for the purposes of the study, and in most patients (n = 920) it was usually performed on the day of the interview. The images were evaluated with regard to architectural distortion, micro-calcifications and focal lesions and classified using BI-RADS categories 0–6. Breast parenchymal density was classified into categories 1 to 4 using the ACR classification.

All mammograms were created using the same technology, stored on digital plates and evaluated by two separate investigators. All participants in the study had standard two-plane mammography (cranio-caudal [CC] and mediolateral oblique [MLO]), with additional special imaging done as required. Two radiologists evaluated the mammographic density using the BI-RADS Standard Atlas. This classifies breast density into four groups: ACR 1 (almost entirely fatty breast tissue or glandular tissue < 25 %), ACR 2 (scattered areas of fibroglandular density or 25–50 % glandular tissue), ACR 3 (heterogeneously dense breast or 50–75 % glandular tissue) and ACR 4 (extremely dense breast or glandular tissue > 75 %).

Abnormal mammographic findings were evaluated by histopathology and biopsy results were provided in writing.

Statistical analysis

SPSS was used to calculate the measures of locality and variation of the individual characteristics as well as their correlation with mammographic density based on the ACR classification and vitamin D serum levels. T-tests for independent samples were used to investigate statistically significant differences in mean values for 25(OH)D.

Multinomial logistic regression analysis was used to investigate the impact of different factors on breast density. Parameters which already correlated with ACR in descriptive statistical analysis and which also showed a significant correlation with ACR in regression analysis were summarized as “main confounders” in Model 1 (Table 3). This included age, menopausal status and BMI as well as 25(OH)D levels to investigate the central question of this study. All subsequent logistic models were based on Model 1 and took other additional potential confounders into consideration. These included blood parameters, eating habits and lifestyle, prior breast surgery, familial risk, reproductive parameters and chronic disease. The resulting regression coefficients (B) correspond to logarithmic odds. Odds are calculated by dividing the probability of occurrence (p) of an event by its converse probability (1-p). In our analysis, 1-p corresponded to the probability that the respective independent variable was in ACR category 4. Probability of occurrence p described the probability of the variable being in ACR categories 1, 2 or 3. The level of significance was set as α = 0.05.

Table 3  Regression coefficients for the effect of various influencing factors on mammographic breast density using the ACR (American College of Radiologists) classification and eight different logistic regression models. The table shows the regression coefficients and standard error (in brackets). Model 1: adjusted for the main parameters: BMI (continuous), age (continuous), post-menopause (reference: pre-menopause), 25(OH)D (continuous). Model 2: pre-menopausal patient group: adjusted for BMI (continuous), age (continuous), 25(OH)D (continuous). Model 3: post-menopausal patient group: adjusted for BMI (continuous), age (continuous), 25(OH)D (continuous). Model 4: breast parameters: listed independent variables: main parameter, BI-RADS 1/2 (reference: BI-RADS 5/6); independent variables not listed here: BI-RADS 0, BI-RADS 3/4, mastitis, breast surgery, benign breast changes, breast biopsy, familial risk for breast and ovarian cancer. Model 5: gynecological parameters: independent variables listed: main parameter, bilateral ovariectomy (reference: no ovariectomy); independent variables not listed here: age at menarche, HRT, hysterectomy. Model 6: eating habits: independent variables listed: main parameter, intake of vitamin D preparations (reference: no intake of vitamin D preparation); independent variables not listed here: intake of fish/milk/yoghurt/cheese, intake of Ca preparations. Model 7: pre-menopausal cohort: confounders the same as in Model 6 with the exception of post-menopause. Model 8: post-menopausal cohort: confounders the same as in Model 6 with the exception of post-menopause.

Confounder ACRa Models
Model 1 Model 2 Model 3 Model 4 Model 5 Model 6 Model 7 Model 8
a: ACR 4 was used as the reference category.***, **, *: statistically the regression coefficient does not equal zero at a significance level of 0.1 or 1 or 5 %.
Constant term 1 − 21.037*** (1.773) − 24.574*** (4.846) − 18.645*** (3.053) − 41.642*** (2.136) − 20.434*** (1.927) − 21.030*** (2.231) − 28.870*** (7.300) − 20.146*** (3.601)
2 − 13.064*** (1.357) − 11.824*** (1.945) − 12.521*** (2.736) − 12.302*** (1.842) − 12.650*** (1.491) − 12.504*** (1.730) − 12.422*** (2.368) − 13.172*** (3.224)
3 − 6.518*** (1.274) − 5.757*** (1.720) − 7.912** (2.738) − 6.301*** (1.741) − 6.499*** (1.405) − 6.291*** (1.655) − 5.727** (2.106) − 7.532* (3.226)
BMI 1 0.555***(0.059) 0.753*** (0.101) 0.426*** (0.092) 0.596*** (0.062) 0.555*** (0.060) 0.557*** (0.068) 0.808*** (0.133) 0.459*** (0.101)
2 0.421*** (0.054) 0.505*** (0.072) 0.316*** (0.088) 0.431*** (0.055) 0.425*** (0.054) 0.421*** (0.061) 0.509*** (0.084) 0.330*** (0.096)
3 0.227*** (0.052) 0.271*** (0.067) 0.149 (0.089) 0.231*** (0.054) 0.228*** (0.053) 0.219*** (0.060) 0.266*** (0.079) 0.142 (0.098)
Age 1 0.092*** (0.025) 0.068 (0.074) 0.145*** (0.035) 0.110*** (0.027) 0.097*** (0.026) 0.090*** (0.028) 0.110 (0.099) 0.137*** (0.039)
2 0.063** (0.020) 0.007 (0.030) 0.120*** (0.032) 0.071*** (0.021) 0.066** (0.021) 0.060** (0.023) − 0.006 (0.035) 0.114*** (0.036)
3 0.043* (0.019) 0.007 (0.027) 0.097** (0.032) 0.050* (0.021) 0.045* (0.021) 0.035 (0.022) − 0.002 (0.032) 0.085* (0.036)
Post-menopause 1 1.203* (0.597) 1.020 (0.615) 1.272* (0.633) 0.992 (0.675)
2 0.745 (0.421) 0.676 (0.425) 0.570 (0.458) 0.378 (0.476)
3 0.068 (0.411) 0.013 (0.415) 0.003 (0.448) − 0.029 (0.470)
25(OH)D 1 0.042 (0.024) 0.071 (0.053) 0.045 (0.037) 0.044 (0.025) 0.043 (0.024) 0.072* (0.029) 0.097 (0.076) 0.055 (0.044)
2 0.038* (0.018) 0.041 (0.022) 0.041 (0.033) 0.038* (0.018) 0.038* (0.018) 0.065** (0.022) 0.073** (0.028) 0.049 (0.040)
3 0.037* (0.017) 0.031 (0.020) 0.048 (0.033) 0.037* (0.017) 0.038* (0.017) 0.055** (0.021) 0.064* (0.026) 0.031 (0.040)
BI-RADS 1/2 1 20.486*** (0.731)
2 − 0.518 (1.032)
3 − 0.565 (0.972)
Bilateral ovariectomy 1 18.546*** (0.598)
2 18.524*** (0.368)–
3
Intake of vitamin D preparations 1 1.533 (1.344) 20.265*** (3.539) 0.737 (1.543)
2 1.684 (1.221) 20.096*** (0.942) 0.974 (1.435)
3 2.407* (1.229) 1.892 (1.467)

Results

The mean serum concentration of 25-OH vitamin D for the total patient population was 17.2 ng/ml. Two of three women (n = 652) were vitamin D deficient (< 20 ng/ml) and only 6 % had a physiologically adequate 25-hydroxyvitamin D supply of at least 30 ng/ml. The lowest mean vitamin D levels were measured in March and the highest were measured in November (14.65 ng/ml ± 6.61 SD vs. 20.78 ng/ml ± 9.17 SD). As expected, women who took daily vitamin D preparations had higher vitamin D serum levels than women who took no supplements (23.29 ng/ml ± 7.66 SD vs. 16.53 ng/ml ± 7.14 SD). There was an inverse U-shaped association between 25(OH)D and BMI, whereby women of normal weight had the highest vitamin D serum levels; the difference between patients of normal weight and obese patients was highly significant (18.04 ng/ml ± 7.79 SD vs. 14.81 ng/ml ± 7.12 SD; t = 4.23, p < 0.001). The amount of sports and the time spent outdoors showed an almost linear correlation with 25(OH)D. Women who underwent histological work-up following their mammogram (n = 102) had average vitamin D levels which were 1.6 ng/ml lower than women who did not have a biopsy (15.67 ng/ml ± 6.81 SD vs. 17.37 ng/ml ± 7.51 SD; t = 2.37, p = 0.019). However, the histological findings did not correlate with 25(OH)D levels (cf. Table 1).

Table 1  Mean vitamin D levels by the time of blood sampling by exogenous supply of vitamin D, weight category, extent of sports activity, time spent outdoors, and indication for biopsy based on mammographic findings. The mean 25(OH)D levels are shown together with their standard deviations (SD) and the number of study participants (n) in the individual subgroups.

Characteristics Subgroups 25(OH)D (SD) N
Patient population 17.2 (7.5) 984
Time of blood sampling October – December 19.4 (7.7) 371
January – March 15.5 (6.9) 384
April – June 16.6 (7.1) 229
Intake of vitamin D preparations no 16.5 (7.1) 838
yes 23.3 (7.7) 87
BMI underweight 15.9 (7.9) 16
normal weight 18.0 (7.8) 602
pre-obesity 16.3 (6.4) 261
obese 14.8 (7.1) 105
Sports activity rarely 15.2 (7.0) 271
sometimes 16.7 (7.4) 329
often 19.1 (7.5) 384
Time spent outdoors rarely 14.7 (6.7) 347
sometimes 17.7 (7.4) 405
often 20.1 (7.5) 232
Histological investigation no 17.4 (7.5) 882
yes 15.7 (6.8) 102

Mammographic breast density (ACR classification)

The majority of the patient population had an intermediate breast density (ACR 2: n = 463; ACR 3: n = 343). The percentage of women with high breast density declined significantly following menopause; as the number of years since menopause increased, the percentage of women with a lower breast density increased.

An inverse correlation was also found between ACR and BMI: while every third underweight woman had a very high breast density (ACR 4), none of the obese women had a breast density classified as ACR 4. High breast densities (ACR 3 or 4) were found significantly more often in pre-menopausal women for whom biopsy was indicated compared to women who did not require histological work-up (80.9 vs. 61.9 %). Participants with very high breast density tended to have lower 25(OH)D levels than participants with an average breast density (ACR 4: 15.91 ng/ml ± 7.84 SD; ACR 3: 17.74 ng/ml ± 7.77 SD; t = 2.03, p = 0.044). But after further subdivision according to menopausal status, this difference was no longer significant (Fig. 1). Regular intake of vitamin D supplements suggested a reduction in breast density (cf. Table 2).

Fig. 1.

Fig. 1

  Association between vitamin D levels and breast density in pre- and post-menopausal women. Median vitamin D levels and 95 % confidence intervals for the respective ACR categories differentiated according to the menopausal status of the 984 study participants (n = 412 pre-menopausal, n = 572 post-menopausal). Of the pre-menopausal participants 2.9 % had ACR 1, 33.0 % had ACR 2, 46.4 % had ACR 3 and 17.7 % had ACR 4. Of the post-menopausal women 12.4 % had ACR 1, 57.2 % had ACR 2, 26.6 % had ACR 3 and 3.8 % had ACR 4.

Table 2  Distribution of mammographic breast density (ACR classification) according to menopausal status, years since menopause, BMI class for the pre- und post-menopausal groups and overall; the quantiles of vitamin D levels in the pre- and post-menopausal groups and overall; exogenous vitamin D intake; and according to the indication for biopsy based on mammographic findings. The table shows the percentage of participants in the respective breast density category (from ACR 1 [low density] to 4 [high density]) in the individual subgroups and the absolute sample size of the respective subgroup (n).

Characteristics Menopausal status Subgroups ACR 1 ACR 2 ACR 3 ACR 4 n
Patient population pre-menopausal 2.9 % 33.0 % 46.4 % 17.7 % 412
post-menopausal 12.4 % 57.2 % 26.6 % 3.8 % 572
total 8.4 % 47.1 % 34.9 % 9.7 % 984
Years since menopause ≤ 5 9.9 % 49.1 % 31.7 % 9.3 % 161
6–10 10.7 % 57.9 % 28.9 % 2.5 % 121
11–15 14.5 % 62.7 % 20.9 % 1.8 % 110
16–20 14.5 % 56.6 % 27.7 % 1.2 % 83
> 20 14.4 % 63.9 % 20.6 % 1.0 % 97
BMI pre-menopausal underweight 10.0 % 40.0 % 50.0 % 10
normal weight 0.3 % 25.4 % 51.5 % 22.7 % 295
pre-obese 2.9 % 49.3 % 46.4 % 1.4 % 69
obese 23.7 % 68.4 % 7.9 % 38
post-menopausal underweight 33.3 % 66.7 % 6
normal weight 6.2 % 52.8 % 34.9 % 6.2 % 307
pre-obese 16.7 % 62.5 % 19.3 % 1.6 % 192
obese 29.9 % 64.2 % 6.0 % 67
total underweight 18.8 % 50.0 % 31.3 % 16
normal weight 3.3 % 39.4 % 43.0 % 14.3 % 602
pre-obese 13.0 % 59.0 % 26.4 % 1.5 % 261
obese 27.6 % 65.7 % 6.7 % 105
25(OH)D level pre-menopausal < 5 33.3 % 50.0 % 16.7 % 6
5–9 2.7 % 37.0 % 43.8 % 16.4 % 73
10–19 3.8 % 30.7 % 44.3 % 21.2 % 212
20–29 2.0 % 36.0 % 51.0 % 11.0 % 100
≥ 30 28.6 % 52.4 % 19.0 % 21
post-menopausal < 5 66.7 % 33.3 % 6
5–9 16.4 % 52.7 % 29.1 % 1.8 % 55
10–19 12.7 % 59.7 % 23.0 % 4.7 % 300
20–29 11.4 % 55.4 % 30.3 % 2.9 % 175
≥ 30 11.1 % 50.0 % 33.3 % 5.6 % 36
total < 5 50.0 % 41.7 % 8.3 % 12
5–9 8.6 % 43.8 % 37.5 % 10.2 % 128
10–19 9.0 % 47.7 % 31.8 % 11.5 % 512
20–29 8.0 % 48.4 % 37.8 % 5.8 % 275
≥ 30 7.0 % 42.1 % 40.4 % 10.5 % 57
Vitamin D preparations pre-menopausal no 2.8 % 32.2 % 46.2 % 18.8 % 388
yes 9.2 % 45.5 % 45.5 % 11
post-menopausal no 13.1 % 58.4 % 23.8 % 4.7 % 450
yes 11.8 % 47.4 % 39.5 % 1.3 % 76
total no 8.4 % 46.3 % 34.1 % 11.2 % 838
yes 11.5 % 47.1 % 40.2 % 1.1 % 87
Biopsy pre-menopausal no 3.3 % 34.8 % 43.8 % 18.1 % 365
yes 19.1 % 66.0 % 14.9 % 47
post-menopausal no 12.8 % 56.9 % 26.1 % 4.3 % 517
yes 9.1 % 60.0 % 30.9 % 55
total no 8.8 % 47.7 % 33.4 % 10.0 % 882
yes 4.9 % 41.2 % 47.1 % 6.9 % 102

Overall, a total of 386 women – of whom 94 % were post-menopausal at the time of being interviewed by questionnaire – reported having previously taken hormones as part of hormone replacement therapy during menopause. At the time of participating in the study only 111 women were taking hormones. Current hormone intake was not found to be correlated with breast density in this patient subgroup, possibly because breast density decreased significantly with time since menopause.

Both previous hormone therapy and ongoing hormone therapy at the time of the study were associated with higher vitamin D levels compared to women who had never had hormone therapy. The difference in serum levels for women receiving hormone therapy at the time of the study was significantly lower compared to levels for women not currently receiving hormone therapy (difference 0.71 ng/ml) and was associated with a significantly bigger error bar than for women with previous hormone treatment compared to women with no previous hormone intake (difference 1.64 ng/ml).

Multivariate logistic model

A multivariate logistic model with ACR as the dependent variable was used to calculate the impact of the possible main confounders “BMI”, “age”, “menopausal status” and “25(OH)D” on mammographic breast density (Model 1 in Table 3). With increasing age and BMI, low breast density was found significantly more often than high breast density (ACR 1 vs. ACR 4, p < 0.001, respectively). A regression coefficient B of 0.555 for BMI means that it is e0.555 = 1.742 times more probable that a woman will have a very low breast density (ACR 1) rather than a high breast density (ACR 4) when BMI is increased by one unit. Post-menopausal women had a greater probability of having a very low breast density (ACR 1) compared to pre-menopausal women (B = 1.203 for p = 0.044). Higher vitamin D levels were more likely in women with medium breast density (ACR 2 and 3) compared to women with high breast density (p = 0.032 and p = 0.028). The respective regression coefficients of 25(OH)D were approximately the same for ACR groups 1 to 3 (B = 0.042; 0.038; 0.037). There were only slight differences in vitamin D levels between these 3 categories, but all 3 categories had higher vitamin D levels compared to the high breast density group (Table 3).

After separately analyzing pre- and post-menopausal women, post-menopausal BMI and age were found to be inversely correlated with breast density (p < 0.001). 25-Hydroxyvitamin D did not appear to have an effect on post-menopausal breast density. This was in contrast to the findings for pre-menopausal test subjects where BMI was negatively associated with breast density (p < 0.001), but not age. Higher vitamin D levels were not found significantly more often in women with medium breast density (ACR 2) compared to women with ACR 4 (p = 0.060), possibly due to the smaller size of this group (n = 412).

After adjusting for all recorded breast changes and for familial risk for breast and ovarian cancer according to Meindlʼs findings 29, BI-RADS 1 or 2 was unsurprisingly found to be associated significantly more often with ACR 1 than BI-RADS categories 5 or 6 (p < 0.001).

Of all the other gynecological parameters studied, only a history of bilateral ovariectomy was found to be associated with significantly lower breast density (ACR 1: B = 18.55, ACR 2: B = 18.52 with p < 0.001, respectively).

Effect of exogenous vitamin D intake

When the eating habits of the test subjects were included in the analysis, the daily intake of vitamin D preparations in the overall patient population was only weakly associated with lower breast density (ACR 3: B = 2.41, p = 0.05). But if pre- and post-menopausal women were analyzed separately, pre-menopausal women with regular intake of vitamin D preparations had a significantly lower breast density compared to pre-menopausal women who did not take vitamin D supplements (p < 0.001). In pre-menopausal women, age was not correlated with breast density. In post-menopausal women, the intake of vitamin D supplements appeared to have no effect on ACR in contrast to age which appeared to strongly affect breast density. Neither vitamin D-containing nutrition, blood parameters (calcium, phosphate, creatinine), sports, the use of sun screen and the amount of time spent outside nor alcohol and smoking and the number of pregnancies and age at pregnancy were found to be unambiguously associated with breast density. When the figures were controlled for vitamin D-containing nutrition including the intake of vitamin D supplements, the negative association between 25(OH)D and ACR was heightened. The results of all other regression models on the association between vitamin D and breast density were very similar to those of Model 1.

Discussion

25(OH)D levels of less than 10 ng/ml are considered deficient 30, 31. Since 2010 many countries have raised the previous minimum value for normal vitamin D levels from 20 to 30 ng/ml. It is not yet clear to what extent this could have an impact on cancer prevention or other pleiotropic effects of vitamin D 30.

In our study only 6 % of participants had sufficient vitamin D supply (≥ 30 ng/ml), and just under two thirds had low vitamin D levels (< 20 ng/ml). Although vitamin D deficits were far more common in our patient population compared to the percentages described in other European studies, those studies often differed strongly from our study in their choice of patient population or study criteria 32, 33, 34, 35.

As cutaneous vitamin D synthesis depends very much on the incidence angle of the sunʼs rays 36, the seasonal fluctuations of vitamin D levels found in our study population are unsurprising, with the lowest levels recorded in March (mean: 14.65 ng/ml) and the highest levels found in October and November (20.36 and 20.78 ng/ml). The quantitative time spent outside was highly positively correlated with 25(OH)D levels, while the intake of vitamin D-rich food was not at all correlated with 25(OH)D levels. In people below the age of 60 years, cutaneous synthesis is the main supplier of vitamin D with a share of up to 90 %; food plays a subordinate role for vitamin D balance 37, 38. This appears to be different in countries in which nutrition such as dairy products and cereals are fortified with vitamin D. A systematic review by OʼDonnell et al. 39 reported a significantly positive impact on vitamin D levels of products with vitamin D supplements. In our study population, regular intake of vitamin D preparations was associated with a mean elevation of vitamin D serum levels by 40 %.

Frequent sports activities were also found to correlate positively with vitamin D levels, as sports are often played outdoors 40, 41 and there is a negative correlation between sports and BMI 42, 43. BMI is also being discussed as an influencing factor for 25(OH)D levels as both severely underweight and obese women expose less skin to the sun and are more likely to avoid outdoor activities 44, 45. The results of our study also appear to indicate an inverse association between BMI and vitamin D. Adipose tissue stores vitamin D and can therefore deplete the amount of 25(OH)D present in blood, contributing to decreased serum levels of vitamin D 46. Possible genetic connections are also being discussed. A recent study by Vimaleswaran et al., which included 42 024 participants, showed that vitamin D deficiency occurred more commonly in people with obesity-specific genetic variants 47.

Our analyses showed an inverse association between BMI and breast density. In addition to breast density, BMI is also counted as one of the most important risk factors for post-menopausal breast cancer 48. Adipose tissue, which produces estrogens through aromatization, promotes cell proliferation and mutations and increases both breast density and the risk of breast cancer 49, 50. In women with higher BMI the total percentage of body fat as well as the percentage of breast fat is elevated, which also explains the inverse association between BMI and breast density 51, 52.

The post-menopausal reduction of mammographic density, which was also found in our data, can be explained by the decreasing number of epithelial and stromal cells following menopause 53, 54. Unsurprisingly therefore, bilateral ovariectomy was found to be highly significantly associated with lower breast density. The association between breast density and risk for breast cancer could also be genetic 55, 56, 57.

Association between vitamin D and breast density

In our analysis, regular intake of vitamin D preparations was associated slightly more (just reaching significance) with intermediate breast density (ACR 3) than with high breast density (ACR 4) (p = 0.05; Table 3: Model 6). The intake of vitamin D-rich food did not appear to be relevant for breast density. Other studies which examined a possible association between vitamin D and breast density generally only looked at the intake of vitamin D from nutrition using specific questionnaires but did not look at vitamin D levels in serum. In post-menopausal women there was usually no correlation 23, 24, 58, 59, 60, while the breast density of pre-menopausal women appeared to be significantly inversely associated with vitamin D intake 22, 58, 59, 61. But as these studies used percentage breast tissue density instead of the ACR classification used in our study, only limited comparisons are possible. As far as the authors of this study could determine, only one other study has also used the ACR classification to determine breast density 25. That study reported a marginally significant inverse relation between ACR and vitamin D intake in women with a high familial risk of breast and ovarian cancer. In our study population, pre-menopausal women who took regular vitamin D supplements were more likely to have low breast densities and this likelihood was highly significant, but with a relatively large regression coefficient (> 20) compared to pre-menopausal women with no vitamin D intake, although the sample size of this evaluation was considerably smaller than that used in Model 6. No such association was found for post-menopausal women.

Whether the intake of vitamin D preparations could lead to a reduction in breast density at least in pre-menopausal women is therefore still not clear.

Our findings indicate a conditional inverse connection between 25(OH)D and breast density. Although following multivariate adjustment the presence of low vitamin levels made the probability of high breast density (ACR 4) significantly more likely, vitamin D serum levels for the respective ACR groups 1–3 barely differed from one another. It could therefore be assumed that vitamin D levels are only important in women with high breast density. The few studies on the effect of vitamin D on mammographic density mainly examined post-menopausal participants and found almost no associations 26, 62, 63, 64. The recently published analysis by Bertrand et al. of 835 pre-menopausal women showed significantly higher percent breast tissue densities for women with vitamin D levels in the highest 25(OH)D quartile compared to levels in the lowest 25(OH)D quartile 27. After including the respective risk for breast cancer, they found that higher vitamin D serum levels in women with high breast density were correlated with a lower risk for breast cancer. No such association was found for women with low to medium breast density. This is in accordance with our findings.

When separate regression analyses were done for pre- and post-menopausal women, the results differed strongly from those of Model 1; while BMI and ACR correlated inversely in both pre-menopausal and post-menopausal women and this inverse correlation was highly significant, age was inversely associated with breast density only in post-menopausal women. In pre-menopausal participants, higher vitamin D serum levels tended to be associated with lower breast density (p = 0.060 for ACR 2 vs. ACR 4); no such association was found in post-menopausal women. The results therefore indicate that the effect of vitamin D serum levels is primarily pre-menopausal. After menopause, 25(OH)D appears to play a subordinate role for breast density. Because breast density significantly decreases as the time since menopause increases, no significant effect of current hormone therapy on breast density was found in the small study population receiving HT (n = 111).

Conclusion

Although a strong antiproliferative and immunomodulatory effect is ascribed to vitamin D, up to now the findings of studies on possible connections between vitamin D and breast cancer have been very heterogeneous. The possible association with breast density as an established risk factor for breast cancer is still controversially discussed.

The results of our large cross-sectional study with just under 1000 participants indicate an inverse relationship between vitamin D and mammographic density which appears to be strongly dependent on menopausal status. Even after multivariate adjustment for different factors influencing breast density, the incidence of low breast density was significantly higher for all pre-menopausal women who had either high 25(OH)D levels or who took regular vitamin D supplements (Table 3, Models 2 and 7). After menopause, vitamin D was not correlated with ACR; BMI and age however were significantly correlated inversely with breast density.

More studies will be necessary to confirm the hypothesis of a primarily pre-menopausal relationship between vitamin D and breast density. In addition to possible long-term effects of 25(OH)D and vitamin D supplements on breast density, a follow-up study could record the incidence of breast cancer. The results of such studies could possibly bring us one step closer to successfully preventing breast cancer.

Irrespective of how important vitamin D is for the prevention of breast cancer, there is now a broad consensus that vitamin D insufficiency is very common in the general population and should not be underestimated. The well-known and significant negative consequences of this on bone density and the possible connection to a number of other diseases make it all the more important to investigate and understand the precise mechanism of action of vitamin D and its derivatives in the human body in further studies.

Footnotes

Conflict of Interest/Interessenkonflikt The authors declare that they have no conflict of interest./Die Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

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Mammografische Dichte und Vitamin-D-Spiegel – eine Querschnittsuntersuchung

Zusammenfassung

Hintergrund In einigen Studien wurde bereits eine inverse Assoziation zwischen Vitamin D und Brustdichte diskutiert. Da die Brustdichte wiederum als etablierter Risikofaktor für Brustkrebs gilt, könnte ein derartiger Zusammenhang einen neuen Ansatzpunkt in der Prävention von Brustkrebs darstellen.

Material und Methoden Um der obigen Vermutung auf den Grund zu gehen, wurden im Rahmen dieser Querschnittstudie 412 prä- und 572 postmenopausale Frauen mit einer Indikation zur Mammografie rekrutiert. Neben einem fragebogengestützten Interview zu allgemeiner und gynäkologischer Anamnese sowie zu Ernährungs- und Lebensgewohnheiten erfolgte eine Serumwertbestimmung von 25-Hydroxyvitamin D [kurz: 25(OH)D], Calcium, Phosphat und Kreatinin. Die mammografisch ermittelte Brustdichte wurde in die Kategorien 1 bis 4 nach ACR-Klassifikation eingeteilt. Neben einer deskriptiven Analyse zur besseren Übersicht des Datenmaterials wurden diverse multivariate Regressionsmodelle erstellt, mit deren Hilfe der Einfluss von Confoundern sowie der Zusammenhang zwischen Vitamin D und mammografischer Dichte erfasst werden sollte.

Ergebnisse Mehr als die Hälfte aller Teilnehmerinnen wiesen einen 25(OH)D-Mangel (< 20 ng/ml) auf und nur ein geringer Anteil der Frauen (5,7 %) zeigte einen nach aktuellem Kenntnisstand optimalen 25(OH)D-Serumspiegel von mindestens 30 ng/ml. Die deutliche Mehrheit des Kollektivs hatte eine mittlere mammografische Dichte (n = 463 mit ACR 2 und n = 343 mit ACR 3). In der logistischen Regressionsanalyse ergab sich, dass niedrigere 25(OH)D-Serumspiegel signifikant häufiger mit einer hohen statt mit einer mittleren Brustdichte einhergingen. Dieser Zusammenhang blieb auch nach Adjustierung für weitere Einflussfaktoren der Brustdichte, wie Alter, BMI und Menopausenstatus, bestehen (p = 0,032 für ACR 4 vs. ACR 2; p = 0,028 für ACR 4 vs. ACR 3). Führte man die gleiche Analyse für prä- und postmenopausale Frauen getrennt durch, so korrelierte der BMI in beiden Gruppen hochsignifikant invers mit der Brustdichte. Bei postmenopausalen Frauen zeigte auch das Alter eine derartige Korrelation, wohingegen 25(OH)D nicht mit ACR assoziiert schien. Prämenopausal verhielt es sich umgekehrt: Zwar fand sich hier kein Zusammenhang zwischen Alter und der Brustdichte, jedoch ging ein höherer Vitamin-D-Spiegel tendenziell mit einer geringeren Brustdichte einher (p = 0,06 für ACR 2 vs. ACR 4) bei kleiner Stichprobe (n = 412). Bei zusätzlicher Berücksichtigung von Vitamin-D-reicher Nahrung und Nahrungsergänzungsmitteln war eine regelmäßige Vitamin-D-Präparateinnahme knapp signifikant mit einer niedrigeren Brustdichte assoziiert (p = 0,05 für ACR 3 vs. ACR 4). Unterschied man auch hier nach Menopausenstatus der Probandinnen, so fand sich prämenopausal eine hochsignifikant erniedrigte Brustdichte bei regelmäßiger Vitamin-D-Präparateinnahme (p < 0,001 für ACR 1 bzw. ACR 2 vs. ACR 4). Postmenopausal konnte dieser Effekt nicht beobachtet werden. Ein häufiger Konsum Vitamin-D-haltiger Nahrungsmittel zeigte bei beiden Gruppen keinerlei signifikanten Einfluss auf ACR.

Schlussfolgerung Diese Ergebnisse bestärken die bereits von einigen Autoren geäußerte Annahme, dass vor allem prämenopausal höhere 25(OH)D-Spiegel sowie eine Vitamin-D-Substitution mit einer niedrigeren Brustdichte einhergehen und damit auch eventuell zu einer Reduktion des Brustkrebsrisikos führen können. Eine postmenopausale Assoziation von Vitamin D und mammografischer Brustdichte bestätigte sich nicht.

Einleitung

Vitamin D und sein Einfluss auf Vorgänge im menschlichen Körper sind in den letzten Jahren immer stärker in den Fokus der Öffentlichkeit gerückt und der Anteil an Publikationen dazu steigt weiterhin an 1. So reguliert Vitamin D nicht nur den Calciumhaushalt, sondern besitzt auch ein großes Spektrum an immunologischen und antiproliferativen Wirkungen. Auf Grundlage dieser zusätzlichen, pleiotropen Funktionen wird derzeit u. a. eine mögliche Risikoreduktion durch Vitamin D für verschiedene epitheliale Krebsarten einschließlich Brustkrebs diskutiert 2.

Vitamin D ist ein Prohormon, das sowohl enteral aufgenommen werden kann als auch zum überwiegenden Teil vom Körper selbst mithilfe von Sonnenlicht hergestellt wird. Der Begriff „Vitamin“ ist somit im eigentlichen Sinne falsch, da echte Vitamine ausschließlich mit der Nahrung zugeführt werden. Der erste Schritt in der Herstellung von Vitamin D erfolgt in der Leber: Hier wird Cholesterol zu 7-DHC (7-Dehydrocholesterol) umgewandelt 3. Nach Transport zur Haut entsteht daraus mittels eintreffender UV-B-Strahlung Vitamin D3 (Cholecalciferol) 4. Die kutane Vitamin-D3-Synthese steigt exponentiell mit Höhe des Sonnenstands an und erreicht folglich während der Sommermonate auf der Nordhalbkugel ihr Maximum 5. In diesem Zeitraum ist die Haut je nach Aufenthaltsdauer im Freien, Hauttyp und Ort mit einem Anteil von bis zu 90 % der Hauptlieferant von Vitamin D in unserem Körper. Die Zufuhr von Vitamin-D3-haltigen Nahrungsmitteln wie Fisch, Pilzen und Milchprodukten trägt ebenfalls zur Vitamin-D3-Bereitstellung bei und kann besonders im Winter von entscheidender Bedeutung für den Vitamin-D-Stoffwechsel sein.

Das aufgenommene bzw. synthetisierte Vitamin D3 wird in der Leber zu 25-Hydroxyvitamin D [25(OH)D, Calcidiol] hydroxyliert 6, 7. Dieses gelangt über das Blut vor allem in die Niere, aber auch in andere Gewebe und wird dort in seinen biologisch aktiven Metaboliten, 1,25-Dihydroxyvitamin D (Calcitriol) umgewandelt 6, 8. Calcitriol wiederum kodiert durch Komplexbildung mit dem intrazellulären Vitamin-D-Rezeptor „VDR“ Proteine, die eine wichtige Rolle bei der Induktion von Zelldifferenzierung und Apoptose sowie bei der Inhibition von Zellproliferation und Angiogenese spielen. Somit liegt der Verdacht nahe, dass durch diesen Mechanismus auch Krebszellen oder Krebsvorstufen zur Apoptose gezwungen bzw. unkontrollierte Zellproliferationen verhindert werden.

Zu den von Vitamin D und VDR beeinflussten Geweben scheint auch das Brustepithel zu gehören 6, 8, 9, 10. Entsprechend konnte bereits in einigen empirischen Forschungsarbeiten zu diesem Thema eine inverse Assoziation von Serum-Vitamin-D-Spiegel und Brustkrebsrisiko beobachtet werden 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16. Andere Studien wiesen allerdings keinen Zusammenhang auf 17, 18, 19. Studien, die sich hauptsächlich mit der Vitamin-D-Aufnahme durch die Nahrung und deren Auswirkung auf das Brustkrebsrisiko beschäftigten, erzielten ebenfalls keine einheitlichen Ergebnisse 20.

Durch seine Wirkung auf die Brustepithelzelle könnte Vitamin D jedoch nicht nur direkten Einfluss auf das Brustkrebsrisiko, sondern auch auf die Brustdichte haben. Eine höhere Brustdichte in der Mammografie ist durch einen proportional erhöhten Anteil epidermaler und Stromazellen im Vergleich zu Fettgewebe bedingt. Da eine vermehrte Proliferation von Stroma- und Epithelgewebe nicht nur zu einer dichteren Brust führt, sondern auch mit einer gesteigerten Entartungswahrscheinlichkeit einhergeht 21, liegt der Verdacht auf eine Assoziation von hoher Brustdichte und erhöhtem Brustkrebsrisiko nahe. Aufgrund dieser Überlegung befassten sich bereits einige Forschungsteams mit der Konsequenz von täglicher Vitamin-D-Präparateinnahme auf die mammografische Brustdichte als Brustkrebsrisikofaktor. Leider waren auch hier die Ergebnisse sehr unterschiedlich 22, 23, 24, 25, 26. Soweit den Autoren bekannt, wurde bisher kaum – und ebenfalls mit starker Inkongruenz – der Effekt von im Serum bestimmten 25-Hydroxyvitamin-D-Werten auf die mammografische Brustdichte untersucht 26, 27.

Ziel dieser Querschnittsstudie mit 984 Probandinnen war es daher, zu überprüfen, inwiefern der Vitamin-D-Serumspiegel mit der mammografisch bestimmten Brustdichte korrelierte und durch welche weiteren Faktoren diese beiden Parameter möglicherweise beeinflusst wurden. Details der Studiendurchführung sowie ein Vergleich zwischen Frauen mit malignen und solchen mit benignen Befunden in der Mammografie wurden bereits publiziert 28.

Patientinnen und Methoden

Nach positivem Votum durch die Ethikkommission der Fakultät für Medizin der Technischen Universität München erfolgte die Rekrutierung von 1104 Frauen im Alter von 20 bis 88 Jahren. Von diesen Probandinnen erhielten 984 eine mammografische Bestimmung der Brustdichte. Das Kollektiv umfasste asymptomatische Frauen, Frauen mit einem Tastbefund, sowie genetisch belastete Patientinnen mit einem Langzeiterkrankungsrisiko von mindestens 30 % für Brustkrebs, darunter auch Mutationsträgerinnen des BRCA-1-/BRCA-2-Gens 29.

Von der Studie ausgeschlossen waren Schwangere und stillende Frauen und Patientinnen nach Brustaugmentation mit Implantaten, Mammakarzinom in der Eigenanamnese oder nach bereits erfolgter Operation an der Mamma bei B3-Läsion.

Anamnestische Angaben

Ein kurzes fragebogengestütztes Interview erfolgte zu allgemeiner und gynäkologischer Anamnese, zu bekannten Risikofaktoren für Brustkrebs, sowie zu Lebensstil und Ernährungsgewohnheiten. Dabei wurden u. a. Angaben zu Alter und Body-Mass-Index (BMI), Alkohol- und Nikotinkonsum sowie zu chronischen Erkrankungen erhoben. Auch reproduktive Faktoren wie Menarchealter, Schwangerschaften, Menopausenstatus, Hormonersatztherapie, und eventuell erfolgte Ovarektomie wurden erfragt und dokumentiert. Frauen wurden laut WHO-Definition als postmenopausal eingestuft, wenn die letzte spontane Menstruation mindestens 12 Monate zurücklag und die ausbleibende Blutung durch den Verlust bzw. das Nachlassen der endokrinen Funktion der Eierstöcke verursacht wurde und nicht durch eine Hysterektomie begründet war. Vorangegangene Operationen der Mamma sowie familiäres Vorkommen von Brust- oder Eierstockkrebs wurden erfasst und Angaben zu Vitamin-D-reichen Nahrungsmitteln (Milchprodukte, Fisch, etc.), zu Calcium- und Vitamin-D-Präparateinnahme sowie zu körperlicher Aktivität, Aufenthaltsdauer im Freien und Verwendung von Sonnenschutzmitteln wurden ebenfalls dokumentiert.

Im Anschluss an das Interview erfolgte die Abnahme von 7,5 ml venösem Blut zur Bestimmung der Serumkonzentrationen von 25(OH)D, Calcium, Phosphat und Kreatinin. Die Bestimmung von Vitamin D erfolgte mittels des VD3-RIA-Kits (Fa. DiaSorin S. p. A.).

Um zu starke saisonale Schwankungen mit einem Maximum während der Sommermonate zu vermeiden, wurden die Probandinnen ausschließlich von Oktober bis Juni rekrutiert.

Mammografie

Die mittels konventioneller Geräte durchgeführte Zwei-Ebenen-Mammografie war nicht studienbedingt und erfolgte bei den meisten Patientinnen (n = 920) am Tag der Befragung. Die Aufnahmen wurden bez. Architekturstörungen, Mikroverkalkungen und Herdbefunden bewertet und nach BI-RADS-Kategorien 0–6 klassifiziert. Die Einteilung der Parenchymdichte erfolgte nach ACR-Klassifikation in die Kategorien 1 bis 4.

Alle Mammografien wurden mit der gleichen Technik erstellt, auf digitalen Platten gespeichert und mit Doppelbefundung ausgewertet. Alle Teilnehmerinnen erhielten eine Standardmammografie mit 2 Ebenen (kraniokaudal [CC] und mediolateral oblique [MLO]), sowie bei Bedarf zusätzliche Spezialaufnahmen. Zwei Radiologieexperten befundeten die mammografische Dichte mittels BI-RADS-Standard-Lexikon. Danach wird die Brustdichte in 4 Gruppen klassifiziert/eingeteilt: ACR 1 (nahezu vollständig Fettgewebe oder aber Drüsengewebe < 25 %), ACR 2 (versprengtes/verteiltes dichtes Drüsengewebe oder Drüsengewebe von 25–50 %), ACR 3 (heterogen dicht oder Drüsengewebe von 50–75 %) und ACR 4 (extrem dicht oder Drüsengewebe von > 75 %).

Auffällige mammografische Befunde wurden histopathologisch abgeklärt. Die Biopsieergebnisse lagen schriftlich vor.

Statistische Auswertung

Mittels SPSS wurden Lage- und Streuungsmaße der einzelnen Charakteristika erfasst sowie deren Korrelation mit der mammografischen Dichte nach ACR-Klassifikation und dem Serum-Vitamin-D-Spiegel untersucht. Zur Prüfung von 25(OH)D-Mittelwertsunterschieden wurde der t-Test für unabhängige Stichproben angewandt.

Zudem wurden multinomiale logistische Regressionsanalysen zur Prüfung des Einflusses verschiedener Faktoren auf die Brustdichte durchgeführt. Parameter, die bereits in der deskriptiven statistischen Analyse mit ACR korrelierten und in der Regression ebenfalls einen deutlich signifikanten Zusammenhang zu ACR zeigten, wurden in Modell 1 (Tab. 3) als sogenannte „Hauptconfounder“ zusammengefasst. Diese waren Alter, Menopausenstatus und BMI sowie 25(OH)D zur Prüfung der Fragestellung dieser Studie. Alle darauffolgenden logistischen Modelle basieren auf Modell 1 unter zusätzlicher Betrachtung weiterer möglicher Confounder. Hierzu gehörten Blutparameter, Ernährungsgewohnheiten und Lebensstil, Brustveränderungen und -eingriffe, familiäres Risiko, Reproduktionsparameter und chronische Erkrankungen. Die ermittelten Regressionskoeffizienten (B) entsprechen logarithmierten Odds. Odds lassen sich aus den Quotienten der Eintrittswahrscheinlichkeit (p) eines Ereignisses und dessen Gegenwahrscheinlichkeit (1-p) berechnen. In der hier vorliegenden Analyse entspricht 1-p der Wahrscheinlichkeit, dass die jeweilige unabhängigen Variable innerhalb der ACR-Kategorie 4 liegt. Dagegen beschreibt p, wie wahrscheinlich das Vorliegen der Variable innerhalb der jeweiligen ACR-Kategorien 1, 2 oder 3 ist. Das Signifikanzniveau wurde auf α = 0,05 festgelegt.

Tab. 3  Regressionskoeffizienten zum Einfluss diverser Einflussfaktoren auf die mammografische Brustdichte nach ACR (American College of Radiologists) in 8 verschiedenen logistischen Regressionsmodellen. Dargestellt sind die Regressionskoeffizienten und Standardfehler (in Klammern). Modell 1: adjustiert für Hauptparameter: BMI (kontinuierlich), Alter (kontinuierlich), Postmenopause (Referenz: Prämenopause), 25(OH)D (kontinuierlich). Modell 2: prämenopausales Kollektiv: adjustiert für BMI (kontinuierlich), Alter (kontinuierlich), 25(OH)D (kontinuierlich). Modell 3: postmenopausales Kollektiv: adjustiert für BMI (kontinuierlich), Alter (kontinuierlich), 25(OH)D (kontinuierlich). Modell 4: Brustparameter: aufgelistete unabhängige Variablen: Hauptparameter, BI-RADS 1/2 (Referenz: BI-RADS 5/6); nicht aufgelistete unabhängige Variablen: BI-RADS 0, BI-RADS 3/4, Mastitiden, Brusteingriffe, benigne Brustveränderungen, Biopsie an der Mamma, familiäres Brust- und Eierstockrisiko. Modell 5: gynäkologische Parameter: aufgelistete unabhängige Variablen: Hauptparameter, Ovarektomie beidseits (Referenz: keine Ovarektomie); nicht aufgelistete unabhängige Variablen: Menarchealter, HRT, Hysterektomie. Modell 6: Ernährungsgewohnheiten: aufgelistete unabhängige Variablen: Hauptparameter, Vitamin-D-Präparateinnahme (Referenz: keine Vitamin-D-Präparateinnahme); nicht aufgelistete unabhängige Variablen: Fisch-/Milch-/Joghurt-/Käsekonsum, Ca-Präparateinnahme. Modell 7: prämenopausales Kollektiv: Confounder wie in Modell 6 außer Postmenopause. Modell 8: postmenopausales Kollektiv: Confounder wie in Modell 6 außer Postmenopause.

Confounder ACRa Modelle
Modell 1 Modell 2 Modell 3 Modell 4 Modell 5 Modell 6 Modell 7 Modell 8
a: ACR 4 wurde als Referenzkategorie verwendet.***, **, *: Regressionskoeffizient statistisch ungleich Null bei einem Signifikanzniveau von 0,1 bzw. 1 bzw. 5 %.
konstanter Term 1 − 21,037*** (1,773) − 24,574*** (4,846) − 18,645*** (3,053) − 41,642*** (2,136) − 20,434*** (1,927) − 21,030*** (2,231) − 28,870*** (7,300) − 20,146*** (3,601)
2 − 13,064*** (1,357) − 11,824*** (1,945) − 12,521*** (2,736) − 12,302*** (1,842) − 12,650*** (1,491) − 12,504*** (1,730) − 12,422*** (2,368) − 13,172*** (3,224)
3 − 6,518*** (1,274) − 5,757*** (1,720) − 7,912** (2,738) − 6,301*** (1,741) − 6,499*** (1,405) − 6,291*** (1,655) − 5,727** (2,106) − 7,532* (3,226)
BMI 1 0,555***(0,059) 0,753*** (0,101) 0,426*** (0,092) 0,596*** (0,062) 0,555*** (0,060) 0,557*** (0,068) 0,808*** (0,133) 0,459*** (0,101)
2 0,421*** (0,054) 0,505*** (0,072) 0,316*** (0,088) 0,431*** (0,055) 0,425*** (0,054) 0,421*** (0,061) 0,509*** (0,084) 0,330*** (0,096)
3 0,227*** (0,052) 0,271*** (0,067) 0,149 (0,089) 0,231*** (0,054) 0,228*** (0,053) 0,219*** (0,060) 0,266*** (0,079) 0,142 (0,098)
Alter 1 0,092*** (0,025) 0,068 (0,074) 0,145*** (0,035) 0,110*** (0,027) 0,097*** (0,026) 0,090*** (0,028) 0,110 (0,099) 0,137*** (0,039)
2 0,063** (0,020) 0,007 (0,030) 0,120*** (0,032) 0,071*** (0,021) 0,066** (0,021) 0,060** (0,023) − 0,006 (0,035) 0,114*** (0,036)
3 0,043* (0,019) 0,007 (0,027) 0,097** (0,032) 0,050* (0,021) 0,045* (0,021) 0,035 (0,022) − 0,002 (0,032) 0,085* (0,036)
Postmenopause 1 1,203* (0,597) 1,020 (0,615) 1,272* (0,633) 0,992 (0,675)
2 0,745 (0,421) 0,676 (0,425) 0,570 (0,458) 0,378 (0,476)
3 0,068 (0,411) 0,013 (0,415) 0,003 (0,448) − 0,029 (0,470)
25(OH)D 1 0,042 (0,024) 0,071 (0,053) 0,045 (0,037) 0,044 (0,025) 0,043 (0,024) 0,072* (0,029) 0,097 (0,076) 0,055 (0,044)
2 0,038* (0,018) 0,041 (0,022) 0,041 (0,033) 0,038* (0,018) 0,038* (0,018) 0,065** (0,022) 0,073** (0,028) 0,049 (0,040)
3 0,037* (0,017) 0,031 (0,020) 0,048 (0,033) 0,037* (0,017) 0,038* (0,017) 0,055** (0,021) 0,064* (0,026) 0,031 (0,040)
BI-RADS 1/2 1 20,486*** (0,731)
2 − 0,518 (1,032)
3 − 0,565 (0,972)
Ovarektomie bds. 1 18,546*** (0,598)
2 18,524*** (0,368)–
3
Vitamin-D-Präparateinnahme 1 1,533 (1,344) 20,265*** (3,539) 0,737 (1,543)
2 1,684 (1,221) 20,096*** (0,942) 0,974 (1,435)
3 2,407* (1,229) 1,892 (1,467)

Ergebnisse

Die mittlere Serumkonzentration für 25-OH-Vitamin D lag im Gesamtkollektiv bei 17,2 ng/ml. Zwei von 3 Frauen (n = 652) wiesen ein Vitamin-D-Defizit (< 20 ng/ml) und lediglich 6 % eine physiologisch ausreichende 25-Hydroxyvitamin-D-Versorgung mit mindestens 30 ng/ml auf. Im März wurden die niedrigsten und im November die höchsten Vitamin-D-Mittelwerte (14,65 ng/ml ± 6,61 SD vs. 20,78 ng/ml ± 9,17 SD) gemessen. Erwartungsgemäß hatten Frauen, die täglich Vitamin-D-Präparate einnahmen, höhere Vitamin-D-Spiegel als Frauen ohne jegliche Substitution (23,29 ng/ml ± 7,66 SD vs. 16,53 ng/ml ± 7,14 SD). Zwischen 25(OH)D und BMI zeigte sich ein umgekehrt U-förmiger Zusammenhang, wobei normalgewichtige Frauen den höchsten Vitamin-D-Serumspiegel aufwiesen und der Unterschied zwischen normalgewichtigen und adipösen Probandinnen hochsignifikant war (18,04 ng/ml ± 7,79 SD vs. 14,81 ng/ml ± 7,12 SD, t = 4,23, p < 0,001). Die sportliche Aktivität sowie der Aufenthalt im Freien korrelierten nahezu linear mit 25(OH)D. Frauen, die im Anschluss an ihre Mammografie eine histologische Abklärung erhielten (n = 102), hatten durchschnittlich um 1,6 ng/ml niedrigere Vitamin-D-Werte als Frauen ohne Biopsie (15,67 ng/ml ± 6,81 SD vs. 17,37 ng/ml ± 7,51 SD, t = 2,37, p = 0,019). Die Befunde der histologischen Untersuchung korrelierten jedoch nicht mit 25(OH)D (vgl. Tab. 1).

Tab. 1  Vitamin-D-Mittelwerte nach Zeitraum der Blutentnahme sowie nach anamnestischen Angaben zu exogener Vitamin-D-Zufuhr, Gewichtsklassen, sportlicher Betätigung, Aufenthalt im Freien und Biopsieindikation durch den mammografischen Befund. Dargestellt sind die 25(OH)D-Mittelwerte mit Standardabweichungen (SD) und die Anzahl der Studienteilnehmerinnen (n) in den einzelnen Untergruppen.

Charakteristika Untergruppen 25(OH)D (SD) n
Kollektiv 17,2 (7,5) 984
Blutabnahmezeitpunkt Oktober – Dezember 19,4 (7,7) 371
Januar – März 15,5 (6,9) 384
April – Juni 16,6 (7,1) 229
Vitamin-D-Präparateinnahme nein 16,5 (7,1) 838
ja 23,3 (7,7) 87
BMI Untergewicht 15,9 (7,9) 16
Normalgewicht 18,0 (7,8) 602
Präadipositas 16,3 (6,4) 261
Adipositas 14,8 (7,1) 105
sportliche Aktivität selten 15,2 (7,0) 271
gelegentlich 16,7 (7,4) 329
häufig 19,1 (7,5) 384
Aufenthalt im Freien selten 14,7 (6,7) 347
gelegentlich 17,7 (7,4) 405
häufig 20,1 (7,5) 232
Histologie erfolgt nein 17,4 (7,5) 882
ja 15,7 (6,8) 102

Mammografische Brustdichte nach ACR

Die Mehrheit des Kollektivs hatte eine mittlere Brustdichte (ACR 2: n = 463; ACR 3: n = 343). Nach der Menopause sowie mit zunehmender Anzahl der Jahre seit der Menopause sank der Anteil der Frauen mit hoher Brustdichte zugunsten einer geringeren Brustdichte deutlich ab.

Eine inverse Korrelation zeigte sich auch zwischen ACR und BMI: Hatte jede 3. untergewichtige Frau eine sehr hohe Brustdichte (ACR 4), so fand sich bei Frauen mit Adipositas niemand mit ACR 4. Prämenopausale Frauen, bei denen die Notwendigkeit einer Biopsie bestand, hatten deutlich häufiger hohe Brustdichten (ACR 3 oder 4) als Frauen ohne histologische Abklärung (80,9 vs. 61,9 %). Probandinnen mit sehr hoher Brustdichte hatten tendenziell geringere 25(OH)D-Spiegel als Teilnehmerinnen mit mittlerer Brustdichte (ACR 4: 15,91 ng/ml ± 7,84 SD, ACR 3: 17,74 ng/ml ± 7,77 SD, t = 2,03, p = 0,044). Nach weiterer Unterteilung bez. des Menopausenstatus der Probandinnen war dieser Unterschied jedoch nicht signifikant mehr (Abb. 1). Eine regelmäßige Vitamin-D-Substitution ließ eine Reduktion der Brustdichte vermuten (vgl. Tab. 2).

Abb. 1.

Abb. 1

  Zusammenhang zwischen Vitamin D und Brustdichte bei prä- und postmenopausalen Frauen. Mediane Vitamin-D-Spiegel mit jeweiligen 95 %-Konfidenzintervallen für die aufsteigenden jeweiligen ACR-Kategorien unter Berücksichtigung des Menopausenstatus der 984 Studienteilnehmerinnen (n = 412 prämenopausal, n = 572 postmenopausal).Von den prämenopausalen Teilnehmerinnen hatten 2,9 % ACR 1, 33,0 % ACR 2, 46,4 % ACR 3 und 17,7 % ACR 4. Von den postmenopausalen Frauen hatten 12,4 % ACR 1, 57,2 % ACR 2, 26,6 % ACR 3 und 3,8 % ACR 4.

Tab. 2  Verteilung der mammografischen Brustdichte (nach ACR) nach Menopausenstatus, Abstand zur Menopause, BMI-Klassen innerhalb der prä- und postmenopausalen Gruppen sowie insgesamt; nach Vitamin-D-Spiegel-Quantilen prä- und postmenopausal sowie insgesamt, exogener Vitamin-D-Einnahme und nach Biopsieindikation durch den mammografischen Befund. Dargestellt ist jeweils der prozentuale Anteil der Studienteilnehmerinnen mit den Brustdichtekategorien ACR 1 (geringe Dichte) bis 4 (hohe Dichte) innerhalb der einzelnen Untergruppen und die absolute Stichprobengröße der jeweiligen Untergruppen (n).

Charakteristika Menopausenstatus Untergruppen ACR 1 ACR 2 ACR 3 ACR 4 n
Kollektiv prämenopausal 2,9 % 33,0 % 46,4 % 17,7 % 412
postmenopausal 12,4 % 57,2 % 26,6 % 3,8 % 572
insgesamt 8,4 % 47,1 % 34,9 % 9,7 % 984
Jahre seit Menopause ≤ 5 9,9 % 49,1 % 31,7 % 9,3 % 161
6–10 10,7 % 57,9 % 28,9 % 2,5 % 121
11–15 14,5 % 62,7 % 20,9 % 1,8 % 110
16–20 14,5 % 56,6 % 27,7 % 1,2 % 83
> 20 14,4 % 63,9 % 20,6 % 1,0 % 97
BMI prämenopausal Untergewicht 10,0 % 40,0 % 50,0 % 10
Normalgewicht 0,3 % 25,4 % 51,5 % 22,7 % 295
Präadipositas 2,9 % 49,3 % 46,4 % 1,4 % 69
Adipositas 23,7 % 68,4 % 7,9 % 38
postmenopausal Untergewicht 33,3 % 66,7 % 6
Normalgewicht 6,2 % 52,8 % 34,9 % 6,2 % 307
Präadipositas 16,7 % 62,5 % 19,3 % 1,6 % 192
Adipositas 29,9 % 64,2 % 6,0 % 67
insgesamt Untergewicht 18,8 % 50,0 % 31,3 % 16
Normalgewicht 3,3 % 39,4 % 43,0 % 14,3 % 602
Präadipositas 13,0 % 59,0 % 26,4 % 1,5 % 261
Adipositas 27,6 % 65,7 % 6,7 % 105
25(OH)D-Spiegel prämenopausal < 5 33,3 % 50,0 % 16,7 % 6
5–9 2,7 % 37,0 % 43,8 % 16,4 % 73
10–19 3,8 % 30,7 % 44,3 % 21,2 % 212
20–29 2,0 % 36,0 % 51,0 % 11,0 % 100
≥ 30 28,6 % 52,4 % 19,0 % 21
postmenopausal < 5 66,7 % 33,3 % 6
5–9 16,4 % 52,7 % 29,1 % 1,8 % 55
10–19 12,7 % 59,7 % 23,0 % 4,7 % 300
20–29 11,4 % 55,4 % 30,3 % 2,9 % 175
≥ 30 11,1 % 50,0 % 33,3 % 5,6 % 36
insgesamt < 5 50,0 % 41,7 % 8,3 % 12
5–9 8,6 % 43,8 % 37,5 % 10,2 % 128
10–19 9,0 % 47,7 % 31,8 % 11,5 % 512
20–29 8,0 % 48,4 % 37,8 % 5,8 % 275
≥ 30 7,0 % 42,1 % 40,4 % 10,5 % 57
Vitamin-D-Präparate prämenopausal nein 2,8 % 32,2 % 46,2 % 18,8 % 388
ja 9,2 % 45,5 % 45,5 % 11
postmenopausal nein 13,1 % 58,4 % 23,8 % 4,7 % 450
ja 11,8 % 47,4 % 39,5 % 1,3 % 76
insgesamt nein 8,4 % 46,3 % 34,1 % 11,2 % 838
ja 11,5 % 47,1 % 40,2 % 1,1 % 87
Biopsie erfolgt prämenopausal nein 3,3 % 34,8 % 43,8 % 18,1 % 365
ja 19,1 % 66,0 % 14,9 % 47
postmenopausal nein 12,8 % 56,9 % 26,1 % 4,3 % 517
ja 9,1 % 60,0 % 30,9 % 55
insgesamt nein 8,8 % 47,7 % 33,4 % 10,0 % 882
ja 4,9 % 41,2 % 47,1 % 6,9 % 102

Insgesamt gaben 386 Frauen – hiervon waren 94 % bei Fragebogenerhebung postmenopausal – an, in der Vorgeschichte bereits Hormone im Sinne einer Hormonersatztherapie in den Wechseljahren eingenommen zu haben. Zum Zeitpunkt der Studienteilnahme waren dies nur noch 111 Frauen. Eine aktuelle Hormoneinnahme zeigte in diesem Kollektiv keinen Zusammenhang mit der Brustdichte, möglicherweise weil mit zunehmendem Abstand von der Menopause die Brustdichte deutlich abnahm.

Sowohl eine jemals erfolgte als auch eine zum Zeitpunkt der Studienteilnahme laufende Hormontherapie ging mit einem höheren Vitamin-D-Wert einher als keine Hormontherapie. Allerdings war die Serumwertdifferenz bei aktueller Hormoneinnahme im Vergleich zu keiner aktuellen Einnahme deutlich geringer (Differenz 0,71 ng/ml) und mit deutlich größerem Fehlerbalken belastet als bei jemals erfolgter Hormoneinnahme verglichen mit niemals erfolgter Hormoneinnahme (Differenz 1,64 ng/ml).

Multivariates logistisches Modell

In einem multivariaten logistischen Modell mit ACR als abhängige Variable wurde der Einfluss der möglichen Hauptconfounder BMI, Alter, Menopausenstatus und 25(OH)D auf die mammografische Brustdichte untersucht (Modell 1 aus Tab. 3). Hierbei zeigte sich mit steigendem Alter und BMI ein signifikant häufigeres Vorkommen einer niedrigen im Vergleich zu einer hohen Brustdichte (ACR 1 vs. ACR 4, p jeweils < 0,001). Ein Regressionskoeffizient B von 0,555 für BMI bedeutet dabei, dass es e0,555 = 1,742-mal wahrscheinlicher ist, eine sehr geringe Brustdichte (ACR 1) als eine hohe Brustdichte (ACR 4) zu haben, wenn der BMI um eine Einheit anstieg. Postmenopausale Frauen hatten eine höhere Wahrscheinlichkeit, eine sehr niedrige Brustdichte (ACR 1) zu haben, als prämenopausale Frauen (B = 1,203 bei p = 0,044). Ein erhöhter Vitamin-D-Spiegel machte eine mittlere Brustdichte (ACR 2 und 3) wahrscheinlicher als eine hohe Brustdichte (p = 0,032 und p = 0,028). Die jeweiligen Regressionskoeffizienten von 25(OH)D waren innerhalb der Gruppen ACR 1 bis 3 annähernd gleich groß (B = 0,042; 0,038; 0,037). Somit unterschieden sich diese 3 Kategorien in ihrer Vitamin-D-Verteilung nur geringfügig voneinander, gingen jedoch im Vergleich zu einer hohen Brustdichte alle mit einem höheren Vitamin-D-Spiegel einher (Tab. 3).

Nach getrennter Analyse von prä- und postmenopausalen Frauen korrelierten sowohl BMI als auch Alter postmenopausal invers mit der Brustdichte (p < 0,001). 25-Hydroxyvitamin D schien allerdings keinen Einfluss auf die postmenopausale Brustdichte zu haben. Anders verhielt es sich bei den prämenopausalen Probandinnen: BMI war negativ mit der Brustdichte assoziiert (p < 0,001), nicht aber Alter. Ein höherer Vitamin-D-Spiegel war nicht signifikant häufiger mit einer mittleren Brustdichte (ACR 2) als mit ACR 4 in Relation (p = 0,060), bei insgesamt kleiner Gruppengröße (n = 412).

Die Adjustierung für sämtliche erfasste Brustveränderungen sowie für das familiäre Brust- und Eierstockkrebsrisiko nach den Kriterien von Meindl 29 ergab wenig überraschend, dass BI-RADS 1 oder 2 deutlich häufiger mit ACR 1 vergesellschaftet waren als die BI-RADS-Kategorien 5 oder 6 (p < 0,001).

Unter allen weiteren betrachteten gynäkologischen Parametern ging lediglich der Zustand nach beidseitiger Ovarektomie mit einer hochsignifikant niedrigeren Brustdichte einher (ACR 1: B = 18,55, ACR 2: B = 18,52 mit jeweils p < 0,001).

Einfluss von exogener Vitamin-D-Zufuhr

Bei Berücksichtigung von Ernährungsgewohnheiten der Probandinnen in der Analyse war die tägliche Verwendung von Vitamin-D-Präparaten im Gesamtkollektiv nur schwach mit einer geringeren Brustdichte assoziiert (ACR 3: B = 2,41, p = 0,05). Führte man jedoch jeweils getrennte Auswertungen für prä- und postmenopausale Frauen durch, so hatten prämenopausale Frauen eine signifikant niedrigere Brustdichte bei regelmäßiger Einnahme von Vitamin-D-Präparaten im Vergleich zu keiner Einnahme (p < 0,001). Das Alter korrelierte prämenopausal nicht mit der Brustdichte. Postmenopausal schienen Vitamin-D-Präparate dagegen keinerlei Einfluss auf ACR zu zeigen, das Alter jedoch umso mehr. Weder Vitamin-D-haltige Lebensmittel, Blutparameter (Calcium, Phosphat, Kreatinin), Sport, Verwendung von Sonnenschutz und Aufenthalt im Freien noch Alkohol und Rauchen und die Anzahl sowie das Alter bei Schwangerschaften waren eindeutig mit der Brustdichte assoziiert. Kontrollierte man für Vitamin-D-haltige Nahrungsmittel einschließlich der Vitamin-D-Präparate, verstärkte sich jedoch die negative Assoziation von 25(OH)D und ACR. Alle weiteren Regressionsmodelle erbrachten bez. eines Zusammenhangs von Vitamin D und Brustdichte Ergebnisse, die denen aus Modell 1 sehr ähnlich waren.

Diskussion

25(OH)D-Spiegel von weniger als 10 ng/ml gelten als unzureichend 30, 31. Seit 2010 wurde vielerorts der bis dahin gültige Mindestwert eines normalen Vitamin-D-Spiegels von 20 auf 30 ng/ml angehoben. Inwiefern dies für Krebsprävention oder andere pleiotrope Wirkungen von Vitamin D gilt, ist bislang ungewiss 30.

In unserer Studie hatten lediglich 6 % der Teilnehmerinnen eine ausreichende Vitamin-D-Versorgung (≥ 30 ng/ml) und knapp zwei Drittel wiesen erniedrigte Vitamin-D-Spiegel (< 20 ng/ml) auf. Zwar kam Vitamin-D-Mangel in unserem Kollektiv deutlich häufiger vor, als in anderen europäischen Studien beschrieben wurde, jedoch unterschieden sich diese Studien in ihrer Wahl des Kollektivs bzw. in ihren Studienkriterien teilweise stark von der vorliegenden Studie 32, 33, 34, 35.

Da die kutane Vitamin-D-Synthese stark vom Einfallswinkel der Sonnenstrahlen abhängt 36, sind die in unserem Studienkollektiv gefundenen saisonalen Schwankungen des Vitamin-D-Spiegels mit niedrigsten Werten im März (Mittelwert 14,65 ng/ml) und Maximalwerten im Oktober und November (20,36 und 20,78 ng/ml) nicht verwunderlich. Der quantitative Aufenthalt im Freien korrelierte hoch positiv, die Aufnahme Vitamin-D-reicher Nahrungmittel dagegen gar nicht mit dem 25(OH)D-Spiegel. Bei Menschen unter 60 Jahren ist die kutane Synthese mit bis zu 90 % Anteil der Hauptlieferant von Vitamin D, Nahrungsmittel spielen eine eher untergeordnete Rolle im Vitamin-D-Haushalt 37, 38. Anders scheint es in Ländern zu sein, in denen Nahrungsmittel wie Milchprodukte und Zerealien mit Vitamin D fortifiziert werden. So konnte in einer systematischen Übersichtsarbeit von OʼDonnell et al. 39 eine signifikant positive Wirkung von Produkten mit Vitamin-D-Zusätzen auf den Vitamin-D-Spiegel gezeigt werden. Eine regelmäßige Einnahme von Vitamin-D-Präparaten ging in unserem Kollektiv mit einer Erhöhung des Vitamin-D-Serumspiegel um durchschnittlich 40 % einher.

Auch häufige sportliche Aktivität zeigte eine positive Korrelation mit dem Vitamin-D-Spiegel, da Sport häufig im Freien stattfindet 40, 41 und eine negative Korrelation zwischen Sport und BMI besteht 42, 43. Der BMI wird ebenfalls als Einflussfaktor des 25(OH)D-Spiegels diskutiert, da sowohl stark untergewichtige als auch adipöse Frauen weniger Haut der Sonne exponieren und häufiger Aktivitäten im Freien meiden 44, 45. Die Ergebnisse unserer Studie sprechen ebenfalls für einen inversen Zusammenhang zwischen BMI und Vitamin D. Fettgewebe speichert Vitamin D und kann dem Blut daher 25(OH)D entziehen und so zu erniedrigten Vitamin-D-Serumwerten beitragen 46. Auch ein genetischer Zusammenhang wird diskutiert. So zeigte sich in einer aktuellen Arbeit von Vimaleswaran et al. mit 42 024 Probanden, dass Vitamin-D-Mangel gehäuft bei Personen mit übergewichtsspezifischen Genvarianten auftrat 47.

Unsere Analysen zeigten eine inverse Assoziation zwischen BMI und Brustdichte. Neben der Brustdichte gehört auch der BMI zu einem der wichtigsten Risikofaktoren vor allem für postmenopausalen Brustkrebs 48. Fettgewebszellen, die durch Aromatisierung Östrogene produzieren, begünstigen Zellproliferationen sowie Mutationen und erhöhen sowohl die Brustdichte als auch das Brustkrebsrisiko 49, 50. Bei höherem BMI ist nicht nur der Gesamtkörperfettgehalt, sondern auch der Fettanteil in der Brust erhöht, was ebenfalls die inverse Assoziation von BMI und Brustdichte erklärt 51, 52.

Die postmenopausale Reduktion der mammografischen Dichte, wie sie sich auch in unseren Daten zeigte, erklärt sich durch die Abnahme epithelialer und Stromazellen infolge der Änderungen des Hormonhaushalts 53, 54. Entsprechend war es auch nicht verwunderlich, dass beidseits erfolgte Ovarektomie hochsignifikant mit einer geringeren Brustdichte einherging. Die Assoziation von Brustdichte und Brustkrebsrisiko könnte auch genetisch bedingt sein 55, 56, 57.

Zusammenhang zwischen Vitamin D und Brustdichte

In unserer Analyse machte eine regelmäßige Einnahme von Vitamin-D-Präparaten eine mittlere Brustdichte (ACR 3) knapp signifikant wahrscheinlicher als eine hohe Brustdichte (ACR 4) (p = 0,05; Tab. 3: Modell 6). Vitamin-D-reiche Nahrungsmittel schienen dagegen nicht relevant für die Brustdichte zu sein. In anderen Studien zur Assoziation von Vitamin D und Brustdichte wurde meist lediglich die Aufnahme von Vitamin D durch die Nahrung mittels spezifischem Fragebogen, nicht jedoch der Vitamin-D-Serumwert betrachtet. Bei postmenopausalen Frauen zeigte sich dabei meist keine Korrelation 23, 24, 58, 59, 60, die Brustdichte von prämenopausalen Frauen schien dagegen signifikant invers mit der Vitamin-D-Aufnahme assoziiert zu sein 22, 58, 59, 61. Da in diesen Studien die prozentuale Brustdichte anstatt der von uns verwendeten ACR-Klassifikation bestimmt wurde, ist nur ein eingeschränkter Vergleich möglich. Soweit den Autoren bekannt wurde in lediglich einer Studie ebenfalls die ACR-Klassifikation zur Bestimmung der Brustdichte verwendet 25. Diese Studie fand einen marginal signifikanten inversen Zusammenhang von ACR und Vitamin-D-Aufnahme bei Frauen mit hohem familiären Risiko für Brust- und Eierstockkrebs. Prämenopausale Frauen, die regelmäßig Vitamin D substituierten, wiesen in unserem Kollektiv bei einem relativ großen Regressionskoeffizienten (> 20) hochsignifikant häufiger niedrigere Brustdichten auf als prämenopausale Frauen ohne Vitamin-D-Einnahme, obwohl die Stichprobe dieser Auswertung deutlich kleiner war als die in Modell 6. Bei postmenopausalen Frauen ließ sich kein derartiger Zusammenhang finden.

Ob die Einnahme von Vitamin-D-Präparaten zumindest bei prämenopausalen Frauen zu einer Senkung der Brustdichte führen könnte, ist damit noch nicht geklärt.

Unsere Ergebnisse sprechen für einen bedingten inversen Zusammenhang von 25(OH)D und Brustdichte. Zwar machten nach multivariater Adjustierung niedrige Vitamin-D-Spiegel das Vorliegen einer hohen Brustdichte (ACR 4) signifikant wahrscheinlicher, jedoch unterschieden sich die Vitamin-D-Serumwerte der jeweiligen ACR-Gruppen 1–3 kaum voneinander. Somit könnte vermutet werden, dass der Vitamin-D-Spiegel lediglich bei einer hohen Brustdichte von Bedeutung sei. Die wenigen Studien zu dem Einfluss von Vitamin D auf die mammografische Dichte hatten größtenteils postmenopausale Probandinnen und fanden kaum Zusammenhänge 26, 62, 63, 64. Die kürzlich von Bertrand et al. veröffentlichten Analysen zu 835 prämenopausalen Frauen zeigten deutlich höhere prozentuale Brustdichtewerte bei Vitamin-D-Spiegeln innerhalb des obersten im Vergleich zu Spiegeln im untersten 25(OH)D-Quartil 27. Nach Einschluss des jeweiligen Brustkrebsrisikos zeigte sich jedoch, dass unter Frauen mit hoher Brustdichte höhere Vitamin-D-Serumspiegel mit einem niedrigeren Risiko für Brustkrebs korrelierten. Bei Frauen mit niedriger bis mittlerer Brustdichte konnte keine derartige Assoziation gefunden werden. Dies würde wiederum im Einklang mit unseren Ergebnissen stehen.

In für prä- und postmenopausale Frauen getrennten Regressionsanalysen zeigten sich deutlich abweichende Ergebnisse zu Modell 1: Korrelierten BMI und ACR sowohl prä- als auch postmenopausal weiterhin hochsignifikant invers miteinander, so war das Alter lediglich postmenopausal invers mit der Brustdichte assoziiert. Bei prämenopausalen Teilnehmerinnen ging höheres Vitamin D im Serum tendenziell mit einer niedrigeren Brustdichte einher (p = 0,060 bei ACR 2 vs. ACR 4), postmenopausal konnte kein derartiger Zusammenhang gefunden werden. Die Ergebnisse sprechen daher eher für einen primär prämenopausalen Effekt von Serum-Vitamin D auf die Brustdichte. Postmenopausal scheint 25(OH)D dagegen von untergeordneteter Rolle für die Brustdichte zu sein. Aufgrund der mit dem Abstand zur Menopause deutlich abnehmenden Brustdichte zeigte sich in dem kleinen Kollektiv mit aktueller HT (n = 111) kein signifikanter Einfluss von aktueller Hormontherapie auf die Brustdichte.

Fazit

Obwohl Vitamin D eine stark antiproliferative und immunmodulatorische Wirkung zugeschrieben wird, lieferten Studien zu einem Zusammenhang von Vitamin D und Brustkrebs bisher sehr heterogene Ergebnisse. Auch die Assoziation mit der Brustdichte als etabliertem Risikofaktor für Brustkrebs wird sehr kontrovers diskutiert.

Die Ergebnisse unserer mit knapp 1000 Probandinnen großen Querschnittstudie sprechen dagegen durchaus für eine inverse Relation zwischen Vitamin D und mammografischer Dichte, die stark vom Menopausenstatus der Frau abhängig zu sein scheint. So zeigte sich unter allen prämenopausalen Frauen auch nach multivariater Adjustierung für verschiedene Einflussfaktoren der Brustdichte sowohl bei hohen 25(OH)D-Spiegeln als auch bei regelmäßiger Vitamin-D-Substitution ein signifikant häufigeres Auftreten von niedrigerer Brustdichte (Tab. 3, Modelle 2 und 7). Postmenopausal zeigte Vitamin D keine Korrelation mit ACR, BMI und Alter korrelierten dagegen hochsignifikant invers mit der Brustdichte.

Zur Bestätigung der Hypothese eines primär prämenopausalen Zusammenhangs von Vitamin D und Brustdichte sind weitere Untersuchungen notwendig. Im Rahmen eines Follow-ups könnte neben möglichen Langzeitauswirkungen von 25(OH)D und Vitamin-D-Präparaten auf die Brustdichte auch die Brustkrebsinzidenz erfasst werden. Ergebnisse dazu könnten uns möglicherweise der erfolgreichen Prävention von Brustkrebs einen großen Schritt näher bringen.

Unabhängig davon, wie wichtig Vitamin D in der Prävention von Brustkrebs ist, besteht mittlerweile Einigkeit darüber, dass Vitamin-D-Mangel in der Bevölkerung sehr häufig ist und nicht unterschätzt werden sollte. Die bereits bekannten, deutlich negativen Konsequenzen auf die Knochendichte sowie die mögliche Verbindung zu einer Vielzahl weiterer Krankheiten machen es umso wichtiger, den genauen Wirkmechanismus von Vitamin D und seinen Derivaten im menschlichen Körper in weiteren Studien zu untersuchen und zu verstehen.


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