Reptilien benötigen, wie andere Lebewesen auch, für den Knochen­stoffwechsel „Vitamin-D3“, d.h. eigentlich die aktive Form Calcitriol (1,25-Dihydroxyvitamin D3). Calcitriol sorgt für die Aufnahme von Kalzium aus dem Darm (oder aus den Knochen, wenn zu wenig Kalzium mit der Nahrung aufgenommen wird). Es ist daher essenziell für den Aufbau eines stabilen Skeletts.

Der Bildungsprozess von VitaminD3 bzw. der aktiven Form Calcitriol verläuft folgendermaßen:

1. In der tierischen/menschlichen Haut liegt der Stoff ProvitaminD3 (7-Dehydrocholesterol) vor, etwa zu 50% in der Dermis und zu 50% in der Epidermis
2. Unter Bestrahlung mit UVB wird ProvitaminD3 in PrävitaminD3 hauptsächlich in der Epidermis umgewandelt.
3. In der warmen Haut wird Prävitamin D3 in VitaminD3 (Cholecalciferol) umgewandelt. Diese Umwandlung dauert mehrere Stunden und es kann zwei bis drei Tage dauern bis sie vollständig abgeschlossen ist. Die nötigen Temperaturen liegen bei etwa 25°C [127]. Das Spektrum des Sonnenlichts begrenzt die Bildung von VitaminD3 auf 20%. Vitamin D3 kann im Fettgewebe gespeichert werden, wobei Konzentrationen von 400 ng/g erreicht werden können, was bei einem hohen Fettgehalt im Körper zu VitaminD-Mangel führen kann [127].
4. In der Leber wird das Vitamin D in Calcediol (25-Hydroxycholecalciferol) umgewandelt, und gespeichert. Calcediol hat eine Halbwertszeit von etwa 2 Wochen im Blut und dient als primärer Speicher für Vitamin D.
   Beim Menschen gelten als Vergleichswerte:
   Optimum: 80 nmol/L = 32 ng/ml = 32 µg/l, bei Menschen die häufig sonnen bis über 250 nmol/l = 100 ng/ml
   Toxisch: ~ 325 nmol/l = 150 ng/ml [127]
5. Bei sinkendem Kalziumspiegel im Blut wird durch die Schilddrüse der Befehl gegeben, Calcediol in der Niere in Calcitriol (1,25-Dihydroxycholecalciferol) umzuwandeln. Der Calcediolspiegel im Blut schwankt sehr stark, die Halbwertszeit liegt unter 4 Stunden [127], so dass der Calcediolspiegel nicht aussagekräft ist.

Calcitriol ist die aktive Form von Vitamin D3 und wird in Leber und Niere aus VitaminD3 gebildet. VitaminD3 kann entweder direkt über die Nahrung aufgenommen werden (enthalten in tierischen Produkten, insbesondere in der Leber, Milch, Eiern, Pilzen) (Bedarf beim Menschen ohne UVB-Strahlung etwa 400IU/Woche/kg KG [551]) oder unter Einwirkung von UVB-Strahlung ¹⁾in der Haut gebildet werden. Carnivore Reptilien nehmen beim Fressen ganzer Futtertiere meist ausreichend VitaminD3 auf, so dass hier auf UV-B-Strahlung und Suplementierung verzichtet werden kann. Herbivore und omnivore Schildkröten müssen entweder mit Vitaminpräparaten oder mit UVB-Strahlung und Wärme versorgt werden. Beide Methoden haben Vor- und Nachteile. In obiger Bildungskette gibt es allerdings auch einige Ausnahme, Umwege und Sackgassen:

• Bei Menschen denen die Nieren operativ entfernt wurden, wurde festgestellt, dass auch die Haut in der Lage ist Calcediol in Calcitriol umwandeln
• bevor das VitaminD3 in der Leber zu Calcediol umgewandelt wird, kann es durch Lichteinwirkung auch in
  • 5,6-Transcholecalciferol
  • Suprasterol 1
  • Suprasterol 2
• umgewandelt werden.
• Bevor das Calcediol in der Niere zu Calcitriol umgewandelt wird, kann es auch in
  • 24,25-Dihydroxyvitamin D3
  • 1,24,25-Trihydroxyvitam in D3
• umgewandelt werden.

Die Umwandlung von ProvitaminD3 (7-Dehydrocholesterol) in PrävitaminD3 erfolgt unter Absorption von Licht im UV-Bereich. Das Spektrum dieser Reaktion ist in einer DIN [73] und CIE [537] Norm enthalten: Strahlung der Wellenlänge 295 nm trägt maximal zu dieser Reaktion bei, aber auch der ganze UVB-Bereich (rotbraun) sowie weite Teil des UVC-Bereichs (braun) erzeugen Vitamin D3. Der UVA-Bereich (gelbbraun) hat auf die Umwandlung von Pro- in PrävitaminD3 kaum Einfluss. Eine hohe relative relative Wirkung (>0,5) hat der Spektralbereich zwischen 280nm und 305nm, also fast der gesamte UV-B-Bereich mit Ausnahme des langwelligen Endes.

Dieses Spektrum darf jedoch nicht als unumstößlich angesehen werden und die verwendeten Methoden werden kritisiert [536]. Andere Untersuchungen [538] führen zu dem Ergebnis, dass das Maximum der VitaminD-Bildung bei 302nm liegt, ein Minimum bei 293nm, und oberhalb von 315nm keine VitaminD Bildung mehr möglich ist. Zudem darf man diese Reaktion jedoch nicht isoliert betrachten! Unter UV-Strahlung kann ProvitaminD3 nicht nur in PrävitaminD3 sondern auch in Lumisterol und Tachysterol umgewandelt werden.. Während bei monochromatischer Strahlung bei 295 nm 65% des ProvitaminD3 in VitaminD3 umgewandelt werden findet bei Sonnenstrahlung eine stärke Umwandlung in Lumisterol statt. Trachysterol absorbiert stärker als VitaminD3 langwellige UV-Strahlung und wird daher am stärksten wieder zurückgebildet. Nur noch 20% des ProvitaminD3 werden tatsächlich in PrävitaminD3 umgewandelt [56]. Bei UV-Lampen muss man aufpassen, dass ihr Spektrum nicht so sonnenunähnlich ist, dass es die natürlichen Kontrollmechanismen außer Kraft setzt. Im Labor führten solche zu unnatürlich hohen VitaminD-Konzentrationen im Blut!

Strahlung unterhalb von 290 nm ist auf der Erde selbst unter Extrembedingungen (senkrechte Sonneneinstrahlung mittags im Hochsommer in Äquatornähe in Australien (Ozonlochgebiet) ) kaum nachweisbar [10]. Auch Strahlung unterhalb von 300 nm ist erst bei einem relativ hohen Sonnenstand vorhanden. Da UV-Strahlung eine Fülle von negativen Wirkungen auf den Organismus hat, und eine Regulierung der VitaminD-Bildung nur bei einem sonnenähnlichen Spektrum möglich ist, sollte das Vitamin D3 Synthese Spektrum keinesfalls isoliert betrachtet werden, und eine Lampe mit einem möglichst sonnenähnlichen Spektrum gewählt werden! Beim Versuch am Menschen mit Sonnenstudio UVB-Bestrahlung wurde ermittelt, dass eine Dosis von 1 MED äquivalent zur Einnahme von 10000 IU bis 20000 IU Vitamin D ist [127]. Da sich das Spektrum der Sonnenstrahlung ändert und zur VitaminD-Bildung in der menschlichen Haut eine Schwelle überschritten werden muss, kommt es bei klarem Himmel bereits ab 51° nördlicher Breite zu einem UV-Winter, währenddessen in menschlicher Haut kein Vitamin D gebildet werden kann. Bewölkung, Ozon und Smog können diesen Winter um mehrere Wochen bis Monate verlängern. [424] [416]

Natürlich ist Vitamin D zunächst für seine entscheidende Rolle im Knochenstoffwechsel bekannt. Darüberhinaus erhöht VitaminD-Mangel aber auch das Risiko für verschiedene Krankheiten, darunter Krebserkrankungen (Darmkrebs, Prostatakrebs, Brustkrebs), Autoimunerkrankungen (Multiple Sklerose), Herzerkrankungen, Vitamin D spielt eine Rolle bei der Insulinproduktion und Atemwegserkrankungen. [127]