维生素D

维生素D(vitamin D)是一组脂溶性的固醇类化合物的总称，不溶于水，微溶于油脂或乙醇，易溶于脂肪和有机溶剂，主要用于治疗佝偻病。它能够促进肠壁对钙、磷的吸收，以及肾小管对钙、磷的重吸收，调节钙磷代谢。维生素D还具有免疫调节功能，能够改变机体对感染的反应。

已知的维生素D主要有D₂、D₃、D₄、D₅。过去认为的维生素D₁实质上是维生素D₂与感光固醇的混合物。在这四种维生素D中，以维生素D₂（骨麦角钙化醇）和维生素D₃（维生素D3）在营养学上具有较为重要意义。维生素D都由维生素D原转化而来，维生素D原在动物和植物中均有存在，D₂原麦角固醇存在于植物中，D₃原7-脱氢胆固醇存在于人和动物的皮下组织和血液等。

维生素D在动物的肝、肾、脑、皮肤以及蛋黄、牛奶中含量较高，鱼肝油含量最丰富。推荐65岁以下人群每日摄入10μg（相当于400国际单位），65岁以上人群每日摄入15μg。

发现历史

1916年，维生素D从鳕鱼肝脏中分离出。后证实有维生素D₂和维生素D₃两种。维生素D₃源于动物，为紫外线照射人与动物皮肤后，由皮肤内的7-脱氢胆固醇转化而成，维生素D₂源于植物，为紫外线照射麦角固醇形成，极微量存在于自然界。维生素D₂和维生素D₃皆可自然合成，维生素D₄为人工合成的维生素D₂类似物。

维生素D与佝偻病

十九世纪，在英国曼彻斯特城，随着工业革命的进行，许多工厂排放的废气常常弥漫在天空中遮天蔽日。而多数当地居民却仍住在狭小阴暗的房子中，偶尔也才能走出户外。许多儿童因此发育不良、生长迟缓，骨瘦如柴、骨骼变形，严重的甚至出现死亡，这个疾病被称为佝偻症。当时大家都知道是营养不足所导致的，但病因究竟是什么却无从得知。英国医生帕姆(Palm)通过调研发现某些贫穷、饮食状况更差的地区的儿童并没有这种现象的发生，那些地区的居民多半从事户外工作，而且当地的儿童也经常暴晒在阳光当中，并非像曼彻斯特这样的工业城市，主要的活动都在阳光照射不到的地方。帕姆推论：阳光与佝偻症所缺乏的营养素有很大的关系。

1917年，一组研究营养的学生，用鱼肝油来治疗纽约贫穷地区的佝偻病患者，结果发现佝偻症状被改善了。1919年爱德华•梅兰比(E.Mellanby)在狗食中增加鱼肝油的比例，结果发现与驼背相关的疾病也改善了，同年，爱德华•梅兰比亦发现鱼肝油可预防或治疗佝偻病，但他认为这是鱼肝油中维生素a的作用。麦科勒姆(McCollum)在研究中，将老鼠分成两组，一组老鼠仅吃谷类，而另一组老鼠除了吃谷类外，还添加“抗佝偻物质”——鱼肝油，结果发现，单吃谷物的老鼠肋骨畸形，形成佝偻病；而另一组老鼠则没有此疾病发生。麦科勒姆还发现，当鱼肝油中的维生素A被氧化失去功能后，鱼肝油依旧有预防及治疗佝偻病的效果。所以，他认为应有另一种脂溶性的维生素存在，于是“维生素D”的名词诞生了。

理化性质

维生素D是脂溶性维生素，是一类固醇类化合物的总称，及环戊烷多氢菲的衍生物。已知的维生素D主要有D₂、D₃、D₄、D₅，这四种维生素D分子的核心结构相同，化学结构很相似，区别仅存在于其侧链上。结构式如图：

维生素D₂源于植物，为紫外线照射麦角固醇形成，是麦角固醇的衍生物，极微量存在于自然界。

维生素D₃源于动物，为紫外线照射人与动物皮肤后，由皮肤内的7-脱氢胆固醇转化而成。

其中维生素D₂为透明无色长菱形结晶，维生素D₃则是白色细针型结晶，两者皆不溶于水，能微溶于油脂或乙醇当中。维生素D在丙酮、乙醚、石油醚等有机溶剂中最稳定、最具活性、功能性也较强，但它对于光线、氧气与碘液相当敏感，加热或微酸的环境均会让维生素D变得不稳定，很容易使维生素D丧失活性而失去功能。

代谢

维生素D₂和维生素D₃的生理功能相同，但它们本身并不具有生物活性，必须进行一定的代谢变化后才能生成具有活性的化合物，称为活性维生素D。

食物来源和皮肤产生的维生素D由血循环至肝脏，在肝细胞的线粒体，在氧、镁离子和NADPH的参与下受25-羟化酶的作用转变为25(OH)D₃，其半衰期是1⁓2周。25(OH)D₃是血中维生素D的主要代谢产物，是维生素D₃参与循环的主要形式。因此25(OH)D₃也是表示人体维生素D状态的重要指标。

肝脏产生的25(OH)D₃和维生素D结合蛋白(DBP)结合，随血循环被转运至肾脏，在肾皮质细胞的线粒体，受1α-羟化酶或24-羟化酶的作用代谢为1,25(OH)₂D₃和24,25(OH)₂D₃。1,25(OH)D是维生素D的最终代谢活性产物，生物活性强，半衰期为15小时。主要作用骨、小肠、肾等器官，具有调节钙、磷代谢，维持骨细胞功能的作用。

生理作用

钙、磷调节

身体组织中所有细胞的正常运作都离不开钙，包括肌肉、神经和腺体，它们会在需要时从血液中获取钙。而维生素D和钙在身体营养中有着不可分割的联系——无论摄入多少维生素D，都不能弥补钙的长期亏空；反之亦然，过量钙也不能取代满足骨骼健康的维生素D的作用。

维生素D主要通过以下三种过程调节血钙和磷酸水平。

作用于消化道促进对钙、磷的吸收：该过程有两种主要相关成分，其一为钙结合蛋白(CaBP)，维生素D能促进小肠上皮合成、分泌钙结合蛋白，它与钙离子有较大的亲和力，1分子钙结合蛋白可与2分子钙结合。其二是Ca-ATP酶-ALP，它在钙吸收中起钙泵的作用。维生素D使线粒体浓集钙，造成胞浆钙浓度下降，从而诱导肠粘膜对钙的吸收。同时，维生素D可改变膜的通透性，增加小肠刷状缘上钙依赖性ATP酶的活性，因此促进肠钙吸收。

动员骨钙、磷入血：当液中钙质低时，沉积在骨头的钙质将被释出，游离到血液中以维持血液中钙质的正常浓度。

促进肾小管对钙、磷的重吸收。

对骨的作用

维生素D在骨骼和矿物质代谢中起着关键作用，是骨正常生长必不可少的。它不仅提供矿化所需的钙磷，也能调节骨吸收与骨形成的动态平衡。机体维生素D缺乏或维生素D代谢障碍将引起各种类型的代谢性骨疾病。维生素D对骨组织有直接和间接的作用：一是提高胃肠对钙、磷的吸收，增大血中钙、磷浓度，保证骨组织的正常矿化。二是直接作用于骨髓细胞，使之向骨细胞系分化，并刺激后者使其活动增强，促进血和骨中的柠檬酸与钙合成复合物，转运至新骨，有利于钙盐沉着。骨髓干细胞向单核细胞分化及单核细胞融合成破骨细胞等过程，同样也受活性型维生素D调节。

调节免疫功能

维生素D具有免疫调节作用，在生理浓度下对免疫系统有各种各样的影响，可改变机体对感染的反应。维生素D通过维生素D受体作用于人类基因活动的调控，其靶组织包括有肠、骨骼、肾脏、胰、脑、垂体、胎盘、造血细胞等。

维生素D能抑制炎症因子的产生。在许多不同细胞系中下调炎症因子如IL-1、IL-6、IL-8等的表达。此外，维生素D在抑制单核细胞向树突状细胞的分化，促进单核细胞向巨噬细胞的分化，介导内源性抗菌多脑(cathelicidin)基因的转录，增强单核细胞的杀菌活性和能力，抑制和清除病菌、病毒等多个免疫环节中发挥作用。单核细胞和其他先天抗原提呈细胞(APC)，特别是树突状细胞(DC)是维生素D免控调节作用的重要靶细胞。在APC向T细胞和B细胞提供抗原时，负责启动适应性免疫应答，并能通过细胞因子等免疫原性或耐受性信号刺激分子表达调节应答反应。

吞噬细胞的维生素D活性化

肾和吞噬细胞中均含有1α-羟化酶，肾的1α-羟化反应受血中甲状旁腺激素和血清钙的调节，而吞噬细胞的1α-羟化酶活性主要由干扰素(IFN-r)和LPS诱导。吞噬细胞产生的活性型维生素D不仅对全身钙代谢有影响，对结核病病人肉芽肿局部的吞噬细胞和淋巴细胞也有很强的影响。

维生素D受体

炎症或抗原能刺激淋巴细胞活性化,并使之出现维生素D受体。人单核细胞具有特异性高、结合力很强的活性维生素D受体。这种受体的特性和肠管及肾分离出的受体完全一致。正常人末梢血中T、B淋巴细胞在正常状态下，没有维生素D受体，但一旦受PHA（植物血凝素）及ConAC（刀豆素A）等刺激时，在T、B细胞就会出现维生素D受体。

维生素D对吞噬细胞及淋巴细胞的影响

活性型维生素D能够抑制吞噬细胞增殖、促进其分化并刺激吞噬细胞产生IL-1。同时1,25(OH)₂D₃对活化后的T细胞有明显的抑制作用，主要表现为T细胞增殖周期延长、IL-1的分泌及干扰素的产生减少。在炎症局部，吞噬细胞的活化促进1,25(OH)₂D₃的产生，而1,25(OH)₂D₃又反过来促进吞噬细胞的吞噬功能，使之对致炎因子及抗原进行有效的处理。由于抗原刺激，而所在T、B淋巴细胞出现的维生素D受体，可能是机体免疫系统反馈性自身调节的一种反应，通过吞噬细胞产生的1,25(OH)₂D₃来抑制细胞免疫和体液免疫，使免疫反应不呈过强状态，以协调机体免疫程度。维生素D缺乏症患儿有较高的感染性倾向就是由于吞噬细胞功能下降、机体免疫功能不健全所造成的。因此，常维持生理量的维生素D对维持机体免疫的正常状态有很大意义。

对肿瘤细胞的作用

维生素D可能具有直接抗癌发生的特性。实验证明，把潜在致癌物给予大鼠后，维生素D能降低大肠癌发病率约50%。此外，维生素D的细胞分化诱导作用与培养液中的钙浓度无关系。在诱导M细胞向巨噬细胞分化的诸因子中，以合成甾醇剂地塞米松为最强，而1,25-(OH)₂D₃至少有此剂的100倍，其他维生素D诱导体的细胞分化作用比较弱，这种与钙代谢无关的维生素D分化诱导作用也为肿瘤的治疗打开了.一条新的途径。

盈缺对健康的影响

维生素D缺乏症

维生素D缺乏会导致钙和磷吸收不足，骨骼钙化不全，骨骼变软，软骨层增加、胀大，结果两腿因受身体重力的影响而形成弯曲或畸形，这种疾病便称为佝偻病或软骨病。维生素D最主要的功能在于帮助钙质吸收，维持血钙平衡。维生素D不足，钙质的吸收降低。对于儿童，会有膝外翻或O型腿等佝偻病的病症发生。对于成年人则易有骨质疏松症症、软骨症、弯腰驼背及牙齿松动脱落等现象。

同时，钙质的缺乏常常是因维生素D缺乏所导致，因此缺乏的症状和维生素D类似，婴幼儿会有佝偻病，成人则会骨质疏松、软骨症、弯腰驼背、牙齿松动脱落。严重的钙质缺乏，血清中血钙浓度小于7毫克/分升时，则会引起肌肉痉挛的症状。

易发人群

维生素D缺乏会发生在婴幼儿、老年人（通常光照不足）、素食主义者（尤其摄入低钙高纤维者）和慢性酗酒者等人群中。大部分的维生素D缺乏都是由脂肪吸收不良或者严重的肝、肾疾病引起的，当肝、肾有严重疾病时，可影响1,25-二羟维生素D₃的合成。此外，某些药物也会干扰维生素D代谢。通常来讲，以下人群容易缺乏维生素D。

维生素D过量

口服或注射维生素D制剂过量均可致中毒，表现为高血钙症、高尿钙症、高血压和软组织钙化等。会出现厌食、恶心、呕吐、渴、多尿、关节疼等症状，伴随有肾、心血管、肺、脑等全身异位钙沉着，严重者肾、脑等脏器出现大片钙化，肾结石。死因多为肾功能衰竭。

由于皮肤储存的7-脱氢胆固醇有限，多晒太阳并和通过正常膳食来源的维生素D一般不会过量。

摄入与补充

血清中25(OH)D的浓度是反映机体维生素D状况的最佳指标，通过竞争蛋白结合放射免疫法或高效液相色谱法测定血清25-(OH)D浓度可代表机体维生素D营养状况。

维生素D与其他维生素显然不同的是其来源主要不是依靠食物摄入，而是依赖阳光照射皮肤的途径合成。

维生素D的皮肤合成

皮肤具有合成维生素D的能力，此合成反应是在有效紫外线（290nm⁓330nm）的照射下发生的。日常生活中，有效紫外线可由太阳光线而来，当皮肤的日光照射减少时，体内维生素D的生成也随之减少，这就造成了人体血中维生素D浓度随季节变化而变化的现象。人体合成的维生素D是维生素D₃，是人体所需的维生素D形式，是最适合人体生理功能状态的维生素D化合物。

合成部位和原料

人体所需维生素D₃有90⁓95%来源于自身的皮肤细胞，皮肤复层鳞状上皮的棘细胞层和基底细胞层是合成维生素D的主要部位。人体合成维生素D₃的原料是7-脱氢胆固醇(7-dehydrocholesterol,7-DHC)，由胆固醇转化而来也称维生素D₃原。

合成过程

人体皮肤表皮细胞内有丰富的维生素D₃原，在阳光中波紫外线（波长在270⁓300纳米）作用下7-脱氢胆固醇经过一系列转化生成维生素D₃。由于人体皮肤面积大，这一合成过程非常高效。如果过长时间暴露于阳光中，皮肤则会增加色素来阻挡紫外线以减少维生素D₃的合成。维生素D₃在表皮细胞合成后除细胞自身利用外，其余通过血液进入肝脏、脂肪组织储存或者直接被靶细胞摄取利用。

影响因素

皮肤合成维生素D₃受季节、纬度、海拔、空气污染等诸多因素的影响，其中季节的影响尤为显著，春冬季的维生素D缺乏相比夏秋季更为严重。户外活动的减少与衣着也使得现代人皮肤接受到阳光照射的机会和时间愈来愈少，严重减少了维生素D₃的自身来源。

食物来源与补充剂

食物来源

食物中摄入的维生素D约占总来源的5⁓10%包括维生素D₂和维生素D₃。食物中的维生素D₂主要来源酵母菌和类，如各种菇类食物。维生素D₃主要来源于鱼类肝脏和鱼油，其次是蛋类和海洋鱼类，牛乳和人乳含量甚少。蔬菜、谷物及水果中几乎不含维生素D。

补充剂

最早用来补充维生素D₃的补充剂是鱼肝油提取物及其制剂。作为药品或食品补充剂的维生素D₃来自生物半合成。维生素D₃在提高人血清25(OH)D浓度方面比维生素D₂更有效。由于人体自身合成的是维生素D₃，理论上维生素D₃更适用于维生素D不足的补充和维生D缺乏症防治的首选。

风险与禁忌

药物相互作用

服用以下几种类型的药物会影响人体内维生素D的代谢作用，若长期服用相关药物应同时向医师咨询维生素D的补充。

类固醇类

糖皮质激素药物如泼尼松，常用于减轻炎症，可减少钙的吸收，影响维生素D代谢。这些影响会进一步导致骨丢失，长期使用导致骨质疏松症的发展。

其他药物

减肥药奥利司他（商品名赛尼可和Alli）和降胆固醇药物考来烯胺（商品名消胆胺，Locholest，Prevalite）会减少维生素D和其他脂溶性维生素的吸收。苯巴比妥和苯妥英钠（商品Dilantin），用于预防和控制癫痫发作，增加了维生素D在肝代谢成的非活性化合物，会减少钙吸收。

注意事项

动脉硬化、心功能不全、高胆固醇血症、高磷血症、对维生素D高度敏感及肾功能不全患者慎用；特殊人群用药，比如婴儿和儿童应在医师指导下用药。

参考资料

PubChem.https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/5280793.2023-04-02

PubChem.https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/5280795.2023-04-02

风湿用激素，骨头被“糖”蛀.医学界风湿免疫频道-今日头条.2023-07-11