維生素D(vitamin D)是一組脂溶性的固醇類化合物的總稱，不溶于水，微溶于油脂或乙醇，易溶于脂肪和有機溶劑，主要用于治療佝僂病，過量攝入會在脂肪組織內(nèi)蓄積并產(chǎn)生毒性。維生素D是一種環(huán)戊烷多氫菲類化合物，主要功用是促進小腸粘膜細胞對鈣和磷的吸收、促進鈣鹽的更新及新骨生成、促進腎小管細胞對鈣和磷的重吸收、促進皮膚細胞生長、調(diào)節(jié)免疫功能。
維生素D根據(jù)其側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的不同而有D?、D?、D?、D?、D?和D?等多種形式，在動物營養(yǎng)中真正發(fā)揮作用的只有D?（麥角鈣化醇）和D?（維生素D3）兩種活性形式。維生素D均為不同的維生素D原經(jīng)紫外照射后的衍生物。植物不含維生素D，但維生素D原在動、植物體內(nèi)都存在，其中D?原麥角固醇存在于植物中，D?原7-脫氫膽固醇存在于人和動物的皮下組織和血液等。
維生素D在動物的肝、腎、腦、皮膚以及蛋黃、牛奶中含量較高，魚肝油含量最豐富。推薦劑量因國家和年齡段不同而異：歐洲為0～400IU/d，美國51～70歲婦女為400IU/d，70歲以上婦女為600IU/d，加拿大建議成人至少攝入800IU/d。中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量為65歲以下人群每日攝入10μg（相當(dāng)于400國際單位），65歲以上人群每日攝入15μg。
發(fā)現(xiàn)歷史
維生素D的發(fā)現(xiàn)是人們與佝僂癥抗爭的結(jié)果。早在1824年，就有人發(fā)現(xiàn)魚肝油可在治療佝僂病中起重要作用。1916年，維生素D從鱈魚肝臟中分離出，后證實有維生素D?和維生素D?兩種。維生素D?源于動物，為紫外線照射人與動物皮膚后，由皮膚內(nèi)的7-脫氫膽固醇轉(zhuǎn)化而成，維生素D?源于植物，為紫外線照射麥角固醇形成，極微量存在于自然界。維生素D?和維生素D?皆可自然合成，維生素D?為人工合成的維生素D?類似物。
維生素D與佝僂病
十九世紀，在英國曼徹斯特城，隨著工業(yè)革命的進行，許多工廠排放的廢氣常常彌漫在天空中遮天蔽日。而多數(shù)當(dāng)?shù)鼐用駞s仍住在狹小陰暗的房子中，偶爾也才能走出戶外。許多兒童因此發(fā)育不良、生長遲緩，骨瘦如柴、骨骼變形，嚴重的甚至出現(xiàn)死亡，這個疾病被稱為佝僂癥。當(dāng)時大家都知道是營養(yǎng)不足所導(dǎo)致的，但病因究竟是什么卻無從得知。英國醫(yī)生帕姆(Palm)通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)某些貧窮、飲食狀況更差的地區(qū)的兒童并沒有這種現(xiàn)象的發(fā)生，那些地區(qū)的居民多半從事戶外工作，而且當(dāng)?shù)氐膬和步?jīng)常暴曬在陽光當(dāng)中，并非像曼徹斯特這樣的工業(yè)城市，主要的活動都在陽光照射不到的地方。帕姆推論：陽光與佝僂癥所缺乏的營養(yǎng)素有很大的關(guān)系。
1917年，一組研究營養(yǎng)的學(xué)生，用魚肝油來治療紐約貧窮地區(qū)的佝僂病患者，結(jié)果發(fā)現(xiàn)佝僂癥狀被改善了。1919年愛德華?梅蘭比(E.Mellanby)在狗食中增加魚肝油的比例，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與駝背相關(guān)的疾病也改善了，同年，愛德華?梅蘭比亦發(fā)現(xiàn)魚肝油可預(yù)防或治療佝僂病，但他認為這是魚肝油中維生素a的作用。麥科勒姆(McCollum)在研究中，將老鼠分成兩組，一組老鼠僅吃谷類，而另一組老鼠除了吃谷類外，還添加“抗佝僂物質(zhì)”——魚肝油，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，單吃谷物的老鼠肋骨畸形，形成佝僂??；而另一組老鼠則沒有此疾病發(fā)生。麥科勒姆還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)魚肝油中的維生素A被氧化失去功能后，魚肝油依舊有預(yù)防及治療佝僂病的效果。所以，他認為應(yīng)有另一種脂溶性的維生素存在，于是“維生素D”的名詞誕生了。
理化性質(zhì)
維生素D是脂溶性維生素，是一類固醇類化合物的總稱，及環(huán)戊烷多氫菲的衍生物。已知的維生素D主要有D?、D?、D?、D?，這四種維生素D分子的核心結(jié)構(gòu)相同，化學(xué)結(jié)構(gòu)很相似，區(qū)別僅存在于其側(cè)鏈上。結(jié)構(gòu)式如圖：
維生素D?源于植物，為紫外線照射麥角固醇形成，是麥角固醇的衍生物，極微量存在于自然界。
維生素D?源于動物，為紫外線照射人與動物皮膚后，由皮膚內(nèi)的7-脫氫膽固醇轉(zhuǎn)化而成。
其中維生素D?為透明無色長菱形結(jié)晶，維生素D?則是白色細針型結(jié)晶，兩者皆不溶于水，能微溶于油脂或乙醇當(dāng)中。維生素D在丙酮、乙醚、石油醚等有機溶劑中最穩(wěn)定、最具活性、功能性也較強，但它對于光線、氧氣與碘液相當(dāng)敏感，加熱或微酸的環(huán)境均會讓維生素D變得不穩(wěn)定，很容易使維生素D喪失活性而失去功能。
代謝
維生素D?和維生素D?的生理功能相同，但它們本身并不具有生物活性，必須進行一定的代謝變化后才能生成具有活性的化合物，稱為活性維生素D。
食物來源和皮膚產(chǎn)生的維生素D由血循環(huán)至肝臟，在肝細胞的線粒體，在氧、鎂離子和NADPH的參與下受25-羥化酶的作用轉(zhuǎn)變?yōu)?5(OH)D?，其半衰期是1?2周。25(OH)D?是血中維生素D的主要代謝產(chǎn)物，是維生素D?參與循環(huán)的主要形式。因此25(OH)D?也是表示人體維生素D狀態(tài)的重要指標。
肝臟產(chǎn)生的25(OH)D?和維生素D結(jié)合蛋白(DBP)結(jié)合，隨血循環(huán)被轉(zhuǎn)運至腎臟，在腎皮質(zhì)細胞的線粒體，受1α-羥化酶或24-羥化酶的作用代謝為1,25(OH)?D?和24,25(OH)?D?。1,25(OH)D是維生素D的最終代謝活性產(chǎn)物，生物活性強，半衰期為15小時。主要作用骨、小腸、腎等器官，具有調(diào)節(jié)鈣、磷代謝，維持骨細胞功能的作用。
生理作用
鈣、磷調(diào)節(jié)
身體組織中所有細胞的正常運作都離不開鈣，包括肌肉、神經(jīng)和腺體，它們會在需要時從血液中獲取鈣。而維生素D和鈣在身體營養(yǎng)中有著不可分割的聯(lián)系——無論攝入多少維生素D，都不能彌補鈣的長期虧空；反之亦然，過量鈣也不能取代滿足骨骼健康的維生素D的作用。
維生素D主要通過以下三種過程調(diào)節(jié)血鈣和磷酸水平。
作用于消化道促進對鈣、磷的吸收：該過程有兩種主要相關(guān)成分，其一為鈣結(jié)合蛋白(CaBP)，維生素D能促進小腸上皮合成、分泌鈣結(jié)合蛋白，它與鈣離子有較大的親和力，1分子鈣結(jié)合蛋白可與2分子鈣結(jié)合。其二是Ca-ATP酶-ALP，它在鈣吸收中起鈣泵的作用。維生素D使線粒體濃集鈣，造成胞漿鈣濃度下降，從而誘導(dǎo)腸粘膜對鈣的吸收。同時，維生素D可改變膜的通透性，增加小腸刷狀緣上鈣依賴性ATP酶的活性，因此促進腸鈣吸收。
動員骨鈣、磷入血：當(dāng)液中鈣質(zhì)低時，沉積在骨頭的鈣質(zhì)將被釋出，游離到血液中以維持血液中鈣質(zhì)的正常濃度。
促進腎小管對鈣、磷的重吸收。
對骨的作用
維生素D在骨骼和礦物質(zhì)代謝中起著關(guān)鍵作用，是骨正常生長必不可少的。它不僅提供礦化所需的鈣磷，也能調(diào)節(jié)骨吸收與骨形成的動態(tài)平衡。機體維生素D缺乏或維生素D代謝障礙將引起各種類型的代謝性骨疾病。維生素D對骨組織有直接和間接的作用：一是提高胃腸對鈣、磷的吸收，增大血中鈣、磷濃度，保證骨組織的正常礦化。二是直接作用于骨髓細胞，使之向骨細胞系分化，并刺激后者使其活動增強，促進血和骨中的檸檬酸與鈣合成配位化合物，轉(zhuǎn)運至新骨，有利于鈣鹽沉著。骨髓干細胞向單核細胞分化及單核細胞融合成破骨細胞等過程，同樣也受活性型維生素D調(diào)節(jié)。
調(diào)節(jié)免疫功能
維生素D具有免疫調(diào)節(jié)作用，在生理濃度下對免疫系統(tǒng)有各種各樣的影響，可改變機體對感染的反應(yīng)。維生素D通過維生素D受體作用于人類基因活動的調(diào)控，其靶組織包括有腸、骨骼、腎臟、胰、腦、垂體、胎盤、造血細胞等。
維生素D能抑制炎癥因子的產(chǎn)生。在許多不同細胞系中下調(diào)炎癥因子如IL-1、IL-6、IL-8等的表達。此外，維生素D在抑制單核細胞向樹突狀細胞的分化，促進單核細胞向巨噬細胞的分化，介導(dǎo)內(nèi)源性抗菌多腦(cathelicidin)基因的轉(zhuǎn)錄，增強單核細胞的殺菌活性和能力，抑制和清除病菌、病毒等多個免疫環(huán)節(jié)中發(fā)揮作用。單核細胞和其他先天抗原提呈細胞(APC)，特別是樹突狀細胞(DC)是維生素D免控調(diào)節(jié)作用的重要靶細胞。在APC向T細胞和B細胞提供抗原時，負責(zé)啟動適應(yīng)性免疫應(yīng)答，并能通過細胞因子等免疫原性或耐受性信號刺激分子表達調(diào)節(jié)應(yīng)答反應(yīng)。
吞噬細胞的維生素D活性化
腎和吞噬細胞中均含有1α-羥化酶，腎的1α-羥化反應(yīng)受血中甲狀旁腺激素和血清鈣的調(diào)節(jié)，而吞噬細胞的1α-羥化酶活性主要由干擾素(IFN-r)和LPS誘導(dǎo)。吞噬細胞產(chǎn)生的活性型維生素D不僅對全身鈣代謝有影響，對結(jié)核病人肉芽腫局部的吞噬細胞和淋巴細胞也有很強的影響。
維生素D受體
炎癥或抗原能刺激淋巴細胞活性化,并使之出現(xiàn)維生素D受體。人單核細胞具有特異性高、結(jié)合力很強的活性維生素D受體。這種受體的特性和腸管及腎分離出的受體完全一致。正常人末梢血中T、B淋巴細胞在正常狀態(tài)下，沒有維生素D受體，但一旦受PHA（植物血凝素）及ConAC（刀豆素A）等刺激時，在T、B細胞就會出現(xiàn)維生素D受體。
維生素D對吞噬細胞及淋巴細胞的影響
活性型維生素D能夠抑制吞噬細胞增殖、促進其分化并刺激吞噬細胞產(chǎn)生IL-1。同時1,25(OH)?D?對活化后的T細胞有明顯的抑制作用，主要表現(xiàn)為T細胞增殖周期延長、IL-1的分泌及干擾素的產(chǎn)生減少。在炎癥局部，吞噬細胞的活化促進1,25(OH)?D?的產(chǎn)生，而1,25(OH)?D?又反過來促進吞噬細胞的吞噬功能，使之對致炎因子及抗原進行有效的處理。由于抗原刺激，而所在T、B淋巴細胞出現(xiàn)的維生素D受體，可能是機體免疫系統(tǒng)反饋性自身調(diào)節(jié)的一種反應(yīng)，通過吞噬細胞產(chǎn)生的1,25(OH)?D?來抑制細胞免疫和體液免疫，使免疫反應(yīng)不呈過強狀態(tài)，以協(xié)調(diào)機體免疫程度。維生素D缺乏癥患兒有較高的感染性傾向就是由于吞噬細胞功能下降、機體免疫功能不健全所造成的。因此，常維持生理量的維生素D對維持機體免疫的正常狀態(tài)有很大意義。
對腫瘤細胞的作用
維生素D可能具有直接抗癌發(fā)生的特性。實驗證明，把潛在致癌物給予大鼠后，維生素D能降低大腸癌發(fā)病率約50%。此外，維生素D的細胞分化誘導(dǎo)作用與培養(yǎng)液中的鈣濃度無關(guān)系。在誘導(dǎo)M細胞向巨噬細胞分化的諸因子中，以合成甾醇劑地塞米松為最強，而1,25-(OH)?D?至少有此劑的100倍，其他維生素D誘導(dǎo)體的細胞分化作用比較弱，這種與鈣代謝無關(guān)的維生素D分化誘導(dǎo)作用也為腫瘤的治療打開了.一條新的途徑。
盈缺對健康的影響
維生素D缺乏癥
維生素D缺乏會導(dǎo)致鈣和磷吸收不足，骨骼鈣化不全，骨骼變軟，軟骨層增加、脹大，結(jié)果兩腿因受身體重力的影響而形成彎曲或畸形，這種疾病便稱為佝僂病或軟骨病。維生素D最主要的功能在于幫助鈣質(zhì)吸收，維持血鈣平衡。維生素D不足，鈣質(zhì)的吸收降低。對于兒童，會有膝外翻或O型腿等佝僂病的病癥發(fā)生。對于成年人則易有骨質(zhì)疏松癥癥、軟骨癥、彎腰駝背及牙齒松動脫落等現(xiàn)象。
同時，鈣質(zhì)的缺乏常常是因維生素D缺乏所導(dǎo)致，因此缺乏的癥狀和維生素D類似，嬰幼兒會有佝僂病，成人則會骨質(zhì)疏松、軟骨癥、彎腰駝背、牙齒松動脫落。嚴重的鈣質(zhì)缺乏，血清中血鈣濃度小于7毫克/分升時，則會引起肌肉痙攣的癥狀。
易發(fā)人群
維生素D缺乏會發(fā)生在嬰幼兒、老年人（通常光照不足）、素食主義者（尤其攝入低鈣高纖維者）和慢性酗酒者等人群中。大部分的維生素D缺乏都是由脂肪吸收不良或者嚴重的肝、腎疾病引起的，當(dāng)肝、腎有嚴重疾病時，可影響1,25-二羥維生素D?的合成。此外，某些藥物也會干擾維生素D代謝。通常來講，以下人群容易缺乏維生素D。
維生素D過量
口服或注射維生素D制劑過量均可致中毒，表現(xiàn)為高血鈣癥、高尿鈣癥、高血壓和軟組織鈣化等。會出現(xiàn)厭食、惡心、嘔吐、渴、多尿、關(guān)節(jié)疼等癥狀，伴隨有腎、心血管、肺、腦等全身異位鈣沉著，嚴重者腎、腦等臟器出現(xiàn)大片鈣化，腎結(jié)石。死因多為腎功能衰竭。
由于皮膚儲存的7-脫氫膽固醇有限，多曬太陽并和通過正常膳食來源的維生素D一般不會過量。
攝入與補充
血清中25(OH)D的濃度是反映機體維生素D狀況的最佳指標，通過競爭蛋白結(jié)合放射免疫法或高效液相色譜法測定血清25-(OH)D濃度可代表機體維生素D營養(yǎng)狀況。
維生素D與其他維生素顯然不同的是其來源主要不是依靠食物攝入，而是依賴陽光照射皮膚的途徑合成。
維生素D的皮膚合成
皮膚具有合成維生素D的能力，此合成反應(yīng)是在有效紫外線（290nm?330nm）的照射下發(fā)生的。日常生活中，有效紫外線可由太陽光線而來，當(dāng)皮膚的日光照射減少時，體內(nèi)維生素D的生成也隨之減少，這就造成了人體血中維生素D濃度隨季節(jié)變化而變化的現(xiàn)象。人體合成的維生素D是維生素D?，是人體所需的維生素D形式，是最適合人體生理功能狀態(tài)的維生素D化合物。
合成部位和原料
人體所需維生素D?有90?95%來源于自身的皮膚細胞，皮膚復(fù)層鱗狀上皮的棘細胞層和基底細胞層是合成維生素D的主要部位。人體合成維生素D?的原料是7-脫氫膽固醇(7-dehydrocholesterol,7-DHC)，由膽固醇轉(zhuǎn)化而來也稱維生素D?原。
合成過程
人體皮膚表皮細胞內(nèi)有豐富的維生素D?原，在陽光中波紫外線（波長在270?300納米）作用下7-脫氫膽固醇經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)化生成維生素D?。由于人體皮膚面積大，這一合成過程非常高效。如果過長時間暴露于陽光中，皮膚則會增加色素來阻擋紫外線以減少維生素D?的合成。維生素D?在表皮細胞合成后除細胞自身利用外，其余通過血液進入肝臟、脂肪組織儲存或者直接被靶細胞攝取利用。
影響因素
皮膚合成維生素D?受季節(jié)、緯度、海拔、空氣污染等諸多因素的影響，其中季節(jié)的影響尤為顯著，春冬季的維生素D缺乏相比夏秋季更為嚴重。戶外活動的減少與衣著也使得現(xiàn)代人皮膚接受到陽光照射的機會和時間愈來愈少，嚴重減少了維生素D?的自身來源。
食物來源與補充劑
食物來源
食物中攝入的維生素D約占總來源的5?10%包括維生素D?和維生素D?。食物中的維生素D?主要來源于酵母菌和蕈[xùn]類，如各類菇類食物。其中，口蘑（雙孢蘑菇）經(jīng)陽光或紫外線（尤其是UV-B波段）照射后，其含有的麥角甾醇可轉(zhuǎn)化為維生素D?。根據(jù)《中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量（2023版）》，一般成年人每日維生素D推薦攝入量為10微克，食用2~3個中等大小、經(jīng)日光照射2.5小時的口蘑，可基本滿足這一需求。維生素D?主要來源于魚類肝臟和魚油，其次是蛋類和海洋魚類，牛乳和人乳含量甚少。蔬菜、谷物及水果中幾乎不含維生素D。
補充劑
最早用來補充維生素D?的補充劑是魚肝油提取物及其制劑。作為藥品或食品補充劑的維生素D?來自生物半合成。維生素D?在提高人血清25(OH)D濃度方面比維生素D?更有效。由于人體自身合成的是維生素D?，理論上維生素D?更適用于維生素D不足的補充和維生D缺乏癥防治的首選。
風(fēng)險與禁忌
藥物相互作用
服用以下幾種類型的藥物會影響人體內(nèi)維生素D的代謝作用，若長期服用相關(guān)藥物應(yīng)同時向醫(yī)師咨詢維生素D的補充。
類固醇類
糖皮質(zhì)激素藥物如潑尼松，常用于減輕炎癥，可減少鈣的吸收，影響維生素D代謝。這些影響會進一步導(dǎo)致骨丟失，長期使用導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥的發(fā)展。
其他藥物
減肥藥奧利司他（商品名賽尼可和Alli）和降膽固醇藥物考來烯胺（商品名消膽胺，Locholest，Prevalite）會減少維生素D和其他脂溶性維生素的吸收。苯巴比妥和苯妥英鈉（商品Dilantin），用于預(yù)防和控制癲癇發(fā)作，增加了維生素D在肝代謝成的非活性化合物，會減少鈣吸收。
注意事項
動脈硬化、心功能不全、高膽固醇血癥、高磷血癥、對維生素D高度敏感及腎功能不全患者慎用；特殊人群用藥，比如嬰兒和兒童應(yīng)在醫(yī)師指導(dǎo)下用藥。
參考資料 >
PubChem.https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/5280793.2023-04-02
PubChem.https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/5280795.2023-04-02
風(fēng)濕用激素，骨頭被“糖”蛀.醫(yī)學(xué)界風(fēng)濕免疫頻道-今日頭條.2023-07-11