楊春華

【摘要】文章就維生素D的結構、來源、在人體內(nèi)的代謝、主要生理功能、應用及合成的現(xiàn)狀作了簡要介紹，旨在使讀者對維生素D有一個全面的了解。

【關鍵詞】維生素D；生化代謝；生理功能；合成

お

Introduction of Vitamin D

YANG Chun-hua.Yongzhou Vocational Technical College，Yongzhou 425000

【Abstract】 The article aims to introduce the structure,resource and the metabolism of Vitamin D.It proceeds to present the physiology function,application and the synthesis.So as the readers can have a good understanding of Vitamin D.

【Key words】Vitamin D; Biochemistry supersession; Physiology function; Synthesis

早在20世紀30年代初，科學家研究發(fā)現(xiàn)，多曬太陽或食用紫外光照射過的橄欖油、亞麻籽油等可以抗軟骨病，科學家們進一步研究發(fā)現(xiàn)并命名人體內(nèi)抗軟骨病的活性組分為維生素D。現(xiàn)我們已知維生素D是人和家畜、家禽生長、繁育、維持生命和保持健康的必不可少的營養(yǎng)必需物質(zhì)。目前維生素D的各種生理功能的研究是科學工作者的一個研究熱點。

1 維生素D的結構和化學性質(zhì)

維生素D為脂溶性維生素，是固醇類衍生物。現(xiàn)已知的維生素D有多種，比較重要的是維生素D₂和D₃，它們的結構很相似，只是側鏈有差別。結構式為：

維生素D是無色晶體，溶于脂肪，脂溶劑及有機溶媒中，化學性質(zhì)穩(wěn)定，在中性和堿性溶液中耐熱，不易被氧化，但在酸性溶液中則逐漸分解。維生素D水溶液中由于有溶解氧而不穩(wěn)定，雙鍵還原后使其生物效應明顯降低^[1]。因此，維生素D一般應存于無光，無酸，無氧或氮氣的低溫環(huán)境中。

2 維生素D的來源

維生素D都是由相應的維生素D原經(jīng)紫外線照射轉變而來的。維生素D原是環(huán)戊烷多氫菲類化合物。維生素D原B環(huán)中5，7位為雙鍵，可吸收270~300 nm波長的光量子，從而啟動一系列復雜的光化學反應而最終形成維生素D。如果維生素D原為麥角固醇，則光照產(chǎn)物是維生素D₂，如果維生素D原是7-脫氫膽固醇，則光照產(chǎn)物是維生素D₃。維生素D₂又名麥角鈣化醇，主要由植物中合成，酵母，麥角，覃類等含量較多。維生素D₃又名膽鈣化醇，大多數(shù)高等動物的表皮和皮膚組織中都含7-脫氫膽固醇，只要陽光或紫外光照射下經(jīng)光化學反應可轉化成維生素D₃。維生素D₃主要存在于海魚、動物肝臟、蛋黃和瘦肉、脫脂牛奶、魚肝油、乳酪、堅果和海產(chǎn)品中。兩種維生素D具有同樣的生理作用。人體的維生素主要由人體自身合成和動物性食物中獲得。

3 維生素D的生化代謝

人們發(fā)現(xiàn)維生素D本身并沒有生理功能，只有轉變?yōu)樗幕钚孕问讲拍艹蔀橛猩砘钚缘挠行镔|(zhì)。維生素D的活性形式有：25-羥維生素D₃、1，25-二羥維生素D₃、24，25-二羥維生素D₃等，其中以1，25-二羥維生素D₃為主要形式。膳食中的維生素D₃在膽汁的作用下，在小腸乳化被吸收入血。從膳食和皮膚兩條途徑獲得的維生素D₃與血漿α-球蛋白結合被轉運至肝臟后，首先在肝細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體中，經(jīng)25-羥化酶作用，變成25-羥維生素D₃，然后再在腎臟中混合功能氧化酶-1α羥化酶作用，變成1，25-二羥維生素D₃，其活性比25-羥維生素D₃高500~1000倍^[2]。然后在DBP轉運蛋白的載運下，經(jīng)血液到達小腸、骨等靶器官中與靶器官的核受體(VDRn)或膜受體(VDRm)結合，發(fā)揮相應的生物學效應。

4 維生素D的主要生理功能

4．1 調(diào)節(jié)鈣、磷代謝 維生素D的主要作用是調(diào)節(jié)鈣、磷代謝，促進腸內(nèi)鈣磷吸收和骨質(zhì)鈣化，維持血鈣和血磷的平衡。具有活性的維生素D作用于小腸黏膜細胞的細胞核，促進運鈣蛋白的生物合成。運鈣蛋白和鈣結合成可溶性復合物，從而加速了鈣的吸收。維生素D促進磷的吸收，可能是通過促進鈣的吸收間接產(chǎn)生作用的。因此，活性維生素D對鈣、磷代謝的總效果為升高血鈣和血磷，使血漿鈣和血漿磷的水平達到飽和程度。有利于鈣和磷以骨鹽的形式沉積在骨組織上促進骨組織鈣化。

4．2 促進骨骼生長 維生素D₃可以通過增加小腸的鈣磷吸收而促進骨的鈣化。即使小腸吸收不增加，仍可促進骨鹽沉積，可能是維生素D₃使Ca²⁺通過成骨細胞膜進入骨組織的結果。VD3的缺乏是引起佝僂病的原因，長期缺乏陽光照射的幼兒，由于骨質(zhì)鈣化不足易使骨骼生長不良。單純增加食物中鈣質(zhì)，如果維生素D₃不足，仍然不能滿足骨骼鈣化的要求。但1，25-二羥維生素D₃對骨組織的作用具有兩重性。生物劑量的1，25-二羥維生素D₃能提高成骨細胞活性，增加成骨細胞數(shù)目，超過生理劑量則提高破骨細胞的活性。

4．3 對細胞生長分化的調(diào)節(jié) 1，25-二羥維生素D₃對白血病細胞，腫瘤細胞以及皮膚細胞的生長分化均有調(diào)節(jié)作用。如骨髓細胞白血病患者的新鮮細胞經(jīng)1，25-二羥維生素D₃處理后，白細胞的增殖作用被抑制并使之誘導分化。1，25-二羥維生素D₃還可使正常人髓樣細胞分化為巨噬細胞和單核細胞，這可能是其調(diào)節(jié)免疫功能的一個環(huán)節(jié)。1，25-二羥維生素D₃對其他腫瘤細胞也有明顯的抗增殖和誘導分化作用。如1，25-二羥維生素D₃可使種植于小鼠內(nèi)的肉瘤細胞體積縮小，使小鼠體內(nèi)結腸癌和黑色素瘤種植物的生長受到明顯抑制。對原發(fā)性乳腺癌、肺癌、結腸癌、骨髓腫瘤細胞等均有抑制作用。此外，1，25-二羥維生素D₃還能加速巨噬細胞釋放腫瘤壞死因子，而后者具有廣泛的抗腫瘤效應。1，25-二羥維生素D₃可明顯抑制表皮角化細胞和皮膚成纖維細胞的增殖并誘導其分化，故推測1，25-二羥維生素D₃對某些皮膚過度擴生性疾病可能有治療作用^[3]。

4．4 對免疫功能的調(diào)節(jié) 維生素D具有免疫調(diào)節(jié)作用，是一種良好的選擇性免疫調(diào)節(jié)劑。當機體免疫功能處于抑制狀態(tài)時，1，25-二羥維生素D₃主要是增強單核細胞，巨噬細胞的功能，從而增強免疫功能，當機體免疫功能異常增加時，它抑制激活的T和B淋巴細胞增殖，從而維持免疫平衡。1，25-二羥維生素D₃對免疫功能調(diào)節(jié)的機制主要有：①通過1，25-二羥維生素D₃受體介導；②通過抑制原單核細胞增殖而間接刺激單核細胞增殖，促進單核細胞向有吞噬作用的巨噬細胞轉化^[4]。在防治自身免疫性腦機髓炎、類風濕性關節(jié)炎、多發(fā)性硬化癥、Ⅰ型糖尿病和炎性腸病等有一定療效。

5 維生素D的應用和生產(chǎn)

5．1 維生素D的應用 隨著人類對維生素D的生理活性的研究的深入，維生素D的重要性更加突出，現(xiàn)廣泛應用于藥物制劑、食品添加劑和飼料添加劑等3個方面。做為藥物制劑，在臨床上主要用于治療佝僂病、軟骨病、骨質(zhì)疏松、甲狀腺機能減退、銀屑病等病癥；做為食品飲料添加劑，它可添加于牛奶、乳制品、飲料、餅干、糖果中，用于預防維生素D缺乏癥；維生素D作為家禽和家畜的飼料添加劑，可增加肉、蛋、奶的產(chǎn)量，提高其營養(yǎng)價值。

5．2 維生素D的合成 目前，全世界只有少數(shù)幾個發(fā)達國家生產(chǎn)維生素D，其中以瑞士的羅氏公司產(chǎn)量最大。我國每年對維生素D的需求在10噸以上，因此，維生素D的開發(fā)生產(chǎn)對國內(nèi)飼料工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)展具有重大經(jīng)濟和社會意義。

前面我們已經(jīng)知道，麥角固醇經(jīng)光照可得VD2，7-去氫膽固醇經(jīng)光照得VD3。近幾十年來，國內(nèi)外眾多科學家從有機合成光化學角度開展了全面研究。光化學合成VD2的原料麥角固醇主要來自酵母發(fā)酵，從生產(chǎn)青霉素等藥物的廢菌絲或植物油、香菇等產(chǎn)品中提取。北京化工大學從青霉素菌絲體提取麥角固醇，收率達50%，并成功開發(fā)了一種高效的低壓汞燈作為紫外光源，對麥角固醇生產(chǎn)維生素D₂進行了連續(xù)式光反應器的工業(yè)化規(guī)模放大實驗，并對反應條件進行了優(yōu)化，得出最佳工藝條件為：無水乙醇作為溶劑，麥角固醇初始濃度為1．0~1．2 g/L，停留時間控制在26~28 min。此時，麥角固醇轉化率為60%，目的產(chǎn)物選擇性得率為65%。此工藝具有副產(chǎn)物少，產(chǎn)率高，便于操作等優(yōu)點^[5]。

迄今為止，維生素D₃的合成與生產(chǎn)都是從膽固醇出發(fā)，首先經(jīng)一系列化學反應，將膽固醇轉化成7-去氫膽固醇，后者再經(jīng)光照發(fā)生開環(huán)反應，生成預維生素D₃，它再經(jīng)受熱，異構化為維生素D₃。光化學合成維生素D₃的原料7-去氫膽固醇主要由動物體提取的膽固醇合成，中國科學院理化技術研究所開發(fā)了一條從膽固醇合成7-去氫膽固醇的新路線。該路線應用了可回收利用的氧化反應催化劑，氧化劑用的是空氣，該催化劑可選擇性催化氧化使酰化膽固醇生成7-酮基?；懝檀迹俳?jīng)相應的還原、脫除等反應制備7-DHC。反應過程中不會有難于除去的雜質(zhì)生成；天然膽固醇中含有的雜質(zhì)會在合成處理的過程中自然除去。另外，摒棄了傳統(tǒng)的溴化和脫除溴化氫的方法制備7-DHC，也避免了使用重金屬化合物為氧化劑或氧化反應催化劑，完全杜絕了重原子溴對光化學反應的不良影響。因此，該路線合成的產(chǎn)率高達55%；產(chǎn)品質(zhì)量好，純度高于95%(傳統(tǒng)的合成方法，產(chǎn)率約為40%左右，且含有影響光化學反應的雜質(zhì)，純度為90%)^[6]。

6 結束語

隨著對維生素D的生理功能研究的深入，它的應用必將更加廣泛，人類對它的需求也會更多，大規(guī)模的使用維生素D所面臨的主要問題是降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在完善現(xiàn)有合成技術同時，努力開發(fā)和研究新的維生素D合成技術具有現(xiàn)實意義。

參考文獻

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