歐陽鋼 唐 曦 葛 偉 (江蘇省省級機關(guān)醫(yī)院，江蘇 南京 20024)

原發(fā)性骨質(zhì)疏松(OP)是以骨量減少、骨的微觀結(jié)構(gòu)退化為特征的，致使骨的脆性增加以及易于發(fā)生骨折的一種全身性骨骼疾病〔1〕。研究表明:OP尤其是老年性O(shè)P發(fā)生的重要因素是各種營養(yǎng)物質(zhì)特別是腸鈣吸收的減少〔2〕?，F(xiàn)將維生素D對腸鈣吸收的影響及其與OP的相關(guān)研究綜述如下。

1 維生素D的生物學特性

自1645年Whistler首先提出維生素D是一種抗佝僂病的營養(yǎng)成分后，人們對維生素D的認識不斷深入，維生素D主要包括維生素D2和維生素D3，二者結(jié)構(gòu)十分相似，易溶于脂肪、油和乙醚等有機溶媒，不溶于水，故稱為脂溶性維生素?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)1，25羥化維生素D3〔1，25-(OH)2D3〕是維生素D3的活性代謝產(chǎn)物，是重要的鈣調(diào)節(jié)激素。維生素D3是由真皮層的7-脫氫膽固醇經(jīng)紫外線照射產(chǎn)生的，在幾分鐘之內(nèi)迅速達到高峰。維生素D3的第一次羥化發(fā)生在C-25位點，在肝臟中被維生素D-25羥化酶催化產(chǎn)生骨化二醇，25(OH)D3繼而在腎臟由25(OH)D3-1α羥化酶催化進行羥基化作用，產(chǎn)生1，25(OH)2D、24，25(OH)2D。維生素 D 受體調(diào)節(jié) 1，25-(OH)2D3的生物效應(yīng)，1，25-(OH)2D3聯(lián)合VDR促進與維甲酸X受體的異源二聚化作用，與維甲酸受體和其他轉(zhuǎn)錄因子形成異源二聚體復合物，在啟動子區(qū)域調(diào)控運送維生素D反應(yīng)元件的一些基因，并聯(lián)同共激活劑影響目標基因的轉(zhuǎn)錄。

維生素D的激素或活性形式是1，25-(OH)2D3，它是由維生素D3連續(xù)羥基化作用產(chǎn)生的，從飲食和暴露于紫外線的皮膚中獲得的一種開環(huán)甾類化合物前體。1，25-(OH)2D3已經(jīng)從一種基本的微量營養(yǎng)素發(fā)展成為涉及一種復雜的內(nèi)分泌系統(tǒng)的激素，這種激素能調(diào)節(jié)骨礦物質(zhì)的平衡，保護骨骼的完整性，并且調(diào)節(jié)各種組織的細胞生長和分化。1，25-(OH)2D3協(xié)同甲狀旁腺激素共同調(diào)節(jié)血清鈣和磷的濃度，從而保持適當?shù)墓趋赖V化〔3〕。1.25-(OH)2D3的一個主要功能是促進鈣和磷的腸道吸收。循環(huán)1，25-(OH)2D3是腸鈣吸收的首要激素調(diào)節(jié)。1，25(OH)2D3的主要靶器官是腸黏膜，其通過指示鈣轉(zhuǎn)動系統(tǒng)以適應(yīng)不同的鈣的攝入量〔4〕。1，25-(OH)2D3作為一種激素在血液循環(huán)中調(diào)節(jié)骨骼的動態(tài)平衡。它也可能直接對骨產(chǎn)生影響，因為必須進行連續(xù)的骨骼重塑以維持骨骼的完整性。在體外的研究表明，1，25-(OH)2D3刺激成骨細胞和內(nèi)在骨形成細胞，并最終分化和基質(zhì)鈣化沉淀。相反地，當食物來源不足以維持正常血鈣，1，25-(OH)2D3可刺激骨鈣動員，它是通過促進前體細胞分化為成熟的骨骼再吸收的破骨細胞〔5〕。

因此，維生素D代謝產(chǎn)物的作用主要通過直接促進腸鈣吸收以及激活骨吸收來維持血清鈣水平。在生長過程中維生素D內(nèi)分泌系統(tǒng)失常會導致OP〔6〕。陽光照射減少，皮膚產(chǎn)生維生素D減少，1，25-(OH)2D3生成減少并繼發(fā)甲狀旁腺功能亢進，增加骨轉(zhuǎn)換，骨量減少進而OP〔7〕。相反，已有研究表明補充維生素D可以大幅度增加骨密度，減少中老年人OP性骨折的發(fā)生率〔8〕。

2 腸鈣吸收過程

腸鈣的吸收機制涉及兩個方面。吸收的主要途徑是飽和跨細胞過程，由維生素D通過鈣結(jié)合蛋白調(diào)節(jié)而實現(xiàn)的，主要發(fā)生在十二指腸。第二種過程是一種不飽和旁運輸過程，即被動擴散過程，發(fā)生在整個小腸。腸鈣的跨細胞運輸包括3個步驟:①內(nèi)腔鈣首先通過兩個鈣離子通道的頂端刷狀緣;②鈣結(jié)合蛋白促進的跨細胞鈣轉(zhuǎn)運;③ATP依賴性鈣泵將鈣轉(zhuǎn)出細胞。

兩個上皮鈣離子(Ca2+)通道分別是TRPV5和TRPV6，這些通道具有激活的鈣離子的滲透性，對鈉鈣離子交換的選擇性遠遠大于其他TRP家庭成員，這兩個通道的電流電壓關(guān)系表現(xiàn)為內(nèi)向整流，區(qū)別于其他TRPV通道表現(xiàn)的外向整流，TRPV5和TRPV6位于腸刷狀緣膜上，具有調(diào)節(jié)腸鈣吸收過程中Ca2+進入細胞內(nèi)的速率，它們都受鈣依賴性反饋抑制〔9〕。TRPV5調(diào)節(jié)鈣重吸收的激活階段，TRPV5基因敲除大鼠表現(xiàn)為鈣重吸收受損，高尿鈣，維生素D過多以及腸鈣吸收過多〔10〕。TRPV5(-/-)大鼠在早期可以促進與年齡相關(guān)的甲狀旁腺功能亢進以及OP，說明TVPV5在整體鈣穩(wěn)態(tài)上起著至關(guān)重要的作用，TRPV6基因敲除大鼠腸鈣吸收減少60%，骨密度同樣減少，說明TRPV6對組織中Ca2+穩(wěn)定發(fā)揮著直接的作用〔11〕。在人類十二指腸中觀察TRPV6轉(zhuǎn)錄發(fā)現(xiàn)十二指腸TRPV6呈維生素D依賴性的表達，但在老年婦女中TRPV6以及VDR表達減少并且不呈維生素D依賴性，這可以部分解釋老年絕經(jīng)后婦女腸鈣吸收減低〔12〕。

旁運輸過程是Ca2+通過位于腸頂端區(qū)域的緊密連接，此過程是一種被動運輸過程，依賴于整個上皮細胞的濃度和電梯度，當Ca2+攝取足量時，旁運輸主要在空腸和回腸進行被動非飽和運輸過程，其被動非飽和運輸?shù)男ЧQ于Ca2+在遠端小腸的溶解度，食糜在特定腸段的停留時間以及從腸腔擴散到淋巴和血的速率〔13〕。

腸鈣結(jié)合蛋白是一種可溶性并且受維生素D調(diào)節(jié)的鈣結(jié)合蛋白，大鼠鈣結(jié)合蛋白的穩(wěn)態(tài)水平與不同環(huán)境的腸鈣轉(zhuǎn)運有密切關(guān)系。CaBP-28k和CaBP-9k兩種鈣結(jié)果蛋白負責將Ca2+從腸上皮細胞的頂側(cè)跨細胞轉(zhuǎn)運至細胞基底部。CaBP-28k存在于鳥類十二指腸中，CaBP-9k存在于哺乳動物十二指腸中，兩種蛋白分別被不同的基因編碼，CaBP-9k被稱作是“細胞內(nèi)鈣的渡輪”，加快鈣從腸上皮細胞表面微絨毛極到細胞基底膜的流動〔14〕。單獨CaBP-28k基因敲除大鼠不影響體內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)，但CaBP-28k和CaBP-9k基因敲除大鼠顯著影響缺鈣條件下的鈣轉(zhuǎn)運過程〔15〕。但也有研究表明CaBP-9k的誘導并不總是與增加的腸鈣吸收相互聯(lián)系〔16〕。有關(guān)基因研究鈣結(jié)合蛋白對鈣穩(wěn)態(tài)的作用，目前還存在爭議。

除了鈣結(jié)合蛋白，ATP-依賴性鈣泵對鈣轉(zhuǎn)動也起著重要的作用，鈣泵在信號傳導和體內(nèi)平衡的條件下將Ca2+轉(zhuǎn)出細胞。一些研究表明1，25-(OH)2D3給藥后鈣泵mRNA表達水平與鈣轉(zhuǎn)運有相關(guān)性，大鼠鈣泵蛋白水平與老年階段和1，25-(OH)2D3給藥的鈣轉(zhuǎn)運有關(guān)〔17〕。

Ca2+交換在腸鈣吸收過程中也發(fā)揮著重要作用。Ca2+進入上皮細胞有可能由載體為媒介，H+/Ca2+交換是通過線粒體隔離Ca2+的主要手段，Na+/H+交換在膜小泡催化H+/Ca2+交換〔13〕，哺乳類動物Na+/Ca2+交換體是交換蛋白超級家族(Ca-CA超級家族)成員，其主要作用是提供和控制Ca2+穿過細胞質(zhì)膜或細胞內(nèi)間隔。如果胞質(zhì)腔內(nèi)的Ca2+水平遠遠低于細胞外水平，Na+/Ca2+交換體就會將Ca2+轉(zhuǎn)出細胞質(zhì)，這個交換體是完全可逆的，而且是特殊條件下的亞細胞定位并被劃分離子梯度，它允許鈣離子進入并對Ca2+細胞間隔之間的運動發(fā)揮更多的專業(yè)角色〔18〕。

3 維生素D對腸鈣吸收的影響

維生素D是保持鈣穩(wěn)態(tài)的主要因素，也是骨生長和維持的必需品。目前已經(jīng)證實維生素D的活性激素-1，25-(OH)2D3是腸鈣吸收的主要控制激素。由于飲食鈣減少，生長或者懷孕等使體內(nèi)鈣需求增加，1，25-(OH)2D3的合成隨之增加，并加快腸鈣吸收的速度，1.25-(OH)2D3刺激上皮鈣通道和細胞膜鈣泵合成，并誘導鈣結(jié)合蛋白的形成〔19〕。腸鈣吸收的跨細胞轉(zhuǎn)運主要由維生素D的激素代謝產(chǎn)物1，25-(OH)2D3調(diào)節(jié)，它通過配體與經(jīng)典的維生素D核心受體結(jié)合激活基因的轉(zhuǎn)錄過程，一些研究表明VDR能夠積極地調(diào)節(jié)與腸鈣轉(zhuǎn)運相關(guān)的TRPV5、CaBP-28k和 PMCA1b的 MRNA 及蛋白表達〔20〕。因此，VDR通過調(diào)節(jié)鈣結(jié)合蛋白影響鈣跨細胞轉(zhuǎn)運發(fā)揮作用;通過調(diào)節(jié)TRPV加快鈣進入細胞的速度;通過調(diào)節(jié)鈣泵影響鈣轉(zhuǎn)出細胞過程。實驗研究中通常利用維生素D受體(VDR)敲除老鼠觀察VDR對腸鈣吸收的重要性，有研究證實，VDR缺失的老鼠，其鈣吸收效率比正常鼠降低70%以上，腸鈣吸收的降低又引起生長緩慢，低血鈣，高血清甲狀旁腺激素以及 OP〔21〕。已經(jīng)證實VDR水平是在多種情況下影響腸鈣吸收，如在老齡化和雌激素缺失后伴隨腸道VDR的減少，從而使基底部和維生素D反應(yīng)性的鈣吸收降低。在VDR等位基因敲除的老鼠腸道細胞系 Caco-2中可誘導 VDR過度表達從而增加1，25-(OH)2D3調(diào)節(jié)的跨細胞鈣轉(zhuǎn)運，但同時降低腸VDR水平并最終降低1，25-(OH)2D3調(diào)節(jié)的腸鈣吸收效率，VDR的一些基因多態(tài)性如Fok I多態(tài)位點可能也影響腸鈣吸收，但其機制尚不清楚〔22〕。

1，25 -(OH)2D3除了影響跨細胞鈣轉(zhuǎn)運，對旁鈣轉(zhuǎn)運過程同樣發(fā)揮有重要作用，1，25-(OH)2D3通過非基因信號途徑刺激十二指腸鈣旁運輸。正常情況下，1，25-(OH)2D3非基因活動非常迅速，通常在2 min內(nèi)在MEK通路上完成與其激活信號酶-MAPK的結(jié)合而產(chǎn)生活動，其對鈣旁轉(zhuǎn)運的刺激作用相當?shù)乜欤圆荒苡苫蚪閷Оl(fā)生轉(zhuǎn)錄、翻譯及蛋白質(zhì)定位。這一快速活動需要1，25-(OH)2D3與被稱作膜相關(guān)性快速反應(yīng)激素結(jié)合蛋白(MARRS)結(jié)合來完成〔23〕。維生素D含量偏低在老年人中相當常見，這可能是血漿1，25-(OH)2D3和腸鈣吸收效率降低的重要因素，一些研究者發(fā)現(xiàn)OP患者血清1，25-(OH)2D3低于正常，另一組報道稱，當把OP患者以鈣吸收為基礎(chǔ)分級，鈣吸收障礙的患者血清1，25-(OH)2D3水平顯著低于正?！?4〕。

綜上所述，維生素D在OP相關(guān)性因素-腸鈣吸收方面起著重要的作用，維生素D缺乏或活性降低是OP發(fā)生的重要原因之一。但是，關(guān)于VDR相關(guān)的靶基因活化的確切分子機制尚不清楚，人和動物在老齡化腸道VDR都減少的看法還存在爭議。因此，對于維生素D對腸鈣吸收的確切機制尚需進一步研究。

1 NIH Consensus Development Panel on Osteoporosis Prevention，Diagnosis，and Therapy.Osteoporosis prevention，diagnosis，and therapy〔J〕.JAMA，2001;285:785-95.

2 Devine A，Wilson SG，Dick IM，et al.Effects of vitamin D metabolites on intestinal calcium absorption and bone turnover in elderly women〔J〕.Am J Clin Nutr，2002;75(2):283-8.

3 Kim CJ.Vitamin D dependent rickets type I〔J〕.Korean J Pediatr，2011;54(2):51-4.

4 Joan M，Lappe RN.The role of vitamin D in human health:a paradigm shift medicine〔J〕.J Evid Based Complement Altern Med，2011;16:58.

5 St-Arnaud R.The direct role of vitamin D on bone homeostasis〔J〕.Arch Biochem Biophys，2008;473(2):225-30.

6 Tsugawa N.Vitamin D and osteoporosis:current topics from epidemiological studies〔J〕.Rinsho Byori，2010;58(3):244-53.

7 Mosekilde L.Vitamin D and the elderly〔J〕.Clin Endocrinol(Oxf)，2005;62(3):265-81.

8 Czernichow S，F(xiàn)an T，Nocea G，et al.Calcium and vitamin D intake by postmenopausal women with osteoporosis in France〔J〕.Curr Med Res Opin，2010;26(7):1667-74.

9 Hoenderop JG，Nilius B，Bindels RJ.Calciuma bsorption across epithelia〔J〕.Physiol，2005;85:373-422.

10 Renkema KY，Nijenhuis T，van der Eerden BC，et al.Hypervitaminosis D mediates compensatory Ca2+hyperabsorption in TRPV5 knockout mice〔J〕.J Am Soc Nephrol，2005;16(11):3188-95.

11 Lieben L，Benn BS，Ajibade D，et al.Trpv6 mediates intestinal calcium absorption during calcium restriction and contributes to bone homeostasis〔J〕.Bone，2010;47(2):301-8.

12 Walters JR，Balesaria S，Chavele KM，et al.Calcium channel TRPV6 expression in human duodenum:different relationships to the vitamin D system and aging in men and women〔J〕.J Bone Miner Res，2006;21(11):1770-7.

13 Khanal RC，Nemere I.Regulation of intestinal calcium transport〔J〕.Annu Rev Nutr，2008;28:179-96.

14 Wasserman RH.Comments on the essentiality of calbindin-D9k and calcium channel TRPV6 for optimal active intestinal calcium transport in vitro〔J〕.Ann New York Acad Sci，2010;1192:365-6.

15 Ko SH，Choi KC，Oh GT，et al.Effect of dietary calcium and 1，25-(OH)2D3 on the expression of calcium transport genes in calbindin-D9k and-D28k double knockout mice〔J〕.Biochem Biophys Res Commun，2009;379(2):227-32.

16 Benn BS，Ajibade D，Porta A，et al.Active intestinal calcium transport in the absence of transient receptor potential vanilloid type 6 and calbindin-D9k〔J〕.Endocrinology，2008;149(6):3196-205.

17 Balesaria S，Sangha S，Walters JR.Human duodenum responses to vitamin D metabolites of TRPV6 and other genes involved in calcium absorption〔J〕.Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol，2009;297(6):G1193-7.

18 Lytton J.Na+/Ca2+exchangers:three mammalian gene families control Ca2+transport〔J〕.Biochem J，2007;406(3):365-82.

19 Wasserman RH.Vitamin D and the dual processes of intestinal calcium absorption〔J〕.J Nutr，2004;134(11):3137-9.

20 Xi Q，Wang S，Ye Z，et al.Adenovirus-delivered microRNA targeting the vitamin D receptor reduces intracellular Ca(2+)concentrations by regulating the expression of Ca-transport proteins in renal epithelial cells〔J〕.BJU Int，2010;107(8):1314-9.

21 Song Y，Kato S，F(xiàn)leet JC.Vitamin D receptor(VDR)knockout mice reveal VDR-independent regulation of intestinal calcium absorption and ECaC2 and calbindin D9k mRNA〔J〕.J Nutr，2003;133:374-80.

22 Abrams SA，Griffin IJ，Hawthorne KM，et al.Vitamin D receptor Fok1 polymorphisms affect calcium absorption，kinetics，and bone mineralization rates during puberty〔J〕.J Bone Miner Res，2005;20:945-53.

23 Tudpor K，Teerapornpuntakit J，Jantarajit W，et al.1，25-dihydroxyvitamin D(3)rapidly stimulates the solvent drag-induced paracellular calcium transport in the duodenum of female rats〔J〕.J Physiol Sci，2008;58(5):297-307.

24 Nordin BEC，Need AG，Morris HA，et al.Effect of age on calcium absorption in postmenopausal women〔J〕.Am J Clin Nutr，2004;80(4):998-1002.