陳超劉志超祝永剛肖輝燈郭菲宇張萬祥盧通齊磊柳根哲

首都醫(yī)科大學附屬北京中醫(yī)醫(yī)院骨科，北京 100010

維生素D(Vitamin D，VD)是一種脂溶性物質，由皮膚光解陽光中的紫外線生成，因此被稱為“陽光維生素”。實際上，VD也是存在于人體的一種類固醇類激素。正常人群戶外運動時通過陽光照射即可自身產生VD。然而，對于某些人群卻做不到，如常居室內的人群，特別是居住在北半球的人，接觸陽光時間有限，這些人群VD的來源只能通過食物攝取，對于他們來說，VD才是傳統(tǒng)意義上的維生素[1-2]。隨著現(xiàn)代生活水平的提高和人們對VD缺乏的重視，臨床VD缺乏的患者已越來越少，但由于VD攝入過量引起中毒的現(xiàn)象卻不少發(fā)生。

1 VD的概述

1.1 VD的發(fā)展史

1919年Edward Mellanhy等[3]最早發(fā)現(xiàn)患有佝僂病的狗通過喂食魚肝油后癥狀逐漸好轉或治愈，然而他并不知道魚肝油中哪種維生素成分起作用。1922年，McCollum[4]最早證實VD和骨形成以及預防低血鈣搐搦等相關，并將其命名為“維生素D”。而早在1919年，Huldshinsky[5]就得知佝僂病患兒通過長時間戶外陽光照射后癥狀能獲得很大改善，此后學者證明是皮膚的一些非活性成分通過陽光中紫外線激活后產生VD3。佝僂病嬰兒通過長時間紫外線照射，骨骼鈣化的速度增加，當時人們已經認識到佝僂病的發(fā)生與人體缺乏某種脂溶性物質相關，后來人們通過長時間紫外線照射酵母和皮膚分別獲得了VD2和VD3這兩種物質。1932年，人們鑒定出了VD2的化學結構，將其命名為麥角骨化醇，只有酵母及某些菌類含有的麥角骨化醇經過紫外線照射可形成VD2。1936年，人們發(fā)現(xiàn)通過紫外線長時間照射7-脫氫膽固醇可生成VD3，并將其命名為膽骨化醇。1960年，人們分離出VD的代謝產物25(OH)2D3。1970年，人們發(fā)現(xiàn)了在腎臟生成的VD的活性產物1，25(OH)2D3，并闡述了VD的代謝途徑。

維生素D有VD2和VD3兩種形式，VD2(麥角骨化醇)主要來源于植物和真菌。VD3(膽骨化醇)主要存在于深海魚的脂肪中。相關實驗對比研究[6]證明VD3效果優(yōu)于VD2，而且在臨床中應用也更多。1980年,隨著VD受體核心地位的確立，VD在造血方面、細胞進化、胰島素分泌等方面都有作用。而且VD受體基因多態(tài)性以及其與骨密度[7]、鉛腎毒性的關系也成為近年來研究的熱點[8-9]。近年來，人們研究發(fā)現(xiàn)VD水平與肝疾病[10]、牙周疾病[11]、皮膚相關疾病[12]、高血壓及2型糖尿病[13]、血脂紊亂、代謝綜合征[14]、過敏性疾病及哮喘[15-16]、心血管疾病[17]、結核病[18]、慢性腎臟病[19]、各種癌癥[20-21]、感染[22-23]、甚至死亡率[24]密切相關。而且最新研究[25]發(fā)現(xiàn)，母乳維生素D缺乏增加子代后凸畸形概率。此外，VD在全身免疫應答及抗炎方面也起到重要作用[26-27]。

1.2 VD的來源

人體內VD的來源有兩種途徑[4]：(1)外源性途徑：通過食用魚類、蛋類、奶制品及動物內臟后，經過腸道消化后形成的VD。(2)內源性途徑：皮膚中膽固醇衍生物(7-脫氫膽固醇)經紫外線照射后產生VD前體，然后轉化成VD3。由于日常食物VD含量不足，所以許多國家強化使用某些富含VD的食品(如牛奶、乳制品和嬰兒食品等)來預防佝僂病，這些食品間接豐富了VD的來源。此外，VD也可以從添加劑中獲得，例如復合維生素添加劑通常含有50萬IU/g的VD3，而且在膠囊/片劑中，例如碳酸鈣片，每片可含400～500 IU的VD3，基本滿足人體需求(18～65 歲人群主張每日攝取VD量是 400 IU，>60歲人群主張每日攝入VD量為 600 IU)。

此外，VD可通過紫外線(295～300 nm)照射在皮膚產生的光解反應合成。此光解反應是通過固醇核B環(huán)的5，7雙鍵吸收紫外線，打開雙鍵，生成更穩(wěn)定的同分異構體——s-反式、s-順式前VD3，這種反應可以使5%～15%的7-脫氫膽固醇轉化為VD3。Holick預估1/2紅斑量(MED[28]就是陽光導致皮膚出現(xiàn)輕微粉紅色和產生可探測性紅斑的量，是輕度曬傷的標志)的陽光照射，可以產生10 000～250 000 IU的VD，他認為每周接受2～3次1/4 MED的陽光照射，大約產生15 000 IU的VD，即可滿足機體的需要[29]；對于正常人群，作為VD的來源，陽光一般比食物更重要。

1.3 VD的吸收與轉運

1.3.1微粒依賴性的被動擴散：VD通過不飽和的被動擴散經小腸吸收，此過程依賴于微粒的溶解及膽鹽的助溶作用[30]。

1.3.2從乳糜顆粒轉運到血漿：VD與乳糜微粒表面脂蛋白結合，因為VD的一部分可以從乳糜顆粒轉運到血漿中的結合蛋白，也可以直接或隨乳糜微粒降解。在血漿中不被轉運的VD與乳糜顆粒的殘余部分被肝臟吸收，在肝臟被轉運給相同的結合蛋白并釋放入血漿。

1.4 VD的組織分布

與其他脂溶性維生素不同，VD不儲存于肝臟(某些魚類肝臟除外)，在腸道吸收或在皮膚合成的VD幾個小時內到達肝臟，但它會很快從肝臟均勻地分布到其他組織的疏水部位。所以，VD在脂肪組織濃度稍高，但是在脂肪組織中VD大部分與脂質相結合，因此代謝比較困難。體內大約一半的VD以VD3的形式存在，而另外一主要存在形式就是25(OH)D3，約占全部的20%。然而在血漿中，25(OH)D3的代謝產物占大多數(shù)。腎臟、肝臟、肺、主動脈和心臟通常都會蓄積25(OH)D3[31]。

1.5 VD的代謝及代謝功能

1.5.1VD的代謝[32]：通過外來吸收和內源產生的VD，被25-羥化酶作用后產生25-羥基維生素D(25-OH-VD)，然后在有氧條件下通過還原性輔酶Ⅰ生成25(OH)D3。25(OH)D3可以在肝內脂肪中儲存，也可以通過血液進行轉運。25(OH)D3作為VD的代謝產物，它在人體內的濃度最高。然后，25(OH)D3在1α羥化酶羥基化下形成1，25(OH)2D3，即活性VD3，也就是促進鈣離子吸收的最終活化產物。在人體內約85%的活性VD3與VD結合蛋白(vitamin D binding protein，BDP)連合，0.4%為游離狀態(tài)，剩余的則與白蛋白相結合。1，25(OH)2D3屬于一種具有高度生理活性的物質，增加腸道對鈣離子攝取的同時，也可以推動骨形成及抑制骨吸收，是維持機體鈣離子平衡的重要因素。人體中的VD3最終可與肝臟中的葡萄糖醛酸或硫酸結合，通過膽汁排出體內。

1.5.2VD的代謝功能[33-35]：VD促進小腸中鈣離子的吸收、磷酸鹽的攝取以及鈣、磷的腎吸取和礦物質的骨更新、鈣磷穩(wěn)態(tài)，相反，鋅、鐵、硼、鉛這幾種礦物中元素也可以影響VD的轉運。VD3是一種類固醇激素，通過還原酶和羥化酶作用后產生1，25(OH)2D3即活性VD3，活性VD3在VD受體(VDR)作用下發(fā)揮生物學效應。核內類固醇/甲狀腺激素受體超基因家族中基因種類繁多，VDR是其中一員，VDR經典靶器官組織不僅包括肝臟、腎臟、泌尿生殖器、腸道、骨骼，還包括心、腦、甲狀旁腺、卵巢、輸卵管、子宮、宮頸、胎盤、乳腺、肇丸、精子以及各種免疫細胞，這提示1,25(OH)2D3具有更多的其他生物效應，這也揭示了為什么許多疾病與VD水平相關。此外，機體對VD反饋效應的差別也可能與VD受體基因多態(tài)性相關。

1.6 VD缺乏的體征

單純VD缺乏會影響一些系統(tǒng)，最顯著的就是骨骼和神經肌肉系統(tǒng)，肢體無力、肌肉酸痛及四肢發(fā)麻、抽搐等。人類VD缺乏的體征如佝僂病(多見于兒童)、骨軟化癥(多見于成人)、骨質疏松癥、骨骼肌痛[36]。

2 國內外VD缺乏的現(xiàn)狀

一般緯度高于42°的國家，如加拿大，冬季戶外活動減少，皮膚通過紫外線照射生產的VD3一般不足以滿足人體的需要[37]。此外，深色皮膚、色素沉著的個體表皮中有較高濃度的黑色素，使他們處于VD不足的風險較高[38]。隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展和人們生活節(jié)奏的加快，日常戶外運動時間縮短，繼而導致人體VD水平的下降。

血清羥基VD(25(OH)D3)濃度被作為測定VD狀態(tài)的最好指標。相關文獻規(guī)定25(OH)D3<25 nmol/L定為VD嚴重缺乏，<50 nmol/L定為VD缺乏，血清25(OH)D3水平在50～75 nmol/L時定為VD不足[39-40]，因此最近更多的人建議維持最佳健康的血藥濃度為≥75 nmol/L?，F(xiàn)代中青年人戶外活動減少，VD水平普遍不高，在30歲之前就達到了骨量峰值，之后就不能明顯增加[41]，所以許多成年人并沒有達到血清羥基VD的正常值。2012-2013年加拿大衛(wèi)生措施調查顯示，18～25歲的年輕人血液中平均血清羥基VD濃度為60 nmol/L(95%可信區(qū)間：52.4～67.7)[42]；美國和歐洲等發(fā)達國家60歲以上人群VD缺乏比例為40%～100%，沙特、澳大利亞、印度、黎巴嫩等國兒童和成人VD缺乏比例為30%～50%[43]。

老年人群VD缺乏現(xiàn)狀：近年來，周波[44]、王翠俠[45]、張浩[46]、張巧[47]等對全國各省市60歲以上老年人VD水平統(tǒng)計結果表明，VD缺乏為55.40%～84.2%，VD不足為14%～33.09%。中青年人群VD缺乏近況：北方較嚴重，而南方水平較好。2010年沈陽市中青年人群VD水平為27.2～38.3 nmol/L[48]，已經達到嚴重缺乏，而貴陽市為57.0 nmol/L，相對不甚嚴重。學齡兒童和嬰幼兒VD缺乏近況：2009年北京市兒童VD水平為44.4 nmol/L[49]，南京市兒童VD水平為51.6 nmol/L[50]。學齡前兒童VD缺乏近況：2011年黑龍江省約86%的兒童VD缺乏，8.7%的兒童VD不足，僅5.3%的兒童VD充足[51]，而南京市兒童VD平均水平為77.1 nmol/L，VD水平相對較高。嬰幼兒VD缺乏近況：2015年沈陽市嬰幼兒VD水平為47.53～53.98 nmol/L[52]，太原市為36.23～49.88 nmol/L[53]，南方人群VD平均水平高于北方。顯而易見，隨著緯度的增加，對應地區(qū)紫外線輻射的強度降低，相應的VD平均水平降低，因此，北方地區(qū)VD平均水平較南方地區(qū)普遍偏低。

另外，對新生兒和孕產婦VD水平分析顯示[54-56]，新生兒一年中VD均處于較低水平，其中夏季VD水平為36.98 nmol/L，冬季VD水平為18.93～22.85 nmol/L。妊娠婦女VD水平較同地區(qū)同年齡的人群偏高。此外，妊娠婦女冬季VD水平明顯高于夏季，數(shù)據(jù)顯示冬季妊娠婦女VD水平為47.03 nmol/L，夏季為158.29 nmol/L，猜測與妊娠期婦女戶外運動增多相關。研究表明[57-59]，男女間VD水平在嬰幼兒時期無明顯差異，但進入青春期后，女性VD水平普遍低于男性。除此之外，VD缺乏與環(huán)境影響因素[60](季節(jié)、海拔、飲食等)也密切相關。

由于年輕人是培養(yǎng)良好生活習慣的關鍵時期，包括攝入足量VD、達到峰值骨量等[61]。但是目前很少有研究探討年輕人應該學習VD的哪一方面，或如何讓年輕人明白提高人體中VD濃度的必要性，而且18～25歲的年輕人并不普遍擔心自身的骨骼健康，其潛在的影響太遙遠了，這是一個目前應該關注的點[62-63]。

3 VD 毒性的研究進展

隨著社會的發(fā)展進步、營養(yǎng)學研究的深入，現(xiàn)代人特別伴有骨質疏松的老年人認識到VD的必要性后，大量補充VD，引發(fā)VD中毒，因此過量攝取VD后產生的毒害作用也受到研究者的重視。機體內1，25(OH)2D3的生成受多種因素的調控，但若攝取過量，它在體液中的濃度超過正常水平，則引發(fā)VD中毒。國外有因服食過量VD 強化的牛奶而引起中毒的報告[64]。

VD過量攝取會引起25(OH)D3水平的增高，特別是攝取高水平的VD3后產生的25-OH代謝物，其血清水平較等量VD2代謝后產生的25-OH代謝物要高，25-OH代謝物被認為是VD中毒的主要物質。研究證明[65]，VD中毒患者血漿中的25(OH)2D3的濃度是正常人的15倍，此種濃度的25(OH)2D3具有類似1，25(OH)2D3的作用，協(xié)同促進腸鈣的攝取，骨鈣的吸收和軟組織沉著，從而引起軟組織鈣化和腎結石。其作用機制為當25-OH代謝物處于高水平時，會成功地競爭細胞內的1，25(OH)2D3受體，因而誘導了本應由后者產生的正常應答。

因此，VD過多癥就是腸鈣和骨鈣吸收增加，產生高鈣血癥、骨變軟及不同程度的骨質疏松癥，伴隨血清中甲狀旁腺激素減少和腎小球濾過率下降，最終導致體內鈣平衡紊亂。隨著血清中鈣和磷水平的緩慢增加，最終結果就是鈣質沉著——軟組織中鈣和磷酸鹽的沉積，特別是心腎等重要臟器，以及血管和呼吸系統(tǒng)等。所以，VD過多癥的危險不僅在于給予VD過多，還與過量的鈣和磷攝取有關。個體VD中毒有多種表現(xiàn)，包括厭食、嘔吐、頭痛、困倦、腹瀉和多尿癥。初期變?yōu)榈蜔?、惡心、嘔吐、腹瀉、煩躁、口渴等，晚期變?yōu)楦邿?、嗜睡及抽搐等癥狀。甚至因高鈣血癥出現(xiàn)心、腎系統(tǒng)的受累導致死亡。

而有文獻[66]認為，多年來，人們對VD認識還停留在較低水平上，曾經大宗文獻錯認為VD中毒量很小，極易出現(xiàn)高鈣血癥，甚至累及心腎系統(tǒng)導致死亡，以致于既往人們對VD的補充戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢。然而隨著現(xiàn)代維生素檢驗水平的提高，美國科學家發(fā)現(xiàn)VD中毒量遠沒有文獻報道的那么低，而且發(fā)現(xiàn)當?shù)鼐用竦腣D不足比例在半數(shù)以上，后來相繼發(fā)現(xiàn)VD與基礎疾病、免疫疾病、心肺腎系統(tǒng)疾病甚至癌癥相關。因此，1997年過后關于VD的應用出現(xiàn)爭議，爭議有二：① VD不僅預防和治療佝僂病等疾病，而且與高血壓、2型糖尿病等基礎疾病，免疫系統(tǒng)、心肺腎系統(tǒng)疾病等密切相關，因此需要加大VD攝入量。②VD的毒性問題。VD中毒量低，很容易誘發(fā)高鈣血癥等問題，因此需要嚴格控制VD的攝入量。1999年多倫多大學Vieth教授[67]整理大批文獻后得出結論：沒有根本證據(jù)證實VD中毒劑量很小。根據(jù)收集的大宗文獻顯示，每天攝入10 000 IU VD的實驗動物中沒有出現(xiàn)中毒的個體。動物實驗結果顯示VD的半數(shù)致死量為88 mg/kg(約35×105IU/kg)。換算成人體攝入量：體重49.5 kg的健康成人半數(shù)致死量約需VD 1.76×108IU，約是推薦劑量(400 IU)的4.4×105倍。因此，VD的安全攝入量遠超1997年以前文獻報道的VD攝入量。Vieth教授刊登的本篇文章因其論述的真實性和嚴謹性被作為參考文獻為后來研究者普遍引用，而且獲得醫(yī)學界大量研究者的認可。隨后的研究證實，健康成人每日服用VD 10 000 IU，連續(xù)5個月以上并無不良反應。國內相關文獻也報道沒有充足證據(jù)證實維生素D易于中毒的見解[65]。綜上所述，關于VD還有很多方面需要研究者持續(xù)深入研究，但VD與多種疾病密切聯(lián)系，而且VD中毒量遠沒有以往文獻報道的那么低，因此國人VD攝入量需要顯著增加。

由于VD攝取過量的個體中毒癥狀無明顯特異性，且患者對VD中毒不甚了解，于基層醫(yī)院就診無相關診療設備等原因，因此VD中毒患者極易被漏診、誤診。為防止VD中毒情況的發(fā)生，臨床工作者首先應明確VD的中毒診斷：血清25(OH)2D3>375 nmol/L(>150 ng/mL)；血尿常規(guī)示血鈣水平升高，尿鈣、尿蛋白或血尿素氮水平升高；長期攝入過量VD患者查X線可見長骨鈣化帶，骨皮質增厚。其次，強化VD中毒的宣教。若發(fā)現(xiàn)可疑VD中毒的患者，若基層醫(yī)院無相關診療條件，及時轉上級醫(yī)院診治，防止病情進展[68]。治療方面：立即終止維生素D攝入；低鈣飲食，應用利尿劑促進血鈣排出，激素促進腸鈣吸收，降鈣素抑制骨鈣釋出，以此預防或治療高鈣血癥。

安全始終是一個重要的考慮因素，食品和營養(yǎng)委員會(FNB)評價過多攝入VD可能產生不利影響，并設置一個安全的耐受最高攝入量(UL)，50 μg(2 000 IU)維生素D3。歐盟委員會食品科學委員會(SCF)也使用類似的方法確定了5O μg VD3的最高攝入量。英國的專家小組通過同樣的方法設置了25 μg VD3的最高攝入量。FNB依據(jù)Vieth的臨床研究數(shù)據(jù)，得出25 μg VD3預計不會造成在總人口中的不利影響[69]。

綜上，隨著現(xiàn)代研究的深入，人們逐漸了解到VD與多種疾病密切相關，所以應做好VD攝入水平及VD中毒的健康宣教。外源性途徑攝入VD的同時，增加戶外活動時間，多進行日光照射產生內源性維生素。同時應用VD預防和治療相關疾病時應謹慎VD攝入量和用藥周期，密切觀察、定期隨訪，避免VD中毒事件的發(fā)生，以期達到降低維生素D缺乏及維生素D缺乏性佝僂病的發(fā)生。