維生素D臨床應用的研究進展

張慧綜述，王玉明審校

(1、昆明醫科大學第一附屬醫院檢驗科，云南 昆明650032；2、昆明醫科大學第二附屬醫院檢驗科，云南 昆明650101)

維生素D(vitamin,VD)是一種類固醇衍生物，經兩次羥化后才能轉變成具有生物活性的1α,25(OH)2D。研究發現維生素D缺乏與很多疾病有著密切的關系，增加慢性病的患病風險。通過補充維生素D，可降低死亡率。全球近十億人存在維生素D缺乏，且呈逐年上升趨勢，并影響著人們的生活質量，現就維生素D在疾病中的研究進展作一綜述。

1 維生素D的轉化及生物學效應

維生素D主要有兩種：維生素D2和維生素D3。約80%~90%由皮膚合成，余下的由消化道吸收。維生素D通過與維生素D結合蛋白(vitamin D binding protein,VDBP)結合運輸至肝臟，在維生素D-25-羥化酶(CYP2R1)的作用下轉化為25(OH)D2和25(OH)D3，隨后運輸至腎臟并在25(OH)D-1α-羥化酶的作用下轉化為1α,25(OH)2D[1]。

維生素D的生物學效應是通過與維生素D受體結合后發揮作用。維生素D分為核受體和膜受體，1α,25(OH)2D與核受體結合后，與維甲酸核受體結合形異源二聚體，形成1,25(OH)2D3-VDR-RXR復合物，引起相應基因上調或下調，從而發揮生物學效應，如抑制細胞增殖分化、抑制血管生成、調控胰島素生成及腎素血管緊張素醛固酮系統(RAAS)研究表明，維生素D缺乏將會導致291種基因產物的減少[2]。由于維生素D受體存在于骨骼系統、胰島β細胞、甲狀旁腺、大腦、皮膚、前列腺、睪丸、心臟、骨骼肌、乳腺、肝臟、肺、大腸、腎臟、以及活化了的T、B細胞中[3]，所以維生素D也具有多種功能及組織細胞特異性。

2 維生素D的測定

血循環中25(OH)D的濃度是1α,25(OH)2D的1000倍，維生素 D、25(OH)D和 1α,25(OH)2D的半衰期分別是24h、3周及4h，所以25(OH)D是評估維生素D的最佳指標[4]。維生素D的檢測方法有免疫分析法、色譜法、質譜法等。不同的檢測方法，結果有一定的差異，這會影響對人群維生素D缺乏的判斷。

免疫分析方法中常用的有酶聯免疫法、放射免疫法及化學發光法，酶聯免疫分析法容易出現抗體之間的交叉反應降低方法學的特異性[5]，且只能測定25(OH)D的總量，不能同時檢測25(OH)D2及25(OH)D3的濃度，該方法的檢測結果受VDBP的影響，25(OH)D2與VDBP的親和力不如25(OH)D3。對于臨床上補充維生素D2的患者，使用酶聯免疫法檢測會低估25(OH)D的水平。

色譜分析法常用高效液相色譜法(HPLC)，由于可以分離并檢測不同的分析物質，可分別定量25(OH)D2、25(OH)D3，從而較好的評估檢測對象補充維生素D的方法及效果；同時可測定1α,25(OH)2D的濃度，但該方法存在耗時、靈敏度低、檢測通量小、樣本用量高等缺點。

串聯質譜法(LC-MS/MC)除了具有高效液相色譜法的優點以外，準確度高、檢測通量高、可多成分同時檢測，是目前業內公認的“金標準”。某些臨床標本中存在25(OH)D的差向異構體C3-epi25(OH)，從新生兒至80歲老年人中均存在，濃度從0.2nmol/L至59.25nmol/L不等，會使25(OH)D的檢測結果升高，且質譜法儀器價格較昂貴、技術復雜、自動化程度低。

隨著維生素D在非骨骼系統作用研究的深入，25(OH)D的臨床檢測需求越來越大，但目前尚無25(OH)D室間質評計劃，測定結果無可比性，實驗室之間結果可比性也需要盡快改進；維生素D具有季節變換性，冬天較低，春夏較高，所以春夏的維生素D水平會給患者和臨床醫生一個假性的“充足”信息，因此維生素D的檢測推薦全年季節性的檢測，才能較好地評估維生素D水平狀態。目前國內使用的是西方人群的參考區間，我國大部分人群均存在維生素D低下的情況，該參考區間是否適用于中國人群還有待于進一步驗證。

3 維生素D水平臨床評估

維生素D檢測方法有很多種，不同實驗室尤其是非參考實驗室的檢測準確性及精密度有限，不同國家及實驗室之間所用的維生素D閾值線不同，且維生素D水平受多種因素影響，所以目前關于維生素D的水平界定存在爭議。

世界衛生組織定義：25(OH)D<10ng/ml為維生素D缺乏狀態，<20ng/ml為維生素D不足狀態。然而其他研究結果認為25(OH)D水平小于20ng/ml為維生素D缺乏，低于30ng/ml為維生素D不足[6]。之前關于維生素D水平的評估大部分是基于高加索人種的人群調查，之后進行了不同種族的調查發現，其他人種的維生素D水平均比高加索人群的水平要低[7]，所以對于不同人群應設有不同的標準，在進行系統性綜述的回顧后國際醫學會提出25(OH)D水平低于12 ng/ml為維生素D缺乏狀態，而低于20ng/ml是不足狀態。

4 維生素D與疾病

4.1 維生素D與心血管疾病 研究表明，維生素D的缺乏或不足與高血壓、心肌梗死、心衰及中風發病風險呈負相關[8]。心血管事件與1,25(OH)2D3水平低下有關[9]。

目前認為，維生素D是RAAS系統的負性調節因子。維生素D通過調節RAAS系統來控制血壓以及心肌收縮力，抑制新生血管的增殖，促進機制蛋白G1A的分泌，抑制促炎細胞因子、腫瘤壞死因子TNF-α及白細胞介素的合成。除了維生素D及其代謝物本身能影響心血管的功能以外，維生素D受體也發揮著重要作用，維生素D通過直接作用于心肌細胞上的維生素D受體，調節機體激素及鈣離子水平從而影響心血管功能[10]。血清中1,25(OH)2D3水平降低和維生素D受體基因型缺陷的改變使25(OH)D轉化率下降，進而促進冠狀動脈疾病及左心室肥大的發生發展。此外， 低水平的1,25(OH)2D還與維生素D受體基因BSmI限制性片段上B等位基因的表達有關[11]。在一項日本人群調查研究中發現，上述基因限制性片段多態性與Graves疾相關聯，這種自身免疫性疾病可導致特發性心肌擴張，最終致心衰。早期動物實驗顯示，在乏維生素D飼料喂養的小鼠中，會出現短暫地血壓升高同時伴有低血鈣[12]，在敲除了小鼠維生素D受體后，腎素血管管緊張素醛固酮系統(renin-angiotensin-aldosterone system,RAAS)被激活，出現心臟肥厚以及高血壓的改變[13]。

研究表明，維生素D水平與心功能相關 (r=0.37,P<0.001)，經過補充維生素D以后，患者的維生素D水平有明顯的提高 (12.63±7.60nmol/L-54.49±18.01nmol/L,P<.001),BNP(P<0.001).CRP(P<0.001)及總膽固醇(P<.001)均下降，同時，患者的NYHA心功能分級明顯的改善(P<0.001)[14]。在另外一項雙盲法隨機試驗中，心功能Ⅱ級以上的患者中，經過聯合補充維生素D及鈣離子，僅補充鈣離子及安慰劑后，九個月后聯合補充維生素D組腫瘤壞死因子明顯下降(P=0.006)，且IL-10明顯增加(P=0.042)[15]，這提示維生素D在充血性心力衰竭中的生物學作用可能是通過抑制炎性因子來改善心功能。通過補充維生素D除了降低心血管對RAAS系統的敏感性以外，還可以增強心肌收縮力，改善心臟重塑，下調炎癥因子，降低血壓[15]。

4.2 維生素D與糖尿病 隨著社會經濟的發展，糖尿病的患病率逐漸增加[16]。低水平的25(OH)D與糖尿病發病風險有關，維生素D缺乏會影響葡萄糖及胰島素的代謝，從而影響糖尿病的發生發展。

4.2.1 維生素D與1型糖尿病 1型糖尿病患者維生素D水平較低，1型糖尿病的發病具有一定的季節性，即冬天及秋天診出率較高，從北方至南方發病率逐漸減少，這提示陽光強度與1型糖尿病有一定的關聯[17]。1型糖尿病是一種自身免疫性疾病，維生素D對免疫系統的調節作用可能是影響1型糖尿病的的重要因素，在1型糖尿病及其他自身免疫性疾病中發現，編碼1-α羥化酶的CYP27B1基因存在多態性，且影響維生素D的代謝，并經試驗證明，該基因多態性是1型糖尿病的病因之一(P=0.029;OR=1.07,95%,CI:1.02~1.13)[18]。

補充維生素D可降低糖尿病發病風險：補充維生素D，可降低兒童1型糖尿病患病率 (OR=0.74;95%CI:0.56~0.99)[19]；孕婦補充維生素D可減少孩子患1型糖尿病的風險；在另外一項研究中，孕婦維生素D水平最高值組與最低值組相比，其后代患有1型糖尿病的風險增加了2倍[20]。但目前維生素D缺乏在1型糖尿病中的直接致病機制還沒有得到證實。

4.2.2 維生素D與2型糖尿病 2型糖尿病患者維生素D水平較低。維生素D及其代謝物在胰島素的合成、分泌和活化中起重要作用，同時影響炎癥因子的分泌，上述作用可能是維生素D促進2型糖尿病發生發展的機制[21]。維生素D調節鈣離子代謝可能是間接影響胰島素釋放的因素之一：胰島的素釋放依賴于鈣離子，隨著鈣離子濃度的增加，胰島素的釋放會增加；鈣離子可促進外周血中的葡萄糖轉運至肌肉組織，從而降血糖；維生素D可以上調胰島素受體基因表達，增加胰島素的敏感性。在人類幼單核細胞細胞U-937培養基中加入1,25(OH)2D可以使編碼胰島素受體的mRNA表達量增加，使葡萄糖的運輸量增加1.3倍[22]。維生素D3可以調節人體的過氧化物酶生物活性，激活δ受體，該受體在胰島素敏感性中起重要作用。對肥胖的小鼠用過氧化酶生物激活δ受體興奮劑后，小鼠餐后血糖及胰島素水平降低、糖耐量水平升高。2型糖尿病是炎癥參與的疾病，維生素D應答元件通過干擾大量細胞因子基因啟動子區域或細胞因子的翻譯元件減少炎癥因子的生成。維生素D還可以通過上調鈣結合蛋白(一種防止細胞因子誘導細胞凋亡的蛋白質)干擾炎癥因子。維生素D的缺乏能減弱葡萄糖刺激胰島素釋放的功能，通過補充維生素D，可以提高胰島素的釋放的能力，同時升血鈣降低血清中游離的脂肪酸。

很多研究表明維生素D與2型糖尿病呈負相關，但也忽略了攝入乳制品對研究的影響，疾病與維生素D水平之間的因果關系至今也未明確。此外，對于補充維生素D對于輔助治療糖尿病目前還需要進一步研究。

4.3 維生素D與腫瘤 流行病學研究顯示，維生素D水平與癌癥的發病率存在一定關聯[23]，外周血25(OH)D水平較高及服用維生素D的人群，其患癌癥的風險較低。低水平的維生素D在前列腺癌、胰腺癌等及其他罕見的癌癥中也有報道。

細胞學實驗表明，維生素D有促進細胞分化及凋亡的作用。維生素D能抑制抗細胞凋亡蛋白如Bcl2的表達；誘導細胞周期停滯于G0或G1期，抑制腫瘤細胞的增殖[24]。骨化二醇與維生素D受體結合后能抑制角質層細胞及黑色素瘤細胞DNA合成[25]，可抗腫瘤細胞增殖及分化，從而發揮其抗腫瘤作用。此外，維生素D在抗炎方面的作用，可能會延緩、阻止癌癥的進展。維生素D與腫瘤的關系與維生素D受體多態性有一定的關系，通過維生素D及維生素D受體交互性分析，25(OH)D和1α,25(OH)2D均低于平均水平的男性人群與高于平均水平的人群相比患前列腺癌的風險增加了 2 倍(OR=2.06，95%CI 1.24~3.43；P=0.01)，與25(OH)D水平較高且攜帶FokI FF/Ff基因型的患者人群相比，25(OH)D水平較低及攜帶FokI ff人群患侵潤性前列腺癌風險增加了 (OR=1.89,95%，CI 1.10~3.25)[26]。通過補充維生素D可降低患腫瘤的風險，一項關于絕經期婦女補充維生素D患癌風險與服用安慰劑組相比的研究中發現，補充維生素D的婦女罹患癌癥的風險下降了60%[27]。維生素D在很多癌癥中的研究均與癌癥呈負相關，其作用機制除對細胞周期以及炎癥介質的調節以外，直接作用還尚未有報道。補充維生素D對于抗腫瘤的輔助作用及機制還需要進一步研究。

4.4 維生素D與免疫系統疾病 流行病學研究顯示，外周血中高水平的維生素D與類風濕性關節炎、多發性硬化癥、系統性紅斑狼瘡等自身免疫性疾病的發病風險及活動性均呈負相關[28]。

1,25(OH)2D3在免疫系統中具有免疫基因調控的作用，它可以降低B細胞的擴散，促進調節性T細胞的增殖[29]，防止病情惡化。1α,25(OH)2D可抑制IL-12、IL-2、TNFα 及 IFNγ 分泌、 促進 TGFβ1 和IL-4釋放、抑制Th1細胞應答，從而影響自身免疫反應；還可以通過調節樹突狀細胞的分化及成熟誘導T細胞分化從而調節免疫應答。動物試驗顯示,1α,25(OH)2D3及其類似物具有預防自身免疫性疾病的作用。體外試驗研究發現，隨著維生素D水平的提高，可以逆轉自身免疫性疾病如SLE的相關生物學指標，這提示維生素D缺乏可以改變免疫應答甚至使得機體失去免疫耐受[30]。

5 結論

維生素D水平受多因素影響，各檢測方法及實驗室檢測結果之間一致性、準確性及精密度需要進一步驗證。維生素D的缺乏與很多疾病均具有相關性，補充維生素D后疾病得到相應改善，不同人群補充維生素D的方法及劑量還未有確切實驗室數據支持。維生素D在疾病中的具體機制還需進一步研究。

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