维生素D及其代谢产物

维生素D (简称D)是一个营养素，也是个激素。它本身不具有生物活性，必须在体内转变为1,25二羟D₃ (1,25(OH) ₂D₃)后才有生理效应，故严格说来是个激素原。1,25 (OH)2D3、甲状旁腺激素(PTH)及降钙素三者共同调节体内钙磷代谢。
人类从食物中摄取维生素D，但主要来源是通过紫外线照射，使皮肤内7-脱氢胆固醇转变为D3。内生D3的生成是受纬度的高低、季节及气候影响，可达到每日2.5～10,0μg(100～400IU)，前者接近每日最低的需要量、后者为应激时的需要量。在温带，由于冬季阳光不足，特别是不能到室外活动者，需要从食物得到补充，从食物摄入的有D3与D2，后者是人工合成的，即植物类固醇麦角甾醇经紫外线照射后生成的。7-脱氢胆固醇与麦角甾醇在结构上只有侧链不同，紫外线照射使此二者的B环打开而形成D₃及D₂，如图1所示。

图1 维生素D₂及D₃的合成

D从肠道吸收需有胆盐的存在，由于D是脂溶性的，吸收后通过淋巴管而输入血循环中。
维生素D的代谢 D₃在血液中由特异性的维生素D结合蛋白携带循环全身。D3也与β脂蛋白相结合，有些也与血浆白蛋白结合，迅速被肝脏摄取，在肝细胞中在D-25羟化酶作用下转化为25 (OH) D₃。在肝脏生成的25 (OH)D3通过胆管排泄到十二指肠，随后在小肠中吸收，形成肠肝循环。某些肝肠疾病使此肠肝循环破坏，可引起维生素D缺乏症。D-25羟化酶的活力可被25 (OH) D3所抑制，但这种反馈调节很不严密，因为服用过多D3，生成的25 (OH) D3也就过多。25 (OH) D3的活力为D3的2～5倍，它在体内的半寿期比D3短，在体外骨培养液中25(OH) D₃可引起骨吸收，但生理剂量25 (OH) D₃未有任何活性。25 (OH) D3是D3在血液中的主要形式，且是储存的主要形式。25 (OH) D3在肾脏中25(OH)D3-1α羟化酶作用下转化成为1,25(OH)2D3。1,25(OH)2D3的生成受许多因素调节，促进1α羟化酶的因素为低血磷及PTH。低血钙引起PTH分泌增多，可产生间接的促进作用。高血钙、高血磷、低PTH或高1,25 (OH) 2D3均可使1,25 (OH) 2D3的生成减少。体内激素对D3有调节作用，雌激素使1,25 (OH) 2D3生成增多，孕酮及睾丸酮有加强作用，泌乳素及生长激素也有促进作用。在生长、妊娠及哺乳时需要钙量增多，这些激素起了保证钙供应的作用。大剂量糖皮质类固醇治疗可以使1,25(OH)₂D₃的生成减少。
在缺乏维生素D的动物给予维生素D后，主要在肾脏

图2 1,25(OH)2D3生物合成的反馈调节
——代表刺激 ……代表抑制

转化为1,25(OH)2D3，因在维生素D缺乏的动物，几乎没有1,25 (OH) 2 D3-24-羟化酶，1,25 (OH)2D3促使此酶在肾脏中生成。当25 (OH)D3-1-羟化酶受到抑制时，即可见有24羟化酶生成。24,25(OH)2D3及1,25 (OH) 2D3均可转化为1,24,25 (OH)3D3。1,24,25 (OH) 3D3也有生物活性，但比1,25 (OH) 2D3显著为低。
引起1,25 (OH) 2D3生成的主要信号是低血钙，血钙正常时可生成1,25(OH)2D3及24,25(OH)2D3。血钙降低时1,25 (OH)2D3生成增多而24,25(OH)2D3生成抑制；高血钙时1,25 (OH)2D3生成停止，而24,25 (OH)2D3生成受到刺激，因此机体对钙的需要是1,25(OH)₂D₃生成的主要调节者，低血磷不仅刺激1,25(OH) 2D3且它本身也可以刺激肠对钙的吸收。
D2在体内转变为25(OH)D2——1,25 (OH)2D2，在人和大鼠1,25(OH)2D2与1,25 (OH) 2D3生物活性相同；但在鸡，1,25 (OH)2D2的生物活性只有1,25(OH)2D3的十分之一。
维生素D的生理作用 维生素D主要作用于肠、肾、骨。在小肠1,25(OH)2D3进入肠粘膜细胞内与特异性受体(? )结合成复合物，随后进入细胞核，激活某些特异基因，然后产生新的mRNA，生成了钙结合蛋白(CaBP)，可能也生成磷结合蛋白(PBP)，钙及磷的结合蛋白作用于小肠上皮细胞刷状缘的膜，促使钙及磷从肠道进入细胞，结果使血钙及磷浓度升高。在骨，维生素D能刺激骨细胞及已有的破骨细胞从骨组织动员钙，也可能动员磷，这种作用必需有PTH的存在；反之PTH对骨盐的动员也必须有1,25(OH)2D3的存在才能生效。1,25(OH)2D3在骨细胞中很可能是由于促使生成Ca动员蛋白而发挥其动员作用的。另外有可能1,25(OH)2D3还直接作用于骨，抑制胶原的生成而促使缺乏维生素D性软骨病中成骨细胞恢复，有利于钙在骨基质中正常沉积与新骨形成。在肾脏中，1,25 (OH) 2D3直接作用于缺乏维生素D的软骨病者的肾小管，促使钙及磷的再吸收，但是否有生理意义还不很清楚。在存在甲状旁腺而出现低血Ca时，1,25 (OH)2D3因钙需要而生成增多时，将刺激钙从肠道吸收及骨盐的动员。同时1,25(OH)2D3刺激磷从肠吸收及从肾小管回吸收，但由于PTH对尿磷强力的排泌作用，抵消了1,25(OH)2D3对磷在肾小管回吸收的影响，结果使血钙上升，而血磷不变。在低血磷时，1,25(OH)2D3生成受到刺激，此时PTH分泌受到抑制，1,25(OH)2D3只能促进肠吸收磷与钙，而不能促进骨盐的动员，而在肾脏由于缺乏PTH的分泌，钙排出增多，而磷排出减少；此时，血钙只能轻度增加，而血磷可以升高。低血磷使PTH分泌减少是因为低血磷使骨盐沉积减少，而骨钙释放增多，使血钙升高，反馈地抑制PTH分泌，低PTH使1,25(OH)2D₃生成减少，但血磷进一步降低会使1,25(OH)₂D₃生成增多。
在血钙调节中，PTH作用比较迅速，在低血钙时，血PTH很快升高(以分、秒计算)，使血钙迅速上升，PTH刺激1,25(OH)₂D₃的生成比较缓慢，是以小时、天数计算，而不是以分、秒计算。