维生素D临床应用的研究进展

张慧综述，王玉明审校

(1、昆明医科大学第一附属医院检验科，云南 昆明650032；2、昆明医科大学第二附属医院检验科，云南 昆明650101)

维生素D(vitamin,VD)是一种类固醇衍生物，经两次羟化后才能转变成具有生物活性的1α,25(OH)2D。研究发现维生素D缺乏与很多疾病有着密切的关系，增加慢性病的患病风险。通过补充维生素D，可降低死亡率。全球近十亿人存在维生素D缺乏，且呈逐年上升趋势，并影响着人们的生活质量，现就维生素D在疾病中的研究进展作一综述。

1 维生素D的转化及生物学效应

维生素D主要有两种：维生素D2和维生素D3。约80%~90%由皮肤合成，余下的由消化道吸收。维生素D通过与维生素D结合蛋白(vitamin D binding protein,VDBP)结合运输至肝脏，在维生素D-25-羟化酶(CYP2R1)的作用下转化为25(OH)D2和25(OH)D3，随后运输至肾脏并在25(OH)D-1α-羟化酶的作用下转化为1α,25(OH)2D[1]。

维生素D的生物学效应是通过与维生素D受体结合后发挥作用。维生素D分为核受体和膜受体，1α,25(OH)2D与核受体结合后，与维甲酸核受体结合形异源二聚体，形成1,25(OH)2D3-VDR-RXR复合物，引起相应基因上调或下调，从而发挥生物学效应，如抑制细胞增殖分化、抑制血管生成、调控胰岛素生成及肾素血管紧张素醛固酮系统(RAAS)研究表明，维生素D缺乏将会导致291种基因产物的减少[2]。由于维生素D受体存在于骨骼系统、胰岛β细胞、甲状旁腺、大脑、皮肤、前列腺、睾丸、心脏、骨骼肌、乳腺、肝脏、肺、大肠、肾脏、以及活化了的T、B细胞中[3]，所以维生素D也具有多种功能及组织细胞特异性。

2 维生素D的测定

血循环中25(OH)D的浓度是1α,25(OH)2D的1000倍，维生素 D、25(OH)D和 1α,25(OH)2D的半衰期分别是24h、3周及4h，所以25(OH)D是评估维生素D的最佳指标[4]。维生素D的检测方法有免疫分析法、色谱法、质谱法等。不同的检测方法，结果有一定的差异，这会影响对人群维生素D缺乏的判断。

免疫分析方法中常用的有酶联免疫法、放射免疫法及化学发光法，酶联免疫分析法容易出现抗体之间的交叉反应降低方法学的特异性[5]，且只能测定25(OH)D的总量，不能同时检测25(OH)D2及25(OH)D3的浓度，该方法的检测结果受VDBP的影响，25(OH)D2与VDBP的亲和力不如25(OH)D3。对于临床上补充维生素D2的患者，使用酶联免疫法检测会低估25(OH)D的水平。

色谱分析法常用高效液相色谱法(HPLC)，由于可以分离并检测不同的分析物质，可分别定量25(OH)D2、25(OH)D3，从而较好的评估检测对象补充维生素D的方法及效果；同时可测定1α,25(OH)2D的浓度，但该方法存在耗时、灵敏度低、检测通量小、样本用量高等缺点。

串联质谱法(LC-MS/MC)除了具有高效液相色谱法的优点以外，准确度高、检测通量高、可多成分同时检测，是目前业内公认的“金标准”。某些临床标本中存在25(OH)D的差向异构体C3-epi25(OH)，从新生儿至80岁老年人中均存在，浓度从0.2nmol/L至59.25nmol/L不等，会使25(OH)D的检测结果升高，且质谱法仪器价格较昂贵、技术复杂、自动化程度低。

随着维生素D在非骨骼系统作用研究的深入，25(OH)D的临床检测需求越来越大，但目前尚无25(OH)D室间质评计划，测定结果无可比性，实验室之间结果可比性也需要尽快改进；维生素D具有季节变换性，冬天较低，春夏较高，所以春夏的维生素D水平会给患者和临床医生一个假性的“充足”信息，因此维生素D的检测推荐全年季节性的检测，才能较好地评估维生素D水平状态。目前国内使用的是西方人群的参考区间，我国大部分人群均存在维生素D低下的情况，该参考区间是否适用于中国人群还有待于进一步验证。

3 维生素D水平临床评估

维生素D检测方法有很多种，不同实验室尤其是非参考实验室的检测准确性及精密度有限，不同国家及实验室之间所用的维生素D阈值线不同，且维生素D水平受多种因素影响，所以目前关于维生素D的水平界定存在争议。

世界卫生组织定义：25(OH)D<10ng/ml为维生素D缺乏状态，<20ng/ml为维生素D不足状态。然而其他研究结果认为25(OH)D水平小于20ng/ml为维生素D缺乏，低于30ng/ml为维生素D不足[6]。之前关于维生素D水平的评估大部分是基于高加索人种的人群调查，之后进行了不同种族的调查发现，其他人种的维生素D水平均比高加索人群的水平要低[7]，所以对于不同人群应设有不同的标准，在进行系统性综述的回顾后国际医学会提出25(OH)D水平低于12 ng/ml为维生素D缺乏状态，而低于20ng/ml是不足状态。

4 维生素D与疾病

4.1 维生素D与心血管疾病 研究表明，维生素D的缺乏或不足与高血压、心肌梗死、心衰及中风发病风险呈负相关[8]。心血管事件与1,25(OH)2D3水平低下有关[9]。

目前认为，维生素D是RAAS系统的负性调节因子。维生素D通过调节RAAS系统来控制血压以及心肌收缩力，抑制新生血管的增殖，促进机制蛋白G1A的分泌，抑制促炎细胞因子、肿瘤坏死因子TNF-α及白细胞介素的合成。除了维生素D及其代谢物本身能影响心血管的功能以外，维生素D受体也发挥着重要作用，维生素D通过直接作用于心肌细胞上的维生素D受体，调节机体激素及钙离子水平从而影响心血管功能[10]。血清中1,25(OH)2D3水平降低和维生素D受体基因型缺陷的改变使25(OH)D转化率下降，进而促进冠状动脉疾病及左心室肥大的发生发展。此外， 低水平的1,25(OH)2D还与维生素D受体基因BSmI限制性片段上B等位基因的表达有关[11]。在一项日本人群调查研究中发现，上述基因限制性片段多态性与Graves疾相关联，这种自身免疫性疾病可导致特发性心肌扩张，最终致心衰。早期动物实验显示，在乏维生素D饲料喂养的小鼠中，会出现短暂地血压升高同时伴有低血钙[12]，在敲除了小鼠维生素D受体后，肾素血管管紧张素醛固酮系统(renin-angiotensin-aldosterone system,RAAS)被激活，出现心脏肥厚以及高血压的改变[13]。

研究表明，维生素D水平与心功能相关 (r=0.37,P<0.001)，经过补充维生素D以后，患者的维生素D水平有明显的提高 (12.63±7.60nmol/L-54.49±18.01nmol/L,P<.001),BNP(P<0.001).CRP(P<0.001)及总胆固醇(P<.001)均下降，同时，患者的NYHA心功能分级明显的改善(P<0.001)[14]。在另外一项双盲法随机试验中，心功能Ⅱ级以上的患者中，经过联合补充维生素D及钙离子，仅补充钙离子及安慰剂后，九个月后联合补充维生素D组肿瘤坏死因子明显下降(P=0.006)，且IL-10明显增加(P=0.042)[15]，这提示维生素D在充血性心力衰竭中的生物学作用可能是通过抑制炎性因子来改善心功能。通过补充维生素D除了降低心血管对RAAS系统的敏感性以外，还可以增强心肌收缩力，改善心脏重塑，下调炎症因子，降低血压[15]。

4.2 维生素D与糖尿病 随着社会经济的发展，糖尿病的患病率逐渐增加[16]。低水平的25(OH)D与糖尿病发病风险有关，维生素D缺乏会影响葡萄糖及胰岛素的代谢，从而影响糖尿病的发生发展。

4.2.1 维生素D与1型糖尿病 1型糖尿病患者维生素D水平较低，1型糖尿病的发病具有一定的季节性，即冬天及秋天诊出率较高，从北方至南方发病率逐渐减少，这提示阳光强度与1型糖尿病有一定的关联[17]。1型糖尿病是一种自身免疫性疾病，维生素D对免疫系统的调节作用可能是影响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发现，编码1-α羟化酶的CYP27B1基因存在多态性，且影响维生素D的代谢，并经试验证明，该基因多态性是1型糖尿病的病因之一(P=0.029;OR=1.07,95%,CI:1.02~1.13)[18]。

补充维生素D可降低糖尿病发病风险：补充维生素D，可降低儿童1型糖尿病患病率 (OR=0.74;95%CI:0.56~0.99)[19]；孕妇补充维生素D可减少孩子患1型糖尿病的风险；在另外一项研究中，孕妇维生素D水平最高值组与最低值组相比，其后代患有1型糖尿病的风险增加了2倍[20]。但目前维生素D缺乏在1型糖尿病中的直接致病机制还没有得到证实。

4.2.2 维生素D与2型糖尿病 2型糖尿病患者维生素D水平较低。维生素D及其代谢物在胰岛素的合成、分泌和活化中起重要作用，同时影响炎症因子的分泌，上述作用可能是维生素D促进2型糖尿病发生发展的机制[21]。维生素D调节钙离子代谢可能是间接影响胰岛素释放的因素之一：胰岛的素释放依赖于钙离子，随着钙离子浓度的增加，胰岛素的释放会增加；钙离子可促进外周血中的葡萄糖转运至肌肉组织，从而降血糖；维生素D可以上调胰岛素受体基因表达，增加胰岛素的敏感性。在人类幼单核细胞细胞U-937培养基中加入1,25(OH)2D可以使编码胰岛素受体的mRNA表达量增加，使葡萄糖的运输量增加1.3倍[22]。维生素D3可以调节人体的过氧化物酶生物活性，激活δ受体，该受体在胰岛素敏感性中起重要作用。对肥胖的小鼠用过氧化酶生物激活δ受体兴奋剂后，小鼠餐后血糖及胰岛素水平降低、糖耐量水平升高。2型糖尿病是炎症参与的疾病，维生素D应答元件通过干扰大量细胞因子基因启动子区域或细胞因子的翻译元件减少炎症因子的生成。维生素D还可以通过上调钙结合蛋白(一种防止细胞因子诱导细胞凋亡的蛋白质)干扰炎症因子。维生素D的缺乏能减弱葡萄糖刺激胰岛素释放的功能，通过补充维生素D，可以提高胰岛素的释放的能力，同时升血钙降低血清中游离的脂肪酸。

很多研究表明维生素D与2型糖尿病呈负相关，但也忽略了摄入乳制品对研究的影响，疾病与维生素D水平之间的因果关系至今也未明确。此外，对于补充维生素D对于辅助治疗糖尿病目前还需要进一步研究。

4.3 维生素D与肿瘤 流行病学研究显示，维生素D水平与癌症的发病率存在一定关联[23]，外周血25(OH)D水平较高及服用维生素D的人群，其患癌症的风险较低。低水平的维生素D在前列腺癌、胰腺癌等及其他罕见的癌症中也有报道。

细胞学实验表明，维生素D有促进细胞分化及凋亡的作用。维生素D能抑制抗细胞凋亡蛋白如Bcl2的表达；诱导细胞周期停滞于G0或G1期，抑制肿瘤细胞的增殖[24]。骨化二醇与维生素D受体结合后能抑制角质层细胞及黑色素瘤细胞DNA合成[25]，可抗肿瘤细胞增殖及分化，从而发挥其抗肿瘤作用。此外，维生素D在抗炎方面的作用，可能会延缓、阻止癌症的进展。维生素D与肿瘤的关系与维生素D受体多态性有一定的关系，通过维生素D及维生素D受体交互性分析，25(OH)D和1α,25(OH)2D均低于平均水平的男性人群与高于平均水平的人群相比患前列腺癌的风险增加了 2 倍(OR=2.06，95%CI 1.24~3.43；P=0.01)，与25(OH)D水平较高且携带FokI FF/Ff基因型的患者人群相比，25(OH)D水平较低及携带FokI ff人群患侵润性前列腺癌风险增加了 (OR=1.89,95%，CI 1.10~3.25)[26]。通过补充维生素D可降低患肿瘤的风险，一项关于绝经期妇女补充维生素D患癌风险与服用安慰剂组相比的研究中发现，补充维生素D的妇女罹患癌症的风险下降了60%[27]。维生素D在很多癌症中的研究均与癌症呈负相关，其作用机制除对细胞周期以及炎症介质的调节以外，直接作用还尚未有报道。补充维生素D对于抗肿瘤的辅助作用及机制还需要进一步研究。

4.4 维生素D与免疫系统疾病 流行病学研究显示，外周血中高水平的维生素D与类风湿性关节炎、多发性硬化症、系统性红斑狼疮等自身免疫性疾病的发病风险及活动性均呈负相关[28]。

1,25(OH)2D3在免疫系统中具有免疫基因调控的作用，它可以降低B细胞的扩散，促进调节性T细胞的增殖[29]，防止病情恶化。1α,25(OH)2D可抑制IL-12、IL-2、TNFα 及 IFNγ 分泌、 促进 TGFβ1 和IL-4释放、抑制Th1细胞应答，从而影响自身免疫反应；还可以通过调节树突状细胞的分化及成熟诱导T细胞分化从而调节免疫应答。动物试验显示,1α,25(OH)2D3及其类似物具有预防自身免疫性疾病的作用。体外试验研究发现，随着维生素D水平的提高，可以逆转自身免疫性疾病如SLE的相关生物学指标，这提示维生素D缺乏可以改变免疫应答甚至使得机体失去免疫耐受[30]。

5 结论

维生素D水平受多因素影响，各检测方法及实验室检测结果之间一致性、准确性及精密度需要进一步验证。维生素D的缺乏与很多疾病均具有相关性，补充维生素D后疾病得到相应改善，不同人群补充维生素D的方法及剂量还未有确切实验室数据支持。维生素D在疾病中的具体机制还需进一步研究。

[1]E1-Khoury JM,Reineks EZ,Wang S.Progress of liquid chromatography-mass spectrometry in measurement of vitamin D metabolites and analogues[J].Clin Biochem,2011,44(1):66-76.

[2]Hossein-Nehzad A,Spira A,Holick MF.Influence of vitamin D status and vitamin D3supplementation on genome wide expression of white blood cells:a randomized double-blind clinical trial[J].PLoS One,2013,8(3):e58725.

[3]Wang Y,Zhu J,DeLuca HF.Where is the vitamin D receptor?[J].Arch Biochem Biophys,2012,523(1):123-133.

[4]Zerwekh JE.Blood biomarkers of vitamin D status[J].Am J Clin Nutr,2008,87(4):1087S-1091S.

[5]谭立明.ELISA法检测的影响因素及其对策[J].实验与检验医学,2013,31(4):300-305.

[6]Holick MF.Vitamin D deficiency[J].N Engl J Med,2007,357(3):266-281.

[7]Gutierrez OM,Farwell WR,Kermah D,et al.Racial differences in the relationship between vitamin D,bone mineral density,and parathyroid hormone in the National Health and Nutrition Examination Survey[J].Osteoporos Int,2010,22(6),1745-1753.

[8]Anderson JL,May HT,Horne BD,et al.Relation of vitamin D deficiency to cardiovascular risk factors,disease status,and incident events in a general healthcare population[J].Am J Cardiol,2010,106(7):963-968.

[9]Liu E,Meigs JB,Pittas AG,et al.Predicted 25-hydroxyvitamin D score and incident type 2 diabetes in the Framingham offspring study[J].Am J Clin Nutr,2010,91(6):1627-1633.

[10]Aggarwal N,Reis JP,Michos ED.Vitamin D deficiency and its implications on cardiovascular disease[J].Curr Cardio Risk Rep,2010,4(1):68-75.

[11]Testa A,Mallamaci F,Benedetto FA,et al.Vitamin D receptor(VDR)gene polymorphism is associated with left ventricular(LV)mass and predicts left ventricular hypertrophy (LVH)progression in end-stage renal disease(ESRD)patients[J].J Bone Miner Res,2010,25(2):313-319.

[12]Weishaar RE,Simpson RU.Vitamin D3 and cardiovascular function in rats[J].J Clin Invest,1987,79(6):1706-1712.

[13]Xiang W,Kong J,Chen S,et al.Cardiac hypertrophy in vitamin D receptor knockout mice:role of the systemic and cardiac renin-angiotensin systems[J].Am J Physiol Endocrinol Metab,2005,288(1):e125-e132.

[14]Amin A,Minaee S,Chitsazan M,et al.Can vitamin D supplementation improve the severity of congestive heart failure[J].Congest Heart Fail,2013,19(4):22-28.

[15]Schleithoff SS,Zittermann A,Tenderich G,et al.Vitamin D supplementation improves cytokine profiles in patients with congestive heart failure:a double-blind,randomized,placebo-controlled trial[J].Am J Clin Nutr,2006,83:754-759.

[16]宋银丹,段勇.糖化血红蛋白检测标准化的研究进展[J].实验与检验医学,2013,31(2):108-110.

[17]Knip M,Veijola R,Virtanen SM,et al.Environmental triggers and determinants of type 1 diabetes[J].Diabetes,2005,54:S125-S136.

[18]Bailey R,Cooper JD,Zeitels L,et al.Association of the vitamin D metabolism gene CYP27B1 with type1 Diabetes[J].J Diabetes,2007,56(10):2616-2621.

[19]Stene LC,Joner G.Use of cod liver oil during the first year of life is associated with lower risk of childhood-onset type 1 diabetes:a large,population-based,case-control study[J].Am J Clin Nutr,2003,78(6):1128-1134.

[20]Sorensen IM,Joner G,Jenum PA,et al.Maternal serum levels of 25-hydroxy-vitamin D during pregnancy and risk of type 1 diabetes in the offspring[J].Diabetes,2012,61(1):175-178.

[21]Ozfirat Z,Chowdhury TA.Vitamin D deficiency and type 2 diabetes[J].Postgrad Med J,2010,86(1011):18-25.

[22]Maestro B,Campion J,Davila N,et al.Stimulation by 1,25-dihydroxyvitamin D3 of insulin receptor expression and insulin responsiveness for glucose transport in U-937 human promonocytic cells[J].Endocr J,2000,47(4):383-391.

[23]Giovannucci E.Vitamin D and cancer incidence in the Harvard cohorts[J].Ann Epidemiol,2009,19(2):84-88.

[24]Welsh J.Targets of vitamin D receptor signaling in the mammary Gland[J].J Bone Miner Res,2007,22(2):V86-90.

[25]Slominski AT,Kim TK,Janjetovic Z,et al.20-Hydroxyvitamin D2 is a noncalcemic analog of vitamin D with potent antiproliferative and prodifferentiation activities innormal and malignant cells[J].Am J Physiol Cell Physiol,2011,300(3):C526-C541.

[26]Li H,Stampfer MJ,Hollis JB.et al.A prospective study of plasma vitamin D metabolites,vitamin D receptor polymorphisms,and prostate cancer.[J].PLoS Med,2007,4(3):e103.

[27]Lappe JM,Travers-Gustafson D,Davies KM,et al.Vitamin D and calcium supplementation reduces cancer risk:results of a randomized trial[J].Am J Clin Nutr,2007,85(6):1586-1591.

[28]Borba VZ,Vieira JG,Kasamatsu T,et al.Vitamin D deficiency in patients with active systemic lupus erythematosus[J].Osteoporos Int,2009,20(3):427-433.

[29]Christakos S,Hewison M,Gardner DG,et al.Vitamin D:beyond bone[J].Ann N Y Acad Sci,2013,1287:45-58.

[30]vinh quoc Luong K,Nguyen LT.the beneficial role of vitamin d insystemic lupus erythematosus(SLE)[J].Clin Rheumatol.2012,31(10):1423-1435.