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维生素D：修订间差异

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==== 骨質疏鬆症和骨軟化病 ====
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[[骨質疏鬆症]]是成年人的維他命D缺乏引起的疾病。該疾病的特徵是使骨骼軟化，導致脊柱彎曲、腿部彎曲、{{le|近端|Anatomical terms of location#Proximal and distal}}肌肉無力、骨骼脆弱，增加骨折風險<ref name="Insel_2006"/>。骨質疏鬆症減少了鈣質的吸收並增加了骨骼中鈣質的流失，那增加了骨折的風險。骨質疏鬆症通常出現於25-羥基維他命D水平低於約10ng/mL時<ref name="Holick_2006"/>。儘管人們認為軟骨病的影響可導致慢性[[肌肉骨骼系統]][[疼痛]]<ref>{{cite journal | vauthors = Holick MF | title = Vitamin D: A millenium perspective | journal = Journal of Cellular Biochemistry | volume = 88 | issue = 2 | pages = 296–307 | date = February 2003 | pmid = 12520530 | doi = 10.1002/jcb.10338 }}</ref>，這裡沒有具說服力的證據指出慢性疼痛患者出現較低的維他命D水平<ref>{{cite journal | vauthors = Straube S, Andrew Moore R, Derry S, McQuay HJ | s2cid = 17244398 | title = Vitamin D and chronic pain | journal = Pain | volume = 141 | issue = 1–2 | pages = 10–3 | date = January 2009 | pmid = 19084336 | doi = 10.1016/j.pain.2008.11.010 }}</ref>，或該補充劑可減輕慢性非特異性肌肉骨骼疼痛<ref>{{cite journal | vauthors = Gaikwad M, Vanlint S, Mittinity M, Moseley GL, Stocks N | s2cid = 30189971 | title = Does vitamin D supplementation alleviate chronic nonspecific musculoskeletal pain? A systematic review and meta-analysis | journal = Clinical Rheumatology | volume = 36 | issue = 5 | pages = 1201–1208 | date = May 2017 | pmid = 26861032 | doi = 10.1007/s10067-016-3205-1 | url = https://www.researchgate.net/publication/293637550 }}</ref>。


=== 皮膚色素沉著 ===
=== 皮膚色素沉著 ===

2020年8月14日 (五) 08:10的版本

维基百科中的醫學内容仅供参考，並不能視作專業意見。如需獲取醫療幫助或意見，请咨询专业人士。詳見醫學聲明。
維他命D
药物种类
生物靶标維他命D受體（英语：calcitriol receptor）
ATC代码A11CC
外部链接
MeSHD014807
AHFS/Drugs.comMedFacts天然产品

維他命D是一類脂溶性維他命，它是一組親脂性類固醇衍生物，是一種激素的前體，負責增加腸道對鈣、鎂和磷酸鹽的吸收，以及其他多種生物效應[1]。在人類中，這一組維他命中最重要的化合物是維他命D2（麥角鈣化醇），以及維他命D3（又稱為膽鈣化醇）[2]。維他命D對鈣質於體內平衡和代謝中具有重要作用，可用以預防佝僂病和「成人骨軟化症」，跟鈣質合用可以預防出現於老年人的骨質疏鬆症。維他命D對於神經肌肉功能、炎症都有功用，還影響許多基因的表達和演譯，調節細胞的增殖、轉化和凋亡[3]。

這種維他命的主要天然來源是取決於透過日光照射在皮膚表皮的下層的化學反應而合成膽鈣化固醇（特別是UVB輻射）[4][5]，而维他命D3需由紫外線照射，7-脫氫膽固醇經光照後進行光化學反應轉變而成，動物皮膚細胞中含有7-脫氫膽固醇，因此多照日光是獲取维他命D的簡易方法，而人類只要一天暴露在陽光下10分鐘，人體自身即可合成足夠的维他命D3[6]。由於人口中的日照量是可變的，而且考慮到皮膚癌的風險，因此關於安全的日照量的建議尚不確定，推薦膳食攝取量通常會假設一個人的所有維他命D都是透過口腔攝取的[7]。

膽鈣化醇和麥角鈣化醇可以從飲食和補充劑中攝取[2][8][9]。只有少數食物，例如是富含脂肪的魚類，天然含有顯著大量的維他命D[7][10]。在美國和其他國家或地區，牛奶和植物奶的替代品都富含維他命D，而許多早餐穀物也是如此。暴露於紫外線下的蘑菇能提供有用的維他命D[7]。

飲食中或皮膚合成中的維他命D於生物學上的缺乏活性，它需要透過兩種蛋白質酶羥基化的步驟激活，首先在肝臟中進行，其後於腎臟中進行。由於大多數哺乳動物若暴露於充足的陽光下可以合成足夠分量的維他命D，因此它並非必需的，所以從技術上講它不是一種維他命[9]。相反，它可以被認為是一種激素，其中激活維他命D激素原，形成骨化三醇的活性形式，然後透過核受體於多個位置產生作用[9]。膽鈣化固醇在肝臟中轉化為骨化二醇（英语：Calcifediol）（25-羥基膽鈣化固醇）；麥角鈣化醇被轉化為25-羥基麥角鈣化固醇，然後物質作為一種激素重新進入循環系統，調節鈣和磷的吸收，促進骨骼的生長和重構。骨化二醇活性不高，必須經肝臟及腎臟的酶反應，最終生成骨化三醇，這才是其活性最高的形式，可以調節小腸、腎臟和骨骼對鈣的吸收與代謝。

會進一步被腎臟羥化形成維他命D的生物活性形式 — 骨化三醇（也稱為1,25-二羥基膽鈣化固醇）[11]。骨化三醇在血液中作為激素循環，主要作用是調節鈣和磷酸鹽的濃度，並促進骨骼的健康生長和重塑。骨化三醇還具有其他作用，包括對細胞生長、神經肌肉和免疫功能以及減輕炎症的作用[7]。

在血清中測量兩種維他命D代謝物（稱為25-羥基維生素D或25(OH)D）的含量，以確定一個人的維他命D狀況[12][13]。檢測血漿中的維他命D3（英语：Calcifediol#Blood test）可以反映UVB照射皮膚合成與食物攝入的維他命D的總水平，現時主要認為人體內獲取維他命D的主要途徑是由人體自身合成。維他命D對人體有益的最佳證據是對骨骼有益處並減少老年女性的死亡率，然而在一般人口統計中並沒有一致的證據顯示維他命D對健康有影響的效果。

維他命D的發現是由於努力尋找佝僂病兒童（兒童時期的軟骨症（英语：Osteomalacia））所缺乏的飲食物質（維他命D3）[14]，此病症較常見於寒帶地區，由於當地居民須穿著厚重衣物以防寒，隔絕了陽光對皮膚的照射，因此無法自行產生維他命D3，只能經由飲食攝取來改善。維他命D補充劑可治療或預防軟骨症和佝僂病，然而在普遍人群中對補充維他命D的其他健康影響的證據不一致[15][16]。補充維他命D對死亡率的影響尚不清楚，一項綜合分析發現，老年人的死亡率略有下降[17]，另一個建議服用補充劑以預防多種疾病的建議則沒有明確理由的結論，因此在這些領域中無需進行類似設計的進一步研究[18]。若攝取過量的維他命D會導致中毒，使軟組織形成鈣化現象。

種類

名稱 化學名稱 化學結構
维他命D1 麥角鈣化醇和光甾醇的比例為1：1的分子化合物
维他命D2 麥角鈣化醇（由麥角固醇形成） 注：double bond位於頂部中心。
维他命D3 膽鈣化醇（7-脫氫膽固醇於皮膚上形成）
骨化三醇（维生素D3的在體內的活性形式 — 1,25-二羥膽鈣化醇）
维他命D4 22-二氫麥角鈣化醇（英语：22-Dihydroergocalciferol）
维他命D5 谷鈣化醇（英语：22-Dihydroergocalciferol） （7-脫氫谷固醇形成）

维他命D有很多種不同的形式存在。兩種最主要的维他命D種類分別是维他命D2（麥角鈣化醇）和维他命D3（膽鈣化醇），它們統稱為鈣化醇。1932年，研究人員闡明了维他命D2的結構，而人們於1936年發現了维他命D3，並發現它可以由7-脫氫膽固醇經紫外線照射轉化而成[19]。沒有下標的是涵蓋所有维他命D，指D2或D3或是兩者，這些統稱為鈣化醇[20]。维他命D2的化學特徵是在1931年獲證明，维他命D3的化學結構於1935年建立，並證明是紫外線照射7-脫氫膽固醇而產生的[21]。從化學結構上來說，維他命D都屬於開環甾體化合物，也就是甾體激素的一個環狀結構打開了[21]，维他命D2與维他命D3結構的不同之處在於其側鏈，维他命D2的22和23位碳之間是雙鍵，而且在24位碳上多了一個甲基；维他命D3（膽鈣化醇）可以由其前體7-脫氫膽固醇經過紫外線照射變構形成，只要讓皮膚暴露於充足的紫外光下即可以自然產生足夠维他命D3的分量，奶製品廠家通常把牛奶置於紫外線光下，以強化其中的维他命D3。

化學上，各種形式的維他命D都是開環甾體（英语：secosteroid），即類固醇，類固醇環的其中之一個鍵被破壞[21]。維他命D2和維他命D3之間的結構差異在於D2在碳22和23之間包含著一個側鏈，以及在碳24上有一個甲基。

維他命D2是麥角固醇的衍生物，麥角固醇之所以以「麥角」命名，因為它是從一種名為麥角菌的真菌細胞膜上找到的固醇。麥角固醇同時也可以由浮游生物、無脊椎動物以及其他真菌合成。麥角固醇一經合成，在紫外線照射下就可以轉化為麥角鈣化醇，陸地動物和脊椎動物中的維他命D2，由於牠們體內不能合成麥角固醇，但能夠合成維他命D3[22]，但關於人類只服用維他命D2能否代替維他命D3攝入的討論，當中的爭論還是很激烈[23][24]。

生物學

活性維他命D代謝物骨化三醇透過跟主要位於靶細胞的細胞核中的維他命D受體（VDR）（英语：Vitamin D receptor）結合來介導其生物學作用[21]。骨化三醇與VDR的結合使VDR可以作為轉錄因子來調節轉運蛋白的基因表達（如TRPV6（英语：TRPV6）和鈣合蛋白），它們參與腸道中鈣質的吸收[25]。維他命D受體屬於類固醇／甲狀腺激素受體（英语：Steroid hormone receptor）的核受體超級家族，以及VDR表現於大多數器官的細胞中，包括腦、心臟、皮膚、生殖腺、前列腺和乳房。

在小腸、骨骼、腎臟及甲狀旁腺細胞的VDR激活導致血液中鈣和磷的水平得以維持（在甲狀旁腺激素和降鈣素的輔助下），並維持了骨骼含量[1]。

維他命D的最重要作用之一是透過促進腸道內的鈣代謝（英语：Calcium metabolism）以維持骨骼中鈣質的平衡，並通過增加破骨細胞的數量和保持成骨作用中鈣和磷酸鹽水平以促進骨吸收，並讓甲狀旁腺激素的正常運作以維持血清中鈣的水平。維他命D缺乏症會導致骨骼礦物質密度降低，並由於缺乏維他命D會改變人體中的礦物質代謝，導致骨密度降低（骨質疏鬆症）或骨折風險的增加[26]。因此，維他命D通過作為骨吸收中有效刺激物的作用，這對骨骼重塑（英语：Bone remodeling）也至關重要[26]。

VDR調節細胞增殖和細胞分化。維他命D也影響免疫系統，而VDR在幾種白血球中表達，包括單核白血球和活化的T細胞和B細胞[27]。在體外，維他命D增加腎上腺髓質（英语：Adrenal medulla）細胞中酪氨酸羥化酶基因的表達，並影響了神經營養因子、一氧化氮合酶及穀胱甘肽的合成[28]。

維他命D受體的表達會隨年齡增長而降低，研究結果表明維他命D與肌肉力量、質量和功能直接相關，而所有這些都是影響運動員表現的重要因素[29]。

膳食攝入

建議攝入量

美國
年齡組別 RDA (IU/日) (μg/日)[30]
0–6個月嬰兒 400* 10
6–12個月嬰兒 400* 10
1–70歲 600 15
71+歲以上 800 20
懷孕／哺乳 600 15
年齡組別 容許攝入量上限（IU／日） (μg/日)
0–6個月嬰兒 1,000 25
6–12個月嬰兒 1,500 37.5
1–3歲兒童 2,500 62.5
4–8歲兒童 3,000 75
9+歲 4,000 100
懷孕／哺乳 4,000 100 [30]
加拿大
年齡組別 RDA (IU) 容許攝入量上限（IU）[31]
0–6個月嬰兒 400* 1,000
6–12個月嬰兒 400* 1,500
1–3歲兒童 600 2,500
4–8歲兒童 600 3,000
9–70歲兒童及成人 600 4,000
70歲以上成人 800 4,000
懷孕／哺乳 600 4,000
澳洲及紐西蘭
年齡組別 充足攝入量（μg） 最高攝入量（μg）[32]
0–12個月嬰兒 5* 25
1–18歲兒童 5* 80
19–50歲成人 5* 80
51–70歲成人 10* 80
70歲以上成人 15* 80
歐洲食品安全局
年齡組別 充足攝入量（μg）[33] 可容忍上限（μg）[34]
0–12個月嬰兒 10 25
1–10歲兒童 15 50
11–17歲兒童 15 100
成年人 15 100
懷孕／哺乳 15 100
* 充足攝入量，尚未建立RDA/RDI

轉換：1μg = 40 IU。

各種機構對維他命D的每日攝入量都提出了不同的建議。這些數據都根據精確的定義，因應不同的年齡、懷孕或哺乳期而有所不同，關於維他命D對皮膚的合成作出了程度的假設[30][31][32][33]。

美國

由美國醫學研究所（IoM，2015年更名為美國國家醫學研究院）於2010年發布的維他命D膳食參考攝入量，取代了先前的建議，這些建議是根據攝入量表示的。提出建議的前提是，假設由於暴露在陽光下不足，個別人士皮膚不能合成維他命D。維他命D的參考攝入量指的是食物、飲料和補品中的總攝入量，並假設已滿足鈣的需求[30]。參考膳食攝取量（UL）被定義為「幾乎對所有普通人來說的幾乎沒有健康不利影響風險的每天平均營養素的最高攝入量[30]。」儘管人們認為參考膳食攝取量十分安全，但有關長期影響的信息並不完整，因此不建議長期攝入這些分量[30]。

為了美國食品和膳食補充劑標籤的目的，每份的含量表示為每日數值的百分比（％DV）。維他命D標籤的目的，每日數值的100％為400 IU（10 μg），然而在2016年5月27日，該標準修訂為800 IU（20 μg），以使其與RDA達成一致[35][36]。對於每年食品銷售額超過1,000萬美元的食品製造商，必須在2020年1月1日之前遵守最新的標籤規定，而每年食品銷售額不足1,000萬美元的食品製造商，則必須於2021年1月1日之前達到更新的標籤法規[37][38][39]。在2020年1月1日合規日期之後的前六個月中，FDA計劃與製造商合作以達到新的營養成分標籤要求，並且在此期間將不著重於針對這些要求的執法行動[37]。參考每日攝入量的新與舊表中列出了每日成人數值量。

加拿大

根據美國醫學研究所的報告[30]，加拿大衛生部於2012年發布了建議膳食攝入量（RDA）及維他命D的攝入量上限[31]。

澳洲及紐西蘭

澳洲及紐西蘭在2005年發布了營養參考值，當中包括了飲食中維他命D的攝入量指南[32]。大約有三分之一的澳洲人缺乏維他命D[40]。

歐盟

歐洲食品安全局（英语：European Food Safety Authority）（EFSA）於2016年審視了目前的證據[33]，發現血清25（OH）D濃度與與肌肉骨骼健康的結果有很大的差異。他們認為無法得出維他命D的平均需求量與人口參考維他命D的攝入量值，血清25（OH）D濃度為50 nmol / L是合適的目標值。對於所有1歲以上的人們，包括孕婦或哺乳期的婦女，他們設定的每日攝入量為每天15μg（600 IU）[33]。

EFSA審查了2012年的安全攝入量[34]，成年人的容許上限為每天100μg（4,000 IU），這與IOM有類似的結論。

英國國民保健署建議6個月至5歲的嬰幼兒、懷孕或哺乳婦女，以及缺乏陽光的老年人應每天服用維他命補充劑，以確保攝入足夠的維他命D[41]。2016年7月，英國公共衛生部建議每人都考慮在秋季和冬季每天服用10µg的維他命補充劑，因為該時期的日光不足以合成維他命D[42]。

瑞典國家食品管理局建議，對於75歲以下的成人和兒童，每天應攝入10μg（400 IU）的維他命D3，而75歲及以上的成年人應服用20μg（800 IU）的分量[43]。

歐洲的非政府組織提出了其建議：德國營養學會推薦20μg[44]；歐洲更年期協會建議更年期婦女於70歲之前服用15μg（600 IU），以及從71歲開始服用20μg（800 IU）。對於某些維他命D含量很低或合併症的患者，該劑量應增加至100μg（4,000 IU）[45]。

其他

  1. 随着近几十年对维生素D的认识不断加深，其重要性和需要量也在不断调整；例如美国儿科学会2003年推荐儿童每日补充维生素D5μg（200国际单位），2008年改为10μg每天（400国际单位）；[46]中国居民膳食指南（2013版）[47]也将维生素D婴幼儿推荐量提高至10μg（400国际单位）；而成人的推荐量一般比儿童更高一些，美国、澳大利亚等国的推荐量：50岁以下是400-1000国际单位，50岁以上是1000-2000国际单位；中国营养学会编辑的中国居民膳食指南（2013版）[48]则将补充的上限从前一版800国际单位提高至最新的2000国际单位。
  2. 妊娠期和哺乳期女性应当适当增加摄入量，以正常维持血液浓度，特别是高纬度地区和预产期在春冬季节的孕妇。但需注意的是维生素D的摄入量亦不是越高越好。
  3. 在太阳光下晒15分钟，每一星期曬幾天，能一定程度地 防止缺乏 维生素D。[49]
  4. 过量表现：长期临床实践表明，一次性注射30万单位能保证安全性，但60万单位则有过量中毒的风险；而口服中毒风险有个体差异存在，目前现有的实验数据表明持续补充维生素D每日4000-10000国际单位不超过2个月未观察到中毒现象。但由于维生素D为脂溶性，还是应该避免长期过量服用。建议在新的理论支持出现以前，预备终身服用者，每天的预防保健补充量不超过2000国际单位（治疗剂量除外）。维生素D中毒的症状是异常口渴，眼睛发炎，皮肤瘙痒，厌食、嗜睡、呕吐、腹泻、尿频以及钙于血管壁、肝脏、肺部、肾脏、胃中的异常沉淀，关节疼痛和弥漫性骨质脱矿化。

來源

儘管維他命D在大多數食物中都不是天然存在的[2][9]，它通常將其作為食品強化添加到加工食物中。在某些國家／地區，主食都以維他命D來人工強化[50]。

天然來源

主条目：麥角鈣化醇

通常，維他命D2都是發現於真菌中，而維他命D3都在動物中發現[51][52]。維他命D2是由許多真菌中發現的麥角固醇在紫外線照射下產生的。蘑菇和地衣會隨著紫外線的照射而增加維他命D2的含量[53][54]。這個過程於工業紫外線燈的模擬下，維他命D2有更高的濃度[52]。

美國農業部報告維他命D2和D3含量合計為一個值：

真菌來源
來源 每克（μg） 每克（IU）
C. 地衣, 葉狀體, 乾的[53] 維他命D3 0.67 – 2.04 27 – 82
維他命D2 0.22 – 0.55 8.8 – 22
雙孢蘑菇（一般蘑菇）：D2 + D3
波多貝羅（Portobello） 原始的 0.003 0.1
暴露於紫外線下 0.112 4.46
克里米尼（Crimini） 原始的 0.001 0.03
暴露於紫外線下 0.319 12.76
動物來源[55]
來源 每克（IU） 不規則狀況
煮熟的蛋黃 0.7 61克的蛋含有44 IU
已煮熟的紅燒牛肝 0.5
魚肝油 100 每茶匙含450 IU（4.5 克）
脂肪魚類
已乾熱煮熟粉紅色的三文魚 5.2
已乾熱煮熟的混合品種鯖魚 4.6
油浸罐裝吞拿魚 2.7
油浸沙丁魚罐頭 1.9

食品強化

含有維他命D的加工食品強化包括了一些果汁和果汁飲品，代餐能量棒、大豆蛋白的飲料、某些奶酪和奶酪產品、麵粉製品、嬰兒配方奶粉、許多早餐穀物和乳製品[56][57]。

2016年，美國[[食品和藥物管理局]（FDA）修改了牛奶強化食品添加劑的法規[58]，規定每100克乳製品中的維他命D3含量不得超過42 IU（美國每夸脫的400 IU）；每100克的植物奶有84 IU的維他命D2（每夸脫800 IU）；而基於植物的乳酪或在大豆飲料產品中，每100克含有89 IU（每夸脫800 IU）[59][60][61]。植物奶被定義為由大豆、杏仁、米以及其他可替代為乳汁的植物來源而製成的飲料[62][63]。

雖然一些研究發現維他命D3可以更快地提高血液中25(OH)D的水平，並在體內保持更長的活躍時間[64][65]，然而其他研究則認為維他命D2的來源具有相同的生物利用度，以及如維他命D3般有效用於提高和維持25（OH）D[52][66][67]。

食物準備

典型的食物中的維他命D含量會因烹飪而減少。煮沸、油炸和烘烤食品可保留原始維他命D的69–89％[68]。

維他命D缺乏症

主条目：维生素D缺乏症
在人體中的鈣代謝（英语：Human homeostasis#Calcium）[69]。活性維他命D（1,25-二羥基維他命D，骨化三醇）的作用以橙色顯示。

全世界估計有十億人處於維他命D不足或缺乏[29]。維他命D不足的飲食加上日照不足會導致缺乏維他命D。兒童嚴重缺乏維他命D會導致患上佝僂病，這是一種骨骼的軟化和弱化的疾病，是一種發達國家中罕見的疾病[70]。維生素D缺乏症發現於世界各地的老年人中，在兒童及成年人中仍然很常見[71][72][73]。缺乏症會導致骨骼礦化受損和骨骼損傷，從而導致出現骨骼軟化疾病[74]，包括兒童的佝僂病和成人的軟骨病。避免日曬會導致血液中的骨化二醇（英语：Calcifediol）（25-羥基維他命D）含量低[75]。維他命D缺乏會導致飲食中腸道對鈣的吸收下降至15％[1]。當不缺乏時，一個人通常吸收60-80％[1]。

骨骼健康

佝僂病

主条目：佝僂病

骨質疏鬆症和骨軟化病

主条目：骨質疏鬆症和軟骨病

骨質疏鬆症是成年人的維他命D缺乏引起的疾病。該疾病的特徵是使骨骼軟化，導致脊柱彎曲、腿部彎曲、近端（英语：Anatomical terms of location#Proximal and distal）肌肉無力、骨骼脆弱，增加骨折風險[76]。骨質疏鬆症減少了鈣質的吸收並增加了骨骼中鈣質的流失，那增加了骨折的風險。骨質疏鬆症通常出現於25-羥基維他命D水平低於約10ng/mL時[2]。儘管人們認為軟骨病的影響可導致慢性肌肉骨骼系統疼痛[77]，這裡沒有具說服力的證據指出慢性疼痛患者出現較低的維他命D水平[78]，或該補充劑可減輕慢性非特異性肌肉骨骼疼痛[79]。

皮膚色素沉著

生活在溫帶氣候中的黝黑皮膚的人已顯示具低維他命D含量，但這個含義並不確定[80][81][82]。皮膚黝黑的人產生維他命D的效率較低，因為其皮膚裡的黑色素會阻礙維他命D的合成[83]。維生素D缺乏症很常見於美國的西班牙裔和非裔美國人，其水平會於冬季中顯著下降[22]。這是由於他們皮膚會裡的黑色素含量，它是天然的防曬霜[22]。

作用机理

维生素D通过血流输送到肝脏，在那里转化为激素前体骨化二醇，循环中的骨化二醇在肾脏和单核巨噬细胞系统中转化为骨化三醇，从而成为具有生物活性的维生素D，而在免疫系统中，骨化三醇(1,25(OH)D)发挥着细胞因子的作用，保护机体抵抗微生物入侵。[84]肾脏将骨化二醇转化为骨化三醇释放入血，与维生素的结合蛋白结合，转运到靶器官。[21]

骨化三醇通过激活维生素D受体发挥生物学效应，VDR存在于靶细胞表面，[21]活化的VDR可以作为转录因子，调节运载蛋白(如TRPV6和Calbindin)的表达，参与小肠内钙的吸收。[25]

VDR属于核受体中类固醇/甲状腺素受体超家族，可以再大多数器官中表达，包括脑、心脏、皮肤、前列腺和乳腺等，VDR在小肠、骨骼、肾脏和甲状旁腺的表达能够保证血钙血磷代谢正常(与甲状旁腺激素和降钙素协同作用)，并可以维持正常骨量。[85]

维生素D提高了肾上腺髓质细胞酪氨酸羟化酶的表达。也参与了神经营养因子、一氧化氮等物质的合成，并能提高机体谷胱甘肽的水平。[28]

现在认为VDR也干预了细胞增殖和分化，而且对免疫系统也起到很强的免疫促进作用，很多种白细胞包括单核细胞，T细胞、B细胞都能够表达VDR。[27]

VDR除了可以激活某些基因外，还有其他一些作用机理已经阐明。一个非常重要效果是它可以抑制刺猬激素(一种参与器官形成的激素)的信号转导。[86][87]

维生素D最重要的功能就是保持骨钙的平衡。它可以增强小肠对钙的吸收。提高破骨细胞的数量增强骨吸收，维持血钙和血磷浓度维护正常骨量，并调整甲状旁腺激素来维持血钙平衡。维生素D缺乏会引起钙磷代谢异常，导致骨密度降低，骨丢失(骨质疏松)，甚至骨折。

进化

7亿5000万年前，球石藻类浮游生物就开始利用紫外线合成维生素D，对于硬骨类脊椎动物来说，离开富含钙质的海水来到陆地上，维生素D对保证其钙质骨骼来说非常重要[來源請求]，维生素D的合成必须要有紫外线参与，所以早期登陆的脊椎动物必须将身体暴露于阳光下或者补充富含维生素D的食物来满足其机体对维生素D的需求。[88]

皮肤合成

在皮膚的表皮層中產量最大的為基底層（圖中紅色）和棘皮層（淺棕色）。

皮肤合成：

7-脱氢胆固醇在波长在270-300纳米(峰值295-297纳米)之间的紫外线照射下可以变构转化为维生素D3[89]，在阳光中的紫外线指数(夜间的紫外线指数为0，热带、高原地区、晴天时的紫外线指数为15——译者注)大于3时或者在日光浴灯下，才会有这种能发挥作用的紫外线。日光浴灯产生的紫外线大多数是长波的A型紫外线，而产生维生素D3所需要的中波紫外线(B型紫外线)之占其中4-10%，从地域上说，热带地区人们天天都可以产生维生素D3，温带地区的人们春夏季节也可以，而极地地区的人们，紫外线强度几乎不可能使之产生维生素D3.[90] 似乎血清25(OH)D的平均浓度的差异应该随纬度升高而降低，但是实际上并不和预想那样一致，比如在夏天，加拿大北部地区的日照强度和时间综合起来比赤道地区还要强，而且，高纬度地区在春季夏季抑或秋季机体都有可能形成并储存足够的维生素D，UVB产生的维生素D(异构作用，非酶促反应，没法控制)功能非常强大，以至于皮肤形成的多余的维生素D3必须及时降解掉，以免产生毒性。最终使维生素D的合成和降解达到平衡状态。[91]

皮肤分为两层：内层为真皮层，主要由结缔组织形成；外层为表皮层，在厚厚的脚掌和手掌，表皮层又分为五层，自外而内是:角化层、透明层、粒层、棘皮层和基底层，维生素D就在棘皮层和基底层细胞中合成，

胆骨化醇主要由7-脱氢胆固醇经紫外线照射形成，7-脱氢胆固醇的合成在大多数脊椎动物，包括人类皮肤细胞中都非常旺盛。[92]而裸鼹鼠似乎生来缺乏胆骨化醇[93]，因为其血液中测不出25(OH)D,对某些动物来说，厚厚的毛皮阻挡住紫外线，而这些鸟兽也有自己的办法，它们把7-脱氢胆固醇分泌到毛皮表面，合成维生素D3后再自己舔回肚子里去。 [94]

历史

1913年，美国科学家Elmer McCollum和Marguerite Davis在鱼肝油里发现了一种物质，起名叫“脂溶性维生素A”，后来，英国医生EdwardMellanby发现，喂了鱼肝油的狗不会得佝偻病，于是得出结论维生素A或者其协同因子可以预防佝偻病。1921年Elmer McCollum使用破坏掉鱼肝油中维生素A做同样的实验，结果相同，说明抗佝偻病并非维生素A所为。[95][96][97] 他将其命名为维生素D，即第四种维生素。当时的人们还不知道其与其他人体无法自身合成的维生素不同，只要有紫外线，人体自己就可以合成维生素D。

1923年，人们知道7-脱氢胆固醇经紫外线照射可以形成一种脂溶性维生素(现在知道是D3)，Alfred Fabian Hess甚至指出“阳光既是维生素”。[98]德国哥廷根大学教授AdolfWindaus与1928年荣获诺贝尔奖，以表彰其在研究固醇与维生素关系的工作。[99]到了三十年代，他又成功的研究出维生素D的化学结构。[100]

1923年威斯康辛大学Harry Steenbock证明了用紫外线照射食物和其他有机物可以提高其中的维生素D含量，[101]用紫外线照射过兔子的食物，可以治疗兔子的佝偻病。就用自己攒下的300美元为自己申请了专利，Steenbock用自己的技术对食品中的维生素D进行强化，到1945年他的专利权到期时，佝偻病已经在美国绝迹了。[102]

工业化生产

维生素D3（胆骨化醇）可以使用7-脱氢胆固醇用B型紫外线（UVB）照射后合成，然后进行纯化取得成品。[103]7-脱氢胆固醇广泛存在于羊毛脂以及其他动物毛发中，维生素D2所用的方法基本相同，但原材料麦角固醇来源于酵母或蘑菇。[103]

合成机理

皮肤中的7-脱氢胆固醇经紫外线照射后6号电子发生顺旋电环化反应，形成前维生素D3
同时前维生素D3通过异侧氢原子σ移位重排，变构产生维生素D3，在室温条件下，从前维生素D3到维生素D3转变需要12天完成。
不论是自身合成的还是食物中摄取到的维生素D3，都要在肝脏里，在25位碳上加上一个羟基，形成25-羟基胆骨化醇(骨化二醇或者25(OH)D)，[104]这个过程是由肝脏微粒体酶——25羟化酶催化的，25(OH)D一经合成，便释放入血，与α-球蛋白结合，既所谓的维生素D结合蛋白α-球蛋白结合。[105]
25(OH)D运输到肾脏近段肾小管，在那里发生1-α(分子下角右边的那个碳原子)位羟化而形成骨化三醇（1,25(OH)2D）,可以有效的激活维生素D受体(VDR),活化的VDR介导维生素D所需要发挥的主要功能。25(OH)D向1,25(OH)2D的转换需要25D31-α羟化酶，血液中甲状旁腺激素水平升高可以提高这种酶的合成(当血钙血磷降低时,也可以)

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衍生阅读

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