營養(yǎng)學(xué)/維生素D

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臨床營養(yǎng)學(xué)

臨床營養(yǎng)學(xué)目錄

5.3.1 結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

維生素D(VD)是環(huán)戊烷多氫菲類化合物,可由維生素D原(ProvitaminD)經(jīng)紫外線270~300nm激活形成。動物皮下7-脫氫膽固醇,酵母細胞中的麥角固醇都是維生素D原,經(jīng)紫外線激活分別轉(zhuǎn)化為維生素D3及維生素D2量少,但人工照射者多為此型(圖5-6)。維生素D的最大吸收峰為265nm,比較穩(wěn)定,溶解于有機溶媒中,光與酸促進異構(gòu)作用,應(yīng)儲存在氮氣、無光與無酸的冷環(huán)境中,油溶液加抗氧化劑后穩(wěn)定,水溶液由于有溶解的氧不穩(wěn)定。雙鍵系統(tǒng)還原也可損失其生物效用。

麥解固醇及7-脫氫基膽固醇在紫外線作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素D


圖5-6 麥解固醇及7-脫氫基膽固醇在紫外線作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素D2及維生素D3

5.3.2 代謝

從食物中得來的維生素D,與脂肪一起吸收,吸收部位主要在空腸回腸。膽汁幫助其吸收。脂肪吸收受干擾時,如慢性胰腺炎、脂肪痢及膽道阻塞都會影響他的吸收。吸收的維生素D與乳糜微粒相結(jié)合,由淋巴系統(tǒng)運輸,但也可與維生素D運輸蛋白(α-球蛋白部分)相結(jié)合在血漿中運輸。有些與β-脂蛋白相結(jié)合,口服維生素D與乳糜微粒結(jié)合,比從皮膚中來的與蛋白結(jié)合者易于分解。

當(dāng)維生素D運到肝臟中,在微粒體中經(jīng)單氧酶系統(tǒng)作用,將其25位羥基化形成25(OH)D(25-hydroxy vitamin D3)(圖5-7),肝外的其他組織也可吸取維生素D及25-(OH)D3,因此組織中維生素D及25(OH)D3及其總量比血漿中多,如果靶組織需要,可將其釋放出來,他們在脂肪組織中最多,釋放速度最慢,當(dāng)體重減輕,脂肪減少時,他們也可釋放出來。靜脈注射維生素D,較快的由血漿進入到組織中。血漿中25(OH)D3在注射后1~3天達到高峰,其濃度可達到20~40ng.ml-1,最高可達80ng.ml-1。濃度與攝入量有一定的關(guān)系,小于4 ng.ml-1,臨床上可發(fā)生佝僂病骨質(zhì)軟化。25(OH)D3在腎線粒體單氧酶作用下(酶系統(tǒng)包括細胞色素P450鐵硫蛋白黃素蛋白),經(jīng)羧基化,轉(zhuǎn)變?yōu)?,25(OH)2D3(1,25-dihydroxy vxtamin D),他是維生素D的生物作用形式,現(xiàn)將其作為激素。其作用方式與其他固醇類激素相似。在靶組織中都有其受體,1,25(OH)2D3與受體形成復(fù)合物內(nèi),與細胞核染色體相結(jié)合,通過DNA轉(zhuǎn)錄作用合成信使RNA(mRNA),并轉(zhuǎn)譯為蛋白質(zhì),1,25(OH)2D3在血漿中由分子量為52,00的蛋白質(zhì)輸送至靶組織(如小腸、骨、腎等),在這些組織中既有1,25(OH)2D3的受體,又有需要VD的鈣結(jié)合蛋白(Calcium binding Protein,CaBP),說明1,25(OH)2D3的影響。最近,報道胰臟內(nèi)有1,25(OH)2D3及CaBP,二者均存在于分泌胰島素的β細胞內(nèi),在維生素D空竭情況下,可以阻止胰島素的分泌,也有人證明1,25(OH)2D3對于干細胞的生長與分化有關(guān)。

(OH)D3及1a;25(OH)2D3的結(jié)構(gòu)式


圖5-7 25-(OH)D3及1a;25(OH)2D3的結(jié)構(gòu)式

在腎中1位羧基化酶與24位羧基化酶相抑制,為血鈣水平所控制。在正常血鈣濃度下(9.5mg%)腎中1α羧基化酶與24位羧基化酶都有活力,所以既能合成1,25(OH)2D3也能合成24,25(OH)2D3,血清鈣低時,刺激1位羧基化酶,鈣多時抑制此酶。由此以調(diào)節(jié)1,25(OH)2D3合成之量。1,25(OH)2D3合成量多,24,25(OH)2D3合成量少,除血鈣外,尚有其他因素影響1,25(OH)2D3甲狀旁腺素(Parthormone,PTH)、降鈣素(Calcitonin,CT)、催乳激素都可使其增多。腎為2個羧基化的主要組織,但在體外試驗已證明骨、胎盤、腸及蛋黃均有此功能。

1,25(OH)2D3分解代謝與24,25(OH)2D3的途徑相類似。24位羧基化后可進一步氧化成24位氧絡(luò)物,然后23位羧基化,側(cè)鏈分裂。26-C,27-C可氧化CO2水溶性代謝物有維生素D3-23羧酸(Calcitroic acid),也可產(chǎn)生內(nèi)酯及酸酯,維生素D的分解代謝主要場所在肝內(nèi),并將其代謝物排入到膽汁中,口服維生素D比從皮膚中得來的易于分解。25(OH)2D3及1,25(OH)2D3也可以葡糖苷酸形式通過膽肝形成肝腸循環(huán)或從大便中排出??诜?a href="/w/%E7%94%9F%E7%90%86" title="生理" class="mw-redirect">生理劑量48h后,30%的劑量從大便中排出,僅2-~4%從尿中排出。

5.3.3 生理功用

(1)維持血清鈣磷濃度的穩(wěn)定 血鈣濃度低時,誘導(dǎo)甲狀旁腺素分泌,將其釋放至腎及骨細胞。在腎中PTH除刺激1位羧化酶與抑制24位羧基化酶外,還促使磷從尿中排出,鈣在腎小管中再吸收。在骨中PTH與1,25(OH)2D3協(xié)同作用,將鈣從骨中動員出來。在小腸中1,25(OH)2D3促進鈣的吸收。從這三條途徑使血鈣恢復(fù)到正常水平,又反饋控制PTH的分泌及1,25(OH)2D3的合成。在血鈣高時刺激甲狀腺C細胞,產(chǎn)生降鈣素,阻止鈣從骨中動員出來,并促使鈣及磷從尿中排出。小腸吸收磷為主動吸收,需要能量,鈉、葡萄糖、1,25(OH)2D3血清磷低時(8mg%以下),刺激1,25(OH)2D3的合成,促進小腸對鈣、磷的吸收。由于PTH不參加反應(yīng),所以鈣從尿中排出而磷不排出,從而使血鈣略有上升,而磷上升較多,使血磷恢復(fù)正常值。

(2)促進懷孕哺乳期輸送鈣到子體 1位羧基化酶除受血清中鈣磷濃度及膳食中鈣磷供給量的影響外,還受激 素的影響,停經(jīng)后的婦女1,25(OH)2D3濃度減低,易有骨質(zhì)軟化等癥狀。

在懷孕期間1,25(OH)2D3血漿濃度上升,哺乳期繼續(xù)上升,斷乳后母體逐漸恢復(fù)到正常水平。24,25(OH)2D3之水平與之相反,懷孕期下降,斷乳后恢復(fù)到正常。胎盤也有1位羧基化酶,在懷孕期間無腎動物也能合成1,25(OH)2D3。乳腺也是1,25(OH)2D3的靶組織,對乳中鈣的水平直接關(guān)系,懷孕及哺乳期間母親可從自身的骨中將鈣輸出以維持胎兒嬰兒正常生長,維生素D供應(yīng)充足者,在斷乳后,又可重新獲得鈣,維生素D缺乏者,這種恢復(fù)能力較差。

(3)1,25(OH)2D3作用機理 1,25(OH)2D3對小腸作用為誘導(dǎo)合成CaBP.1,25(OH)2D3與小腸細胞的受體形成復(fù)合體進入細胞核染色體上,促使CaBP的信使RNA(mRNA)的合成,此mRNA在胞漿內(nèi)轉(zhuǎn)錄為CaBP。這種蛋白促使鈣離子通過微絨毛刷狀緣(microvillus brush border),積累于腸細胞的線粒體或其他部位。通過Na+Ca2+擠出基底-外側(cè)膜外(basal-lataaral mebrace)。1,25(OH)2D3對腎小管Ca2+的再吸收作用與在小腸中是一樣的。1,25(OH)2D3也可以在低血漿鈣及膳食中鈣缺乏時,將鈣從骨中動員出來,但在骨中未發(fā)現(xiàn)有CaBP,1,24,25(OH)2D3可以促進小腸吸收鈣,但不能從骨中將鈣動員出來,所以1,25(OH)2D3對骨的作用機理與對小腸者是不同的,但目前還不清楚。

骨的礦物化作用的機理尚未闡明,補充1,25(OH)2D3給缺乏維生素D的動物及人體,都不能有助于骨中礦物質(zhì)的沉積。動物體內(nèi)雖然分離出許多維生素D代謝產(chǎn)物但迄今尚未找出對骨的礦物化有明顯作用者。在現(xiàn)階段中只了解到維生素D促進鈣磷的吸收,又可將鈣磷從骨中動員出來,使血漿鈣、磷達到正常值,促使骨的礦物化,并不斷更新。

5.4.3 需要量

(1)維生素D的營養(yǎng)指標血清中堿性磷酸酶增加比維生素D缺乏的臨床癥狀出現(xiàn)要早一些,他的增加幅度也與維生素D缺乏的程序有關(guān),但是他是非特異性的(表5-7)。血清中Ca與P的乘積(mg%),正常值為36~40。佝僂病及骨質(zhì)軟化患者的乘積在30以下。

表5-7 正常人及病人血清堿性磷酸酶、鈣、磷濃度

血清堿性磷酸酶(布氏單位.ml-1 (國際單位umol.mm-1.L-1) 血清Ca(mg%) 血清P(mg%)
正常嬰兒 5~15 26~80 10 5 ~ 8
正常成人 3~5 16~26 10 3~4.5
佝僂病人 >20 >115 8~9 3
骨質(zhì)軟化病人 15 80 9 2~3
甲狀旁腺素過多 4~20 20~120 12~16 2~8
骨質(zhì)疏松 2 10 10~12 4~5
變形性骨炎(Paget's) 50 268 10 4
成骨細胞 30 160 10 4

靜脈注射1mg維生素D后,測定其血清磷值,隔5天后再測定饑餓時血清磷值,若其值增加,則可為維生素D缺乏的指標??诜?a href="/index.php?title=%E7%A3%B7%E9%85%B8%E9%92%A0%E7%9B%90&action=edit&redlink=1" class="new" title="磷酸鈉鹽(尚未撰寫)" rel="nofollow">磷酸鈉鹽24h后,血漿Ca值減低。腕部骨骺部增大也是一個簡單診斷佝僂病的方法。

現(xiàn)在用同位素蛋白結(jié)合方法測定25-(OH)D3,或1,25(OH)D3,正常人血中25-(OH)D3濃度為15.2±5.6ng.ml-1,若小于4ng.ml-1,臨床上易有佝僂病及骨質(zhì)軟化。1,25(OH)D3血漿正常。水平為3~6ng.ml-1,但由于這方面工作不多,其正常低限與最理想水平尚未確定。

(2)維生素D需要量由于日光照射皮膚可產(chǎn)生維生素D,從外界應(yīng)予補充量受日光照射的影響,宇身航員未得到日光照射1~3個月久,每天給以維生素D或25(OH)D310ug可以維持血漿25(OH)D3的正常水平。從出生到青春期供應(yīng)量為10ug(400IU)孕婦乳母10ug。在整個生命過程中,鈣磷進行動態(tài)平衡,骨骼不斷進行重建,成人也需要一定量的維生素D約為5ug。

5.3.5 來源

魚肝油、牛奶、蛋黃等動物性食品中有維生素D3,蕈及麥角中維生素D2,皮膚中7-脫氫膽固醇經(jīng)紫外線照射變?yōu)榫S生素D3前體(Previtamin D3),然后在一定溫度下異構(gòu)為維生素D3,這一過程比較緩慢,37℃時維生素D3可達80%,溫度低時轉(zhuǎn)換率小些。皮膚中維生素D3與前體仍繼續(xù)異構(gòu)為維生素D3為機體所利用。因其轉(zhuǎn)變過程緩慢,不致產(chǎn)生毒性,血漿25(OH)維生素D3不超過80%,溫度低時轉(zhuǎn)換率小些。皮膚中維生素D3與前體呈一定的平衡。血漿中有維生素D3結(jié)合蛋白,可將維生素D3從皮膚中帶到血流中,這種蛋白不與前體結(jié)合。為了獲得新的平衡,前體不斷地變成維生素D3。停止照射后,皮膚中儲存的前體仍繼續(xù)異構(gòu)為維生素D3為機體所利用。因其轉(zhuǎn)變過程緩慢,不致產(chǎn)生毒性,血漿25(OH)維生素D3不超過80ng.ml-1,攝取大劑量者可上升到400 ng.ml-1,易產(chǎn)生毒性。

5.3.6 臨床應(yīng)用及大劑量的毒性

維生素D除防治維生素D3缺乏病外1,25(OH)2D3可防治下列病癥:①腎性骨病腎功能不全缺少1位羥基化酶,體內(nèi)不能合成1,25(OH)2D3必須從體外攝取;②難治療抗維生素D3佝僂病,由于遺傳因素,磷從腎排出過多;③甲狀旁腺素缺少癥,患者不能在低血漿Ca時產(chǎn)生1,25(OH)2D3;④抗維生素D的佝僂病,維生素D供應(yīng)正常但仍有佝僂病,由于代謝上的缺陷,不能1位羧基化;⑤癲癇病人使用苯巴比妥可能導(dǎo)致骨病。也可用25(OH)2D3的生理劑量為1μg/天。此劑量也可作為治療劑量。

維生素D中毒劑量與生理劑量相差不多,嬰兒服用50μg(200IU)或更少一些可以導(dǎo)致血鈣過多,腎功能不全。成人中毒劑量個體差異較大,有人口服2000IU中毒現(xiàn)象,口服5000IU者易中毒,口服量不能超過800IU。用維生素D治療時,要檢查血鈣水平,如血鈣正常不致中毒,輕度中毒有嘔吐,食欲不振等現(xiàn)象,重者可致死亡。維生素D毒性可由于血流中25(OH)2D3水平高代替1,25(OH)2D3與蛋白受體結(jié)合,因此1,25(OH)2D3不能進入細胞,也不能起控制鈣的吸收及動員骨鈣的作用,因此血鈣水平高,而使腎、心臟主動脈鈣化,治療維生素D過多時可用低鈣膳及動員骨鈣的作用,因此血鈣水平高,而使腎、心臟及主動脈鈣化,治療維生素D過多時可用低鈣膳及糖皮質(zhì)激素以減低血清鈣的水平。

中毒時尿中排出Ca量過多比血鈣過高發(fā)生較早,尿鈣過高易形成腎結(jié)石。

維生素D及25(OH)D3可以儲存,維生素D儲存時間一般為1~4個月,有的可達18個月久。維生素D代謝物也可產(chǎn)生中毒現(xiàn)象,但由于其生物半衰期短,中毒時間也較短,25(OH)D3可達數(shù)周,1,25(OH)2OH3僅有數(shù)日。

參看

32 維生素A | 維生素E 32
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