人怎么合成维生素D？

木虫子

众所周知，人可以通过晒太阳合成维生素D，那么这里面的原理是什么呢？

木虫子

维生素D为固醇类衍生物，具抗佝偻病作用，又称抗佝偻病维生素。维生素D家族成员中最重要的成员是D2和D3。维生素D均为不同的维生素D 原经紫外照射后的衍生物。植物不含维生素D，但维生素D原在动、植物体内都存在。植物中的麦角醇为维生素D2原，经紫外照射后可转变为维生素D2，又名麦角钙化醇；人和动物皮下含的7-脱氢胆固醇为维生素D3原，在紫外照射后转变成维生素D3，又名胆钙化醇。 维生素D2 分子式 C28H44O 维生素D3 分子式 C27H44O (下标显示不出来，应该是碳27氢44氧）
{右图是D3结构式}

维生素D在体内发挥作用主要是通过促进钙的吸收进而调节多种生理功能。研究证明，维生素D3能诱导许多动物的肠黏膜产生一种专一的钙结婚蛋白（CaBP），增加动物肠粘膜对钙离子的通透性，促进钙在肠内的吸收。

维生素D的主要功能是调节体内钙、磷代谢，维持血钙和血磷的水平，从而维持牙齿和骨骼的正常生长就发育。儿童缺乏维生素D，易发生佝偻病，过多服用维生素D将引起急性中毒。
维生素D是一种脂溶性维生素，有五种化合物，对健康关系较密切的是维生素D2和维生素D3。
　　它们有以下三点特性：它存在于部分天然食物中；受紫外线的照射后，人体内的胆固醇能转化为维生素D。
一、维生素D的主要生理功能

　　维生素D主要有以下生理功能：
　　1、 提高肌体对钙、磷的吸收，使血浆钙和血浆磷的水平达到饱和程度。
　　2、 促进生长和骨骼钙化，促进牙齿健全；
　　3、 通过肠壁增加磷的吸收，并通过肾小管增加磷的再吸收；
　　4、 维持血液中柠檬酸盐的正常水平；
　　5、 防止氨基酸通过肾脏损失。


二、维生素D盈缺对健康的影响

　　人体缺乏维生素D会引起佝偻病、手足抽搐和软骨病。

　　长期摄入过多的维生素D（5000IU），将引起高血钙和高尿钙。特征为食欲减退，过度口渴，恶心，呕吐，烦躁，体弱，便泌腹泻交替出现，严重者将因肾钙化、心脏和大动脉钙化而死亡。


维生素D



vitamin D 　　



　　一组固醇类脂溶性维生素。其代谢产物1，25-二羟维生素D〔1,25-(OH)2D〕为维持人体钙磷代谢所必需的一种激素。1916年,维生素D从鳕鱼肝脏中分离出。后证实有维生素D2(骨化醇或称麦角骨化醇)和维生素D3（胆骨化醇）两种（图1）,以D3为最重要。 D3源于动物，为紫外线照射人与动物皮肤后，由皮肤内的 7脱氢胆固醇转化而成，D2源于植物，为紫外线照射麦角固醇形成，极微量存在于自然界。D2、D3皆可人工合成，D4为人工合成的D2类似物。D2与D3 的生物化学特性及对人的生理功能相似。D4对哺乳动物的作用只有D3或D2的2/3或3/4。D5、D6结构亦类似，对人类无重要性。维生素 D经吸收进入人体血液，与特异的维生素D结合 α-球蛋白(DBP)相结合，迅速进入肝脏，经25-羟化酶的作用形成 25-羟维生素D(25-OHD);再经血到肾脏，由于1-α 羟化酶的作用，转化成生物活性很强的 1，25-(OH)2D,其化学结构、生物学作用方式均似类固醇激素。它促进肠道对钙、磷的吸收；增进肾曲管对钙、磷的回吸收；促使钙、磷自骨中溶于血；同时促进钙、磷沉着于骨基质，故维生素 D能预防及治疗佝偻病和骨软化症。
维生素 D缺乏可致小儿佝偻病、婴儿手足搐搦症及成人骨软化症，并为老年骨质疏松的病因之一。维生素D过量可致中毒,使血钙升高，肾、心血管、肺、脑等脏器钙沉着，严重者可致肾功能衰竭甚至危及生命。　维生素D3在皮肤内的合成　皮肤生发层的7-脱氢胆固醇（即D3原）经紫外线照射，首先形成前D3，在皮肤温度作用下，再转化成D3(在体温下，约需36 小时)。持续紫外线照射使部分前D3转化成光固醇或速固醇贮于皮肤内。前D3用尽时，紫外线照射可使二者又转化为前D3，再形成D3，D3与维生素D结合 α-球蛋白结合入血。D3的形成为光化学作用，不需酶类。紫外线不能穿透普通窗玻璃，但在户外荫凉处可受到紫外线照射，大气飘尘和衣着皆影响紫外线穿透。



　　代谢 　D2、D3在人体内的主要代谢过程见图 2。自皮肤形成的D3与 DBP结合经血入肝。口服的D2或D3至小肠,在胆盐的作用下,与脂质一同自粘膜吸收成乳糜微粒经淋巴系统入肝；注射的D2或D3吸收后也经血入肝。在肝细胞微粒体经25-羟化酶的作用形成25-OHD入血，25-OHD为血清中多种维生素D代谢产物中含量最多且最稳定的一种，其血清浓度可代表机体维生素 D营养状态,正常值约11～68ng/ml。25-OHD经血入肾,在近端曲管细胞的线粒体内经1-α 羟化酶的作用生成1,25-(OH)2D,其产生受内分泌系统的严格控制,其血清含量随人体对钙、磷的需要而增多或减少。血 PTH（甲状旁腺素）的升高及钙、磷降低,使1-α 羟化酶活性增强,致1,25-(OH)2D增多,血钙、磷增高时,24-R羟化酶活性增强,使24,25-(OH)2D增多。许多组织的细胞有1,25- (OH)2D的受体,如小肠粘膜细胞、骨细胞、肾远端曲管细胞、皮肤生发层细胞、胰岛细胞及乳腺细胞等。肾、肠、软骨等细胞的线粒体并有24-R羟化酶，在血钙、磷正常或升高时，25-OHD在肾、肠经24-羟化酶羟化成24,25-(OH)2D,其生物活性远低于1,25-(OH)2D。



　　正常人摄入D2或D3后,80％以上可自小肠吸收,其代谢物与部分D2或D3自胆汁及粪便排泄(图2)。4％以下自尿排出。摄入或充分晒太阳后合成较多量维生素D时,可储于脂肪及肝达数月。



Image:weishe09.jpg



　　作用 　 1,25-(OH)2D通过细胞的特异受体作用于靶器官。①促进钙、磷自小肠吸收。1-25(OH)2D与肠粘膜细胞的胞浆受体结合后,运入胞核,促进基因表达合成钙结合蛋白(CaBP),使钙离子(Ca2+)自小肠粘膜乳头上皮细胞的刷毛缘吸收。②动员骨钙、磷到血。使骨钙与CaBP结合入血。③使骨无机盐化。刺激成骨细胞,促使钙、磷沉着于骨。④通过远端肾小管细胞受体，与 PTH共同增进钙的回吸收;血钙升高后抑制PTH(PTH增多尿磷),而增加磷的回吸收。⑤通过特异受体，增加皮肤生发层的7-脱氢胆固醇含量，使胰岛细胞增多胰岛素的产量；增加乳腺对钙的运转等。



　　调节 　血清钙降低时，PTH迅速升高,刺激肾1-α 羟化酶活性增强,产生 1，25-(OH)2D增多。血清磷降低则可直接增强肾1-α羟化酶活性，增加1,25-(OH)2D的形成。1，25-(OH)2D可抑制1-α羟化酶活性,但引发24-R羟化酶活性。降钙素(CT) 与1,25-(OH)2D提高血清钙、磷的作用相反,使钙、磷沉着于骨以保持骨的硬度,并避免血钙过高。血清钙升高可抑制肾1-α 羟化酶,但刺激24-羟化作用。1，25-(OH)2D、PTH与CT互相反馈调节,以维持人体正常钙磷代谢。在妊娠和哺乳时，催乳素和雌激素可增加 1,25-(OH)2D的生成，以提高对钙的吸收。



　　需要量 　维生素D既来源于膳食又可以皮肤合成，因而难以估计膳食维生素D的摄入量。在钙和磷充足的条件下，儿童 青少年 孕妇 乳母及老人的RNI(推荐摄入量)为10ug/d,16岁以上的成人为5ug/d，维生素D的UL（可耐受最高摄入量）为20ug/d。



　　缺乏 　维生素 D缺乏可致佝偻病、手足搐搦症、骨软化病、骨质疏松症。中国小儿佝偻病发病率较高，病因为日照不足、维生素 D摄入不足及肝、肾疾患与先天、后天因素所致维生素 D吸收或代谢障碍。苯巴比妥可增加维生素D的代谢，增快其非活性代谢物的排出,减少体内维生素 D的储存。苯妥英钠（大仑丁）影响CaBP而抑制钙吸收。长期服抗癫痫药的病人血清25-OHD降低并可发生骨软化症。长期服某些安眠药的非癫痫患者也可有骨质疏松。对这些病人应及早加服生理需要量的维生素D。中国国内常用的维生素D制剂有不同浓度的维生素AD滴剂(溶于植物油中)或鱼肝油、胆维丁 (D3)及 D2片剂、维生素AD或D胶丸和D2、D3针剂等。另有双氢速固醇,又名AT-10,为D3还原产物，临床应用能提高血清钙，对低钙惊厥有效。AT-10 在肝被25-羟化，不需肾1-α 羟化即对肠、骨有活性，国外常用于治疗家族性低磷血症。



　　人体维生素 D缺乏时，钙的吸收减少，体内常缺钙。除乳类外，一般食品中含钙量常较少，中国人群钙摄入量常低于营养标准，故治疗维生素D缺乏性疾病时,应补充适量的钙，有利于骨的钙化。但给钙不宜过多以免影响铁、锌等矿物质的吸收。



　　毒性 　无论口服或注射，维生素 D过量均可致中毒。对维生素D的耐受量个体差异很大,连续大剂量肌内注射最易导致中毒。中毒的主要表现为血清钙增高及肾、心血管、肺、脑等全身异位钙沉着，严重者肾、脑等脏器大片钙化，死因多为肾功能衰竭。



　　营养水平鉴定　血清25-OHD浓度可代表机体维生素D营养状况,可用竞争蛋白结合放射免疫法或高效液相法测定。人血清25-OHD的正常值约为 11～68ng/ml,11ng/ml以下为缺乏，68ng/ml以上为过高。维生素D中毒时除血清25-OHD升高外，皆伴有血清钙升高及沿血管的异位钙沉着。



　　来源 　人的自然食物中除海鱼外,含维生素D皆很少（见表）。



Image:weishe10.jpg



　　一般人每日从食物中得到的维生素D很难超过100IU，包括婴儿在内。主要靠日光照射在皮肤内生成。需开窗或在室外接受日照，夏季可在荫凉处接受反射的日光照射。1920年代以来,用海鱼的肝脏制成鱼肝油,内含多量维生素A与D。1936年以来，发达国家在牛奶中强化D2或D3（400IU/L）对预防佝偻病起了很大作用。现各国的婴儿配方奶粉也都强化了D2或D3，约400IU/100g。中国北京自 1987年制造了维生素 A、D强化牛奶，内含维生素A2000IU/L 、D600IU/L，初步效果尚属满意。



　　临床应用 　用以预防及治疗佝偻病、骨软化病和婴儿手足搐搦症等。
维生素D为固醇类衍生物，具抗佝偻病作用，又称抗佝偻病维生素。维生素D家族成员中最重要的成员是D2和D3。维生素D均为不同的维生素D 原经紫外照射后的衍生物。植物不含维生素D，但维生素D原在动、植物体内都存在。植物中的麦角醇为维生素D2原，经紫外照射后可转变为维生素D2，又名麦角钙化醇；人和动物皮下含的7-脱氢胆固醇为维生素D3原，在紫外照射后转变成维生素D3，又名胆钙化醇。



维生素D在体内发挥作用主要是通过促进钙的吸收进而调节多种生理功能。研究证明，维生素D3能诱导许多动物的肠黏膜产生一种专一的钙结婚蛋白（CaBP），增加动物肠粘膜对钙离子的通透性，促进钙在肠内的吸收。



维生素D的主要功能是调节体内钙、磷代谢，维持血钙和血磷的水平，从而维持牙齿和骨骼的正常生长就发育。儿童缺乏维生素D，易发生佝偻病，过多服用维生素D将引起急性中毒。