综述:维生素D与骨骼健康:从生理功能到疾病关联
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时间:2025年10月04日
来源:Nutrition & Metabolism 4.1
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本综述系统阐述了维生素D(VD)在骨骼健康中的多效性作用,涵盖其代谢途径、维生素D受体(VDR)介导的基因组与非基因组信号通路,以及免疫调节功能。重点分析了VD缺乏与骨破坏性疾病(如骨关节炎(OA)、骨质疏松(OP)、类风湿关节炎(RA)和骨结核)的关联,指出VD通过调控钙磷代谢、免疫细胞分化(如Th17/Treg平衡)及炎症因子(如IL-1β、TNF-α)影响疾病进程,但补充疗效存在争议,需结合基线水平与钙协同补充。
维生素D的组成与功能
维生素D(VD)是一种多效性甾体激素,主要通过皮肤紫外线B(UVB)照射合成或从饮食摄入。其活性形式1α,25-二羟基维生素D(1α,25(OH)2D)经肝脏和肾脏两次羟化生成,与维生素D受体(VDR)结合后调控基因转录。VD不仅维持钙稳态和骨矿化,还参与免疫调节、炎症抑制和慢性疾病调控。非基因组途径通过膜受体(如PDIA3)快速激活钙信号和MAPK通路。
维生素D缺乏的全球现状与影响因素
VD缺乏是全球性健康问题,尤其在儿童、老年人和孕妇中高发。地理纬度、肤色、生活方式和遗传因素(如VDR基因多态性)均影响VD水平。孕妇VD不足可能导致新生儿低钙血症和骨化异常,而儿童期VD水平与峰值骨量呈正相关。慢性肾病(CKD)和消化系统疾病(如脂肪泻、胰腺功能不全)因吸收障碍加剧VD缺乏,进而诱发继发性甲状旁腺功能亢进(SHPT)和骨丢失。
维生素D在骨破坏性疾病中的作用机制
骨关节炎(OA)
VD缺乏与OA早期疼痛和软骨降解相关。1α,25(OH)2D通过VDR抑制NLRP3炎症小体,减少IL-1β和IL-18分泌,并激活自噬 via AMPK/mTOR通路保护软骨细胞。VD还可调节肠道菌群,通过“肠-免疫-骨轴”减轻炎症。但补充VD对延缓OA进展的临床证据不一致,可能与基线VD水平、性别(男性获益更显著)和VDR基因型(如BsmI、TaqI多态性)相关。
骨质疏松(OP)
VD缺乏导致钙吸收减少,加剧骨流失和骨折风险。1α,25(OH)2D通过上调Ezh2抑制p16表达,延缓骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)衰老,促进骨形成。补充VD需联用钙(>800 mg/天)才能显著提升骨密度(BMD),但高剂量VD(>4000 IU/天)可能增加髋部骨折风险。疗效依赖基线VD水平(需>30 ng/mL),且受FGF23和PTH反馈调节。
类风湿关节炎(RA)
VD缺乏与RA疾病活动度、残疾率和放射学进展正相关。VD通过VDR下调树突状细胞(DCs)的MHC-II和共刺激分子(CD40/CD80/CD86),抑制Th17分化并促进Treg细胞生成,减少IL-17、TNF-α等促炎因子。VDR基因多态性(如FokI F等位基因)增加RA易感性。但VD补充对减轻关节损伤的临床效果仍需大规模试验验证。
骨结核
VD增强巨噬细胞介导的结核分枝杆菌清除,通过诱导抗菌肽(如cathelicidin)和自噬发挥免疫保护作用。血清VD水平与结核治愈率正相关,但高剂量补充的临床获益尚未明确,需考虑紫外线暴露和VDR基因型的影响。
讨论与展望
VD的骨骼外作用(如免疫调节)需重新定义充足阈值(>50 nmol/L仅适用于骨健康)。VDR多态性、表观遗传调控和肠道微生态交互作用凸显个性化补充策略的必要性。未来研究应整合多组学数据,设计生物标志物引导的临床试验,探索VD与免疫调节剂或成骨药物的协同疗法,以优化骨骼-免疫轴疾病的治疗体系。
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