综述：维生素D缺乏与呼吸健康：通过创新策略和可持续解决方案弥合公共卫生差距的叙述性综述

《Journal of Infection and Public Health》：Vitamin D deficiency and respiratory health: A narrative review bridging gaps in public health through innovative strategies and sustainable solutions

本综述系统探讨了维生素D（VitD）缺乏这一全球公共卫生问题与呼吸系统感染风险的关联。文章详细阐述了VitD的免疫调节机制（如诱导抗菌肽AMP、调控炎症因子），分析了缺乏现状（全球约77.2%人群血清25(OH)D<30.88 ng/mL）及高风险因素（深色皮肤、高龄、城市化生活）。重点提出了通过政策引导的食物强化（fortification）、生物强化（biofortification）及公众教育等可持续策略，为预防呼吸感染（如COVID-19、流感）提供创新性解决方案。

　　

维生素D缺乏与呼吸健康：通过创新策略和可持续解决方案弥合公共卫生差距的叙述性综述

引言

维生素D缺乏已成为全球性公共卫生挑战，尤其在中等收入国家和东地中海地区流行率极高。全球约29.8%、55.5%和77.2%人口血清25-羟基维生素D（25(OH)D）浓度分别低于12、20和30.88 ng/mL，远低于理想范围（30–100 ng/mL）。除经典的骨骼疾病外，维生素D缺乏与呼吸道感染（如COVID-19、流感）、骨质疏松症和心血管疾病风险增加密切相关。作为关键的免疫调节剂，维生素D通过增强巨噬细胞活性、抑制炎症细胞因子和诱导抗菌肽（AMP）发挥重要作用。本综述综合2000–2025年间PubMed、Scopus和Web of Science数据库的文献，聚焦于通过多层面公共卫生策略解决维生素D缺乏相关的呼吸系统感染问题。

方法论

本叙述性综述整合了同行评审的原始研究、系统评价、荟萃分析和临床试验。检索关键词包括“维生素D缺乏”、“呼吸道感染”、“免疫调节”和“食物强化”。纳入标准聚焦于报告维生素D免疫调节效应、缺乏流行病学 prevalence 及干预结局的研究。数据按三大主题分析：（1）免疫学机制；（2）风险因素；（3）饮食与补充干预的有效性。机制阐述主要基于实验、体外和动物研究；风险因素数据源于大规模观察性研究和国家调查；干预效果评估则基于随机对照试验（RCT）和荟萃分析。

维生素D科学与呼吸健康

维生素D在增强先天和适应性免疫中的作用

维生素D远超越钙稳态调节，其在免疫系统中扮演核心角色。它通过维生素D受体（VDR）与视黄醇X受体（RXR）异源二聚化，作为转录因子调控基因表达。1α-羟化酶（CYP27B1）催化25(OH)D转化为活性形式骨化三醇（1,25-二羟基维生素D₃）。维生素D抑制炎症性T细胞（Th1/Th17），增强调节性T细胞（Tregs）功能，从而避免自身免疫。在先天免疫中，它促进单核细胞和巨噬细胞分化，增强病原体应答能力，并通过调控关键信号通路抑制过度炎症，维持免疫稳态。尽管免疫调节效应明确，但维生素D对疫苗反应的辅助作用仍存争议，其在异质人群和多样健康状态中的效益需进一步研究。

抗炎和抗菌肽诱导效应

维生素D通过其反应元件直接调控抗菌肽（AMP）基因（如人cathelicidin抗菌肽hCAP18/LL-37，由CAMP基因编码）表达，增强免疫细胞抗菌功能。其作用不仅限于AMP诱导，还涵盖细胞因子应答调制、B细胞和T细胞活化，以及巨噬细胞和单核细胞功能增强。缺乏状态与较低AMP水平相关，增加牙周病和呼吸道感染易感性。维生素D还促进M2巨噬细胞表型（抗炎反应），抑制促炎Th1/Th17活性，减轻炎症组织损伤。局部应用维生素D可减少牙周病模型炎症，补充剂则提供经济有效的预防或协同治疗方案。

流行病学和临床研究证据

观察性研究反复揭示维生素D缺乏与急性呼吸道感染（ARI）风险升高相关。19项观察性研究中16项显示低维生素D状态与ARI风险显著相关。然而，随机对照试验结果不一致，可能源于基线维生素D水平和给药方案差异。儿童低浓度维生素D使呼吸感染风险翻倍，但疾病严重性不确定。每周摄入超过800 IU膳食维生素D的儿童感染率（16.7%）显著低于摄入低于400 IU者（60.0%）。老年人补充维生素D未显著降低ARI发生率（RR: 0.99）。43项RCT系统评价显示补充维生素D对预防总体ARI无显著效果。因此，证据仍存争议，尤其在缺乏人群需进一步研究。

严重维生素D缺乏与呼吸结局

重症呼吸疾病儿童中64%存在严重维生素D缺乏（<20 ng/mL），其中62.5%罹患严重呼吸疾病。极端缺乏与更长PICU停留、住院时间和更高呼吸支持需求显著相关。COVID-19研究中，缺乏（<12 ng/mL）患者有创机械通气和死亡率显著更高（HR 6.12和14.73）。急性呼吸衰竭患者中81%存在低维生素D血症，严重缺乏者死亡率概率达50%（正常值者5%）。机制理解有限，争议在于维生素D缺乏是疾病病因还是生物标志物。

变化世界中的维生素D缺乏

现代生活方式因素导致缺乏

现代生活方式如室内久坐工作、缺乏日照、饮食失衡（高BMI）、深色皮肤适应打破（因迁移）等加剧缺乏风险。过去25年膳食维生素D摄入下降，天然富含维生素D食物种类有限，平均消费低于推荐摄入。解决方案包括食物强化、生物强化，及膳食指南中纳入最小风险UVB暴露建议。

气候变化对维生素D合成的影响

气候变化通过纬度、季节、臭氧浓度、云层、气溶胶和地表反射等因素影响维生素D合成。高纬度地区冬季长时间无维生素D合成。即使夏季UV辐射充足，30–50%人群仍不足，表明生活方式和个人特征起重要作用。

脆弱人群的维生素D缺乏

深色皮肤人群（如南亚、非洲裔）、高纬度居民、老年人、肥胖者、慢性肾病患等风险更高。缺乏导致骨丢失、骨折、肌肉疼痛等。治疗可增强肌力、减轻疼痛。政策引导的食物强化和针对性补充可减轻疾病负担。

预防维生素D富含食物的未来方法

传统与新型维生素D来源

天然膳食来源有限：脂肪鱼（如鲑鱼、鲭鱼）、鱼肝油、蛋类、奶酪。蘑菇（如香菇）经UV照射可产维生素D₂（植物来源）。其他来源包括肝脏、蛋黄、肉类和内脏。 meeting 推荐摄入具挑战性，日照和补充仍关键。

食品技术创新

生物强化通过农业实践或遗传增强提高食物维生素D水平。强化食品（如牛奶、早餐谷物、橙汁）常见但非全球可用。UV照射蘑菇可合成高量维生素D₂，为环保植物源。基因改造食物（如番茄）生产维生素D处于早期阶段。纳米递送系统（如自纳米乳化药物递送系统SNEDDS）提高生物利用度。新来源包括海藻、藻类（含天然维生素D或前体）和UV照射餐虫（昆虫基食物）。

可及与可持续解决方案

垂直农业和城市农业通过受控环境生产作物，最大化城市土地用途，减少运输和环境退化。垂直农业优化维生素D富含作物生长，减少化肥农药使用，水土地高效。城市农业整合资源流（水、废物）生产维生素D强化食品。实践选项包括UV转化前体、动物/植物前体池增加、加工中添加/封装维生素D用于稳定递送。

生物技术过程合成维生素D

微生物生物转化合成结构多样维生素D衍生物，增强吸收、稳定性和特定生理活性，降低高钙血症等副作用风险。放线菌进行维生素D前体1α-或25-羟化。酿酒酵母通过甲羟戊酸途径生产维生素D₃。基因操作策略（增加前体通量、阻断竞争途径、亚细胞结构重组）提高效率。这些过程补充传统食物强化，缓解缺乏。

高维生素D实验室培养食物

实验室培养食物可设计高维生素D水平，作为稀缺天然食物源的未来替代。提供持续供应，对低维生素D状态相关慢性疾病病因重要。技术应用维生素D生物强化措施，整体解决公共卫生。

整合维生素D富含食物入公共卫生策略

叶酸强化预防神经管缺陷（NTD）的成功为范例。大规模强化是最可行方法，克服50%意外妊娠屏障。维生素D强化食品（如乳品、谷物）提高血清维生素D，成本低于补充剂。肉蛋结合代谢物25(OH)D改善维生素D状态效果可能为维生素D₃的五倍。增强食物营养素含量（UV光或动物饲料）是新路径。

政策推荐

需标准强化指南和持续监测确保效力和安全。问题包括确保强化食品公平访问和管理补充剂过度使用。国际和国家政策对主食维生素D强化必要。政府、医疗提供者和食品行业协调关键。

教育运动和行为干预

维生素D增强呼吸病原体先天免疫，抑制肺部炎症反应。教育行为干预相关。试点研究显示日照和行为激活（SEBA）疗法增加25(OH)D水平并减轻抑郁症状。动物研究缺乏导致行为改变（如多动、注意力缺陷）。教育运动显著改善知识行为实践。结合教育程序和补充最佳改善维生素D状态和总体健康。理论计划行为干预改善补充使用行为意图。公众教育工具扭转错误信息，灌输益处价值。

监测预防技术工具

新移动可穿戴技术革新个人日照控制营养。提供实时反馈维生素D生产和UV辐射，优化风险收益。智能手机应用和可穿戴技术监测UV指数，计算维生素D合成，提供个性化安全日照建议和防晒使用。这些设备减少皮肤红斑而不折衷维生素D状态。非侵入电化学传感器结合可穿戴技术实现分子水平营养监测，铺路精准营养方法。与预测软件和数据挖掘技术整合启发更营养饮食定制需求。

挑战与未来方向

解决实施障碍

维生素D缺乏在深色皮肤少数族裔（居住高纬度）是人口水平问题。原因包括冬季少日照、饮食文化驱动生活方式等。治疗应采用整体多学科方法，考虑成本文化和便利约束。策略包括热带国家促进日照暴露（环境规划方面适当考虑）、文化适宜饮食干预、族裔少数食物强化或生物强化考虑。健康教育和促进程序评估拥抱文化能力，强调移民群体缺乏危险。

研究缺口与机遇

维生素D缺乏与呼吸感染易感性（尤其儿童）潜在关联确立。缺乏状态与上下呼吸道感染风险关联水平变化。随机对照试验结果混合，可能因给药方案和试验前维生素D状态异质性。维生素D可能通过一系列机制增加免疫力，包括诱导抗菌肽合成和塑造气道免疫微生物群模式。尽管一些研究指示产前和早期儿童高维生素D水平对哮喘和呼吸感染保护，一些无影响。未来研究涉及大干预试验（尤其风险群体），调查维生素D遗传学、 assay 标准化和新功能标记。

结论

维生素D在调节免疫应答中起核心作用，通过刺激抗菌肽释放和减少炎症便利先天和适应性免疫。其缺乏是广泛全球一般健康挑战，与许多疾病（跨越呼吸感染、骨质疏松症和自身免疫病）关联。随纬度、生活方式和皮肤色素沉着变化，维生素D缺乏不成比例影响已风险人群（包括老年人、族裔少数和有限日照暴露个体）。尽管有降低呼吸感染风险潜力，临床试验结果异质，更多研究需进行致力其治疗潜力对世界人口负责。

由于城市发展、生活方式调整和环境变化驱动缺乏水平高，新策略如食物强化、补充和教育运动是推荐解决方案在公共卫生干预水平。后续研究应聚焦高水平试验、标准化测试和维生素D代谢遗传决定因素。这些倡议互动，公共卫生干预可筛选全球维生素D缺乏负担，预防相关健康风险，增强人口健康大体。因此，消除这沉默大流行需要集体努力、创新和持续研究确保干预公平访问和全球健康社区最大收益。