维生素D北京协和医院内分泌科周学瀛邢小平发现维生素D(Vit.D)，并证实其具有抗佝偻病作用，这是21世纪20年代营养学研究领域的重大成就之一。
此后又历经半个世纪的探索，先后阐明了ViT.D2和D3的化学结构，发现了ViT.D3在皮肤内的合成及其代谢通路，证实了ViT.D必须转变成活性代谢物才能发挥生理效应，近年来又发现，ViT.D除了对钙、磷代谢的调节作用外，和免疫系统、细胞的分化以及其他内分泌腺体之间都有重要的关系。
ViT.D作为B环开放的类固醇激素，越来越引起人们的重视。
一、ViT.D3的光生物合成人类和动物的皮肤是合成ViT.D3的场所。
紫外线(290-5—315nm)的照射对这种合成起决定作用。
Holick等首先发现ViT.D3在皮肤内合成的步序，即皮肤内的7-脱氢胆固醇，在紫外线作用下首先转变成前ViT.D3(Previtamin D3)，再在体温情况下经2—3天转变成ViT.D3。
到目前为止，人们并未发现有任何酶参与ViT.D的合成反应，故ViT.D3生物合成是一个非酶促的光化学反应。
对人的皮肤研究发现，紫外线照射后的10—15分钟，约15%的7—脱氢胆固醇转变成前ViT.D3，若再延长紫外线的照射时间到1小时，则7—脱氢胆固醇被光解的量也相应增加到40%，但有意思的是前ViT.D3的产量并没有明显升高，所增加的是不具生物活性的光固醇(LumisteroL)和速固醇(tachysteroL)。
同时，随着皮肤中黑色素的增加，欲得到相同产量的前ViT.D3，紫外线照射的时间就要相应延长。
但是，前ViT.D3的最大产量，不因皮肤中所含黑色素多少而变化，都只相当于皮肤内贮存的7—脱氢胆固醇的15—20%。
这表明肌体内存在某种调节机制，控制皮肤在接受过量紫外线照射时，ViT.D3的产量能保持在一定的范围内。
为什么从来没有见过因接受过量紫外线而引起ViT.D中毒的报导，原因可能应于此。
二、ViT.D3的代谢及调节由皮肤合成或摄入的ViT.D3进入血循环后，与血浆中的ViT.D结合蛋白(Vitamin D binding protein, DBP)结合被转运至肝，在肝微粒体25—羟化酶作用下，转变为25—羟ViT.D3(25OHD3)，该代谢物是ViT.D3在体内的主要循环形式，在生理条件下不具生理活性。
但其在血中的水平却代表维生素D的营养状况。
肝脏合成的25OHD3，进入血液后又被DBP转运至肾，受肾线粒体1α—羟化酶催化(12—OHase)，转变成ViT.D3的激素形式：1，25—二羟ViT.D3(1，25—(OH)2D3)，还有一部分25—OHD3在24—羟化酶(24—OHase)的催化下，转变成24，25—二羟维生素D3(24，25(OH)2D3)。
目前，在血中已发现有20余种ViT.D代谢物，它们大多是在ViT.D 分子骨架上的不同位置羟化而成。
如1，24，25(OH)3D3、1，25，26(OH)3D3、24，25，26(OH)3D3等，但这些代谢物的含量甚微其生理意义尚待研究。
VitD2是由植物合成，其前身物为麦角固醇（ergocalciferol），VitD2的分子结构与VitD3比较有两点不同①侧链C22和C23之间是双键；②C-24位有一甲基（-CH3），其余两者完全相同。
当VitD2由食物进入体内血循环后，其代谢转变与VitD3也完全相同，即VitD2经肝变成25OHD2，后者再经肾变成1，25(OH)2D2，目前所知VitD2的生理作用及其作用机制也与VitD3一样，本文所介绍的VitD除特别指出，其意包括两者。
循环中的25OHD水平，受ViT.D的摄入量和阳光对皮肤照射多少的影响。
血中钙、磷水平对肝中25—OHase没有明显影响，说明25OHD在肝中时，可能不存在严格的内分泌反馈控制。
但是，当动物或人发生ViT.D中毒时，尽管血浆中25OHD高达正常值的30倍，而1,25(OH)2D 的水平并没有明显增加。
这说明25OHD在肾中代谢成1，25(OH)2D时，1α—OHase受到严格控制。
Deluca首先报导，给动物低钙饮食，能引起1，25(OH)2D水平升高，而这种低钙效应是依赖于甲状旁腺的。
即血钙降低时，甲状旁腺细胞胞膜上的钙敏感受体（CaSR）能敏锐地感应，首先是引起贮存的PTH分泌增加，继之促进其合成。
实验证实，甲状旁腺激素(PTH)是直接刺激肾脏近曲小管的1α—OHase的活性，促进25OHD转化成1，25(OH)2D的主要促激素。
血磷水平对1，25(OH)2D合成亦具有明显作用。
低磷饮食能使大鼠血中1，25(OH)2D水平显著升高，这种效应与PTH无关，但却依赖于垂体生长激素(GH)。
去垂体大鼠，血中1,25(OH)2D水平下降，给予GH后可恢复正常，说明对1，25(OH)2D的合成，可能存在一个独立于甲状旁腺的磷—垂体—肾调节轴系。
临床上肢端肥大症病人，其血中1，25(OH)2D水平往往高于正常人，提示垂体GH可能直接或间接影响1，25(OH)2D在肾内合成。
我们在研究肢端肥大症病人经治疗后血中GH水平显著下降，与此同时，血中1，25(OH)2D 和类胰岛素生长因子—1(TGF-1)水平也明显降低，说明GH对1，25(OH)2D的合成可能具有调节作用，而且这种作用很可能是由1GF-1介导的。
许多研究证明，1，25(OH)2D本身对1α-OHase具有抑制作用，而对24-OHase则有刺激作用。
如动物在ViT.D缺乏时，肾内1α-OHase显著增加，而给予ViT.D，或1α-OHD，或1,25(OH)2D，1α-OHase则明显下降。
另外，在妊娠、授乳期间，母体对钙的需要量增加，同时可以见到血中1，25(OH)2D的升高说明雌激素和泌乳素对1αOHase可能存在某种调节作用。
肾脏是1，25(OH)2D合成的主要器官。
但不是唯一的器官。
许多资料表明，人的子宫脱膜，皮肤细胞和骨细胞等，都存在25-Ohase，都能产生1，25(OH)2D，表明存在肾外的1,25(OH)2D 的合成。
目前对这种肾外合成1，25(OH)2D的生理意义尚不清楚。
可能具有局部作用，如临床上用1α-IGD3治疗骨质疏松，其中有一部分直接进入骨组织在局部形成1，25(OH)2D而发挥作用。
三、维生素D的生理作用：ViT.D通过转变成1，25(OH)2D而发挥其生理作用。
1，25(OH)2D通过刺激肠钙吸收、动员骨钙和促进肾脏对钙的回吸吸收，与PTH和降钙素(CT)一起，组成了钙的激素调节系统，维持血钙在正常水平，以保证骨矿化对钙的需要和防止低血钙，1，25(OH)2D在促进小肠钙吸收的同时，也伴有磷的吸收。
此外，维生素D尚有其他重要生理作用。
(一)维生素D与肠钙吸收从12指肠到结肠的肠粘膜细胞中都有1，25(OH)2D的受体，但含量在这些肠段中并不是均一的。
在12指肠最高，以下肠段则逐渐减少。
在基础状态，正常成人空肠部位的净钙吸收是回肠的三倍。
若给予1，25(OH)2D一周后，空肠和回肠的钙吸收都显著增加，而且回肠的钙吸收率可以达到空肠的水平。
再有，结肠在1，25(OH)2D作用下，钙吸收率也会明显增高，这对于保证小肠切除病人的钙吸收具有重要意义。
肠粘膜细胞中的维生素D依赖性结合蛋白(CaBP9K)，是维生素D促进肠钙吸收的主要钙转运蛋白。
其基因主要受维生素D调控。
北京协和医院内分泌科的动物试验发现，去卵巢大鼠，由于雌激素减少而造成的骨质疏松模型，其小肠粘膜中CaBP9K mRNA表达明显下降。
表明雌激素可能经直接或间接的方式促进CaBP9K的合成，进而参与调节肠钙吸收。
(二)维生素D对肾脏的作用1．促进肾对钙磷的回吸收2．抑制肾内1α-羟化酶，刺激24-羟化酶，这两种作用的共同结果是防止过多的25OHD 转变成1，25(OH)2D，这是维生素D本身的一种重要的负反馈调节。
(三)维生素D对骨的双向作用维生素D促进肠钙吸收，提高血钙浓度，为钙在骨中沉积，为骨矿化提供了原料，这是维生素D对骨形成的间接作用。
成骨细胞上有1，25(OH)2D受体，是维生素D的靶细胞。
由49个氨基酸组成的骨钙素(Osteocalcin, BGP)，主要是由成骨细胞合成与分泌，其生理作用虽不完全清楚，但己知至少与骨矿化速率有关。
而BGP的合成，主要受1，25(OH)2D的正性调控，这反映了维生素D对骨形成的直接作用。
当肠钙吸收功能受损时，肠钙吸收减低，血钙水平下降，为保持血钙浓度的恒定，维生素D和PTH都参与骨吸收，以动员骨钙入血。
维生素D对骨吸收时的作用，也同样发挥直接和间接作用：多核的破骨细胞，担负骨吸收的主要功能。
但成熟的破骨细胞上没有1，25(OH)2D 受体，而其前体细胞上则有，1，25(OH)2D促进前体破骨细胞向成熟破骨细胞分化，从而增加破骨细胞的数量，引起骨吸收增加，这可以看成是维生素D对骨吸收的直接作用。
另外，维生素D除能刺激成骨细胞合成和分泌骨钙素外，还能使其产生某种(或某些)破骨细胞活化因子，而作用于破骨细胞增强其活性促进骨吸收。
这体现维生素D对骨吸收的间接作用。
因此，在骨形成和骨吸收偶联机制中，维生素D在两方面都发挥了直接和间接的重要作用。
骨代谢的调节很复杂，迄今，在破骨细胞中没有发现1，25(OH)2D的受体，但成骨细胞中有该受体表达。
研究证明，1，25(OH)2D能诱导小鼠颅骨巨噬细胞融合，形成多核的破骨细胞，但也必须有成骨细胞参与，说明1，25(OH)2D刺激骨吸收的信号很可能是由成骨细胞传向破骨细胞。
机制是什么?近年大量的研究工作证实，1，25(OH)2D和PTH等能刺激成骨细胞产生一种叫做破骨细胞分化因子(osteoclastic differentiational foctor, ODF)，现正式命名为RANKL。
该因子与前破骨细胞膜上的受体（RANK）结合，促进其分化，经过若干步骤，最后融合为成熟的有活性的多核破骨细胞。
(四)维生素D与骨折研究发现，在大鼠股骨骨折实验时，其血中1，25(OH)2D发生定向集中，即向骨中转移，主要转移到发生骨折的股骨，进而在骨折处聚集。
这一有趣的现象有力地表明，维生素D不仅在维持血钙浓度恒定和骨重建(remodelline)时发挥关键作用，而且在骨折愈合中还发挥重要局部作用。
骨折的修复，需要有新骨的形成以及将骨折分离的骨重新连起来，破骨细胞和成骨细胞都要参与。
因而维生素D参与这种骨折的“维修”似乎是理所当然的。
老年人由于户外活动少，接触阳光也就少。
易导致体内维生素D不足；老年人肾功能减退，使1，25(OH)2D合成相对减少；因增龄性肠粘膜中维生素D受体(VDR)下降，引起1,25(OH)2D的相对抵抗。