維生素Ｄ簡(jiǎn)介

楊春華

【摘要】文章就維生素D的結(jié)構(gòu)、來(lái)源、在人體內(nèi)的代謝、主要生理功能、應(yīng)用及合成的現(xiàn)狀作了簡(jiǎn)要介紹，旨在使讀者對(duì)維生素D有一個(gè)全面的了解。

【關(guān)鍵詞】維生素D；生化代謝；生理功能；合成

お

Introduction of Vitamin D

YANG Chun-hua.Yongzhou Vocational Technical College，Yongzhou 425000

【Abstract】 The article aims to introduce the structure,resource and the metabolism of Vitamin D.It proceeds to present the physiology function,application and the synthesis.So as the readers can have a good understanding of Vitamin D.

【Key words】Vitamin D; Biochemistry supersession; Physiology function; Synthesis

早在20世紀(jì)30年代初，科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，多曬太陽(yáng)或食用紫外光照射過(guò)的橄欖油、亞麻籽油等可以抗軟骨病，科學(xué)家們進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)并命名人體內(nèi)抗軟骨病的活性組分為維生素D?，F(xiàn)我們已知維生素D是人和家畜、家禽生長(zhǎng)、繁育、維持生命和保持健康的必不可少的營(yíng)養(yǎng)必需物質(zhì)。目前維生素D的各種生理功能的研究是科學(xué)工作者的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

1 維生素D的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)

維生素D為脂溶性維生素，是固醇類衍生物。現(xiàn)已知的維生素D有多種，比較重要的是維生素D₂和D₃，它們的結(jié)構(gòu)很相似，只是側(cè)鏈有差別。結(jié)構(gòu)式為：

維生素D是無(wú)色晶體，溶于脂肪，脂溶劑及有機(jī)溶媒中，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在中性和堿性溶液中耐熱，不易被氧化，但在酸性溶液中則逐漸分解。維生素D水溶液中由于有溶解氧而不穩(wěn)定，雙鍵還原后使其生物效應(yīng)明顯降低^[1]。因此，維生素D一般應(yīng)存于無(wú)光，無(wú)酸，無(wú)氧或氮?dú)獾牡蜏丨h(huán)境中。

2 維生素D的來(lái)源

維生素D都是由相應(yīng)的維生素D原經(jīng)紫外線照射轉(zhuǎn)變而來(lái)的。維生素D原是環(huán)戊烷多氫菲類化合物。維生素D原B環(huán)中5，7位為雙鍵，可吸收270~300 nm波長(zhǎng)的光量子，從而啟動(dòng)一系列復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)而最終形成維生素D。如果維生素D原為麥角固醇，則光照產(chǎn)物是維生素D₂，如果維生素D原是7-脫氫膽固醇，則光照產(chǎn)物是維生素D₃。維生素D₂又名麥角鈣化醇，主要由植物中合成，酵母，麥角，覃類等含量較多。維生素D₃又名膽鈣化醇，大多數(shù)高等動(dòng)物的表皮和皮膚組織中都含7-脫氫膽固醇，只要陽(yáng)光或紫外光照射下經(jīng)光化學(xué)反應(yīng)可轉(zhuǎn)化成維生素D₃。維生素D₃主要存在于海魚(yú)、動(dòng)物肝臟、蛋黃和瘦肉、脫脂牛奶、魚(yú)肝油、乳酪、堅(jiān)果和海產(chǎn)品中。兩種維生素D具有同樣的生理作用。人體的維生素主要由人體自身合成和動(dòng)物性食物中獲得。

3 維生素D的生化代謝

人們發(fā)現(xiàn)維生素D本身并沒(méi)有生理功能，只有轉(zhuǎn)變?yōu)樗幕钚孕问讲拍艹蔀橛猩砘钚缘挠行镔|(zhì)。維生素D的活性形式有：25-羥維生素D₃、1，25-二羥維生素D₃、24，25-二羥維生素D₃等，其中以1，25-二羥維生素D₃為主要形式。膳食中的維生素D₃在膽汁的作用下，在小腸乳化被吸收入血。從膳食和皮膚兩條途徑獲得的維生素D₃與血漿α-球蛋白結(jié)合被轉(zhuǎn)運(yùn)至肝臟后，首先在肝細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體中，經(jīng)25-羥化酶作用，變成25-羥維生素D₃，然后再在腎臟中混合功能氧化酶-1α羥化酶作用，變成1，25-二羥維生素D₃，其活性比25-羥維生素D₃高500~1000倍^[2]。然后在DBP轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的載運(yùn)下，經(jīng)血液到達(dá)小腸、骨等靶器官中與靶器官的核受體(VDRn)或膜受體(VDRm)結(jié)合，發(fā)揮相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)。

4 維生素D的主要生理功能

4．1 調(diào)節(jié)鈣、磷代謝 維生素D的主要作用是調(diào)節(jié)鈣、磷代謝，促進(jìn)腸內(nèi)鈣磷吸收和骨質(zhì)鈣化，維持血鈣和血磷的平衡。具有活性的維生素D作用于小腸黏膜細(xì)胞的細(xì)胞核，促進(jìn)運(yùn)鈣蛋白的生物合成。運(yùn)鈣蛋白和鈣結(jié)合成可溶性復(fù)合物，從而加速了鈣的吸收。維生素D促進(jìn)磷的吸收，可能是通過(guò)促進(jìn)鈣的吸收間接產(chǎn)生作用的。因此，活性維生素D對(duì)鈣、磷代謝的總效果為升高血鈣和血磷，使血漿鈣和血漿磷的水平達(dá)到飽和程度。有利于鈣和磷以骨鹽的形式沉積在骨組織上促進(jìn)骨組織鈣化。

4．2 促進(jìn)骨骼生長(zhǎng) 維生素D₃可以通過(guò)增加小腸的鈣磷吸收而促進(jìn)骨的鈣化。即使小腸吸收不增加，仍可促進(jìn)骨鹽沉積，可能是維生素D₃使Ca²⁺通過(guò)成骨細(xì)胞膜進(jìn)入骨組織的結(jié)果。VD3的缺乏是引起佝僂病的原因，長(zhǎng)期缺乏陽(yáng)光照射的幼兒，由于骨質(zhì)鈣化不足易使骨骼生長(zhǎng)不良。單純?cè)黾邮澄镏锈}質(zhì)，如果維生素D₃不足，仍然不能滿足骨骼鈣化的要求。但1，25-二羥維生素D₃對(duì)骨組織的作用具有兩重性。生物劑量的1，25-二羥維生素D₃能提高成骨細(xì)胞活性，增加成骨細(xì)胞數(shù)目，超過(guò)生理劑量則提高破骨細(xì)胞的活性。

4．3 對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)分化的調(diào)節(jié) 1，25-二羥維生素D₃對(duì)白血病細(xì)胞，腫瘤細(xì)胞以及皮膚細(xì)胞的生長(zhǎng)分化均有調(diào)節(jié)作用。如骨髓細(xì)胞白血病患者的新鮮細(xì)胞經(jīng)1，25-二羥維生素D₃處理后，白細(xì)胞的增殖作用被抑制并使之誘導(dǎo)分化。1，25-二羥維生素D₃還可使正常人髓樣細(xì)胞分化為巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞，這可能是其調(diào)節(jié)免疫功能的一個(gè)環(huán)節(jié)。1，25-二羥維生素D₃對(duì)其他腫瘤細(xì)胞也有明顯的抗增殖和誘導(dǎo)分化作用。如1，25-二羥維生素D₃可使種植于小鼠內(nèi)的肉瘤細(xì)胞體積縮小，使小鼠體內(nèi)結(jié)腸癌和黑色素瘤種植物的生長(zhǎng)受到明顯抑制。對(duì)原發(fā)性乳腺癌、肺癌、結(jié)腸癌、骨髓腫瘤細(xì)胞等均有抑制作用。此外，1，25-二羥維生素D₃還能加速巨噬細(xì)胞釋放腫瘤壞死因子，而后者具有廣泛的抗腫瘤效應(yīng)。1，25-二羥維生素D₃可明顯抑制表皮角化細(xì)胞和皮膚成纖維細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)其分化，故推測(cè)1，25-二羥維生素D₃對(duì)某些皮膚過(guò)度擴(kuò)生性疾病可能有治療作用^[3]。

4．4 對(duì)免疫功能的調(diào)節(jié) 維生素D具有免疫調(diào)節(jié)作用，是一種良好的選擇性免疫調(diào)節(jié)劑。當(dāng)機(jī)體免疫功能處于抑制狀態(tài)時(shí)，1，25-二羥維生素D₃主要是增強(qiáng)單核細(xì)胞，巨噬細(xì)胞的功能，從而增強(qiáng)免疫功能，當(dāng)機(jī)體免疫功能異常增加時(shí)，它抑制激活的T和B淋巴細(xì)胞增殖，從而維持免疫平衡。1，25-二羥維生素D₃對(duì)免疫功能調(diào)節(jié)的機(jī)制主要有：①通過(guò)1，25-二羥維生素D₃受體介導(dǎo)；②通過(guò)抑制原單核細(xì)胞增殖而間接刺激單核細(xì)胞增殖，促進(jìn)單核細(xì)胞向有吞噬作用的巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化^[4]。在防治自身免疫性腦機(jī)髓炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、多發(fā)性硬化癥、Ⅰ型糖尿病和炎性腸病等有一定療效。

5 維生素D的應(yīng)用和生產(chǎn)

5．1 維生素D的應(yīng)用 隨著人類對(duì)維生素D的生理活性的研究的深入，維生素D的重要性更加突出，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于藥物制劑、食品添加劑和飼料添加劑等3個(gè)方面。做為藥物制劑，在臨床上主要用于治療佝僂病、軟骨病、骨質(zhì)疏松、甲狀腺機(jī)能減退、銀屑病等病癥；做為食品飲料添加劑，它可添加于牛奶、乳制品、飲料、餅干、糖果中，用于預(yù)防維生素D缺乏癥；維生素D作為家禽和家畜的飼料添加劑，可增加肉、蛋、奶的產(chǎn)量，提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

5．2 維生素D的合成 目前，全世界只有少數(shù)幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)維生素D，其中以瑞士的羅氏公司產(chǎn)量最大。我國(guó)每年對(duì)維生素D的需求在10噸以上，因此，維生素D的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)對(duì)國(guó)內(nèi)飼料工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)展具有重大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。

前面我們已經(jīng)知道，麥角固醇經(jīng)光照可得VD2，7-去氫膽固醇經(jīng)光照得VD3。近幾十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多科學(xué)家從有機(jī)合成光化學(xué)角度開(kāi)展了全面研究。光化學(xué)合成VD2的原料麥角固醇主要來(lái)自酵母發(fā)酵，從生產(chǎn)青霉素等藥物的廢菌絲或植物油、香菇等產(chǎn)品中提取。北京化工大學(xué)從青霉素菌絲體提取麥角固醇，收率達(dá)50%，并成功開(kāi)發(fā)了一種高效的低壓汞燈作為紫外光源，對(duì)麥角固醇生產(chǎn)維生素D₂進(jìn)行了連續(xù)式光反應(yīng)器的工業(yè)化規(guī)模放大實(shí)驗(yàn)，并對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化，得出最佳工藝條件為：無(wú)水乙醇作為溶劑，麥角固醇初始濃度為1．0~1．2 g/L，停留時(shí)間控制在26~28 min。此時(shí)，麥角固醇轉(zhuǎn)化率為60%，目的產(chǎn)物選擇性得率為65%。此工藝具有副產(chǎn)物少，產(chǎn)率高，便于操作等優(yōu)點(diǎn)^[5]。

迄今為止，維生素D₃的合成與生產(chǎn)都是從膽固醇出發(fā)，首先經(jīng)一系列化學(xué)反應(yīng)，將膽固醇轉(zhuǎn)化成7-去氫膽固醇，后者再經(jīng)光照發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)，生成預(yù)維生素D₃，它再經(jīng)受熱，異構(gòu)化為維生素D₃。光化學(xué)合成維生素D₃的原料7-去氫膽固醇主要由動(dòng)物體提取的膽固醇合成，中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所開(kāi)發(fā)了一條從膽固醇合成7-去氫膽固醇的新路線。該路線應(yīng)用了可回收利用的氧化反應(yīng)催化劑，氧化劑用的是空氣，該催化劑可選擇性催化氧化使?；懝檀忌?-酮基?；懝檀?，再經(jīng)相應(yīng)的還原、脫除等反應(yīng)制備7-DHC。反應(yīng)過(guò)程中不會(huì)有難于除去的雜質(zhì)生成；天然膽固醇中含有的雜質(zhì)會(huì)在合成處理的過(guò)程中自然除去。另外，摒棄了傳統(tǒng)的溴化和脫除溴化氫的方法制備7-DHC，也避免了使用重金屬化合物為氧化劑或氧化反應(yīng)催化劑，完全杜絕了重原子溴對(duì)光化學(xué)反應(yīng)的不良影響。因此，該路線合成的產(chǎn)率高達(dá)55%；產(chǎn)品質(zhì)量好，純度高于95%(傳統(tǒng)的合成方法，產(chǎn)率約為40%左右，且含有影響光化學(xué)反應(yīng)的雜質(zhì)，純度為90%)^[6]。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著對(duì)維生素D的生理功能研究的深入，它的應(yīng)用必將更加廣泛，人類對(duì)它的需求也會(huì)更多，大規(guī)模的使用維生素D所面臨的主要問(wèn)題是降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在完善現(xiàn)有合成技術(shù)同時(shí)，努力開(kāi)發(fā)和研究新的維生素D合成技術(shù)具有現(xiàn)實(shí)意義。

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