人体表皮角质形成细胞内储存的7-脱氢胆固醇经阳光中的紫外线照射后产生维生素D3前体,在紫外线的照射下,维生素D3前体的合成在1 h内达到高峰。紫外线照射同时可将维生素D3前体转换为无生物活性的光甾醇和速甾醇。表皮中的色素和紫外线的强度对维生素D3前体的合成有很大影响,随着紫外线照射时间的延长,光甾醇的合成不断增加,并且该反应是可逆的。在维生素D3前体水平下降时光甾醇又可逆转为维生素D3前体。维生素D3前体经过温促反应转换转变为维生素D3。这样,短时间的阳光照射因光甾醇向维生素D3前体的转化以及维生素D3前体向维生素D3的转化,使维生素D3在表皮中持续生成,又由于维生素D3前体向光甾醇和速甾醇的转化,避免了长时间阳光照射所致的维生素D3过度生成。
25-羟维生素D的合成及其调节
表皮中产生的维生素D3和食物中摄入的维生素D2或D3统称为维生素D,他们需经生物转化才能变成具有较高生物学活性的代谢产物,而维生素D2和维生素D3之间不能互相转换。维生素D首先在肝脏的25-羟化酶催化下生成25羟维生素D(25 hydroxyvitamin D,25OHD),虽然其他组织也有25-羟化酶,但体内的25-羟化主要在肝脏进行,25OHD是维生素D在血液循环中的主要存在形式,可作为身体维生素D营养状况的指标,通常所说的维生素D的营养状况是指血25OHD水平。25-羟化酶存在于肝细胞的线粒体和微粒体内,分别由微粒体内的CYP2R1和线粒体内的CYP27A1基因所编码。
线粒体中的25-羟化酶为CYP27A1,它具有高效能,低亲和力的特点,属于非限速酶。CYP27A1在体内组织分布广泛,在肝脏和肌肉组织中浓度最高,在肾脏、肠道、肺、皮肤和骨骼等组织也有一定程度的表达。CYP27A1可以对维生素D的24和25位进行羟化,相比之下,维生素D2更倾向于24位羟化,而维生素D3更倾向于25位羟化。而微粒体粒体中的25-羟化酶为CYP2R1,也是非限速酶,与CYP27A1不同,CYP2R1对维生素D2和维生素D3的25-羟化效率是相同的。CYP2R1敲除的小鼠表现出佝偻病和25OHD水平降低,而CYP27A1和CYP2R1联合敲除小鼠的25OHD水平与CYP27A1单敲除小鼠的25OHD水平相近[1],说明CYP2R1是主要的25羟化酶。
肝脏的25-羟化酶不受25OHD的