骨质疏松症治疗中维生素D的最佳水平及补充剂量的研究进展

吴涵 周文斌 章雨帆 杨涛 徐晶晶 何畏

南京医科大学第一附属医院，江苏省人民医院，江苏 南京 210029

维生素D(vitamin D，VD)在内分泌系统中调节肠道对钙的吸收，对维持血钙水平和骨骼矿化至关重要，低VD状态被认为易导致骨质流失，低骨密度(bone mineral density，BMD)是骨质疏松性骨折的重要预测因子，骨折降低生活质量、增加死亡率。因此，VD补充剂广泛应用于骨质疏松症的预防和治疗，近年来有研究对其在提高BMD和预防骨折方面的价值提出了质疑，也尚未确定对BMD产生有益作用的25-羟维生素D [25-hydroxyvitamin D，25(OH)D] 最佳水平。本文进一步探讨VD在BMD及骨折中的影响，并对合理补充VD提出建议。

1 VD状态的评估指标

VD在脂肪或肝脏中羟基化为25(OH)D，在肾脏中进一步转化为其生物活性形式1,25-二羟维生素D3[1,25-dihydroxyvitamin D，1,25(OH)2D3]。虽然1,25(OH)2D3是VD的生物活性形式，但其半衰期相对较短(4～6 h)，不利于评估VD状态。25(OH)D半衰期为2～3周，相对稳定，其血清浓度是评估VD状态最可靠的指标，反映了从饮食摄入和阳光照射中获得的VD水平。25(OH)D水平以ng/mL或nmol/L表示，1 ng/mL相当于2.5 nmol/L。然而，在评价其循环水平时应考虑到以下问题：(1)目前25(OH)D检测方法分为两大类，免疫法(应用于临床)和色谱法(应用于研究)[1]，由于实验室使用方法的不同，所得结果差异很大，因此迫切需要对25(OH)D的测量方法进行标准化；(2)25(OH)D是两种代谢物的总和，即25(OH)D2和25(OH)D3，但并非所有检测方法都能检测到25(OH)D2；(3)其他VD代谢物[25(OH)D的异构体、24,25-二羟维生素D等]可能干扰25(OH)D的测定，在最终检测水平中占2%～20%不等。

25(OH)D是目前公认的反映VD状态的最佳指标，但仍缺乏评估VD状态的最佳标准。最佳血清25(OH)D水平可以通过如下几个标准来定义：最大限度地抑制甲状旁腺激素(parathyroid hormone，PTH)，最大的钙吸收率，最高的BMD，降低的骨丢失率，降低的跌倒率，以及降低的骨折发生率[2]。

2 关于25(OH)D 最佳水平的争议

有学者倡导实现更高的25(OH)D循环水平，甚至高于维持正常血钙所需的水平，希望这对骨骼有更多的益处。美国医学研究所(IOM)以骨骼健康为依据，提出以50 nmol/L作为满足几乎所有(即绝大多数，97.5%)“正常健康人”的生理需求浓度。低于该水平的个体应接受VD补充[3]。相比之下，美国内分泌学会建议维持骨骼健康的目标水平更高(70 nmol/L)[4]。对于跌倒和骨折风险增加的老年人群，欧洲骨质疏松和骨关节炎学会(ESCEO)推荐的最低血清25(OH)D水平为75 nmol/L[5]。最新的《评价、治疗和预防VD缺乏症临床实践指南》中的截断阈值更高，定义VD缺乏(<50 nmol/L)和VD不足(52.5～72.5 nmol/L)。根据此新标准，估计全世界有超过10亿人表现为VD不足或缺乏，这是个惊人的数据。临床上建议25(OH)D水平应该维持在50 nmol/L以上，并将该水平作为满足基本生理作用浓度。但仍缺乏更高水平VD获益的有力证据，使得骨质疏松治疗中25(OH)D最佳水平的选取仍是一个有争议的话题。

3 25(OH)D 水平与PTH的研究

血清25(OH)D 和PTH之间的负相关性有助于25(OH)D 最佳水平的评估。有学者将VD缺乏定义为当25(OH)D的血浆浓度低于可维持PTH正常分泌的阈值时浓度[6]。已有研究报道，血清25(OH)D水平波动于30～100 nmol/L，对PTH水平的抑制作用最大[7-10]，其波动性可能与种族、年龄、性别、分析及研究的方法有关。研究显示PTH与25(OH)D具有3个关系相，在第一阶段(第一个断点之前)，PTH随着25(OH)D的增加而被最大限度地抑制并迅速下降，该范围视为VD缺乏。第二阶段(第一断点和第二断点之间)，PTH进一步被抑制，但25(OH)D与PTH的相关性小于第一阶段，该范围定义为VD不足。在第三阶段(第二个断点之后)，25(OH)D与PTH的关系发生了显著的变化，几乎变成了一个平坦的关系，VD与PTH没有任何显著的联系，这可能代表VD充足状态[11]。VD轻度缺乏时刺激PTH分泌，骨吸收及肾脏重吸收钙增加，血钙维持在正常范围，促进骨矿化。VD严重缺乏导致骨软化症、骨质疏松，补充外源性VD可预防继发性甲状旁腺功能亢进。然而有趣的是，许多25(OH)D 水平显著降低的个体(如<25 nmol/L)不会发展为继发性甲状旁腺功能亢进，具体原因尚不明确。Arabi 等[12]研究发现BMD的加速损失只发生在VD缺乏同时伴有继发性甲状旁腺功能亢进的人群。Sayed-Hassan 等[13]发现BMD与25(OH)D无关，而是与PTH有关。Need等[14]在一项针对老年人群的研究中发现，循环25(OH)D 水平低于15 nmol/L，肠道钙吸收减少，骨吸收增加。Lips等[15]发现25(OH)D(<50 nmol/L)和PTH在很大范围内呈负相关，然而，25(OH)D 可增加骨转换标志物的阈值为30 nmol/L。Sai等[16]发现，25(OH)D在30～50 nmol/L时，PTH可以补偿VD水平较低的情况[通过增加1,25(OH)2D的生成和肾小管钙的重吸收]，而不会增加骨吸收。因此，当25(OH)D 处于15～30 nmol/L水平时，VD缺乏会产生不良后果。两项平均基线25(OH)D 水平分别为34 nmol/L[17]和40 nmol/L[18]的研究显示，补充VD后肠道钙吸收没有增加，这使得定义VD最佳水平的标准可能降低。

4 VD及其受体对骨骼的正负性调节

VD在骨骼的正性作用已在实验及临床得到证实，活性VD[1,25(OH)2D3]和VD受体(vitamin D receptor，VDR)被认为是维持健康骨骼所必需的，主要通过内分泌活动来刺激肠道钙和磷酸盐的吸收，维持骨骼正常代谢。在VD缺乏的情况下，1,25(OH)2D水平下降，PTH水平增加，进一步刺激高骨转换，骨盐溶解，骨矿化障碍，产生骨痛、骨折、肌无力等一系列骨骼症状，并且在很大程度上是不可逆转的。选择性敲除肠上皮细胞中VDR的小鼠容易出现骨软化及骨质疏松症。人们也因此仅认识到VD及VDR维持骨代谢及肌肉强度的积极因素。

而近年来，实验证实[19]VDR对骨的直接作用是通过成骨细胞介导，VDR进一步促进破骨细胞因子RANKL表达增加，并抑制骨保护素的表达，增加骨吸收，对骨量进行负性调节。相关实验显示选择性切除野生型小鼠中成骨细胞VDR后，BMD可增加或者不变。进一步的人体研究显示单次大剂量VD或者VD中毒状态下可增加骨吸收标志物，而纠正VD中毒BMD可得到改善。VD对骨骼的第二个负性作用是增加骨骼局部焦磷酸盐水平导致骨矿化抑制。高水平的VD或其代谢产物可加快骨吸收和减弱骨矿化，进而导致骨质疏松性骨折。VD可能发挥双相作用，但尚未就此问题达成共识。

近几十年来，VD补充剂已成为治疗骨质疏松症的重要部分，这种做法建立在错误观念的基础上，即VD对骨骼产生了重大的积极作用，并且表示VD水平越高，骨骼获益越多。目前有研究进一步发现VD补充剂将血清25(OH)D水平提高到50 nmol/L以上通过FGF-23介导的相关途径增加25(OH)D 的降解[20]。

5 高水平VD及高剂量VD补充剂与BMD研究

BMD是一种评估骨骼健康的无创且有效的方法，被认为是评估最佳25(OH)D 水平的另一种方法。2014年发表了一篇关于补充VD对成人BMD影响的系统性综述[21]，本研究分析了23个试验，这些试验平均持续时间为23.5个月，4082名参与者，92%为女性，平均年龄约59岁。在这些研究中，测量了腰椎、股骨颈、股骨转子、全髋、全身和前臂的BMD，其中仅6项实验结果显示补充VD对BMD有显著益处，2项试验发现有BMD的降低，其余均无显著性改变。对试验结果进行Meta分析发现腰椎、全身、前臂BMD无明显益处，股骨颈有0.8%的正性治疗效果(95%CI：0.2%～1.4%，P=0.005)，并表示这一点点的获益并不能预防骨折。进一步根据基线25(OH)D水平进行分组，低于50 nmol/L水平组显示股骨颈BMD显著升高，而高于50 nmol/L的水平组则没有显著升高。VD不同剂量也有不同治疗效果：每日少于800 IU VD补充组，腰椎和股骨颈BMD显著增加，但高剂量补充组BMD未见显著差异。Reid等[22]对奥克兰某社区老年人群(n=452)进行研究发现，大剂量VD补充组较安慰剂组相比，腰椎BMD并未发现显著变化，两组人群髋部BMD均显著减弱0.5%。基线25(OH)D 水平对治疗效果也存在显著差异(P=0.04)，基线25(OH)D≤30 nmol/L(n=46)，腰椎和股骨BMD增加约为2%，但对全身BMD无影响。当基线25(OH)D为>30 nmol/L时，仅全髋BMD增加0.5%。 Wamberg等[23]对52名肥胖成年人进行了为期6个月的研究，每日补充VD 7 000 IU，25(OH)D水平从35 nmol/L上升到110 nmol/L(P<0.00001)，PTH显著降低(P<0.05)，髋部、腰椎和全身的BMD没有显著变化，而前臂BMD有所增加。相比之下，美国一项对绝经后妇女进行的研究发现，基线25(OH)D>35 nmol/L的妇女，每日800 IU或每月两次，每次50 000 IU VD的补充，对腰椎、全髋及全身BMD没有明显改变。该研究进一步发现VD补充剂在25(OH)D 水平<30 nmol/L或某个较低阈值时是有益的。在这些水平之上不能观察到显著的BMD增加，并得出一个重要结论是，任何寻求VD对骨骼有益的研究都应该关注基线25(OH)D 水平≤30 nmol/L的人群[24]。

在过去的20年中，25(OH)D检测比以前更好地标准化，研究发现至少一个部位的BMD有积极作用的25(OH)D 水平为29～36 nmol/L[23, 25-27]。VD水平在其他疾病中的影响也提出了类似的阈值水平，如慢性阻塞性肺疾病急性加重[28]、危重病人的死亡率的改变[29]、胎儿骨骼和和脂肪含量的变化[30]等。

目前较为公认的观点是：VD补充剂对BMD影响取决于VD缺乏的程度，在25(OH)D 水平非常低的情况下，由于血清钙水平降低，骨骼矿化不足，VD补充剂会逆转这种矿化缺陷。在25(OH)D 轻度缺乏时，将出现继发性甲状旁腺功能亢进症，VD补充剂可使甲状旁腺激素水平和骨转换减少，BMD增加。在这两种情况下，只要维持正常水平的25(OH)D，BMD就会得到改善，但一旦潜在的异常得到纠正，其益处就不会呈渐进增长的。

6 高水平VD与骨折及跌倒研究

Bolland等[31]对近期研究进行了系统回顾和荟萃分析，发现在28 000多名参与者的试验中，VD的补充并没有显著降低骨折风险：全部骨折[RR：0.97(0.88～1.08)]，髋部骨折[RR：1.11(0.97～1.27)]。进一步分析，Bolland证明现有的试验提供了足够大的样本，并否定了VD在预防骨折方面的显著益处。与Bolland分析结果相类似，在涉及14024名参与者的3项试验中，VD对骨折没有显著影响：全部骨折[HR：1.01(0.92～1.12)]，髋部骨折[HR：1.09(0.92～1.29)][32]。Avenell等[33]最近发表了一篇综述并得出结论，高水平VD并不太可能有效预防髋部骨折[11项试验，27693名参与者；RR：1.12(0.98～1.29)]，新发骨折[15项试验，28 271名参与者；RR：1.03(0.96～1.11)]。其中有两项试验值得特别提及，他们均使用了高剂量VD补充剂，而骨折风险在统计学上显著增加[34-35]，该研究人员得出结论，大剂量VD补充剂对骨骼系统可能并不安全。还有研究还显示，每日[36]或每月[37]服用高剂量的VD也会产生副作用，统计发现跌倒的次数显著增加。这些发现进一步强调了高水平VD是会存在一定潜在毒性的。Hansen等[24]研究了230名绝经后女性，随机分配到安慰剂组、VD补充组，25(OH)D 基线水平在35～68 nmol/L，补充组较安慰剂组并未发现骨折风险的有益效果。相比之下，在Chapuy等[38]多年前的一项试验中，基线25(OH)D 水平低于25 nmol/L对BMD和骨折均有明显的改善作用。

虽然骨折的原因有很多，但大量临床数据证实跌倒与骨折风险存在很大的关联性，近年来关于VD在跌倒风险的研究也存在不确定性，一项Meta分析了29例病例对照实验，并显示补充VD对肌肉力量的影响中，受益最大的是基线血清25(OH)D 水平较低的人群[39]。对过去10年发表的干预试验进行Meta分析发现，补充VD后，跌到风险总体上是下降。然而，Gillespie等[40]的一项研究报告显示，只有那些基线VD水平较低的人跌倒风险才会降低。Bischoff-Ferrari等[37]最近的一项研究显示接受高剂量VD治疗的人群跌倒的发生率反而更高。Gallagher等[41]研究显示不增加跌倒风险的建议是每日VD补充剂量不应超过3 000 IU，血清25(OH)D 的水平不应超过100～112 nmol/L。

7 展望

VD最佳水平的截止点受诸多因素影响，如纬度、季节、肤色、年龄、性别、遗传、肾功能、活动水平、钙摄入量以及磷酸盐和镁状态等。关于目前相对标准截止点的选取(如50 nmol/L或75 nmol/L)，仍然存在争议，单个截止点可能不适合所有人群。此外，截止点升高会使VD缺乏的患病率在统计学水平上进一步增加，这可能增加不必要的VD补充行为，从而增加VD中毒的风险。将25(OH)D 水平增加至大于50 nmol/L可能不会改善骨骼健康，50 nmol/L是适合维持老年人的骨骼健康的水平。

一些临床试验数据并未显示出高水平VD对提高BMD及降低骨折发生率显著的积极作用，尽管部分研究显示出个别部位BMD的获益，但这并不能作为预防骨折的有力证据。现在是时候抛弃VD对骨骼绝对有益、VD水平越高越好等的简单观念了。VD对骨骼的双相作用进一步指导我们在临床上及时干预VD缺乏患者，但不意味着通过盲目补充外源性VD来浪费资源。目前以骨骼为中心的指南建议目标25(OH)D 浓度为20 ng/mL(50 nmol/L)，每日VD补充剂量为400～800 IU，超过这一水平增加VD补充剂量是不必要，甚至可能存在危险。未来的研究是更精确地定义25(OH)D 的最佳水平，高于这个水平，对骨骼可能会产生哪些不利影响，并进一步确定对骨骼健康最佳水平是否对骨骼外组织也最适宜。这些数据将有助于定义VD缺乏，明确补充VD的益处，以及决定合适的VD补充方案。